Грандиозный мир. 101 ключевая идея: Эволюция - Мортон Дженкинс

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.

Стоит заметить, что у протобионтов отсутствует существенное свойство живых организмов — передача генетической информации и, следовательно, они не могут самовоспроизводиться.

См. также статью «Происхождение жизни», «Прокариоты».

Птерозавры

До триасового периода (245–202 миллиона лет назад), единственными животными, передвигающимися в воздухе, были насекомые. Когда некоторые ящеротазовые динозавры развили кожистые перепонки, поддерживаемые вытянутыми ребрами, появились планирующие рептилии. Похоже, что такое приспособление дало им возможность спасаться от мелких хищных ящеротазовых динозавров того периода.

Настоящими хозяевами воздуха стали птерозавры, которые, как и динозавры, были потомками архозавров. Их происхождение можно проследить вглубь веков до 30-сантиметрового планирующего пресмыкающегося подоптерикса (Podopteryx), останки которого найдены в триасовых отложениях Центральной Азии. Это существо имело широкие перепонки между удлиненными конечностями, соединенные с хвостом.

Широко известный летающий ящер — птеродактиль был размером с голубя и летал при помощи пары кожистых крыльев, прикрепленных к туловищу, передним и задним конечностям. Они летали сравнительно хорошо, изменяя площадь крыльев благодаря распрямлению и сгибанию конечностей, что позволяло маневрировать в воздухе. Питались они, скорее всего, рыбой, хватая ее с поверхности водоемов. Для поддержания такого активного образа жизни птерозаврам необходима теплокровность и среди их окаменелостей были найдены следы волосяного покрова или меха. Самый известный из крупных птерозавров — птеранодон (Pteranodon). Размах его крыльев достигал 6 метров. Останки птеранодона найдены в позднемеловых отложениях в США в 1872 году. В 1975 году в Техасе были найдены останки гигантского вида кецалькоатлюс (Quetzalcoatlus); размах его крыльев предположительно составлял 11–15 метров. Возможно, это было самое крупное существо, которое когда-либо поднималось в воздух над нашей планетой; он был по крайней мере в три раза крупнее любой летающей птицы и более других животных походил на аэроплан.

Золенгофенские известняки Южной Баварии (Германия) известны тем, что там найдено много прекрасно сохранившихся скелетов птерозавров, начиная с самого первого, который в 1784 году обнаружил Козмо Алессандро Коллини. Этот вид известняков отлагался в мелких морях близ берегов крупного массива суши, который впоследствии стал северной частью Европы и где тысячелетние отложения ила навеки похоронили самые разнообразные формы жизни.

Птицетазовые динозавры

Птицетазовые динозавры по-научному называются Ornithischia. Форма таза у них такова, что кости ног направлены вниз, параллельно друг другу. Все они были растительноядными и в эпоху распространения этих динозавров — в юрский и меловый периоды (202—65 миллионов лет назад) на них охотились ящеротазовые динозавры (Saurischia), которые появились приблизительно одновременно с ними.

Ранние птицетазовые динозавры были довольно маленькими и двуногими. Двуногую позу вместе с длинным хвостом и длинными задними ногами они унаследовали от своих предков архозавров, точно так же, как и их родственники ящеротазовые. Возможность передвигаться на двух ногах позволяла развивать большую скорость, удирая от хищных преследователей.

При этом особая форма таза предоставляла больший объем для размещения внутренних органов по сравнению со строением тела ящеротазовых. Это различие важно, так как у травоядных животных пищеварительная система занимает больший объем, чем у хищников. Поэтому ранние представители птицетазовых были двуногими и центр тяжести у них располагался в области таза. В отличие от них представители другой группы имели более вытянутые тела, и потому увеличивающийся объем завроподов (растительноядных ящеротазовых динозавров) вынудил их прочно стать на четыре ноги.

Одна группа из птицетазовых динозавров выработала специализированные зубы для пережевывания растительности. Это были так называемые орнитоподы или птиценогие динозавры. Самыми приспособленными стали утконосые динозавры мелового периода. Некоторые из них достигали в длину 12 метров. Их череп расширялся в подобие клюва, в передней части челюсти зубов не было, а в задней части имелось множество мощных перетирающих зубов.

Впоследствии возникло несколько форм четвероногих птицетазовых динозавров. Они были часто хорошо вооружены костным панцирем и внешне чем-то походили на современных носорогов.

См. также статьи «Динозавры», «Ящеротазовые динозавры».

Пятипальцевая конечность

При исследовании гомологичных образований у разных организмов можно проследить, как эти образования приспосабливались к выполнению различных функций. Классический пример — пятипальцевая конечность позвоночных. Она эволюционировала из разновидностей парных плавников предков кистеперых рыб (Crossopterygii), основная схема распределения в ней костей может быть прослежена у земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. При адаптации этой конечности к всевозможным функциям и способам передвижения происходили различные модификации, исчезновения, сокращения или слияния элементов. Конечности могут быть специализированы для плавания, например плавники кита или крылья пингвина; для ходьбы, как ноги наземных позвоночных; для выполнения различных действий, как у приматов (обезьян и людей); для полета, как крылья птиц и летучих мышей. Кости, образующие общую схему конечности, доставшейся этим животным от древнего предка, перечислены в таблице.

Передняя конечность Задняя конечность Плечевая кость (верхняя часть) Бедренная кость (бедро) Лучевая кость и локтевая кость (нижняя часть) Большая берцовая и малоберцовая кости (голень) Кости запястья Кость предплюсны (лодыжка) Пястные кости (кисть) Кости плюсны (ступня) Фаланги (пальцы) Фаланги (пальцы)

Адаптация к одинаковому образу жизни может быть достигнута различными средствами; крылья птиц, например, образованы в основном перьями, а крылья летучих мышей — кожистой перепонкой. Но строение скелета у них в принципе очень похоже. Эта схожесть свидетельствует о том, что они эволюционировали от одного относительно далекого общего предка, наземного позвоночного. Освоение полета млекопитающими произошло гораздо позже, чем у птиц. Летучие мыши заполнили нишу, не занятую другими млекопитающими и остававшуюся пустой после вымирания летающих рептилий, птерозавров. Способность к полету у птиц и летучих мышей не говорит о том, что они произошли от одного сравнительно недавнего предка — крылья у них возникли независимо; но в каждом случае — при использовании общей структуры — пятипальцевой конечности.

См. также статьи «Ниша», «Птерозавры».

Равновесие Харди-Вайнберга

Под равновесием Харди-Вайнберга подразумевается концепция, вытекающая из принципа Харди-Вайнберга. Согласно этой концепции, частота аллелей любого признака в популяции в любом поколении остается неизменной, при условии отсутствия внешнего влияния.

Представим, что аллель А доминантный, а аллель а рецессивный. Скрещивание между особями с генотипами АА и аа приведет к потомству Fl с генотипом АА. Если подсчитать частоту генов при скрещивании особей поколения Fl, то окажется, что четверть популяции в поколении F2 будет иметь генотип АА, половина Аа и четверть аа. Для того чтобы определить, какая часть поколения F3 будет потомством, допустим, особей с генотипом АА и аа, умножим одну четверть на одну вторую и получим одну восьмую. Следовательно, при условии случайного скрещивания в следующем поколении одна восьмая популяции будет потомством этой пары. Тогда какая часть поколения будет потомством АА и АА? Аа и aa?