29 Мар 2013 Рубрика:

Когда плавник превращается в руку

how

Теорию эволюции часто упрекают в том, что она не может объяснить образование каких-то органов тела, поведения и т.д. К примеру, можно услышать такое: «Глаз невероятно сложно устроен, поэтому он не мог развиться постепенно.» Такие аргументы кажутся очень сильными тем, кто не знаком с эволюционной биологией поближе, так как действительно не легко представить как такое «совершенство» могло появиться постепенно, шаг за шагом, да еще и без постороннего вмешательства.

Теория эволюции говорит, что это реально. Более того, она говорит нам о том, что этот орган — результат утвержденный естественным отбором, а значит каждая его «достройка» повышает общую выживаемость особи и его шансы на продление своего рода.

Пример с глазом популярен, но существуют куда более сложные вопросы, вроде: «Как появились птицы и умение летать, как зародилась иммунная система или, скажем, половое разделение организмов». Ответы на подобного рода вопросы имеются, и среди всего многообразия жизни нет существ, строение которых было бы принципиально необъяснимым с точки зрения теории эволюции. Со-временем мы рассмотрим многие похожие вопросы, а сегодня предлагаю поговорить о том, как «превращается» плавник в более привычную нам конечность с плечом, предплечьем и кистью с пальцами. Этот вопрос интересен еще и тем, что очень длительное время был без ответа.

Пробел выхода на сушу

Еще во времена Дарвина существовала «пропасть» между рыбами и обитателями суши. Чарльз показал, что у летучей мыши, лягушки, человека, птицы и т.д. были схожие строения конечностей и идентичные типы костей в их основе. Проблема только была с рыбами, они в этот ряд не вошли по той причине, что никаких сходств между их плавниками и конечностями других видов просто не было. Тем не менее некоторые обитатели вод, такие как дельфины или киты, имели привычную природе пятипалую конечность, что намекало на их более близкое родство с наземными существами.

А как же быть с плавниками? Как эта самая пятипалая конечность могла образоваться с нечто совершенно иного на первый взгляд? Некоторые подсказки, как обычно, дают нам археологические находки.

Ископаемые дающие ответ

Некоторые важные находки, проливающие свет на эволюцию конечностей, были сделаны еще к середине XIX века. Одно открытие еще в те времена поставило сверстников Дарвина в тупик, — это было не вымершее животное, которому дали название Lepidosiren paradoxa («парадоксальное чешуйчатое земноводное») и свое название это существо получила благодаря тому, что имело плавники, чешуйки как у рыб и… легкие! Схожие создания позже были найдены возле Африки и Америки и когда был изучен их скелет, то обнаружилось, что в основе их плавников была прочная кость, схожая с плечевой, как у нас с вами.

Следующая интересная находка — Eusthenopteron (возраст около 380 млн. лет). Рыба интересна тем, что эутеноптерона имеется в основе плавников не просто одну кость, но и её дальнейшее разветвление (см. ниже сводную картинку всех конечностей ископаемых рыб)

Еще одна более поздняя ценная находка, сочетающая в себе признаки рыбы и земноводного существа, — Acanthostega gunnari, но тут ученые увидели, что у существа уже имеется вполне сформировавшаяся конечность несмотря на рыбий хвост:

Кость — затем её разветвление — затем сразу конечность? Что-то явно было пропущено… Пробел был заполнен гораздо позже, когда был найден Tiktaalik. Находка обнаружилась сравнительно недавно, в 2004 году, и её важность нельзя было переоценить для ответа на наш вопрос.

Плавник Тиктаалика имеет плечо, предплечье и подобие неразвитого запястья:

hand1

(Иллюстрация из книги «Внутренняя рыба«)

Зачем плавнику кости? Костные уплотнения как у тиктаалика и тех, что описаны выше позволяли животному опираться на плавник, перемещаясь не только по мелководью но и по морскому дну. Некоторые рыбы, как камбала о которой уже шла речь, используют эту способность для «отжимания» от поверхности, такое поведение сохраняется и у современных представителей фауны и дает ряд преимуществ, поэтому были закреплены в свое время естественным отбором.

Тиктаалик «отжимается» (реконструкция)

А вот и полный ряд конечностей наиболее важных находок кистеперых рыб, часть из которых мы описали выше:

Вот какие вариации были опробованы прежде чем плавник был превращен в конечность наземных существ.

Полевые испытания

Конечно, изучения идут по всем фронтам и находками дело не ограничивается. Ученые-генетики пытаются разобраться какие именно механизмы отвечают за то, чтобы плавник превратился в руку и даже пробуют повторить подобные метаморфозы.

Ниже приведены картинки, которые иллюстрируют результат эксперимента Рэнди Дана. Вот что происходит, если обработать эмбрион акулы-ската витамином-А:

hand2

(Слева обычный вариант плавника, справа — после обработки зародыша. Иллюстрация из книги «Внутренняя рыба«)

Ничего не напоминает результат? Выходит, что до образования конечности порой достаточно всего одного удачного зеркального отражения костей плавника.

В общих чертах процесс «превращения» плавника в полноценную конечность сегодня понятен и подкреплен не только достаточным количествам археологических находок, но и удавшимися лабораторными опытами. Пробел в знаниях успешно заполнен.

,



Комментарие нет

Добавить комментарий

Top