В нескольких словах
Элизабет Врба внесла огромный вклад в палеобиологию, сумев объединить теорию эволюции с данными из летописи окаменелостей. Она предложила новые концепции, такие как эксаптации, и подчеркнула роль изменений климата в эволюции видов, включая человека. Её работы вдохновляют будущие поколения учёных.
5 февраля скончалась палеобиолог Элизабет С. Врба в возрасте 82 лет.
Вероятно, это имя вам ни о чем не говорит. Любопытно, что она не слишком известна даже среди экспертов по эволюции в нашей стране. И тем не менее, Врба была одним из самых блестящих умов, которых когда-либо давали эволюционные дисциплины. Её первые исследования были сосредоточены на эволюции вымерших африканских антилоп. Но её работа вышла далеко за рамки описания новых видов.
С помощью окаменелостей она сформулировала новые концепции и прорывные гипотезы, которые позволили интегрировать доминирующую эволюционную теорию во второй половине XX века, неодарвинизм, с новыми данными, полученными в результате изучения летописи окаменелостей.
Мушкетёр против парадигмы
В период с 30-х по 70-е годы XX века палеобиология (наука, использующая окаменелости для понимания того, как эволюционировала жизнь) все еще находилась в зачаточном состоянии. Изучение окаменелостей считалось скорее инструментом геологии, чем самостоятельной дисциплиной для изучения эволюции. Большая часть палеонтологического сообщества не полностью восприняла дарвинизм, вытекающий из идей, предложенных в 1858 году Дарвином и Уоллесом о происхождении видов путем естественного отбора, по двум основным причинам. Во-первых, большинство специалистов того времени считали, что эволюция следует предопределенному направлению, как если бы виды были запрограммированы на следование определенным эволюционным путям. Во-вторых, виды, казалось, возникали внезапно, а затем почти не менялись в течение миллионов лет.
Это шло вразрез с идеей постоянных и постепенных изменений, вызванных естественным отбором. Эрнст Майр, одна из ключевых фигур новой неодарвинистской парадигмы, которая в 40-х годах интегрировала оригинальный дарвинизм с достижениями в генетике и других дисциплинах, жаловался, что немногие палеонтологи, полностью принимавшие силу естественного отбора, почти не публиковались об эволюции. С такими предпосылками у палеобиологии было мало шансов оказать теоретическое влияние на основное течение эволюционных наук. Но в 70-х и 80-х годах все изменилось.
После завершения докторской диссертации в 1974 году в Университете Кейптауна Врба (Гамбург, 1942 - Нью-Хейвен, США, 2025) обладала большими знаниями об ископаемых африканских антилопах и уже опубликовала две статьи в престижном журнале Nature в качестве единственного автора. На этой основе она основала свои первые эволюционные идеи, которые отразила в впечатляющей статье 1980 года под громким названием «Эволюция, виды и окаменелости: как эволюционирует жизнь?». Её работа привлекла внимание Стивена Дж. Гулда и Найлса Элдриджа, которые в 1972 году предложили теорию прерывистого равновесия, согласно которой самые большие эволюционные изменения сконцентрированы в основном в моменты появления нового вида, а затем виды остаются практически неизменными в течение длительных периодов времени.
Достижения в генетике и в изучении современных видов показали, что существование физических барьеров, таких как горы, реки или острова, которые разделяют популяции и препятствуют их размножению, приводит к генетической изоляции, что позволяет развиваться новым дифференцированным видам. Этот механизм идеально подходил для объяснения почти внезапного появления новых видов. Это также позволило объяснить нечто очень распространенное в летописи окаменелостей: сосуществование предков и потомков в течение миллионов лет. Сегодня мы это почти принимаем как должное. Мы даже знаем, что очень примитивные формы гоминидов выжили до относительно недавнего времени. Но в те годы эти идеи подвергались яростным нападкам со стороны эволюционного сообщества.
В оригинальной работе Дарвина и, прежде всего, в его наиболее ортодоксальных интерпретациях утверждалось, что новые виды всегда превосходят своих предков и эволюционируют непрерывно, отличаясь от предыдущих, тем самым избегая прямой конкуренции. Даже в этом случае это неизбежно заканчивалось вымиранием вида-предка, неспособного конкурировать со своими «улучшенными потомками». В модели прерывистого равновесия разделение географическими барьерами позволяло предкам и потомкам сосуществовать после того, как последние возвращались в районы, где жили их предки.
Три мушкетёра макроэволюции. Элизабет Врба вместе с Найлсом Элдриджем (слева) и Стивеном Дж. Гулдом (справа).
Однако оставались незавершенные части. Например, если внутри видов нет чистых изменений, как объяснить, что, когда мы смотрим на эволюцию линии видов, часто видим, что они меняются в размерах с течением времени, или развивают все более причудливые рога, или имеют все более сложные раковины? В этот момент Врба начала интенсивное сотрудничество с Гулдом и Элдриджем.
Они называли себя «тремя мушкетёрами», и их исследования потрясли основы эволюционной теории. Именно здесь Врба проявила свой блеск и свою смелость. «Мне интересно расширять границы науки, а не плавать на своей лодке по тихим морям», - сказала она в одном из немногих интервью, которые дала за свою жизнь.
Виды, изменение климата и эволюция
Дарвин сосредоточил свою идею эволюции на отборе одних особей перед другими (естественном отборе) как механизме изменения видов. Но когда мы смотрим на окаменелости, мы видим, что, как и особи, виды имеют ограниченную продолжительность, с рождением и вымиранием, и в целом практически не меняются в течение своего существования (то, что Джованни Баттиста Брокки предложил еще в 1814 году!). Но линии видов меняются! Как все это соединить? К счастью, Дарвин, сам того не осознавая, предвидел решение проблемы. Нужно было лишь освободиться, теоретически говоря.
Чтобы создать эволюционную теорию, способную объяснить то, что говорят нам окаменелости, Врба довела дарвинизм до новых пределов. Некоторые виды живут дольше, имея больше возможностей для производства большего количества похожих видов. Другие виды вымирают быстрее, даже не давая времени на создание новых видов. Таким образом, изменения, которые мы видим, когда смотрим на эволюционную историю линии видов, должны отвечать на выживание одних видов по отношению к другим. Врба объединила дарвинизм и окаменелости, играя с различными уровнями отбора: отбор на уровне особи и отбор видов.
В некоторых из своих самых влиятельных работ Врба углубилась в то, как отбор вписывается в эти два уровня. Для неё основной характеристикой, определяющей выживание и распространение видов наземных млекопитающих, было разнообразие типов экосистем (или биомов), в которых они способны обитать. Это характерно для вида, а не для особи. Например, вид леопарда занимает несколько биомов, от пустынь Южной Африки до умеренных лесов Северного Китая, хотя каждый леопард обычно проводит свою жизнь в одной среде обитания. Во время крупных климатических изменений, таких как оледенения, географическое распределение биомов меняется. Некоторые увеличиваются в размерах, другие исчезают, третьи фрагментируются. Таким образом, в то время как те виды, которые способны занимать несколько биомов, почти не подвержены этим колебаниям, виды, которые ограничены одним биомом, будут иметь свою судьбу, связанную с этой экосистемой, фрагментируясь или вымирая вместе с ней. И если вид фрагментируется со своим биомом, то более вероятно, что популяции, которые его составляют, будут генетически изолированы и смогут дать начало новым видам. Здесь Врба связывает свой отбор видов со видообразованием через барьеры, которые мы видели ранее, только для неё барьеры могут быть также границами между биомами, а не обязательно географическими особенностями. Независимо от признаков особей, которые их составляют, вымирание и распространение видов, казалось, диктовались их близостью к биомам. Таким образом, эволюция, вымирание и изменения климата были тесно связаны. Подходы Врба на несколько десятилетий предвосхитили идею, сегодня полностью принятую, о том, что изменения климата могут стать решающими моментами для биосферы.
При изучении окаменелостей африканских млекопитающих за последние 5 миллионов лет Врба обнаружила, что есть моменты, когда происходит много вымираний и появлений новых видов сразу. И, что любопытно, эти импульсы перемен затронули не только виды антилоп, но и многих других млекопитающих, включая гоминидов.
Наследие Врба
Врба также научила нас, что для того, чтобы подумать о чем-то, сначала нужно дать этому имя. В эволюционной биологии мы склонны думать, что любая характеристика организма с функцией является адаптацией. Но, строго говоря, адаптация - это признак, который появился и эволюционировал с функцией (ad + aptus, к подходящему). Тогда как называется признак, который выполняет функцию, отличную от той, которую он имел, когда впервые появился? Для этих случаев широко использовался термин «преадаптация», термин, неудобный для специалистов из-за его оттенка предопределения. В своей самой цитируемой статье, опубликованной вместе со Стивеном Дж. Гулдом в 1982 году, Врба предложила называть эти черты эксаптациями, чертами, подходящими (aptus) из (ex) чего-то, что уже существует. Так, например, перья у динозавров-тероподов были сначала адаптацией, улучшавшей терморегуляцию, а затем стали эксаптациями к украшению и полету.
К её эволюционным работам добавились новые исследования африканской фауны. В 1986 году она стала профессором Йельского университета, где проработала всю оставшуюся часть своей карьеры. В последующие годы Врба работала над консолидацией нескольких своих гипотез, чтобы придать форму тому, что в 1992 году она окрестила теорией среды обитания, которая, среди прочего, подчеркивала роль изменений климата в нашей собственной эволюции. Мы - результат случайной климатической истории планеты.
Переформулировки и новые концепции, предложенные Врба, говорят нам об эволюции со многими уровнями сложности. Жизнь на Земле движется в непредсказуемом ритме, заданном изменениями окружающей среды, которые диктуют вымирание и размножение видов. В этом контексте естественный отбор работает с тем, что есть под рукой, он не предвосхищает то, что будет. Её видение призывает принять случайность и сложность, превращая изучение эволюции в еще более стимулирующую задачу. Элизабет Врба помогла ниспровергнуть клише, обычно ассоциирующееся с мужскими стереотипами, о палеобиологии как о дисциплине, обреченной быть более популярной благодаря окаменелостям, которые она раскапывает, чем благодаря истинам, которые она раскрывает. Лучшей мерой её огромного наследия, несомненно, станет вдохновение, которое она оставляет будущим поколениям учёных.
Хуан Лопес Канталапиедра - исследователь в Национальном музее естественных наук.
Ана Роса Гомес Кано - палеобиолог и коммуникатор в Transmitting Science и Mujeres con los pies en la Tierra.
Мануэль Эрнандес Фернандес - профессор Мадридского университета Комплутенсе.