Грандиозный мир. 101 ключевая идея: Эволюция - Мортон Дженкинс

3. Жизнь на этой планете появилась откуда-то из другого места Солнечной системы или Вселенной.

4. Жизнь возникла на этой планете в строгом согласии с химическими и физическими законами.

Из этих гипотез первая не соотносится с фактами, известными на сегодняшний день. Вторую невозможно проверить научными методами, и она касается исключительно вопроса веры. Третья теория неудовлетворительна тем, что просто переносит проблему в другое место; к тому же она тоже маловероятна, поскольку трудно представить, будто жизнь может пересечь межпланетные и межзвездные пространства. Для этого потребовалось бы полностью остановить метаболические процессы и обладать необычайной защитой от сильного космического излучения. Космическая радиация и вакуум оказываются летальными для любого живого организма. То же самое относится и к «семенам жизни» первой гипотезы.

Четвертая гипотеза кажется наиболее достоверной и ее можно проверить научными методами. В 1936 году советский биохимик А. И. Опарин опубликовал работу «Возникновение жизни на Земле», в которой предполагал, что атмосфера древней Земли состояла из смеси аммиака, воды и метана. В 1953 году Стэнли Ллойд Миллер смоделировал такую атмосферу в особом аппарате, через нее он в течение недели постоянно пропускал электрические разряды. Таким образом из неорганических молекул ему удалось получить нечто вроде аминокислот (строительных кирпичиков белков). К 1968 году подобным образом были синтезированы все известные аминокислоты. К началу 1990 годов из простых химических соединений были синтезированы все основные фрагменты ДНК, а ближе к концу столетия — самореплицирующиеся молекулы.

Происхождение приматов

Приматы произошли от бокового ответвления насекомоядных (предков современных землероек). Большинство из современных приматов обладают общими признаками, в том числе высокоразвитым мозгом, хорошим зрением, относительно слабым обонянием и цепкими конечностями. Хвосты, которыми можно хвататься за ветки, распространены только среди обезьян Нового Света (Южная Америка). У более крупных обезьян Старого света, таких, как горилла, хвост исчез.

Считается, что предком приматов была плезиаспида (Plesiadaspis), обитавшая в Северной Америке и Европе около 60 миллионов лет назад. Это животное обладало чертами грызунов, такими, как острые резцы, и выглядело, по всей видимости, как современная белка. У него была вытянутая мордочка, а чувство обоняния играло довольно важную роль. Мозг же был небольшой и простой по строению. Скелет также был примитивным с передними и задними ногами приблизительно равной длины, с когтями на пальцах; конечности животного не были цепкими.

Около 50 миллионов лет назад в Северной Америке и Европе появилась группа более развитых приматов. Члены этой группы гораздо более напоминали современных лемуров, чем плезиаспида, например, формой зубов, увеличенным мозгом, уплощенной мордой и прямо расположенными глазами. Они разошлись на несколько ветвей, представители одной приобрели большее количество зубов и утратили признаки, которые можно обнаружить у многих современных низших приматов.

Различные группы отличались и по тому, как они передвигались по деревьям. Многие современные низшие приматы передвигаются прыжками в вертикальном положении, цепляясь за стволы и большие ветки, отталкиваясь от них мощными задними ногами. Их предки еще не развили такой специализации: они были четвероногими и передвигались по небольшим ветвям деревьев. При этом им пришлось расширить свой рацион и включить в него наряду с насекомыми фрукты и почки.

Но ни один из этих ископаемых видов, по всей видимости, не являлся предком высших приматов (обезьян). В эоцене широко распространились омомииды (Omomyidae), которые были менее специализированными. Они-то, скорее всего, и были предками высших приматов.

Прокариоты

Любой организм, в котором генетический материал (ДНК) не окружен мембраной и, следовательно, клетка которого не имеет ядра, относится к прокариотам (про — до, карион — ядро). Прокариотами являются бактерии и синезеленые водоросли. По всей видимости, они были предками эукариотов.

Часто говорят, что разделение на прокариотов и эукариотов было величайшим эволюционным достижением, так как различие в их клеточном строении очень велико. Прокариотическая клетка не имеет ядра, то есть мембраны, окружающей генетический материал. Ее единственная кольцевая хромосома (генофор) свободно плавает в цитоплазме. Кроме того, многие функции, которые в клетках эукариотов выполняют органеллы, в клетке прокариотов происходят в складках мембраны, окружающей клетку. Хотя в этих клетках отсутствует большинство органелл клеток эукариотов, они имеют рибосомы, которые служат механизмом сборки молекул белков.

Большинство ученых считает, что жизнь появилась на Земле около 4 миллиардов лет назад. В 1980 году в Западной Африке были найдены окаменелые древние прокариоты. Им предположительно 3,5 миллиарда лет, и они относятся по меньшей мере к пяти различным типам организмов, но все они напоминают современные бактерии. Эти окаменелости называются строматолитами и свидетельствуют о том, что 3,5 миллиарда лет назад на Земле уже существовала жизнь.

Вполне возможно, что прокариоты были захвачены предками эукариотов и приспособились к совместной с ними жизни к взаимной выгоде (эндосимбиоз). Тогда такие органеллы, как митохондрия (где производится большая часть энергии), — это видоизмененные бактерии. Синезеленые водоросли могли в таком случае стать хлоропластами.

Одним из доказательств теории эндосимбиоза может быть тот факт, что митохондрии и хлоропласты организованы схожим образом с прокариотами.

См. также статью «Эукариоты».

Проконсул

В 1927 году X. Л. Гордон, поселенец из Западной Кении, нашел необычные окаменелости в куске известняка, который добыл в каменоломне. Он отослал их в Британский музей на опознание и когда их отделили от породы, то оказалось, что это часть верхней челюсти и зуб древнего гоминида. Позже ученые определили, что окаменелостям, найденным в том же месте, около 18 миллионов лет (довольно ранний миоцен). Идентификация и описание останков были произведены Тинделлом Хопвудом, палеонтологом из Британского музея. Его заинтересовали эти останки, поскольку они были необычными и самыми древними из тех, что он видел до сих пор. В 1931 году он организовал экспедицию к месту находок и обнаружил еще два ископаемых остатка. Хопвуд пришел к мысли, что обнаружил предка современных шимпанзе, которому он дал научное имя «проконсул» (Proconsul). Обладая определенным чувством юмора, Хопвуд назвал его так в честь Консула, — шимпанзе из лондонского эстрадного представления, который развлекал публику, катаясь на велосипеде и куря трубку.

Другие останки проконсула были найдены в 1948 году на острове Рсинга (озеро Виктория) Луисом и Мэри Лики — фрагмент лица и челюсти. В 1951 году там же были найдены фрагменты черепа, кисти, ступни и руки, что позволило с большей достоверностью реконструировать скелет существа. К 1990 годам были обнаружены фрагменты девяти скелетов проконсула, взрослых, молодых и детенышей. Сейчас известны почти все кости проконсула.

Согласно современным данным, около 18 миллионов лет назад существовало, скорее всего, три вида проконсула. Это были довольно неспециализированные обезьяны. У них, по всей видимости, не было приспособлений для совершения прыжков или качания на ветвях при помощи рук, хотя они могли передвигаться, опираясь на землю руками, как современные шимпанзе и гориллы.

Анализ многочисленных останков проконсула показал, что он не был предком современного шимпанзе, как полагал Хопвуд. Это, скорее всего, был общий предок всех крупных человекообразных обезьян и людей.

См. также статью «Лики, Луис».

Протобионты

Это название образовано от элементов прото — первый и бионт — жизненная форма. Протобионты это специализированные «капельки», скопления молекул с особыми внутренними химическими свойствами, отличающимися от свойств окружения. Возможно, это были предшественниками прокариотов. Между образованием отдельных органических молекул, таких, как аминокислоты, имеющих биологический потенциал, и их сборкой в сложную единую систему клетки, являющуюся основой жизни, пролегла глубокая пропасть. Для преодоления ее необходимо было выполнить два следующих условия:

1. Концентрация молекул и их упорядочивание.

2. Развитие метода саморепликации (воспроизводства) — основной характеристики, отличающей живое от неживого.

Для объяснения концентрации и упорядочивания молекул, растворенных в «первичном бульоне» древней Земли, было предложено несколько гипотез. Наиболее вероятные основаны на концепции полимеров: большие молекулы образовались путем соединения маленьких молекул. Они часто появляются на поверхности воды в экспериментах, подобных тем, что предпринимал Миллер, и их число со временем увеличивается экспоненциально; причем первые молекулы служат центром сборки последующих. Они могут удерживаться рядом друг с другом электростатическими (положительными и отрицательными) силами и образовывать коацерватные капли. Такие капли состоят из внутреннего скопления коллоидных молекул, окруженных оболочкой молекул воды. В результате образуется четкая разграничительная линия между коллоидным белковым раствором и водой, в которой они взвешены. Коацерватные капли могли привести к образованию первых протобионтов или «протоклеток». Однако им еще далеко до настоящих клеток, какими мы их знаем.