Нил Шубин - Внутренняя рыба
Но откуда растут все ветви этих деревьев, где их начало? Началась ли ветвь клоунов с той скучной пары? Ответ во многом зависит от того, как мы договоримся считать. Начинается ли моя ветвь с первых моих предков, носивших фамилию Шубин? Начинается ли она с украинских евреев или жителей Северной Италии? Как насчет древнейших людей? Или ее началом нужно считать микробов, живших 3,5 миллиарда лет назад или еще раньше? Все согласятся, что их родословная где-то начинается, но весь вопрос в том, где именно ее начало.
Если наша родословная началась с древнейших микробов и если это соответствует нашему закону биологии, то мы можем приводить в систему имеющиеся у нас данные и делать специфические предсказания. Жизнь на Земле оказывается не случайным набором из разных существ, она обретает систему, все элементы которой несут общие признаки происхождения, сопровождаемого модификацией, вроде тех, что мы видели в семье клоунов. Неслучайной должна быть и структура всей геологической летописи. Признаки, появившиеся позже, должны встречаться у ископаемых из менее древних слоев горных пород, чем признаки, возникшие ранее. Точно так же, как на моем собственном генеалогическом древе я появился позже, чем мой дедушка, на общем генеалогическом древе всего живого все его элементы тоже должны иметь свое место во времени.
Чтобы увидеть, как биологи на практике восстанавливают наши родственные связи с другими живыми существами, нам нужно покинуть наш воображаемый цирк и вернуться в зоопарк, который мы посетили в первой главе этой книги.
Еще одна прогулка по зоопарку — на сей раз подольше
Как мы с вами уже убедились, наши тела устроены далеко не случайно. Здесь я использую слово "случайно" в особом значении: я имею в виду, что строение нашего тела далеко не случайным образом соотносится со строением тел других животных, бегающих, летающих, ползающих и плавающих по нашей планете. Разные черты нашего строения объединяют нас с одними животными и отличают от других. Все то, что объединяет нас с остальными живыми существами, подчиняется определенному порядку. У нас два глаза, два уха, одна голова, пара рук и пара ног. У нас нет семи рук или двух голов. Нет у нас и колес.
Прогулка по зоопарку наглядно демонстрирует нашу связь со всей остальной жизнью. Более того, мы убеждаемся в том, что реальных живых существ можно распределить по группам так же, как мы распределили клоунов. Давайте пойдем и для начала посмотрим на трех разных животных, которых содержат в нашем зоопарке. Начнем с белых медведей. Из признаков, объединяющих нас с белыми медведями, можно составить длинный список: волосяной покров, молочные железы, четыре конечности, шея, два глаза, два уха — и многое другое. Перейдем теперь в отдел рептилий, к черепахам. Сходство с нами тоже налицо, но список общих черт получится короче. У черепах, как и у нас, есть четыре конечности, шея и два глаза (а также некоторые другие признаки). Но, в отличие от нас и от белых медведей, черепаха лишена волосяного покрова и молочных желез. Что касается ее панциря, то он, похоже, уникален для черепах, точно так же как белый мех уникален для белого медведя. Теперь зайдем в аквариум и посмотрим на экзотических рыб. У них тоже есть общие с нами признаки, но список этих признаков будет еще короче, чем список наших общих признаков с черепахами. Как и у нас, у рыб два глаза. Как и у нас, у них тоже есть конечности, но эти конечности представляют собой плавники, а не ноги и не руки. Мы не найдем у рыб и многих других признаков, объединяющих нас с белыми медведями, в частности волосяного покрова и молочных желез.
Все это начинает напоминать систему групп и подгрупп, входящих друг в друга как матрешки, с которыми мы только что имели дело на примере семейства клоунов. Рыб, черепах, белых медведей и людей объединяет ряд признаков: голова, два глаза, два уха и так далее. Черепах, белых медведей и нас объединяют не только эти признаки, но также наличие шеи и четырех конечностей, что рыбам не свойственно. Белые медведи и люди образуют более элитарную группу, представители которой обладают не только всеми этими признаками, но также шерстью и молочными железами.
Пример с клоунами дает нам способ, позволяющий во многом разобраться в ходе прогулки по зоопарку. У клоунов наблюдаемое распределение признаков отражало происхождение, сопровождаемое модификацией. Из этого следовало, что настоящие клоуны, обладающие всеми характерными признаками клоунов, происходили от менее далекого предка, чем все, у кого есть пищащий нос. Это вполне логично: первый клоун с пищащим носом приходится дедом отцу всех настоящих клоунов. Применяя тот же подход к группам животных, выделенным нами во время прогулки по зоопарку, мы приходим к выводу, что у людей и белых медведей должен быть не такой далекий общий предок, как у людей, белых медведей и черепах. Этот вывод подтверждается палеонтологическими данными: остатки древнейших млекопитающих известны из слоев намного более поздних, чем остатки древнейших рептилий.
Главная задача здесь состоит в том, чтобы узнать, как выглядело генеалогическое древо видов, то есть узнать, в какой степени разные виды родственны друг другу. Представления о степени родства разных организмов помогают нам толковать признаки ископаемых, таких как тиктаалик, в свете нашей прогулки по зоопарку. Тиктаалик — замечательная промежуточная форма между рыбами и их потомками, заселившими сушу, но вероятность того, что это наш непосредственный предок, очень невелика. Скорее всего, это родственник нашего предка. Ни один палеонтолог, находящийся в здравом уме, никогда станет утверждать, что им открыт чей-нибудь Предок. Подумайте, каковы шансы, что, гуляя по какому-нибудь случайно выбранному на нашей планете кладбищу, я обнаружу могилу своего предка? Они крохотны. Что я действительно могу обнаружить, так это то, что все люди, похороненные на любом кладбище — где бы оно ни находилось, в Китае, в Ботсване или в Италии, — в разной степени приходятся мне родственниками. Это можно узнать, исследуя их ДНК с помощью одной из многих продвинутых методик, применяемых сегодня в следственной экспертизе. Я могу убедиться в том, что одни из тех, кто покоится на этом кладбище, состоят со мной в далеком родстве, а другие приходятся мне довольно близкими родственниками. Построенное на основании таких данных родословное древо пролило бы немало света на мое прошлое, на историю моего рода. Эти данные можно было бы применить и на практике: их можно использовать, чтобы узнать, насколько я предрасположен заболеть той или иной болезнью, и разобраться в некоторых других биологических особенностях моего организма. То же самое можно сказать и о выяснении родственных связей между разными видами.
Сила родословного древа жизни прежде всего в том, что оно позволяет делать проверяемые предсказания. Важнее всего, что мы можем предсказывать, когда будут выявлены те или иные неизвестные ранее общие признаки разных групп организмов, они должны укладываться в построенную нами схему степеней родства. Таким образом, когда мы выявляем какие-то свойства клеток, ДНК и любых других структур, тканей и веществ, мы ожидаем, что степень их сходства у разных животных будет соответствовать тем группам, которые мы выделили, гуляя по зоопарку. Проверяя, действительно ли это так, мы проверяем нашу гипотетическую схему родства на ложность. Если будут обнаружены признаки, которые не соответствуют построенной нами схеме, значит, мы построили ее неправильно и она должна быть переделана. Например, если бы мы обнаружили множество признаков, общих для рыб и людей, но не свойственных белым медведям, это означало бы, что наша схема неправильна и должна быть заменена на другую. В тех случаях, когда имеющиеся данные могут быть интерпретированы неоднозначно, мы применяем ряд статистических методов, чтобы оценить надежность разных признаков и построить наиболее правдоподобный вариант дерева. Такие генеалогические построения рассматривают как рабочую гипотезу — до тех пор пока новые данные не позволят принять их или отказаться от них.
Некоторые из выделяемых нами групп животных так убедительно подтвердились в ходе неоднократных проверок, что мы относимся к ним как к фактам. Например, распределение по группам рыб, черепах, людей и белых медведей подтверждается особенностями тысяч генов, а также по сути и всеми чертами анатомии, физиологии и клеточной биологии этих организмов. Схема наших родственных отношений с этими животными подтверждена так убедительно, что мы уже не занимаемся поиском новых данных для ее проверки. Делать это так же бессмысленно, как пятьдесят раз бросать вниз один и тот же шарик, чтобы проверить, выполняется ли закон тяготения. Схема нашего родства с рыбами, черепахами и медведями уже не больше нуждается в проверке, чем этот закон. Вероятность того, что на пятьдесят первый раз шарик полетит не вниз, а вверх, не больше, чем вероятность того, что будут обнаружены новые данные, которые опровергнут схему наших связей с этими животными.
