Величайшее шоу на Земле: свидетельства эволюции.

Д'Арси Томпсоновское «преобразование» черепа

 В начале этой главы я представил идею «гомологии», используя руки летучих мышей и людей в качестве примера.

 Потворствуя идиосинкретическому использованию языка, я сказал, что скелеты были идентичны, в то время как кости были различны.

 Преобразования Д'арси Томпсона предоставляют нам способ сделать эту идею более четкой.

 Согласно этой формулировке, два органа — например, рука летучей мыши и рука человека — являются гомологичными, если можно нарисовать один на листе резины, а затем, деформировав резину, получить другой.

 У математиков есть для этого слово: «гомеоморфный».

 В додарвиновские времена зоологи признавали гомологию, и предэволюционисты описывали, скажем, крылья летучей мыши и человеческие руки как гомологичные.

 Если бы они достаточно знали математику, то были бы счастливы использовать слово «гомеоморфные».

 В постдарвиновские времена, когда стало общепризнано, что летучие мыши и люди разделяют общего предка, зоологи начали определять гомологию в эволюционных терминах.

 Гомологичные подобия — подобия, унаследованные от общего предка.

 Слово «аналогичный» стало использоваться для подобий, обязанных общей функции, а не родословной.

 Например, крыло летучей мыши и крыло насекомого были бы описаны как аналогичные, в отличие от гомологичных крыла летучей мыши и человеческой руки.

 Если мы хотим использовать гомологию как свидетельство факта эволюции, мы не можем использовать эволюцию для ее определения.

 Поэтому для этой цели удобно вернуться к предэволюционному определению гомологии.

 Крыло летучей мыши и человеческая рука гомеоморфны: Вы можете преобразовать одно в другое, деформируя резину, на которой оно нарисовано.

 Вы не можете преобразовать крыло летучей мыши в крыло насекомого таким же способом, потому что нет соответствующих частей.

 Широко распространенное существование гомеоморфизмов, которые определенны не в терминах эволюции, может использоваться в качестве свидетельства эволюции.

 Нетрудно понять, как могла эволюция поработать над рукой любого позвоночного, чтобы преобразовать ее в руку любого другого позвоночного, просто изменяя относительные скорости роста у эмбриона.

 С той поры, как я начал знакомиться с компьютерами, будучи аспирантом в 1960-ых, я задался вопросом, что Д» арси Томпсон мог бы сделать с помощью компьютера.

 Вопрос стал насущным в 1980-ых, когда доступные компьютеры с экранами (в отличие от просто бумажных принтеров) стали распространенными.

 Рисование на растягиваемой резине, а затем искажение поверхность рисунка математическим способом — это просто умоляло о компьютерной обработке! Я рекомендовал Оксфордскому университету предложить грант, чтобы нанять программиста с целью запустить преобразования Д'арси Томпсона на экране компьютера и сделать их доступными в смысле легкости в использовании.

 Мы получили деньги и наняли Уилла Аткинсона, первоклассного программиста и биолога, который стал моим другом и советчиком в моих собственных проектах программирования.

 Как только он решил трудную проблему программирования богатого набора математических искажений «резины», для него было относительно простой задачей включить это математическое колдовство в программу искусственного отбора в стиле биоморфов, подобно моим собственным программам «биоморфов», описанным здесь в Главе 2.

 Как и в моих программах, «игрока» сажали перед экраном, полным животных форм, и предлагали выбрать одного из них для «разведения», поколение за поколением.

 Снова были «гены», которые сохранялись в течение поколений, и снова гены влияли на форму «животных».

 Но в данном случае способом, которым гены влияли на форму животных, было управление искажением «резины», на которой была нарисована форма животного.

 И потому теоретически должно было быть возможным начать, скажем, с черепа австралопитека, нарисованного на недеформированной «резине», и вывести Ваш путь среди существ со все более увеличивающимися черепами и все более короткими мордами — все более подобных человеку, другими словами.

 На практике оказалось очень сложно сделать нечто подобное, и я думаю, что этот факт сам по себе интересен.

 Я предполагаю, одна причина, по которой это было сложно, в очередной раз, была в том, что преобразования Томпсона Д'арси изменяют одну взрослую форму в другую взрослую форму.

 Как я подчеркнул в Главе 8, это не то, как работают гены в эволюции.

 У каждого отдельного животного есть история развития.

 Оно начинает как эмбрион и вырастает, за счет непропорционального роста различных частей тела, во взрослое.

 Эволюция — не генетически управляемое искажение одной взрослой формы в другую; это — генетически управляемое изменение в программе развития.

 Джулиан Хаксли (внук Tомаса Генри и брат Олдоса) распознал это, когда вскоре после публикации первого издания книги Томпсона Д» арси модифицировал «метод преобразований», чтобы изучить путь, которым ранние эмбрионы превращаются в более поздние или во взрослых.

 Это все, что я хочу сказать здесь о методе преобразований Д'арси Томпсона.