Глава II. Эволюция широкими мазками
В этой небольшой главе мы поговорим о том, как устроена современная теория эволюции. И посмотрим, с чего же миллиарды лет назад начала свой эволюционный путь древняя фауна. Какими были первые организмы, которые дали начало всему биологическому царству животных?
Дарвин устарел! А что вместо него?
Наука сильна тем, что непрерывно развивается. Прежние теории, считавшиеся незыблемыми, подвергаются переоценке. Главное, что может заставить научную теорию покинуть пьедестал, – появление новых фактов, которые данные теория не объясняет.
Законы Ньютона, которые мы все изучали в школе, прекрасно описывали окружающий нас мир много лет. Но новые открытия в сфере космоса и мира микрочастиц дали ученым понять, что ньютоновская механика не способна объяснить эти явления.
Что же произошло с законами Ньютона? Ведь они, строго говоря, неверны, и микрочастицы, а также гигантские объекты вроде черных дыр, им не подчиняются. Законы Ньютона просто стали частным случаем. Они прекрасно описывают явления на уровне так называемого макромира – то есть объектов от скоплений молекул до планет. Примерно так и работает каждая научная теория. Подобная история происходит и с теорией естественного отбора Дарвина в наши дни. Эволюция в живом мире – это неоспоримый факт, который никто не подвергает сомнению. Вопрос касается лишь нюансов – что выступает движущей силой тех или иных изменений. В дарвинизме основных факторов четыре.
Естественный отбор. Ключевой фактор по Дарвину. Особи отбираются по признакам, максимально благоприятным для выживания. Небольшие наследственные изменения накапливаются из поколения в поколение. А признаки, мешающие выживанию, со временем исчезают.
Борьба за существование. Борьба с целью выжить и оставить потомство. Это может быть борьба с другими видами за экологическую нишу. Борьба внутри самого вида за место под солнцем и борьба с негативной окружающей средой.
Наследственная изменчивость. Появление и накопление мутаций, которые впоследствии могут появиться у потомства. Причем нельзя предугадать, у какого поколения они проявятся.
Изоляция. Когда популяция оказывается в изоляции – например, при переходе через горы без возможности вернуться обратно, – она начинает эволюционировать сама, отдельно от собратьев.
Действительно, как показали многочисленные исследования, естественный отбор – единственная известная причина, почему адаптации закрепляются. Но существует много эволюционных факторов, никак не связанных с адаптацией.
Интересный факт
«Это всего лишь теория!» – любят говорить некоторые про теорию эволюции. Но теория в науке – это не «всего лишь».
Теория в науке – это объяснение какой-то обширной части или механизма природы, – экспериментально или по наблюдениям доказанное и научно признанное.
Путаницу вносят часто и сами ученые. Ведь, строго говоря, теория струн – это не совсем теория, а гипотеза. Ведь научно подтвердить теоретические выкладки не удалось. Как и «теорию Большого взрыва». Так назвали сериал, хотя сами ученые считают Большой взрыв гипотезой.
А вот теория относительности – именно теория, потому что ее теоретические выкладки удалось подтвердить наблюдениями. Это же касается и теории эволюции.
Сейчас науке известно еще много неадаптивных причин, приводящих к эволюции. Это, например, генетический дрейф, мутации. Или, например, поток генов, когда идет перенос аллелей генов из одной популяции в другую.
Изучением подобных причин занимается синтетическая теория эволюции, которая включает в себя также данные генетики, палеонтологии и других дисциплин, которые были недостаточно развиты во времена создания Дарвином его теории естественного отбора. Это не значит, что Дарвин был не прав. Просто его теория естественного отбора – лишь частный случай более глобальной эволюционной теории. По сути, синтетическая теория эволюции просто взяла за основу естественный отбор Дарвина и добавила все новые факторы, которые были открыты позднее. Так мы получили полную картину развития живой природы.
Итак, все живое на Земле непрерывно эволюционирует. И за миллиарды лет из простейших организмов появились мы с вами. И прежде чем перейти к изучению более сложных форм жизни, давайте посмотрим, с чего в принципе начиналось все живое на нашей планете.
«Трехмерные коврики для ванны». Как выглядели первые в мире животные
Как вы думаете, какие из самых ранних окаменелостей были найдены на нашей планете? Ранние формы жизни были простейшими. Однако одинокие бактерии заметных следов не оставили. Жизнь на Земле зародилась как минимум 3,7 миллиарда лет назад. Но потребовалось очень много времени, чтобы она достигла развитой многоклеточной стадии. И стала оставлять заметные следы.
Самые первые многоклеточные отпечатки оставлены 2,1 миллиарда лет назад. Называются они Grypania spiralis. Эти гигантские по меркам бактерий (1 сантиметр) организмы, скорее всего, представляли собой колонии бактерий.
Следующим заметным этапом в развитии фауны стала так называемая эдиакарская биота. Впервые появилась она 665 миллионов лет назад. Но стала активно развиваться 635 миллионов лет назад, когда Земля оттаяла после глобального оледенения. Тогда льдом был покрыт даже экватор.
Любопытно, что вся фауна того периода оставила окаменелые отпечатки даже обычными мягкими тканями – падальщиков не существовало, и организмы разлагались медленно под воздействием микробов. Эти окаменелости отвечают на вопрос, когда появились и какими были первые «сложные» животные. Эти морские существа называются дикинсонии. Они появились 560 миллионов лет назад. Большинство в длину были от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Самые крупные достигали 1,4 метра в длину. Довольно тонкие – максимальная толщина 1 сантиметр.
Самые хорошо сохранившиеся следы дикинсонии найдены на побережье Белого моря и в Австралии. Скелета у них не было – дикинсонии состояли из мягких тканей, как современные медузы. Но они были жестче медуз – у них был гидроскелет, в волокнах которого жидкость находилась под давлением большим, чем у окружающей среды.
Дикинсонии были одиночками и не взаимодействовали друг с другом. Все окаменелости найдены отдельно друг от друга; как описывают находки ученые, вокруг каждого существа была «полоса отчуждения». Найденные близко друг от друга окаменелости оказались деформированы, чтобы не нарушить «личное пространство». Сначала их хотели отнести к отдельной категории организмов, были попытки назвать их грибами, но в 2018 году по следам специфических белков дикинсонии причислили к царству животных. Еще у них была интересная особенность, сильно отличающая дикинсонии от современных животных. Рост этих организмов был изометрическим. То есть росли они равномерно во все стороны, сохраняя пропорции. У современной животной пропорции тела у детенышей и взрослых сильно отличаются. Однако биологи Калифорнийского университета все же нашли у дикинсонии механизмы, которые есть и у современного человека! «Дикинсонии выглядели как трехмерные коврики для ванной на морском дне», – говорит одна из авторов исследования Мэри Дрозер.
Дикинсонии использовали механизм под названием «апоптоз». Организм человека использует его, в частности, для борьбы с раком. Злокачественные клетки распадаются, и их поглощают макрофаги – клетки, которые съедают бактерии и любые чужеродные элементы. Этот важный иммунный механизм современных животных дикинсонии использовали для восстановления поврежденных участков тела. Любопытно, что спустя столько лет у нас сохраняется преемственность с древней жизнью!