ОСТАНКИ ДРЕВНИХ - Летопись жизни - Эволюция жизни

Я могу по части скелета восстановить его целиком!

Жорж Кювье

Палеонтология — это наука об ископаемых остатках животных и растений. Среди объектов интереса палеонтологии целые организмы (вмёрзшие в лёд, “мумифицированные” в смоле или асфальте), захороненные в песке и глинах скелетные структуры (кости, раковины и зубы), окаменелости (ткани организма заменяются кремнезёмом, карбонатом кальция или другими веществами), отпечатки и следы, копролиты (экскременты животных). Ранее счита-

лось, что древние окаменелости — остатки драконов, гидр и прочих мифических существ. Теперь учёные уверены, что эти кости принадлежат вымершим, но, тем не менее, реально существовавшим животным.

Несмотря на то, что с палеонтологическими находками согласуются геофизические данные и экологические соображения, одной только палеонтологии для обоснования эволюционной теории недостаточно. Этому препятствует, прежде всего, недоказуемость происхождения одних форм организмов от других, и отсутствие непрерывности в палеонтологической летописи. Впрочем, учёные готовы объяснить “недостающие звенья” тем, что далеко не все организмы погибают в условиях благоприятных для сохранности их остатков, тем, что мёртвые организмы быстро разлагаются либо поедаются падальщиками и, наконец, тем, что не все ещё остатки найдены.

В ряде случаев удаётся найти живущие поныне “недостающие звенья” в летописи природы. Так, в XX веке было обнаружено промежуточное звено между рыбами и земноводными — кистепёрая рыба латимерия. Ещё один пример — онихофоры, промежуточная форма между кольчатыми червями и членистоногими.

При сравнительном рассмотрении органов групп животных или растений становится понятным, что они имеют сходные черты. Так, у всех цветковых растений имеются лепестки, тычинки и пестики, а конечности всех позвоночных построены по единому принципу. Органы, сходные по строению и развитию, называются гомологичными. Естественно предположить, что организмы, наделённые гомологичными органами, произошли от общего предка. Наука, изучающая сходства и различия в строении групп организмов, называется морфологией (сравнительной анатомией).

Приспосабливаясь к различным условиям среды, гомологичные органы могут видоизменяться. Этот процесс называется адаптивной радиацией (дивергенцией). Примером адаптивной радиации является наличие или отсутствие хвоста у амфибий, ведущих водный или наземный образ жизни. Сходными органами могут обладать и организмы, не связанные филогенетическим родством. Такие органы называют аналогичными, а процесс их появления — конвергентной эволюцией. Примерами конвергенции являются параллельная эволюция сумчатых и плацентарных млекопитающих, образование тел похожей формы у рыб и китов. Причиной конвергентной эволюции является действие сходных условий существования в течение естественного отбора.

Некоторые структуры у отдельных организмов могут не нести никакой функции. Подобные структуры называют рудиментарными. Так, рудиментарными являются копчиковые позвонки у человека или аппендикс. Наличие рудиментарных органов было бы трудно объяснить вне связи с процессом эволюции. В пользу эволюции свидетельствует и появление у отдельных особей атавизмов — органов, присутствовавших у далёких предков, но впоследствии утраченных.

Изучая эмбриональное развитие у различных групп животных (например, у разных классов позвоночных), можно обнаружить удивительное сходство между зародышами на начальных стадиях. Так, все многоклеточные животные повторяют в своём развитии одноклеточную стадию, что может служить намёком на происхождение всех животных от простейших. Далее следует стадия однослойного шара бластулы, в которой можно усмотреть возможный принцип появления многоклеточности — делящиеся клетки не расходились, а оставались рядом, впоследствии дифференцируясь. Далее все многоклеточные животные проходят через стадию гаструляции, что соответствует строению современных кишечнополостных. Но чем дальше развивается зародыш, тем больше различий наблюдается между особями различных групп. Наблюдая за развитием зародышей, Геккель сформулировал биогенетический закон, согласно которому онтогенез (индивидуальное развитие) повторяет филогенез (историческое развитие организмов). Хотя этот принцип сильно упрощает реальное положение дел, он в известной мере справедлив.

Все живые организмы на Земле состоят из одних и тех же классов органических соединений — белков, липидов, углеводов и нуклеотидов. Тем не менее сходство на этом не исчерпывается: биохимические процессы получения и запасания энергии в клетках различных организмов также невероятно похожи. Принцип строения ДНК также оказался одинаков для всех организмов: ген из ДНК человека можно встроить в ДНК бактерии, и в результате бактерия начнёт производить типичные для человека белки. Последовательности аминокислот в

белках у родственных организмов идентичны или очень близки, и чем меньше отличий в этих последовательностях, тем более близкими друг к другу считаются организмы.

Иммунологические исследования также свидетельствуют об эволюционном родстве между организмами. Если белки, содержащиеся в крови, ввести в кровь животным, у которых этих белков нет, то организм начнёт вырабатывать соответствующие антитела. Например, человеческая сыворотка, введённая в кровь кроликам, вызывает образование антител у них. Если спустя некоторое время к пробе крови кролика с антителами добавить человеческую сыворотку, то произойдёт образование комплексов антиген-антитело, выпадающих в осадок, количество которого можно измерить. Предполагая, что это количество находится в прямой зависимости от сходства между белками сывороток, можно установить степень родства между разными группами животных.

В современной геологии считается, что распределение суши и моря в прошлом было другим: в карбоне на земном шаре существовал единственный материк Пангея. Впоследствии, под влиянием глубинных конвективных течений магмы он разделился на два больших континента — Гондвану и Лавразию, которые ещё через десятки миллионов лет раскололись и раздвинулись, образовав современную сушу. В пользу этой точки зрения говорят, в частности, палеонтологические исследования, в результате которых в Антарктиде были найдены ископаемые формы, приспособленные к обитанию в тропических поясах. Отсутствие отдельных групп организмов в местах, казалось бы, подходящих для их обитания (например, отсутствие плацентарных млекопитающих в Австралии), свидетельствует в пользу происхождения различных групп животных и растений в разное время и в разных местах.

Наконец, успехи селекции по выведению ценных пород животных и сортов растений можно рассматривать в пользу того, что с помощью аналогичного механизма виды могут возникать и в естественных условиях; при этом вместо человека в роли фактора отбора выступает внешняя среда.