Сложные органы возникли в результате упрощения

Многие органы в нашем теле настолько замысловаты, что кажется невероятным их возникновение в результате постепенного усложнения более простых структур. Причём дело не столько во множестве элементов, сколько в их спаянности друг с другом, взаимной «притирке». Если взять классический пример такого органа — глаз, нельзя представить себе, скажем, две трети от него: недособранный глаз просто не будет работать. А на каких основаниях тогда эволюционировала структура, которая ни за что не отвечала?

В подобных случаях эволюционисты обычно указывают на более простые аналоги таких «нередуцируемо сложных» структур: так, наш изощрённый глаз можно сопоставить с предельно простыми «глазами» плоских червей. В эволюции всё могло начаться со скопления светочувствительных клеток на поверхности кожи, которые потом образовали «впячивание», аналог глазного бокала, и следом шло развитие глазной камеры. Причём первые «глаза» были вполне функциональны, то есть могли отличать по крайней мере свет от тени. Развитие всё же имело место, и оно заключалось в постепенном прибавлении генов, клеток и тканей.

Череп рыб, особенно ископаемых, устроен гораздо сложнее черепа человека. (Фото HBSS.)

Американские учёные из центра NESCent (National Evolutionary Synthesis Center) предложили альтернативную версию того, как могли развиваться сложные структуры. Их модель полностью противоположна описанной выше, то есть эволюционное движение шло не по пути усложнения, а по пути упрощения. Свою гипотезу они подтверждают математической моделью, описанной в журнале Evolutionary Biology. Модель оперировала скоплением клеток, в котором происходила передача наследственной информации, её перемешивание в результате рекомбинации, мутационные процессы и т. д. Кроме того, клетки должны были выполнять некую функцию. Чем эффективнее они делали свою работу, тем выше была вероятность воспроизводства, появления следующего поколения. При этом клетки в виртуальной популяции были разного рода — условно говоря, белые и чёрные.

Поначалу способ организации клеток был довольно сложен: белые и чёрные сочетались друг с другом весьма хитроумным способом. Но через несколько поколений обнаружилось, что «клеточная» структура заметно упростилась. То есть задача, которая стояла перед комплексом клеток, заставляла их в каждом поколении искать более простые пути взаимодействия, чтобы с помощью эффективной работы получить право оставить потомство.

Похожие вещи, по словам учёных, можно наблюдать и в природе. Например, череп позвоночных развивался явно по пути упрощения. Если череп ископаемых рыб напоминал костяную головоломку, то впоследствии и число костей уменьшилось, и их соединения упростились. Особенно это заметно при переходе между классами, то есть от рыб к амфибиям, от амфибий к рептилиям и т. д. В одних случаях кости просто исчезали, а в других — срастались в одну.

Поэтому вполне возможно, что такие сложные структуры, как глаз или бактериальный жгутик, в прошлом выглядели ещё сложнее, а то, что мы видим сейчас, есть лишь более простые и эффективные версии первоначальной конструкции. Но чтобы эта гипотеза подтвердила своё право на существование, придётся найти больше подобных примеров, а также убедиться, что процессы упрощения соответствуют реальным эволюционным срокам.

Подготовлено по материалам Phys.Org.