Как из одной клетки образуются сложные существа, состоящие из миллионов клеток? Человечество со времен Дарвина пыталось разгадать эту тайну. Ученые понимали, что это поможет ответить и на другой вопрос — как из самых первых многоклеточных животных получилось сегодняшнее "бесконечное число самых прекрасных форм". Новая область науки — эволюционная биология развития, или эво-дево, объединившая эмбриологию, палеонтологию и молекулярную генетику, сумела объяснить, как на ранних стадиях развития закладывается будущая форма животных. В своей книге американский биолог, ведущий специалист в области эво-дево Шон Б. Кэрролл увлекательно и просто, на примере самых разных представителей земной фауны — от плодовой мушки до человека — показывает, как действуют законы развития и эволюции, будь то несколько часов, за которые личинка дрозофилы развивается из яйца, или сотни миллионов лет, за которые формируется новый таксон животных.
Издание осуществлено при поддержке
Фонда некоммерческих программ Дмитрия Зимина "ДИНАСТИЯ"
Иллюстрации Джейми Кэрролл, Джоша Клейса и Лианн Олдс
Художественное оформление и макет серии Андрея Бондаренко
Предисловие. Революция N3
Физик и нобелевский лауреат Жан Перрен однажды заметил, что путь к любому научному достижению заключается в "объяснении сложного видимого [явления] какими-то простыми невидимыми". Две величайшие революции в биологии — революция в теории эволюции и революция в генетике — шли именно таким путем. Дарвин объяснил разнообразие видов, обнаруживаемых в палеонтологической летописи, и современных живых организмов действием естественного отбора на протяжении чрезвычайно длительного времени. Молекулярная биология объяснила, каким образом наследственные признаки всех организмов закодированы в молекулах ДНК, состоящих всего из четырех оснований. Но какими бы блестящими ни были эти догадки, они не смогли полностью объяснить происхождение сложных наблюдаемых нами форм — от формы тела древних трилобитов до формы клюва галапагосских вьюрков. Ни естественный отбор, ни последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК не могут напрямую объяснить, каким образом формировался внешний вид живых существ или как он эволюционировал.
Ключом к пониманию формы является развитие, в ходе которого яйцеклетка превращается в сложное животное, состоящее из многих миллиардов клеток. Это удивительное превращение оставалось одной из самых волнующих загадок биологии на протяжении почти двухсот лет. А развитие тесно связано с эволюцией, поскольку изменить форму взрослого организма можно только за счет изменения эмбриона. В последние двадцать лет в биологии развернулась новая революция. Успехи биологии развития и эволюционной биологии развития, сокращенно — эво-дево (от англ. evolutionary developmental biology, evo-devo — Прим. перев.), позволили узнать много интересного о невидимых генах и некоторых простых правилах, которые определяют форму животных и ее эволюцию. Многое из того, что нам открылось, было настолько удивительным и неожиданным, что в значительной степени изменило наш взгляд на процесс эволюции. К примеру, раньше ни один биолог не мог предположить, что те же самые гены, которые контролируют развитие частей тела и органов насекомых, контролируют и развитие тела человека.
Книга, которую вы держите в руках, рассказывает об этой новой революции и о том, как она помогает разобраться в вопросах эволюции царства животных. Я хотел представить читателю наглядную картину процессов развития животных и показать, как различные изменения в ходе этого процесса сформировали и современных животных, и тех, которых мы знаем лишь по окаменелостям.
Когда я писал эту книгу, я имел в виду несколько типов читателей. Во-первых, те, кто интересуется природой, естественной историей, фауной дождевых лесов, рифов, саванн, а также ископаемыми останками из древних отложений, узнают много нового о развитии и эволюции некоторых наиболее удивительных животных из прошлого и настоящего. Во-вторых, физикам, инженерам, программистам и всем остальным, интересующимся происхождением сложных структур, эта книга расскажет о том, как в результате комбинации небольшого числа общих элементов возникло невероятное разнообразие форм. В-третьих, я уверен в том, что новые достижения эво-дево помогут студентам и преподавателям сделать изучение эволюции более интересным и раскроют более увлекательную и ясную картину эволюции, чем та, что мы представляли себе до сих пор. И, наконец, в-четвертых, эта книга предложит любому человеку, задающему себе вопрос "Откуда я взялся?", описание нашей с вами истории: относительно короткого пути, который мы проходим от яйцеклетки до взрослого организма, и долгого трудного путешествия от возникновения первых животных до совсем недавнего появления нашего вида.
