Недостающее звено | elvensou1.ru

Метка: Недостающее звено

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.

12 Мар 2013 Рубрика:

Эволюция китообразных

Одним из наиболее распространенных укоров в сторону теории эволюции — это отсутствие переходных звеньев. И хотя это, мягко говоря, неправда и найденных переходных звеньев более чем достаточно, мне все же кажется нужным немного написать о них. Ранее уже было сказано о камбале, теперь речь пойдет о китообразных, — они тоже являются отличным примером эволюции в действии.

Происхождение ныне живущих китообразных, к которым относятся киты, дельфины и морские свиньи хорошо изучено и подкреплено как генетическими данными так и обилием ископаемых переходных форм. Китообразные резко выделяются из остальных обитателей морских просторов благодаря:

  • Дыханию легкими, а не жабрами;
  • Строению скелета очень напоминающее наземных млекопитающих (скелет плавников, функционал позвонков и т.д.).

Эти отличительные черты дают повод предположить их ближайшее родство с наземными млекопитающими, и эта гипотеза быстро нашла свое подтверждение.

Переходные звенья

Если предки китообразных ранее обитали на суше, то должны были существовать переходные звенья и палеонтологам посчастливилось отыскать их в достатке.

Наиболее яркий пример здесь — Darudon, скелет которого был обнаружен в Египте и возраст которого насчитывает около 40-млн лет:

Этот давно вымерший вид является показательным: мы отчетливо видим существо, которое уже обитало в воде и передвигалось благодаря длинному и сильному хвосту, но тем не менее еще видны признаки его сухопутных предков — не до конца атрофированные задние конечности и рудиментарные передние. И те и другие, очевидно, никакой пользы животному не приносили.

Вот картинки рудиментов поближе:

Кстати, схожие атрофированные конечности наблюдается и у ныне живущих китообразных. Например, у гренландских китов:

Можно так же заметить, что в основе плавников отчетливо виднеются пять «пальцев». То же самое наблюдается и у дельфинов (на картинке отображено сравнение с рукой человека):

Похоже по структуре, правда? Дельфины в действительности гораздо ближе по генетическому родству с человеком, чем с  любыми другими обитателями морских вод.

Эволюционная цепочка становления китообразных сегодня хорошо восстановлена. У ученых нет никаких сомнений по поводу происхождения китообразным от живших миллионы лет назад наземных млекопитающих:

А вот более общая картина (крестиками помечены ныне вымершие существа). Забавно, но ближайшие из живущих ныне родственников китообразным является гиппопотам:

Это, безусловно, не единственный пример переходного звена и мы к ним еще вернемся в скором времени.

19 Дек 2012 Рубрика:

Эволюция камбалы

Существует множество отличных примеров эволюции в действии, я думаю стоит выкладывать сюда наиболее яркие из них. Они показательны и интересны.

Это – камбала, плоская рыба обитающая на дне морском и имеющая чарующий и незабываемый взгляд. Её пара глаз расположена на правой стороне головы, рот же при этом наклонен перпендикулярно земле как и вся остальная форма живого существа.

Эта рыбка сегодня является хорошим наглядным примером эволюции в действии, так как учеными полностью выстроена эволюционная цепочка предков камбалы и даже найдены несколько ископаемых подтверждающих теорию её эволюции.

Рыбам живущим на дне морском выгоднее быть плоскими по очевидным причинам. Некоторые родственники акул, такие как скаты, постепенно в течении тысяч лет растягивались вбок, отращивая себе подобие крыльев. Поэтому их глаза остались в норме:

Камбала же стала плоской иным путем. Это родственники сельди или форели и их тело изначально было вытянуто вертикально вверх, а не чуть в ширь как у акульих, поэтому предкам камбалы приходилось ложиться на дно боком, а не на живот. И все бы хорошо, если бы не проблема с глазом, которую эволюции приходилось как-то решать. По всей видимости на первое время рыбе приходилось “отжиматься” от дна плавниками, чтобы лучше видеть двумя глазами, потом же, когда глаза воссоединились на макушке, такой прием уже не был столь необходим, но камбала, тем не менее, сохранила его в своем арсенале.

Интересен здесь, прежде всего, процесс переноса глаз на одну сторону головы (цепочка известна довольно подробно):

 

 

На сегодняшний день наиболее примитивным представителем камбалообразных считается Псеттод (Psettodes), обитающий в водах Индийского океана и у берегов Африки . Его отличает глаз, находящийся на верхнем ребре головы, что является промежуточным состоянием полного перехода:

Найдено так же две переходных формы, которые отчетливо показывают путь трансформации:

— Первая находка Heteronectes chaneti, на которой наиболее отчетливо виден резко асимметрический череп и приподнятая глазница с одной стороны головы:

— Вторая находки рыбы Amphistium более многочисленны, но здесь сложнее увидеть деформацию черепа:

Чтобы его отчетливее “прочесть” ученым  понадобилась помощь компьютерной томографии. Результат можно посмотреть здесь и здесь. Что интересно, у различных ископаемых перемещение глаз было разным, на одних отчетливо видно перемещение левого глаза, на другом – правого. Но по всей видимости только одна “миграция” закрепилась, так как у современных рыб глаза расположены исключительно на правом боку.

А вот фотографии индивидуального развития особи современной камбалы. Слева видно, что оба глаза еще находятся по разные стороны черепа, но с течением времени один “переползает” на макушку.

Смещение глаза в ходе индивидуального развития камбалы Bothus ocellatus. Слева: оба глаза еще находятся по разные стороны черепа. В центре: правый глаз переполз на «макушку». Справа: оба глаза на левой стороне. Изображение с сайта vertebrates.si.edu

Конечно это не удивительно, ведь эволюция всегда работает с тем, что есть. У нее нет возможности “отмотать” время вспять и начать с чистого листа, поэтому не удивительно, что существует множество примеров несовершенства строения организмов. Порой они удивительны, и о них мы еще упомянем.

Top