Теория эволюции путем естественного отбора полностью изменила мир науки 150 лет назад, и её последствия нашли своё отражение во всех аспектах жизни, включая политику и религию. В мире биологии теория эволюции принимается за данность, точно также как тот факт, что Земля вращается вокруг Солнца, принимается за данность в астрономии. Однако на данный момент, наверное, нет более спорного в социальном плане научного вопроса. И хотя основы эволюции всем хорошо известны, нам ещё предстоит изучить огромное количество вещей, которые произошли или появились за историю эволюции, начавшуюся 3,5 миллиарда лет назад. Ниже представлены 10 самых важных открытий, сделанных за последнее десятилетие, которые помогают учёным заполнить пробелы в нашем понимании эволюции.
10. Супергены бабочек
Открытие: супергены бабочек демонстрируют доселе не известный способ передачи наследственности
Вид бабочек, под названием Heliconius numata, уже давно озадачивает учёных. У представителей этого вида есть семь разных типов рисунков на крыльях, каждый из которых обусловлен комбинацией целого множества различных генов. Когда родители, обладающие отличающимися рисунками на крыльях, спариваются, гены перемешиваются, располагаются в новом порядке и быстро соединяются. Традиционная модель наследственности, выведенная в законах Менделя, рассыпается в прах, когда мы имеем дело с множественными генами.
В 2011 году, команда британских и французских биологов обнаружила наличие того, что они назвали супергеном, а именно - кластера из восемнадцати генов, которые передаётся из поколения в поколение в виде единого блока. Вместо того, чтобы унаследовать смесь генов от каждого из родителей, потомство наследует специфические доминантные и рецессивные супергены, что позволяет дискретным признакам передаваться из поколения в поколение. Бабочки скрывают и другие загадки, например, почему именно семь разных рисунков на крыльях используются для того, чтобы отпугнуть птиц, когда одного было бы вполне достаточно. Но на данный момент мы, по крайней мере, знаем, как они передаются.
9. Человеко-обезьяны (Humanzees)
Открытие: Скрещивание людей и шимпанзе
Тот факт, что шимпанзе являются самыми близкими выжившими родственниками человека, широко известен. Возможность скрещивания этих двух видов, захватывала наше воображение более сотни лет, а Советские учёные даже предлагали множество теорий по этому поводу. Есть также те, кто верят, что гибрид человека и шимпанзе, по кличке Оливер жил вплоть до прошлого года, и это несмотря на то, что ДНК тест показал, что он был обычным шимпанзе, которой обладал некоторыми характеристиками, свойственными человеку.
К радости многих зацикленных на этом вопросе пользователей Интернета, генетическое исследование, проведённое в 2006 году, показало, что предки людей и шимпанзе продолжали скрещиваться друг с другом, после их изначального разделения, произошедшего примерно 6,3 миллионов лет назад. Более того, им это так нравилось, что они продолжали скрещиваться в течение 1,2 миллионов лет. Эти результаты были весьма неожиданными и способными открыть новое направление в исследованиях истории жизни. По словам автора исследования, Дэвида Ряйха (David Reich): «Тот факт, что мы не видели большее количество подобных случаев у животных, может означать лишь то, что мы их не искали».
8. Старая летучая мышь
Открытие: загадка о летучей мыши, стоявшая перед учёными в течение нескольких десятилетий наконец-то была решена с помощью интригующих останков
Летучие мыши являются вторым по численности отрядом млекопитающих, и составляют пятую часть всех видов млекопитающих. Это единственные млекопитающие, которые смогли выработать возможность свободного полета, а также умение использовать эхолокацию причём на таком уровне, что среди других наземных существ у них нет равных в этом деле. Эти отличительные черты были давней загадкой в биологии: что появилось прежде? (Ответом, на аналогичный вопрос, кстати, является курица).
В 2003 году, в Вайоминге была обнаружена пара окаменелостей, которые оказались частями нового вида, названного «Onychonycteris finneyi», который обладал многими странными качествами. На каждой из лап, существ этого вида было по пять пальцев, заканчивавшихся когтями, в то время как у современных летучих мышей есть один или два пальца. Учёные предположили, что такие лапы были им нужны для карабканья по кронам деревьев. Более того, найдённый вид обладал способностью летать, однако у него не было эхолокации, что и подтвердило, что мыши сначала научились летать, а затем приобрели способность эхолокации в ходе эволюции. Этот вид примкнул к десяткам и сотням других переходных видов, которые остаются полностью невидимыми для креационистов. Образец, возраст которого составляет около 52 миллионов лет, положил конец распрям между учёными.
7. Тиктаалик (Tiktaalik)
Открытие: Тиктаалик оказался недостающим звеном между рыбами и наземными животными.
Одним из наиболее глубоких преобразований за всю историю жизни является выход животных из воды на сушу. Четвероногие (Tetrapod) это название группы животных, которые первыми покинули воду и соответственно отрастили 4 конечности. Первые четвероногие были предками всех живущих на данный момент рептилий, амфибий, птиц и млекопитающих. Ученые давно поняли, что четвероногие произошли от кистеперых рыб, наиболее известным примером которых, вероятно является латимерия (coelacanth). Однако на протяжении долгого времени, у учёных не было никаких доказательств которые могли бы указать на то, когда мягкие мясистые плавники начали превращаться в костные конечности. Этот процесс, по оценкам, датируется периодом, начавшимся между 400 и 350 миллионами лет назад.
Тиктаалик, обнаруженный в 2004 году, в провинции Нунавут (Nunavut) предоставил нам новые знания. Отмеченный как недостающее звено, Тиктаалик был первым найдённым видом, который был рыбой, но в то же время демонстрировал зачатки пальцев, кистей, локтей и плеч. Он настолько переходный, насколько ископаемое может им быть. Один и исследователей, нашедших его, назвал его рыбоногим.
6. Вши
Открытие: Вши открывают новое окно в историю млекопитающих
Достижения в области генетического тестирования открыли окна в прошлое, о которых нельзя было даже мечтать пятьдесят лет назад. Вши, которые раздражают кожу головы человека уже десятки тысяч лет, предоставили нам новый метод по познанию прошлого. Коготки вшей адаптированы под их переносчика, поэтому, когда их любимая еда превращается в новый вид, вши следуют её примеру. Такая точность в видообразовании вшей означает, что родословную вши можно точно датировать на основе ДНК с помощью нескольких окаменелостей, которые бы действовали в качестве точки отсчёта.
ДНК тестирование вшей было проведено (наверное, страдающей от зуда) командой исследователей из Музея естественной истории в Лондоне (London’s Natural History Museum). В результате исследования были выявлены новые факты в дополнение к нашим знаниям об эволюции птиц и млекопитающих. Исследователи обнаружили, что вши жившие на птицах и млекопитающих начали изменяться ещё до вымирания динозавров. Это означает, что в отличие от господствующей теории, несколько существующих на данный момент групп млекопитающих, скорее всего, были сформированы ещё до вымирания динозавров. Альтернативная, но не менее поразительная версия состоит в том, что предки наших вшей кормились кровью динозавров.
5. Гигантские амёбы
Открытие: Гигантская амеба ставит под сомнение тот период, в который возникла симметричная жизнь
Одной из первых основных характеристик, которые появились в мире животных, является принцип двусторонней симметрии. Если разделить человека надвое по центру, сверху донизу, вы, по большей части, получите те же самые вещи с обеих сторон. Вы можете разрезать пополам всё, начиная от плоских червей, до акул и слонов. Вы обнаружите те же результаты - то же зеркальное отражение, правда от резания всего подряд вокруг вас будет большой беспорядок, и вам придётся отвечать на неприятные вопросы. Тем не менее, вы продемонстрируете, что двусторонняя симметрия встречается повсеместно. Такая ключевая черта стала предметом многочисленных дебатов относительно того, когда она возникла. Некоторые из наилучших примеров доказательств этой теории были найдены на морском дне, и их возраст составляет 550 миллионов лет. Этими доказательствами были следы, оставленные животными на дне моря. Считалось, что создание таких специфических следов под силу только существам, которые состоят из двух одинаковых частей.
Открытие, совершённое в 2007 году исследователями Техасского университета поставило под сомнение такие выводы. Ныряя у берегов Багам, доктор Михаил В. Матц и его команда сняли на плёнку амёбу шириной в 2,5 сантиметра, одноклеточное существо, скользящее по морскому дну. Существо продвигало себя, выделяя протоплазму, а его ядро было заполнено водой, что помогало ему поддерживать свою форму. Амёба оставила следы, которые было поразительно похожи на те следы, которые были обнаружены на окаменелостях. Это даёт основание предполагать, что двусторонняя симметрия могла на самом деле развиться на десятки миллионов лет позже, чем считалось изначально.
4. Проект генома неандертальца
Открытие: Проект генома неандертальца даёт основание предполагать, что мы связаны родством
Неандертальцы это тот вид, который был очень похож на нас. Существуют доказательства, которые дают нам возможность полагать, что неандертальцы были настолько же умны, насколько умны люди, физически сильнее нас, а также то, что они успели развить многие аспекты культуры до своего исчезновения, которое произошло меньше, чем 30,000 лет назад. Благодаря тому, что они вымерли совсем недавно, учёным удалось выделить их ДНК. В 2010 году команда учёных из немецкого института Макса Планка (Max Planck) опубликовала черновой вариант расшифровки генома неандертальца, спустя примерно десять лет после того, как работа по секвенированию генома человека была завершена.
Самый сочный заголовок того времени, гласил о том, что от одного до четырех процентов ДНК современных людей происходит от неандертальцев, что может считаться доказательством скрещивания между неандертальцами и людьми. В документе, опубликованном в прошлом году, этот вывод ставится под сомнение. В докладе так же говорится о том, что эти гены вероятнее всего передались нам от нашего общего с неандертальцами предка, однако первый исследователь настаивает на своей гипотезе и даже выпустил ещё один доклад в её поддержку.
Открытые вопросы являются движущей силой науки, и этот вопрос вряд ли будет окончательно разрешен ещё в течение некоторого времени. Из этого стоит вынести только одно – то, что неандертальцы не так уж сильно отличались от нас.
3. Дитя Люси
Открытие: Дитя Люси полностью завладел вниманием учёных
Самым известным ранним предком человека, вероятнее всего является Люси - скелет, найденный в 1974 году, которому по данным учёных 3,2 миллиона лет. Несмотря на то, что до наших дней сохранилось всего лишь около сорока процентов скелета Люси, она стала символом зарождения человечества. Её вид, Австралопитек афарский, был на тот момент самым старым известным видом, существовавшим после того, как мы отделились от нашего общего предка с шимпанзе. Однако другая находка затмила славу Люси, после того как в 2006 году учёные нашли останки ещё одного Австралопитека афарского.
Несмотря на то, что останки были старее останков Люси на тысячи лет, новый скелет был назван Дитя Люси. Ребёнок был женского пола и, по словам учёных, погиб примерно в возрасте трёх лет. То, что останки являются скелетом ребёнка, делает их очень редкими. Кроме того, этот скелет, более хорошо сохранившийся и полный, чем скелет Люси. Ребенок, который был всё ещё в юном возрасте, поможет значительно расширить наши познания о предках людей, но довольно трудно не умилиться при чтении описания крошечных пальчиков и малюсенькой коленной чашечки.
2. Самый старый предок
Открытие: Арди (Ardi) это самый старый, из когда-либо обнаруженных, предок людей
Если уж мы говорим на тему потери славы Люси, стоит познакомиться с Арди - ископаемое, которое в 2009 году вырвало у Люси корону самого старого человеческого предка. Арди была 50 килограммовой самкой с небольшим мозгом и жила она на более чем миллион лет раньше Люси. Она была обнаружена рядом с остатками тридцати шести других особей. Арди, которая является представительницей нового вида Ардипитеков (Ardipithecus ramidus) была на самом деле обнаружена в 1994 году, однако объявили о ней только через пятнадцать лет тщательнейшего анализа, который был необходим для подтверждения всех фактов.
Ещё со времён Чарльза Дарвина среди людей бытует мнение, что наш общий родственник с шимпанзе должен был бы выглядеть, скорее, как шимпанзе. Однако у шимпанзе было столько же времени развиться, сколько у нас, поэтому на самом деле нет никакой причины считать, что наши предки должны были быть ближе к ним или к нам. Арди нанесла сокрушающий удар по старой идее. Исследования показали, что в отличие от шимпанзе или горилл, она обладала неожиданной смесью как примитивных, так и более совершенных характеристик. Как сказал анатом Оувен Лавджой (Owen Lovejoy), который проанализировал части скелета Арди: «она продемонстрировала огромную промежуточную стадию в нашей эволюции, о которой никто не знал». И если в науке и есть какое-то открытие, которое может быть важнее других, так это определённо будет открытием того, о чём никто раньше не знал.
1. Мусор в ДНК
Открытие: оказалось, что мусор в ДНК на самом деле таковым не является
Когда в 2000 году, был представлен первый доклад проекта «Геном Человека», девяносто семь процентов из 3,2 миллиарда цепочек в последовательности не имели очевидных функций. Основной функцией ДНК является обеспечение модели для конструкции белков, и эта информация хранится в генах, которые составляют всего три процента ДНК. Ученым уже давно было известно об этой некодирующей части ДНК, а называть эту часть «мусором» начали ещё в 1972 году. Даже Нобелевский лауреат Фрэнсис Крик (Francis Crick), один из первооткрывателей двойной спирали, говорил, что основная часть, составляющая ключ к жизни является «чем-то, немногим больше чем мусор».
В сентябре 2012 года международный проект «Энциклопедия элементов ДНК» (ENCODE) опубликовала карту на четыре миллиона переключателей, которые они нашли в мусоре ДНК. Именно эти переключатели регулируют гены, кодирующие белок. Ученые проекта говорят, что почти у восьмидесяти процентов последовательностей ДНК есть та или иная биохимическая функция. Прошло менее чем полгода, и результаты этого сдвига в мышлении не заставили себя ждать: ученые из Массачусетского технологического института выявили часть некодирующей ДНК, которая имеет основополагающее значение для развития сердечных клеток, в то время как другие ученые обнаружили мутации в некодирующей ДНК, которые, по-видимому, являются основной причиной рака кожи. Оба этих открытия имеют потенциальное медицинское применение, и учёные, скорее всего, обнаружили лишь вершину айсберга.
