Еволюція живого на Землі містить чимало загадок. Одна з них - еволюційні стрибки, під час яких за невеликий за палеонтологічними мірками час з'являлися нові групи живих істот або нові ознаки, що кардинально змінюють «конструкцію» організму. Приклад - походження птахів від динозаврів. Але є приклади і протилежної властивості: на сотні мільйонів років еволюція нібито зупинялася.
Феномен «живих копалин» залишається в сучасній біологічній науці одним з дискусійних, а тем і матеріалу для обговорення накопичилася величезна кількість. Одну з хрестоматійних історій ми знаємо зі шкільної лави: до кінця 30-х років XX століття надзагін кістеперих риб вважався вимерлим ще в крейдяному періоді. Однак 1938 року з Індійського океану з глибини 70 м витягли дивовижну істоту, названу пізніше латімерією. Виявилося, риби, в плавниках яких були м'язові лопаті, дожили до сучасної епохи. Особливо гострий інтерес до знахідки був викликаний тим фактом, що кістеперих риб наука вважала перехідною формою від риб до земноводних, а «м'язисті» плавники сприймалися як крок до лапів, за допомогою яких можна пересуватися сушею.
Також у кістеперих, як з'ясувалося, був близький загальний предок з рибами надзагону двоякодиших - тобто тих, хто вміє дихати як киснем, розчиненим у воді, так і атмосферним повітрям. Ця гілка залишила нащадків у сучасній фауні у вигляді рогозубих риб - і вони теж можуть вважатися свого роду живими копалинами, адже інші численні представники надзагону існують тільки в геологічному літописі. Таким чином, до живих копалин зазвичай відносять нині живих істот, які або морфологічно майже не відрізняються від відомих стародавніх тварин (рослин, бактерій), або успадкували від далеких предків якісь архаїчні ознаки.
Що сталося з годинником?
Існування таких «близнюкових пар», що об'єднують мешканців стародавньої Землі і наших сучасників, стало одним з важких питань еволюційної теорії. Адже еволюція, згідно з сучасними уявленнями, має в основі якийсь біологічний годинник. На великих часових масштабах у геномах має накопичуватися порівнянна кількість мутацій. І якщо якісь істоти протягом сотень мільйонів років залишилися практично незмінними, значить, їх «годинник» зупинився. За феномен «живих копалин» вхопилися креаціоністи, які заперечують виявлені наукою еволюційні механізми. Нехай за сотні мільйонів років генетичні мутації і природний відбір перетворили якусь гілку динозаврів на орлів і синиць, але чому ж ці об'єктивні закони природи залишили кістеперих нехай у відносній, але незмінності?
Як би у відповідь на такі міркування багато біологів сьогодні схильні взагалі вважати термін «живі копалини» (висхідний, до речі, до самого Дарвіна) неправильним. І тому, що у нього немає чіткого визначення, і тому, що він неточно позначає суть явища. Адже про жодну зупинку еволюції мови не йде. Зовсім недавно було опубліковано дослідження, підготовлене вченими Університету штату Мічиган і присвячене осетрам, що мешкають в американських Великих озерах. Ця риба, що має досить архаїчний вид, вважалася одним з кандидатів у живі копалини - осетри існують на нашій планеті близько 100 млн років. Однак, як вдалося з'ясувати, мешканці Великих озер протягом історії демонстрували колосальні темпи еволюційних змін - зберігаючи основні морфологічні ознаки, вони постійно змінювали розміри. У Великих озерах мешкали як карликові, так і гігантські рибини, а також осетри безлічі проміжних розмірів.
Підводний корабель Наутілус - мешканець глибин Тихого та Індійського океанів - один з найефектніших представників «живих копалин». Він належить до наутилоїдеям (Nautiloidea) - надзагону головоногих молюсків, викопні представники якого відомі ще з кембрія (500 млн років тому). На відміну від інших головоногих типу восьминогів або кальмарів, наутилуси за півмільярда років зберегли дивовижної краси раковину. З усього різноманіття наутилоїдей залишилося лише кілька видів.
Ті ж висновки були зроблені сучасною наукою і для класичних прикладів «живих копалин» - тих же латимерій. Патрік Лоренті, еволюційний біолог з французького національного наукового фонду CNRS, був одним з тих, хто встановив, що між целакантами - представниками кістеперих риб крейдяного періоду - і сучасними літеріями існують помітні анатомічні відмінності в розмірах, в будові черепа, хребта та інших морфологічних елементах. І головне, темпи зміни геному цілком порівняні зі змінами в ДНК істот, що зазнали в ході еволюції радикальні метаморфози.
Щитні - невеликі прісноводні ракоподібні підзагону Notostraca - вперше з'явилися на Землі приблизно 265 млн років тому і відтоді зберегли свій зовнішній вигляд у незмінності. Однак припущення про зупинку еволюції не спрацювало і тут. Дослідники з Університету британського міста Гулль секвенували кілька генів з ДНК близько 270 особин нині живих щитнів. В результаті цієї роботи з'ясувалося, що щитні утворюють на сьогодні не 11, як вважалося раніше, а 38 окремих видів, причому ці види відносяться до двох різних гілок, що розділилися ще в юрському періоді - близько 184 млн років тому. При цьому активне видоутворення і відповідні йому зміни в геномі відбувалися регулярно, не зачіпаючи базову морфологію.
Зелений континент став тим місцем на Землі, де в ізоляції довгий час еволюціонували найбільш незвичайні групи ссавців.
Тихе містечко і тонке налаштування
Але якщо еволюція регулярно вносить нехай не відразу помітні, але постійні конструктивні зміни, чому ж виникає феномен «живих копалин»? Щоб проілюструвати цей механізм, звернемося до людської історії. Великі міграції на зразок Великого переселення народів, освіта держав і імперій, поширення світових релігій - все це призводило до перемішування етносів і постійної зміни способу життя людей від покоління до покоління. Але відомі випадки, коли в результаті макропроцесів якесь окреме плем'я опинялося на віддаленому острові, або в глибині джунглів, або в інших умовах, що призводили до ізольованого існування, але не дуже сприяли розвитку цивілізації. І поки десь прокладалися залізниці, будувалися сучасні міста, піднімалися в небо літаки, ізольоване плем'я продовжувало жити так, як жили його предки, можливо, тисячі років тому.
Приблизно те ж саме, тільки в інших часових масштабах, відбувалося в історії живої природи. Предки більшості «живих копалин» ставилися в далекому минулому до набагато більших споріднених груп істот. Ця численна в минулому рідня, потрапивши під сокиру природного відбору, або пристосовувалася до змін умов, поступово перетворюючись до невпізнання, або вимирала, перетворюючись на тупикові гілки. І тільки невелика частина групи з волі обставин ставала палеоендемічною. Вона потрапляла в умови, які, по-перше, практично не змінювалися з плином мільйонів років, а тому не вимагали радикального пристосування, а по-друге, ізолювали цю популяцію від природних ворогів. У цих еволюційних лабораторіях генетичний годинник йшов з тією ж швидкістю, проте природному відбору не залишалося нічого іншого, як займатися тонкою підбудовою колись сформованої морфології.