Рассказ Слепой Пещерной Рыбы
Рассказ Слепой Пещерной Рыбы
Животные различных видов проникли в темные пещеры, где условия жизни, очевидно, совсем отличны от внешних. Неоднократно у многих различных групп животных, включая плоских червей, насекомых, речного рака, саламандр и рыб, обитающих в пещерах, независимо развились многие одинаковые изменения. Некоторые можно представить как конструктивные изменения – например, отсроченное размножение, меньшие по количеству, но более крупные яйца и увеличение долголетия. Очевидно, в качестве компенсации за их бесполезные глаза пещерные животные обладают повышенным чувством вкуса и запаха, длинными усами и, в случае рыбы, усовершенствованной боковой линией (органом восприятия давления, отсутствующим у нас, но очень важным для рыбы). Другие изменения относятся к регрессивным. Обитатели пещер склонны терять свои глаза и пигмент кожи, становясь слепыми и белыми.
Мексиканский тетра, Astyanax mexkanus (также известный как A. fasciatus) особенно замечателен, потому что различные популяции одного вида рыбы независимо последовали за потоками в пещеры и очень быстро развили общую схему связанных с пещерой регрессивных изменений, которые могут быть непосредственно сопоставлены с их собратьями – членами вида, все еще живущими за пределами пещеры. Эта «мексиканская слепая пещерная рыба» обнаружена только в мексиканских пещерах – главным образом известняковых пещерах в единственной долине. Некогда отнесенные каждая к своему виду, они теперь классифицированы как породы одного и того же вида, Astyanax mexkanus, который распространен в наземных водоемах от Мексики до Техаса. Слепая порода была обнаружена в 29 отдельных пещерах и, повторюсь, очень похоже, что, по крайней мере, некоторые из этих пещерных популяций развили свои регрессивные глаза и белую окраску друг независимо от друга: живущие на поверхности тетры во многих случаях переселялись жить в пещеры и в каждом случае независимо теряли свои глаза и цвет.
Интригующе, кажется, что некоторые популяции находились в своих пещерах дольше, чем другие, и это проявляет себя как градиент степени, до которой они продвинулись в типичном характерно пещерном направлении. Крайняя степень обнаружена в пещере Пачон, которая, как полагают, содержала самую древнюю пещерную популяцию. В «молодом» конце градиента – пещера Микос, популяция которой относительно не изменилась от нормальной, живущей на поверхности видовой формы. Ни одна из популяций не могла быть в своей пещере очень долго, потому что они – южноамериканские виды, которые не могли переправиться в Мексику до формирования Панамского перешейка 3 миллиона лет назад – Великого американского Обмена. Я предполагаю, что пещерные популяции тетры намного моложе него.
Легко понять, почему обитатели тьмы никогда изначально не могли развить глаза; менее просто понять, почему, при условии, что у их недавних предков, конечно, были нормальные, функционирующие глаза, пещерная рыба должна «потрудиться» избавиться от них. Если есть вероятность, хоть небольшая, что пещерные рыбы, будут вымыты из их пещеры на дневной свет, разве не было бы выгоднее сохранить глаза «на всякий случай»? Эволюция работает не так, и это может быть перефразировано в приемлемых терминах. Построение глаз – на самом деле, построение чего угодно – не бесплатно. Особи рыб, которые отвлекают ресурсы в некоторый другой сегмент экономики животного, имели бы преимущество перед конкурирующими рыбами, которые сохраняют полноценные глаза (Глаза могут быть еще более дорогим удовольствием, если они инфицируются или раздражаются, что, вероятно, является причиной, почему роющие кроты уменьшили их в максимально возможной степени.). Если у пещерного жителя будет недостаточная потребность в глазах, чтобы возместить экономические затраты их создания, то глаза исчезнут. Там, где затронут естественный отбор, даже очень небольшие преимущества являются существенными. Другие биологи упускают экономику из виду. Для них достаточно сослаться на накопление случайных изменений в развитии глаза, которые не штрафуются естественным отбором, потому что не имеют никакого значения. Существует намного больше способов быть слепым, чем быть зрячим, поэтому, случайные изменения, просто по статистическим причинам, ведут по направлению к слепоте.
И это приводит нас к главному вопросу «Рассказа Слепой Пещерной Рыбы». Это – рассказ о законе Долло, который гласит, что эволюция необратима. Опровергают ли закон Долло очевидные изменения пещерной рыбой эволюционной тенденции, сокращающей снова глаза, которые так кропотливо выращивались за прошедшее эволюционное время? Во всяком случае, существуют ли какие-либо общие теоретические причины ожидать, что эволюция будет необратимой? Ответ на оба вопроса – нет. Но закон Долло должен быть правильно понят, что является целью этого рассказа.
Исключая короткие периоды, эволюция не может быть точно и полностью реверсирована, но подчеркнем «точно и полностью». Совершенно невероятно, что любая особая, заранее заданная эволюционная тропа будет реверсивной. Существует слишком много возможных троп. Точное реверсирование эволюции – всего лишь особый случай специфической, заданной заранее эволюционной тропы. При таком большом количестве возможных путей, по которым могла бы следовать эволюция, шансы одного особого пути малы, включая точное реверсирование недавно пройденного пути вперед. Но также нет никакого закона против эволюционного реверсирования.
Дельфины происходят от наземных млекопитающих. Они вернулись в море и напоминают, во многих внешних отношениях, большую, быстро плавающую рыбу. Но эволюция реверсировала не полностью. Дельфины в определенных отношениях напоминают рыбу, но большинство их внутренних особенностей ясно относит их к млекопитающим. Если бы эволюция действительно полностью реверсировала, они просто были бы рыбой. Возможно, некоторые «рыбы» – действительно дельфины, а реверсирование к рыбам было настолько безупречным и далеко идущим, что мы этого не заметили? Хотите ставку? Это – суждение, в котором Вы можете твердо ставить на закон Долло. Особенно, если Вы смотрите на эволюционное изменение на молекулярном уровне.
Эту интерпретацию закона Долло можно было назвать термодинамической интерпретацией. Она является напоминанием о втором законе термодинамики, который гласит, что энтропия (или беспорядок или «перемешанность») увеличивается в закрытой системе. Популярным аналогом (или это может быть более чем аналог) для второго закона является библиотека. Без библиотекаря, энергично возвращающего книги на правильные места, библиотека имеет тенденцию становиться беспорядочной. Книги перемешиваются. Люди оставляют их на столе или помещают не на ту полку. С течением времени библиотечный аналог энтропии неизбежно увеличивается. Вот почему все библиотеки нуждаются в библиотекарях, постоянно работающих, чтобы восстанавливать порядок книг.
Широкое неправильное понимание второго закона предполагает, что существует сильное стремление к некоторой особой цели – состоянию беспорядка. Это совсем не так. Просто существует гораздо больше способов быть приведенным в беспорядок, чем быть в порядке. Если книги будут перетасованы как попало неаккуратными пользователями, то библиотека автоматически отдалится от состояния (или незначительного меньшинства состояний), которое любой признал бы как порядок. Нет никакого стимула к состоянию высокой энтропии. Скорее, блуждания библиотеки в некотором случайном направлении далеки от начального состояния высокого порядка и, независимо от того, где она блуждает в пространстве всех возможных библиотек, огромное множество возможных маршрутов приведет к увеличению беспорядка. Точно так же из всех эволюционных маршрутов, по которым могла следовать родословная, только один из огромного количества возможных маршрутов будет точным реверсированием пути, которым она возникла. Закон Долло оказывается не более глубоким, чем «закон», что, если Вы бросаете монету 50 раз, Вы не получите ни всех орлов, ни всех решек, ни строгого чередования, ни любую другую особую, предсказанную последовательность. Тот же самый «термодинамический» закон также заявил бы, что любым особым эволюционным маршрутом в направлении «вперед» (независимо от того, что это могло бы означать!) нельзя точно проследовать дважды.
В этом термодинамическом смысле закон Долло правилен, но не примечателен. Он не заслуживает названия закона вообще, больше чем «закон» против того, чтобы бросить монету 100 раз и получить каждый раз орлы. Можно было вообразить «реальный закон», объясняющий закон Долло, который гласит, что эволюция не может вернуться к чему-либо неопределенно похожему на предковое состояние, как дельфин неопределенно похож на рыбу. Такая интерпретация действительно была бы замечательной и интересной, но она (спросите любого дельфина), ложна. И я не могу представить разумного теоретического объяснения, которое предполагало бы, что она будет верной.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.