Доказательства эволюции | elvensou1.ru

Метка: Доказательства эволюции

4 Июн 2013 Рубрика:

Почему у панды 6 пальцев?

pandaУ нас на руках и ногах по 5 пальцев. Это количество мы, люди, унаследовали от нашего предка-примата, от которого все мы и произошли. Все обезьяны, в свою очередь, унаследовали пятипалую конечность от своих предков, млекопитающих.Так далее по цепочке мы можем проследовать вплоть до древних амфибий, живших около 350 лет назад и увидеть что с того давнего времени ничего, собственно, в этом плане и не менялось. Поэтому пятипалая конечность для всех наземных существ является обычным явлением.

Но только не для панды! Это уникальные существа, которые сильно выделяются среди прочих медведей своим поведением, окраской, образом жизни и на первый взгляд скудным рационом питания. Предок панд был похож на более привычных нам всеядных медведей, но миллионы лет жизни в бамбуковых зарослях изменил их, превратив в ленивых и одиноких медведей-веганов с предупреждающей окраской и весьма нетипичным пищеварением.

Один из наиболее известных отличий панд от всех млекопитающих состоит в том, что у них на передних лапах шесть пальцев. Вот так это выглядит:

pandas_thumb

Аномалия? Вовсе нет. В действительности шестой палец, напоминающий нам большой, в общем-то и пальцем не является. Для начала посмотрите как выглядит скелетная конструкция лапы в сравнении с человеческой рукой:

panda-man-thumb

Не очень-то похоже на палец, верно? Этот «отросток» является лишь увеличенной сисемовидная костью, которая в норме у остальных медведей крайне мала:

panda-paw

Панды постепенно развили этот «палец», который теперь помогает им удерживать бамбук зажатым в лапе во время поедания. Очевидно, что для типичной медвежьей лапы это было бы сделать проблематично. Кстати, такой же палец, только немного меньше,  есть и на задних лапах бамбукового медведя.

Этот дополнительный палец состоит лишь из одной кости, потому панда вовсе не в состоянии двигать им, что делает общую конструкцию её лапы уникальной и отличной для примера эволюции в действии.

20 Май 2013 Рубрика:

Почему растения зеленые? Черный тоже подойдет

chlorophil«Все дело в хлорофилле!» — скажете вы и будете абсолютно правы. Но этот с виду не сложный вопрос можно рассмотреть с немного более интересного ракурса.

Для начала немного школьной биологии. Хлорофилл — это пигмент, который находится в хлоропластах  и ответственен за процесс фотосинтеза, он также придает растениям знакомую нам зеленую окраску.

Клетками с хлоропластом улавливается энергия световых квантов и используются растением для энергетических нужд и синтеза органических веществ (крахмал, глюкоза, целлюлоза…) из углекислого газа и воды.

Поглощение света происходит не всего видимого светового спектра. Преломленный свет состоит из широкого спектра цветов, от красного до фиолетового, при этом растения впитывают лишь красный, фиолетовый и частично синий спектр, зеленая же его часть отражается, благодаря чему мы и видим листья окрашенными в этот цвет. А если бы растения усваивали полную гамму света, то они, были бы черными.

Почему же тогда они зеленые? Даже человек сооружая солнечные батареи окрашивает их в черный, так как этот окрас позволяет наиболее эффективно улавливать солнечный свет. Почему же растения «не догадались» до этого в дикой природе. Логично предположить, что это открытие позволило бы им получить серьезное преимущество перед конкурентами за место под солнцем. Почему растения зеленые? Может стоит перекрасить их в черный?

С этой стороны вопрос выглядит уже не столь простым. На сегодняшний день не существует абсолютного ответа на этот вопрос, но есть некоторые соображения.

Причина несовершенства в том, что эволюция — это не процесс создания идеального механизма с чистого листа. Естественный отбор слеп и всегда «стремится» сделать вид наиболее устойчивым в текущей окружающей среде, поэтому эволюция никогда не пожертвует локальным оптимумом, чтобы достичь максимальной эффективность когда-то в необозримом будущем. Инженер может создавать проект с чистого листа, эволюция же вынуждена достраивать то, что уже есть.

А хлорофилл работает и перестроить саму основу не просто. Растения порой пользуются другими пигментами, которые компенсируют свое «несовершенство», например, каротиноидами, которые поглощают неиспользуемый зеленый спектр, а отражают красный (поэтому все красные фрукты и овощи, помидоры, морковь и т.д. таковы преимущественно благодаря каротиноидам).

Ученые-биологи считают что открыть пигмент, который бы работал эффективнее хлорофилла с помощью естественного отбора было бы не просто.

Считается, что все без исключения высшие растения произошли от далекого предка, очень похожего на  зеленые водоросли и хлорофилл был изобретен эволюционными механизмами лишь единожды. На тот момент это было революционным изобретением, — не идеальным, но даже спустя миллионы лет перестроиться растениям пока не удалось.

Может это принципиально невозможно? Вовсе нет. И ученым удалось доказать это на практике. Они вырастить первое растение с черными листьями с помощью современных методов селекции:

BlackPearl-07_Med

Интересно, правда. А как бы выглядела современная растительность, леса, поля и джунгли будучи полностью черными? Может мы еще это увидим.

19 Май 2013 Рубрика:

Рудименты и атавизмы – доказательство эволюции? Безусловно!

Привет читателям блога! Пропал я совсем на пару дней и с головой провалился в работу. Столько всего хотелось написать, но времени реально не было, теперь будем наверстывать.

Хочется для начала ответить, на присланное сообщение, где был написан комментарий на пост про атавизмы и рудименты. Были выдвинуты сомнения, что они являются достоверным доказательством эволюции, а есть просто генная аномалия, никаким образом не указывающая на наше прямое родство с другими животными. Даже ссылочкой поделились, где все якобы подробно разжевано и «окончательно разоблачено».

Решил ответить постом так как ответ будет не коротким.

Про рудименты

Цитирую абзац со статьи:

То есть, органы, считаемые рудиментами, играют каждый свою роль, в функционировании организма. Попробуйте отнять у страуса крылья… Этому живому существу без них будет лучше или хуже? Ответ очевиден: крылья, хоть они и менее функциональны, чем у летающих птиц, нужны страусу. Если же рудименты нужны организму, это значит, они не доказывают эволюцию! Вот, если бы в нашем теле нашлись совсем ненужные элементы, как остатки развития “от простого к сложному”, то это было бы весомым подтверждением теории Дарвина. Однако, все существа имеют оптимальное функциональное строение, они, каждый по своему, гармоничны и эстетичны, указывая на создавшего их Автора.

Рудиментами называют не просто части тела, которые вовсе оказываются ненужными, а лишь утратившие свое первоначальное назначение хотя бы частично. Верно сказано, в примере со страусом крылья для него не бесполезны, и об обратном никто из ученых в здравом уме и не говорил. Крылья действительно помогают держать равновесие при перемещении, но вот с точки зрения рациональности использование такой совершенной конструкции для полета, как крыло, является довольно странным. Это как пушка для стрельбы по комарам.

kakapoВот, как мне кажется, более наглядный пример. В Новой Зеландии обитает попугай Какапо, который, как и страус, вовсе не умеет летать. У него маленькие крылья с атрофированными мышцами на них и недоразвитый киль. Этот полненький зверек ведет ночной образ жизни, бегает только по земле и любит лазить по деревьям. Тем не менее кое-что из жизни птиц он таки делает. Залезая на большую высоту, попугай изредка выполняет прыжки, пользуясь своими крыльями просто для планирования. Но заканчивается этот прыжок у «птицы» чаще всего неудачно, и зачастую она просто плюхается о землю.

Эта птица не приспособлена лазить по деревьям, но тем не менее это её основное занятие, с другой стороны она полностью приспособлена к полету, ведь её тело идентично другим попугаям по конструкции (не считая некоторых аспектов), но летать абсолютно не умеет. Но пытается, что заканчивается порой печально.

Рудименты могут быть полезными, безусловно, но они всегда являются остатком чего-то гораздо более эффективного в прошлом. 

Крылья у этого попугая являются рудиментарными, так как они частично потеряли способность выполнять прошлые функции. Со страусом та же история, он уже не способен летать, но крылья у него остались (как и полые кости скелета, типичные для полноценных птиц).

Человек здесь не исключение. Скажем, аппендикс является полезным нам органом, безусловно, но у наших предков он играл более важную роль в переваривании пищи. Поэтому это рудимент. А вот в случае с коренными зубами уже сложнее представить для чего они нам сегодня так необходимы, и известно, что доставляемые ими хлопоты и боли порой заставляют обращаться к хирургу. Почему, интересно, этот пример не был приведен в статье?

О атавизмах

Органы, считаемые атавизмами, являются генными аномалиями, а не наследством от прародитлей — животных

Опять же, атавизм не определяется как аномалия и не является просто случайной «генетической ошибкой». Атавизм — это активация генов, которые чаще всего блокированы, эти участки ДНК в прошлом использовались, но сегодня потеряли свою былую актуальность. К тому же, атавизмы не самим фактом своего наличия подтверждают эволюции. Теория предсказывает, что атавизм может возникнуть лишь как ген нашего предка. Если это не наследство от прямых предков, как утверждают авторы статьи, то получается что рамки аномалии не ограничены. Но это не так.

Приведу пример. Млекопитающие, как и птицы, все без исключения являются предками рептилий, которые в свою очередь предками земноводных, те — рыб и т.д. Схематично это выглядит примерно так:

tree-mammals-reptile

Можно утверждать, что атавизмы могут проявляться исключительно от наших предков, но параллельные ветви никак не смогут повлиять друг на друга. Человек может иметь атавизмы от млекопитающих (хвост, соски, шерсть…) и даже рептилий («змеиное сердце»). Рудименты, как вы возможно догадались, у нас тоже имеются исключительно от млекопитающих, рептилий, земноводных и даже рыб! А атавизмы и рудименты от параллельных ветвей эволюции, в нашем примере — птиц, попросту невозможны.

И наоборот: птицы никогда не проявят признаков млекопитающих, а вот рептилий — да. Посмотрите, к примеру, что происходит при «откате» генов у обычных цыплят, настоящие «динозавры» получаются:

chicken-teeth

Итого, атавизмы — это не просто «случайность», а закономерное событие, предсказываемое теорией эволюции. Механизмы эволюции подразумевают, что будут проявляться как атавизмы так и рудименты, и порой мы видим эти откаты в реальной жизни и можем их воссоздать в лаборатории. А вот если принять концепцию Автора, как говорится в статье, то и то и другое выглядит просто нелепо. Поэтому ничего не остается, как придумывать свои определения терминам и «красиво» разоблачать их с помощью выборочных более удобных примеров.

15 Май 2013 Рубрика:

BBC: Первая жизнь с Дэвидом Аттенборо

first-lifeВчера посмотрел первую серию занимательного научно-популярного фильма «Первая жизнь с Дэвидом Аттенборо» от BBC.

В этом 2-х серийном фильме рассказывается о зарождении жизни на нашей плане планете и ранних этапах её эволюции. В первой серии Дэвид рассказывает о простейших формах жизни, бактериях и первых многоклеточных животных. Интересен было послушать о фрактальных формах жизни, потомков которых не осталось в современном мире и о том, как среди них появились первые интересные существа, давшие потомство для всего многообразия современных форм жизни.

Вторая часть, судя из описания, рассказывает о Кембрийском взрыве и дальнейшем развитии живого мира на планете Земля. Это мне еще предстоит увидеть.

Что можно сказать о качестве фильме? BBC как всегда на высоте! Чувствуется размах и старания в каждом отдельном кусочке повествования. Все, как обычно, интересно и, что тоже немаловажно, достоверно.

Сегодня вечером будет просмотр второй серии, кто со мной? ;)


14 Май 2013 Рубрика:

Почему у страуса полые кости, а у летучей мыши нет?

Эволюция не терпит лишних затрат и в процессе развития любое животное сталкивается с ограниченностью ресурсов. Это обстоятельство заставляет экономить и стремиться к некому компромиссу.

Так получается и со скелетом, который являются опорой для всех органов и тканей организма. Кости должны быть довольно крепкими и способными выдерживать нагрузку всего тела в движении. Но массивный скелет тоже не всегда выгоден. Помимо увеличенного расхода ресурсов на его формирование и поддержку, он увеличивают общую массу организма, а это порой является недопустимым.

Именно поэтому у птиц, которые большую часть времени прибывают в полете и грациозно прыгая по веточкам деревьев, кости полые. У наземных же млекопитающих они цельные, а точнее их плотность в разы выше чем у птиц. Повышенная плотность скелета, что очевидно, делает структуру более прочной, что крайне полезно при перемещения по земле.

hollow20bone

Типичная кость птиц

Из этой очевидной логики есть некоторые исключения, к примеру:

  • Если для наземных животных важно иметь крепкие кости, то почему такими не обладают страусы, эму или пингвины?
  • Почему плотность костной ткани у летучих мышей ближе к наземным млекопитающим, чем птицам? А ведь им важно  иметь легкую костную конструкцию

Людям, которые отрицают эволюцию довольно сложно ответить на эти вопросы. Действительно, почему кости страуса являются по-сути более хрупкими, чем у летучих мышей?

Если принять концепцию «создания», то придется признать, что создатель серьезно в этом месте напортачил. Теория эволюции же дает простой и элегантный ответ на этот вопрос. Летучие мыши являются единственными на сегодняшний день млекопитающими, которые умеют летать и их эволюционные предки жили на суше. Предки же пингвинов или страусов — были летающими птицами, для которых легкие кости были важны для выживания и полета.

10 Май 2013 Рубрика:

Слепые рыбы обретают способность видеть

Очень интересный эксперимент, показывающий процесс эволюции в действии.

Еще в далеком 1809 Ламарк писал о слепыше, который, как и крот, ведет подземный образ жизни, в связи с чем полностью утратил способность видеть. Никакого другого объяснения этому факту просто не было,  ведь атрофированные органы зрения у него все-таки были, хоть и глубоко под слоем кожей и волосяного покрова.

Схожим примером эволюционной редукции является мексиканская пещерная рыбка, не имеющая глаз и, соответственно, полностью слепая. Проживает эта рыбка в пещерных водоемах и, по оценкам ученых, она не видела солнечного света не менее, чем 1млн лет.

cave-fish

Быстрое прозрение

Ученые подробно изучили это существо. Им уже было известно, что рыбка эволюционировала от наземных форм, которые не только умели передвигались в прошлом по суше, но и обладали полноценными органами зрения. Был также изучен геном рыбки и найдены участки, мутации на которых и породили «слепоту» вместе с потерей пигментации и некоторых других признаков. Решено было попробовать «научить» рыбку видеть, ведь теоретически это вполне реально.

Для эксперимента отобрали 29 различных популяций пещерных рыбок из пещер на северо-востоке Мексики. Все они были слепы (у некоторых вообще не были обнаружены глаза, у других же они были атрофированы и находились глубоко под кожей), но после их скрещивания у отдельных особей начали происходить мутации в геноме, которые в итоге восстанавливали утерянное зрение:

cave-fishes

Забавно иногда бывает: миллион лет, сотни тысяч поколений никогда не видевших света рыб. Но, как мы видим, это не сложно исправить — прозрение иногда возможно в очень сжатые сроки.

8 Май 2013 Рубрика:

Формирование лица эмбриона

Предлагаю посмотреть отрывочек из фильма BBC «Inside The Human Body» (2011), где показано, как создается человеческое очертание лица у эмбриона. Вот что происходит в моменты формирования человеческого плода (данные получены в результате сканирования):

В ролике ученые говорят о том, что эмбрион не просто растет, как кажется большинству из нас, а проходит через ряд трансформаций и преобразований, в результате которых и формируется привычный нам внешний вид. Впечатляет, не правда ли?

3 Май 2013 Рубрика:

Видео дополнение о том, как рыбы научились ходить

В статье о том, как рыбы вышли на сушу я забыл упомянуть, что некоторые примеры таких переходных форм существуют и сегодня. Приведу два наиболее ярких примера.

Первый — илистый прыгун. Увидев это существо, пожалуй, никаких вопросов о том, что из плавников могут получиться конечности не останутся. Судите сами:

А вот еще один забавный пример, чтобы проиллюстрировать, что навык перемещения опираясь на плавники мог без проблем развиваться и до выхода на сушу. Эту рыбку называют frogfish. Смотрите какая прелесть:

Мне кажется оба эти видео развеивают последние сомнения тех, кто считает, что между плавниками и полноценными конечностями для перемещения по суше существует непреодолимый ров.

10 Апр 2013 Рубрика:

Как мы разучились синтезировать витамин C

gbkomzljpueffk_CВитамин C является одним из незаменимым микронутриентов для нашего организма. На его использовании завязаны многие процессы в нашем теле: функционирование соединительной, костной ткани и их восстановление. Без него мы, как и многие живые существа, просто не жильцы.

Но вот загадка. Практически все млекопитающие умеют его самостоятельно синтезировать из глюкозы, а затем использовать по своему назначению. Человек же этого не умеет, как и все остальные высшие приматы. Как же так получилось, что наши совершенные, казалось бы, организмы не способны на синтез жизненно важного нам витамина?

За ответом, как мы обратимся к эволюционной теории и генетике.

Сломалось? На этот раз не страшно

Долгое время считалось, что человек потерял способность к синтезу витамина С полностью утратив ген, который ответственен за создание белка глюконо-лактон-оксидазы, участвующего в синтезе аскорбиновой кислоты. Оказалось, что это не совсем так, и позже ген таки был обнаружен как у человека так и у еще одного существа не умеющего синтезировать витамин, — морской свинки. Но он присутствовал в геноме не в рабочей форме, а как псевдоген. Этот участок генома был попросту неактивен за счет произошедших мутаций, которые вывели его из строя давным давно. Логика и эволюционная теория заставляла предположить, что такой псевдоген должен был быть найден и у высших приматов, к которым относится и сам человек.

В 1999 году псевдоген был обнаружен у шимпанзе, орангутангов и макак. Причем накопление поломок точно соответствовало положению в эволюционном древе, как и было предсказано. У морской свинки, что интересно, характер поломок был отличен, её история несколько отлична от нас.

Затем cхожим образом были изучены геномы других приматов, причем каждое следующее исследование было направлено к все более глубоким корням эволюционного древа. Последний из приматов у которого искомый ген еще находился в неактивном состоянии были представители отряда долгопятообразных (единственный выживший представитель которых — Tarsius), с которыми наши эволюционные пути разошлись примерно 58 млн. лет назад.

Следующая веточка — отряд мокроносых (среди которых наиболее известны, пожалуй, лемуры), с которым, как показывает изучение ДНК, наши пути разошлись примерно 60-63 млн. лет назад. Эти животные, как оказалось, умели синтезировать витамин С.

Выходит, что мы потеряли ген в промежутке между 58-63 млн. лет назад:

tree

На картинке красным показаны виды, не умеющие синтезировать витамин С, а зеленым те, кто не потерял этой способности. Соответственно утрата была где-то на стыке этих ветвей (синий цвет).

Как произошла утрата? Существует несколько предположений на этот счет. Некоторые ученые считают, что мутации, сломавшие ген, произошли в период бурных эволюционных перестроек и закрепилась в наших предках лишь потому, что они употребляли в достатке растительной пищи, которая содержала витамин С. Соответственно естественный отбор не избавился от этой оплошности, так как в этом просто не было надобности, выживали ведь животные и без синтеза. Поэтому по сей день мы, как и другие приматы, не умеем синтезировать аскорбиновую кислоту, и нуждаемся в её поступлениях с пищей.

3 Апр 2013 Рубрика:

Почему наши пальцы морщатся при контакте с водой?

Раньше считалось, что кожа на наших пальцах покрывается морщинами благодаря расширению при воздействии с водой. Затем в 1935 ученым попался пациент с пораженными нервами конечностей, и у этого человека наблюдалась одна странность: его пальцы не морщились при длительном соприкосновении с водой.

Прежняя гипотеза была вмиг отброшена. Если дело было лишь в расширении кожной площади в воде, то этот эффект наблюдался бы и без подключения нервной системы. К тому же не совсем понятно, почему этот эффект возникает лишь на пальцах рук и ног? Прежде это объяснялось отсутствием волосяного покрова и спецификой кожи, но участие нервной системы в процессе заставило предположить, что этот эффект имеет под собой эволюционные назначение. Выходит он давал определенное преимущество для вида в прошлом.

Сразу же были рассмотрены приматы, но ни у кого из них не было найдено ничего подобного.

Затем экспериментально было установлено, что морщинистые пальцы дают преимущество при держании влажных предметов. Испытуемые занимались различными манипуляциями сначала с сухими объектами (с ровной и довольно сложной для хватки структурой), затем с влажными, и оказалось, что во втором случае люди с морщинистой кожей на пальцах справлялись с задачами быстрее.

Второе исследование более подробно изучает сам механизм, стоящий за процессом появления морщин на пальцах. Оказалось, что локальное воздействие влаги провоцирует нервную систему на перестройку осмотических механизмов в клетках. Этот эффект и создавал морщины на ступнях ног, что приводило к гораздо лучшему сцеплению с влажной поверхностью. Такая структура кожи напоминает дренажные сети, по которым легче удалять влагу из-под ступни. Что-то вроде автомобильных покрышек.

Я думаю вы уже догадались о том, какую роль сыграли эти улучшения для наших предков. С такой кожей на кончиках пальцев легче и какое-нибудь орудие труда в руке удержать в дождь, и скользкого моллюска из воды вытащить. Ну а от способности  унести ноги от хищника в слякоть и говорить нечего.

Top