Теория эволюции Чарлза Дарвина, впервые опубликованная в 1859 г., предложила смелое новое представление о том, как произошли растения и животные и является фундаментом для медицинских и биологических исследований сегодня. Но она всё еще подвергается нападкам креационистов в различных частях мира, особенно в США, Индонезии и на Ближнем Востоке.
Возможно, три мощнейших способа проверить эволюцию, это сравнительная геномика, гены группы гомеобокс, ископаемые переходных форм. [1][2][3]
В совокупности это обеспечивает надёжное свидетельство эволюции как теории происхождения всех жизненных форм. Позвольте мне представить недавние находки в этой области.
Геномы и эволюция
Геном — это генетический материал организма, содержащий гены и некодирующие последовательности ДНК и РНК [4]. Первый организм, геном которого просеквенировали (определили последовательность оснований нуклеотидов) — бактериофаг (вирус бактерий). Это произошло в 1976 г. и оставалось единичным случаем до 1995, когда то же самое проделали с бактерией.
К 2003 г. человеческий геном был расшифрован усилиями крупнейшего совместно-научного проекта [5]. Оказалось, что он состоит из 3 миллиардов пар оснований ДНК, которые кодируют 20 500 генов, примерно как у мыши. Сегодня новое поколение технологий секвенирования позволяет расшифровать индивидуальный человеческий геном примерно за 1000 долларов.
Примерно 98,8% генов человека и шимпанзе одинаковы [6]. Поскольку мы знаем время, с каким обычно накапливаются различные мутации между потомками, можно предположить, что последний общий предок этих видов жил примерно 6-8 миллионов лет назад [7]. Эта дата подкреплена известными ископаемыми древних человеческих популяций и доисторических приматов.
Целакант — это примитивная кистепёрая рыба, чей геном проливает свет на раннюю эволюцию сухопутных животных. Предполагалось, что она исчезла вместе с динозаврами, пока её живой представитель не был найден вблизи Южной Африки в 1938 г.
В 2013 г. весь геном кистепёрой рыбы Латимерии (Latimeria chalumnae) был просеквенирован. Это живая реликвия расхождения семейства кистепёрых рыб, достигшего своего зенита около 300 миллионов лет назад. В геноме этой рыбы 19 033 гена, в числе которых общими для всех позвоночных являются 251. Сравнительные позиции 100 581 аминокислот были проанализированы на максимальное сходство, в результате чего открылась филогения (эволюционная история видов), показывающая предполагаемые межвидовые связи, подтверждаемые данными ископаемых. Доказано, что целаканты отошли от древа позвоночных до происхождения двоякодышащих и тетрапод (позвоночные с четырьмя конечностями). [8]
Недавно расшифровали полные геномы рыб данио-рерио, фугу, камбалы, слоновой акулы, шимпанзе, утконоса, крысы, курицы, собаки, лошади, опоссума и кенгуру наряду с многими беспозвоночными (например фруктовыми мушками) и микроорганизмами. Всякий раз, когда расшифровывается полный геном, определяется его генетическое разнообразие, компоновка комплекса белков может сравниваться с другими, известными ранее образцами и на этой основе делается эволюционная гипотеза о степени сродства.
Если сравнивать полученные результаты со всеми известными данными анатомии организмов, они всегда подтверждают теорию эволюции.
(От переводчика: можете на досуге заняться сравниванием нуклеотидных последовательностей многих уже на сегодня известных организмов с помощью инструмента BLAST, доступного на сайте Национального центра биотехнологической информации. На последнем так же находится современный общедоступный «генбанк» всех организмов. Введя название вида в поиск на сайте, вы получите всю известную информацию о нём, начиная с генов, белков и заканчивая сотнями статей учёных).
Целакант Латимерия — примитивная кистепёрая рыба, живущая по сей день. Источник: John Long, Flinders University
Гомеобокс-гены и эволюция
Также известные как hox-гены, они вовлечены в развитие частей организма и являются основными «матрицами» или инструментарием, позволяющим телу строить само себя, включая остальные гены в том порядке, как следует. Нох-гены организованы вдоль хромосом в том же порядке, в каком следуют части тела, ими контролируемые.
Эволюционный смысл этих генов глубок. Они очень похожи внутри широкого круга организмов и функционируют похоже. Если вы насекомое и нуждаетесь в развитии ноги, то тогда заработает ваш ген «Shh». Если вы позвоночное, неважно, рыба или человек, Shh ген будет отвечать за развитие плавников или конечностей.
Недавно было открыто, что когда рыба эволюционировала до земноводных, около 370 миллионов лет назад, трансформация рыбьего плавника в конечность наземных животных контролировалась одним и тем же процессом. Ген Shh также отвечает за развитие парных плавников у акул, демонстрируя таким образом сходство в развитии с наземными челюстными позвоночными. Также недавно исследовано, что рыбы имеют определённые гены и регуляторные структуры для формирования пальцев, но не используют их. То есть, этот этап формирования пальцев активен только как черта тетрапод. [9]
Ископаемые переходных форм и эволюция
Известные также как «утерянные звенья», они представляют собой мозаику черт, присущих двум крупным филогенетическим группам организмов, что позволяет поместить их между ними. Первым таким ископаемым был Археоптерикс, окрещённый как «первая птица», поскольку он имел перья, но сохранял скелет рептилий. Он уже фигурировал в останках животных, живших приблизительно 150 миллионов лет назад , когда никаких известных птиц не было и в помине. [10]
Сегодня из новых экстенсивных исследований Археоптерикса и динозавров теропод известно, что это лишь один из оперённых хищных динозавров. Недавно открытый Аурорнис тоже входит в эту группу, а вообще сейчас известно 8 семейств динозавров теропод, обладающих перьями всех видов. По данным, полученным в процессе изучения ископаемых останков животных, понятно, что птицы эволюционировали от мелких теропод приблизительно между 180 и 160 миллионами лет назад.
Наиболее впечатляющая находка — Энтелогнат, ископаемое, претендующее закрыть «брешь» в эволюции позвоночных. Эта панцирная рыба возрастом в 425 миллионов лет обладает нижней челюстью и угловатыми чешуйками на горле подобно костным рыбам (osteichthyan). Недавние работы 2009 г. показывают, что панцирные не являются однородной группой, а имеют несколько ответвлений в эволюционном дереве с более высокими ответвлениями приближенными к живым рыбам. [11]
Панцирная рыба Энтелогнат — наиболее примитивное позвоночное, обладающее современным сочетанием челюсти и лицевых костей. Источник: Brian Choo
Энтелогнат появился гораздо раньше, чем основная масса панцирных, что подразумевает, что значительная диверсификация этой группы произошла сразу после её возникновения около 440 миллионов лет назад. Только 5 лет назад самая старая известная в мире костная рыба Гую была найдена в тех же залежах в Юннане ( Китай), где был найден и Энтелогнат.
Настоящим сюрпризом стало то, что эта древняя костная рыба имела шипы спереди своих плавников и костных чешуек, формирующих твёрдый панцирь вокруг тела. Это черта как панцирных так и других ранних челюстных позвоночных.
Сейчас благодаря таким ископаемым мы знаем, что лопастные рыбы (sarcopterygains) появились ранее первых кистепёрых рыб (actinopterygians).
Другой поистине впечатляющей переходной формой стала найденная в последние годы кистепёрая рыба Tiktaalik, жившая около 375 миллионов лет назад там, где сегодня находится Канада. Это была четвероногая рыба с черепом, идентичным ранним амфибиям, но имеющая лучевые плавники вместо конечностей. [12] Как и в случае с Арехеоптериксом и другими ископаемыми переходными формами, от вас может зависеть, где она займет место на древе жизни. Кто-то видит в ней «рыбу с лапами», а кто-то амфибию с плавниками.
Tiktaalik ярко демонстрирует промежуточную эволюционную стадию, когда развитые кистепёрые рыбы приобрели большинство анатомических черт необходимых для становления амфибиями.
Переход от рыб к амфибиям наглядно показан на этих ископаемых формах Позднего Девона. Кистепёрая рыба Tiktaalik (слева) имела лучевые плавники на конечностях, в то время как Acanthostega (справа) — ранняя амфибия — обладал пальцами. Черепа почти идентичны. Источник: John Long, Flinders University
Таким образом, имеем ископаемые свидетельства
Пожалуй, сильнейшим доказательством эволюции сегодня являются сотни миллионов ископаемых, содержащихся в музеях и прочих коллекциях всего мира.
В музее Пейдж Лос-Анджелеса около 3,5 миллиона ископаемых костей в одном здании и это один из сотен и тысяч музеев, университетов, геологических станций и приватных коллекций ископаемых по всему миру.
Если бы хоть одно из них было найдено вопреки прогнозируемой стратиграфической позиции — это могло бы развенчать эволюцию. Находки млекопитающих в Кембрийский период или динозавров в Девонский могли бы сразу же опровергнуть эту теорию. Но среди сотен миллионов ископаемых образцов изученных по сей день, ни одна не принадлежит тому горному слою, которому не должна бы принадлежать согласно теории эволюции.
Сегодня можно бесспорно положиться на эволюцию. Если бы это было не так, то нам бы не удалось добывать природные залежи газа и нефти, используемые нами в повседневности.
Текст: Джон Лонг
Перевод: Искатель
