Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции

Человеческое тело изобилует тем, что в одном смысле мы могли бы назвать недостатками, но в другом смысле должно осознаваться как неизбежные компромиссы, следующие из нашей длинной истории происхождения от других видов животных. Несовершенства неизбежны, если невозможен вариант "назад к чертежной доске" -когда усовершенствования могут быть достигнуты только благодаря ситуативной модификации того, что уже есть. Вообразите, каким беспорядочным был бы реактивный двигатель, если сэр Френк Райт и доктор Ганс фон Охайн, два независимых его изобретателя, были бы вынуждены соблюдать правило, гласящее: "Вам не разрешено начинать с чистого листа на Вашей чертежной доске. Вы должны начать с пропеллерного двигателя и изменять его, по одной части за раз, винтик за винтиком, заклепка за заклепкой, от "предкового" пропеллерного двигателя до "потомкового" реактивного двигателя. " Еще хуже, все промежуточные звенья должны летать, и каждое в этой цепи должно являться по крайней мере небольшим улучшением относительно своего предшественника. Можно понять, что полученный реактивный двигатель был бы обременен всеми видами исторических пережитков, аномалий и недостатков. И каждый дефект сопровождался бы громоздким довеском компенсирующих неумелых заплаток и исправлений, каждое из которых пытается выжать все, чего можно добиться под неудачным запретом возвращаться обратно к чертежной доске.

Таков мой довод, но более близкое рассмотрение биологических инноваций могло бы провести другую аналогию со случаем пропеллерного / реактивного двигателя. Важная инновация (реактивный двигатель в нашей аналогии), вполне может эволюционировать не из старого органа, который выполнял ту же самую работу (пропеллерного двигателя в данном случае), но из чего-то совершенно другого, что выполняло совсем другую функцию. Как хороший пример, когда наши предки-рыбы овладевали дыханием воздухом, они не модифицировали свои жабры, чтобы создать легкое (как делают некоторые современные дышащие воздухом рыбы, такие как ползуны анабасы). Вместо этого они модифицировали карман кишечника. И позже, между прочим, костистые рыбы - что означает чуть ли не любую рыбу, которую Вы, вероятно, встретите, кроме акул и их родни - модифицировали легкое (которое ранее эволюционировало у предков, иногда вдыхавших воздух) в еще один жизненно важный орган, который не имеет никакого отношения к дыханию, плавательный пузырь.

Плавательный пузырь - возможно, главный ключ к успеху костистых рыб, и стоит сделать отступление, чтобы его объяснить. Это -внутренний пузырь, заполненный газом, который может точно подстраиваться, чтобы удерживать рыбу в гидростатическом равновесии на любой желаемой глубине. Если Вы, будучи ребенком, когда-либо играли с Поплавком Декарта, Вы узнаете принцип, но костистая рыба использует его интересный вариант. Поплавок Декарта - небольшая игрушка, действующей частью которой является крошечная перевернутая чашка, содержащая пузырь воздуха, плавающая в равновесии в бутылке воды. Число молекул воздуха в пузыре постоянно, но вы можете уменьшить его объем (и увеличить давление, следуя Закону Бойля - Мариотта), нажимая на пробку бутылки. Или Вы можете увеличить объем воздуха (и уменьшить давление пузыря), вытягивая пробку. Эффект лучше всего достигается с одной из тех крепких винтовых пробок, что надевают на бутылки сидра. Когда Вы вдавливаете или вытягиваете пробку, поплавок спускается, или поднимается, пока не достигает своей новой точки гидростатического равновесия. Вы можете добиться подъема и опускания поплавка в бутылке благодаря точному регулированию пробки, и, следовательно, давления.

Рыба - Декартовский Поплавок с тонким отличием. Плавательный пузырь является ее "пузырем", и он работает таким же образом, за исключением того, что число молекул газа в пузыре не постоянно. Когда рыба хочет подняться на более высокий уровень в воде, она выпускает молекулы газа из крови в пузырь, таким образом увеличивая объем. Желая опуститься глубже, она поглощает молекулы газа из пузыря в кровь, таким образом уменьшая объем пузыря. Плавательный пузырь означает, что рыба не должна совершать мышечной работы, как делает акула, чтобы оставаться на желаемой глубине. Это обеспечивает гидростатическое равновесие на любой глубине, которую она выберет. Плавательный пузырь делает эту работу, тем самым освобождая мускулы для обеспечения активной тяги. Акулы, напротив, должны продолжать плавать все время, иначе бы они опустились на дно, правда, медленно, потому что у них есть специальные, имеющие малую плотность, вещества в их тканях, которые сохраняют их умеренно плавучими. Плавательный пузырь - это измененное легкое, которое само по себе является измененным карманом кишечника (а не измененной жаберной камерой, как можно было бы ожидать). И у некоторых рыб плавательный пузырь модифицирован в орган слуха, своего рода барабанную перепонку. История написана во всем теле, не единожды, а многократно, вычурным палимпсестом.