Иглокожие и хордовые разделились страшно давно, может, более миллиарда лет назад, когда у тех и других не было и намека ни на какой скелет.
Подобные удивительные совпадения эволюции - параллелизмы - ученые объясняют по-разному и придают им разное значение. Иногда говорят: сходные приспособления вырабатываются потому, что разные организмы попали в одинаковые условия развития. Среда «требует» (через посредство естественного отбора) тех или других приспособлений, и они рано или поздно появляются. Естественный отбор отбрасывает все, что работает плохо или не лучшим образом, и оставляет «на развод» наилучшее решение и раз, и два, и столько раз, сколько потребуется. Это - приспособительный параллелизм. Человеческая инженерная мысль работает во многом как естественный отбор: отбрасывая устаревшее. Законы гидродинамики, к которым должны были приспособиться предки рыб, и законы газодинамики, с которыми имеют дело самолетостроители, очень похожи. Неудивительно, что инженеры пошли тем же путем, каким природа когда-то провела предков рыб.
Человек творит сознательно. Он не мог не оглядываться в своем техническом творчестве на опыт природы. Иногда неосознанно, но иногда и нарочито он подражал ей. «Зализывание» формы скоростных кораблей, самолетов и автомобилей, само стремление ввысь и в глубины моря часто можно объяснить некоторой завистью человека к его летающим, плавающим, быстрым «братьям меньшим». Не один только слепой перебор случайных изменений в наследствен1юсти управляет и параллелизмами природными. У всех животных - общее прошлое, далекое или близкое, в зависимости от степени родства. Это прошлое, как мы видели, «давит», управляет закономерностями, по которым могут изменяться потомки. А потому во всех поразительных случаях сходства в живой природе в той или иной степени участвуют разные законы, и провести границу - точно сказать: вот здесь сходство определяется общностью происхождения, здесь молекулярно-генетическими законами, а здесь случайными изменениями, отредактированными естественным отбором, - очень трудно, часто невозможно.
Ведь и иглокожие офиуры, и позвоночные не такие уж дальние родственники. И те и другие - вторичноротые (то есть у них рот открывается в ходе эмбрионального развития не там, где закладывался сразу после рождения и где он у первичноротых, а на другом конце тела. А вместе с ним - и мозг. Так что мы - не только вторичноротые, но и вторичномозговые. Или что там вместо мозга у морской звезды... Зачем это было нужно? Говорят, это понадобилось тому общему предку морской звезды и кошки, который в ходе эволюции, выйдя из стадии личинки, навсегда прикреплялся бывшим передом к дну, чтобы бывшим задом можно было теперь чувствовать и хватать и пожирать то, что плыло в его вторичный рот).
Вот как далеко заводят рассуждения, начинаемые от интересной гипотезы В. Яковлева. Сейчас уже трудно спорить с главной мыслью этого палеонтолога: панцирь бесчелюстных и его видоизменения отражали аэро-... вернее, гидродинамическую эволюцию предков рыб. Но, как и всегда, мы не должны в эволюции путать причины и цели. Панцирь служил гидродинамике, но появился он не для того, чтобы бесчелюстной рыбе легче взлеталось, а потому что... Гадать не будем - может быть, причина этой «раздачи скелетов» была та же, что и у других. Какие-то закономерности химического взаимодействия организмов со средой... «Мода на панцири» в силуре и девоне, другие странные «моды» в истории жизни еще ждут своего полного объяснения.
Кое-что о кефализации
Кефализация - модный одно время термин науки об эволюции. Не нужно, правда, думать, что кефализация - это неуклонное превращение всех рыб в одну - в кефаль. Кефализацией (или цефализацией) Тейяр де Шарден называл один из направленных процессов эволюционного прогресса, выражающийся во все увеличивающейся «башковитости» («цефалос» - по-гречески голова) детей природы, во все возрастающей роли, усложнении процессов управления в организмах.
В начале эволюционного пути хордовых многие помещали ланцетника, прекрасно обходящегося без чего бы то ни было, похожего на мозг. Далее можно было вообразить мучительный путь нашего предка по обретению столь необходимой с нашей современной точки зрения детали организма. Но вот недавно из Китая пришли, как это повелось в последние годы, сенсационные новости о необыкновенно четких отпечатках мягкотелых предков хордовых животных действительно бесчерепном и мало отличающемся от ланцетника юннанозооне и вполне уже башковитой и даже глазастой хай-коуэллы. Они жили рядом в самом раннем кембрии, явные родственники, но при этом уже очень не близкие. Оба явно прошли через недавнюю кембрийскую революцию, раздачу скелетов - на коже и у того и у другой замечены зубоподобные выросты. Их общий предок мог жить еще за сотни миллионов лет до них, в темные века криптозоя, эпохи жизни тайной... Впрочем, еще две-три такие находки мягкотелых (у древних хордовых даже жаберные дуги смогли подсчитать) - и с красивым названием криптозой придется расставаться.
Если так дело пойдет, «изобретение» головы, по крайней мере в нашем стволе хордовых, отодвигается в невообразимую древность. Что за причина управляет процессом кефализации?
Голова - вместилище главного центра управления. В основе систем управления, нервных систем животных, лежит ячейка, имеющая функцию передачи (и, видимо, какой-то интерпретации сигнала-импульса),- синапс. Синапсы - одни для всех уровней животных, вообще имеющих нервную систему. Они как будто не менялись, не эволюционировали с древнейших времен. «Если природа нашла удачное химическое решение биологической задачи,- писал академик Е. Крепе, - то она сохраняет его в дальнейшей эволюции». «Клетки нашего мозга,- думал другой большой ученый, Эрнст Флори,- производят те же медиаторы, что и нервные клетки низших червей». Значит, дело только в сложности, в объеме мозга, в количестве элементов? Это спорный вопрос, он уходит в философские высоты и биохимические глубины, которых здесь лучше не касаться.
Но гипотеза (хочется сказать: теория) В. Яковлева наводит на кое-какие размышления о путях кефализации... Первый путь избрали хрящевые рыбы: высокая специализация. У акул - скорость, у скатов - маневренность. Им было нелегко. На их глазах их «догоняли и обходили»: появились костистые рыбы с подвижными рулями-плавниками, способные передвигаться как угодно: вверх, вниз, назад. А потом появился плавательный пузырь - простейшее компактное антигравитационное приспособление, годное, правда, лишь для воды. А акулы остались тяжелыми, с неподвижными плавниками; нечто подобное произошло бы в том случае, если бы были изобретены «гравилеты», прекрасно управляемые, абсолютно маневренные, способные сесть на любое место, развить любую скорость, а рядом еще существовали бы и успешно конкурировали с этими чудесами техники обычные реактивные самолеты, которые требуют чудовищных аэродромов, гремят, отравляют воздух.
Поразительны достижения хрящевых рыб в отведенном для них эволюцией узком коридоре развития. Как наземные ящерицы и птицы, они научились не метать лакомую для всех уязвимую икру, а нести яйца! В бронированной скорлупе! Некоторые научились живорождению и приобрели своего рода плаценту - то, до чего до сих пор «не додумались» даже некоторые млекопитающие! Они рождают готовых, прожорливых и вполне способных себя защитить детенышей.
Головной мозг акул и скатов на первый взгляд внушителен.
Но усложнение мозга шло по линии «наименьшего сопротивления»: управление плаванием, полетом, новыми органами внутренней секреции. Сами акулы производят впечатление туповатых созданий не только по сравнению с рептилиями и млекопитающими, которым они кое в чем как бы подражают, но и по сравнению со своими собратьями, обычными, мечущими икру костистыми рыбами. Ну что ж, зато акулам не грозят «поломки управления» - нервные заболевания. В смысле кефализации акулы в давнем и безысходном тупике.
Предрыбы-агнаты вымерли. Но не полностью. Некоторые из них, избавившись от панциря, приспособившись к экономичному змееобразному способу передвижения и паразитическому способу питания, дожили до наших дней и дали возможность ученым взглянуть, какой вклад внес первый этап «рыбьего самолетостроения» - от крыла до рулей - в процесс кефализации. Мозг у современных миксин и миног, этих живых свидетелей далекого прошлого, конечно, весьма примитивен, но это первый мозг (или близкая копия первого мозга) позвоночного, возможно похожий на мозг кембрийской хайкоуэллы, которая еще не была даже и предрыбой! Но это был первый центр управления свободно парящего в толше воды, а не ползающего в придонной грязи и не пассивно ждущего случайной добычи прикрепленного к дну существа. Он в основных чертах предвосхищает мозг всех последующих колен эволюции позвоночных, в том числе и человеческий. Это прямой результат первоначального развития систем управления (В. Яковлев приводит аналогию: первый планер Лилиенталя вообще не имел никаких систем управления, а современный набит всякими проводами, реле, серво-, пневмо- и гидроприводами, вычислительными устройствами). По «самолетному» пути пошли акулы, скаты и некоторые из народившегося нового подкласса костистых рыб (осетровые). Но тогда же одна из конкурирующих фирм природы изобрела другое техническое решение - плавательный пузырь, лишающий веса, и подвижные рули, независимо и с большой степенью свободы управляемые из одного центра. Главная ветвь костистых рыб совершенствовалась именно в этом направлении. И здесь уже трудно подбирать аналогии из авиации: гравилетов, средств свободного обитания в воздухе, пока не создано (дирижабли и вертолеты - явно не то и по скорости, и по экономичности). Но и эта ветвь в смысле кефализации ограниченна...
