Вышли мы все из кишечнополостных

Эволюции много времени понадобилось, чтобы создать такое совершенство. Гравюра из трактата Везалия «О строении человеческого тела» (De humani corpus fabrica. 1543)

Футурологическими предсказаниями сегодня мало кого удивишь. Хотя порой они бывают весьма экзотичны. Это касается, например, прогнозов о том, как изменится в будущем биологический вид, к которому мы с вами принадлежим, – Homo sapience. Вот один из вариантов такого прогноза, попавшийся на бескрайних просторах Сети: череп правильной формы, два глаза, отсутствие рта и ушей, много пальцев, имплантированные средства передвижения, рост – 170 см, способность менять цвет кожи…

«Невозможно!» – воскликнет кто-то. Но, как это ни поразительно, в нашем настоящем времени вполне можно найти оправдание такого рода футурологическому радикализму. Скажем, в том, что касается количества пальцев. В 2011 году сообщалось, что в Индии годовалому ребенку удалили… 14 лишних пальцев! От рождения малыш имел по семь пальцев на каждой руке и по 10 – на каждой ноге. Понятно, что это – генетическая аномалия (полидактилия). Понятно, что она периодически встречается у новорожденных. Однако, как уверяли врачи, никогда ранее науке не встречался пациент с таким большим числом лишних пальцев. Может, это привет из будущего?

Профессор анатомии Лев Этинген в своих замечательных книгах «Господин тело» (1997) и «Мифологическая анатомия» (2006) тоже приводил пару любопытных примеров подобного рода прогнозов. «Некоторые ученые, – пишет Этинген, – в силу того, что он (мизинец на ноге. – «НГ») не очень-то участвует в опоре, предрекают ему в далеком будущем почти полное исчезновение». Не к ночи будь помянут, но известно, например, что у Сталина были сросшиеся пальцы на ноге.

Вообще, как считал Лев Этинген, «человек сегодня – незавершенное существо». И приводил описание скелета человека далекого будущего (по В. Быстрову): отсутствие ключиц и ребер, уменьшенное количество позвонков, упрощенное строение конечностей (трехпалость). «Идея подобного нашего превращения явно слилась с желательностью лишиться того, что якобы не понадобится», – подчеркивает профессор Этинген. Это хорошая информация к размышлению, особенно сегодня, когда привычной уже стала картинка: для управления игровой консолью или набора эсэмэски на смартфоне люди очень ловко обходятся двумя пальцами – большим и указательным…

Но не менее интригуют публику не только прогнозы на будущее, но и реконструкции прошлого. В данном случае – прошлого Homo sapience.

Так, установлено, что примерно 40% геномов млекопитающих происходят от общего предка, существовавшего десятки миллионов лет назад. Этот факт, в частности, приводит к некоторым шокирующим, на первый взгляд, выводам. Например, собачья линия отделилась от человеческой раньше линии грызунов. То есть на эволюционной шкале грызуны располагаются гораздо ближе к людям, чем собаки. Но с тех пор ДНК грызунов подверглось очень сильной мутации, и в генетическом смысле собаки ближе к людям.

Последний общий предок человека и шимпанзе существовал в Африке примерно 7 млн лет назад. Разделение единого вида протошимпанзе на шимпанзе и бонобо произошло 2–3 млн лет назад. Именно поэтому ни один из видов этих обезьян не является филогенетически близким человеку.

Самостоятельная эволюционная история надсемейства гоминоидов (передвигавшихся на четырех конечностях) началась около 25 млн лет назад. К этому времени часть узконосых обезьян перешла к питанию листьями, тогда как другая сохранила верность фруктовой диете. Первым суждено было стать предками современных церкопитекоидов, то есть низших узконосых обезьян (мартышек, макак, павианов), а вторым предстояло получить статус человекообразных.

В 2005 году исследовательский центр Howard Hughes Medical Institute опубликовал результаты исследования, авторы которого проанализировали, каким образом человек получил столь мощный и большой головной мозг, по всем показателям превосходящий аналогичные органы иных живых существ, обитающих на Земле. Объектами исследования стали 214 генов, которые ответственны за контроль развития головного мозга и за его функционирование. Мозг человека сравнивали с мозгами макак (20–25 млн лет назад эти обезьяны и человек имели общего предка), крыс и мышей (общий с человеком предок существовал около 80 млн лет назад).

Главный вывод исследования следующий: «мозговые» гены человека по неизвестным пока причинам развивались значительно быстрее, чем аналогичные гены других млекопитающих. Причем были отмечены три «генетические революции», кардинально изменившие человеческий мозг: первая произошла примерно 2 млн лет назад, следующая – около 500 тыс. лет назад, и третья, последняя, 150 тыс. лет назад, когда и появился современный человек.

Так выглядели организмы, населявшие море в конце венда – 500 млн лет назад. Некоторые из них плавали в толще воды, другие вели прикрепленный образ жизни, третьи ползали по дну. Предок билатерально-симметричных животных выглядел подобным образом и имел щупальца. «Панорама дна вендского моря». Картина из экспозиции Палеонтологического музея им. Ю.А. Орлова

Как видим, глубина поиска общего предка все время увеличивается: 150 тыс. лет назад, 500 тыс., 2 млн, 7 млн, 25 млн, 80 млн лет назад…

Существуют, например, очень любопытные результаты компьютерного моделирования эволюционного процесса: если бы первые вышедшие из океана на сушу живые организмы обладали шестью конечностями, то в итоге на Земле появились бы... кентавры.

Ну, а что, если забраться еще глубже в поисках. Глубже и в прямом, и в переносном смысле. Именно такую задачу недавно решили доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Елена Темерева и Евгений Цитрин из Института биологии развития Российской академии наук. Их совместная статья опубликована в научном журнале PLOS ONE. Коротко суть проблемы, в которой они попытались разобраться, заключается в следующем.

Человек (человеческое тело) – существо, обладающее симметрией зеркального отражения. По-научному – билатеральной (двухсторонней) симметрией. И это замечательное свойство появилось у наших тел далеко не сразу. 

Спор идет вокруг общего предка билатерально-симметричных животных – как он выглядел, каким он был и как дальше шла эволюция.

Предок Bilateria появился скорее всего в конце венда – геологического периода, который длился примерно с 635 по 541±1 млн лет до н.э. Организмы, населявшие вендское море, были в основном радиально-симметричными существами (как например, медузы). Далее сошлемся на официальный пресс-релиз пресс-службы МГУ.

«Первая точка зрения заключается в том, что предок билатерально-симметричных животных был нецеломическим червем, то есть не имел полости тела. Сторонники этой теории уверены, что помимо целома общий предок таких животных был лишен каких-либо придатков, а также имел просто устроенную нервную систему. Согласно первой точке зрения… целом – полость тела – появлялся в разных группах билатерально-симметричных животных независимо.

Вторая точка зрения, которой придерживается российская зоологическая школа, гласит, что общий предок билатерально-симметричных животных был довольно сложно устроенным целомическим существом, имел придатки для передвижения и сбора пищи, а также обладал сложноорганизованной нервной системой. Согласно этой точке зрения, целом в разных группах претерпевал редукцию в силу разных причин, связанных с особенностями развития, анатомического строения и образа жизни».

Надо заметить, что гипотеза о происхождении билатерально-симметричных животных от общего кишечнополостного предка впервые была высказана английским зоологом Адамом Седжвиком еще в 1884 году. Эту идею развивал, например, заведующий кафедрой зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ, профессор, член-корреспондент РАН Владимир Малахов («Журнал общей биологии», 2004, том 65, № 5, с. 371–388). Елена Темерева и Евгений Цитрин нашли новые доказательства, подтверждающие эту гипотезу.

Сделать это удалось при изучении представителя беззамковых брахиопод (морских беспозвоночных плеченогих животных) – Lingula anatina. Лингулы – одни из древнейших плеченогих, доживших до наших дней. Они известны с раннего ордовика (около 500 млн лет назад). 

Lingula anatina. Лингулы (лат. Lingula) – одни из древнейших плеченогих, доживших до наших дней. Рассматривается биологами как живое ископаемое – организм, который остался неизменным за прошедшие миллионы лет.  Живая лингула из Южно-Китайского моря.  Фото Елены Темеревой

«Наше исследование показывает, что в одном из стволов билатерально-симметричных животных Bilateria  –  Lophotrochozoa, который включает наибольшее разнообразие типов живых организмов, – выделяется группа лофофорных животных, – рассказала Елена Темерева. – Лофофор – особая часть тела, которая несет щупальца. Лофофор есть у представителей трех типов животного царства: форонид, брахиопод и мшанок. Именно особое строение лофофора позволяло исследователям объединять эти три типа в единую группу – Lophophorata». Между тем до сих пор многочисленные данные молекулярной филогенетики свидетельствовали о том, что единой группы лофофорных животных не существует.

По словам Темеревой, в рамках исследований, которые проводились посредством методов иммуноцитохимии, лазерной конфокальной микроскопии, 3D-реконструкции и трансмиссионной электронной микроскопии, удалось доказать обратное: группа лофофорных животных существует, и она произошла от единого предка, у которого имелся лофофор со щупальцами. Подтверждением этого служит сходное строение нервной системы лофофора в разных группах лофофорных животных.

«В силу того, что щупальца есть в двух главных стволах билатерально-симметричных животных, логично предположить, что они были и у общего предка, – уточнила Елена Темерева. – Имелись щупальца и у общего предка хордовых животных, к которым относится и человек».

Таким образом, общий предок билатерально-симметричных животных (то есть в итоге и нас с вами – Homo sapience’ов) имел щупальцевидные придатки. «Елена Темерева уверена, что результаты данной работы помогут в построении естественной системы животного царства, благодаря которой классификация видов приобретет более конкретный характер», – подчеркивается в пресс-релизе МГУ.

То есть похоже, что эволюция шла – до сих пор по крайней мере – по пути усложнения конечностей живых существ. И вершиной такого усложнения стала человеческая рука, снабженная такими замечательными пальчиками. Конечно, между плеченогими лофофорами, плескавшимися в вендских морях, и «рукастыми» гомо сапиенсами – обморочная временная пропасть в полмиллиарда лет. Много чего изменилось на этом отрезке. Но как-то не хочется, чтобы наши потомки лишились с таким эволюционным трудом нажитых таких изумительных конечностей. Может, футурологи все-таки ошибаются?