О чем говорят горные породы и ископаемые
Основное доказательство происхождения современных животных и растений от резко отличавшихся от них ранее существовавших форм основано на знании тех изменений, которые в течение многих миллионов лет происходили в земной коре. Лед, ветер и дождь постоянно подвергали поверхность Земли выветриванию, а в результате деятельности рек в озерах и морях шло отложение осадков, состоящих в основном из принесенных с суши частиц выветренных пород. И сейчас там, где не было смещения осадочных пород в результате действия вулканов и землетрясений, глубже всего залегают более древние слои. Изучение различных горных пород и определение их происхождения, составляющие часть науки геологии, — дело нелегкое, но оно было успешно выполнено в разных частях мира.
Каждая осадочная порода, отложенная морской или речной водой, содержит свои особые ископаемые; так, например, остатки заболоченных первобытных лесов образовали угленосные слои. Ископаемые — это не только остатки, но и любые отпечатки и следы некогда существовавших растений или животных. Правда, как правило, сохраняются только твердые части, например части скелета, органические вещества которого в результате химических изменений замещаются минеральными веществами горных пород без изменения первоначального строения. Из таких веществ, а не из костей состоят скелеты представленных в музеях гигантских динозавров, по форме полностью повторяющие изначальный костный скелет.
Исследования позволяют не только установить последовательность образования горных пород, но и определить приблизительно их возраст. На основании этих вычислений можно сделать вывод, что эволюция поверхности Земли, как и населяющих ее живых существ, длилась сотни миллионов лет. Первыми позвоночными были рыбоподобные животные, которые появились в мировом океане свыше 300 миллионов лет назад. Изучение ископаемых в последовательных пластах горных пород позволяет обнаружить, что некоторые ранние рыбы приспособились к жизни на суше и дали начало наземным позвоночным. Первыми наземными позвоночными были земноводные; сейчас эта группа представлена лягушками, тритонами, саламандрами. Вслед за земноводными появились пресмыкающиеся; это были уже настоящие наземные животные, долгое время господствовавшие на Земле (к их числу относятся динозавры, птерозавры и др.). Птицы произошли от той ветви пресмыкающихся, у которой появились покров из перьев и крылья, а температура тела стала постоянной.
Специализация другой ветви пресмыкающихся еще до появления крупных форм шла в совершенно ином направлении. Первоначально конические зубы (как у современного крокодила) стали усложняться и дифференцироваться на коренные, резцы и клыки. В период господства крупных динозавров некоторые из этих форм со сложными зубами приобрели постоянную температуру тела и способность к живорождению (вместо яйцекладки). Когда это произошло, нам не известно, так как по костным остаткам трудно об этом судить. Но бесспорно одно: ко времени исчезновения крупных пресмыкающихся (а произошло это, видимо, из-за того, что они не смогли приспособиться к резкому изменению климата на Земле) млекопитающие, готовые занять их место, уже существовали.
Млекопитающие (класс теплокровных позвоночных с волосяным покровом, в который входит и человек) существуют уже на протяжении 60 миллионов лет. Количество ископаемых остатков некоторых групп настолько велико, что позволяет до мельчайших подробностей проследить эволюцию некоторых современных копытных и таких крупных хищников, как львы и тигры, от небольших невзрачных существ, похожих на землеройку. От других групп млекопитающих до нас дошло значительно меньше остатков, так как условия, в которых они жили, не способствовали сохранению ископаемых форм. К этой группе, к сожалению, относятся и приматы, включающие обезьян, человекообразных обезьян и людей. И особенно мало ископаемых форм непосредственных предшественников человека. Произошло это, возможно, не только потому, что предки человека жили преимущественно в лесах, но и потому, что они были сравнительно редкими животными. И все же мы в состоянии проследить эволюцию человека от обезьяноподобных существ.
Прежде чем перейти к интересующему нас вопросу, попытаемся уяснить, как происходят эволюционные изменения. Труды Чарлза Дарвина окончательно привели ученых к признанию теории эволюции органического мира. Дарвин не только представил множество неоспоримых фактов существования органической эволюции, как это делали многие эволюционисты XVIII и XIX столетий, но и разработал первую убедительную теорию самого процесса эволюции. Одновременно с Альфредом Расселом Уоллесом он выдвинул теорию естественного отбора (которую часто ошибочно называют «выживанием наиболее приспособленных»). Естественный отбор основан на следующих двух моментах. Во-первых, любой группе организмов свойственна изменчивость. Ее посредниками служат гены. Мутация приводит к наследуемым изменениям, а это обеспечивает непрекращающееся возникновение новых форм. Во-вторых, в каждом изученном виде растений или животных, даже у наименее плодовитых, таких, как слоны, олуши и человек, число рождающихся организмов значительно больше того числа, которое, казалось бы, необходимо для поддержания численности популяции на постоянном уровне. Из-за высокой детской смертности и довольно значительной смертности взрослых этот излишек не выживает, а вместе с ним исчезают и определенные наследственные признаки. Несомненно, эта избирательная смертность, равно как и дифференциальная плодовитость, — одно из проявлений действия естественного отбора.
Подобное объяснение механизма эволюции не просто догадка. В ряде случаев эволюционные изменения наблюдаются самым непосредственным образом. Так, светлые формы некоторых видов бабочек в промышленных районах, где все покрыто сажей, заменились черными, лучше приспособленными к укрытию от врагов, — пример замещения одной разновидности другой. Дарвин предполагал, что разновидности — это зарождающиеся виды, и в настоящее время мы располагаем убедительными доказательствами его правоты[13].
Лучший способ проверки, являются ли две близкородственные формы отдельными видами, — скрестить эти разновидности и посмотреть, появится ли у них плодовитое потомство. Лошадь и осла, принадлежащих к разным видам, можно скрестить, но результат этого скрещивания — стерильное потомство, мул. В некоторых случаях от скрещиваний между весьма отдаленными разновидностями появляется потомства с пониженной плодовитостью. Непарный шелкопряд (Porthetria dispar) широко распространен в самых разных районах, включая Западную Европу и Японию. И в каждом районе обитает своя особая «раса» шелкопряда. Эти расы можно скрестить, но полученное потомство если и удается разводить, то лишь с большим трудом. Следовательно, географические разновидности Porthetria dispar находятся на пути к образованию самостоятельных видов. Это еще один пример эволюционного изменения, проходящего у нас на глазах.
Ясно, что непосредственное наблюдение эволюционных изменений, за исключением отдельных случаев, невозможно из-за масштабов времени, в течение которого происходят эти изменения. Тем не менее ископаемые остатки, а также постоянная изменчивость растительных и животных организмов дают нам, хотя бы в общих чертах, представление как о направлении, так и о причинах эволюции.
Ископаемые человекообезьяны
Эволюционная ветвь человека отделилась от общего ствола приматов примерно 30–60 миллионов лет назад, когда бесхвостые человекообразные обезьяны выделились в отличную от обычных обезьян группу. Если обезьяны прыгают с дерева на дерево, хватаясь за ветки всеми четырьмя конечностями, то обычной формой передвижения человекообразных обезьян является раскачивание и перебрасывание тела при помощи одних только рук. (Из человекообразных обезьян получаются первоклассные воздушные акробаты на трапециях.) Это различие неизбежно стирается, как только мы устремляемся в глубь веков к общим предкам обеих групп.
К сожалению, мы не располагаем подробными сведениями о жизни ранних человекообразных обезьян, ибо до нашего времени сохранились лишь наиболее прочные части их скелета — зубы и нижние челюсти. Нижняя челюсть из раскопок в Файюме близ Нила принадлежала человекообразной обезьяне, названной проплиопитеком. Эта обезьяна гораздо мельче любой из современных обезьян: ее рост, по-видимому, не превышал полуметра, и жила она в период, когда уже появились основные эволюционные линии млекопитающих, а приматы (отряд, включающий лемуров, долгопятов, обезьян и человекообразных обезьян) разделились на группы (исключая человека), близкие к современным, с теми отличиями между обезьянами Старого и Нового Света, которые характерны и для нашего времени.
