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

В дождевых лесах водится множество более мелких животных. В пятнах солнечного света, проникающего через просветы в кронах деревьев, танцуют яркие бабочки, такие как красно-желтый геликониус или отсвечивающая металлическими искрами голубая морфо. Внизу, в лесной подстилке кричат покрытые красными и бирюзовыми пятнами ядовитые лягушки-древолазы, а ярко-зеленые муравьи-листорезы поглощены масштабным проектом по сбору урожая. Крупные хищники выходят ночью. Я никогда не забуду ужаса, охватившего меня при встрече с полутораметровой смертельно опасной копьеголовой змеей в полной темноте и тишине ночных джунглей в Белизе, как раз в тех местах, где водятся ягуары (мы видели лишь свежие следы, но хищники были совсем близко!).

Еще более странные и удивительные существа обитают в море. Попробуйте нырнуть — не слишком глубоко — вблизи кораллового рифа у берегов Австралии, и разнообразие рыб, кораллов и ракушек буквально бросится вам в глаза. Повсюду неоновые цвета, тела всех форм и размеров, фантастические рисунки, а время от времени мелькают тени гигантской морской черепахи, осьминога или стремительной акулы. Невероятное разнообразие размеров, строения и цвета тела животных вызывает серьезные вопросы, касающиеся происхождения форм животных. Как появилась каждая из форм? И как эволюционировало их разнообразие? Эти вопросы волновали биологов уже очень давно, еще во времена Дарвина, Уоллеса и Бейтса, да даже и раньше. Но лишь совсем недавно ученые нашли убедительные ответы на эти вопросы, и многие из них оказались настолько удивительными и глубокими, что в корне изменили наш взгляд на формирование мира животных и на наше место в нем. К написанию книги меня подтолкнул тот интерес, который все мы испытываем к формам живых существ, но моей целью было распространить этот интерес и восхищение на процесс создания формы, то есть на наши новые знания о биологических процессах, определяющих планы строения животных и их разнообразие. В основе многочисленных видимых элементов формы живых существ лежат удивительные процессы, которые прекрасны своей способностью превращать одну-единственную крошечную клетку в большое, сложное, высокоорганизованное, отличное от других существо; процессы, которые с течением времени создали мир, населенный миллионами существ с ярко выраженной индивидуальностью.

Эмбрионы и эволюция

Пытаясь разобраться в огромном многообразии животных, натуралисты первым делом попытались разбить их на группы, такие как позвоночные (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие) и членистоногие (насекомые, ракообразные, паукообразные и др.), однако между животными из разных групп, да и внутри одной и той же группы наблюдалось множество отличий. Что разнит рыбу и саламандру? Или насекомое и паука? Понятно, что леопард — это кошка, но ведь что-то отличает его от домашнего кота? А что отличает нас от наших двоюродных братьев шимпанзе?

Ключ к ответу на подобные вопросы — это четкое осознание того, что форма каждого животного является продуктом двух процессов: развития из яйца и эволюции от предковой формы. Для понимания того, как появилось все наблюдаемое разнообразие форм живых организмов, необходимо понять механизмы этих двух процессов и осознать их неразрывную связь. Попросту говоря, развитие — это процесс превращения яйцеклетки в эмбрион, а затем во взрослую особь. Эволюция формы происходит за счет эволюционных изменений самого процесса ее развития.

Оба эти процесса поразительны. Подумайте только, развитие сложного многоклеточного существа начинается с одной-единственной оплодотворенной яйцеклетки. А всего через день (у личинки мухи), через несколько недель (у мыши) или через несколько месяцев (у нас с вами) яйцеклетка превращается в миллионы, миллиарды или, как у человека, в триллионы клеток, формирующих органы, ткани и отдельные части тела. На свете не так много явлений (если они вообще есть), которые вызывали бы у нас такое удивление и благоговение, как превращение яйцеклетки в эмбрион, а затем во взрослый организм. Один из крупнейших биологов, последователь Дарвина Томас Гексли (Хаксли) писал:

Человек, изучающий Природу, восхищается все больше и удивляется все меньше по мере того, как знакомится с ее законами; но среди всех чудес, которые она представляет для изучения, возможно, наиболее достойным восхищения является развитие растения или животного из зародыша.

"Афоризмы и размышления", 1907.