Прояснена дорога от миоцена

Прояснена дорога от миоцена
Ученые уяснили путь китового карлика с миоцена - с тогдашних его предков до нынешних дней
Деятели науки просчитали 8 млн лет эволюционной дороги этого млекопитающего, однако - тем не менее - осталось немало загадок, что может подвигнуть к новой реформе методов филогенетики
Новозеландские филогенетики практически установили, что живший 8 млн лет назад ископаемый карликовый кит является прямым предком современного карликового кита, обитающего в океане близ Антарктиды, данное исследование с применением необычной для современной палеонтологии методики, когда разбирались предковые отношения двух разделенных миллионами лет родов, может иметь если уж не революционное, то вполне серьезное прикладное значение, чтобы полнее отразить ход реальной эволюции, об этом повествуют в своем пересказе «Элементы».

«История китообразных (Cetacea) дает огромные возможности для изучения крупных эволюционных изменений. Кит — это не рыба, а млекопитающее. Млекопитающие появились на суше. Значит, киты произошли от каких-то других млекопитающих, наземных. Но от каких? И как выглядели переходные формы? Эти вопросы интриговали еще Чарльза Дарвина — в книге «Происхождение видов путем естественного отбора» им уделено немало внимания. Но решить их удалось только в самом конце XX века, благодаря объединенным усилиям палеонтологов и генетиков. По современным представлениям, предки китов принадлежали к отряду парнокопытных (Artiodactyla), к которому относятся свиньи, бегемоты, олени, антилопы, жирафы, козы и их всевозможные родичи, включая домашнюю корову.
Если верить молекулярным данным, самые близкие современные родственники китообразных — бегемоты. Впрочем, эволюционные ветви бегемотов и китов разошлись давно. Копытный предок китообразных, скорее всего, был похож обликом и образом жизни не на бегемота, а на африканского водяного оленька (Hyemoschus aquaticus) — маленькое изящное животное, прекрасно описанное Джеральдом Дарреллом в книге «Зоопарк в моем багаже».
v semejstve kitovyhПримечательно, что «превращение» наземных животных в китов началось и закончилось в эоценовом периоде Proyasnena doroga ot miocena1(56–34 млн лет назад). В масштабе истории Земли это быстро. В начале эоцена мы видим мелких копытных довольно заурядного облика, всего лишь проводящих в воде часть своего времени. В конце эоцена — это уже весьма крупные рыбообразные существа, живущие в океане и неспособные выходить на сушу; не раз отмечалось, что такие позднеэоценовые киты, как базилозавр, должны были и размером, и общим видом напоминать легендарных морских змеев. Причем переходные состояния теперь отлично палеонтологически документированы. Вот так и можно «наблюдать» макроэволюцию.
Не надо забывать, что эволюция всегда идет не только во времени, но и в пространстве. Насколько сейчас известно, все наземные и пресноводные предшественники китов жили на одном-единственном континенте — Индийском. Такую вот особенность приобрела фауна млекопитающих Индии, которая была тогда примерно так же изолирована от всей другой суши, как Австралия. Всесветное распространение китообразных возникло только в результате их выхода в океан.
В самом конце эоцена китообразные разделились на две ветви: зубатые киты (Odontoceti) и усатые киты (Mysticeti). Герой великого романа Германа Мелвилла «Моби Дик» высказывается об усатых китах пренебрежительно, называя относящегося к ним гренландского кита «презренным чудовищем». Но с точки зрения эволюционной морфологии усатые киты даже интереснее. Все современные усатые киты во взрослом состоянии полностью лишены зубов. Их китовый ус — это система пластин, состоящих из рогового вещества (примерно как наши ногти) и служащих для фильтрации воды. Такой необычный для млекопитающих способ питания не мог не привести к большим анатомическим переменам, особенно в черепе. Кроме того, примечателен сам факт, что самые крупные современные животные (а скорее всего, и самые крупные животные вообще: синий кит больше любого известного динозавра) питаются планктонными рачками эвфаузиидами, которых толком не разглядишь без бинокуляра. v semejstve kitovyh1Французский эволюционист Эмиль Гийено (Émile Guyénot) недаром назвал усатых китов «живым парадоксом природы». Неудивительно, что китообразные служат хорошим материалом для решения разных эволюционных проблем, в том числе имеющих очень общий характер.
Одна такая проблема касается отношений между предками и потомками. Очевидно, что палеонтологическая летопись крайне неполна. Из этого следует, что ископаемые формы, даже близкие и расположенные в земных слоях «как надо», совсем не обязательно являются прямыми предками и потомками друг друга. Великий популяризатор биологии Ричард Докинз в книге «Самое грандиозное шоу на Земле» разъясняет это именно на примере с происхождением китов. Он приводит там схему родственных отношений китообразных и комментирует ее так: «Обратите внимание на осторожность, с которой нарисована схема. Любого автора подмывает (авторы старых книг часто уступали этому соблазну) изобразить последовательность ископаемых животных, соединенных стрелками, от древних к молодым. Но никто не может утверждать наверняка, что Ambulocetus произошел от Pakicetus, а Basilosaurus — от Rhodocetus. Вместо этого осторожно предполагается, что киты произошли от животного, родственного Ambulocetus, похожего на него, возможно — именно от него».
Выдающийся палеонтолог Алексей Петрович Быстров (прототип Шатрова из повести И. А. Ефремова «Звездные корабли») писал на эту же тему: «Следует признать, что нам известно значительно меньшее количество вымерших форм, чем существовало в действительности; огромное большинство из них исчезло бесследно, и искать их в земле — это все равно, что искать скелет Савонаролы на кладбищах Флоренции».
В современной филогенетике (науке о родственных отношениях организмов) практически безраздельно господствует кладистика — учение, строящее систему живой природы исключительно на основании родственной близости и по очень строгим правилам. Парадокс состоит в том, что в кладистике, которая вообще не признает других систематических критериев, кроме родства, корректно высказать гипотезу вида «от организма А произошел организм Б» как раз и нельзя. Принципы построения эволюционных деревьев там таковы, что это невозможно просто технически. В лучшем случае можно говорить о сестринских группах, происходящих от безусловно подразумеваемого, возможно близкого, но неизвестного нам общего предка.
Пример подобной осторожности в популяризации науки — распространенная оговорка о происхождении человека: мол, он произошел не от обезьяны, а от «общего предка» с обезьяной. Хотя кем, кроме еще одной обезьяны, этот предок мог быть?
В современных научных публикациях (особенно специально посвященных филогенетике) говорить о прямых предках и потомках если не запрещается, то, во всяком случае, считается дурным тоном, признаком или непрофессионализма, или большой экстравагантности.
Но всегда ли такое отношение справедливо? Ведь не может же быть, чтобы ничьих реальных предков не удавалось обнаружить вообще никогда. Между тем кладистика неявно навязывает именно такой тезис. Ее формальный аппарат не позволяет назвать предка предком, даже если таковой и найден.
Если это вообще можно как-то проверить, то млекопитающие, живущие в кайнозойскую эру (то есть после вымирания динозавров), несомненно, являются хорошими кандидатами для такой проверки. Во-первых, большинство ископаемых кайнозойских млекопитающих относится к современным отрядам, а многие — даже к современным семействам. Это неимоверно облегчает их реконструкцию по сравнению, например, с какими-нибудь панцирными бесчелюстными, у которых нет близких современных родственников. Во-вторых, остатков кайнозойских млекопитающих просто много, потому что они жили относительно недавно (в масштабе геологических эпох, конечно же). В-третьих, анатомия млекопитающих достаточно богата — в одном черепе сколько признаков! — и досконально изучена. Для тестирования гипотез о родственных связях это идеальный материал.
Proyasnena doroga ot miocena2Ну, а эволюция китов целиком относится к кайнозою. И в ископаемом состоянии они сохраняются хорошо,- отмечается в пересказе.
Поэтому новозеландские билоги (из Отагского университета) сочли научно необходимым детально «исследовать проблему родственных отношений на примере семейства карликовых китов (Neobalaenidae), относящегося к подотряду усатых китов (Mysticeti)».
«В это семейство входит один-единственный современный вид — карликовый кит Caperea marginata. Он живет в Южном океане, то есть на всех долготах вокруг Антарктиды. Это самый мелкий по размеру из усатых китов. Впрочем, тут всё относительно: усатые киты — в принципе звери крупные, и даже карликовый кит может достигать в длину шести метров. Он малочислен, относительно малоизвестен, промысел его никогда не велся. И его ископаемые родственники тоже были неизвестны — до последнего времени.
В 2012 году итальянский палеонтолог Микеланджело Бисконти (Michelangelo Bisconti) описал ископаемого карликового кита, получившего название Miocaperea pulchra (M. Bisconti, 2012. Comparative osteology and phylogenetic relationshipsof Miocaperea pulchra, the first fossil pygmy right whale genus and species (Cetacea, Mysticeti, Neobalaenidae)). Этот кит жил в миоценовом периоде, 7–8 миллионов лет назад. Остатки его нашли в Перу. Морская фауна, к которой он относится, — тихоокеанская. Кроме китов в ней присутствуют и другие млекопитающие: дельфины, ластоногие и даже такие необычные создания, как морские ленивцы. Миоценовый карликовый кит был очень похож на современного, судя по хорошо сохранившемуся черепу. Различаются они некоторыми деталями слухового отдела, особенностями расположения челюстной и шейной мускулатуры, а также — это, пожалуй, самое интересное — количеством пластин китового уса. У миоценового карликового кита их на треть меньше, чем у современного. Значение этого признака не совсем ясно; вероятно, дело тут в каких-то отличиях в способе питания. Примерно столько же пластин, сколько миоценовый карликовый кит, имеет современный серый кит, который питается не планктоном (как подавляющее большинство усатых китов), а бентосом, то есть донными организмами.
Как это сейчас и принято, Бисконти помещает обоих карликовых китов на родословную схему в качестве сестринских групп. Это означает, что они являются более близкими родственниками друг другу, чем любые другие два кита, — не больше и не меньше. Кто от кого произошел, как бы неизвестно.
Новозеландские биологи решили построить эволюционное древо карликовых китов заново — очень тщательно, используя как можно больше признаков. Особенность была в том, что молодая особь современного карликового кита рассматривалась отдельно, как самостоятельная операционная единица, в рамках анализа равноправная не только с ископаемым китом, но и со взрослой особью своего вида. Иначе говоря, задачей было определить «родство» трех форм: (1) взрослый современный карликовый кит, (2) молодой современный карликовый кит и (3) миоценовый карликовый кит — так, как если бы отдельными видами были все три. Подход к материалу был очень серьезным: авторы изучили 35 скелетов молодых особей современного карликового кита (правда, разной степени полноты). А эволюционные деревья строились по самым строгим правилам, с использованием современных программ, да еще и немного разными способами.
Результаты получились примечательные. На большинстве деревьев миоценовый кит попадает между молодым и взрослым современными китами. Если перевести это на язык здравого смысла — такой результат означает, что вид Miocaperea pulchra оказался на кладистическом древе внутри вида Caperea marginata. Это показатель самого близкого родства, какое только можно представить.
Только вот жил миоценовый карликовый кит, как мы знаем, на 7–8 миллионов лет раньше современного. Очевидно, скорость эволюции в семействе Neobalaenidae была очень низкой, потому он и изменился мало.
Новозеландские авторы начинают свою статью с того, что формально выделяют два типа отношений между группами организмов: «предковые отношения» (ancestor–descendant relationships, ADRs) и «сестринские отношения» (sister-group relationships, SGRs). Вывод: анализ данных по видам Miocaperea pulchra и Caperea marginata порождает модель, совместимую с гипотезой о предковых отношениях (producing a pattern that is consistent with ADRs). Иными словами, Miocaperea pulchra вполне может быть прямым предком Caperea marginata.
Воистину, очень сложный способ сказать, что одно животное произошло от другого! А ведь говорится-то именно это.
Думается, что эта история с карликовыми китами поучительна в двух отношениях. Первое: распространенное утверждение, что в палеонтологической летописи мы никогда не видим непосредственных предков и потомков, есть преувеличение. Иногда все-таки видим. Палеонтологическая летопись действительно очень неполна, но некоторые фрагменты реального хода эволюции (правда, обычно короткие) отображаться в ней могут. Без всяких оговорок про «общих предков».
Второе: на этом примере мы видим, насколько высоки в современной биологии требования к утверждениям о родстве. О родстве вообще, и о предковых отношениях — в особенности. Чтобы хотя бы предположить (в научной статье), что одно животное является прямым потомком другого, нужны многоступенчатые проверки и строжайшая логическая корректность.
Ну а приведут ли подобные работы к очередной реформе методов филогенетики - увидим,- говорится в статье на сайте «Элементов».

Так что теперь палеонтология, возможно, начнет работать по эволюции по иной, чем прежде методе, и это, вполне вероятно, даст новые и интересные результаты.