Чарльз Дарвін в першому виданні «Походження видів» писав, що північноамериканські чорні ведмеді

«...годинами плавали з широко розкритою пащею, ловлячи, подібно до кита, комах у воді. Навіть в такому крайньому випадку, як цей, при постійному постачанні комахами й відсутності в країні більш пристосованих конкурентів, я не бачу ніяких труднощів в тому, щоб рід ведмедів в результаті природного добору ставав дедалі водним за своєю будовою та звичками, з дедалі більшою пащею, доки не з'явилася істота, така жахлива, як кит».¹

Критики посміялися над цим, тому Дарвін прибрав це з наступних видань своєї книги, хоча в приватному порядку продовжував у це вірити. Однак для того, щоб перетворити ведмедя на кита, потрібно набагато більше, ніж збільшена паща.

Деякі […] ссавці проводять багато часу в воді. До них належать тюлені, морські леви та видри. Але ці істоти не є повністю водними; точніше було б назвати їх «земно-водними». На відміну від них, кити, дельфіни й морські свині все своє життя проводять в воді. Хоча дельфіни іноді виринають на берег в гонитві за здобиччю, вони загинуть, якщо швидко не повернуться у воду.

Китів, дельфінів й морських свиней називають китоподібними (cetaceans), від латинського слова, що означає «кит». Судячи з викопних решток, сухопутні ссавці існували раніше за китоподібних. Але чи еволюціонували перші в других, як вважав Дарвін? На думку Дарвіна, цей процес мав бути поступовим: кожна тварина на цьому шляху відрізнялася від своїх батьків «відмінностями, не більшими, ніж ми бачимо між різновидами одного й того самого виду нині».² Окрім того, цей процес не був навмисним: «В мінливості органічних істот та в дії природного добору, очевидно, не більше задуму, ніж в тому, як дме вітер».³

Дихання, плавання, розмноження

Що потрібно зробити, щоб перетворити сухопутного ссавця на кита? Насправді список досить довгий, але ми зупинимося тільки на диханні, плаванні та розмноженні.

Як і всі ссавці, китоподібні дихають повітрям, але їм доводиться робити це, перебуваючи майже повністю під водою. Тому в китоподібних на верхівці голови є ніздрі, звані «дихальними отворами», оскільки на поверхні вони видувають із них повітря, насичене вологою. Дихальні отвори незвичайні не тільки через своє анатомічне розташування. Вони зовсім не схожі на ніздрі інших ссавців. Дихальний отвір китоподібних оточений товстими мускулистими «губами», які щільно закривають отвір, за винятком тих випадків, коли тварина цілеспрямовано намагається відкрити його на поверхні. Таким чином, повне занурення під воду вимагає від китоподібних менше зусиль, ніж від тварин, які повинні активно унеможливлювати потрапляння води в дихальні шляхи.⁴

Китоподібні часто пірнають в гонитві за здобиччю. Дельфіни та морські свині можуть пірнати на глибину до трьохсот метрів. Кашалоти можуть занурюватися на 2 000 метрів, а дзьоборилі кити – майже на 3 000 метрів. Тиск на тварину біля поверхні становить одну атмосферу, й він збільшується приблизно на одну атмосферу на кожні десять метрів глибини. Таким чином, тиск на кашалота, що пірнає, може бути в двісті разів більшим, ніж на поверхні.

Ребра, що коливаються

Кістки не можуть захистити легені тварини за такого високого тиску, тому легені китоподібних спадаються (колапсують) під час глибоких занурень. Щоб зробити це можливим, в їхній грудній клітці є безліч «ребер, що коливаються», які не прикріплені до грудної кістки. Окрім того, в китоподібних діафрагма розташована майже паралельно хребту, а не перпендикулярно йому (як у людей). Анестезіолог Річард Браун й фізіолог Джеймс Батлер зазначають, що «більша площа контакту між легенями та діафрагмою в китоподібних дає змогу діафрагмі плавно колапсувати легені за найкоротшим розміром легень» (від живота до спини).⁵

Є ще одна причина, з якої легені китоподібних повинні спадатися під час глибоких занурень. Повітря містить азот, який під високим тиском може всмоктуватися з легень в кров. Під час зниження тиску азот може виходити з крові, спричиняючи потенційно смертельну декомпресійну хворобу («кесонна хвороба»). Китоподібні уникають цієї проблеми, колапсуючи легені й випускаючи повітря.

Але при колапсуванні легені виникає інша проблема: як швидко відновити її на поверхні. Щоб тканини в повітряних мішках, що згорнулися, не прилипали одна до одної, легені ссавців, які глибоко пірнають, містять спеціальні «сурфактанти», які володіють антиадгезивними властивостями.⁶

Однієї обтічності недостатньо

Китоподібні мають обтічні тіла, які дають їм змогу швидко пересуватися по воді. Сині кити й косатки можуть розвивати швидкість до 48 кілометрів на годину. Але однієї обтічності недостатньо: для приведення себе в рух китоподібні мають хвостові плавники – пласкі горизонтальні лопаті на кінцях хвостів. Лопаті – це не пасивні, гнучкі ласти, як у людей, що пірнають з аквалангом. Натомість рухи хвостового плавця координуються складною системою довгих потужних сухожиль, що з'єднують його зі спеціалізованими м'язами в хвості.

Згідно з класичною книгою Еверхарда Слейпера про китоподібних, лопаті

«можуть зміщуватися відносно інших частин, тому той факт, що під час руху хвостові плавці становлять кут із рештою частин хвоста, пояснюється не їхньою пасивною реакцією на тиск води, як у риби, а активним м'язовим зусиллям».⁷

Хвостові лопаті за формою нагадують крила літака: обтічний аеродинамічний профіль, заокруглений передній край й довгий конічний задній. Біологи, які проаналізували лопаті 2007 року, дійшли висновку, що вони «загалом співставні або навіть краще генерують підйомну силу, ніж створені аеродинамічні профілі».⁸

Загадка внутрішніх тестикул

В обтічних тілах самців китоподібних відсутні зовнішні тестикули. Замість цього вони знаходяться всередині тіла. В більшості ссавців (навіть у морських левів) тестикули знаходяться зовні тіла, оскільки для вироблення сперматозоїдів зазвичай потрібна температура на кілька градусів нижча за нормальну температуру тіла. В китоподібних тестикули охолоджуються нижче за температуру тіла за допомогою протипоточного теплообміну. Вени несуть холодну кров від спинного плавця й хвостового плавця до тестикул, де вона тече по мережі вен, що проходять між артеріями, які несуть теплу кров в протилежному напрямку. Таким чином, артеріальна кров охолоджується до того, як досягає тестикул.⁹

Внутрішня іннервація тестикул не могла передувати появі протипоточної системи теплообміну, інакше самець китоподібного був би стерильним. Однак немає жодних адаптивних переваг у наявності протипоточної системи теплообміну навколо тестикул, якщо вони не знаходяться всередині тіла.

Самки китоподібних мають спеціалізовані соски для харчування молодняка під водою. Материнські соски втоплені у двох щілинах. За словами Слейпера, «під час харчування дитинчат китоподібні рухаються дуже повільно; дитинча слідує позаду й наближається до соска зі спини. Потім корова повертається трохи вбік, щоб дитинчаті було легше дістатися до соска, який тим часом виліз зі своєї щілини. Оскільки у теляти немає губ, йому доводиться захоплювати сосок між язиком та піднебінням».¹⁰

Потім мати з силою вливає молоко до рота дитинчаті. Навіть після того, як дитинча відпустить сосок, з нього часто можна побачити цівку молока. Молоді телята не можуть перебувати під водою так довго, як дорослі; їм доводиться часто спливати, щоб дихати. Тому молоко в три-чотири рази концентрованіше, ніж коров'яче й козяче; за консистенцією воно нагадує згущене молоко або рідкий йогурт. Таким чином, теля отримує набагато більше поживних речовин за набагато коротший час.

Випадковість чи задум?

Якби ми захотіли перетворити сухопутного ссавця на кита, ось кілька змін, які нам довелося б внести. Чи могли ці зміни відбутися випадково, без задуму?

Люди, які вірять в дарвінівську еволюцію, зазначають, що були знайдені скам'янілості тварин, які могли бути перехідними між повністю наземними ссавцями й повністю водними китоподібними. У викопних тварин були ноги, але більшу частину часу вони, ймовірно, проводили в воді. Дарвінівські палеонтологи називають їх «ходячими китами», тому що вони мають особливу вушну кістку, яка раніше зустрічалася тільки в китоподібних (хоча зараз цю кістку знайдено у вимерлого сухопутного ссавця Indohyus, що вимер, і який не класифікується як китоподібний). Але ці нібито перехідні тварини анатомічно більше схожі на «земно-водних» морських левів та видр, аніж на китів, а перехід від «земно-водних» до повністю водних мав статися в геологічну мить.¹¹

Однак навіть якби перехід був ідеально задокументований проміжними формами, це не дало б відповіді на запитання «як?». Як виникли риси, необхідні для повністю водного способу життя? Як задні кінцівки морського лева перетворилися на хвостовий плавець (а це зовсім інше)? Як тестикули самця стали одночасно внутрішніми й оточеними протипоточними системами теплообміну? Як у самки можуть з'явитися спеціалізовані органи годування, щоб насильно вливати молоко в своє дитинча? І взагалі, навіщо потрібні всі ці зміни? Морські леви вже добре пристосовані до життя і на землі, і в воді.

Якийсь розум міг спланувати створення повністю водних ссавців й створити ці особливості для реалізації плану. Але дарвінівська теорія говорить про неприпустимість задуму й залишає нам не більше ніж казку про те, як природний добір міг перетворити плаваючих ведмедів на китів.