Читать книгу - "Бесконечное число самых прекрасных форм - Шон Кэрролл"

История развития сложных структур также показывает, как происходила эволюция "бесконечного числа форм" за счет повторения цикла изобретение/распространение. Новые структуры открывают новые возможности для появления новых жизненных стратегий. Появление крыльев привело к эволюции стрекоз и поденок, бабочек и жуков, блох и мух и т.д. Распространению этих групп, в свою очередь, способствовали дальнейшие модификации крыльев и туловища: окраска чешуек на крыльях у мотыльков и бабочек, жесткие надкрылья жуков, сложные задние крылья мух.

Почему для инноваций чаще используются уже существующие структуры и гены? Все дело в вероятности. Вариации существующих структур и генов появляются чаще, чем новые структуры или гены, поэтому они более доступны для действия естественного отбора. По меткому замечанию Франсуа Жакоба, природа, подобно ремесленнику, работает с имеющимся материалом, а не изобретает, как инженер-проектировщик. Крылья возникли не с нуля, а стали результатом модификации жаберных ветвей конечностей (у насекомых) или передних конечностей (у трех групп животных). Эволюция следует наиболее доступным и, следовательно, наиболее часто повторяющимся путем.

Методы эво-дево позволили обнаружить, что эволюция может воспроизводить и воспроизводит саму себя на уровне структур и форм, а также на уровне индивидуальных генов. Если эволюция выбирает наиболее вероятный путь, основанный на уже существующих структурах и генах, то, сталкиваясь с давлением сходных векторов отбора, разные виды могут формировать сходные адаптации. Мы увидели это на примерах эволюции ротового аппарата ракообразных (глава 6), уменьшения брюшного шипа у трехиглой колюшки (глава 7) и в других случаях модификации конечностей у позвоночных. Мы убедились также, что меланистическая окраска шерсти или перьев у различных животных и птиц может возникать в результате мутации одного и того же гена и даже одного и того же нуклеотида этого гена (глава 9).

Повторяемость эволюционных событий помогает справиться с непониманием роли случайных мутаций в эволюции. Кому-то трудно представить, что новизна и сложность могут быть результатом "случайного процесса". Объяснение заключается в том, что, хотя генерация генетических вариаций за счет мутаций является совершенно случайным процессом, отсев неблагоприятных вариантов осуществляется при помощи мощного и совсем не случайного отбора. Все пары оснований из сотен миллионов или миллиардов, существующих в геноме животного, в одинаковой степени подвержены ошибкам копирования или физическим повреждениям, которые вызывают мутации. Но лишь небольшая часть мутаций может заметно изменить цвет меха млекопитающего или длину плавника рыбы, не приводя к катастрофическим последствиям для всего организма. В больших популяциях животных со временем такие мутации возникают просто в силу вероятности. Когда это происходит, положительный естественный отбор способствует их постепенному распространению.

Жак Моно отразил связь случайности мутаций и строгости отбора в заглавии своей знаменитой книги "Случайность и необходимость" (Моно использовал известные слова греческого философа Демокрита: "Все, что существует во Вселенной, является плодом случайности и необходимости"). Для эволюции нужна случайность, но в случайной лотерее мутаций некоторые варианты и их комбинации лучше соответствуют требованиям экологической необходимости, и поэтому они возникают и поддерживаются отбором неоднократно.

Однако в случае с мешотчатыми прыгунами мы видели, что один и тот же вид может решать проблему адаптации разными путями. Передние лапы птерозавров, птиц и летучих мышей превратились в крылья, но процесс превращения шел принципиально разными путями. Сходные экологические условия и возможности способствуют появлению одинаковых адаптаций, но пути развития этих адаптаций иногда различаются в деталях.

Выявляя механизмы изменений на уровнях развития и генетики, эво-дево позволяет сравнить между собой пути эволюции разных групп. Благодаря этому мы наконец можем подступиться к решению таких старинных загадок, как мимикрия Бейтса у бабочек, меланизм мотыльков и даже эволюция формы и размера клюва вьюрков. Вскоре мы получим полное представление о многих классических случаях действия отбора и поймем, как возникают вариации и как они отбираются.