Волшебная эволюция

Глава 4

Новые открытия, новые виды

Никогда не знаешь, что именно в ходе эволюции окажется полезным. Развитие жизни на Земле связано с процессами проб и ошибок за счет случайных мутаций и комбинаций генов. И зачастую появления нужной комбинации приходится ждать довольно долго. Если попытка оказывается успешной и неожиданно появляется выгодный признак, могут возникнуть условия для возникновения нового образа жизни и использования неизведанных ресурсов. Только представьте, какое количество новых профессий появилось с открытием электричества! Подобные важные «открытия» происходят и в природе.

Токийский залив, 1944 год. Поверхность воды спокойна, но в темных глубинах моря разворачивается драма. Американская подводная лодка вторглась в японские воды с целью атаки на японские военные корабли и танкеры. Перед командой подлодки стоит непростая задача: двигаться достаточно стремительно, чтобы нанести удар, но при этом оставаться незамеченными. Американцы знают, что японские гидрофоны (приемники подводных звуков) могут обнаружить их в любой момент. Подлодка берет курс на коралловый риф, у которого можно укрыться и выждать наиболее удачный момент для атаки. Между тем японцы делают все возможное, чтобы разыскать американскую подлодку, ведь им известно, что враги уже проникли в залив. Чтобы защитить большой танкер, направляющийся из залива в открытое море, японцы должны корректно толковать сигналы гидрофона, однако аппарат выдает только шум. Единственное, что они слышат, — это треск, который то усиливается, то ослабевает в зависимости от места. Японцы пытаются отправить в залив аквалангистов, но из-за американских мин разведка оказывается практически невозможной. И вот подлодка выходит из своего укрытия у рифа и наносит торпедный удар по танкеру. Огромный танкер — гордость и надежда японцев — уходит на дно.

Вы тоже можете услышать этот таинственный треск, если опустите голову под воду. Особенно отчетливо он слышен в тропических водах. Этот звук напоминает отдаленный шум мотора или шипение масла на сковороде, однако его издает не моторная лодка и не человек. Японские гидрофоны оказались сбитыми с толку небольшими ракообразными.

Этот загадочный звук издают раки-щелкуны. На самом деле это не треск, а серия многочисленных резких ударов, которые наносят раки во время охоты. Рак-щелкун выглядит как маленький бледный омар, его длина составляет всего несколько сантиметров. Как и десятиногие ракообразные, он вооружен двумя клешнями, по одной с каждой стороны. Однако в отличие от остальных раков, одна из его клешней — обыкновенная, а другая, гораздо большего размера, напоминает пистолет. На обеих клешнях имеются два «пальца», которые могут смыкаться и размыкаться, подобно большому и указательному пальцам на руке человека. Малая клешня используется только для еды, а вот большая наделена суперспособностью: она защелкивается с чудовищной силой и производит звук громкостью свыше двухсот децибел! Для сравнения: громкость выстрела пистолета составляет примерно сто пятьдесят децибел. Таким образом, раки-щелкуны относятся к самым громким жителям океана.

Если вы хоть раз пробовали хлопнуть в ладоши под водой, то вас наверняка удивляет, как крошечное существо может издавать столь громкий звук. Когда рак защелкивает клешню, вода между ее «пальцами», называемыми дактилями, выстреливает вперед мощной струей. В вакууме, образовавшемся позади струи, то есть между дактилями, давление резко падает, и формируются пузырьки воздуха. Пузырьки стремительно разрастаются и заполняют то пространство, которое мгновение назад занимала вода. Когда же разница давления внутри пузырьков воздуха и в воде достигает критического предела, пузырьки схлопываются с оглушительным треском. Вдобавок к звуку в момент схлопывания пузырьков выбрасывается колоссальная энергия: температура внутри пузырьков за миллисекунды достигает пяти тысяч градусов по Цельсию (что примерно соответствует температуре на поверхности Солнца), и происходит микровспышка света. Рак-щелкун — один из двух известных нам видов животных, способных вызывать световую вспышку с помощью звука (похожей техникой щелканья клешнями владеет рак-богомол, но по силе он уступает щелкуну).

Однако для самого рака-щелкуна важны вовсе не температура и не свет, а сам звук. Ударная звуковая волна оглушает и даже убивает плавающую вокруг мелкую рыбу, которую рак затем преспокойно подбирает и поедает при помощи своих разновеликих клешней, орудуя ими словно ножом и вилкой. Таким образом, раки-щелкуны владеют собственным незаурядным способом охоты.

Максимально близко подобраться к ракам-щелкунам мне довелось в гостях у одного знакомого, у которого дома стоял аквариум с морской водой. Населявшие его мелкие рыбки вдруг начали умирать одна за другой. Мой приятель ума не мог приложить, что случилось. Он тщетно проверял температуру воды, уровень pH и солености. И вот его внимание привлекло небольшое существо, которое, видимо, все это время жило и росло в аквариуме. Им оказался рак-щелкун! Скорее всего, рак попал в аквариум вместе с песком и начал убивать самых мелких рыбешек своей клешней-пистолетом. Мой приятель выловил хищника сачком и тем самым спас от гибели оставшихся рыбок. Вдобавок он наконец избавился от надоедливого звука, который то и дело беспокоил его в спальне.

И все же клешня-пистолет для рака-щелкуна — не только орудие убийства. Это и приспособление для рытья нор в морском дне, и инструмент коммуникации с сородичами. Щелкуны обыкновенно живут колониями (как, например, на коралловом рифе в Токийском заливе), что позволяет им совместными усилиями отпугивать врагов. Получается, что клешня-пистолет дает множество преимуществ и практически не имеет недостатков. Разве что ракам приходится затрачивать довольно много энергии на активный рост после вылупления из икры, а затем — на само щелканье.

Существуют сотни видов раков-щелкунов, ведь эта удивительная способность щелкать клешнями распространилась по всему миру. Исследователи Томонари Кадзи и Ричард Палмер совместно с другими коллегами изучали щелканье при помощи сверхвысокоскоростной камеры и другого инновационного оборудования. Сравнив свыше сотни видов раков-щелкунов между собой, они пришли к выводу, что изначально у этого вида была простая клешня, напоминающая наш большой и указательный пальцы. Примерно сто шестьдесят миллионов лет назад клешня начала развиваться таким образом, что верхний дактиль («указательный палец») несколько отделился от сустава и теперь мог скользить вдоль внешнего края верхней части сустава, фиксируясь в открытом положении. При закрытии сустава задействуется двухчастная мышца. Одна часть мышцы тянет верхний дактиль к нижнему и заставляет его напряженно дрожать у самого края, готовясь захлопнуться в любой момент. Когда же вторая часть мышцы подталкивает дактиль вперед, он оказывается вытолкнутым через край. В этот момент, буквально за миллисекунду, накопившееся напряжение высвобождается с чудовищной силой. Бах! Дактили захлопываются, давление резко падает, температура поднимается, происходит вспышка света и удар звуковой волны.

Рак-щелкун — яркий пример того, как новое приспособление благоприятствует стремительному возникновению новых видов. Способность фиксировать клешню в открытом положении и тем самым наращивать напряжение — очень ценная способность, дающая массу преимуществ и практически не имеющая недостатков, поэтому неудивительно, что она передается по наследству от поколения к поколению у многих видов раков. Когда же раки-щелкуны расплодились в огромных количествах, возникли условия для дальнейшей адаптации и стали появляться новые виды. Одни раки-щелкуны обитают на коралловых рифах, другие — в пещерах, третьи — в тропических районах Индии, четвертые — в более прохладных водах Средиземного моря.

Один из моих преподавателей, британский исследователь Питер Мэйхью, участвовал в изучении стремительного видообразования среди насекомых. Что помогло насекомым распространиться по всему миру и привело к возникновению невероятного количества их видов? Мэйхью с коллегами пришли к выводу, что за этим стоит способность к полному превращению[4] (голометаморфозу). Это означает, что насекомые проходят через несколько абсолютно непохожих стадий развития (например, гусеница превращается в бабочку). Благодаря этому насекомые могут использовать несколько разных ресурсов в течение жизни и питаться, к примеру, листьями в состоянии гусеницы и нектаром в состоянии бабочки. Они также могут концентрироваться на разных задачах: гусеница — это машина по переработке пищи, цель которой — быстро расти, тогда как бабочка расходует большую часть своей энергии на полеты в поисках партнера. Способность к полному превращению лежит в основе того грандиозного всплеска видообразования насекомых, результаты которого мы наблюдаем. Считается, что от 45 до 60 % всех видов насекомых, населяющих планету сегодня, обладают способностью к голометаморфозу.

4

Полное превращение — когда в жизненном цикле присутствует стадия куколки, позволяющая полностью перестроить тело насекомого в ходе превращения из личинки в имаго (взрослая стадия развития насекомого). — Прим. науч. ред.