Биолог Ариэль Чипман из Еврейского университета Иерусалима предложил новое объяснение тому, почему одни животные в ходе эволюции стали несравнимо сложнее и многообразнее других. Согласно «гипотезе мозга», опубликованной в журнале BioEssays, именно усложнение нервной системы запустило цепную реакцию, которая превратила несколько групп животных — членистоногих, моллюсков и кольчатых червей — в самые многочисленные и разнообразные типы живых существ на Земле.
Чипман предлагает переосмыслить так называемый «Кембрийский взрыв» — резкое увеличение разнообразия животных около 540 млн лет назад. По его словам, это был не единовременный «взрыв», а целый каскад связанных событий. Сначала животные освоили трехмерное пространство — научились рыть норы, потом появились хищники и жертвы, экосистемы усложнялись слой за слоем. В какой-то момент среда стала настолько насыщенной сигналами и опасностями, что выжить могли лишь те, кто умел эту среду воспринимать и анализировать.
Именно здесь, по мнению Чипмана, кроется ключ к разгадке этого события. Чтобы обрабатывать больше информации из окружающего мира, у части животных начал развиваться мозг — усложнялась его структура, появлялись специализированные отделы. Но развитие мозга потребовало новых генетических «инструментов» — более сложных регуляторных механизмов, управляющих ростом нервной ткани. И вот эти инструменты, однажды возникнув, оказались пригодны не только для мозга, убежден автор.
Эволюция «переосмыслила» готовые генетические программы развития нейронов для построения других органов. Так, у тех же членистоногих, моллюсков и кольчатых червей независимо друг от друга сформировались сложные пищеварительные системы, выделительные органы, сегментированное тело. Они не унаследовали эту сложность от общего предка — каждая линия выработала ее самостоятельно, но похожим путем, поскольку опиралась на схожие генетические решения. Этот процесс Чипман называет «кооптацией» и считает его главным механизмом роста биологической сложности во время кембрия.
Логика гипотезы объясняет давний парадокс: почему сегодня именно четыре типа животных — членистоногие, моллюски, кольчатые черви и хордовые — составляют подавляющее большинство всех известных видов, тогда как сотни других типов так и остались немногочисленными. Те группы, у которых мозг в свое время «потянул за собой» всю остальную морфологию, получили возможность занимать всё новые экологические ниши, специализировать органы и в итоге дробиться на тысячи видов. Остальные застыли в своей простоте и в результате остались малочисленными.
Проверить гипотезу можно будет с помощью сравнительной геномики, считает автор. Если «мозг действительно шел первым», в геномах членистоногих, моллюсков и кольчатых червей должны обнаруживаться особенно сложные и богатые регуляторные сети, связанные именно с развитием нервной системы, — и лишь их подмножества должны задействоваться при развитии других органов. Стремительный рост числа расшифрованных геномов делает такой анализ вполне реальным в ближайшие годы.
