ИНТУИЦИЯ УЧЕНОГО

Итак… Окен догадался о многом, что биологии только предстояло узнать. Великий французский ученый Ламарк догадался, что одни животные произошли от других путем постепенных изменений, приспосабливаясь к среде, условиям существования. Но недостаточный запас практических знаний привел обоих к серьезным ошибкам. Ламарк не смог выдвинуть убедительной причины для приспособительных изменений живых существ. Животному «хочется» дотянуться до самых верхних веток — и вот у жирафы чуть вытягивается шея, а у слона — чуть вырастает хобот. Приобретенные свойства передаются по наследству, а у потомка опять подрастает шея или хобот.

Натурфилософов жестоко критиковали, но вместе с их ошибками отбрасывали иногда и кое-что ценное.

Наступал XIX век, век пара и электричества, век, когда в науке на первое место становился факт, опыт, что-то зримое, осязаемое. Еще Исаак Ньютон когда-то говорил: «Гипотез не сочиняю». В XIX веке стремление обойтись без гипотез, общаться только с фактом распространилось во всех науках. Задачу биолога сформулировал великий палеонтолог Ж. Кювье, больше всех критиковавший учение Ламарка: наблюдать, классифицировать и описывать.

Конечно, систематизация знаний очень важна. Но ограничиться систематизацией… О таком ученом-фактокопателе ядовито писал В. Маяковский:

Не человек, а двуногое бессилие,

С головою, откусанной начисто

Трактатом «О бородавках в Бразилии».

Задачей науки объявлялось знание, а не учение, система, а не дерзкое устремление в будущее.

Теория эволюции Дарвина, основанная на понятных и всем доступных фактах, предлагала для размышления захватывающие идеи. Человеку всегда интересно его происхождение, его место в мире. Наукой заинтересовались чиновники, торговцы, рабочие. Получив в руки новую путеводную нить — дарвинизм, биологи стали не просто описывать, они стали направленно искать, подбирать материал таким образом, чтобы осветить для себя и для всех других место того или иного животного или ископаемого существа в системе родства живого мира, в генеалогическом древе природы. Особенно всех интересовали истоки человеческого рода, шире — млекопитающих и, наконец, всех позвоночных животных. Более ста лет назад пришел в биологию Александр Онуфриевич Ковалевский. Наступала новая эра в эмбриологии. Ковалевский задался целью нащупать самое начало побега позвоночных.

Еще студентом Ковалевский придумал новый метод окрашивания исследуемых под микроскопом организмов. Неизвестно, как он догадался выбрать для своих исследований малопонятных и малоинтересных, по мнению биологов того времени, морских животных — асцидий, ланцетников, баляноглоссов. Почему-то он выбрал именно их. Может быть, его вела даже и не гипотеза (ее, видимо, еще и не было), а смутная догадка, интуиция ученого — вещь, как мы видели на примере натурфилософов, вовсе не бесполезная. А тут натурфилософская интуиция соединилась с блестящим даром экспериментатора. Так или иначе, истинная роль именно этих животных в великом царстве живого стала проясняться только после работ Ковалевского, даже для него самого. Но лучших объектов для опытов он не мог придумать, даже если бы заранее точно знал, какой результат его ждет.

Как только позволили обстоятельства и средства (очень скудные, Ковалевский был беден), молодой биолог выехал в Неаполь на лазурные берега воспетого поэтами залива, где принялся пристально изучать ставшего потом знаменитым ланцетника, «эту замечательную рыбку», как писал поначалу сам Ковалевский и как тогда все считали. Но дело как раз оказалось в том, что ланцетник рыбой-то и не был… Он близкий родич далекого предка не только рыб, но и вообще всех позвоночных животных.

Ланцетники есть и в нашем Черном море. Может быть, ты когда-нибудь их увидишь — я не видел, хотя много нырял, разглядывая всякую живность, и на Кавказском и на Крымском берегу. Это безглазое, безмозглое (головы нет!), «бессердечное» полупрозрачное существо и правда внешне напоминает маленькую, с мизинец, рыбку. Ланцетник живет в песке на дне, прячась от врагов, питаясь, чем придется, что попадет съедобного в ил. Удивительно, что этот самый солидный кандидат в наши предки дожил до наших дней только потому, видно, что конкурентов в такой малозаметной жизни у ланцетника и нет почти, а врагам долго и утомительно его в песке разыскивать. У ланцетника нет скелета. Но у него есть спинная опора, хорда! Это гибкая струна с нервной трубкой вдоль. И этому простому приспособлению, позволяющему животному более свободно владеть своим телом, суждено было сделать «наш» тип животных властелинами моря, суши и воздуха.

Удивительны и поучительны у ланцетника первые часы жизни. Как устройство и принцип работы самолета легче понять на простой модели из дощечек и папиросной бумаги, нежели в кресле лайнера Москва — Душанбе, так и происхождение и первые часы развития зародыша позвоночных легче всего изучить на примитивной, но понятной «модели» — на развитии яйца и зародыша ланцетника.

Яйца-икринки ланцетника очень просты — в них мало желтка, питающего вещества, и поэтому, чтобы пропитать себя, личинка ланцетника, как писал Ковалевский, «должна сейчас же отправиться на работу». Личинка начинает питаться, плавать, вести самостоятельную жизнь, еще не став настоящим хордовым позвоночным животным! Она очень похожа на беспозвоночных. Эмбриология навела мостик между позвоночными и беспозвоночными, разделенными, как прежде думали, неодолимой пропастью.

Снова подтвердилось удивительное правило, подмеченное еще натурфилософами, подтвержденное великим эмбриологом Карлом Бэром и по-новому понятое Дарвином. Зародыши разных животных на самых первых порах своего развития очень похожи друг на друга и на самых первых своих давних эволюционных предков, на более поздних стадиях они уже меньше схожи между собой и напоминают своим строением более недавних предков и т. д.

Правило было простое, оно обещало легкую и быструю разгадку всяких тайн эволюции. Ведь далеко не все звенья в цепи предков удается раскопать палеонтологам — охотникам за древними костями. И вот, основываясь в большой степени на исследованиях Ковалевского и других эмбриологов, один из последователей Дарвина немецкий естествоиспытатель Э. Геккель поспешил провозгласить «основной биогенетический закон»: Онтогенез (индивидуальное развитие организма) является повторением филогенеза (эволюционного развития вида).

Многие ученые с радостью приняли новый закон. Ведь когда есть закон, легче разобраться в массе фактов и можно идти дальше. Но и в XIX веке и в наше время «закон» Геккеля никак не мог и не может занять такого положения в науке, как, например, законы Ньютона.

Всего через два года после знаменитой статьи о ланцетнике Ковалевский опубликовал новые свои работы. «Ему, — писал друг и единомышленник Ковалевского знаменитый биолог И. И. Мечников, — было недостаточно открытия, что позвоночные и беспозвоночные связаны непрерывным звеном в виде блуждающей посредством ресничек личинки ланцетника. Ему хотелось ближе определить, с какой именно группой беспозвоночных находится в ближайшем родстве эта поразительная личинка. Со свойственной ему энергией и настойчивостью Ковалевский разрабатывает историю развития целого ряда низших животных».

Ковалевский занялся баляноглоссом. Баляноглосс был похож на роющегося в морском дне червяка, но в строении его жабр Ковалевский обнаружил черты, сближающие это животное с хордовыми. Это и был родич хордовых среди беспозвоночных. Позднее интуиция Ковалевского была еще раз блестяще подтверждена — в переднем конце тела этого «червяка», нашего прапрадядюшки, нашли небольшой отрезок гибкого хрящика, очень похожего на хорду.

Однако Ковалевскому никак не удавалось подсмотреть, как развивается баляноглосс, не удавалось найти его личинку. Только в 1870 году ее нашел Мечников. Это была торнария — давно уже известная ученым личинка, как они думали, какой-то морской звезды. Недаром получилась эта путаница — торнария ничем не отличается от настоящих личинок иглокожих: морских звезд, морских ежей и многих прочих замечательных животных моря, входящих вместе с нашим типом хордовых в огромное сообщество вторичноротых животных. Так окончательно была подтверждена мысль Ковалевского, что ближайшие родственники хордовых среди беспозвоночных — это совсем на нас непохожие иглокожие, они вроде двоюродных братьев позвоночных животных. Трудно представить себе общего предка, от которого произошли и морские звезды и человек, страшно давно он жил, и ничего, может быть, от него не осталось в каменной летописи Земли, но он был, и ученые, наверное, со временем реконструируют его возможный образ.

Так, глядя в микроскоп, эмбриологи строили систему родства живого мира и заглядывали в далекое прошлое Земли. Получалось…

1. Чуть больше или чуть меньше миллиарда лет назад часть морских животных стала в ходе своего развития испытывать странное превращение: там, где у них прежде был рот, формировался задний конец тела, служащий для выброса пищевых отходов, а где был задний конец, прорывался новый рот.

Почему этот переход ко вторичноротости оказался эволюционно столь выгодным? С нашей теперешней точки зрения, вроде бы не было такой причины. Но для общего предка иглокожих и хордовых дело могло обстоять иначе. Он, как и многие морские животные, часть своей жизни проводил, плавая в поисках удобной «стоянки».

Найдя такую стоянку, он должен был прикрепиться и жить «привязанный» неподвижно всю остальную жизнь наподобие современных актиний и асцидий.

Прикреплялся он передним концом тела, может быть, с помощью специальных щупальцев. И… тем самым закрывал себе рот. Для дальнейшей, неподвижной жизни надо было проращивать новый рот… У общего предка иглокожих и хордовых, возможно, ели оба рта — только в разные периоды жизни. (Оговорюсь, здесь изложена лишь одна гипотеза образования «вторичноротости» — гипотез этих много.)

Так или иначе, прошло время, потомки перестали прикрепляться, и этот момент индивидуального превращения быстро сдвинулся под действием естественного отбора на ранние стадии зародышевого развития. Первичный рот уже «не ел» — у иглокожих он служит для удаления непереваренной пищи. А у позвоночных, появляясь ненадолго, напоминает нам о пройденном нашими предками пути.

2. Можно примерно так же попробовать реконструировать появление у какого-нибудь вторичноротого предка этап перехода к «хордовости». Вот неизвестно, в связи с какими особенностями жизни у какого-то нашего предка к взрослому его состоянию появилась маленькая хрящеватая струнка нотохорд (как у баляноглосса). Нотохорд, укрепляя удлиненное тело, оказался выгодным, и вот он растет с чередой поколений и появляется все раньше в индивидуальном развитии организма, пока дохордовая стадия в развитии зародыша лягушки или коровы не окажется просто напоминанием о древних, но бывших в действительности событиях.

Если бы все было так, то прошлое действительно буквально записано в нас самих.

Но…

«Но это его не удовлетворяет, — пишет Мечников о Ковалевском. — Подметив, что прозрачные зародыши асцидий (оригинальных морских животных, прикрепленных к подводным предметам и с виду ничуть не похожих ни на одно из позвоночных) представляют стадии, напоминающие зародышей ланцетника, Ковалевский делает усилия для того, чтобы исследовать подробно эту тему. Но подходящий для этого вид асцидий довольно редок в Неаполе. Тогда Александр Онуфриевич переезжает на остров Искию (километрах в 25 от Неаполя), где с помощью местных рыбаков добывает нужное ему животное в большом количестве и достаточно свежем виде. Тотчас же он устраивает свою маленькую подвижную лабораторию (он и в

Неаполе работали своей единственной комнате) и засаживается за эмбриологию асцидий».

Эти три работы — о ланцетнике, баляноглоссе и асцидии — сделали нашего соотечественника в 25-летнем возрасте одним из знаменитейших ученых мира, редкая везучесть, как тогда говорили, для биолога. Но эта «везучесть» объяснялась необыкновенными способностями Ковалевского, его интуицией в выборе главной цели и удивительной фантастической терпеливостью, неутомимостью в постановке эксперимента.

Работа Ковалевского об асцидий ставит сразу под сомнение всю привидевшуюся биологу легкость решения проблемы корня позвоночных.

Взрослые асцидий ничем не похожи на нас, хордовых. Они принадлежат к подтипу оболочников, и самое, казалось бы, замечательное в них — это как раз оболочка, туника, полупрозрачное одеяние, домик асцидий. Этот домик в минуту опасности некоторые оболочники могут покинуть и построить новый. Построить… из целлюлозы, вещества, из которого сделан этот лист бумаги. Это вещество растительных тканей, неведомо как освоенное одним-единственным подтипом животных!

Но самое удивительное для нас в оболочниках все-таки не это. У асцидии, наиболее развитой из них — личинки обладают самой настоящей хордой. По форме напоминающие головастиков, они, прежде чем прикрепиться и зажить взрослой оседлой жизнью, долго свободно плавают, как бы выискивая наилучшее место для прикрепления и дальнейшего процветания в неподвижности.

Такой подвижной личинкой обладают многие прикрепленные неподвижные жители моря, иначе как бы они расселялись по просторам океанского дна? Для личинок вырабатываются особые органы движения — щупальца, реснички, парашют медузок-личинок кораллов. А у этих личинок гибкая хорда в подвижном хвостике! Сейчас биологи называют оболочников первичнохордовыми или еще личиночнохордовыми животными (а баляноглоссов — полухордовыми).

Еще один «предок»? Но если так, то предок-то, выходит, не сама асцидия, а ее «детеныш» — личинка! По биогенетическому закону зародыш, личинка, должен походить на древнюю, предковую группу животных (так и бывает у ланцетника). А здесь все наоборот: личинка «прозорливо» похожа на нас, потомков, а взрослое животное — на гораздо более древних беспозвоночных.

Получается как будто, что природа вроде как заранее знает, что ей потом очень даже пригодится хорда! И пробует ее создать заблаговременно, «ставя опыт» на личинках. Правда, некоторые ученые считали, что асцидия — это деградировавшее, отставшее в развитии животное, упростившееся из-за того, что приспособилось к сидячему существованию, а личинка — в полном согласии с биогенетическим законом — «вспоминает» о лучшем, хордовом прошлом. Эти ученые указывали: вот есть же среди оболочников такая аппендикулярия, которая оставляет себе хорду на всю жизнь.

И правда, аппендикулярия плавает свободно всю жизнь и размножается и умирает с хордой, но сейчас многие (не все!) ученые склоняются к мысли, что это крошечное животное, очень похожее на личинку асцидии, по происхождению не предок асцидии, а наоборот, как бы не выросшая, но научившаяся размножаться личинка. Так бывает в природе, это явление называют неотенией (в переводе с греческого — растянутая юность). В аквариумах часто разводят аксолотлей — симпатичных влажнокожих земноводных с веточками наружных жабр. И мало кто знает, что аксолотли — это не выросшие из-за неблагоприятных аквариумных условий, но умеющие сами размножаться личинки амфибии амбистомы, дышащей легкими.

Такие размножающиеся личинки могут совсем «забыть» о своем умении превращаться во взрослое животное, если плохие условия растянутся на века. И вот в эволюции появится новое животное, бывшая личинка, недоросток, шаг назад… Но что такое шаг назад в эволюции? Если этот шаг назад выгоден в новых условиях, это уже шаг вперед.

Так, очень может быть, и произошли наши хордовые предки. Какие-то неприятные перемены в подводном мире могли толкнуть наших предков на энергичную борьбу с грозящим вымиранием, на прорыв к совершенно иному существованию. Например, дыхание и энергетический обмен — очень разные у «продвинутых взрослых» у «недоразвитых» личинок тех же амбистом: экономные, но вялые, у первых и неэкономичные, но вдвое более энергичные, у вторых. Небольшое временное приспособление — хорда, помогавшая личинкам асцидии расширять область расселения своих сидячих взрослых, — вдруг закрепилась вплоть до стадии размножения (как у аппендикулярий). Личинка-переросток (с «точки зрения» взрослой асцидии, уродина недоразвитая) могла превратиться во взрослое хордовое вроде ланцетника и дать начало всему миру хордовых жителей планеты — и нам с тобой, значит, тоже!

^{Начало хордовых. Эти животные мало изменились за те полмллиарда лет, что отделяют нас, настоящих черепных позвоночных от тех, кто про-кладывал когда-то этот эволюционный путь на морском дне. Асцидия ведет колониальный, прикрепленный образ жизни, как коралловый полип, но ее личинка плавает свободно и во всю пользуется преимуществами гибкого, снабженного хордой тела. Именно на личин ку асцидии похожа аппендикулярия, которая уже и во взрослом состоянии вполне достойна роли нашего предка. Ланцетник похож на элементарную схему любого хордового животного. Но у него нет еще ни настоящего позвоночника, ни черепа, а значит, и даже зачаточного головного мозга.}