Мал. 1. Послідовність еволюції ранніх китоподібних, накладена на геохронологічну шкалу. Масштаб на шкалі не дотримано. Числа позначають дати, YA - «років тому», MYA - «мільйонів років тому». Малюнок з сайту pbs.org
Новозеландські філогенетики показали, що викопний карликовий кит, що жив 7-8 мільйонів років тому, цілком може бути предком сучасного карликового кита. що мешкає в океані поблизу Антарктиди. Ця робота має серйозне методологічне значення: справа в тому, що гіпотеза про прямих предкової відносинах двох родів, розділених кількома мільйонами років, досить незвичайна для сучасної палеонтології. Зазвичай прийнято розглядати навіть дуже близькі організми як сестринські групи, уникаючи тверджень про безпосереднє походження одного від іншого. Однак не виключено, що в деяких випадках така обережність може виявитися зайвою. Палеонтологічний літопис місцями досить повна, щоб утримувати в собі відрізки реального ходу еволюції (нехай і короткі).
Історія китоподібних (Cetacea) дає величезні можливості для вивчення великих еволюційних змін. Кіт - це не риба, а ссавець. Ссавці з'явилися на суші. Значить, кити походять від якихось інших ссавців, наземних. Але від яких? І як виглядали перехідні форми? Ці питання інтригували ще Чарльза Дарвіна - в книзі «Походження видів шляхом природного відбору» їм приділено чимало уваги. Але вирішити їх вдалося лише в самому кінці XX століття, завдяки об'єднаним зусиллям палеонтологів і генетиків. За сучасними уявленнями, предки китів належали до загону парнокопитних (Artiodactyla), до якого відносяться свині, бегемоти, олені, антилопи, жирафи, кози і їх всілякі родичі, включаючи домашню корову.
Якщо вірити молекулярним даними, найближчі сучасні родичі китоподібних - бегемоти. Втім, еволюційні гілки бегемотів і китів розійшлися давно. Копитний предок китоподібних, швидше за все, був схожий виглядом і способом життя нема на бегемота, а на африканського водяного оленька (Hyemoschus aquaticus) - маленьке витончене тварина, прекрасно описане Джеральдом Дарреллом в книзі «Зоопарк в моєму багажі».
Примітно, що «перетворення» наземних тварин в китів почалося і закінчилося в еоценових періоді (56-34 млн років тому). У масштабі історії Землі це швидко. На початку еоцену ми бачимо дрібних копитних досить пересічного вигляду, всього лише проводять у воді частину свого часу. В кінці еоцену - це вже досить великі рибообразние істоти, що живуть в океані і нездатні виходити на сушу; не раз зазначалося, що такі позднееоценовие кити, як базилозавр. повинні були і розміром, і загальним видом нагадувати легендарних морських зміїв. Причому перехідні стани тепер відмінно палеонтологически документовані (рис. 1). Ось так і можна «спостерігати» макроеволюцію.
Не треба забувати, що еволюція завжди йде не тільки в часі, але і в просторі. Наскільки зараз відомо, всі наземні і прісноводні попередники китів жили на одному-єдиному континенті - Індійському. Таку ось особливість придбала фауна ссавців Індії, яка була тоді приблизно так само ізольована від всієї іншої суші, як Австралія. Всесвітнє поширення китоподібних виникло тільки в результаті їх виходу в океан.
В самому кінці еоцену китоподібні розділилися на дві гілки: зубаті кити (Odontoceti) і вусаті кити (Mysticeti). Герой великого роману Германа Мелвілла «Мобі Дік» висловлюється про вусатих китів зневажливо, називаючи відноситься до них гренландського кита «огидним чудовиськом». Але з точки зору еволюційної морфології вусаті кити навіть цікавіше. Всі сучасні вусаті кити в дорослому стані повністю позбавлені зубів. Їх китовий вус - це система пластин, що складаються з рогової речовини (приблизно як наші нігті) і службовців для фільтрації води. Такий незвичайний для ссавців спосіб харчування не міг не привести до великих анатомічним змінам, особливо в черепі. Крім того, примітний сам факт, що найбільші сучасні тварини (а швидше за все, і найбільші тварини взагалі: синій кит більше будь-якого відомого динозавра) харчуються планктонними рачками евфаузііди. яких толком не розгледиш без бінокуляр. Французький еволюціоніст Еміль Гійено (Émile Guyénot) недарма назвав вусатих китів «живим парадоксом природи».
Не дивно, що китоподібні служать хорошим матеріалом для вирішення різних еволюційних проблем, в тому числі мають дуже загальний характер.
Видатний палеонтолог Олексій Петрович Бистров (прототип Шатрова з повісті І. А. Єфремова «Зоряні кораблі») писав на цю ж тему: «Слід визнати, що нам відомо значно меншу кількість вимерлих форм, ніж існувало в дійсності; величезна більшість з них зникло безслідно, і шукати їх в землі - це все одно, що шукати скелет Савонароли на кладовищах Флоренції ».
У сучасній філогенетиці (науці про родинні стосунки організмів) практично безроздільно панує кладистики - вчення, яке будує систему живої природи виключно на підставі родинної близькості і за дуже суворими правилами. Парадокс полягає в тому, що в кладистики, яка взагалі не визнає інших систематичних критеріїв, крім спорідненості, коректно висловити гіпотезу виду «від організму А стався організм Б» якраз і не можна. Принципи побудови еволюційних дерев там такі, що це неможливо просто технічно. У кращому випадку можна говорити про сестринських групах. походять від безумовно мається на увазі, можливо близького, але невідомого нам загального предка.
Приклад подібної обережності в популяризації науки - поширена застереження про походження людини: мовляв, він відбувся не від мавпи, а від «загального предка» з мавпою. Хоча ким, крім ще однієї мавпи, цей предок міг бути?
У сучасних наукових публікаціях (особливо спеціально присвячених філогенетиці) говорити про прямі предків і нащадків якщо не забороняється, то, у всякому разі, вважається поганим тоном, ознакою або непрофесіоналізму, або великий екстравагантності.
Але чи завжди таке ставлення справедливо? Адже не може ж бути, щоб нічиїх реальних предків не вдавалося виявити взагалі ніколи. Тим часом кладистики неявно нав'язує саме таку тезу. Її формальний апарат не дозволяє назвати предка предком, навіть якщо такий і знайдений.
Якщо це взагалі можна якось перевірити, то ссавці, що живуть в кайнозойську еру (тобто після вимирання динозаврів), безсумнівно, є хорошими кандидатами для такої перевірки. По-перше, більшість копалин кайнозойських ссавців відноситься до сучасних загонам, а багато - навіть до сучасних родин. Це неймовірно полегшує їх реконструкцію в порівнянні, наприклад, з якимись панцирними безщелепними. у яких немає близьких сучасних родичів. По-друге, залишків кайнозойських ссавців просто багато, тому що вони жили відносно недавно (в масштабі геологічних епох, звичайно ж). По-третє, анатомія ссавців досить багата - в одному черепі скільки ознак! - і досконально вивчена. Для тестування гіпотез про родинні зв'язки це ідеальний матеріал.
Ну, а еволюція китів цілком відноситься до кайнозою. І в викопному стані вони зберігаються добре.
Біологи з Отагского університету, розташованого в місті Данідіне на Південному острові Нової Зеландії (University of Otago. Dunedin, Otago, New Zealand), вирішили детально дослідити проблему родинних стосунків на прикладі сімейства карликових китів (Neobalaenidae), що відноситься до підряду вусатих китів (Mysticeti) .
У це сімейство входить один-єдиний сучасний вид - карликовий кит Caperea marginata (рис. 2). Він живе в Південному океані. тобто на всіх довготах навколо Антарктиди. Це найдрібніший за розміром з вусатих китів. Втім, тут все відносно: вусаті кити - в принципі звірі великі, і навіть карликовий кит може досягати в довжину шести метрів. Він нечисленний, відносно маловідомий, промисел його ніколи не вівся. І його копалини родичі теж були невідомі - до останнього часу.
Мал. 2. Герой обговорюваного дослідження - карликовий кит Caperea marginata. Ілюстрація з сайту animaldiversity.org
Як це зараз і прийнято, Бісконті поміщає обох карликових китів на родовід схему в якості сестринських груп. Це означає, що вони є більш близькими родичами один одному, ніж будь-які інші два кити, - не більше і не менше. Хто від кого походить, як би невідомо.
Результати вийшли чудові. На більшості дерев міоценовий кит потрапляє між молодим і дорослим сучасними китами (рис. 4). Якщо перевести це на мову здорового глузду - такий результат означає, що вид Miocaperea pulchra виявився на кладістіческом дереві всередині виду Caperea marginata. Це показник самого близької спорідненості, яке тільки можна уявити.
Мал. 4. Кладістіческіе дерева, що показують «спорідненість» трьох китів (два з яких є різними віковими стадіями одного виду). Різні дерева вийшли за рахунок варіювання підбору ознак, їх зважування та методики обробки. Найбільшу підтримку отримало древо В. Складено за даними з обговорюваної статті в Biology letters
Тільки ось жив міоценовий карликовий кит, як ми знаємо, на 7-8 мільйонів років раніше сучасного. Очевидно, швидкість еволюції в сімействі Neobalaenidae була дуже низькою, тому він і змінився мало.
Воістину, дуже складний спосіб сказати, що одна тварина походить від іншого! Але ж йдеться саме це.
Здається, що ця історія з карликовими китами повчальна в двох відносинах. Перше: поширене твердження, що в палеонтологічного літопису ми ніколи не бачимо безпосередніх предків і нащадків, є перебільшення. Іноді все-таки бачимо. Палеонтологічний літопис дійсно дуже неповна, але деякі фрагменти реального ходу еволюції (правда, зазвичай короткі) відображатися в ній можуть. Без будь-яких застережень про «спільних предків».
Друге: на цьому прикладі ми бачимо, наскільки високі в сучасній біології вимоги до тверджень про спорідненість. Про спорідненість взагалі, і про предкової відносинах - особливо. Щоб хоча б припустити (в науковій статті), що одна тварина є прямим нащадком іншого, потрібні багатоступінчасті перевірки і найсуворіша логічна коректність.
Ну а призведуть подібні роботи до чергової реформи методів філогенетики - побачимо.