Волшебная эволюция - Ханна Нюборг Стёстад

В ручьях рыбы сталкиваются с серьезной проблемой. Гавайские острова имеют вулканическое происхождение; многочисленные извержения привели к сильной эрозии вулканических скал и к формированию пересеченного рельефа с множеством водопадов, некоторые высотой более ста метров. В верхней части этих водопадов нет хищных рыб, что привлекает туда бычков, ищущих безопасные места для того, чтобы отложить икру. Чтобы забраться наверх, бычкам приходится форсировать сто метров отвесной скалы.

К счастью, эта маленькая рыбка умеет взбираться по скалам. Бычки-скалолазы с помощью рта и дополнительной присоски на брюхе проползают по мокрой поверхности утеса за бурлящим потоком воды. Они приклеиваются к камню то одной, то другой присоской и таким образом медленно, но верно преодолевают примерно три миллиметра в секунду. Час за часом они забираются все выше, рискуя быть сбитыми срывающейся сверху водой. Высота все увеличивается, и потенциальное падение становится все опаснее, стоит рыбе ослабить хватку. Спустя восемь часов изнурительного подъема бычки оказываются на вершине водопада, а затем и в безопасном горном ручье, где можно не бояться хищников. Восстановив силы, бычки готовы метать икру. Спустя некоторое время вылупляются мальки, которых ручей и водопад выносят обратно в море.

Если бы нам вздумалось покорить скалу, высота которой пропорциональна росту человека в том же соотношении, как стометровый утес для крохотной рыбки, нам пришлось бы преодолеть целых сорок два километра. К слову, далеко не все бычки выдерживают испытание: до безопасного ручья наверху добираются только самые ловкие. Однако риск того, что внизу икринки достанутся на обед хищникам, настолько высок, что опасное путешествие оказывается оправданным, и многочисленные взрослые особи жертвуют своей жизнью в надежде вывести потомство.

По мнению Блоба, метод подъема на присосках развился в ходе эволюции совсем для иных целей, нежели преодоление отвесных скал. На самом деле взрослые бычки питаются, всасывая водоросли с камней на дне ручья. Вероятно, в какой-то момент один бычок так увлекся поеданием водорослей, что не заметил, как начал взбираться на камень за небольшим водопадом и таким образом оказался в безопасном месте. Со временем на брюхе бычков-скалолазов сформировалась дополнительная присоска, облегчающая передвижение вверх.

Блобу с коллегами удалось запечатлеть на видео многочисленных бычков во время трапезы и подъема. Сравнив паттерны движения, исследователи пришли к выводу, что эти действия настолько похожи, что с большой долей вероятности одно развилось из другого. Невозможно точно определить, что же первично — метод питания или метод движения, однако представляется более логичным, что рыбы, умевшие есть таким образом, позже научились покорять скалы, нежели наоборот. Как бы там ни было, бычок-скалолаз — отличный пример того, что в природе любая способность развивается ради решения текущих задач.

Крылья у птиц тоже изначально служили иной цели. Птичье крыло состоит из множества асимметричных перьев и имеет сложную структуру: от основного «ствола» — стержня отходят многочисленные волоски (их называют бородки), от которых, в свою очередь, отходят бородки второго порядка, обладает большей подъемной силой и позволяет птицам легко маневрировать во время полета. В формировании маховых перьев (определении их формы, структуры, размера и цвета) задействовано множество различных генов. Невозможно представить, что не имеющее перьев животное вдруг произведет на свет покрытого перьями и способного подниматься в воздух детеныша. Шанс, что произойдет случайная мутация, благодаря которой образуется правильная комбинация из всех необходимых генов, стремится к нулю. Куда более вероятно то, что крылья и перья прошли поступательное развитие.

От коротких крыльев с маленькими, простыми и симметрично расположенными перьями для полета мало толку, поэтому представляется нелогичным, что птицы в течение миллионов лет довольствовались такими недоразвитыми крыльями, не пытаясь их применить для чего-то более подходящего, чем полет. В таком случае крылья как особенность постепенно бы исчезли, а птицы никогда бы не полетели. И все же находки археологов свидетельствуют о том, что у древних предков птиц были простые, симметричные перья. А общим предком всех птиц был не кто иной, как динозавр. На самом деле птицы и есть динозавры, поскольку они их единственные ныне живущие потомки. Примерно сто двадцать миллионов лет назад, то есть еще до появления тираннозавра, на Земле проживал синозавроптерикс, динозавр размером с небольшую собаку. Он был покрыт вовсе не чешуей, подобно рептилии, как можно было бы предположить: многие из найденных археологами окаменелых останков синозавроптерикса имеют четкие контуры короткого, похожего на пух, оперения.

Для чего же перья тому, кто не умеет летать? Если вам хоть раз доводилось спать под пуховым одеялом или носить пуховик, вам известно, что слой перьев отлично сохраняет тепло. «Половинчатое» оперение не способно поднять птицу в воздух, однако оно способно согреть. Вероятно, тонкий слой легких пушистых перьев позволял предкам современных птиц поддерживать стабильную температуру тела и тратить меньше энергии на терморегуляцию, и с течением времени перья становились все более длинными и плотными, что обеспечивало еще лучшее сохранение тепла. Спустя какое-то время перья стали настолько длинными, что их обладатели могли понемногу парить, например, чтобы избежать травмы во время падения с дерева, на которое они забрались с земли, или чтобы, подобно современной белке-летяге, спланировать с одной ветки на другую. В ходе эволюции перья и крылья постепенно становились сильнее, их структура усложнялась, и спустя много миллионов лет птицы научились взмахивать крыльями и взлетать. А там и до полноценного полета уже недалеко.

Этот важный этап развития вдруг открыл перед птицами массу возможностей: подобно ракам-щелкунам, пополнившим свой арсенал усовершенствованной клешней, птицы вдруг получили в свое распоряжение никем не занятое небо. Таким образом, освоение навыков полета дало толчок резкому росту разнообразия видов птиц, каждый из которых мог специализироваться на своем уникальном типе питания и способе охоты. Появились самые разные птицы: от питающихся насекомыми стайных скворцов до охотящихся на мышей орлов-одиночек.

Тем не менее ученым доподлинно неизвестно, как именно происходило развитие перьев, крыльев и навыков полета. Исследователи делают выводы, изучая ископаемые останки древних животных, и хотя за последние десятилетия было найдено множество окаменелостей, во многом объясняющих эволюцию птиц, зачастую подобные находки оказываются фрагментарными и представляют нам далеко не все этапы эволюции. Археологи то и дело обнаруживают все новые окаменелости со следами перьев и перьеобразных структур, так что не исключено, что в какой-то момент наука изменит свой взгляд на теорию происхождения перьев. К тому же ученые не всегда одинаково истолковывают одни и те же находки. Иногда в качестве дополнительного инструмента используется анализ ДНК и строения