Грандиозный мир. 101 ключевая идея: Эволюция - Мортон Дженкинс

Второй, более полный образец, был найден в 1877 году. Его приобрел Музей Гумбольдта, где он находится до сих пор (так называемый «берлинский экземпляр»). По всей видимости, в юрский период на территории современной Баварии было много мелких грязевых водоемов, куда попадали древние птицы и со временем превращались в окаменелости. За последние 140 лет было обнаружено еще семь окаменелых остатков археоптерикса. В 1994 году крестьяне китайской провинции Ляонин нашли сотни окаменелых остатков древних птиц. Одна из них была названа Confuciusornis sanctus, то есть святая птица Конфуция, и предположительно жила она раньше археоптерикса. В 1996 году были обнаружены останки другой птицы, протоархеоптерикса (Protoarchaeopteryx), которые заставили усомниться в том, что именно археоптерикс был предком современных птиц. Протоархеоптерикс, скорее всего, древнее археоптерикса на 30 миллионов лет.

См. также статью «Оуэн, Ричард».

Аутополиплоидия

Так называется тип полиплоидной мутации, при котором умножается набор хромосом только одного вида (ауто — само, полиплоос — многократный, эйдос — образ, набор хромосом). Аутополиплоиды могут возникать от слияния диплоидных гамет одного и того же вида; такие гаметы образуются вследствие неразделения хромосом при мейозе (тип деления клеток, при котором образуются половые клетки). Либо они образуются вследствие неразделения хроматид во время развития оплодотворенной яйцеклетки. Гибрид, получившийся в результате аутополиплоидии, может быть плодовитым или стерильным, в зависимости от набора хромосом. Гибриды с четным количеством гомологичных хромосом (4, 6, 8… 28) будут плодовитыми, потому что их хромосомы могут образовывать пары при мейозе.

Когда при мейозе образуется нередуцированная диплоидная гамета (2х), она может слиться с нормальной гаплоидной гаметой (х), что приведет к появлению триплоидного потомства. Слияние двух нередуцированных гамет (2х) приведет к появлению аутотетраплоида. Триплоиды могут также возникать от скрещивания диплоидов и тетраплоидов. Еще один источник — отсутствие веретена при митозе, что дает прямое удвоение соматических хромосом и ведет к появлению полиплоидной клетки. От удвоенной клетки могут образовываться клетки с набором 4х, 6х или 8х, а затем они образуют полиплоидные части растений, которые имеют набор 2х, 3х или 4х. Аутополиплоиды имеют набор всегда гомологичных друг другу хромосом.

Хризантема (Chrysanthemum), чистотел (Ranunculus ficaria), гиацинт (Hyacinthus orientalis) и некоторые разновидности яблок сорта пепин (Malus pumila) — представители именно этого типа полиплоидов. Благодаря искусственно вызванной аутополиплоидии появились более сильные и выносливые разновидности культивируемых растений, таких, как помидоры и сахарная свекла.

См. также статьи «Аллополиплоидия», «Мутация».

Биогенез

Биогенез — гипотеза, утверждающая, что все живое происходит только от живого. Сегодня это положение считается очевидным, но потребовалось более 300 лет, чтобы оно утвердилось вместо гипотезы абиогенеза. В начале XVIII века ученые, как те, что верили в биогенез, так и те, что верили в абиогенез, для экспериментального доказательства своих теорий использовали один и тот же материал, а именно, настой сухой травы, который легко было получить, приготовить и исследовать при помощи постоянно усовершенствовавшихся микроскопов. Измельченную сухую траву кипятили в течение 10 минут в воде и затем выставляли на воздух. В первые несколько дней жидкость оставалась стерильной. Спустя неделю жидкость становилась мутной, в ней появлялись живые организмы. Приверженцы абиогенеза и биогенеза сходились во мнении, что кипячение воды убивало любые живые существа, которые могли в ней находиться. Следовательно, заключали они, живые существа могли развиваться в воде только после того, как она остыла.

Сторонники теории абиогенеза объясняли, что живые существа зарождались из сухой травы и воды. Им казалось недостоверным утверждение сторонников теории биогенеза, что в воздухе могут содержаться споры, проникающие в жидкость после ее охлаждения. Приверженцы теории биогенеза предполагали, что споры превращались в активные живые организмы. По всей видимости, говорили они, чистый воздух представляет собой сложную смесь, и каждый раз, когда человек делает вдох, внутрь него попадает множество странных существ! Время показало, что они оказались правы.

Те, кто верили в биогенез, пришли к выводу, что если оградить сосуд с кипяченым настоем от контакта с воздухом, то микробы в нем не зародятся. Проверить это предположение пытался еще в 1711 году Луи Жобло (1645–1723), но окончательно подтвердить гипотезу биогенеза удалось лишь великому биологу Луи Пастеру (1822–1895). Он доказал, что:

· все наблюдения и эксперименты по получению живых существ из неживых материалов оказались ложными;

· ни один эксперимент не показал, что возможно спонтанное самозарождение организмов.

См. также статью «Самозарождение жизни».

Биогенетический закон как свидетельство эволюции

Сходство в развитии эмбрионов позвоночных подтолкнуло ученых второй половины XIX века к тщательному изучению этого вопроса. Впервые наличие связи между развитием эмбриона и вида предположил известный эмбриолог Карл Эрнст фон Бэр (современник Дарвина). Однажды он заметил, что, рассматривая заспиртованные зародыши позвоночных, помещенные в сосуды без этикеток, не может точно установить, к какому классу животных они относятся. Это с равным успехом могли быть зародыши ящериц, птиц или млекопитающих, поскольку на ранней стадии развития сходство между ними оказалось потрясающим. Его исследования позволили сделать вывод, что развитие отдельного эмбриона повторяет стадии эволюционного развития группы, к которой принадлежит этот индивид. Таким образом, ученые пришли к выводу, что возможно проследить этапы эволюционного процесса, изучая развитие эмбрионов.

Спустя приблизительно 50 лет после начала исследований Бэра другой известный биолог, Эрнст Геккель, предложил свою теорию рекапитуляции. Основная идея которой состоит в том, что онтогенез повторяет филогенез, то есть развитие отдельного индивида повторяет эволюцию всего вида. Это все равно, что сказать, будто в процессе эмбрионального развития индивид проходит стадии своих древних предков и восходит по эволюционному древу.

На ранних стадиях эмбрионального развития все позвоночные демонстрируют значительное сходство, что указывает на их происхождение от общего предка. Схожесть касается не только внешних черт, но и строения таких важных внутренних структур, как сердце и артериальная система. Однако в наши дни к идее эмбрионального сходства подходят с осторожностью. Хотя биогенетический закон в целом верен, старые взгляды на то, что зародыш человека во время раннего развития проходит через стадии рыб, земноводных и рептилий, являются чересчур упрощенным толкованием сложной эмбриологии высших животных.

См. также статьи «Биогеографические свидетельства эволюции», «Сравнительная анатомия», «Ископаемые свидетельства эволюции», «Геккель, Эрнст Генрих».

Биогеографические свидетельства эволюции

Изучая современное распределение членов группы, а также окаменелых остатков предков, мы можем получить много свидетельств эволюции и последующего распространения животных и растений по всему миру. Существует много примеров подобного рода; один из самых хорошо документированных — семейство верблюжьих. Лама и ее родственники, викунья и гуанако, распространены в Южной Америке. Ареалы распространения верблюдов находятся в Северной Африке, в Аравии и Азии. Они постепенно расселились по разным регионам из одной общей точки происхождения этого семейства.

В наши дни сохранилось только два вида — лама (Lama) и верблюд (Camelus), хотя в прошлом их было гораздо больше. Идентифицировано по крайней мере 25 ископаемых родов верблюжьих. Появившись в верхнем эоцене (около 50 миллионов лет назад), все они, кроме одного рода, обитали в Северной Америке. Единственные останки, найденные за пределами Северной Америки, датируются плейстоценом (2 миллиона лет назад) и принадлежат ныне живущим видам или палеоламе (Paleolama), вымершему виду южноамериканской ламы. Несмотря на современное распределение членов семейства верблюжьих, изначальным регионом их распространения, несомненно, была Северная Америка. Позже они переселились в Азию, эволюционировав в одногорбого и двугорбого верблюдов (дромадер и бактриан), и в Южную Америку, став предками лам, викуний и гуанако.

Собраны также хорошие свидетельства распространения сумчатых. Предположительно изначально они появились в Южной Америке и Австралии, которые когда-то были единым материком. Австралия отделилась от основного массива суши до того, как развились современные плацентарные млекопитающие.