Александр Дементьев – Причуды эволюции (страница 3)
Естественный отбор. Ключевой фактор по Дарвину. Особи отбираются по признакам, максимально благоприятным для выживания. Небольшие наследственные изменения накапливаются из поколения в поколение. А признаки, мешающие выживанию, со временем исчезают.
Борьба за существование. Борьба с целью выжить и оставить потомство. Это может быть борьба с другими видами за экологическую нишу. Борьба внутри самого вида за место под солнцем и борьба с негативной окружающей средой.
Наследственная изменчивость. Появление и накопление мутаций, которые впоследствии могут появиться у потомства. Причем нельзя предугадать, у какого поколения они проявятся.
Изоляция. Когда популяция оказывается в изоляции – например, при переходе через горы без возможности вернуться обратно, – она начинает эволюционировать сама, отдельно от собратьев.
Действительно, как показали многочисленные исследования, естественный отбор – единственная известная причина, почему адаптации закрепляются. Но существует много эволюционных факторов, никак не связанных с адаптацией.
Сейчас науке известно еще много неадаптивных причин, приводящих к эволюции. Это, например, генетический дрейф, мутации. Или, например, поток генов, когда идет перенос аллелей генов из одной популяции в другую.
Изучением подобных причин занимается синтетическая теория эволюции, которая включает в себя также данные генетики, палеонтологии и других дисциплин, которые были недостаточно развиты во времена создания Дарвином его теории естественного отбора. Это не значит, что Дарвин был не прав. Просто его теория естественного отбора – лишь частный случай более глобальной эволюционной теории. По сути, синтетическая теория эволюции просто взяла за основу естественный отбор Дарвина и добавила все новые факторы, которые были открыты позднее. Так мы получили полную картину развития живой природы.
Итак, все живое на Земле непрерывно эволюционирует. И за миллиарды лет из простейших организмов появились мы с вами. И прежде чем перейти к изучению более сложных форм жизни, давайте посмотрим, с чего в принципе начиналось все живое на нашей планете.
«Трехмерные коврики для ванны». Как выглядели первые в мире животные
Как вы думаете, какие из самых ранних окаменелостей были найдены на нашей планете? Ранние формы жизни были простейшими. Однако одинокие бактерии заметных следов не оставили. Жизнь на Земле зародилась как минимум 3,7 миллиарда лет назад. Но потребовалось очень много времени, чтобы она достигла развитой многоклеточной стадии. И стала оставлять заметные следы.
Самые первые многоклеточные отпечатки оставлены 2,1 миллиарда лет назад. Называются они Grypania spiralis. Эти гигантские по меркам бактерий (1 сантиметр) организмы, скорее всего, представляли собой колонии бактерий.
Следующим заметным этапом в развитии фауны стала так называемая эдиакарская биота. Впервые появилась она 665 миллионов лет назад. Но стала активно развиваться 635 миллионов лет назад, когда Земля оттаяла после глобального оледенения. Тогда льдом был покрыт даже экватор.
Любопытно, что вся фауна того периода оставила окаменелые отпечатки даже обычными мягкими тканями – падальщиков не существовало, и организмы разлагались медленно под воздействием микробов. Эти окаменелости отвечают на вопрос, когда появились и какими были первые «сложные» животные. Эти морские существа называются дикинсонии. Они появились 560 миллионов лет назад. Большинство в длину были от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Самые крупные достигали 1,4 метра в длину. Довольно тонкие – максимальная толщина 1 сантиметр.
Самые хорошо сохранившиеся следы дикинсонии найдены на побережье Белого моря и в Австралии. Скелета у них не было – дикинсонии состояли из мягких тканей, как современные медузы. Но они были жестче медуз – у них был гидроскелет, в волокнах которого жидкость находилась под давлением большим, чем у окружающей среды.
Дикинсонии были одиночками и не взаимодействовали друг с другом. Все окаменелости найдены отдельно друг от друга; как описывают находки ученые, вокруг каждого существа была «полоса отчуждения». Найденные близко друг от друга окаменелости оказались деформированы, чтобы не нарушить «личное пространство». Сначала их хотели отнести к отдельной категории организмов, были попытки назвать их грибами, но в 2018 году по следам специфических белков дикинсонии причислили к царству животных. Еще у них была интересная особенность, сильно отличающая дикинсонии от современных животных. Рост этих организмов был изометрическим. То есть росли они равномерно во все стороны, сохраняя пропорции. У современной животной пропорции тела у детенышей и взрослых сильно отличаются. Однако биологи Калифорнийского университета все же нашли у дикинсонии механизмы, которые есть и у современного человека! «Дикинсонии выглядели как трехмерные коврики для ванной на морском дне», – говорит одна из авторов исследования Мэри Дрозер.
Дикинсонии использовали механизм под названием «апоптоз». Организм человека использует его, в частности, для борьбы с раком. Злокачественные клетки распадаются, и их поглощают макрофаги – клетки, которые съедают бактерии и любые чужеродные элементы. Этот важный иммунный механизм современных животных дикинсонии использовали для восстановления поврежденных участков тела. Любопытно, что спустя столько лет у нас сохраняется преемственность с древней жизнью!
Глава III. Как геология меняет биологию
Поверхность нашей планеты – совершенно не стабильное образование. Одни участки суши опускаются, другие поднимаются. Иногда эти процессы сопровождаются масштабными катастрофами.
Север против Юга. Гражданская война среди животных
В истории хорошо известна Гражданская война в Северной Америке, которая получила название Война Севера и Юга. Но в истории американского материка этот случай не первый.
Много миллионов лет назад Южная и Северная Америки были разделены проливом. Примерно 3 миллиона лет назад Америки воссоединились. И по перешейку животные принялись путешествовать в новые для себя регионы: из Северной Америки в Южную и наоборот. Эта история получила в биологии название Великий межамериканский обмен.
Хотя обменом, честно говоря, назвать это сложно. Выглядело это иначе: толпы диких суровых животных из Северной Америки нагрянули на юг и уничтожили древнюю фауну. Миграция из Северной Америки стала настоящим бедствием для тропических видов животных. Они массово проигрывали конкуренцию, а «североамериканцы» вытесняли их и захватывали экологические ниши. Из-за этой миграции исчезло много сумчатых Южной Америки (да-да, там тоже были свои «кенгуру»), было уничтожено много птиц. Полностью вымерли южноамериканские копытные – довольно вялые и неповоротливые жертвы северных хищников. Их нишу заняли североамериканские лошади и олени.
А вот обратная миграция эффекта не дала. Южноамериканские животные не выдерживали конкуренции с северной фауной, которая занимала их экологические ниши. Один из самых знаменитых представителей древней фауны Южной Америки – древний енот-гигант, которого биологи прозвали Чапалмалания. Современный енот весит всего 7 килограммов. А представьте такого же, но в 10 раз больше? Когда палеонтологи раскопали останки енотов-гигантов, они приняли их за древних медвежат. А когда реконструировали этих животных, выяснили, что внешне они очень напоминают больших панд. Этот зверь, если бы дожил до наших дней, точно стал бы любимцем всех детей. На Земле он жил одновременно с нашими предками.
Сейчас на нашей планете живет примерно пять с половиной тысяч видов млекопитающих. При этом за 65 миллионов лет, с момента гибели динозавров, вымерло 10 тысяч видов млекопитающих. Человек не так уж и разрушительно действует, как мы привыкли думать, – на нашу деятельность можно списать исчезновение не более 200 видов. Остальные звери вымерли, проиграв конкурентную борьбу в ходе эволюции.
Древний крупный енот Чапалмалания – вырастал до полутора метров в длину. Весил такой зверь до 80 килограммов. Еноты-гиганты были всеядными. Их основной рацион: яйца, насекомые и фрукты. Появились еноты-гиганты в Южной Америке 5,3 миллиона лет назад, а исчезли – 1,8 миллиона лет назад. Чапалмалании были мягкими и неагрессивными по характеру. Они вполне подходили на роль потенциальных домашних питомцев, считает американский палеонтолог Колин Харрисон. И это сослужило им плохую службу. Они не выдержали конкуренции с агрессивной североамериканской фауной. Несколько всеядных видов зверей, и особенно североамериканские медведи, в конкурентной борьбе вытеснили гигантских енотов. Хищники – псовые и кошачьи – тоже сильно потеснили чапалмаланий.