Бесконечное число самых прекрасных форм. Новая наука эво-дево и эволюция царства животных

При сравнении частей тел животных разных видов важно понимать, сравниваем ли мы одну и ту же часть тела, которая могла измениться различным образом, или части тела, представляющие собой серию, сходство между которыми может быть весьма отдаленным. Например, передние конечности саламандры, зауропода, мыши и человека являются гомологами. Это означает, что все они представляют собой одну и ту же структуру, модифицированную определенным образом у каждого вида. Все они произошли от передней конечности общего предка. Задние конечности четвероногих позвоночных и наши ноги — тоже гомологи. По отношению друг к другу передние и задние конечности являются сериальными гомологами: они возникли как повторяющиеся структуры и у разных животных дифференцировали в разной степени. Примерами сериальных гомологов являются позвонки и связанные с ними структуры (ребра); передние и задние конечности четвероногих животных; пальцы; зубы; элементы ротового аппарата, усики и ноги членистоногих; а также передние и задние крылья насекомых.

Изменение числа и вида сериальных гомологов является одной из важнейших тенденций в эволюции животных. Давайте рассмотрим еще пару примеров. Если вы любите морепродукты, вам, должно быть, приходилось разделывать омаров. Расчленяя этих животных, вы, вероятно, обращали внимание на их модульное строение и большое разнообразие конечностей (рис. 1.9). Несколько особенностей строения омаров отражают общие для членистоногих темы модульного строения и сериальной гомологии. Во-первых, тело этого животного состоит из головы (с глазами и ротовым аппаратом), грудного отдела (с ходильными ногами) и длинного хвоста (самое вкусное!). Во-вторых, разные отделы тела имеют специфические придатки (усики, клешни, ходильные ноги, плавательные ноги). В-третьих, каждый придаток, в свою очередь, тоже состоит из сегментов, и в разных придатках число таких сегментов различается (сравните клешни с ходильными ногами). Если бы вы отважились расчленить насекомое или краба, то вы бы заметили определенное сходство строения, организации и сегментации их тел, но при этом и явное различие в количестве и виде сериально гомологичных структур.

Рис. 1.9. Разнообразие сериально повторяющихся элементов у омара. Усики, клешни, ходильные ноги, плавательные ноги и хвостовые структуры — все это модификации базовой структуры конечностей. Рисунок Джейми Кэрролл.

Второй пример сериально гомологичных частей тела — это зубы, которыми мы пережевываем тех самых омаров. Наши челюсти оснащены зубами нескольких типов (клыки, большие и малые коренные зубы, резцы и др.). И вновь, одно из очевидных различий между всеми позвоночными заключается в количестве и типе зубов. Например, у примитивных рептилий, относящихся к крупным морским видам, был полный рот практически одинаковых зубов, но позднее у животных развились разные зубы, предназначенные для откусывания или пережевывания пищи. Различие типов зубов отражает различия в характере питания: у плотоядных животных есть резцы и клыки, тогда как у травоядных — в основном коренные зубы (рис. 1.10). По форме зубов мы тоже отличаемся от наших родственников приматов (рис. l.11). Из зубов получаются отличные, прочные окаменелости, и эти находки сыграли очень важную роль в изучении наших древних предков и их образа жизни.

Рис. l.10. Зубы примитивных позвоночных. Зубы мозазавра (внизу) кажутся практически одинаковыми, тогда как у более поздних позвоночных (вверху вы видите череп лошади) появились разные типы зубов. Фотография реконструированного черепа Platecarpus plaifrons предоставлена Майком Эверхартом, сайт Oceans of Kansas Paleontology (http://oceansofkansas.com/).

Рис. 1.11. Варианты зубов у приматов. Приматы различаются по количеству и форме клыков и больших и малых коренных зубов. Сверху вниз: человек, горилла, павиан, капуцин, мадагаскарский лемур. Из книги Т. Гексли "О положении человека в ряду органических существ", 1863.