Глава 4 География жизни

Путешествуя на корабле Ее Величества «Бигль» в качестве натуралиста, я был поражен некоторыми фактами в области распространения органических существ в Южной Америке и геологических отношений между прежними и современными обитателями этого континента. Факты эти, как будет видно из последующих глав этой книги, кажется, освещают до некоторой степени происхождение видов – эту тайну из тайн, по словам одного из наших величайших философов.

Чарльз Дарвин. Происхождение видов

Изолированные вулканические острова южных океанов входят в число самых уединенных мест на Земле. На одном из них, острове Святой Елены, расположенном на полпути между Африкой и Южной Америкой, провел последние пять лет своего английского плена Наполеон, высланный из Европы. Но еще больше прославились своей изолированностью острова архипелага Хуан-Фернандес: это четыре крошечных клочка суши, общая площадь которых составляет всего 64 кв. км. Архипелаг находится в 650 км к западу от Чили. Именно на одном из этих островов когда-то в полном одиночестве жил высаженный на сушу моряк Александр Селкирк, прообраз Робинзона Крузо.

Шотландец Александр Селкрейг (таково изначальное написание его фамилии) родился в 1676 г. и отличался вспыльчивым нравом. В 1703 г. он ушел в море штурманом на британском капере Cinque Ports, отправленным грабить испанские и португальские суда. Встревоженный безрассудством капитана, которому был 21 год, и ветхим состоянием самого корабля, Селкирк потребовал, чтобы его высадили на сушу, когда судно остановилось, чтобы пополнить запасы воды и продовольствия у берега острова Мас-а-Тьерра, входившего в архипелаг Хуан-Фернандес. Селкирк рассчитывал, что с острова его вскоре подберет какое-нибудь другое судно. Капитан согласился, и Селкирк добровольно остался на острове, взяв с собой лишь одежду, одеяла, кое-какие инструменты, кремень, табак, чайник и Библию. Так началось его отшельничество, которое затянулось на четыре с половиной года.

Мас-а-Тьерра был необитаемым островом, и, кроме Селкирка, из млекопитающих там жили только козы, крысы и кошки, да и то всех их завезли туда моряки, побывавшие на острове ранее. Однако, проведя некоторое время в одиночестве и депрессии, Селкирк приспособился к новым обстоятельствам. Он охотился на коз, собирал моллюсков, питался фруктами и овощами, выращенными его предшественниками, разводил огонь, добывая его трением кусков дерева друг о друга, шил себе одежду из козьих шкур, а крыс отваживал, приручив котят от диких кошек и поселив в своем жилище.

В 1709 г. Селкирка наконец спасло английское судно, которым, как ни странно, управлял моряк, некогда служивший на Cinque Ports шкипером. Экипаж был поражен видом дикаря в козьих шкурах, так долго прожившего в одиночестве, что он почти разучился членораздельно изъясняться. Селкирк помог нагрузить корабль козлятиной и фруктами и отправился в обратное плавание в Англию. По возвращении домой он рассказал о своих приключениях литератору Ричарду Стилу, и тот написал очерк для журнала «Англичанин». Эта история получила известность и, по слухам, вдохновила Даниэля Дефо на создание «Робинзона Крузо»{21}. Однако Селкирк так и не сумел привыкнуть к спокойной жизни на суше. В 1720 г. он снова вышел в море и через год скончался от лихорадки неподалеку от побережья Африки.

История Селкирка была вызвана непредвиденным стечением обстоятельств, времени и темперамента. Однако непредвиденные обстоятельства повлияли и на более масштабную историю: на флору и фауну архипелага Хуан-Фернандес и других подобных островов. Ибо, хотя Селкирк этого и не знал, Мас-а-Тьерра (теперь носящий название острова Александра Селкирка) был населен потомками предыдущих изгнанников, робинзонами из числа птиц, растений и насекомых, которые случайно отыскали путь на остров за тысячи лет до Селкирка. Сам того не ведая, он жил в лаборатории эволюционных изменений.

В наши дни три острова архипелага Хуан-Фернандес представляют собой живой музей редких и экзотических растений и животных, многие из которых эндемичны, т. е. свойственны только данной местности и больше нигде в мире не встречаются. В их числе пять видов птиц (включая находящегося на грани исчезновения гигантского 12-сантиметрового ржаво- коричневого, эффектного фернандесского огненношапочного колибри (Sephanoides fernandensis), 126 видов растений (в том числе многие причудливые виды семейства подсолнечниковых), морской котик и целая компания уникальных насекомых. Ни в одной похожей местности в мире не собралось столько эндемиков сразу. Однако остров примечателен и тем, чего на нем нет: на нем не водится ни единого местного вида амфибий, рептилий или млекопитающих, групп, которые повсеместно встречаются на всех континентах мира. Подобные особенности фауны океанических островов – наличие причудливых и процветающих видов-эндемиков, в которой главные группы поразительным образом отсутствуют, на океанических островах повторяется снова и снова. И, как мы убедимся, такие особенности представляют собой весомое доказательство эволюции.

Первым пристальное внимание на подобные особенности островной фауны обратил сам Дарвин. В юности, в ходе путешествий на корабле «Бигль» и обширной переписки с учеными и натуралистами, он понял, что эволюция необходима, чтобы объяснить не только происхождение и формы растений и животных, но и их распространение по земному шару. Это распространение вызывало множество вопросов. Почему на океанических островах такие странные и обедненные флора и фауна в сравнении с материковой? Почему почти все местные млекопитающие в Австралии – сумчатые, в то время как в остальном мире преобладают плацентарные? И, если все эти виды были созданы, почему творец заполнил отдаленные края со схожим климатом и местностью биологическими видами, которые по форме похожи между собой, но на поверку различаются более фундаментальными особенностями?

В попытках ответить на этот вопрос предшественники Дарвина заложили основу для его собственных умопостроений, которым Дарвин придавал такое значение, что в «Происхождении видов» отвел им целые две главы. Эти главы зачастую считают основополагающим документом в области биогеографии, т. е. науки о распространении видов на Земле. Эволюционное объяснение, которое в этих главах было предложено для географии жизни, изначально было по большей части правильным, а великое множество позднейших исследований лишь уточнило и подтвердило его. Это биогеографическое доказательство эволюции в наши дни уже настолько весомо, что мне ни разу не попадалась креационистская книга, статья или лекция, которая бы пыталась его опровергнуть. Креационисты просто притворяются, будто этого доказательства не существует.

Смешно, но своими корнями биогеография уходит в глубины религии. Самые первые «натуралисты-теологи» пытались показать, как можно объяснить распространение организмов библейской историей о Ноевом ковчеге. Они считали всех живых существ потомками тех, кого Ной взял в ковчег по принципу «каждой твари по паре» и которые высадились на сушу, когда потоп закончился (традиционно было принято считать, что ковчег пристал к берегу возле горы Арарат в восточной Турции). Однако это объяснение сразу же вызывает резонные вопросы. Как кенгуру и гигантские земляные черви добрались через океан до своего нынешнего места обитания в Австралии? Неужели пара львов не слопала бы сразу же пару антилоп? По мере того как натуралисты открывали все новые и новые виды растений и животных, даже наиболее истово верующий убеждался, что никакое судно не смогло бы вместить столько живых существ, не говоря уже о запасе пищи и воды для полуторамесячного плавания.

Так появилась другая теория – теория множественных актов творения, рассредоточенных по всей поверхности Земли. В середине 1800-х гг. знаменитый швейцарский зоолог Луи Агассис, тогда работавший в Гарварде, предположил: «Неизменны и статичны были не только биологические виды, но и их распространение: каждый вид оставался там, где был сотворен, или поблизости». Однако новые открытия быстро показали несостоятельность этой идеи, особенно все возрастающее количество ископаемых находок, которые опровергали утверждение, будто биологические виды «неизменны и статичны». Такие геологи, как Чарльз Лайелл, друг и наставник Дарвина, начали находить доказательства, что Земля не только очень стара, но и изменчива. Во время плавания на «Бигле» Дарвин сам обнаружил раковины ископаемых морских моллюсков высоко в Андах, доказывавшие, что когда-то эти горы находились под водой. Вероятно, суша поднималась или опускалась, а континенты, которые мы видим сейчас, в прошлом, возможно, были меньше или больше. Кроме того, возникали вопросы о распространении видов, требовавшие ответа. Почему флора Южной Африки была так похожа на флору южной части Южной Америки? Некоторые биологи предположили, что все континенты некогда соединялись огромными сухопутными перемычками (Дарвин недовольно сообщал Лайеллу, что эти перемычки были придуманы с легкостью, с которой повар печет пирожки), однако доказательства их существования так и не были обнаружены.

Чтобы разобраться с этими сложностями, Дарвин выдвинул собственную теорию. Он заявил, что распространение видов объясняется не творением, но эволюцией. Если растения и животные каким-то образом распространялись на большие расстояния и могли эволюционировать и порождать новые виды после распространения, то это вместе с происходившими в древности изменениями на поверхности Земли, например ледниковыми периодами, могло бы объяснить многие особенности биогеографии, которые ставили предшественников Дарвина в тупик.

Как выяснилось со временем, Дарвин был прав, но не совсем. Да, действительно, многие факты из области биогеографии становились понятны, только если поверить в эволюцию, расселение видов и изменения земной коры. Многие, но далеко не все. Крупные нелетающие птицы, такие как африканские страусы, нанду и эму, встречаются соответственно в Африке, Южной Америке и Австралии. Если у них всех был общий нелетающий предок, как они могли так широко распространиться? И почему на востоке Китая и на востоке Северной Америки, так далеко отстоящих друг от друга, встречаются одни и те же растения, например тюльпанное дерево и симплокарпус вонючий, которые не попадаются на промежуточных территориях?

Сейчас мы получили ответы на многие вопросы, на которые когда-то не удалось ответить Дарвину, и этим мы обязаны развитию двух областей, которые он и вообразить не мог: теории дрейфа континентов и молекулярной систематике. Дарвин принимал идею о том, что Земля со временем менялась, но даже представить не мог, насколько сильны были эти перемены. С 1960-х гг. ученые знают, что в прошлом география мира сильно отличалась от современной, поскольку гигантские суперконтиненты перемещались, соединялись и вновь расходились{22}.

Примерно сорок лет назад мы начали накапливать сведения, полученные путем секвенирования ДНК и белков, которые рассказывают не только об эволюционных взаимоотношениях между видами, но и сообщают примерное время, когда эти виды отделились от общих предков. Эволюционная теория прогнозирует, а полученные данные подтверждают, что, по мере того как виды ответвлялись от общих предков, их ДНК менялись во времени в общем и целом равномерно. Мы можем использовать эти «молекулярные часы», сверяя их по ископаемым предкам современных видов, чтобы установить время отделения тех видов, которые плохо представлены в палеонтологической летописи.

При помощи «молекулярных часов» мы можем сопоставить эволюционные соотношения между видами с известными нам перемещениями континентов точно так же, как с движениями ледников и формированием настоящих сухопутных перемычек, таких как Панамский перешеек. Таким образом мы сможем узнать, совпадает ли по времени возникновение видов с появлением новых континентов и мест распространения. Эти новшества превратили биогеографию в масштабный детектив: при помощи разнообразных инструментов и как будто бы не связанных между собой фактов биологи могут вычислить, почему виды живут в определенных местах. Например, теперь мы знаем, что сходство между африканской и южноамериканской растительностью неудивительно, потому что их предки некогда населяли суперконтинент Гондвану, который разделился на несколько частей (нынешние Африку, Южную Америку, Индию, Мадагаскар и Антарктиду), и разделение это началось примерно 170 млн лет назад.

Каждый очередной шаг дедуктивного биогеографического расследования подтверждает эволюцию. Если бы виды не появились эволюционным путем, то их географическое распространение, как ископаемых, так и современных, не могло бы получить объяснения. Давайте сначала рассмотрим виды, которые обитают на континентах, а затем – обитателей островов, поскольку эти столь непохожие места обитания обеспечивают нам совершенно разные доказательства эволюции.