Джереми Тейлор - Здоровье по Дарвину: Почему мы болеем и как это связано с эволюцией
Специалист в такой замечательной области науки, как молекулярная палеоархеология, Давиде Пизани из Ирландского национального университета вместе с коллегами из Бристольского университета сосредоточился на семействе светочувствительных пигментов, находящихся в клетках фоторецепторов и превращающих фотоны света в электрохимические сигналы. Все вместе они известны как опсины. В поисках предка всех существующих ныне опсинов Пизани и его коллеги использовали всю доступную геномную информацию по соответствующим группам животных и построили таксономическое дерево опсинов, которое сначала привело их к общему монофилетическому таксону Neuralia, включающему стрекающих кишечнополостных (губок и медуз), гребневиков (гребневиков, морских крыжовников, морские орехи и венерин пояс) и билатерий (предков всех остальных животных на Земле), а затем к странной группе самых примитивных многоклеточных животных, называемых пластинчатыми (Placozoa). Именно здесь, как предположили исследователи, молекула-предшественник всех опсинов прошла дупликацию генов, дав рождение древнему гену опсина и его близкому родственнику гену мелатонина, вещества, которое в настоящее время участвует в регулировании циркадных ритмов. Далее этот опсин, который предположительно был «слепым», за короткий период времени, всего 11 миллионов лет, претерпел молниеносную эволюцию, превратившись в опсины, которые могли реагировать на свет. Работа Пизани и его коллег датирует происхождение гена опсина примерно 700 миллионами лет назад и закладывает фундамент для дальнейшего углубления наших знаний об эволюции семейства генов опсина вплоть до позвоночных, а также об эволюции цветового зрения.
Когда окружающая среда предоставляет сходные условия отбора в отношении остроты зрения – например, повышая шансы на успех для хищников или, наоборот, для их жертв, – органы зрения животных, имеющие разное эволюционное происхождение, могут развиваться в одном направлении и приобретать значительное сходство. Глаза позвоночных и головоногих (кальмаров и осьминогов) – классический пример того, как конвергентная эволюция привела к развитию у них чрезвычайно похожих глаз камерного типа. Глаза обоих типов имеют чашеподобную камеру, сложную сетчатку с высокой плотностью фоторецепторов и хрусталик. Между тем с точки зрения эволюции головоногие очень далеки от позвоночных.
Парадоксально, но этот уникальный пример конвергентной эволюции стал очередным поводом для яростных баталий между воюющими армиями креационистов и эволюционистов. Креационисты, как мы уже говорили, опираются на все тот же аргумент, впервые выдвинутый Уильямом Пейли, что глаз со всеми его сложными, взаимосвязанными составляющими не мог возникнуть в результате ступенчатой эволюции. Эволюционисты пытаются опровергнуть этот аргумент, используя обидное сравнение между эстетически совершенным дизайном глаза кальмара и довольно нелепой конструкцией глаза позвоночных, а значит, и человеческого глаза.
Главное отличие, на котором акцентируют внимание эволюционисты, касается ориентации фоторецепторов в сетчатке, что является неизбежным следствием различного эмбриологического происхождения глаз у позвоночных и головоногих моллюсков. У позвоночных сетчатка развивается из центральной нервной системы – из выпячиваний, или пузырьков, на поверхности нервной трубки, из которой в дальнейшем образуется передний отдел головного мозга. Эти глазные пузырьки выпячиваются и прикасаются к наружной стенке эмбриона, стимулируя формирование хрусталика. Затем они «складываются внутрь» вместе с частью наружной стенки, образуя глазной бокал. Этот процесс приводит к образованию так называемой инвертированной или перевернутой сетчатки, где фоторецепторы повернуты в обратную сторону от входящего света, а их синаптические окончания, идущие к зрительному нерву, направлены внутрь глаза, в сторону хрусталика. У беспозвоночных весь глазной аппарат развивается из кожи посредством образования серии сложных складок тканей, в результате чего фоторецепторы оказываются обращенными к свету, а их отростки, идущие к зрительному нерву и головному мозгу, – обращены назад, к задней части глаза. Таким образом входящему свету не приходится преодолевать препятствия в виде вышележащих клеточных слоев и переплетений нервных волокон, ведущих в головной мозг. Более того, поскольку у осьминогов и кальмаров нейроны идут от задней части фоторецепторов к зрительному нерву, они не пролегают по внутренней поверхности сетчатки, прежде чем пройти через оболочку глаза и погрузиться в головной мозг. Это означает, что в глазах осьминогов и кальмаров нет слепого пятна. Такая сетчатка называется неинвертированной или нормальной, и на первый взгляд может показаться, что кальмаров и осьминогов эволюция одарила более совершенной и продуманной конструкцией глаза, чем позвоночных с их «вывернутой наизнанку» сетчаткой со слепым пятном в нагрузку.
Таким образом, в споре с креационистами даже самые уважаемые профессора эволюционной биологии зачастую попадают в ловушку. Чтобы убедить нас в том, что «дизайн» человеческого тела – дело рук эволюции, а не Бога, они часто прибегают к так называемому аргументу о «плохом дизайне». Этот аргумент традиционно используется для доказательства эволюционного, а не божественного происхождения человеческого глаза, и в качестве главного «дефекта дизайна» неизменно указывается перевернутая сетчатка. Вот что пишет об этом инженерном фиаско Ричард Докинз в своей книге «Слепой часовщик»:
Любой инженер естественно решил бы, что фотоэлементы нужно располагать на стороне падающего света, а провода от них отводить с обратной стороны, обращенной к мозгу. Он посмеялся бы над предложением сделать наоборот – чтобы фотоэлементы располагались ниже слоя проводов, которые бы их заслоняли. Но именно так сделано в сетчатках всех позвоночных! Каждая светочувствительная клетка располагается в глубине сетчатки, а выходящий из нее отросток идет туда, откуда падает свет. Проводу приходится путешествовать по поверхности сетчатки к некоей точке, где он проникает через отверстие в ней (называемое «слепым пятном»), чтобы присоединиться к зрительному нерву. Это означает, что свет, вместо того чтобы свободно проходить к светочувствительным клеткам, должен продираться сквозь лес проводов, страдая по крайней мере от какого-то ослабления и искажения (фактически искажения невелики, но тем не менее это в принципе нечто, что оскорбило бы любого аккуратного инженера!).
Один из отцов эволюционной медицины Рэндольф Несс использует очень похожий аргумент. В своей беседе с Докинзом, видеозапись которой можно увидеть на YouTube, он восклицает: «Только представьте себе, что разработчик камеры Nikon или Pentax проложил провода между объективом и пленкой – т. е. так, как они расположены в нашем глазу. И мало того, сделал бы в центре слепое пятно, где вообще отсутствует всякое изображение!» Именно такое перевернутое строение, утверждает Несс, делает нас подверженными отслоению сетчатки. На что Докинз ему отвечает: «Известный немецкий ученый Герман фон Гельмгольц как-то сказал, что, если бы к нему пришел инженер и предложил оптическое устройство с конструкцией как у человеческого глаза, он бы прогнал его прочь!»
Согласно Нессу, человеческий глаз значительно уступает глазу кальмара или осьминога: «Все головоногие моллюски имеют глаза с правильной конструкцией. Благодаря тому, что все сосуды и нервы пролегают по задней стороне глаза, у них не бывает отслоения сетчатки. У них нет проблемы со слепым пятном, поэтому им не нужно так сильно двигать глазами, как нам, чтобы охватить взглядом все поле зрения. Этот дизайн по всем параметрам превосходит наш!»
В описании Докинза и Несса глаз позвоночных предстает перед нами устройством с прямо-таки абсурдными конструктивными недостатками. По сути они говорят: «Такого рода нелепости доказывают, что это дело рук эволюции. Бог, как и любой компетентный инженер, никогда бы не сделал подобных ошибок!» Откровенно говоря, мне не нравится аргумент о «плохом дизайне», поскольку тем самым эволюционисты предлагают нам рассматривать эволюцию как безнадежного растяпу, у которого (едва ли не буквально) руки растут не из того места. Я же придерживаюсь гораздо более высокого мнения об эволюции и считаю, что Докинз и Несс упускают главное, не исследуя этот вопрос дальше, чтобы обнаружить положительные, или адаптивные, аспекты инвертированного строения сетчатки позвоночных. В конце концов, позвоночные с их перевернутой сетчаткой стали чрезвычайно успешными видами в животном царстве. Так действительно ли их глаза настолько хуже глаз головоногих?
Некоторые исследователи решили найти положительные стороны такого строения сетчатки у позвоночных, и их теории вывернули наизнанку излюбленные аргументы Несса и Докинза. Вот что говорит Рональд Крёгер, профессор Лундского университета: «Главный вопрос состоит в том, почему животные с перевернутой сетчаткой были успешны и превратились в группу позвоночных с самой развитой зрительной системой». Крёгер считает, что причина успеха животных с перевернутой сетчаткой проста и очевидна: такая сетчатка является наилучшим конструктивным решением. «У нее так много преимуществ, что вообще удивительно, почему другие группы животных, такие как головоногие, развили похожие глаза с неинвертированной сетчаткой!»
