Примеры биологической конвергенции
Ниже приводятся примеры биологической конвергенции разного рода, свидетельствующие о могуществах естественного отбора.
Строение органов чувств животных особенно явно определяется физическими факторами. Поэтому эти органы часто обладают конвергентным сходством. Неоднократно на разных эволюционных направлениях возникали глаза. Наиболее примитивные глаза способны лишь отличать свет от темноты. Однако независимо несколько раз в ходе эволюции возникают настоящие глаза, в которых создается более или менее детальное изображение окружающего мира. На 25 показано строение глаза гидромедузы (кишечиополостиое), кольчатого червя (червь), каракатицы (головоногий моллюск) и человека (млекопитающее). Мы видим везде прозрачную наружную стенку глаза, стекловидное тело, заполняющее пространство глазной камеры, линзу — хрусталик, расположенные в один слой светочувствительные клетки, отходящий от глаза зрительный нерв. Все глаза (кроме глаза медузы) способны к аккомодации; у кольчатого червя и головоногих моллюсков (а также у рыб) она осуществляется посредством перемещения хрусталика, у человека — путем изменения формы хрусталика. Наблюдаемое различие вызвано оптическими свойствами среды обитания.
Гидродинамические законы обусловили конвергентное сходство формы тела у акул, ихтиозавров и дельфинов.
Мы уже рассматривали проблему движения воды при обсуждении происхождения цветковых растений. Скорость проведения воды от подземной час1» растения к фотосинтезирующим органам неоднократно становилась «узким местом» в процессе увеличения биологического совершенства разных групп растений. Наиболее эффективное преодоление этой трудности — создание труб, по которым вода движется, не встречая препятствий (клеточных стенок). Такое решение было найдено независимо пятью группами, виды, имеющие водопроводные трубы, встречаются почти у всех высших растений, а именно у плау-новидиых, членистых, папоротниковидных, голосеменных и покрытосеменных. Доказано многократное возникновение водопроводных труб у разных видов покрытосеменных. Способы образования сосудов в разных группах высших растений неодинаковы. У одних проводящая воду полость образуется в результате разрушения первичных проводящих клеток (хвощи), у других, проводящие клетки становятся члениками сосудов — трахей, отверстия в их стенках образуются за счет редукции замыкающих пластинок пор. Наконец, у третьих проводящие клетки превращаются в сегменты сосудов (как и в предыдущем случае), но отверстия образуются в результате разрыва клеточной оболочки (27).
Внешнее строение большинства активных животных характеризуется двусторонней симметрией. Асимметричное животное не способно к эффективным направленным перемещениям в пространстве. В большинстве случаев двусторонняя симметрия разных видов может рассматриваться как признак, унаследованный ими от общего предка. Известно, однако, несколько случаев, когда внешняя двусторонняя симметрия возникала у потомков асимметричных животных в результате их возвращения к активному образу жизни.
В процессе эволюции брюхоногие моллюски выработали спирально закрученную раковину и стали асимметричными. Мы не будем останавливаться н» причинах этого явления. Здесь важно другое. Несколько семейств из класса, брюхоногих, объединяемые названием голые слизни, и две группы морских брюхоногих (голожаберные и часть крылоногих) утратили раковину и стали более активными, причем их строение вновь приобрело двустороннюю симметрию (28). Однако расположение внутренних органов вернулось к исходной симметрии лишь у некоторых голожаберных, да и то не полностью. Что> касается всех остальных, то они полностью сохранили внутреннюю асимметрию своих предков, или даже (крылоногие) усложнили ее.
Сходный процесс произошел и среди ракообразных. Известны раки-отшельники, живущие в раковинах брюхоногих моллюсков и ставшие из-за этого асимметричными. Один из потомков раков-отшельников, вылезший из раковины и перешедший к более активному образу жизни, изображен на 29. Части тела этого рака, существенные в активном движении, двустороине-симметричиы.
Конвергенция происходит под действием ие только биофизических, но и чисто биологических факторов.