Часть II. Окаменелости и гены. Как сделать животных разнообразными

Около десяти лет назад "кабинетные" молекулярные биологи вроде меня, не казавшие носа из лаборатории и занятые своими играми с ДНК, и палеонтологи, "полевые" ученые, раскапывавшие древние сокровища в экзотических точках планеты, были совершенно чужды друг другу. У нас не было ничего общего, мы никогда не пересекались и не искали встреч. Нас по-разному учили, работали мы обычно на разных факультетах и публиковались в разных научных журналах.

Но вдруг все изменилось.

Теперь палеонтологи говорят о Hox-генах, а молекулярные биологи отваживаются использовать в своей речи такие слова, как "кембрийский"!

Во второй части книги я расскажу чрезвычайно счастливую историю союза эмбриологии и эволюционной биологии, который помог открыть тайну эволюции формы тела животных. Толчком к этому объединению во многом послужило развитие в молекулярной биологии мощных технологий, благодаря которым возникли новые методы изучения развития и эволюции животных. То, что мы знаем о геномах ныне существующих видов и о развитии их эмбрионов, позволяет взглянуть на историю животного мира, отраженную в палеонтологической летописи, совершенно с другой точки зрения и понять не только то, что произошло, но и как это произошло — то есть нащупать внутренние механизмы формирования биологического разнообразия. Одна из догм современной геологии гласит: "настоящее — это ключ к прошлому", то есть процессы, которые мы можем наблюдать сегодня, происходили и в прошлом и могут объяснить прошлое. Эта основополагающая идея также является одним из основных принципов новой науки — эволюционной биологии развития, или эво-дево.

В первой части книги мы с вами выстроили сцену, используя четыре основных составляющих развития животных: модульную архитектуру, набор генов развития, географию эмбриона и генетические переключатели, координирующие работу генов развития в эмбрионе.

Во второй части книги начнет разворачиваться действие — эволюция формы животных как следствие изменения географии эмбриона. Мы узнаем о том, как география и форма эволюционируют за счет того, что гены развития начинают использоваться по-новому. Эволюция формы происходит благодаря тому, что очень старые гены обучаются новым приемам.

В следующих главах мы узнаем о том, что эво-дево способна помочь нам заглянуть в далекое прошлое и воссоздать облик давно вымерших животных, а также пролить свет на наиболее драматические события в истории животных. Мы исследуем ход эволюции, начиная с древнейших корней царства животных, возникшего в первобытных морях более 500 млн лет назад, проследим за возникновением новых структур, позволивших животным освоить сушу и воздушное пространство, а также поговорим о самых новых ветвях филогенетического древа животных, из которых складывается невероятное разнообразие современных форм. Это исследование поможет нам понять, каким образом мы с вами произошли от четвероногого гоминидного предка с небольшим мозгом.

Я приведу примеры, которые помогут создать живую картину эволюционного процесса. Эво-дево предлагает абсолютно новый подход и беспрецедентное качество доказательств. Некоторые из этих новых доказательств позволяют окончательно поставить точку в давних научных дискуссиях, другие поднимают новые вопросы, а третьи открывают путь к "Чаше Грааля" эволюционной биологии, т.е. безошибочно указывают на те генетические изменения, которые стали причиной эволюции конкретных видов животных.

Поскольку современная эмбриология посредством эво-дево стала полноправным участником объединенного эволюционного синтеза, пришло время отразить эти революционные изменения в учебниках по биологии. Я думаю, что методы эво-дево позволяют гораздо лучше объяснить процесс эволюции форм животных, чем абстрактные экстраполяции эпохи современного синтеза. К классическим примерам действия естественного отбора, таким как истории о галапагосских вьюрках и березовой пяденице, эво-дево добавляет истории об омарах и креветках, пауках и змеях, пятнистых бабочках, мешотчатых прыгунах и ягуарах. Эта наука лучше других позволяет объяснить происхождение "бесконечного числа прекрасных форм".

Трилобиты Olenoides serratus сланцев Берджес в Канаде. Фотография Чипа Кларка, печатается с разрешения Смитсоновского института.