Мортон Дженкинс - 101 ключевая идея. Эволюция

См. также статью «Кювье, Жорж».

Жизнь на Земле не раз подвергалась опасностям, которые грозили уничтожить ее навсегда. Не менее пяти раз наступали такие моменты, когда исчезало большинство живых организмов планеты. В настоящее время можно сказать, что мы находимся в шестом периоде массового вымирания. Только на этот раз вымирание представляет собой результат человеческой деятельности, то есть внутренних, а не внешних сил.

За 3,5 миллиарда лет глобальная экосистема претерпела много кризисов и в самые критические моменты была близка к полному исчезновению. Около 250 миллионов лет назад жизнь была на грани вымирания. За относительно короткий геологический срок вымерло по крайней мере 96 % видов. Из всех видов, когда-либо обитавших на Земле, 99,9 % вымерли. Часто создается впечатление, что их вымирание ускорили внешние природные катаклизмы. Среди них можно назвать столкновение с многочисленными астероидами и кометами, которые вызывали появление пылевых облаков и приводили к климатическим изменениям, превращая Землю то в раскаленную пустыню, то в ледяную тундру. Наша планета также пережила значительные колебания уровня океанов и периоды повышенной вулканической активности, вызванной смещением земных пластов. Пять основных катастроф таковы:

• Поздний ордовик (440 миллионов лет назад) — вымерло около 85 % видов.

• Поздний девон (365 миллионов лет назад) — две волны крупного вымирания морских видов, отделенных друг от друга миллионом лет.

• Поздняя пермь (251 миллион лет назад) — вымирание около 96 % видов. Это было крупнейшее вымирание в истории жизни, в результате исчезли почти все зверообразные пресмыкающиеся, которые до этого были хозяевами планеты на протяжении 80 миллионов лет.

• Поздний триас (205 миллионов лет назад) — вымерло около 76 % видов (в основном морских).

• Поздний мел (65 миллионов лет назад) — вымерло от 75 до 80 % видов. Это наиболее известное вымирание, поскольку оно явилось концом эпохи динозавров, которые до этого были хозяевами планеты на протяжении 140 миллионов лет.

См. также статьи «Дрейф материков», «Динозавры».

Кладистика — это метод описания путей эволюционного развития с помощью науки о классификации (таксономии). Одна из школ таксономии придерживается схемы, первоначально предложенной немецким энтомологом Вилли Хеннингом в 1950 годах и развитой Найлсом Элдриджем и Джоэлом Кракрафтом. Она основывается на положениях генеалогии, которая пытается проследить происхождение современных организмов от их предков и составить их генеалогическое древо. Термин «кладистика» Хеннинг составил на основе греческого слова «кладос», что значит «ветвь, отросток». Основная группа, или таксон, называется в кладистике «кладон»; считается, что все организмы одного кладона произошли от одного общего предка. Важное предположение при составлении родословных линий (кладограмм) заключается в том, что ни одно из ныне существующих животных не является предком другого вида современных животных. Следовательно, два разных современных вида животных могут быть связаны только общим предком.

Кладограммы составляются на основе определенного количества совместных признаков, которые считаются гомологичными и, следовательно, указывают на общее эволюционное происхождение. Более того, эти схожие признаки являются отправной точкой для выделения отдельной ветви кладограммы. Таким образом, кладограммы представляют собой схемы регулярно ветвящихся линий, похожие на схемы семейной родословной. Похожие схемы раньше применялись для составления родословных дворянских родов и назывались «фамильное дерево».

Каждое ответвление начинается в том месте, когда появляется отдельный признак, передаваемый группе организмов, связанных между собой родством. Кладонам с общими признаками даются названия групп животных или растений. Группа может быть очень большой — значительная часть фауны — или очень маленькой, такой, как род, в который входит десяток видов, но принцип их выделения одинаков. При составлении кладограмм самая большая трудность состоит в том, чтобы определить в самом ли деле признак, по которому организмы объединяют в одну группу, считается гомологичным. Если одни представители кладона обладают общими признаками с организмами, не входящими в него, то они, по всей видимости, не являются унаследованными от общего предка и называются примитивными признаками.

Эволюционный скачок между земноводными и пресмыкающимися стал возможен, по видимому, только благодаря развитию особого типа яйца, которое можно было откладывать на сушу (так называемое клейдоическое или амниотическое яйцо).

Это основной признак, по которому земноводные отличаются от пресмыкающихся. Такое яйцо позволило производить потомство вне воды и, следовательно, дало предпосылку к тому, чтобы позвоночные вышли из водной среды обитания и распространились по всей суше. Во-первых, образовалась твердая оболочка вокруг яйца, которая предотвращала его обезвоживание. Во-вторых, появился желток, который поддерживал рост зародыша и позволял молодым рептилиям появляться из яйца уже в сформировавшейся форме. В-третьих, система оболочек внутри яйца образовывала миниатюрный «водоем», в котором мог развиваться эмбрион, и мешок для продуктов выделения.

Вместе с этим произошла эволюция экскреторной (выделительной) физиологии, которая стала полностью отличаться от физиологии водных животных. Беспозвоночные и рыбы, которые постоянно обитают в воде, выделяют токсичный аммиак. Он получается из избыточных аминокислот, потребляемых белков, в результате простых биохимических реакций. Аммиак растворяется в большом количестве воды, в которой обитают эти животные. Но в яйце, которое откладывается на сушу, эмбрион не может выжить, если будет выделять ядовитый аммиак — накопление этого химического вещества внутри оболочки яйца окажется фатальным. Поэтому развился ряд более сложных химических реакций, при котором выделяется безвредная и нерастворимая мочевая кислота, хранящаяся внутри яйца до тех пор, пока из него не вылупится детеныш. Развитие клейдоического яйца привело к следующим последствиям:

• Устранение стадии головастика с жабрами. Пресмыкающиеся появляются из яйца похожими на взрослых особей; при этом не происходит никакого метаморфоза (как у земноводных).

• Развитие способа внутреннего оплодотворения. Половые клетки уже не выделяются в воду, так как оплодотворение происходит внутри организма, до того как вокруг эмбриона в яйцеводе образуется относительно непроницаемая оболочка яйца.