Эволюция млекопитающих не всегда идет по пути усложнения видов

На Земле существует около 9 миллионов видов — от простейших одноклеточных организмов до человека. Логично думать, что сложные тела и мозг, подобные нашему, являются неизбежным следствием эволюции, как если бы у эволюции была цель. К несчастью для человеческого эго, недавнее исследование, сравнивающее более тысячи млекопитающих — группы, к которой мы принадлежим, — нарисовало менее отрадную картину.

Биологи-эволюционисты конца 18 века, в том числе Жан-Батист Ламарк, полагали, что жизнь должна иметь врожденную тенденцию развиваться во все более сложные формы, и полагали, что это отражает замысел Бога. Однако к середине XIX века Чарльз Дарвин показал, что естественный отбор не имеет направления и иногда делает организмы проще.

Современные биологи согласны с тем, что организмы стали более сложными за последний миллиард лет, но они не согласны с тем, какой процесс объясняет это.

Поскольку большинство организмов по-прежнему очень просты, одна из возможностей заключается в том, что максимальная сложность увеличилась «случайно». Если это правда, это может стать ударом по нашему человеческому чувству значимости как наиболее сложных организмов.

Другая теория заключается в том, что увеличение сложности в среднем обусловлено естественным отбором. Иногда отбор действует на многих независимых ветвях древа жизни одинаково и параллельно. Это может привести к аналогичным эффектам во многих из этих ветвей и известно как управляемый тренд.

Хотя движущие тенденции не обязательно подразумевают божественную цель, они, по крайней мере, предполагают, что сложность в основном была улучшением, что обнадеживает нас, людей.

Итак, какая закономерность является наиболее распространенной в эволюции сложности: случайное распространение или обусловленная тенденция?

Большинство изменений и мутаций плохи, и эти варианты обычно отсеиваются с помощью процесса, называемого стабилизирующим отбором, который поддерживает статус-кво. Но если большинство мутаций ухудшают функционирование, не сильно ли это затрудняет возникновение эволюционных новинок?

Фактически, эволюция часто оперирует множеством копий. Например, один ген может дублироваться в одном организме.

При условии, что одна копия сохраняет свою первоначальную функцию, другая копия может накапливать мутации, не ставя своего носителя в невыгодное положение. Эти мутировавшие копии обычно со временем удаляются, но иногда они приобретают новую функцию, дающую преимущество.

Еще более примечательно то, что целые геномы — каждый ген в организме — могут дублироваться за одно поколение. В этих обстоятельствах существует много шансов, что копии некоторых генов приобретут новую функцию.

Например, 250 миллионов лет назад осетровые и веслоносые рыбы подверглись полной дупликации генома, и это может объяснить, как они пережили крупнейшее в истории массовое вымирание, уничтожившее 96% других морских видов.

Идентичные копии таких структур, как сегменты и конечности, также можно создавать с помощью процессов дублирования. Например, у многоножек много ног, но они имеют один и тот же вид, копированный много раз.

У креветок, напротив, есть много разных типов ног, приспособленных для питания, ходьбы, плавания и высиживания икры. Биологический принцип, называемый эволюционным законом нулевой силы, гласит, что эти копии будут иметь тенденцию становиться менее похожими только за счет случайной диффузии, если только стабилизирующий отбор не поможет сохранить статус-кво. Конечно, естественный отбор может также сделать копии менее похожими, если это имеет преимущество.

Недавнее исследование показывает, что возрастающая сложность у млекопитающих имеет как диффузный, так и обусловленный аспекты. Вместо того чтобы двигаться к большей сложности, млекопитающие развивались во многих различных направлениях, и лишь некоторые линии раздвинули верхние границы сложности.

Неужели природа немного отбирает сложность?

К сожалению, исследований, посвященных этому вопросу, мало. Одно из немногих опубликованных исследований показывает, что ракообразные (крабы, омары, креветки и их родственники) эволюционировали с тенденцией к увеличению сложности за последние полмиллиарда лет.

Подобно ракообразным и всем позвоночным, наши тела состоят из повторяющихся блоков ткани (так называемых сомитов). Они наиболее заметны в нашем позвоночнике (или позвоночнике) и ребрах, а также в мышцах пресса. У млекопитающих количество позвонков (костей, составляющих позвоночник) варьируется, и их форма позволяет выполнять разные функции в шее, грудной клетке, спине, крестце и хвосте.

Подсчет количества костей в разных частях тела может количественно оценить один аспект сложности у всех млекопитающих. В исследовании было отобрано более тысячи видов млекопитающих, и многие группы, включая китов, летучих мышей, грызунов, хищников и приматов, независимо развили сложные позвоночные столбы.

Это говорит о том, что более высокая сложность может быть выигрышной формулой, и что отбор стимулирует это во многих ветвях дерева млекопитающих.

Однако многие другие ветви имеют низкую сложность или даже упрощаются. Слоны, носороги, ленивцы, ламантины, броненосцы, кроты и утконосы процветали, несмотря на то, что у них относительно простой позвоночник. Направление эволюции зависит от контекста.

Исследования эволюции сложности только недавно начали набирать обороты, поэтому ученые еще многого не знают. Но известно, что история эволюции млекопитающих не была направленным «маршем прогресса», а, скорее, имела многие характеристики случайного и диффузного блуждания.