Сравнительно-анатомические доказательства эволюции
В одной из предыдущих глав была уже речь о том, что доказательства из сравнительной анатомии опираются на существенном или гомологическом сходстве в строении организмов или их органов. Данные современной генетики говорят о том, что сходство между особями зависит от определенного количества общих генов, что в свою очередь указывает на общее происхождение или родство между этими двумя особями. Оказалось, что чем ближе родство, то есть чем больше общих генов, тем и сходство больше.
Двое людей, живущие в одной местности, но не состоящие в родстве, меньше похожи друг на друга, чем двое людей из одной семьи. Более далекие родственники меньше похожи друг на друга, чем дети одних родителей. Наконец, наибольшее сходство имеется между однояйцовыми близнецами, которые всегда бывают одинакового пола, и, как оказалось, развиваются из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом. На ранних этапах развития зародыш делится на две части, из которых каждая дает начало отдельному плоду. Близнецы этого типа имеют совершенно одинаковые гены и потому так сходны между собой, что иногда их собственные родители с трудом могут их различить.
Американский биолог Ньюмен, который изучал сходство между однояйцовыми близнецами, открыл очень интересный факт. Один вид броненосца из Тексаса производит на свет всегда четырех детенышей. Все четверо детенышей из одного помета всегда бывают одного пола и очень сходны между собой вплоть до мелочей. Ньюмен доказал, что у этого вида животных всегда происходит оплодотворение одной яйцеклетки одним сперматозоидом. Вначале мы имеем дело с одним зародышем, который, как правило, делится на четыре части, и из каждой из этих частей развивается новый зародыш. Очень большое сходство четырех детенышей из одного помета обусловлено одинаковым наследственным субстратом.
"Одним из труизмов биологии является то - пишет Ньюмен - что организмы производят подобные организмы. Каково бы было наше удивление, если бы пара воробьев дала другое потомство, чем воробьи, или если бы у белых родителей родился негритенок. Однако подробное изучение этого положения вещей выявляет, что единственным постулатом эволюциониста является не меньше и не больше, как логическое применение того, что профан считает трюизмом, а именно, что коренное структурное сходство означает генетическое родство. Вообще говоря, степень структурального сходства идет в паре со степенью родства. Большинство биологов скажет, что это не только постулат, а наиболее обоснованный биологический закон". Ни одно из этих утверждений, однако, не может быть принято без соответствующей проверки. Такую именно проверку осуществила генетика.
Правда, уже и во время творчества Дарвина, структуральные сходства, являвшиеся предметом исследований сравнительной анатомии, считались несомненным доказательством общности происхождения. Однако лишь с моментом развития генетики, соответствия структуры набрали силу действительного доказательства общего происхождения. Как мы уже отмечали в одной из предыдущих глав, доказательства из области сравнительной анатомии опираются на изучении так называемых гомологических органов, то есть органов, обладающих в основном одной формой строения и развивающихся подобным образом. Функция гомологических органов может быть одинаковой, но может быть и разной.
Рука человека, или передняя конечность, характеризуется целым рядом костей, соответствующих мышц, нервов и кровеносных сосудов. Кроме того передняя конечность занимает определенное положение по отношению к целому организму. Без всякого специального исследования можно установить, что передняя конечность обезьяны является в отношении к руке человека гомологическим органом. Студент-анатом, знакомый подробно с анатомией руки человека, может обнаружить в передней конечности обезьяны соответствующие или гомологические части.
Рис. 22. Гомология скелета передней конечности позвоночных: а) рука человека, b) конечность кита, с) лошади, d) летучей мыши, е) вымершего летающего ящера, f) рыбы, g) вымершего водного ящера; r) плечевой отдел, р) предплечье, d) кисть
Пойдем, однако, дальше, обратим, например, внимание на переднюю конечность собаки. Сравнивая части скелета, мышцы, нервы и сосуды, а также отношение к окружающим частям организма, мы сможем произвести сравнение между рукой человека и передней конечностью собаки. К таким же выводам дойдем, сравнивая эмбриональное развитие руки человека и передней конечности собаки. Несмотря на то, что рука человека исполняет совершенно другую функцию, чем передняя конечность собаки, между ними отмечается отчетливое сходство, анатомическое- и эмбриологическое, то есть гомология.
Мы можем итти еще дальше в изучении гомологии органов, то есть в их анатомическом сходстве и сходстве эмбрионального развития, указывающих на определенную общность генов, то есть на родство. Передняя конечность морского млекопитающего, например, кита, является гомологом передней конечности собаки и руки человека. А ведь передняя конечность кита служит для исполнения совершенно других функций, чем передняя конечность собаки или рука человека.
На рисунке 22 представлены костные элементы с контурами мягких частей: руки человека, переднего ласта кита, передней ноги лошади, крыла летучей мыши, а также вымершего летающего пресмыкающегося, грудного плавника рыбы и ластовидной передней конечности вымершего плавающего пресмыкающегося. На схеме мы представили только костные части передней конечности позвоночных. Если бы мы одновременно нанесли мышцы, кровеносные сосуды и нервы, то нас еще более поразило бы соответствие всех этих элементов у различных представителей позвоночных животных.
Независимо от того, что передняя конечность может исполнять самые различные функции, служить для работы и манипуляций, бега, плавания в воде или полета в воздухе, ее основные части являются такими же самыми, хотя и в разных вариантах. Некоторые из этих частей могут быть недоразвитыми или атрофированными.
Через десять лет после смерти Дарвина Romanes опубликовал обширный труд, посвященный дарвинизму, в котором приводит доказательства из сравнительной анатомии, и который является интересным примером актуальных тогда антитеологических аргументов. Romanes указывает, что двояким путем можно было бы выяснить факты, доставленные как сравнительной анатомией, так и сравнительной эмбриологией. Одно из объяснений принимает, что анатомическое соответствие является результатом общности происхождения, то есть свидетельствует об эволюционном процессе. Другая попытка объяснения, отбрасывающая эволюцию, должна принять отдельные акты творения и анатомическое соответствие объяснить каким-то общим планом, принятым творцом. Romanes, анализируя последствия, вытекающие из принятия второй возможности, раскрывает всю парадоксальность этого объяснения. Он пишет следующее:
"Если принять план, проявившийся в актах творения, то мы должны принять, что Бог сотворил определенный прототип некоторых структур, придерживаясь его вопреки всем модификациям, которые эти структуры проявляют. А если это так, то почему в качестве типичных избраны те а не другие структуры? Почему позвоночник, например, претерпевает так различные модификации с целью приспособления к различным функциям, тогда как другой орган, например глаз, построен в разных типах по совершенно другому плану, хотя предназначен к выполнению одной и той же функции? Будет ли кто-нибудь столь дерзким, чтобы утверждать, что в случае позвоночника творец старался проявить свою изобретательность в различных функциях, которые выполняют один и тот же орган, тогда, как в случае глаза хотел показать свое всемогущество, путем сотворения различных структур, приспособленных к выполнению одной и той же функции?
Если это было бы так, то это было бы как наиболее роковым обстоятельством, так как и в растительном мире, и в животном все примеры, которые можно было бы привести, как наиболее изобретательные приспособления одного же органа к выполнению различных функций или, иначе, примеры гомологии без аналогии, являются примерами, которые встречаются в одной и той же естественной систематической группе растений и животных, и благодаря этому могут также хорошо быть объяснены происхождением от общих предков. Наоборот, все примеры совершенно разных органов, исполняющих те же самые функции, то есть случаи аналогии без гомологии, имеют место у разных групп растений и животных, и поэтому производят впечатление независимых друг от друга видов изменчивости, появляющихся в разных эволюционных линиях.
Другими словами, если бы приведенные факты - пишет Romanes - несмотря ни на что были результатом действия творца по какому-то свыше принятому плану, то это было бы особенно небезопасно, так как давало бы повод объяснять это явление согласно с положениями эволюционной теории. Мы также были бы в состоянии объяснить себе, почему одни органы подвергаются меньшим модификациям и отступлениям от основного плана, чем другие. Почему, например, передняя конечность позвоночных более близка к основному взору, чем задние конечности, которые у кита полностью атрофируются или так редуцируются и их рудименты скрыты внутри тела, что своим видом ничем не припоминают задней конечности. Этот последний пример приближает нас к вопросу о так называемых рудиментарных органах, так частых у всех видов животных и растений".
У змей конечности отсутствуют, однако у питона можно их найти в рудиментарном виде (рис. 23). У птицы киви, живущей в Новой Зеландии, крылья атрофировались почти совершенно, они имеют вид рудиментарных органов, которые не исполняют никакой функции (рис. 24). У животных, живущих в пещерах, отмечается различной степени атрофия глаз, иногда значительная, в то время, как животные, живущие в полумраке влбизи входа в пещеру, имеют часто чрезмерно развитые глаза. Насекомые с острова Мадеры преимущественно являются бескрылыми. Для них наличие крыльев было бы серьезным минусом в конкуренции с бескрылыми насекомыми, так как при бурях и ветре их бы сносило на воды океана.
Рудиментарные