В молекулярных «часах» важны именно зафиксированные гены. Поэтому на них-то мы и смотрим, сравнивая два вида животных и определяя, когда они отделились друг от друга. Зафиксированные гены определяют вид. Именно они выделяются в геноме. Сравнивая зафиксированные гены двух видов, мы можем судить, как давно произошло разделение. На этом пути немало трудностей (их Вон Янь и я подробно разобрали в нашей работе «Эпилог к повести об онихофоре»)[160], но с оговорками молекулярные «часы» все же работают.
Как и радиоактивные «часы», скорость которых (то есть время полураспада) варьируется от долей секунды до десятков миллиардов лет, разные гены образуют ободряюще широкий спектр молекулярных «часов», позволяющих измерять эволюционные изменения в масштабе от миллионов до миллиардов лет. Так же, как у каждого изотопа собственное время полураспада, у каждого гена собственная характерная частота обращения, с которой новые мутации случайно фиксируются. Гены гистонов обычно фиксируются с частотой одна мутация за миллиард лет, гены фибринопептида — в тысячу раз быстрее (одна мутация примерно за миллион лет). Для цитохрома С и генов, связанных с гемоглобином, характерный период фиксации длится от миллионов до нескольких десятков миллионов лет.
Ни радиоактивные, ни молекулярные «часы» не идут с точностью настенных или наручных. Если бы мы могли услышать их, они звучали бы как счетчик Гейгера (который предназначен для того, чтобы мы слышали ход радиоактивных «часов»). Счетчик Гейгера щелкает не регулярно, а неравномерно, с характерными всплесками активности. Именно так звучали бы мутации и их фиксации, если бы мы могли слушать их в течение достаточно долгого периода геологического времени. Пусть наши часы запинаются, подобно счетчику Гейгера, или идут размеренно, как метроном, но наш счетчик времени обязан сохранять постоянную среднюю скорость. Именно так ведут себя радиоактивные «часы». Эта черта присуща и молекулярным «часам».
Начиная разговор о молекулярных «часах», я сказал, что они основаны на ходе эволюции и не могут служить ее доказательством. Однако теперь мы видим, что это было слишком пессимистическое заключение. Само существование «псевдогенов» — бесполезных нетранскрибируемых, но очень похожих на работающие, генов — прекрасный пример того, что история эволюции животных и растений сохранена в них самих. Однако это тема следующей главы.
Я начал книгу с рассказа о преподавателе истории, которому приходится тратить время и силы на борьбу с теми, кто утверждает, будто ни римлян, ни латыни никогда не было. Вернемся к этой аналогии. Каковы на самом деле свидетельства существования Римской империи и латинского языка? Я живу в Великобритании, и у нас, как и по всей Европе, римляне оказали влияние и на карту страны, и на ее ландшафт. Они связали свой язык с нашим, а свою историю — с нашей литературой. Прогуляйтесь вдоль Адрианова вала, который местные жители называют Римской стеной. Или пройдитесь, как я ходил еще школьником каждое воскресенье, из нового (смотря с чем сравнивать!) Солсбери в старый римский ОлдСарум, общаясь по дороге с воображаемыми призраками легионеров. Разверните топографическую карту Британии. Где бы вы ни увидели длинную, прямую как стрела проселочную дорогу, особенно если ее прерывают зеленые луга или если не в пример другим проселкам ее будто по линейке чертили, знайте — здесь побывали римляне. Следы Римской империи повсюду.
Тела живых существ точно так же рассказывают об их истории. Они ощетинились биологическими эквивалентами римских дорог, валов, монументов, черепков и даже древних текстов, вписанных в живую ДНК и готовых к дешифровке.
Ощетинились, кстати, в буквальном смысле. Если вам холодно, страшно или вы ошарашены непревзойденным шекспировским сонетом, по коже бегут мурашки. Почему? А потому, что наши предки были обычными млекопитающими, покрытыми шерстью, которая поднимается и опускается, подчиняясь командам чувствительных термостатов тела. Если становится холодно, шерсть встает дыбом, чтобы увеличить изолирующий слой воздуха. Если жарко, то шерсть ложится на кожу, чтобы помочь телу избавиться от лишнего тепла. Позднее в процессе эволюции эта система стала применяться для социальной коммуникации и выражения эмоций у людей и животных, что одним из первых отметил Дарвин. Не могу отказать себе в удовольствии поделиться несколькими строчками из его книги «Выражение эмоций…»:
Мистер Саттон, один из культурных сторожей Зоологического сада, внимательно наблюдал по моему поручению за шимпанзе и орангутаном[161]; он утверждает, что при внезапном испуге, например во время грозы, а также когда их дразнят и они сердятся, у них поднимается шерсть. Я видел одного шимпанзе, который испугался при виде черного угольщика; шерсть на всем его теле стала дыбом… Я поместил в клетку обезьян чучело змеи, и тотчас у нескольких видов обезьян шерсть встала дыбом, особенно на хвостах… Когда я показал чучело змеи одному пекари, то у него удивительным образом взъерошилась шерсть вдоль спины; то же самое наблюдается у кабана в состоянии ярости[162].
Шерсть на загривке поднимается в гневе. То же самое при испуге — все шерстинки встают дыбом. И в первом, и во втором случае иллюзия увеличения размера тела может отпугнуть соперников или хищников. Даже у нас, безволосых обезьян, сохранились механизмы, поднимающие нашу реденькую шерсть; мы называем это явление мурашками или гусиной кожей. Система поднятия волосков — это слабый след, нефункциональный остаток чего-то, выполнявшего полезную функцию в телах давно почивших предков. И встающие дыбом волоски являются наимельчайшей частью бесконечной истории, записанной на наших телах. Эти записи предоставляют нам неопровержимые доказательства того, что эволюция происходит, и опять же доказательства эти — не окаменевшие остатки, а современные животные.
В предыдущей главе, сравнивая дельфина с большой корифеной, мы установили: для того чтобы выяснить сухопутную биографию предков дельфина, нет необходимости сильно углубляться в изучение дельфиньей анатомии. Несмотря на рыбоподобный вид дельфина, а также на то, что он проводит всю жизнь в воде и, попав на сушу, быстро умирает, все устройство дельфиньего тела буквально кричит: «Я — наземное млекопитающее». Дельфин дышит легкими, а не жабрами, и, как любое млекопитающее, утонет, если не давать ему вдыхать атмосферный воздух. Другое дело, что дельфин способен задерживать дыхание намного дольше сухопутных млекопитающих. Его дыхательный аппарат изменился для того, чтобы как можно лучше приспособиться к водной среде. Вместо дыхания сквозь две небольших ноздри на конце носа, как у всех наземных млекопитающих, дельфин имеет одну ноздрю, расположенную на макушке, что позволяет ему дышать, не поднимаясь над поверхностью воды. Это «вентиляционное отверстие» снабжено плотно запечатывающим его клапаном, задерживающим воду, и широким устьем, максимально уменьшающим время, необходимое для вдоха. Фрэнсис Сибсон, эсквайр, в 1845 году написал в своем докладе Королевскому обществу[163] (а Дарвин, член Общества, наверняка его прочел): «Мышцы, открывающие и закрывающие дыхало, а также управляющие работой воздушных мешков, образуют одну из сложнейших и тончайше настроенных машин, когда-либо созданных природой или человеком». Дельфинье дыхало прошло огромный эволюционный путь, направленный на устранение неприятностей, которых можно было бы легко избежать, отказавшись от легочного дыхания в пользу жаберного. Более того, многие структурные особенности дыхала представляют собой исправления вторичных проблем, вызванных переносом точки забора воздуха из носа на макушку. Нормальный конструктор сразу спроектировал бы его сверху (если бы, конечно, решил не заменять легкие жабрами). В этой главе книги мы рассмотрим примеры того, как эволюция исправляла изначальные «ошибки» или наследуемые черты путем компенсации или тонкой настройки, вместо того чтобы вернуться к началу и просто исправить чертеж (так, без сомнения, поступил бы конструктор). Как бы то ни было, сложность и тонкость устройства клапана дыхала у дельфинов, несомненно, свидетельствует о том, что у дельфина есть сухопутные предки.
Можно сказать, что тела китов и дельфинов испещрены следами их древней истории так же, как карта Британии прорезана римскими дорогами, скрытыми под идеально прямыми проселками. У китов, например, нет задних конечностей, но есть небольшие кости, представляющие собой остатки тазового пояса и конечностей давно вымерших сухопутных предков. То же верно и в отношении сирен (я упоминал их несколько раз: ламантины, дюгони и семиметровые стеллеровы коровы, перебитые человеком). Хотя сирены сильно отличаются от китов и дельфинов, они представляют собой единственную, кроме китообразных, группу млекопитающих, которая никогда не выходит на сушу. Дельфины — быстрые, активные и сообразительные хищники. Сирены — медленные, сонные и мечтательные травоядные. Единственный раз, когда музыка из динамиков не привела меня в бешенство, случился в ламантиновом аквариуме в Западной Флориде. Играла сонная музыка, которая прекрасно соответствовала неторопливым задумчивым существам за стеклом, так что даже я не возражал. Ламантины и дюгони безо всяких усилий дрейфуют в толще воды, находясь в гидростатическом равновесии. Плавательный пузырь, в отличие от рыб, им не нужен: они плавают благодаря тому, что тяжелые кости уравновешиваются толстой жировой оболочкой с положительной плавучестью. Таким образом, плотность тела ламантина близка к плотности воды, что позволяет ему управлять положением в воде при помощи незначительных изменений объема грудной клетки. Дополнительную точность контроля над положением в воде дает наличие двух диафрагм — по одной у каждого легкого.
