Пролог
Разнообразие жизни обычно представляется в виде эволюционных древ: ветвящееся изображение завершается рисунками животных и растений. Это хорошо, поскольку очертания древа отображают общую историю, которую разделяют друг с другом живые организмы, в том числе и мы сами. Но у этого способа отображения информации есть одно ограничение. Изображённые живые организмы — это статичные объекты, обычно во взрослом состоянии с узнаваемыми особенностями своего вида. В реальной действительности организмы изменяются на протяжении своей жизни. Если мы захотим изобразить биологию биоразнообразия, мы могли бы показать для каждого организма фильм, сделанный в технике замедленной съёмки и демонстрирующий различные стадии истории жизни — для многоклеточного организма от оплодотворения до смерти. Варианты и количество изменений, которые происходят на протяжении жизни индивида, настолько многочисленны и сложны, что каждой стадии этого процесса посвящены различные научные дисциплины. Первые шаги деления клеток и формирования эмбриона ассоциируются с эмбриологией. Многие исследования в этой области относятся, например, к гаструляции — стадии, на которой образуются зародышевые листки и устанавливается план строения тела взрослого организма. Специалисты по биологии развития склонны изучать момент возникновения или происхождение тканей и органов. Специалисты в области сравнительной анатомии и зоологи обычно интересуются изменениями, возникающими после рождения, которые некоторые биологи любят называть словом «рост», противопоставляя его развитию. Для всех этих дисциплин молекулярная биология предложила методы и концепции, позволяющие поставить совершенно новый набор вопросов, касающихся механистических основ эволюции истории жизни, а также заново ответить на старые вопросы, поставленные морфологами. Индивидуальное развитие — это благодарный предмет для исследований в биологии. А как вам тот факт, что большинство видов, представленных на древе жизни, уже вымерло? Некоторые могут подумать что палеонтология нужна биологии развития, как рыбе велосипед. Они также могут утверждать, что летопись окаменелостей полностью умалчивает о многих аспектах эволюции индивидуального развития и генетики.
Я не думаю, что дела обстоят именно так, и я написал эту книгу, чтобы объяснить, почему. Конечно, палеонтология всё ещё в значительной степени умалчивает о таких ключевых вопросах, как гаструляция. Потому и важно определить границы, которых может достичь палеонтология. В этом контексте мне вспоминается вклад известного специалиста по анатомии рыб в спорах 1980-х годов: роль окаменелостей против молекул при реконструкции древа жизни. Колин Паттерсон (1933-98), важная фигура в исследованиях окаменелостей, десятилетиями работавший в палеонтологическом отделе Музея Естественной Истории в Лондоне, настоятельно выступал в пользу главенства информации о ныне живущих видах над ископаемыми остатками при исследовании эволюционных отношений. Большинство коллег-палеонтологов жёстко критиковало его. Несколько лет спустя его идеи стали оцениваться намного выше, и в 1996 он был предоставлен к медали Ромера-Симпсона — это высшая степень одобрения Общества Палеонтологии позвоночных. Роль палеонтологии в реконструкции древа жизни в значительной степени признана большинством биологов, несмотря на ограничения, возникающие при работе с фрагментарными данными, что резко контрастирует с большим массивом информации (например, геномной), который известен сейчас для большего и большего количества ныне живущих видов.
Интеграция информации из областей палеонтологии и эмбриологии имеет давнюю историю. В викторианскую эпоху, например, Томас Гексли сделал важный вклад в обеих областях знания: например, он был первым, кто предположил, что птицы родственны динозаврам, и он же открыл главные аспекты ранних стадий жизни книдарий, группы, к которой принадлежат кораллы и медузы. Фактически, многие исследователи продолжают вносить большой вклад в эти очень различающиеся области знания. Например, Фил Донахью из Бристоля изучает конодонтов, базальную группу позвоночных животных, которая вымерла примерно 200 миллионов лет назад, но у него также есть исследовательская программа, касающаяся микро-РНК и её роли в морфологическом разнообразии. Взятые вместе, его исследования в области палеонтологии, биологии развития и молекулярной биологии ведут к лучшему пониманию истории жизни. В этой книге я исследую то, что мы можем узнать о развитии организмов непосредственно из летописи окаменелостей. Ископаемые остатки — это не просто статичные объекты, части более не существующих животных. Глядя проницательным взглядом, обладая соответствующей информацией и оставаясь в концептуальных рамках, мы можем многое узнать о размножении и развитии вымерших животных.