Книга: Самое грандиозное шоу на Земле

Некогда гордые крылья

Некогда гордые крылья

Мы так легко замечаем следы истории в телах китов и сирен потому, что они живут в принципиально другой среде обитания по сравнению со своими предками. Примерно то же можно наблюдать у птиц, которые утеряли привычку к полету и, как следствие, оснащение для него. Страусы и эму — прекрасные бегуны, которые никогда не летают. Однако и у них есть небольшие остатки крыльев, доставшиеся в наследство. Более того, остатки крыльев у страусов не полностью утратили функциональность. Слишком маленькие для полета, они, тем не менее, пригодны в качестве балансира и руля при беге, а также участвуют в социальном и половом поведении. Крылья птицы киви настолько малы, что незаметны за густыми перьями, однако все кости крыльев на месте.

Моа совершенно лишились крыльев. Их родина, Новая Зеландия, вообще богата нелетающими птицами, вероятно потому, что отсутствие млекопитающих оставило свободными множество экологических ниш, которые можно было занять, если долететь в Новую Зеландию. Но первопоселенцы, добравшиеся на острова по воздуху и заменившие там наземных млекопитающих, утратили способность к полету. Моа, однако, это не касается — их предки не летали еще до раскола Гондваны. Среди ее обломков была Новая Зеландия, которой досталась своя порция гондванской фауны. Сказанное в полной мере относится к какапо, нелетающим новозеландским попугаям. Их летающие предки жили так недавно, что какапо до сих пор пытаются летать. Но уже не могут: они утратили крылья. Бессмертный Дуглас Адамс в «Последнем шансе увидеть» отметил:

Страусы, нанду и эму — прекрасные бегуны, а пингвины и галапагосские нелетающие бакланы — великолепные пловцы. Мне повезло поплавать с нелетающим бакланом среди скал острова Изабелла, и я был восхищен скоростью и сноровкой, с которыми птица передвигалась от расщелины к расщелине, задерживая дыхание на чрезвычайно долгое время (у меня было эволюционное преимущество в виде маски). В отличие от пингвинов, которые «летают» под водой, делая гребки короткими, но сильными крыльями, бакланы передвигаются при помощи очень сильных ног с перепончатыми лапами, а крылья используют только как стабилизаторы. Однако все нелетающие птицы, даже страусы, которые очень давно потеряли крылья, происходят от предков, которые использовали крылья для полета. Ни один разумный наблюдатель не станет спорить с этим, а значит, не поставит под сомнение факт эволюции.

Несколько разных групп насекомых также утеряли или существенно сократили крылья. В отличие от примитивных бескрылых насекомых вроде чешуйниц, блохи и вши утратили крылья, которые когда-то были у их далеких предков. Летательные мускулы самок непарного шелкопряда недоразвиты, и они неспособны летать. В этом нет необходимости, поскольку самцы сами прилетают к самкам, привлекаемые издалека запахом химической приманки. Более того, если бы самки летали, система бы не работала: к тому моменту, как самец прилетел бы к источнику медленно распространяющегося градиента приманки, источник давно улетел бы!

Мухи, как подсказывает нам их латинское название Diptera, имеют, в отличие от других насекомых, два крыла, а не четыре. Вторая пара крыльев редуцировалась, превратившись в жужжальца. Они вращаются наподобие крошечных булав и работают как гироскопы. Откуда мы знаем, что жужжальца происходят от крыльев, спросите вы? Во-первых, они занимают в точности то же место на третьем сегменте груди, что летательное крыло занимает на втором (и на третьем у всех прочих насекомых).

Они двигаются по той же восьмерке, что и крылья. Эмбриология их такая же, как у крыльев; в целом, если взглянуть на промежуточные стадии, очевидно, что это укороченные крылья, явно видоизмененные (если вы не отрицаете эволюцию, конечно). Более того, встречаются мутантные дрозофилы (так называемые гомеозисные мутанты), эмбриогенез которых нарушен. У них нет жужжалец: вместо них формируется вторая пара крыльев, как у пчелы или любого другого насекомого.

Жужжальца долгоножки

Как выглядели промежуточные формы между крыльями и жужальцами, и чем они могли заинтересовать естественный отбор? В чем смысл «недожужжальца»? Основной вклад в понимание того, как работают жужжальца, внес оксфордский профессор Джон Уильям Саттон Прингл[164], мой старый преподаватель, который за суровость и строгие манеры получил прозвище «Весельчак Джон». Он указывал, что крылья всех насекомых имеют у основания небольшие сенсорные органы, которые реагируют на скручивание и другие внешние воздействия. Имеются схожие сенсорные органы и у основания жужжалец — это еще одно, замечу, доказательство их происхождения от крыльев. Задолго до появления жужжалец поток входящей информации от основания быстро машущих крыльев должен был отрегулировать их работу также в качестве простого гироскопа. Ведь любая летающая машина по определению нестабильна, и ей необходим, например, гироскоп.

Anhanguera (слева) и Rhamphorhynchus

Вопрос эволюции стабильно и нестабильно летающих животных очень интересен. Рассмотрим, например, двух изображенных выше птерозавров, вымерших летающих рептилий, современников динозавров. Любой авиаконструктор скажет вам, что рамфоринх летал стабильно благодаря длинному хвосту, заканчивавшемуся утолщением наподобие ракетки для пингпонга. Ему не был нужен сложный механизм гироконтроля вроде жужжалец: стабильность в полете обеспечивал длинный хвост. С другой стороны, скажет вам тот же конструктор, такая конструкция не слишком маневренна. Устройство любого летательного аппарата представляет собой компромисс между стабильностью и маневренностью. Великий Джон Мейнард Смит, вернувшийся в университет преподавать зоологию после многих лет работы авиаконструктором (он говорил, что самолеты стали слишком шумными и давно устарели), указывал: летающие животные способны двигаться в эволюционном времени влево и вправо в спектре между стабильностью и маневренностью. При этом они иногда теряют стабильность и приобретают взамен маневренность, расплачиваясь за это необходимостью более сложного оснащения и больших вычислительных мощностей, то есть сложно устроенного мозга.

Первым изображен Anhanguera, птеродактиль, живший в меловом периоде на 60 миллионов лет позднее юрского рамфоринха. Как и у современных летучих мышей, у Anhanguera фактически не было хвоста. Как и летучая мышь, он был нестабильно летающим животным, которому приходилось использовать сложное оснащение и точные вычисления для жесткого постоянного контроля над полетом.

У Anhanguera, конечно же, не было никаких жужжалец. Для получения той же, в сущности, информации он пользовался другими органами, вероятнее всего полукруглыми канальцами внутреннего уха. У птерозавров они и вправду были очень велики, но (возражение в адрес Джона Мейнарда Смита) примерно одинаковы по размеру у рамфоринха и у Anhanguera. Однако вернемся к мухам. Профессор Прингл предполагал, что четырехкрылые предки мух имели длинное брюшко, которое обеспечивало им стабильность. Все четыре крыла в такой ситуации выполняли роль гироскопов. Затем, говорил он, предки мух начали смещаться вдоль спектра стабильности, становясь более маневренными и менее стабильными. Их брюшко укорачивалось. Задние крылья стали больше работать как гироскопы (в какой-то степени они делали это, еще будучи обычными крыльями), укоротились и потяжелели, в то время как размах передних крыльев увеличился, чтобы компенсировать уменьшение подъемной силы и летных качеств. Эти изменения происходили постепенно. Передние крылья брали на себя все бремя полета, в то время как задние уменьшались в размере, чтобы лучше справиться с авионикой.

Горбатка

Муравьи-рабочие утратили крылья, но не способность их отращивать. Глубоко внутри притаилась их «крылатая» история. Мы знаем это уже потому, что муравьиные царицы (и самцы) имеют крылья. Рабочие муравьи — это самки, которые не стали королевами по причинам, связанным с внешними факторами, а не с генами[165]. По всей видимости, муравьи-рабочие утратили крылья в процессе эволюции просто потому, что они мешают перемещаться под землей. Горьким подтверждением этого факта служит судьба цариц, которые пользуются крыльями только однажды, чтобы вылететь из материнского гнезда, найти самца, спариться и начать копать нору для нового гнезда. Первое, с чего они начинают жизнь под землей — избавляются от крыльев. Иногда они их просто отгрызают: болезненное (кто знает?) свидетельство того, что под землей крылья мешают. Неудивительно, что муравьи рабочие просто не обзаводятся ими.

Еще один представитель семейства горбаток

Вероятно, поэтому же гнезда муравьев и термитов служат домом целой армии бескрылых паразитов, пирующих на оброненных кусочках съестного, которые подносятся неутомимыми фуражирами. Им крылья мешают в той же степени, что и муравьям. Кто поверит, что чудовище, изображенное вверху — муха? Однако это действительно муха из семейства горбаток. На этой странице показан чуть более привычный представитель того же семейства, напоминающий, по всей видимости, предков этого странного бескрылого существа, также паразитирующий на общественных насекомых — в данном случае на пчелах. Заметили сходство их серповидных голов? Все, что осталось от крыльев у первой мушки — это небольшие треугольнички по бокам.

Жук, маскирующийся под муравья

В забегаловке, которую представляют собой гнезда термитов и муравьев, посетители — как полноправные рабочие, так и незваные проныры — спешат отказаться от крыльев еще и по другой причине. Многие паразиты (рассмотренные нами мухи к ним не относятся) со временем в качестве защитной меры приобрели внешность, схожую с муравьиной. Так они могут одурачить и муравьев, и хищников, которые в противном случае имели бы возможность выбрать их из массы малосъедобных и хорошо защищенных муравьев. Кто, например, с первого взгляда поймет, что животное, изображенное на рисунке слева и живущее в муравейниках — не муравей, а жук? А откуда мы это знаем? По глубокому, детальному сходству с жуком, которое решительно перевешивает поверхностные признаки муравья. Поэтому же мы причисляем дельфина к млекопитающим, а не к рыбам. Во всем теле этого существа запечатлено его родство с жуком, кроме (как и у дельфинов) внешнего вида, который определяется отсутствием крыльев и муравьиным профилем.