Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Новости>>Новости Эволюции


Новости Эволюции (142)

Причины, по которым кембрийский период истории Земли сопровождался небывалым ростом разнообразия животных, наконец названы. По мнению американских ученых, «кембрийский взрыв» состоялся благодаря сочетанию двух ведущих факторов – появлению хищников и увеличению содержания кислорода в атмосфере.

Животный мир кембрийского периодаЖивотный мир кембрийского периода До последнего времени у палеонтологов было две независимых гипотезы о том, что же являлось движущей силой кембрийского видообразования. По одной из них, повышение уровня кислорода в воде дало животным энергетическую возможность развивать все более сложные планы строения. По другой – движущей силой роста разнообразия стала конкуренция между живыми существами, вызвавшая к жизни в том числе и монстров Берджесской фауны.

 "Между сторонниками этих двух гипотез всегда существовало некоторое напряжение, – рассказывает ведущий автор нового исследования Эрик Сперлинг, постдок Гарвардского университета. – Каждая сторона видела только свои собственные данные, что довольно распространено в науке".

 Новая статья Сперлинга объединяет обе существующие гипотезы. По мнению ученого, два вышеупомянутых фактора работали в кембрийском периоде одновременно, и синтез их влияния как раз и стал причиной взрывного роста разнообразия живых существ.

 "В кембрии существовали практически все важнейшие планы строения – от членистоногих до моллюсков и хордовых, к которым, кстати, принадлежит и человек, - сообщил Сперлинг. – "Кембрийский взрыв" стал самым значительным событием во всей эволюционной истории животных".

 Чтобы внести ясность в происходившее на нашей планете 540 млн лет назад, гарвардский ученый с группой соавторов занялся изучением современных областей моря, содержание кислорода в которых соответствует докембрийским показателям, составляя от 2% до 10% обычного уровня нашего времени. Хотя такие места довольно редки, они существуют и доступны для наблюдений.

 Как показала работа Сперлинга и его команды, в бескислородных зонах практически отсутствуют хищники, и их численность хорошо согласуется с содержанием кислорода в воде. "Это говорит о том, что в докембрийском океане с его малым количеством кислорода хищники встречались крайне редко", – уверен исследователь.

 Жизненные формы бескислородных зон, как правило, представляют собой микробов или очень мелких животных, дополняет его рассказ биологический океанограф Института океанографии Скриппса, профессор Лайза Левин. "Животные, которые там живут, питаются обломочным материалом, падающим сверху, или местными бактериями. Биологическое разнообразие в этих местах очень низкое", – отметила она.

 Однако по мере перемещения в области с более высоким содержанием кислорода начинает встречаться все больше разных хищников. Аналогично рост кислорода в кембрийском периоде подпитывал метаболические расходы на преследование добычи, пишут исследователи в своей статье. Напомним, что несомненные следы существования животных примерно на 200 млн лет старше кембрийского периода, но никаких молекулярных свидетельств хищничества не встречается вплоть до самого кембрия.

 Появившись на свет, хищники не ограничились одним лишь переходом на питание другими животными, например, планктоном. Они начали развивать челюсти для захвата и пережевывания добычи. Так была запущена "гонка вооружений" отношений хищник-жертва, ставшая движущей силой возникновения современного разнообразия живых существ. Защищая свои жизни, потенциальные жертвы изобрели раковины, а после оснастили их острыми шипами и длинными выростами.

 Настоящее помогает нам понять прошлое, открывая новые способы познания причин и деталей "кембрийского взрыва", пишет Live Science. А изучение роли кислорода в далеком прошлом дает также и возможность управлять изменениями океанской фауны в будущем.

 Статья "Oxygen, ecology, and the Cambrian radiation of animals" доступна на сайте PNAS.ORG

 


Истчонки: PaleoNews


Новые виды могут появиться благодаря географическим и экологическим барьерам, которые разделяют прежде единую популяцию. Особи из одной части популяции не могут пересечь, к примеру, реку, чтобы смешать свои гены с особями из другой части, и в результате из-за накапливающихся генетических различий они становятся разными видами.

Оса Nasonia vitripennis, откладывающая яйца в личинку хозяина (фото Elizabeth Cash).Оса Nasonia vitripennis, откладывающая яйца в личинку хозяина (фото Elizabeth Cash).Однако для этого, как показали исследователи из Университета Вандербильта (США), вовсе не обязательно, чтобы на территории популяций вырастали горы, а реки меняли своё русло: достаточно лишь кишечной микрофлоры.

Учёные давно заметили, что разные виды животных дают приют разным видам бактерий, и несовпадение в видовом составе микробов отражает эволюционную дистанцию между их хозяевами. Однако до сих пор не было понятно, возникают ли такие различия в микрофлоре только лишь благодаря смене питания, то есть на смену одним микробам приходят другие, либо бактерии эволюционируют вместе с теми, в ком живут.

Чтобы прояснить этот вопрос, Роберт Брукер и Сет Бордерштейн предприняли ряд опытов с двумя близкими видами паразитических ос, Nasonia giraulti и Nasonia vitripennis. Их эволюционные пути разошлись где-то миллион лет назад, но до сих пор и N. giraulti, и N. vitripennis паразитируют на одних и тех же насекомых, то есть никаких экологических барьеров между видами нет. При этом, однако, если произойдёт межвидовое скрещивание, то 90% новорождённых самцов в потомстве погибнут.

Исследователи обнаружили, что в кишечнике ос живут бактерии рода Providencia и ещё один вид, называемый Proteus mirabilis. Обычно Providencia преобладают, но при межвидовом скрещивании в пищеварительном тракте у потомства начинают доминировать P. mirabilis. Учёные предположили, что именно неправильный состав микрофлоры служит причиной массовой гибели гибридного потомства. Они попробовали накормить ос-гибридов антибиотиками — и в результате половина потомства выжила. Если же таким осам, избавленным от собственных бактерий, давали смесь Providencia и P. mirabilis, то большинство личинок погибало.

То есть смешению видов препятствует не несовместимость их генов сама по себе, а неспособность полученной смеси генов правильно организовать работу микрофлоры, наладить, так сказать, диалог между бактериями и организмом личинки.

В журнале Science авторы работы пишут, что у гибридов иммунитет не мог должным образом контролировать микрофлору. У них на 40% повышалась активность иммунных генов, вызывая что-то вроде аутоиммунного расстройства. Если же гибридов лишали бактерий, их иммунитет вёл себя нормально.

Так или иначе, именно бактерии в своё время сыграли для ос видообразующую роль, воспрепятствовав смешению генов внутри популяции. Поэтому влияние микрофлоры на эволюцию можно смело поставить рядом с горами, реками и прочими масштабными географическими и экологическими факторами.

 


Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА


Самой известной и, пожалуй, самой популярной теорией происхождения митохондрий и хлоропластов является теория эндосимбиоза (или симбиогенеза). По ней, хлоропласты и митохондрии прежде были самостоятельными прокариотическими организмами (какими-нибудь древними бактериями или цианобактериям), которыми питались далёкие предки эукариот. В какой-то момент поедание бактерий сменилось симбиотическими отношениями: жертвы стали жить внутри охотника, обеспечивая его энергией, и в итоге превратились в знакомые всем хлоропласты и митохондрии. 

В общих чертах тут всё более-менее понятно, но что при этом происходило на клеточном уровне? Какими, например, характерными особенностями обладали клетки древнейших эукариот, которые первыми начали налаживать симбиотические отношения с поглощёнными бактериями? Почему вообще получилось так, что бактерии перестали расщепляться пищеварительными ферментами и оставались плавать в теле хозяина целыми и невредимыми? На эти и на многие другие вопросы ответов пока нет, хотя учёные интенсивно их ищут. Главная проблема, разумеется, в том, что все гипотезы и теории приходится строить на современном материале, на изучении нынешних простейших, так как ископаемых останков с тех далёких времён почти нет.

Но как можно узнать, что происходило миллионы и миллиарды лет назад, наблюдая за современным одноклеточными? Считается, что какие-то особенности структуры, какие-то особенности поведения нынешних простейших отчасти повторяют то, как вели себя их древнейшие предки. И здесь нужно добавить, что эндосимбиоз — по крайней мере тот, который привёл к появлению хлоропластов, — возникал в истории жизни несколько раз. Сначала были так называемые первичные эндосимбионты: древнейшие эукариоты, которые первыми поняли, что фотосинтезирующие цианобактерии можно использовать, так сказать, живьём. Из таких первичных эндосимбионтов впоследствии появились растения, зелёные и красные водоросли, а также своеобразная группа водорослей, называемых глаукофитами, чьи фотосинтезирующие органеллы чрезвычайно напоминают цианобактерии. 

Роль фагоцитоза древних эукариот в происхождении хлоропластов. (Рисунок авторов работы.) Роль фагоцитоза древних эукариот в происхождении хлоропластов. (Рисунок авторов работы.) Но были и такие организмы, которые использовали для эндосимбиоза не сами бактерии, а первичных эндосимбионтов. То есть другие древнейшие эукариоты поглощали других эукариот, у которых уже были приручённые фотосинтезирующие цианобактерии. Из таких вторичных и третичных эндосимбионтов получились криптофитовыегаптофитовые и гетероконтофитовые водоросли, а также эвгленоидеи. У потомков вторичных эндосимбионтов мембрана хлоропластов состоит не из двух, а из трёх слоёв. Считается, что самая внутренняя мембрана досталась хлоропластам от бактерии, а вторая, внешняя — от древнего эукариота, который, поглощая бактерию, заворачивал её в свою мембрану. В случае с трёхмембранными хлоропластами третья (самая внешняя) мембрана, как считается, досталась хлоропластам от нового хозяина, который заворачивал в свою мембрану другого эукариота с фотосинтезирующими элементами внутри. 

Однако в любом случае один из ключевых этапов — поглощение одного одноклеточного другим. Исследователи из Университета Далхаузи (Канада) и Американского музея естественной истории (США) утверждают, что древние эукариоты, которые впервые использовали хлоропластный симбиоз, поглощали бактерии не любой частью клетки, как амёбы, а с помощью специализированных структур. Учёные наблюдали за Cymbomonas, относящейся к одним из наиболее простых и древних зелёных водорослей. Хотя, как и все зелёные водоросли, Cymbomonas произошла от первичных эндосимбионтов, при этом, как оказалось, у неё сохранилась способность питаться бактериями. 

В статье, опубликованной в Current Biology, исследователи описывают пищеварительный аппарат водоросли Cymbomonas. Пища попадает в клетку через специальное отверстие, после чего по пищеводообразному каналу движется к постоянной пищеварительной вакуоли, аналогу желудка, причём пищевод может сокращаться, помогая пище продвинуться к «желудку». 

Такой способ поглощения не похож на то, что мы наблюдаем у других простейших, вроде амёб или инфузорий. Авторы работы полагают, что он достался Cymbomonas от предков, которые с его помощью приобрели первые хлоропласты. Сейчас бактерии, пойманные Cymbomonas, перевариваются в пищеварительной вакуоли, однако весь процесс поглощения пищи может быть моделью для изучения того, как бактерии в один прекрасный день избежали расщепления в вакуоли и превратились в домашних фотосинтетиков. 

В данном случае трудно сказать, что именно благодаря такому пищеварительному аппарату стало возможным «приручение» бактерий — тут могли сыграть свою роль и другие особенности физиологии древних эукариот. Но если именно такая схема поглощения пищи осуществлялась в каждом случае появления эндосимбиоза, это наводит на мысль, что это неспроста, что, очевидно, именно такой путь бактерии в клетку давал ей шанс уцелеть и развить симбиотические отношения.

 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Самая популярная гипотеза возникновения хлоропластов и митохондрий состоит в том, что те и другие исходно были бактериями и попали в клетки пра-(пра)-праэукариот в качестве паразитов и/или симбионтов. Потом одни бактериальные гости превратились в митохондрии и произвели тем самым революцию в энергоснабжении клетки, а другие стали хлоропластами, и с этого момента началась эволюция растений.

Хлоропласты в растительной клетке. (Фото BASF - The Chemical Company.)Хлоропласты в растительной клетке. (Фото BASF - The Chemical Company.)Но когда это произошло? События настолько древние, что ни о каких точных датах говорить не приходится. А приблизительность оценок такова, что, например, время появления эукариот «плавает» от 800 млн до 3 млрд лет назад. С такой же «точностью» определяют и время возникновения хлоропластов и митохондрий.

Но исследователям из Калифорнийского университета в Беркли (США) всё-таки удалось внести некую ясность в вопрос. До сих пор подобные оценки основывались на трудноразличимых микробных следах в палеонтологических находках и не очень внятных биохимических маркерах, которые удавалось в таких следах обнаружить. Николас Матцке и Патрик Ши пошли по другому пути: они оценивали возраст митохондрий и хлоропластов по их же генам. Как известно, эти органеллы имеют собственную ДНК и собственную молекулярную машинерию для белкового синтеза. Оставалось только понять, какие гены у них могли меньше всего измениться с тех незапамятных времён, когда и митохондрии, и хлоропласты были самостоятельными организмами.

Митохондрии в клетке лёгких. (Фото Kallista Images.)Митохондрии в клетке лёгких. (Фото Kallista Images.)В итоге исследователи остановились на генах АТФ-синтаз — белках, которые непосредственно отвечают за синтез главной энергетической молекулы любой клетки, АТФ. Эти белки есть и в ядерном геноме, и в митохондриальном, и в хлоропластном. Они очень консервативны, и по изменениям в них можно оценить, когда происходили самые важные события в жизни на Земле. Разумеется, сравнивая изменения в генах ядра и органелл, учитывалось, что все они менялись неравномерно, с разной скоростью. Кроме того, авторы работы использовали палеобиологические данные, полученные от растительных и животных останков, которые считаются более надёжными свидетелями, нежели ископаемые микробы.

В статье в PNAS исследователи пишут, что древние протеобактерии, от которых, скорее всего, пошли митохондрии, проникли в эукариотические клетки около 1,2 млрд лет назад. Это не слишком расходится с более ранними оценками. Но с ними сильно расходится возраст растительного фотосинтеза, который, как сказано в статье, «родился» 900 млн лет назад, когда первые цианобактерии попали в клетки древних праэукариот. Цианобактерии научились фотосинтезировать давно (они вообще жили на Земле уже во времена архея), однако до сих пор считалось, что их совместная жизнь с эукариотами началась гораздо раньше, едва ли не 2 млрд лет назад.

В целом такой подход, по словам авторов работы, позволяет снизить неопределённость временнóй оценки на 14–6%. Так что, возможно, палеобиологи вскоре смогут пользоваться не столь широкими и неопределёнными рамками, какие были в ходу до сих пор, особенно в отношении событий, происходивших миллиарды лет назад.

 


 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Каким образом некоторые млекопитающие в результате эволюции приобрели гигантские размеры, и почему другие сохранили средние или мелкие габариты? Любопытную теорию на этот счет предложил эколог Джордан Оки из университета Аризоны.

Как изменение в размерах тела влияет на эволюционный потенциал.Как изменение в размерах тела влияет на эволюционный потенциал. Представители класса млекопитающих сильно различаются между собой размерами тела. Среди них можно найти малышей, умещающихся в рюмке, и гигантов длиной с три школьных автобуса. Некоторые, как киты или слоны, в процессе эволюции радикально "подросли" и достигли очень крупных размеров, а другие, например, приматы, на протяжении всей своей истории сохраняли довольно скромные габариты.

 Команда ученых разных специальностей – палеонтологов, эволюционных биологов и экологов, возглавляемая Оки, попыталась объяснить, почему одни группы млекопитающих смогли превратиться в гигантов, а другие – нет. Чтобы ответить на этот вопрос, они обратились к скорости увеличения размеров тела отдельных особей.

 Известно, что некоторые млекопитающие живут быстро и умирают молодыми, а другие растут и взрослеют на протяжении довольно долгого времени. К первым принадлежат, например, живущие всего пару лет мыши, а ко вторым – люди, изредка дотягивающие до сотни лет. Зато мыши начинают размножаться уже через два месяца после рождения, а вот у людей зрелость наступает намного дольше. В биологии такие виды называют "быстрыми" и "медленными" соответственно.

 Согласно теории ученых из группы Оки, "быстрые" виды имеют больше шансов превратиться в гигантов, чем "медленные", при этом достигнутые быстроживущими животными размеры окажутся крупнее, чем у медленноживущих. Чтобы проверить это предположение, исследователи обратились к истории нескольких групп млекопитающих и проследили ее на протяжении последних 70 млн лет. Они измерили максимальный размер предков современных китов, слонов, приматов и тюленей, и пришли к мнению, что их теория хорошо согласуется с наблюдаемыми фактами.

 "Приматы развиваются очень медленно, и никогда не превышали веса в 500 килограммов, – рассказал Оки. – И наоборот, гигантские размеры китов накладываются на их быстрые темпы роста".

 Кроме того, новая теория дает ключ пониманию рисков вымирания среди животных разных размеров. Как оказалось, самые крупные виды имеют больше всего шансов погибнуть при каких-нибудь катаклизмах и изменениях климата. Дело в том, что они размножаются относительно реже, чем существа меньших размеров, и при повышении уровня смертности вдвое общий урон для популяции у гигантов мегафауны окажется сильнее в 16 раз.

 "Это в самом деле удивительное открытие, – заявил соавтор исследования Алистер Эванс из университета Монаш в Мельбурне. - Оно указывает на еще одну причину, по которой многие крупные животные уже вымерли после последнего ледникового периода, или находятся под угрозой исчезновения сейчас".

 Данное исследование, уточняющее различия между основными группами млекопитающих, позволяет делать прогнозы о том, как изменения в размерах тела влияют на эволюционный потенциал. В будущем, передает Science Daily, эта работа поможет найти пути снижения риска вымирания животных на фоне изменения климатических условий.

 Напомним, что некоторое время назад Эванс подсчитал, что для увеличения размеров тела животного от мыши до слона необходимо по меньшей мере 24 миллиона поколений. А вот обратное "превращение", согласно данным ученого, идет чуть ли не в 10 раз быстрее.


 Источник: PaleoNews


 

 

Вопрос о том, почему пингвины, научившись нырять и плавать под водой, не сохранили подобно другим морским птицам способность летать, занимал биологов в течение достаточно долгого времени. Ответ на него, похоже, нашла группа учёных из США и Канады, исследование которых опубликовано в американском журнале PNAS.

Пингвины под водойПингвины под водойИсследовав с помощью электронных датчиков и радиоизотопного анализа двигательную активность баклана и толстоклювой кайры, а затем сравнив результаты с аналогичными данными по другим птицам – гусям и тем же пингвинам, – орнитологи выяснили, что передвижение в воздухе и под водой – это те навыки, которые в принципе находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга. То есть лучшие ныряльщики среди пернатых одновременно являются худшими из летунов, к тому же у многих необходимость совмещать эти две способности приводит к двойным издержкам.

Так, баклан, использующий в качестве основного водного движителя перепончатые лапы, при нырянии выделяет гораздо больше водяных паров и углекислого газа, чем пингвин аналогичного размера, что свидетельствует о больших потерях энергии. У кайры, плавающей за счёт крыльев, эти издержки ниже, чем у баклана, но всё равно примерно на 30 процентов выше, чем у равного ей по росту пингвина, поскольку крылья создают дополнительное сопротивление под водой, а тело, вынужденное быть относительно маленьким и лёгким, быстро охлаждается, в отличие от массивного туловища «хозяина Антарктиды».

«Итак, чтобы улучшить способности к нырянию, птицам пришлось уменьшить размер крыльев или же увеличить габариты тела. И то, и другое в конечном итоге делает полёт невозможным», – заключает соавтор исследования Роберт Риклефс (Robert Ricklefs) из университета Миссури.


 Источник: Научная Россия


Понедельник, 20 Май 2013 19:28

Эволюция перьев

Автор

Около 150 лет назад, когда обнаружили археоптерикса — наполовину динозавра, наполовину птицу, — всё казалось понятным: динозавры нарастили перья, научились летать, и так появились птицы. 

Как бы не так. В последнее время в Китае открыли несколько пернатых динозавров, которых нельзя считать прямыми предками птиц, и вопрос об эволюции пера (результат развития чешуи?) заиграл новыми красками. Судя по количеству находок оперённых, но нелетающих животных, перья возникали вовсе не для полёта. Для чего же? 

Палеонтолог Джулия Кларк из Техасского университета в Остине (США) выступила в журнале Science с обзорной статьёй, в которой попыталась собрать всё, что мы знаем о происхождении перьев, и указать направления дальнейшего поиска.

Микрораптор, по-видимому, носил переливчатое оперение. (Изображение Mick Ellison / AMNH.)Микрораптор, по-видимому, носил переливчатое оперение. (Изображение Mick Ellison / AMNH.)Самые ранние «протоперья» совершенно не напоминали чешуйки: то были тоненькие нити, которые едва ли могли улучшить аэродинамические характеристики животных — даже тех, что специализировались на прыжках с дерева на дерево. А когда появляются лёгкие плоские и ветвистые образования, в которых мы узнаём привычные нам перья, их несут нелетающие существа. 

И у современных птиц перья не только даруют возможность полёта, но и выполняют целый ряд других функций. Во-первых, что очевидно, они служат теплоизолирующим материалом. Во-вторых, помогают птицам сливаться с окружающим миром (прятаться от хищников) или, напротив, выделяться на его фоне (дабы понравиться противоположному полу). Недавно исследователи идентифицировали расцветку перьев некоторых ископаемых образцов, и выяснилось, что она была довольно яркой. Одна работа, опубликованная несколько месяцев назад, обнаружила первое свидетельство различий в оперении между полами: 130 млн лет назад самцы обладали длинными хвостовыми перьями, что, по-видимому, стало результатом полового отбора. 

Так когда же появились первые перья? Палеонтологи продолжают отфутболивать сакраментальную дату всё дальше в прошлое. По последним данным, самые ранние протоперья возникли как минимум за 100 млн лет до того, как их потомки позволили первой птице подняться в воздух. Многие тероподы (в эту группу динозавров, давшую впоследствии птиц, входили, помимо прочих, рапторы и тираннозавры, представляете?) носили перья, напоминавшие современные, или что-то вроде щетины. И не они одни. Их очень далёкий родственник, похожий на трицератопса, тоже щеголял протоперьями. Некоторые летучие птерозавры не исключение (хотя их щетина несколько иная). 

Последний общий предок этих групп жил почти за 100 млн лет до этих пушистых существ. Он тоже носил жёсткие протоперья? Или же перья возникали в истории эволюции несколько раз? 

Как на грех, палеонтологическая летопись не спешит удовлетворить наше любопытство. Все великолепно сохранившиеся образцы из Китая относятся к позднему юрскому периоду или раннему мелу, а эти группы образовались ещё в триасе. Ни одна из найденных на сегодня окаменелостей тех времён не сохранила следов мягких тканей настолько хорошо, чтобы рассказать о происходившем на перьевом фронте. 

Более того, до сих пор не обнаружен такой слой породы, от которого можно было бы ожидать прорыва. Поэтому исследователям приходится идти окольными путями, отмечает г-жа Кларк. Сейчас надо подналечь на моделирование, чтобы максимально сузить перечень возможных функций уже найденных протоперьев. Но уже ясно, что они возникали вовсе не для того, чтобы можно было оторваться от земной тверди.

 


 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Многие органы в нашем теле настолько замысловаты, что кажется невероятным их возникновение в результате постепенного усложнения более простых структур. Причём дело не столько во множестве элементов, сколько в их спаянности друг с другом, взаимной «притирке». Если взять классический пример такого органа — глаз, нельзя представить себе, скажем, две трети от него: недособранный глаз просто не будет работать. А на каких основаниях тогда эволюционировала структура, которая ни за что не отвечала?

Череп рыб, особенно ископаемых, устроен гораздо сложнее черепа человека. (Фото HBSS.) Череп рыб, особенно ископаемых, устроен гораздо сложнее черепа человека. (Фото HBSS.) В подобных случаях эволюционисты обычно указывают на более простые аналоги таких «нередуцируемо сложных» структур: так, наш изощрённый глаз можно сопоставить с предельно простыми «глазами» плоских червей. В эволюции всё могло начаться со скопления светочувствительных клеток на поверхности кожи, которые потом образовали «впячивание», аналог глазного бокала, и следом шло развитие глазной камеры. Причём первые «глаза» были вполне функциональны, то есть могли отличать по крайней мере свет от тени. Развитие всё же имело место, и оно заключалось в постепенном прибавлении генов, клеток и тканей.

Американские учёные из центра NESCent (National Evolutionary Synthesis Center) предложили альтернативную версию того, как могли развиваться сложные структуры. Их модель полностью противоположна описанной выше, то есть эволюционное движение шло не по пути усложнения, а по пути упрощения. Свою гипотезу они подтверждают математической моделью, описанной в журнале Evolutionary Biology. Модель оперировала скоплением клеток, в котором происходила передача наследственной информации, её перемешивание в результате рекомбинации, мутационные процессы и т. д. Кроме того, клетки должны были выполнять некую функцию. Чем эффективнее они делали свою работу, тем выше была вероятность воспроизводства, появления следующего поколения. При этом клетки в виртуальной популяции были разного рода — условно говоря, белые и чёрные.

Поначалу способ организации клеток был довольно сложен: белые и чёрные сочетались друг с другом весьма хитроумным способом. Но через несколько поколений обнаружилось, что «клеточная» структура заметно упростилась. То есть задача, которая стояла перед комплексом клеток, заставляла их в каждом поколении искать более простые пути взаимодействия, чтобы с помощью эффективной работы получить право оставить потомство.

Похожие вещи, по словам учёных, можно наблюдать и в природе. Например, череп позвоночных развивался явно по пути упрощения. Если череп ископаемых рыб напоминал костяную головоломку, то впоследствии и число костей уменьшилось, и их соединения упростились. Особенно это заметно при переходе между классами, то есть от рыб к амфибиям, от амфибий к рептилиям и т. д. В одних случаях кости просто исчезали, а в других — срастались в одну.

Поэтому вполне возможно, что такие сложные структуры, как глаз или бактериальный жгутик, в прошлом выглядели ещё сложнее, а то, что мы видим сейчас, есть лишь более простые и эффективные версии первоначальной конструкции. Но чтобы эта гипотеза подтвердила своё право на существование, придётся найти больше подобных примеров, а также убедиться, что процессы упрощения соответствуют реальным эволюционным срокам.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


400 млн лет назад в первобытном океане обитала бесчелюстная рыба Euphanerops. Ко всем прочим странностям этого существа теперь прибавилась пара плавников, расположенная позади его ануса.

Ископаемый образец Euphanerops (фото Robert Sansom).Ископаемый образец Euphanerops (фото Robert Sansom).«Обычно у рыб по два грудных и брюшных плавника, а также один анальный, — напоминает ведущий автор открытия Роберт Сэнсом из Лестерского университета (Великобритания). — А Euphanerops не имеет спаренных плавников в области груди или брюха, зато у него пара анальных. Насколько мне известно, это единственное создание с подобной особенностью. Оно уникально».

Euphanerops, реконструкция (изображение авторов работы).Euphanerops, реконструкция (изображение авторов работы).Euphanerops жили в девонском периоде, который из-за плодовитой эволюции рыб порой так и называется — «век рыб». Бесчелюстные рыбы того времени обычно располагали лишь одиночными плавниками и больше напоминали угрей. Теперь вы понимаете, как удивились учёные, изучая образец, найденный в Квебеке (Канада).

Хотя плавники, без сомнения, каким-то образом влияли на способ передвижения рыбы, г-н Сэнсом и его коллеги не спешат приписывать им определённую функцию.

Интересно другое: именно в девонском периоде стали появляться наши ранние предки, челюстные позвоночные, которые со временем выработали привычное нам строение тела с двумя руками (плавниками, крыльями). «А всё, что было у бесчелюстных рыб, — это хвост и спинные плавники, — поясняет г-н Сэнсом. — Для парных образований необходима совершенно иная модель развития».

Вот почему Euphanerops начинает выглядеть как очень важное звено нашей собственной эволюции. У него появляются парные плавники как раз в тот период, когда стали возникать челюстные позвоночные. Возможно, именно благодаря таким, как он, у нас сегодня есть две руки и две ноги.

Результаты исследования опубликованы в журнале Biology Letters.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


«Батарейками» для первой жизни на Земле могли стать метеориты, которые принесли с собой молекулы, позволившие запасать энергию.

Обед подан! (Фото Wally Pacholka / Barcroft Media / Getty Images.)Обед подан! (Фото Wally Pacholka / Barcroft Media / Getty Images.)У каждого организма есть такие встроенные «батарейки», ведь энергия, полученная с пищей, не всегда требуется сразу и полностью. В основе таких молекул — фосфор, но у ранних форм жизни не было к нему доступа, ибо этот элемент был спрятан глубоко в минералах. Решить проблему помогли камни, сыпавшиеся с неба.

Сегодня самым распространённым хранителем энергии выступает аденозинтрифосфат (АТФ), которым пользуются миллионы сложных организмов. Откуда взялась эта молекула? Для её создания и освобождения энергии требуются ферменты, но первые организмы ещё не были настолько сложны, чтобы выполнять подобные операции. Вероятно, была какая-то молекула попроще.

По словам Терри Ки из Лидсского университета (Великобритания), первым накопителем энергии мог быть пирофосфит, состоящий из фосфора, кислорода и водорода. Это вещество схоже по своим химическим свойствам с АТФ и при этом более реактивно, то есть ему не нужны ферменты.

Г-н Ки и его коллеги изучили один сибирский метеорит, содержащий много фосфора. Фрагменты небесного камня окунули в кислую воду из вулканических прудов Исландии, которая считается аналогом воды, существовавшей на первобытной Земле. Четыре дня спустя образцы метеорита выделили большое количество фосфита. Высохнув, он превратился в пирофосфит. Как видим, это вещество образуется очень просто.

Идея этого исследования пришла учёным после того, как в 2009 году в геотермальных прудах Калифорнии был обнаружен избыток фосфита.

Выводы, к сожалению, вызвали неоднозначную оценку. Самая большая проблема заключается в том, что все современные организмы пользуются для накопления энергии фосфатами, а не фосфитами, отмечает Уильям Мартин из Университета Генриха Гейне (ФРГ). Животные и растения используют АТФ, а большинство микроорганизмов приспособили пирофосфат. «И я ставлю на то, что так было всегда», — подчёркивает учёный.

По этой причине многие полагают, что древним накопителем энергии скорее всего служил пирофосфат. Но и с ним не всё гладко. Ему надо было образовываться из фосфатов, а они химически очень активны, поэтому никакому фосфату не удалось бы продержаться на поверхности планеты сколько-нибудь долго. К тому же пирофосфат реагирует с водой, а не растворяется в ней, как пирофосфит. «Учёные отдают предпочтение пирофосфату, потому что он проще», — говорит Стивен Беннер из Фонда прикладной молекулярной эволюции (США). По его словам, нет никакого другого аргумента в пользу такого выбора.

Г-н Ки считает, что пирофосфит мог быть предшественником пирофосфата: им пользовались до тех пор, пока жизнь не приобрела молекулярное «оборудование», позволившее ей работать с фосфатами. В ходе дальнейших экспериментов, результаты которых ещё не опубликованы, его группа выяснила, что пирофосфит легко превращается в пирофосфат.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

Почему дикобразьи иглы легко вонзить, но трудно вытащить?

11-12-2012 Просмотров:9218 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Почему дикобразьи иглы легко вонзить, но трудно вытащить?

Североамериканский дикобраз (который, заметим, относится к иной группе грызунов, нежели обычные дикобразы вроде хохлатого), носит на себе 30 тысяч игл. Всякий, кто имел несчастье столкнуться на узкой дорожке с этим...

Что общего у акулы и грызуна?

12-10-2011 Просмотров:8469 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Что общего у акулы и грызуна?

Африканский грызун тенелюб рождается с набором запасных зубов: новые со временем замещают выходящие из строя старые. Один из ближайших родственников тенелюба голый землекоп (фото Pierson Hill)У акул есть замечательная способность: когда...

Неизвестное плотоядное растение обнаружено в Лондоне

26-11-2014 Просмотров:5168 Новости Ботаники Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Неизвестное плотоядное растение обнаружено в Лондоне

Неизвестный ранее вид хищного насекомоядного растения открыли в Лондонских королевских садах Кью. Новый вид назвали Nepenthes zygon, сообщает газета The Independent. Статья первооткрывателей вида сотрудника садов Кью Мартина Чика (Martin Cheek) и Метью Джебба...

Самые редкие рыбы на Земле оказались рекордно молодыми

28-01-2016 Просмотров:4478 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Самые редкие рыбы на Земле оказались рекордно молодыми

Биологи выяснили, что образование новых видов может происходить прямо на наших глазах. Об этом свидетельствует пример дьявольских карпозубиков - данный вид рыб, обитающий в Долине смерти, мог образоваться всего несколько...

Антарктида покрылась плотоядным злаком

10-04-2011 Просмотров:9124 Новости Ботаники Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Антарктида покрылась плотоядным злаком

Щучка дернистая, покрывающая летом побережье Антарктического полуострова   и островов у берегов Антарктиды, усваивает азот особым способом. По мнению   ученых, именно он позволит щучке занять в ближайшее время ведущие позиции   в...

top-iconВверх

© 2009-2018 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.