Книга: Эволюция: Неопровержимые доказательства

Континенты

Континенты

Начнем с наблюдения, которое бросается в глаза каждому, кто много путешествует по миру. Если вы посетите две разные местности с похожими климатом и почвами, вы увидите там разные типы жизни. Возьмем, к примеру, пустыни. Многие растения пустынь относятся к суккулентам: у них наблюдается сочетание адаптивных признаков, таких как крупные мясистые стебли, позволяющие сохранять влагу, шипы, чтобы отваживать хищников, и маленькие листья или полное их отсутствие, что помогает предотвратить потерю влаги. Однако в разных пустынях произрастают разные типы суккулентов. Суккуленты Северной и Южной Америки относятся к семейству кактусовых. Однако в пустынях Азии, Австралии и Африки кактусовые не произрастают, и суккуленты принадлежат к совершенно другому семейству, а именно молочайных. Различие между двумя типами суккулентов легко заметить, потому что они по-разному цветут и у них разный сок: у кактусовых сок прозрачный и водянистый, а у молочайных – молочно-белый и горький. Но, несмотря на эти фундаментальные различия, кактусовые и молочайные могут быть очень похожи. У меня дома на подоконнике растут представители обоих семейств, и, если бы не таблички, гости бы их не различали.

Зачем бы верховному творцу помещать столь различные между собой растения с похожим обликом в разные части света, которые кажутся экологически одинаковыми? Не разумнее было бы поместить одинаковые виды растений в районы с одинаковым типом почвы и климата?

Возможно, вы возразите, что хотя пустыни и кажутся похожими, однако условия в них различаются незаметными, но существенными чертами, так что семейства кактусовых и молочайных были сотворены так, чтобы каждое было максимально приспособленным к своей среде обитания. Однако это объяснение не работает: когда кактусы завезли в пустыни Старого Света, где они изначально не произрастали, они там прекрасно прижились. Например, североамериканскую опунцию завезли в Австралию в начале 1800-х гг. первопоселенцы, планировавшие с ее помощью добывать красный краситель из насекомого под названием кошениль, который питается опунцией (краситель также называется кошениль и именно он придает персидским коврам глубокие оттенки темно-красного цвета). К XX в. опунция распространилась так широко, что стала настоящим бедствием: этот сорняк заполонил тысячи акров сельскохозяйственных угодий, а меры, принимаемые для борьбы с опунцией, были жестокими, но тщетными. Обуздать распространение опунции удалось лишь в 1926 г. с помощью кактусовой огневки: гусеницы этих бабочек живут и питаются на опунциях, эффективно ограничивая их численность. Это один из первых и наиболее успешных примеров биологического контроля. Так что опунции совершенно точно способны жить в австралийских пустынях, хотя природные суккуленты в этих краях принадлежат к молочайным.

Самый известный пример разных видов, которые играют одинаковые роли, – сумчатые млекопитающие, в наши дни обитающие в основном в Австралии (виргинский опоссум – хорошо известное исключение), и плацентарные млекопитающие, которые преобладают в остальных частях света. У двух групп наблюдаются существенные анатомические различия, в первую очередь касающиеся репродуктивной системы: практически у всех сумчатых есть сумки, а детеныши появляются на свет очень недоразвитыми, в то время как у плацентарных млекопитающих есть плацента, позволяющая потомству рождаться более развитым. Тем не менее в остальном некоторые сумчатые и плацентарные удивительно похожи между собой. Существуют, например, сумчатые кроты, по облику и повадкам очень похожие на плацентарных кротов; сумчатые мыши, напоминающие плацентарных мышей; сахарные сумчатые летяги, которые перелетают с дерева на дерева точно так же, как плацентарные летяги, и сумчатые муравьеды, повадками полностью схожие с южноамериканскими плацентарными муравьедами (рис. 20).

Здесь снова может возникнуть вопрос: если животные были созданы намеренно, почему верховный творец создал на разных континентах в корне различных животных, которые тем не менее так похожи по облику и повадкам? Нельзя сказать, чтобы сумчатые были безусловно лучше приспособлены к жизни в Австралии, чем плацентарные, потому что, когда плацентарных млекопитающих завезли в Австралию, они там отлично прижились. Например, завезенные в Австралию кролики превратились в настоящее бедствие и вытеснили местных сумчатых: скажем, кроличьего бандикута или обыкновенного билби (маленькое млекопитающее с необычайно длинными ушами). Чтобы помочь финансировать кампанию по искоренению кроликов, специалисты по охране окружающей среды предлагают заменить пасхального кролика на пасхального билби: каждую осень полки австралийских супермаркетов заполняются полчищами этих шоколадных зверьков.

Ни один креационист – ни библейского, ни какого-либо иного толка – до сих пор не смог предложить правдоподобного объяснения тому, почему разные типы животных в разных местообитаниях имеют сходный внешний облик. Все, на что способны креационисты, – это ссылаться на непостижимые причуды творца. Однако теория эволюции вполне способна объяснить эту закономерность, и объясняет она ее хорошо известным процессом под названием конвергентная эволюция. Суть проста. Биологические виды, которые живут в похожих условиях, подвергаются сходному давлению отбора, поэтому адаптируются похожим образом, или конвергируют: приобретают сходный вид и повадки, несмотря на то что никакого родства между ними нет. Однако эти виды все равно сохраняют ключевые различия, которые и указывают на разницу в их происхождении. (Самый известный пример конвергенции, или сближения, – это маскирующий белый окрас, присущий таким разным арктическим животным, как белый медведь и полярная сова.) Предок сумчатых когда-то поселился в Австралии, в то время как плацентарные расселились в остальных частях мира. И плацентарные, и сумчатые породили множество видов, и эти виды адаптировались к разной среде обитания. Если ты выживаешь и размножаешься лучше, потому что роешь норы под землей, то естественный отбор уменьшит твои глаза и даст тебе мощные когти для рытья, и не важно, к какому семейству ты принадлежишь – к сумчатым или плацентарным. Однако у тебя все равно сохранятся отдельные характерные признаки твоих предков.

У кактусовых и молочайных также есть конвергентное сходство. Предок молочайных поселился в Старом Свете, а прародитель кактусовых – в обеих Америках. У видов, которым удалось выжить в пустыне, развились похожие адаптации: если растешь в сухом климате, лучше стать жестким и безлиственным и приобрести толстый стебель, чтобы запасать в нем воду. Таким образом естественный отбор придал кактусовым и молочайным похожую форму.

Конвергентная эволюция демонстрирует то, как работают вместе все три части эволюционной теории: общее происхождение, видообразование и естественный отбор. Общее происхождение объясняет, почему у австралийских сумчатых есть некоторые общие черты (например, две вагины и двойная матка у самок), а у плацентарных общих признаков больше (например, эластичная плацента). В процессе видообразования каждый общий предок дает начало множеству разных потомков. А естественный отбор обеспечивает каждому биологическому виду хорошую адаптированность к окружающим условиям. Соедините эти три начала, прибавьте к ним тот факт, что в отдаленных друг от друга частях света могут быть одинаковые природные условия, и в сумме вы получите конвергентную эволюцию – и простое объяснение общих биогеографических закономерностей.

Что касается того, как же сумчатые попали в Австралию, это часть еще одной эволюционной истории – истории, которая ведет к поддающемуся проверке предсказанию. Самые ранние ископаемые сумчатые, которым около 80 млн лет, были обнаружены не в Австралии, а в Северной Америке. По мере развития сумчатые распространялись в южном направлении и около 40 млн лет назад достигли того, что сейчас является южной оконечностью Южной Америки. Сумчатые добрались до Австралии примерно 10 млн лет назад, где начался процесс видообразования, породивший двести с лишним видов, которые обитают там и по сей день.

Но как сумчатые сумели пересечь Южный Атлантический океан? Ответ прост: его тогда еще не было. Во времена переселения сумчатых Южная Америка и Австралия были соединены и представляли собой часть южного суперконтинента Гондвана. Этот массив суши к тому времени уже начал разделяться, чтобы впоследствии сформировать Атлантический океан, однако оконечность Южной Америки еще была соединена с тем, что сейчас является Антарктидой, а она, в свою очередь, была соединена с тем, что сейчас стало Австралией (рис. 21). Поскольку сумчатым пришлось пройти по суше из Южной Америки в Австралию, они наверняка прошли через Антарктиду. Поэтому можно с уверенностью предсказать следующее: в Антарктиде наверняка есть ископаемые сумчатые, чей возраст примерно 30–40 млн лет.

Эта гипотеза была достаточно обоснованной, чтобы заставить ученых отправиться на раскопки в Антарктиду – на поиски ископаемых сумчатых. И, разумеется, эти ископаемые были найдены: более двенадцати видов сумчатых (с характерными зубами и когтями) было обнаружено на острове Сеймур, к востоку от северной оконечности Антарктиды. Он располагается как раз там, где в древности пролегал свободный ото льдов путь из Южной Америки в Антарктику. Возраст ископаемых именно такой, какой и должен быть согласно гипотезе: им 35–40 млн лет. После того как в 1982 г. была сделана эта находка, полярный палеонтолог Уильям Цинсмейстер был в восторге: «Многие годы мы думали, что сумчатые неминуемо должны быть здесь. Это связывает воедино все гипотезы об Антарктиде. Наша находка – именно то, что и ожидалось».

А что можно сказать по поводу многих случаев сходства, но не идентичности видов, которые живут в сходных природных условиях, но на разных континентах? Например, благородный олень живет в Северной Европе, но олень вапити, который очень на него похож, обитает в Северной Америке. Безъязычные водяные лягушки семейства Pipidae встречаются в двух удаленных друг от друга местах: на востоке Южной Америки и в субтропической Африке. Кроме того, мы уже знаем о сходстве флоры востока Азии и востока Северной Америки. Эти наблюдения могли бы поразить эволюционистов, если бы континенты на протяжении всей истории сохраняли нынешнее расположение. Тогда у предкового вида магнолии не было бы никакой возможности попасть из Китая в Алабаму, пресноводные лягушки не смогли бы пересечь океан между Африкой и Южной Америкой, а предок современного оленя не попал бы из Европы в Северную Америку. Но мы совершенно точно знаем, как произошло это распространение: благодаря существовавшим в древности сухопутным перемычкам между континентами. (Они отличались от гигантских сухопутных мостов, которые представляли себе ранние биогеографы.) Азия и Северная Америка некогда были соединены Беринговым перешейком, через который растения и млекопитающие, включая и людей, переселились в Северную Америку. А Южная Америка и Африка некогда были частью суперконтинента Гондваны.

Распространяясь и благополучно заселяя новую территорию, организмы зачастую еще и эволюционируют. Это подводит к еще одному предсказанию, сделанному в главе 1. Если эволюция и впрямь имела место, то виды, живущие на определенной территории, должны быть потомками более ранних видов, которые жили на этой территории ранее. Поэтому, если начать раскопки в тонких пластах горной породы на конкретной территории, мы непременно найдем ископаемые, напоминающие организмы, которые обитают на этой территории сейчас.

В этом-то и дело. Где нам отыскать ископаемых кенгуру, которые бы как можно больше напоминали современных кенгуру? В Австралии. Есть еще броненосцы Нового Света. Броненосцы выделяются среди млекопитающих своей уникальностью: они наделены твердым костяным панцирем, отсюда и название животного (от слова «броня»). Обитают броненосцы только в Северной, Центральной и Южной Америке. Где обнаруживаются ископаемые виды, похожие на современного броненосца? В Америке, на родине глиптодонтов – гигантских ископаемых растительноядных млекопитающих, покрытых панцирем и выглядевших именно как огромные броненосцы. Некоторые из глиптодонтов размерами достигали величины «Фольксвагена-жука», весили около тонны, были покрыты броней 50 мм толщиной, а хвост у них имел форму булавы, покрытой острыми шипами. Креационизму затруднительно объяснить такую картину: для этого креационистам потребовалось бы предположить, что по всему миру шла последовательная череда вымираний и творений и каждый комплект заново сотворенных видов создавался так, чтобы напоминать предыдущие, жившие на той же территории. Мы далеко ушли от Ноева ковчега.

Совместное нахождение на одной территории ископаемых предков и их потомков подводит к одному из самых известных предсказаний в истории эволюционной биологии, а именно к гипотезе Дарвина, изложенной в «Происхождении человека» (1871). Дарвин предположил, что прародиной человека является Африка:

В те времена, когда Дарвин выдвинул эту гипотезу, никому еще не удалось обнаружить никаких ископаемых древних людей. Как вы убедитесь в главе 8, такие ископаемые были обнаружены лишь в 1924 г., и вы, конечно, угадали где – в Африке. С тех пор было обнаружено великое множество ископаемых видов, являющихся переходными формами от обезьяны к человеку, причем самыми древними неизменно оказывались африканские ископаемые, и все вместе они не оставляют сомнений в правоте дарвиновского прогноза.

Биогеография не только выдвигает прогнозы, но и разрешает загадки. Одна из таких загадок связана с ледниками и ископаемыми деревьями. Геологи давно уже знают, что все южные континенты и субконтиненты в пермский период, т. е. около 290 млн лет назад, подверглись масштабному оледенению. Нам это известно потому, что по мере движения ледников валуны и камни, которые ледник несет с собой, оставляют царапины на подстилающей скальной породе. Направление этих царапин – ледниковой штриховки – подсказывает нам, куда двигались ледники.

Если посмотреть на следы, оставленные ледником на юге, на горных породах пермского периода, то можно увидеть странные особенности. Судя по следам, ледники появились в таких районах, как Центральная Африка, где сейчас очень жарко, и, что еще более загадочно, двигались от морей внутрь континентов. (См. направление стрелок на рис. 21.) Но это совершенно невозможно: ледники способны формироваться только на суше и в условиях постоянного холодного климата, где повторяющиеся снегопады спрессовывают снег в лед, который и начинает двигаться под собственной тяжестью. Так как же объяснить этот странный характер ледниковой штриховки и свидетельства появления ледников из моря?

У этой загадки есть еще одна часть, заключающаяся в распространении не только штриховки, но и ископаемых деревьев – видов, принадлежащих к роду Glossopteris. Это были хвойные деревья, у которых вместо игл росли листья, напоминающие по форме язык (glossa по-гречески и означает «язык»). Glossopteris относился к числу растений, преобладавших в пермской флоре. По ряду причин ботаники считают, что эти растения были листопадными, т. е. каждую осень сбрасывали листву и весной покрывались листьями заново: у ископаемых наблюдаются годичные кольца, что указывает на сезонные циклы, и специализированные черты, показывающие, что листва была запрограммирована на отделение от дерева. Это и другие признаки позволяют предположить, что Glossopteris росли в умеренном климате с холодными зимами.

Если нанести на карту распространение ископаемых Glossopteris в Южном полушарии – единственном районе, где их обнаруживают (рис. 21), то они оказываются странным образом разбросаны группами по южным континентам. Это невозможно объяснить распространением через океаны, потому что у Glossopteris крупные и тяжелые семена, которые практически наверняка не держались на воде. Может ли это служить доказательством того, что на каждом континенте это растение появилось в результате отдельного и независимого акта творения? Не будем торопиться.

Обе загадки удается разрешить, если понять, где на самом деле находились современные южные континенты в поздний пермский период (см. рис. 21): они были соединены, как фрагменты головоломки, и составляли суперконтинент Гондвану. И если сложить воедино эти фрагменты, то положение ледниковой штриховки и распространение деревьев внезапно получает объяснение и становится логичным. Теперь вся ледниковая штриховка направлена от центра Антарктиды, которая была частью Гондваны, охватывавшей Южный полюс в пермский период. Снега должны были образовать обширные ледники, распространявшиеся в направлении от этого местоположения и порождавшие именно такую ледниковую штриховку, какую мы и наблюдаем. А если наложить на карту Гондваны распространение деревьев Glossopteris, то рисунок перестает быть хаотичным: фрагменты соединяются и образуют кольцо по краям ледников. Это именно те территории с холодным климатом, где и следовало рассчитывать на обнаружение листопадных деревьев зоны умеренного климата.

Таким образом, не деревья перемещались с одного дальнего континента на другой: перемещались сами континенты и переносили с собой деревья. Эти загадки проясняются только в свете эволюции, в то время как креационизм бессилен объяснить и расположение ледниковой штриховки, и странный разорванный ареал Glossopteris.

К этой истории можно добавить горький постскриптум. Когда в 1912 г. была обнаружена экспедиция Роберта Скотта, замерзшая до смерти при неудачной попытке первыми достигнуть Южного полюса (напомним, норвежец Роальд Амундсен добрался до полюса чуточку раньше), то рядом с телами путешественников лежало 15 кг ископаемых Glossopteris. Хотя путешественники бросили в дороге большую часть поклажи, отчаянно пытаясь остаться в живых, они сами тащили на санях тяжелые камни (горные породы), несомненно, понимая их научную ценность. То были первые образцы Glossopteris, обнаруженные в Антарктиде.

Доказательство эволюции, основанное на характере распространения жизни по континентам, очень весомо, однако еще более весомы доказательства, которые дают нам примеры распространения жизни на островах.