38. Морфологическая закономерность эволюции
Биологический дендро-морфогенез
Ветвящаяся биосфера
Знание у нас всегда было в почете. С самого начала своей сознательной жизни мы стремимся всякими путями получить как можно больше знаний. Еще бы, «знание - сила». Но знать и понимать - не одно и то же. Можно знать (и даже очень много) и не понимать. Можно видеть и не замечать. Так уж мы, люди, устроены. Но однажды я (к своему глубокому удовлетворению) все-таки заметил нечто: жизнь стремится к безудержному ветвлению, иначе говоря - к реализации феноменальной способности производить и множить деревья на каждом своем шагу, по разному поводу и при каждом удобном случае. Это фундаментальное свойство живого я определил впоследствии как биологический дендро-морфогенез (лат. dendron - дерево; греч. morphe - форма, genesis - образование).
До сих пор не перестаю удивляться тому, что эта объективно существующая реальность, несомненно, фундаментального порядка, совершенно очевидная и к тому же лежащая, казалось бы, на самой поверхности явлений и фактов, никогда не поднималась в научном отношении до уровня (если следовать терминологии В.И. Вернадского) эмпирического обобщения. Мимо нее прошли все, кто имел, так или иначе, отношение в своих научных исследованиях к биологическому морфогенезу и, стало быть, обязан был ее заметить. Даже выдающийся русский биолог, основоположник эволюционной морфологии животных А.Н. Северцов, автор капитального научного труда «Морфологические закономерности эволюции». Даже его талантливый ученик и последователь, всемирно известный теоретик эволюционного учения И.И. Шмальгаузен. И даже весьма авторитетный зоолог, автор капитального труда по сравнительной анатомии беспозвоночных животных В.Н. Беклемишев.
Впрочем, на то есть отчасти и свое объяснение, так сказать, «уважительная причина». В естествознании вообще, а в биологии особенно всегда преобладало традиционное стремление к изучению частных вопросов, к собиранию и описанию отдельных фактов, нередко в ущерб их концептуальному осмыслению и обобщению. Как верно заметил физик-теоретик Ф. Дайсон, диверсификаторы в биологии всегда преобладали над унификаторами.
В результате накопленные в течение многих лет научные сведения (скажем так, дендрологические по сути своей), часто весьма значительные и ценные, оказались рассредоточенными в различных, порой очень удаленных друг от друга областях знания. Будучи обособленными, разнородными и узкодисциплинарными, они никогда не складывались в общую картину и потому оставались (в чем-то весьма существенном) не понятыми и до конца не объяснимыми. Короче говоря, за отдельно взятыми деревьями биологическая наука так и не увидела леса.
1. Первыми деревьями были вовсе не растения, а животные: ветвление наружу и ветвление внутрь
Несмотря на сложность своих очертаний, дерево с некоторых пор стало объектом точных наук. Оно весьма обстоятельно описано в строгих количественных выражениях, математических понятиях и терминах. На языке фрактальной геометрии, дерево есть самоподобная, инвариантная к масштабу система, обладающая дробной (больше двух, но меньше трех) размерностью. Сколь угодно малый фрагмент дерева воспроизводит в уменьшенном виде (по матрешечному принципу) образ всей системы в целом, поскольку он содержит в себе в полной мере тот архитектурный замысел, который положен в ее основу. И, следовательно, его, как сказал когда-то один известный в прошлом математик, можно «лишить жизни» не иначе, как уничтожив полностью. Но это весьма непростая задача. Дерево способно в принципе неограниченно распространяться (то есть ветвиться) в различных направлениях и, следовательно, любая сохранившаяся его частица (сколь угодно малая ветвь) восстанавливает (регенерирует) по заложенному в ней алгоритму исходную макроструктуру.
К сожалению, пытаясь как бы изо всех сил убедиться в справедливости
абстрактного тезиса о неуничтожимости деревьев, мы совсем перестали
сажать леса. Зато беспощадно вырубаем их не только в тайге, но и на землях городских поселений, атакже на охраняемых территориях, предназначенных исключительно «для отдыха населения, проведения культурно-оздоровительных мероприятий, а также для сохранения благоприятной экологической обстановки».
Первые в истории биосферы настоящие живые деревья появились, однако, не на суше. К тому же не в растительном (автотрофном), как это, возможно, соответствует нашему стереотипному представлению), а в животном (гетеротрофном) исполнении. В докембрии (более 700 млн. лет назад), когда суша была еще безжизненна, его обличье приобрели, в частности, двухслойные (кишечнополостные) животные (Coelenterata), особенно их колониальные формы, которые и ныне процветают в Мировом океане. Заросли коралловых полипов имеют настолько сильное внешнее сходство с наземной древесно-кустарниковой растительностью, что их недаром долгое время ошибочно относили к царству растений.
Ветвление живой плоти (иначе говоря, дендро-морфогенез) возникло в природе на фоне межвидовых экологических отношений, причем именно той их разновидности, которая именуется хищничеством (это тот случай, когда одни организмы ловят, умерщвляют и поедают других). И, стало быть, живые ветви могут захватывать не только молекулы двуокиси углерода и фотоны солнечного света, но еще и твердую, подлежащую дальнейшему перевариванию органическую пищу. Именно с появлением в биосфере ветвистых океанических хищников начался первый этап биологического дендро-морфогенеза, пошедшего центробежно, в направлении от организма к внешней среде, то есть от хищника - к жертве.
Определив в целом разветвленную конфигурацию неподвижного или малоподвижного животного организма, центробежный дендро-морфогенез решил тем самым важнейшую экологическую проблему его взаимодействия с внешней средой как источником материально-энергетических ресурсов (например, мелких ракообразных, если иметь в виду их потребителей - гидроидных полипов), которые распределены в водной среде относительно равномерно по всем направлениям. Столь же равномерно расположенные вокруг переднего полюса тела ветви-щупальца обеспечили хищнику эффективную поимку добычи. В этом и состоял первичный биологический смысл ветвления.
На следующем этапе эволюции направление ветвления, однако, круто меняется. Оно становится диаметрально противоположным, т.е. центростремительным. Почему и как это могло произойти (вследствие каких мутаций), какие гены отвечают ныне за внутреннее ветвление в процессе эмбриогенеза, об этом лучше спросить у генетиков (или хотя бы обратить их внимание на этот общебиологический феномен). Но мы видим совершенно определенно: в процессе эволюции деревья вдруг исчезают с периферии животного организма. Тело приобретает компактные, гладкие и обтекаемые формы. В нем обозначаются передний и задний полюсы, спинная и брюшная сторона. Возникает билатеральная (или двусторонняя) симметрия как альтернатива лучевой (или радиальной) симметрии у кишечнополостных животных. На арену эволюции выходят океанические существа, ведущие уже довольно активный образ жизни, способные к целенаправленному передвижению в поисках добычи. Таковыми оказались сначала плоские черви (Platodes) и, прежде всего, их свободноживущие представители из наиболее древнего класса ресничных червей (Turbellaria).
Но вот ведь что интересно: деревья от всех этих радикальных преобразований в биологической организации многоклеточных животных вовсе не исчезают! Они лишь уходят (вворачиваются) внутрь, прячутся в недрах, компактифицируются. Деревья обильно прорастают в телесной плоти всех трехслойных животных, начиная от упомянутых плоских червей и кончая хордовыми (Chordata), обретая там жизнь в новом качестве. Именно это важнейшее обстоятельство открыло путь к дальнейшей эволюции всего животного мира. Разветвленная центрально-периферическая конструкция с течением времени образует все основополагающие морфо-функциональные системы животных. Сначала (у плоских червей) пищеварительную, выделительную, половую, нервную, а затем (у более высоко организованных типов) - и дыхательную, кровеносную, лимфатическую. Только потому в груди каждого человека всю жизнь бьется сердце, что оно насквозь пронизано и охвачено ветвями коронарной артерии.
Внутренне строение плоских червей
Протонефридии плоских червей
При всем этом очень впечатляют масштабы ветвления, которых достигают внутренние деревья. Подсчитано, например, что суммарная длина всех элементов (ветвей), которые в совокупности составляют кровеносную систему среднего человека, трижды превышает длину земного экватора.
Сосуды миокарда
Этот второй, теперь уже центростремительный, этап биологического дендро-морфогенеза эффективно решил, в свою очередь, многообразные внутренние, то есть морфо-физиологические проблемы жизнедеятельности многоклеточного животного - пищеварения, выделения, дыхания, кровообращения, проведения нервного импульса. А у высших плацентарных животных - еще и связи зародыша с материнским организмом (в период его внутриутробного развития) через так называемое детское место.
Нервная ткань
В целом же можно заключить, что биотическое дерево всегда возникает и получает далеко идущее развитие на фоне материально-энергетического, а также информационного потока, как стремление жизни упорядочить и приспособить его для собственных нужд. Сначала (если рассматривать исторически) в системе организм - внешняя среда, а затем и внутри организма. Проблема центра и периферии на организменом уровне, сам процесс их исторического становления и функционального развития (системогенез, по терминологии выдающегося физиолога П.К. Анохина) всюду решается в структурном отношении не иначе, как посредством ветвления.
По сложившейся в зоологической науке традиции основные вехи эволюции царства животных - это одноклеточные и многоклеточные, двухслойные и трехслойные, беспозвоночные и позвоночные, амниоты и анамнии и т.п. Когда же речь заходит о биологическом формообразовании, имеется в виду формирование новых биологических видов. Но это поверхностный, всего лишь таксономический подход! Мы же приходим теперь (на основании рассмотренных фактов) к более глубокому пониманию и к более широкому обобщению: эволюция царства животных есть в первую очередь прогрессивный и последовательный дендро-морфогенез, на фоне которого только и смогли реализоваться все известные зоологические ароморфозы (по терминологии А.Н. Северцова), приведшие к образованию в процессе эволюции тех или иных крупных таксонов. Ведь что бы там ни говорили эволюционные морфологи, а животный организм представляет собой (присмотритесь внимательно сами) систему различных, переплетенных между собой деревьев, плотно упакованную в соответствии с его наружными очертаниями. И человек в этом отношении - не исключение.