Огорчался Дарвин напрасно: с тех пор найдено немало доказательство того, что и до кембрия существовали многоклеточные организмы. Сегодня спорят в основном о том, что это за организмы: прямые предки кембрийских или это организмы, принципиально отличные от любых ныне существующих животных. Если предков у "кембрийцев" не было, это более загадочно. Кстати, популярная книга С. Гулда так и называется: "Удивительная жизнь" [4] .
В любом случае богатство кембрийских отложений поражает. В них сохранились не только остатки организмов с твердыми, кремнистыми телами, как губки, но и полные карбоната кальция оболочки двустворчатых, брюхоногих моллюсков и аммонитов, внешние скелеты ракообразных, полные фосфата кальция кости позвоночных… Наряду с окаменелостями, кембрийские отложения содержат необычно высокое число месторождений, сохранивших отпечатки мягких частей тел различных организмов. В наше время ученые насчитывают более 30 типов различных животных. Представители двух третей из них никогда не обнаруживались в ископаемых останках. Наверняка и фауну кембрия мы знаем далеко не во всей полноте.
Такие отпечатки позволяют детально изучить животных, которые не сохраняются в виде окаменелостей, а также внутреннее устройство и функционирование организмов, которые обычно представлены только раковинами, шипами, когтями и т. д. А тут еще окаменелые следы, оставленные живыми организмами: дорожки и норки на морском дне.
Долго, очень долго длилась протерозойская эра – "эра древнейшей жизни". И вдруг – "взрыв". Причем ведь дело не в том, что кончилась одна геологическая эра и началась другая, более благоприятная для жизни. Сами границы эр определяют по появлению новых форм жизни. Произошел "взрыв", он-то и является границей эр геологической истории. Начинается палеозой, "эра древней жизни".
Почему же начался палеозой? В чем причина "кембрийского взрыва"? Причины называли разные. И конец ледниковой эпохи. И изменение атмосферы. И изменение химического состава вод океанов. Но никаких признаков всех этих геологических перемен на рубеже палеозоя нет. О них делают далеко идущие выводы на основании изменений животных. Но долгое время считалось, что живые организмы абсолютно зависят от среды обитания. Среда может формировать животных, а они – никак нет. Среда может провоцировать рост многообразия, но никак не сами животные.
Сравнительно недавно, лет 30 назад, послышались первые робкие голоса, называвшие причиной роста разнообразия фауны самих животных.
Во-первых, животные занимают разные экологические ниши. Начинается борьба за них – то есть за пищу, удобные места для обитания, энергию. Эти животные по-разному устроены, они – разные побеги дерева эволюции, и все они сражаются между собой за место под солнцем. При этом более сложно устроенные получают преимущество и не пускают в те же экологические ниши более примитивные организмы.
А кто имеет преимущество в этой борьбе? Тот, у кого лучше устроен мозг и более совершенные органы чувств. Тот, кто лучше умеет собирать и перерабатывать информацию.
Причем у кого совершеннее мозг – у того и тело имеет преимущества, чей мозг и чье тело лучше подходят для добывания пропитания, тот и не сидит голодным!
"Более умные" могут кормиться там, где трудно прокормиться более "глупым": и хищники, и растительноядные находят пищу там, где более примитивные животные не находят. Чем умнее вид, тем более бедные кормовые угодья ему нужны. А в богатых угодьях "умные" животные распространяются в таком количестве, что более "глупым" пищи начинает не хватать, и они вымирают или откочевывают. В конечном счете и откочевывать становится некуда.
Во-вторых, началась своего рода "гонка вооружений" между хищниками и жертвами. У жертв – защита, у хищников – вооружение. Хищничество по определению становится сильнейшим фактором и ускорителем естественного отбора. Хищнику необходимо регулярно ловить жертв, он просто вынужден "умнеть".
Жертвы еще сильнее обречены изменяться: ведь если хищник не поймает жертву, это грозит ему только необходимостью повторять попытку. Для добычи тут вопрос жизни и смерти. Американские биологи давно говорят об "асимметрии последствий" по принципу "жизнь против обеда" [5] . Хочешь не хочешь, а эволюционировать придется [6] .
В-третьих, и это главное, разные группы животных развивались с разной скоростью [7] . Медузы и черви мало изменились за сотни миллионов лет. А вот позвоночные изменялись кардинально, порождая совершенно новые формы жизни.
Шла борьба за само существование и за место в иерархии жизни. За право господствовать в древних морях. Возникали самые невероятные животные. Рассказ об одном из них, опабании, всегда вызывал смех в аудитории и специалистов, и студентов: слишком нелепым было животное. Это мягкотелое существо с узким, сегментированным телом, парой ластоподобных конечностей на каждом сегменте, с ножками под плавниками, кроме трех сегментов, формировавших хвост. У опабании было пять глаз на стебельках, как у рака или краба, рот под головой, длинный гибкий хобот, растущий из-под головы и заканчивающийся шипастым "когтем".
Опабанию относят к особому типу лопастеногих – это родственники или даже предки членистоногих [8] .
А наряду с такими химерами одновременно жили многие современно выглядящие животные [9] . Кембрий оказался своего рода "лабораторией", в которой "производились" самые различные организмы. Все они конкурировали друг с другом, развивались с разной скоростью, занимали экологические ниши и вытесняли из них друг друга.
В этой борьбе все время побеждали позвоночные. Причина проста: самый могучий мозг, самые совершенные органы чувств, самое сложное и разнообразное поведение. Важным фактором стало то, что у позвоночных появился скелет и череп. Следствием этого стало и появление головы…
Цефализация
Само слово "цефализация" происходит от греческого kephale, то есть кефале – голова. Чаще всего этим термином называют процесс обособления головы, включение в ее состав органов, которые до того располагались у предков в других частях тела. Цефализация важна потому, что передний конец тела, несущий ротовое отверстие и органы захватывания пищи (челюсти и рот), первым вступает в контакт с новыми объектами среды. Поэтому в нем концентрируются органы чувств, а также передние отделы центральной нервной системы, регулирующие функционирование этих органов и составляющие головной мозг.
Элементы головы появлялись у насекомых и ракообразных, но только у позвоночных возникла настоящая голова. У беспозвоночных тоже есть защищающие мозг твердые наружные покровы. Но они далеко не так совершенны, как у позвоночных.
Итак, цефализация – один из принципов развития нервной системы. Цефализация – это особо высокая дифференциация нервной системы на головном конце, сосредоточение на нем важнейших органов чувств. Такое сосредоточение головы дает организму возможность особенно хорошо ориентироваться в окружающей среде и сообразно с этой ориентацией осуществлять двигательные реакции [10] .
У рыб уже есть голова, но она не отделена от остального тела, шеи у них нет. И у земноводных тоже нет.
У пресмыкающихся появляется подвижная голова, которая может поворачиваться независимо от остального тела. Ящерица, черепаха, динозавр, крокодил могут, грубо говоря, "вертеть головой". А рыба и лягушка – не могут.
Тем более вертят головой птицы и звери. Некоторые из них имеют длинные гибкие шеи, которые позволяют им поднимать голову высоко над землей, как фламинго, аистам и жирафам, поворачивать голову на 130 градусов, как обезьянам, и на 180 градусов, как филинам, засовывать ее в узкие проходы, куда не проходит все тело, – что могут почти все птицы и животные, в том числе и человек.
Подвижная голова на гибкой шее дает колоссальные преимущества как раз для получения информации из внешнего мира.
Цефализация – главный вектор эволюции
Иногда под цефализацией понимают еще одно: увеличение отношения массы головного мозга к массе тела животного и степень усложнения мозга. Степень цефализации возрастает всю историю живых организмов. Из всех типов животных выше всего она у позвоночных. Из позвоночных выше всего у птиц и млекопитающих. Из млекопитающих – у китообразных и обезьян, а особенно высока у человека.
Сама идея развития, у которого есть главный вектор, неприятна сознанию ученого. Почти одновременно были высказаны идеи Чарльза Дарвина и американца Джеймса Даны. Между этими натуралистами много общего. Дана, как и Чарльз Дарвин, тоже совершил в молодости кругосветное путешествие: он участвовал в экспедиции Уилкса, описавшей около 260 островов в Полинезии и открывшей Землю Уилкса в Антарктиде. После этого плавания Дана опубликовал описание путешествия в трех томах – как и Дарвин.
Совпадают и научные интересы, причем до деталей! Дана, как и Дарвин, изучал кораллы и коралловые острова. Как и у Дарвина, его особенной любовью были ракообразные существа, о которых он (как и Дарвин) написал несколько работ.
Разница в том, что на одном и том же материале они пришли к совершенно различным выводам. Дарвин утверждал, что в эволюции царят случайность и естественный отбор, в первую очередь – половой отбор, то есть отбор самых привлекательных самцов и самок. Эта теория очень понравилась другим ученым. Она стала официальной точкой зрения науки, ее отстаивали и популяризировали десятками тысяч голосов.
А вот Дана на том же материале пришел к абсолютно противоположному выводу: что есть общая, единая для всего животного мира закономерность, – развитие мозга и интеллекта. Закономерность последовательного развития мозга он и назвал "цефализацией".
Эти идеи казались ученым отсталыми и реакционными, такой научной попыткой восстановить представление богословов о выдуманных ими целях Творца. В результате эти неправильные идеи были опубликованы в 1851 году и "благополучно" забыты почти на столетие.
Вспомнил и повторно ввел в научный оборот идеи Даны В.И. Вернадский незадолго до своей смерти, в последней статье "Несколько слов о ноосфере", в 1944 году. Научную значимость этих идей Владимир Иванович Вернадский ставил вровень с дарвинизмом.
"Младшие современники Ч. Дарвина – Д.Д. Дана (1813–1895) и Д. Ле-Конт (1823–1901), два крупнейших североамериканских геолога (а Дана – к тому же минералог и биолог) – выявили еще до 1859 года эмпирическое обобщение, которое показывает, что эволюция живого вещества идет в определенном направлении. Это явление было названо Даном – цефализацией, а Ле-Контом – психозойской эрой.
Правильность принципа Даны легко может быть проверена теми, кто захочет это сделать, по любому современному курсу палеонтологии. Он охватывает не только все животное царство, но ярко проявляется и в отдельных типах животных.
Дана указал, что в ходе геологического времени, говоря современным языком, то есть на протяжении двух миллиардов лет, по крайней мере, а наверное, много больше, наблюдается (скачками) усовершенствование – рост – центральной нервной системы (мозга), начиная от ракообразных, на которых эмпирически и установил свой принцип Дана, и от моллюсков (головоногих), кончая человеком. Это явление и названо им цефализацией, раз достигнутый уровень мозга (центральной нервной системы) в достигнутой эволюции не идет уже вспять" [11] .
Цефализация вызвана борьбой организмов за жизнь, пространство, энергию. Оружием этой борьбы становится получение и переработка информации. Все крупнейшие эволюционисты, в том числе и Берг, и Вернадский, считали: масса живого вещества ограничена точно так же, как ограничен масштаб самой планеты Земля. Берг полагал, что масса живой материи росла, пока не достигла оптимального уровня, и с тех пор больше не увеличивалась.
Вернадский полагал, что жизнь вечна и что масса живых организмов едина за всю историю планетного тела Земля.
Но оба они показывали, что при постоянстве массы значение жизни в планетарных процессах, собственно в бытии Земли, непрерывно возрастает. За счет чего? Ответ может быть только один: за счет совершенствования организации живых организмов. За счет извлечения ими все больших объемов информации, за счет все более совершенной переработки этой информации, передачи ее другим организмам.
У знаменитого советского физиолога Ивана Петровича Павлова есть такое высказывание: "В высшей степени вероятно… что новые возникающие рефлексы при сохранности одних и тех же условий жизни в ряде последовательных поколений непрерывно переходят в постоянные", то есть превращаются в инстинкты.
А ведь передавать информацию можно и не генетически.
Психическая эволюция долго шла по линии все большего усложнения инстинктов. В морской среде, неизменной и консервативной, это было в высшей степени уместно. Такое создание все более сложных навыков, с которыми организм просто рождается, которые не нужно приобретать самому. Прирожденная связь со средой.
Стратегия насекомых
Выйдя на сушу, организмы могли и дальше совершенствоваться по линии развития инстинктов. Почему нет? Насекомые – это сложнейшие биологические автоматы, у которых "расписана" вся их жизнь, от яйца до смерти взрослого насекомого. Гусеница вылупляется, точно "зная", что ей надо делать: куда ползти, что есть, кого опасаться, на кого нападать. Если ей предстоит зимовать, она все знает и об этом. И про то, что ей надо стать куколкой, знает. Гусеница никогда не ляжет спать, не набрав нужного веса. Она знает, где именно нужно искать норку и как делать гнездо, где именно окукливаться и в какое время.
Точнее, бабочками станут только те, кто сумеет в точности попасть в нужное место в нужное время. Остальные миллионы погибнут на каждом этапе. Тут дело не только в программе, но и в элементарной удаче. Отбор, знаете ли.
Став взрослым насекомым, этот живой автомат точно знает, что ему надо делать. Бабочка знает, какие цветы ей необходимы для сбора нектара. Стрекоза – каких бабочек и мух ей ловить для пропитания. Хищная оса знает, какого сверчка или кузнечика, какого вида, в какой траве или на каких кустах ей нужно найти. Оса точно узнает то, что видит! Взрослый хищник точно знает, в какой нервный узел поразить жалом сверчка, чтобы не убить его, а только парализовать. Все это – без обучения, без наблюдения за предшественниками, без малейшего опыта каких-то подготовительных действий.
Хотя само слово "знают" – неточное. В этом-то они от нас и отличаются. Ими командуют инстинкты. Это действительно автоматизм. Насекомое не способно рассуждать.
Взрослое животное автоматически ищет самца своего вида и "знает", как совокупиться с ним и что делать после этого. Даже поденка знает, а ведь она существует всего один день во взрослом состоянии. У поденки в стадии имаго нет рта, пищеварительного тракта – они просто ей не нужны. Но за единственный день, который поденка протанцует в воздухе, она – без чтения любовных романов, полового воспитания и наблюдений за старшими – найдет себе пару, отложит яйца и умрет. Яйца всегда будут отложены, куда надо и как надо.
Самки млекопитающих, рожающие в первый раз, могут совершить кучу самых невероятных ошибок. Чего только ни творят плохо обученные, неумелые мамашки человека! А крохотная поденка, вылетевшая на один день и сплясавшая единственный танец в своей жизни, уже знает все о самцах, оплодотворении, вынашивании и рождении. И о смерти она все знает. Вечером любого летнего дня лесные ручейки покрывает серая, состоящая из крошечных "точечек" сетка мертвых насекомых. Поденке не нужны трактаты о смерти и философские эссе. Она "знает" то, что кажется человеку непостижимой, страшной тайной. Еще сложнее поведение коллективных видов: пчел, муравьев. Вылупляются из яиц уже готовые формы животных, причем очень разные: солдаты, рабочие, самцы-трутни, охранники, пастухи и так далее – они отличаются друг от друга так, словно это совершенно разные виды. Причем из яиц, которые откладывает одна матка, всегда вылупляется нужное количество именно тех форм, которые нужны муравейнику. (Это уже надуровневый механизм регуляции вида. Кстати, он распространяется и на других животных. В том числе и на людей.)
И каждая форма имеет все необходимые инстинкты, чтобы выполнять самые сложные, самые разнообразные действия – и не каждому насекомому самому по себе, а вместе с другими, как часть общественного организма. Кстати, если уж говорить о программах, то в свое время проводились исследования муравьев, которые показали, что ни о какой "дружной работе" муравьев и речи быть не может. Допустим, если муравьи находили нужную палочку, то ее шанс попасть в муравейник был 50 на 50 – смотря насколько больше муравьев потянет ее в нужную сторону. Вот такие "правильные" инстинкты. Как ни странно, "общественное поведение" – это не только совокупность инстинктов, но и сложение вероятностей.
Муравейники и гнезда пчел и ос – уже поразительные сооружения. А в тропиках живут термиты, громадные сооружения которых походят то на гигантские грибы, то на готические соборы, то на степные курганы высотой в четыре-пять человеческих ростов.
А внутри термитников поддерживается состав атмосферы, который характерен для Земли то ли 70, то ли всех 200 млн лет назад. Сколько именно миллионов – можно спорить, и вот спорят. Но сам факт-то каков! Биологическому виду понравился состав атмосферы – и пусть этот состав меняется себе, сколько хочет, а биологический вид живет себе в той атмосфере, в которой возник и к которой привык. И плевать ему на то, что на всей планете атмосфера изменилась. Он сохраняет тот состав, который ему нужен для продолжения вида, и все тут! Человек господствует на планете. Он в состоянии истребить любой другой вид, перестроить целые ландшафты, изменить конфигурацию материков.
С помощью техники человек способен скомбинировать любой состав газов, который ему на этот момент нужен. Даже сварку сейчас проводят в особой газовой среде! Газами занимались еще алхимики! Обычное кондиционирование воздуха – это постоянное создание нужной атмосферы. Тем более, люди летают в космос, погружаются в пучины океана и сохраняют в космическом корабле и в батискафе нужный состав атмосферы.
Но то, что человек создает осознанно и с помощью техники, термиты делают с помощью выделений своих тел. Так же и оса делает картон, так паук выделяет клей не хуже всякого БФ…
Все замечательно, все просто прекрасно, насекомые – ну просто молодцы! Но есть в этом сверхразвитии инстинктивных программ одно слабое место… Всего одно, но "зато" самое важное. Инстинкты насекомых не дают им учиться. Насекомое не способно ни понимать, что происходит вокруг, ни принимать осмысленные решения.
Классический опыт: у хищной осы похищают обездвиженного кузнечика. Оса нанесла точнейшие удары жалом в его нервные узлы и обездвижила. Она вырыла нору нужного размера и самой подходящей глубины. Она притащила кузнечика к норе, втащила его внутрь. Она отложила яичко точно между нижней парой лапок кузнечика на его мягкий живот. Из яичка должна выйти личинка и начать есть неподвижного, парализованного, но живого и мягкого кузнечика. Начнет она как раз с его мягонького животика, а потом продолжит поедать те части тела, которые закрывают более твердые покровы.
Возможно, это описание будет неприятно читать некоторым читателям и особенно читательницам. В наше время ведь принято считать, что это человек очень жесток, а природа – мягкая и добрая. Но что тут поделать? Что бы ни болтали сентиментальные недоучки, а реальность вот такова: личинки хищных ос поедают кузнечиков живыми. И ничего тут не поделаешь.