Можем ли мы деградировать обратно в обезьян?
Обсудить 0
«Зародыш обезьяны, которому хватило времени вырасти, — наконец выговорил Обиспо. — Просто замечательно! — Его опять разобрал смех. — Вы только поглядите на его лицо! — едва вымолвил он, указывая за решетку. Из глубоких глазниц над спутанными волосами, покрывавшими челюсти и щеки, смотрели голубые глаза. Бровей не было;, но под грязным, морщинистым лбом проходил широкий, словно полка, костяной выступ».
Эти строки из романа знаменитого английского писателя Олдоса Хаксли «Через много лет» (After Many a Summer Dies the Swan) описывают встречу голливудского миллионера Стойта и его личного врача Обиспо с существом, которого некогда звали Пятым графом Гонистера. Стойт был одержим идеей преодоления смерти, и по его прихоти Обиспо пытался, исследуя животных-долгожителей, извлечь из них некий продлевающий жизнь экстракт. Также по ходу сюжета герои романа пытаются разыскать того самого графа, которому открылся секрет долголетия и который прожил уже 200 лет. Но их ждет разочарование: слишком долгая жизнь превратила аристократа в обезьяноподобное чудовище: смерть все равно наступила — если не для тела, то для человеческого «я».
Они не хотели взрослеть
Вряд ли Олдосу Хаксли удалось бы сотворить такой сюжет, не родись он в семье, давшей миру несколько известных британских биологов. В частности, его родной брат Джулиан Хаксли (1887−1975) был одним из творцов современной синтетической теории эволюции, а также проявлял большой интерес к феномену неотении — включению в размножение онтогенетически недоразвитых, «детских», ювенильных форм живых существ. Это явление наблюдается в двух формах: замедление соматического развития при нормальном темпе полового развития (собственно неотения) и ускоренное половое развитие, которое при достижении половой зрелости останавливает развитие соматическое (так называемый прогенез). Одним из пионеров изучения неотении, а заодно и автором наиболее сенсационной гипотезы стал голландский корифей анатомии Луис Больк (1866−1930). Именно он обратил внимание на то, что новорожденный ребенок несет в себе черты, характерные для эмбриональной стадии развития у потомства человекообразных обезьян. Например, у младенца непропорционально большая голова, утрачен волосяной покров (что характерно для определенного этапа роста обезьяньих эмбрионов), и, наконец, в отличие от детенышей животных, новорожденный человек совершенно беспомощен, не обладает координацией движений и не может самостоятельно передвигаться. Наблюдения Болька привели к предположению о том, что человек есть ювенильная форма обезьяны: наши далекие предки приступили к размножению, так и не повзрослев, и тем самым сделали первый шаг по пути от животного мира к человеку. Именно этот мотив и лег в основу романа Олдоса Хаксли. Впоследствии идеи Болька развили такие известные биологи, как британец Гэвин де Бир и американец Стивен Дж. Гулд, а неотения стала рассматриваться как предпосылка одного из важнейших механизмов эволюции — педоморфоза.
Загадочная улыбка природы
Аксолотль — это настоящий «биосмайлик», его крайне потешная, будто бы улыбающаяся мордочка давно покорила сердца аквариумистов.
Превращение возможно. Также забавно смотрится бахрома из трех внешних жабр (и это при том, что личинка также обладает и легкими). Не зря с ацтекского языка название животного (или правильнее сказать личиночной стадии определенного типа амбистомы) переводится как «водяная игрушка». На самом деле, как показало открытие Огюста Дюмериля, аксолотль вовсе не обречен вечно пребывать в неотенической формы. Аквариумисты знают, что если поместить личинку в условия, не очень благоприятствующие полностью водному образу жизни, например, понизить уровень воды в емкости, где содержится животное, то весьма вероятно превращение аксолотля в амбистому.
Не водой, так химией. Другой вариант добавить в пищу личинки гормон тироксин (возможна также инъекция). Это тот самый гормон, который запускает метаморфоз, однако при обычном образе жизни щитовидная железа аксолотля не вырабатывает его в достаточном количестве. После метаморфоза животное утрачивает жабры-бахрому и меняет цвет со светлого на темный. Однако то, что можно сделать с аксолотлем, не удастся сотворить с протеем, хоть он также считается личинкой некоего земноводного животного. Ни сменой образа жизни, ни инъекцией к взрослой форме его не вернуть. Эволюция зашла слишком далеко.
Теория человека как неотенической обезьяны не отрицается и современной наукой, но механизм этого эволюционного скачка в наши дни не очень понятен и порождает множество спекуляций и гипотез. Некоторые психологи считают, что замедление соматического развития у детеныша обезьяноподобного предка человека диктовалось необходимостью продления срока, в течение которого малыш мог питаться материнским молоком. Нейробиологи видят в консервации ювенильной стадии (несросшиеся кости черепа у младенцев) возможность для более долгого развития и роста головного мозга.
Аксолотль-обманщик
Однако наиболее благодатным материалом для изучения неотении и педоморфоза стали хвостатые амфибии, в основном те, которых называют саламандрами). В своем развитии они не завершают метаморфоз и сохраняют в целом личиночную форму, но при этом размножаются. Классический пример — аксолотль-амбистома. Аксолотль — личиночная форма живущей в Центральной Америке амфибии Ambystoma mexicana, а амбистома — собственно взрослая форма. Аксолотля европейцы узнали еще со времен конкистадоров — этих существ с будто бы улыбающейся физиономией привозили из Мексики. Веками их держали в европейских аквариумах в полной уверенности, что это вполне сформировавшееся земноводное. Однажды в 1863 году шесть аксолотлей были доставлены в парижский Сад растений, где их поместили в некий водоем. Каково же было удивление известного французского зоолога Огюста Дюмериля, когда вместо одного из аксолотлей он обнаружил в водоеме хвостатое земноводное типа саламандры. Ведь прежде аксолотля и амбистому считали представителями не только разных видов, но и родов. Именно со времен этого открытия к неотении вообще и к проявлению этого явления у земноводных обращено особое внимание биологов.
В Америке было обнаружено еще несколько видов амфибий, существующих только в личиночных формах. Обитающий в Южной Европе протей также, как выяснилось, является неотенической личинкой неких древних амфибий. В этой связи интересно, что долгое время за отдельный вид рыб принимали лептоцефала, который представляет собой не что иное, как личинку речного угря, — она путешествует от места вылупления из икринки в Саргассовом море до устьев пресноводных рек, где превращается во взрослую рыбу.
С педоморфозом ныне связывают важнейшие события в эволюции. По одной из гипотез, позвоночные животные произошли от неотенических асцидий. У асцидий, как и у всех полухордовых, во взрослом состоянии нет никакого аналога позвоночника, а у личинки есть. Личинка имеет также органы чувств и, в отличие от взрослой формы, прикрепленной ко дну, свободно плавает. От этой педоморфной асцидии, таким образом, ведут свой род все существа, относящиеся к типу хордовых, а значит, и весь высокоразвитый мир позвоночных животных, включая человека.
В чем же выигрыш?
Неотения наблюдается и у млекопитающих, но тут известно больше примеров педоморфоза, достигнутого путем миниатюризации через ускоренное половое созревание (прогенез), которое тормозит соматическое развитие. В качестве примера можно привести грызунов, а также вымерших миниатюрных представителей островных фаун типа карликовых слонов на средиземноморских островах. Есть обоснованное предположение, что и одомашнивание животных шло путем использования педоморфных форм. Для доместикации отбирали особей с ювенильными чертами характера (добродушных, привязчивых). Такие «взрослые дети» не редкость в животном мире, да и среди людей тоже: любой может припомнить в кругу своих вполне зрелых знакомых тех, кто отличается инфантильным поведением. Поскольку отбор (пусть в данном случае не естественный, а искусственный) отдавал предпочтение «инфантилам», у домашних животных по сравнению с их дикими предками наблюдается масса ювенильных черт — в частности, особые пропорции черепа и скелета.
Неотения проясняет
Происхождение птиц является одним из самых дискуссионных вопросов в современной палеонтологии.
Птица — значит динозавр. При том, что близкое родство пернатых и рептилий является давно установленным фактом, до сих пор не вполне понятен механизм эволюционного процесса, создавшего птиц как достаточно обособленный класс животных. Прошедшим летом были опубликованы результаты изысканий, проведенных гарвардскими исследователями Архатом Абжановым и Бхарт-Анжан Бхулларом. Ученые пришли к выводу, что птиц создали изменения в онтогенезе отдельных видов динозавров, или, иначе говоря, птицы и есть педоморфные динозавры, относящиеся наряду с велоцираптором к подотряду тераподов (Theropoda). Авторы исследования обращают вниманию на главное различие между птицами и динозаврами и оно касается строения головы. У динозавров, как правило, длинная морда, и что называется, полный рот зубов, в то время как у птиц явно увеличены по сравнению с рептилиями глаза и мозг.
Мягкая голова. Таким образом, делают вывод ученые, при переходе от динозавров к птицам происходило примерно то же, что, как подозревают, сопутствовало отделению человека от обезьяноподобного предка. Ювенильные формы динозавров (вероятнее всего при помощи прогенеза) быстро переходили к размножению и их потомство, обладавшее «недоразвитым» по меркам взрослых рептилий черепом, смогло развить более объемный и «умный» мозг, а также более совершенный зрительный аппарат.
Родня по детству. На схеме показаны черепа трех представителей группы архозавров: аллигатор, примитивный динозавр и ископаемая птица (сверху вниз). В левой колонке черепа взрослых особей, в правой — ювенильных форм. По мнению гарвардских исследователей, перед нами наглядная иллюстрация педоморфного происхождения птиц.
В основе неотенических процессов лежат, разумеется, генетические мутации, вызывающие, в свою очередь, сбои в работе эндокринной системы. В частности, для развития рыб или амфибий требуется определенная активность тиреоидной оси (функционально аналогичной щитовидной железе). Если активность железы ослаблена, то и метаморфоз не происходит. Животное при этом развивается в половом отношении, но взрослой стадии не достигает. Также установлено, что разные породы собак, в морфологии которых в той или иной степени законсервированы ювенильные черты, различаются по степени активности щитовидной железы.
Но почему естественный отбор оказывает предпочтение неотеническим и вроде бы по определению недоразвитым формам? Если обратиться к классическому примеру, то можно заметить, что и аксолотль, и схожая тигровая амбистома (Ambystoma tigrinum), обитающая на территории США, — все они живут в горных озерах с устойчивой экосистемой. Предполагается, что отбор был нацелен на то, чтобы сохранить этих амфибий исключительно в водной среде, где нет естественных врагов, сильных перепадов температур и засух, зато в достатке пищи. В такой ситуации живому существу типа амбистомы выгоднее вести полностью водный образ жизни, а не вылезать на грозящую разными опасностями сушу подобно взрослой саламандре.
Если говорить о прогенезе — ускорении полового развития, то отдельный организм от этого мало что получает, но вид оказывается в выигрыше. Животное быстро созревает, быстро оставляет потомство, которое будет поддерживать существование вида. При этом понятно, что при ускоренном созревании в организме случается масса морфологических недоразвитий. Само животное, как правило, упрощается. Например, миниатюрные педоморфные лягушки лишаются среднего уха. Для лягушек, образ жизни которых во многом определяется звуковой коммуникацией, это серьезная потеря, но отбор позволил на эту потерю «согласиться». Ведь стремительное половое созревание позволяет виду поддерживать большую численность.
Также может происходить отбор на малые размеры тела, и это зачастую выгодно и отдельной особи, и всему виду в целом. Например, существует вид американских безлегочных саламандр крошечного размера, часть которых (наиболее мелкие) заселили ходы дождевых червей и прекрасно там живут в условиях отсутствия естественных врагов. Чтобы воспользоваться столь выгодной экологической нишей, саламандрам пришлось ускорить половое созревание, что в конечном итоге и привело к их миниатюризации.
Бегство от сложности
Уже упоминавшийся Джулиан Хаксли в совместной работе с другим знаменитым биологом — специалистом по морской фауне Элистером Харди — отчеканили термин «бегство от специализации» (escape from specialization), который применим в первую очередь к педоморфозу как к механизму эволюции. Как правило, специализированные признаки живого существа появляются на самых поздних стадиях онтогенеза, и при неотении отсекаются именно они. У мелких лягушек, помимо среднего уха, исчезают также зубы и многие кости черепа. У совсем маленьких особей (с длиной тела 9 мм) на весь скелет остается три-четыре кости, остальную его часть занимают хрящи. Тем не менее вид процветает.
Почему зарастает череп?
Как гласит гипотеза о педоморфном происхождении человека, именно рождение с несросшимися костями черепа (что является неотеническим признаком) позволяет homo sapiens выращивать себе более объемный, а значит, более производительный мозг. Однако из примерно 2500 младенцев один рождается с крайне неприятной патологией, носящей название краниостеноз. Суть его заключается в преждевременном окостенении (закрытии) черепных швов. Патология приводит к врожденной гипертензии, мешает развиваться мозгу ребенка и требует в конечном итоге хирургического вмешательства. Опубликованные в прошлом году результаты исследований показали, что за краниостенозом, а также за идущими с ним «в пакете» деформацией верхней челюсти и ростом лишних зубов, стоит мутация гена IL11RA. Мутация блокирует чувствительность клетки к интерлейкину-11 — своего рода информационной молекуле, что приводит к неправильному развитию костей головы. Все это отчасти символично — природа как бы напоминает человеку о строении предковых форм.
Интересно, однако, что даже при всех этих упрощениях непроявленные предковые признаки долгое время сохраняются в морфогенетической программе и при определенных условиях могут вновь развиться. Тут надо заметить, что хотя при достижении половой зрелости развитие резко замедляется, у рыб и амфибий оно все же идет — медленно, по чуть-чуть, но до самого конца жизни. Поэтому можно было бы предположить, что у очень старых особей ряд вроде бы утраченных предковых признаков под конец долгой жизни все же проявляется. И действительно, у самых старых лягушек обнаружились кости, которые были утрачены еще при переходе от лабиринтодонтов — древних примитивных земноводных, происходящих от рыб и одними из первых (среди позвоночных) вышедших из моря на сушу. Согласно господствующей в современной науке теории, ныне живущие амфибии являются педоморфными потомками лабиринтодонтов. Однако генетическая память о жившем в девоне, то есть сотни миллионов лет назад, предке хранится и в современных организмах, давая о себе знать под старость. И этот факт заставляет нас снова вспомнить о судьбе персонажа романа Олдоса Хаксли. Очень сомнительно, конечно, что гипотетический 200-летний старец начал бы деградировать в сторону предковых форм, но вот с лягушками нечто подобное происходит, и это научный факт.
Можно сказать, что педоморфоз очень «любим» биологами именно потому, что позволяет объяснить причины быстрых эволюционных преобразований. Ведь всего одна генетическая мутация, порождающая гормональный сбой, влечет за собой мощные изменения в морфологии и физиологии, которые достигаются в сравнительно короткие сроки. К педоморфозу часто прибегают для объяснения эволюционных разрывов — отсутствия переходных форм между двумя заметно отличающимися типами ископаемых фаун. Порой такое объяснение выглядит убедительно, но иногда кажется «притянутым за уши». С неотенией пытаются связывать столь разные явления и процессы, как, например, происхождение рас или генезис криминальной психологии (ведь еще Ломброзо замечал, что психотипы закоренелых преступников включают в себя ювенильные черты: вспыльчивость, капризность, склонность к созданию непонятного для окружающих жаргона и т. д.). Надо, однако, понимать, что хоть педоморфоз, очевидно, сыграл важную роль в развитии живого на Земле, вряд ли он годится на роль всеобъемлющего объяснения всех остающихся нерешенными вопросов, на которые пытаются ответить зоологи, палеонтологи, психологи и представители других наук.
