Мифы о переходных формах

Есть, конечно, какие-то тупиковые ветви - представитель вида, который вымер, не оставив потомков. Но большая часть ископаемых - это реально переходные формы между своими предками и своими потомками.

Это, так сказать, символ этого мифа - крокоутка. Пошла эта история с того, что один американский креационист в телепередаче продемонстрировал это изображение крокоутки и заявил, что, поскольку в природе такого животного не существует, эволюционисты не могут его предъявить, значит, эволюция это ложь. Формулируется это так: если утки произошли от крокодилов, то покажите нам крокоутку.
По-видимому, креационисты думают, что если эволюция - правда, то должны существовать переходные формы между любыми двумя современными видами. Вообще это приблизительно так и есть. Вот здесь схематически изображено эволюционное дерево, на концах веточек сидят всякие современные виды организмов, а вот ветви, которые ведут к ним, все состоят из неких переходных форм, которые были переходными между своими предками и своими потомками. Эта череда форм привела в итоге к появлению всех современных видов.

Но нужно сделать несколько уточнений. Во-первых, промежуточные формы, которые реально существовали в прошлом, вовсе не обязаны быть промежуточными между кем-то и кем-то по всем абсолютно признакам в равной мере. Потому что разные признаки эволюционируют с разной скоростью. И естественно совершенно, что переходные формы по каким-то признакам еще в основном остаются как предки, а по каким-то уже как потомки, которые от них позже произойдут.

Взять археоптерикса: у него перья, как у птицы, зубы и хвост, как у рептилии. Это совершенно нормально, всегда так, собственно, и бывает. Но креационистам почему-то кажется, что теория эволюции предсказывает строго равномерное развитие всех признаков, и они говорят - это не переходная форма, это мозаичная форма. Вот это уже вообще полный бред, который невозможно понять.

Любая ветка на дереве, кроме концевых тупиковых веточек, представляет собой какие-то переходные формы к каким-то переходным формам. Но наибольший научный интерес представляют формы, наиболее близкие к последнему общему предку двух разных групп организмов, то есть точки ветвления.
Если говорить о переходных формах между уткой и крокодилом, то, собственно, что это такое на самом деле было? А на самом деле действительно у любых двух видов живых существ, которые живут сегодня на планете, будь то кишечная палочка и человек, попугай и капуста - неважно, у любых двух видов когда-то в прошлом был общий предок. И вот последний общий предок, потомки которого разделились на ветви, одна из которых пошла к капусте, а другая к человеку, вот этот последний общий предок как раз, наверное, самое адекватное соответствие тому, что обычно понимают под переходной формой. В данном случае между человеком и капустой.

Так что же такое переходная форма между уткой и крокодилом. Вот у меня тут крокодил, но вместо утки воробей. Дело в том, что общий предок утки и крокодила и воробья и крокодила - это одно и то же, это один и тот же вид был, несомненно, потому что птицы начали делиться где-то здесь, дивергировать, и, соответственно, все птицы в равной мере являются родственниками крокодила. Так вот, реальная "крокоутка" должна находиться в точке, где разветвились предки крокодилов современных и предки птиц. От второй ветви еще всякие динозавры произошли в свое время. То есть подлинная крокоутка находится здесь, и в палеонтологический летописи палеонтологами действительно найдены формы, жившие примерно в это время, то есть в поздней перми, в конце Пермского периода. Это базальные архозавры - целый ряд форм, которые в общем близки общим предкам всех архозавров. Архозавры - это группа, которая объединяет крокодилов, птиц, динозавров, птерозавров, еще ряд вымерших групп. Соответственно, вот примерно так выглядели реальные крокоутки, то есть базальные архозавры. Вообще-то они больше смахивали на крокодилов, наверное, но и что-то утиное есть, если приглядеться. Вот еще несколько реконструкций базальных архозавров, таких, условно говоря, крокоуток поздней перми и триаса.

Кстати говоря, а всегда ли действительно должны существовать какие-то промежуточные формы между двумя, скажем, видами? Всегда ли виды превращаются друг в друга плавно, медленно и постепенно? На самом деле не всегда это постепенные изменения. Некоторые изменения могут происходить скачкообразно, они не могут происходить постепенно.

Скажем, от морской звезды с пятью лучами к морской звезде с шестью лучами вы не придумаете постепенного перехода. Не будет жить морская звезда, у которой пять с половиной лучей. Вот такие вещи происходят моментально в результате сбоев онтогенетических процессов или генетической мутации. И если у нас, скажем, есть вид пятилучевых морских звезд и вид шестилучевых морских звезд, и мы знаем, что один из них произошел от другого, то как выглядела промежуточная форма?

А промежуточная форма выглядела так: это была популяция морских звезд, у которых была изменчивость. Часть особей получались с пятью лучами, а часть с шестью Если, допустим, предковый вид имел пять лучей, а вид-потомок шесть, значит, промежуточная форма - это сначала была популяция, в которой у большинства особей пять лучей, но иногда в виде редкой аномалии возникало шесть. Следующий этап, когда шестилучевых стало примерно столько же, сколько пятилучевых. Следующий этап, когда большинство уже имело шесть лучей, а часть особей еще по старинке имела пять. Ну и окончательный вариант - у всех шесть.

Так будет выглядеть эволюционный переход, и в палеонтологической летописи мы такие вещи находим во множестве, вот именно такие последовательности сменяющихся видов. Хотя между собственно пяти- и шестилучевой вариациями морской звезды плавного перехода быть не может и его нет.

Есть такой класс мутаций, гомеозисные мутации, которые приводят к быстрым, скачкообразным сильным изменениям фенотипа. Скажем, известные четырехкрылые мухи, хотя у них в норме одна пара крыльев - бывает аномалия, когда развивается две пары крыльев. Аналогичные вещи вроде бы даже встречаются у человека. Рисунок из старинной книжки - девочка с двумя парами ушей. Лишние уши на шее, вот как такое может появиться? В принципе, более или менее понятно. Ушной канал и полость среднего уха развиваются из эмбриональной первой жаберной щели, а остальные жаберные дуги, жаберные щели превращаются в разные другие структуры, в том числе в структуры гортани и так далее. И вот если программа развития уха по ошибке сработает не только на первой жаберной щели, но еще на второй или третьей, то вполне может получиться вот такой фенотип. Ничего в этом сверхъестественного нет, это будет скачкообразное изменение.

Еще пример. Пример недавно обнаруженной хорошей яркой переходной формы. Креационисты издавна приводили камбалу как пример животного, которое не может произойти эволюционным путем по Дарвину, потому что переходная форма между обычной рыбой, у которой глаза на разных сторонах тела, и камбалой, у которой глаза на одной стороне тела... переходная форма не смогла бы существовать, потому что промежуточные варианты были бы неадаптивны.

Когда у вас глаза с двух сторон тела, вы можете нормально плавать и видеть всё вокруг себя как обычная рыба. Если вы лежите на боку, у вас оба глаза на другом боку, вы видите всё над собой - это тоже нормальная ситуация. Но какая тут может быть переходная ситуация? Ведь если глаз начал смещаться, но пока еще остается на другой стороне тела, то, если вы ляжете на бок, этот глаз всё равно уткнется в песок и ничего видеть не будет. И, значит, никакой пользы от такого смещения не будет до тех пор, пока глаз не окажется окончательно на противоположном боку. То есть непонятно, в чем адаптивный смысл предполагаемых промежуточных стадий. Поэтому утверждалось, что здесь не может быть никаких переходных форм.

Камбала, надо сказать, рождается... малек имеет нормальное расположение глаз по обе стороны, как у всех рыб. Но потом в процессе развития один глаз начинает переползать сначала на макушку, а потом оказывается уже совсем на другой стороне. Это повторяется, воспроизводится в развитии камбалы каждый раз, когда она развивается из икринки.
Вот так выглядит самый примитивный современный представитель камбалообразных - псеттод. У него глаз еще не окончательно на другой стороне, он на макушке, на ребре. Но все же, когда он лежит на дне, он этим глазом видит, этот глаз в песок не тыкается.

И вот была такая проблема, что вроде бы невозможно представить себе переходную форму. Это, как во многих случаях, оказалась проблема не природы, не эволюции, а проблема нашего воображения, того, что мы можем или не можем представить. А палеонтологи взяли и нашли эти самые переходные формы, которые считались невозможными. Нашли в кайнозойских, эоценовых, по-моему, отложениях двух рыб, которые как раз и представляют собой искомые переходные формы. Здесь вид анфас: один глаз нормальное положение имеет, а другой глаз начал передвигаться на другую сторону, но пока еще находится на своей стороне.

Вот виды с разных сторон. Вот нормальный глаз, а вот глаз, который начал смещаться. То есть вот она, та рыба, которая по логике получалось, что она не может быть, а вот она была. Найдены ее ископаемые кости.

А дальше уже надо понять, как же так, как же она жила. Немножко подумали палеонтологи, посмотрели информацию по современным камбалам, и выдвинули гипотезу, что древние камбалообразные могли использовать этот свой нижний глаз, утыкающийся в песок, для того, чтобы немножко приподнимаясь на плавниках осматривать песок перед собой и вокруг себя, и замечать добычу, которая ползет по дну. Некоторые современные камбалообразные такое движение время от времени совершают, опираясь на лучи плавников, поэтому это вполне правдоподобная реконструкция, хотя, конечно, посмотреть на поведение вымерших промежуточных форм мы не можем никак. Возможен только сбор каких-то косвенных данных, чтобы это проверить.

Дальше. В ископаемой летописи, если мы изучаем какую-то группу организмов, которые хорошо сохраняются в ископаемом состоянии, которая имела, например, минеральный скелет, и имела хорошие шансы сохраниться… Как, например, зарывающиеся, так называемые неправильные морские ежи, которые зарываются в грунт, когда живы, то есть, он уже захоронен, когда он умер, он уже в толще осадка. У него очень хорошие шансы поэтому фоссилизироваться, окаменеть, и поэтому палеонтологическая летопись морских ежей достаточно полная. И в эволюционной истории морских ежей обнаружено достаточно много таких хороших, более-менее подробных рядов промежуточных форм, в которых мы видим, как от слоя к слою, то есть, от эпохи к эпохе, с течением миллионов лет постепенно меняется морфология. Постепенно появляются из одних видов другие, из одних родов другие и эти ежи приспосабливаются к разным новым условиям, и так далее. Вот один такой ряд, может быть не очень подробный, с неким резким переходом отсюда сюда. Хотя, в общем, понятно, что это одна и та же группа. Здесь ежи (в этом ряду) приспосабливались к тому, чтобы зарываться всё глубже и глубже в толщу осадка (а им всё-таки нужен контакт с поверхностью дна). Они оттуда получают свежую воду и частицы детрита с поверхности грунта,самые богатые органикой. Им нужен канал связывающий их нору с поверхностью дна. И вот эти ежи пошли таким необычным путём – они отрастили себе такой длинный-длинный вырост в панцире, такой «ростр» с бороздой на переднем конце, а на дне, внизу этой борозды находится рот. Другие все неправильные морские ежи по-другому приспосабливались к закапыванию глубоко в грунт: они с помощью своих амбулакральных ножек учились строить канал, просто такую «шахту», укреплённую слизью изнутри, делали в грунте, а эти отрастили себе такой «хобот». Здесь хронологическая шкала: туронский, коньякский, сантонский, кампанский – это века позднего мела. Или вот очень хорошо изученный, очень детальный ряд тоже верхнемеловых морских ежей рода Micraster, где послойно мы прямо видим, как идёт эволюция. В данном случае эта группа морских ежей постепенно приспосабливалась к обитанию всё в более тонкозернистом осадке, тоже зарывающиеся формы. И, в частности, тут много признаков линейно меняются в этом ряду… Один из признаков, что рот всё ближе и ближе к переднему краю панциря подбирается. Таких вещей в ископаемой летописи очень много. Понятно, что это всё – переходные формы. Этот вид – это переходный вид между этим и этим. Этот вид – переходный между этим и этим. И так далее. И, напоследок, ещё один пример из жизни морских ежей. Вот так эти зарывающиеся неправильные ежи выглядят, когда они зарываются в грунт. Вот это – вертикальный канал, длинные амбулакральные ножки его строят. По нему поступает вода. Вот это – санитарный канал. По нему она удаляется. Неправильные морские ежи  - это целый подкласс Irregularia, и они произошли от правильных морских ежей, вот от таких, обычных, радиально-симметричных морских ежей. Вот это – правильные ежи. А это – неправильные, двусторонне-симметричные зарывающиеся. И подкласс неправильных морских ежей произошёл от правильных в юре, в юрском периоде. И сохранилась хорошая ископаемая летопись. И мы подробнейшим образом знаем как именно, какими путями происходил переход от предков (правильных ежей) – к представителям нового подкласса неправильных ежей.

Этот эволюционный переход от радиально-симметричных к двусторонне-симметричным воспроизводится, как и в случае с камбалой, в онтогенезе достаточно чётко. Сначала морской ёж из яйца вылупляется… Не буду вдаваться в подробности. Сначала получается планктонная плавающая личинка (pluteus), которая выглядит как-нибудь так или так. Она плавает в толще воды. Потом этот pluteus превращается… Сложный там метаморфоз. Pluteus порождает маленького морского ёжика. И вот этот маленький морской ёжик, он всегда сначала радиально-симметричный, он всегда сначала правильный, как представитель предкового подкласса. И правильные морские ежи дальше просто растут и остаются такими же радиально-симметричными, а у неправильных морских ежей в ходе развития из изначально маленького правильного морского ёжика разыгрывается вот вся эта драма превращения в двусторонне-симметричное такое странное животное, сердцевидной иногда формы. Это всё воспроизводится в онтогенезе.

 Вот – вид снизу, как это происходит. Вот это  – ювенильный (маленький) морской ёжик. Вот так меняется морфология сверху, вот так – снизу. И в морских отложениях конца юры – начала мела найден целый букет переходных форм между этими двумя подклассами. И надо сказать, что, как часто бывает при формировании новых крупных таксонов, этот процесс шёл не в виде такой одной «ниточки» какой-то, один ряд видов, а это такой был действительно целый пучок групп близкородственных, которые параллельно в разных морях, на разных глубинах, в разных частях мирового океана параллельно двигались в эту сторону – в сторону адаптации к зарывающемуся образу жизни, к детритофагии (к питанию детритом) и к двусторонней симметрии и к тому, чтобы рыться в грунте.

Время у меня заканчивается, я не буду здесь входить в подробности, но скажу только, что там была главная проблема, что нужно было анальное отверстие сместить с вершины панциря куда-нибудь назад. Дело в том, что правильные морские ежи – у них анальное отверстие (оно находится здесь), оно на вершине панциря и это не мешает правильному морскому ежу жить, потому что он грызёт водоросли, всякие прикреплённые организмы… питается, в общем, достаточно калорийной пищей. И испражнения выбрасываются просто у него над головой и растворяются в воде, ничего страшного. Но когда морской ёж начинает питаться грунтом (что произошло с предками неправильных морских ежей), ему приходится пропускать через кишечник гораздо больше материала, потому что питаться землёй – это очень низкокалорийная диета и нужно пропускать очень много материала через кишечник. И если весь этот пропущенный через кишечник материал на вас будет сверху снова падать, вы будете его повторно заглатывать… это не дело вообще.

Для детритофагов это совершенно не годится. Поэтому неправильные морские ежи сначала начали пытаться убрать анальное отверстие куда-нибудь в бок с вершины панциря, но в разных группах этот процесс шёл очень по-разному. Много близкородственных линий правильных ежей в то время стали пытаться освоить эту нишу – научиться питаться грунтом. Изменился характер осадконакопления, по-видимому, просто донные осадки морские стали более питательными и пошло освоение этой новой адаптивной зоны. И пластинки панциря как только ни располагались, как только ни перестраивались, чтобы в ходе развития вот этот вот перипрокт (анальное отверстие) убрать из так называемой апикальной системы и сместить его куда-нибудь назад.

Изначально перипрокт у правильных ежей окружён десятью пластинками апикальной системы: эти пять – генитальных пластинок (на них половые отверстия) и ещё эти пять маленьких особых так называемых окулярных пластин, от которых начинаются амбулакры. И эта связь между перипроктом и пластинками апикальной системы – она очень древняя, она с палеозоя тянется и в онтогенезе всегда получается из личинки (pluteus) ёж с такой вот штукой. Это так просто оказалось не разорвать. И разные линии базальных неправильных ежей очень по-разному пытались выкрутиться из этой ситуации, потому что апикальная система должна остаться наверху, иначе вообще весь панцирь развалится – он расти не сможет, а перипрокт бы сместить куда-нибудь в бок. Здесь показано пять вариантов промежуточных форм более или менее неудачных, которые появились в ходе этих попыток. У кого-то апикальная система вообще разорвалась на две части. Это, кстати, оказался не самый плохой вариант. У кого-то возник ряд каких-то дополнительных пластинок – это выглядит всё как какой-то шрам на панцире, в общем, довольно нелепо. Но, так или иначе, перипрокт был убран на задний конец панциря. И, причём, произошло это – окончательное отделение перипрокта от апикальной системы – как минимум, пять раз.

Вот эволюционное дерево, которое мы реконструировали. Как минимум пять раз в разных эволюционных ветвях. Параллельно, по-разному, разными способами. Некоторые из этих ветвей вымерли, некоторые из этих ветвей дали современные отряды морских ежей, которые дожили до наших дней.

Вот это событие выхода перипрокта из апикальной системы дало отряд Holectypoida, который реликтовый современный. Это событие – ещё два современных отряда от него произошли, более-менее процветающие. И от этого события ещё два отряда произошли.  А вот эти – вымерли и вот эти – вымерли. И сначала была разорванная апикальная система, как здесь, причём изменилась вся архитектура панциря при этом. Это было очень неудобно. А потом, после того как перипрокт наконец оторвался, апикальная система постепенно собиралась снова во что-то компактное. Вот она уже соединилась, но ещё вытянутая и довольно странная удлинённая. Это тоже промежуточная форма между разорванной апикальной системой и сомкнутой. И, наконец, – окончательный вариант, уже полностью сформировавшийся нормальный неправильный морской ёж, у которого апикальная система снова собралась в компактную структуру, но уже без перипрокта в середине. Перипрокт (анальное отверстие) оказалось на задней стороне панциря. Собственно, всё, что я успеваю рассказать за отпущенное мне время. Так что – спасибо за внимание.

Стенограмму подготовила Корнева Юлия

Отчет о Форуме "Ученые против мифов - 2"

Видеозапись выступления: