Из имеющихся в настоящее время историй развития и биологических данных нельзя с уверенностью сказать, какая из этих двух функций кольцевых пятен была приобретена первой в филогенезе, но мы, возможно, можем предположить, что их значение как средства устрашения было достигнуто в конечном итоге.
Можно также легко представить, что по мере того, как кольцевые пятна становились все более сложными, они иногда могли играть и другие роли, формируясь на этих стадиях снова в имитации частей растений, таких как ряд ягод или цветочных почек. Однако для этого пока нет никаких положительных доказательств.
По мере того как кольцевые пятна отделялись от субдорсальной линии, из которой они возникли, последняя все более полно исчезала с последней онтогенетической стадии и отступала к более молодым стадиям жизни гусеницы — она становилась исторической. Это исчезновение субдорсальной линии также можно объяснить тем фактом, что первоначальная продольная полоса, имитирующая линейное расположение листьев, становилась бессмысленной, даже если она не всегда уменьшала эффект кольцевых пятен. Но известно, что признаки, ставшие бесполезными, с течением времени становятся рудиментарными и в конечном итоге исчезают совсем. Я не верю, что только неиспользование заставляет такие признаки исчезать, хотя в случае активных органов оно может играть большую роль в этом подавлении. Однако в случае с отметинами не может быть речи об использовании или неиспользовании — тем не менее они постепенно исчезают, как только становятся бессмысленными. Я считаю это следствием прекращения контролирующего действия естественного отбора на эти признаки (приостановка так называемой «консервативной адаптации», Seidlitz). Любые вариации могут стать ценными, если рассматриваемый признак встречается в необходимом состоянии флуктуации. То, что этот процесс вымирания протекает не быстро, а скорее с чрезвычайной медленностью, видно на онтогенезе нескольких видов Deilephila, которые сохраняют ныне бессмысленную субдорсальную линию на протяжении целого ряда жизненных стадий.
В другой группе личинок Sphinx с продольными полосами глазчатое пятно развилось независимо от субдорсальной линии, в положении хвостового рога, который здесь исчез, за исключением небольшого бугорковидного вздутия. Этот признак — который мы теперь видим совершенным у Pterogon oenotherae — несомненно, служит средством устрашения; но обладали ли начальные стадии тем же значением, нельзя решить в изолированном случае, представленном одним видом рода Pterogon, обладающим этой отметиной.
В третьей группе продольно-полосатых гусениц, более молодом роде Chærocampa, глазчатые пятна развивались непосредственно из частей субдорсальной линии, сначала только на четвертом и пятом сегментах. Здесь можно с уверенностью утверждать, что этот признак служил средством устрашения с самого начала. Безусловно, именно по этой причине мы видим, что субдорсальная линия в непосредственной близости от пятен исчезает на ранней стадии, в то время как на других сегментах она сохраняется в течение более длительного периода. Часть более молодых (тропических) видов этой группы затем развила подобные или почти подобные глазки на остальных сегментах посредством корреляции; и теперь могло случиться так, что в отдельных случаях глазчатые пятна приобрели иное значение (C. tersa?), став полезными в качестве маскировки, напоминая ягоды или цветочные почки. Также мыслимо, что глазчатые пятна могли в других случаях превратиться в предупреждающий знак несъедобности.
Однако у всех тех личинок, которые обладали чисто устрашающими отметинами, не только сохранялась первоначальная защитная окраска, но у большинства из них этот цвет постепенно заменялся на лучший (адаптация взрослой личинки к почве). Косые полосы, имитирующие жилки листьев, также отнюдь не утрачены, а почти всегда присутствуют, хотя и слабо развиты и часто лишь временно.
Рисунок, образованный косыми полосами, может также сохраняться даже при совершенной адаптации к почве и может быть обращен к новому использованию, теряя свою резкость, и вместо имитации определенных частей растений может превратиться в нерегулярный и запутанный рисунок, и таким образом лучше всего служить для изображения сложных светов и теней, полос, пятен и т.д., отбрасываемых на землю под низкорослыми растениями между стеблями и опавшими листьями.
Точно так же, как в случае с глазчатыми видами, где гусеницы без глазчатых пятен могут сохранять и заново использовать свои старые отметины, личинки, имеющие косые полосы с самыми разнообразно окрашенными краями, могут демонстрировать те же отметины у родственных (более молодых?) видов, как в рудиментарном, так и в трансформированном состоянии. Эти отметины могут, таким образом, способствовать формированию решетчатого или сетчатого узора. Даже самая старая отметина, субдорсальная линия, может все еще играть роль, поскольку ее остатки заставляют определенные части сложного рисунка казаться более сильно выраженными (S. convolvuli). Наконец, когда требуется адаптация к меняющейся среде, пересеченной светами и тенями, здесь могут быть добавлены новые отметины, а именно темные полосы, простирающиеся по светлой поверхности всей гусеницы.
Завершая это эссе, я могу заметить, что в отношении широкого и в целом важного вопроса, который послужил поводом для этих исследований, был получен более ясный и простой результат, чем можно было ожидать, учитывая сложность признаков, требующих прослеживания до их причин, а также наши все еще весьма несовершенные знания онтогенетических и биологических фактов.
Долгое время я полагал, что невозможно проследить все формы рисунка и их комбинации до тех причин, которые, как известно, вызывают трансформацию; я ожидал, что останется необъяснимый остаток.
Но это не так. Хотя еще нельзя с первого взгляда с уверенностью сказать в каждом отдельном случае, насколько тот или иной элемент рисунка может иметь биологическую ценность для вида, обладающего им, тем не менее установлено, что каждый из элементов рисунка, встречающихся у личинок Sphingidae, первоначально обладал определенным биологическим значением, которое было создано естественным отбором.
В случае трех главных элементов рисунка Sphingidae можно далее показать, что не только начальные стадии, но и их конечное совершенство — высшие стадии их развития — являются определенным преимуществом для их обладателей и имеют отчетливую биологическую ценность, так что постепенное развитие и улучшение этих признаков можно проследить до действия естественного отбора.
Но хотя естественный отбор является фактором, который вызвал к жизни и усовершенствовал три главные формы и некоторые из вспомогательных отметин, в повторении локального признака на других сегментах, а также в формировании новых элементов рисунка в точках пересечения старых признаков, ныне рудиментарных, мы можем распознать второй фактор, который должен быть полностью врожденным в организме и который управляет единообразием телесного строения таким образом, что ни одна часть не может измениться, не оказав определенного действия на другие части — врожденный закон роста (дарвиновская «корреляция»).
Только однажды за весь ход исследований возникало на мгновение сомнение, не проявляет ли себя филетическая жизненная сила, а именно в красных пятнах, сопровождающих косые полосы у нескольких личинок Smerinthus. Более тщательный анализ, однако, позволил нам отчетливо увидеть широкую пропасть, которая отделяет «аналогичную изменчивость» от мистической филетической жизненной силы. Ничего более, следовательно, не остается для действия этой силы в отношении рисунка и окраски Sphingidae, поскольку даже некоторые из второстепенных отметин могут быть прослежены до их причин, и только «спинные пятна» наших двух местных видов Chærocampa были отнесены к корреляции без решительных доказательств. Из временной неспособности удовлетворительно объяснить такую незначительную деталь, однако, никто не будет делать вывод о существовании такой громоздкой силы, как филетическая жизненная сила.
Конечный результат, к которому привели нас эти исследования, поэтому следующий: действие филетической жизненной силы не может быть распознано в рисунке и окраске Sphingidae; возникновение и совершенствование этих признаков зависят исключительно от известных факторов естественного отбора и корреляции.
II. О ФИЛЕТИЧЕСКОМ ПАРАЛЛЕЛИЗМЕ У МЕТАМОРФИЗИРУЮЩИХ ВИДОВ.
ВВЕДЕНИЕ.
В предыдущем эссе я пытался проследить целую группу по-видимому «чисто морфологических» признаков до действия известных факторов трансформации, объяснить их полностью этими факторами и таким образом стремился исключить действие внутренней силы, побуждающей к изменению (филетической жизненной силы).
В этом втором исследовании я попытался решить проблему, можно ли показать существование такой врожденной побуждающей силы путем сравнения форм двух главных стадий метаморфизирующих видов, или же можно обойтись без такой силы.
Никому еще, по-видимому, не приходила в голову мысль проверить этот вопрос на тех видах, которые появляются в двух формах личинки и имаго (насекомые), или, выражаясь более общими терминами, на тех видах, особи которых последовательно обладают совершенно разными формами (метаморфоз), или у которых различные встречающиеся формы распределены между разными особями, чередующимися и происходящими друг от друга (чередование поколений). Тем не менее, именно здесь следовало бы ожидать совершенно отчетливых формальных взаимоотношений в зависимости от того, зависело ли развитие органического мира от филетической жизненной силы или было просто ответом специфического организма на действие окружающей среды.
Предполагая, что имеет место первое, должно было происходить и должно происходить то, что я называю «филетическим параллелизмом», т.е. две стадии метаморфизирующих видов должны были претерпеть точно параллельное развитие — каждое изменение у бабочки должно было сопровождаться или следовать за изменением у гусеницы, и систематические группы бабочек должны также обнаруживаться в точно соответствующем порядке в систематической группировке гусениц. Если виды способны формировать себя в новые формы посредством врожденной силы, вызывающей периодическое изменение, это переформирование не может затронуть только одну единственную стадию развития — например, только личинку — а скорее распространилось бы, либо одновременно, либо последовательно, на все стадии — личинку, куколку и имаго: каждая стадия приобрела бы новую форму, и можно было бы даже ожидать, что каждая изменилась бы в одинаковой степени. По крайней мере, нельзя понять, почему чисто внутренняя сила должна влиять на развитие одной стадии больше, чем другой. Личинки и имаго двух видов должны отличаться друг от друга в одинаковой степени, и то же самое должно быть справедливо для личинок и имаго двух родов, семейств и так далее. Короче говоря, личиночная система должна полностью совпадать с системой, основанной исключительно на имагинальных признаках, или, что сводится к тому же, формальные взаимоотношения личинок должны точно соответствовать формальным взаимоотношениям имаго.
С другой стороны, положение дел должно быть совершенно иным, если внутренняя сила, вызывающая филетическое переформирование, не существует, а трансформация видов зависит исключительно от действия окружающей среды. В этом случае следует ожидать различий в филетическом развитии разных стадий жизни, поскольку временные и часто широко отклоняющиеся условия жизни на двух стадиях могут и должны часто влиять на одну стадию, оставляя другую без воздействия — первая, следовательно, может подвергнуться переформированию, в то время как вторая остается неизменной.
Таким образом, возникло бы неравное различие между двумя стадиями двух видов. Так, бабочки, если предположить, что они изменились, имели бы более отдаленное формальное родство друг с другом, чем гусеницы, и различия между первыми (имаго) всегда были бы больше, чем между личинками, если бы бабочки в течение нескольких последовательных периодов подвергались изменяющимся влияниям, в то время как личинки оставались в тех же условиях и, соответственно, оставались неизменными. Две стадии не совпадали бы в своем филетическом развитии — последнее нельзя было бы выразить параллельными линиями, и мы, соответственно, должны были бы ожидать обнаружить, что между системами, основанными соответственно на личиночных и имагинальных признаках, отнюдь нет полного соответствия, а скорее, что гусеницы часто формируют иные систематические группы, чем бабочки.
Соответственно, проблема, подлежащая исследованию, заключалась в том, обнаруживается ли у тех видов, которые развиваются посредством метаморфоза и отдельные стадии которых существуют в очень разных условиях жизни, полный филетический параллелизм или нет. Это нельзя решить непосредственно, поскольку мы не можем видеть филетическое развитие, разворачивающееся под нашим наблюдением, но это можно установить косвенно путем изучения и сравнения друг с другом формальных взаимоотношений двух отдельных стадий — путем сопоставления личиночных и имагинальных систематических групп. Если филетическое развитие было параллельным и совершенно равным, то и его конечные результаты — формы, существующие в настоящее время, — должны стоять на равных расстояниях друг от друга; личиночные и имагинальные системы должны совпадать и быть конгруэнтными. Если ход филетического развития не был параллельным, должны появиться неравенства — неконгруэнтности между двумя системами.
Я уверен, что систематики старой школы прочтут эти строки с ужасом. Разве мы не считаем значительным прогрессом в таксономии то, что мы в целом перестали классифицировать виды просто по одному или нескольким признакам и что теперь мы принимаем во внимание не только последнюю стадию развития (имаго), но и широко различающиеся молодые стадии (личинку и куколку)? И теперь разве не следует исследовать, не образуют ли гусеницы и бабочки совершенно различные системы? В случае новых видов бабочек сомнительного систематического положения разве не всегда первым вопросом был: какова природа гусениц? и не проливало ли это часто свет на родство имаго? Безусловно; и без всякого сомнения мы были совершенно правы, принимая во внимание личиночное строение. Но при этом мы всегда должны помнить, что существуют два вида родства — формальное и кровное, — которые, возможно, не всегда совпадают.
До сих пор молчаливо предполагалось, что степень родства между имаго всегда та же, что и между личинками, и если говорят о кровном родстве, то это естественно должно быть так, поскольку личинка и имаго — это одна и та же особь. Во всех группах животных у нас не всегда есть средства строгого решения между формальным и кровным родством, и поэтому часто приходится довольствоваться принятием просто формального родства в качестве основы наших систем, хотя последнее не всегда выражает кровное родство. Но именно в случае метаморфизирующих видов нет необходимости, и мы не должны оставаться удовлетворенными этим способом действий, поскольку у нас здесь есть два вида формального родства, таковое личинок и таковое имаго, и, как я только что пытался показать, отнюдь не самоочевидно, что они всегда согласуются; действительно, уже существует достаточное количество примеров, показывающих, что такое согласие в целом не существует.
Это отсутствие совпадения поразительно показано в группе животных, широко удаленной от Insecta, а именно Hydromedusae, систематическое устройство которых совершенно различно в зависимости от того, основано ли оно на полипоидном или на медузоидном поколении. Так, медузоидное семейство океанических Hydrozoa происходит от полипитов, принадлежащих к совершенно разным семействам, и в каждом из этих полипоидных семейств есть виды, которые производят Medusae другого семейства.
Аналогично, личинки Ophiuroidea (форма Pluteus) среди Echinodermata не являются наиболее близкородственными по форме личинкам обычных морских звезд, а скорее личинкам совершенно отдельного отряда — морских ежей.
Я не буду утверждать, что в этих двух случаях несходство в формальном родстве, или, как я могу его обозначить, неконгруэнтность морфологических систем, должно зависеть от неравной скорости филетического развития на двух стадиях или поколениях, или что эту неконгруэнтность можно полностью объяснить допущением такой неравной скорости развития: действительно, мне кажется вероятным, что, по крайней мере у Ophiureae, задействован совершенно иной фактор — что формальное родство с личинками морских ежей зависит не от кровного родства, а от конвергенции (Oscar Schmidt), т.е. от адаптации к сходным условиям жизни. Эти два случая, однако, показывают, что неравное формальное родство двух стадий может иметь место.
Из таких примеров мы, безусловно, не можем с ходу сделать вывод, что филетическая сила не существует; сначала должно быть исследовано, можно ли и в какой степени такие несходства отнести к неравному филетическому развитию и, если это так, не совместимы ли отклонения от строгой конгруэнтности морфологических систем с допущением внутренней трансформирующей силы. То, что определенное влияние оказывается окружающей средой на ход процессов развития органического мира, будет, однако, признано защитниками филетической жизненной силы. Поэтому должно быть продемонстрировано, что отклонения от полной конгруэнтности происходят, которые по своей природе или величине несовместимы с допущением врожденных сил, и, с другой стороны, должно быть также предпринято попытка показать, что отступления от этой конгруэнтности, как и сама конгруэнтность, могут быть объяснены без допущения филетической жизненной силы.
На следующих страницах я попытаюсь решить этот вопрос для отряда Lepidoptera, с периодической помощью двух других отрядов насекомых. Ни Echinodermata, ни Hydromedusae в настоящее время не приспособлены к такому критическому рассмотрению; количество видов в этих группах, развитие которых установлено с уверенностью, все еще слишком мало, а их биологические условия все еще в значительной степени неизвестны. В обоих этих отношениях они далеко превзойдены Lepidoptera. В этой группе мы знаем большое количество видов на двух главных стадиях их развития, а также более или менее точно условия, в которых они существуют во время каждой из этих фаз. Мы, таким образом, способны судить, по крайней мере до некоторой степени, какие изменения в условиях жизни производят изменения строения. Ни по количеству известных видов личинок, ни по глубокому знанию их образа жизни ни один из остальных отрядов насекомых не может конкурировать с Lepidoptera. Нет ни одного двукрылого или перепончатокрылого рода, в котором десять или более видов были бы настолько глубоко изучены на личиночной стадии, что их можно было бы использовать для целей морфологического сравнения. Кто способен определить различия между жизненными условиями личинок двадцати различных видов Culex или Tipula? Гусеницы близкородственных видов Lepidoptera, с другой стороны, часто живут на разных растениях, из-за чего одного этого обстоятельства возникает определенное различие в жизненных условиях.