101 ключевая идея: Эволюция - Дженкинс Мортон

Эти останки давно вымерших животных сохранились до наших дней благодаря уникальному сочетанию геологических факторов. Животные были мягкотелыми и не имели скелета, но мягкий песчаник Эдиакарских холмов позволил сохраниться телам этих похожих на медуз животных. Доказательством того, что эдиакарская фауна не была чьей-либо хитроумной подделкой, служат останки этих животных, которые были найдены по всему миру. Согласно датировке некоторых ископаемых, обнаруженных в Намибии в конце 1990 годов, эти животные сохранились до кембрийского периода (540–505 миллионов лет назад). Они связаны родственными узами с современными беспозвоночными, но внешне не напоминают ни один из известных типов животных. Некоторые ученые полагают, что эдиакарские организмы не были животными и растениями, а сочетали признаки обеих групп.

В 1980 годах Дольф Зайлахер, профессор палеонтологии Тюбингенского университета (Германия), предположил, что эдиакарская фауна могла быть неудавшимся эволюционным экспериментом по организации многоклеточных животных, поскольку в кембрий такие животные уже не встречались. Похоже, что эволюция и развитие эдиакарских организмов закончились до того, как стали развиваться более приспособленные системы внутренних органов, которые мы находим у высших беспозвоночных и которые отражены в окаменелостях кембрия. Альтернативный путь развития больших поверхностей без внутренних органов, по-видимому, привел лишь к нескольким группам, которые нельзя назвать удачными.

См. также статью «Эпоха беспозвоночные».

ЭКСПЕДИЦИЯ «БИГЛА»

В возрасте 22 лет Дарвин обратился к столь же молодому капитану Фицрою с просьбой зачислить его натуралистом на борт корвета «Бигл», принадлежащего королевскому флоту Великобритании. Легендарная экспедиция длилась с 1831 по 1836 год. Фицроя назначили капитаном «Бигла» в 1829 году, после того как предыдущий капитан покончил жизнь самоубийством. Дарвина приняли в члены экипажа, а деньгами ему помог его дядя Джосайя Ведвуд (занимавшийся гончарным делом).

Из-за штормов «Биглу» дважды пришлось возвращаться в гавань, но 27 декабря 1831 года он наконец поднял якорь и отправился в экспедицию, которая озарила новым светом весь научный мир. Деревянное судно длиной 25 метров и весом в 242 тонны отправилось к берегам Южной Америки. Тогда-то и сбылись худшие опасения Дарвина: интересное путешествие вскоре превратилось в однообразные тяжелые будни, заполненные рутинными обязанностями и окрашенные в темные тона из-за постоянного недомогания.

Иногда Дарвин проводил в каюте целые дни, не выходя на палубу.

Наконец «Бигл» достиг Южной Америки и направился к Бразилии и Аргентине, проводя гидрографические съемки берегов. Пройдя через полосу бушующих штормов у мыса Горн, он повернул на север и проплыл вдоль побережья Чили и Перу. К счастью для Дарвина, иногда наступали периоды отдыха, когда «Бигл» опускал якорь и снаряжал фуражиров для приобретения съестных припасов. Высадившись на землю, Дарвин зря время не терял. Его буквально манили все эти новые для него места, служившие пристанищем необычных и пленяющих воображение форм жизни. Он заходил далеко в глубь островов, коллекционировал животных, неизвестных науке, собирал окаменелости.

Однако наибольший вклад в науку он сделал, посетив острова Галапагос. Именно там ему пришла мысль о естественном отборе, впоследствии оформившаяся в теорию эволюции, которую мы сегодня называем «дарвинизм». Покинув в 1835 году Галапагосы, корабль продолжил плаванье, пересек Тихий океан, подошел к Австралии, затем прошел по Индийскому океану и направился обратно к берегам Британии.

См. также статьи «Дарвин, Чарльз «Дарвинизм», «Галапагос, острова», «Естественный отбор».

ЭПОХА БЕСПОЗВОНОЧНЫХ

Кембрийский период (540–505 миллионов лет назад) можно назвать эпохой беспозвоночных. Представьте себе, что все космические корабли, сверхзвуковые самолеты и другие средства передвижения, которые только в состоянии создать человеческий гений, были бы разработаны за какое-нибудь десятилетие XV века. Современные историки наперебой предлагали бы свои объяснения этого удивительного феномена, случившегося за такой короткий период времени. Приблизительно также палеонтологи относятся и к необычайной эволюционной активности, имевшей место в кембрийский период. В 1933 году ученые предположили, что в течение 10 миллионов лет живые организмы развивались с такой скоростью и небывалым разнообразием, какие превышают все, что было до того или после того. За предыдущие три миллиарда лет самое лучшее, что создала природа, в нашей аналогии с транспортом можно сравнить разве что с лодкой. Это были водоросли, некоторые плоские черви и загадочные представители эдиакарской фауны. Затем, без видимых на то причин (по крайней мере, от переходного периода не осталось почти никаких следов), фауна развивалась с бешеной скоростью, если сравнивать с обычным темпом эволюции. В раннекембрийский период возникло несколько хорошо описанных групп беспозвоночных. Это были первые животные с головой, средней и задней частями, с кишечником и сегментами. Впервые также появились кровь, раковины и усики. В одном эволюционном скачке возникли почти все формы тела, характерные для современных беспозвоночных и для некоторых исчезнувших.

В середине 1990 годов группа ученых из Калифорнии предложила интересное объяснение появления такого разнообразия видов за небольшой промежуток времени. Они выдвинули гипотезу, согласно которой в то время возникли неактивизированные в личиночном состоянии клетки. В период созревания их приводят в действие гомеотические гены. Когда в процессе эволюции появились такие гены, то создался потенциал для взрывообразного развития беспозвоночных кембрия и эпохи беспозвоночных.

См. также статью «Эдиакарская фауна».

ЭПОХА ЗЕМНОВОДНЫХ

Земноводные были широко распространены и процветали в каменноугольный период (360–286 миллионов лет назад). Многие древние виды значительно превышали по размерам современные. Суровые, пустынные условия девонского периода (410–360 миллионов лет назад) послужили так называемым давлением отбора и наложили ограничения на основную форму земноводных. У них развились поза с опором на четыре конечности с приподнятой головой и бочкообразное тело с легкими. Климатические изменения привели к появлению многочисленных болот, изобилующих жизнью, — климат каменноугольного периода как нельзя лучше подходил для образа жизни земноводных. В процессе адаптивной радиации группа земноводных расширилась, освоила все теплые мелководья, и некоторые ее представители вернулись к водному образу жизни, какой мы наблюдаем у современных тритонов и некоторых саламандр.

Вполне вероятно, что земноводные произошли от нескольких групп кистеперых рыб с зачатками легких, подобных целаканту, поскольку некоторые виды девонских кистеперых обладали чертами скелета, свойственными более поздним земноводным. У одних рыб было по две пары плавников, похожих на конечности для передвижения по суше, а у других были ноздри, напоминающие ноздри современных лягушек. Окаменелый скелет самого древнего земноводного найден в 1930 годах в верхнедевонских отложениях Гренландии; многие подобные находки были сделаны также в середине 80—90-х годов XX века. Останки этого ископаемого животного, ихтиостеги (Ichthyostega) — одни из самых хорошо сохранившихся экземпляров так называемых связующих звеньев, то есть животных, сочетающих в себе признаки разных классов. Но позже в раннедевонских отложениях Австралии были найдены отпечатки ног настоящего земноводного. У ихтиостеги сочетались черты рыб и земноводных. Ее органы чувств и длинный хвост с плавником похожи на соответствующие органы рыб, а широко расставленные конечности и растянутые ребра — на конечности и ребра земноводных. Хотя скелет ихтиостеги и признан на настоящий момент самым древним полным скелетом земноводного, непохоже, что она была предком современных земноводных. Скорее всего, это был один из многих «экспериментов» девонского периода, большинство из которых превратилось в окаменелости, не оставив прямых потомков.

См. также статьи «Адаптивная радиация», «Целакант».

ЭПОХА МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Во время позднего пермского и раннего триасового периодов (около 245 миллионов лет назад), приблизительно тогда, когда предки динозавров набирали силу и становились хозяевами суши, во многих средах обитания распространились представители другой группы пресмыкающихся — синапсиды. В их число входили различные виды, от более примитивных рептилий до существ, похожих на млекопитающих, — терапсид (зверообразных ящеров).

Одним из первых нововведений в эволюции синапсид стало развитие довольно неудобного механизма контроля температуры. У некоторых видов появились обширные складки кожи и пластины на спинах, так называемые паруса, поддерживаемые длинными позвонками. Большая площадь поверхности этих парусов, снабженных густыми кровеносными сосудами, позволяла таким животным поглощать солнечную энергию, когда им было холодно, и выделять тепло, когда им было жарко. Постоянная температура тела позволила синапсидам поддерживать более или менее постоянную жизненную активность, независимо от внешней температуры, и это послужило важным шагом на пути развития температуро независимых ферментных и гормональных систем, которые повысили интенсивность обмена веществ. Такие черты свойственны организмам млекопитающих, которые, возможно, и произошли от них. Некоторые синапсиды, которые, вероятнее всего, были предками млекопитающих, развили более эффективные способы передвижения, питания и дыхания.