За счет чего происходит эволюция. Эволюция — от микроба до человека. Эволюция современных видов

Из архивов «Континента»

Хорошо известно, что наша Вселенная образовалась около 14 миллиардов лет тому назад в результате гигантского взрыва, известного в науке как Big Bang. Возникновение Вселенной “из ничего” не противоречит известным законам физики: положительная энергия вещества, образовавшегося после взрыва, в точности равна отрицательной энергии гравитации, так что полная энергия такого процесса равна нулю. В последнее время ученые обсуждают также возможность образования и других вселенных – “пузырей”. Мир, согласно этим теориям, состоит из бесконечного числа вселенных, о которых мы пока еще ничего не знаем. Интересно, что в момент взрыва образовалось не только трехмерное пространство, но, и что очень важно, и время, связанное с пространством. Время – причина всех тех изменений, которые произошли во Вселенной после Big Bang. Эти изменения происходили последовательно, шаг за шагом по мере возрастания стрелы времени, и включают в себя образование огромного числа галактик (порядка 100 млрд.), звезд (число галактик умноженное на 100 млрд.), планетных систем и в конечном счете самой жизни, включая разумную жизнь. Чтобы представить себе, как много звезд во Вселенной, астрономы приводят такое любопытное сравнение: число звезд в нашей Вселенной сравнимо с числом песчинок на всех пляжах Земли, включая моря, реки и океаны. Вселенная, замороженная во времени, была бы неизменной и мало интересной и в ней не было бы никакого развития, т.е. всех тех изменений, которые произошли потом и в конечном счете привели к существующей картине мира.

Возраст нашей Галактики 12.4 миллиардов лет, а нашей солнечной системы 4.6 млрд. лет. Возраст метеоритов и самых старых камней на Земле немного меньше 3.8-4.4 млрд. лет. Первые одноклеточные организмы, лишенные ядер прокариоты и зелено-голубые бактерии, появились 3.0-3.5 млрд. лет тому назад. Это простейшие биологические системы, способные образовывать протеины, цепи аминокислот, состоящие из основных элементов жизни С, Н, О, N, S, и ведущие независимый образ жизни. Простые зелено-голубые “аlgае”, т.е. водяные растения без сосудистых тканей и “archaebacteria” или старые бактерии (используемые для приготовления лекарственных препаратов) и сегодня важная часть нашей биосферы. Эти бактерии – первое успешное приспособление жизни на Земле. Интересно, что зелено-голубые бактерии и другие прокариоты почти не изменились в течение млрд. лет, в то же время исчезнувшие динозавры и другие виды уже никогда не могут возродиться снова, т.к. условия на Земле сильно изменились, и они уже не могут пройти через все те этапы развития, которые они прошли в те далекие годы. Если по тем или иным причинам жизнь на Земле прекратится (из-за столкновения с гигантским метеоритом, в результате взрыва соседней к солнечной системе суперновой или нашего собственного самоуничтожения), она не может начаться вновь в том же виде, ибо теперешние условия в корне отличаются от тех, которые были около четырех млрд. лет тому назад (например, наличие свободного кислорода в атмосфере, а также изменение фауны Земли). Эволюция, уникальная по своей сути, уже не может повториться в том же виде и пройти все те этапы, через которые она прошла за минувшие миллиарды лет. Доктор Пайсон из Лос-Аламосской Национальной Лаборатории США высказал весьма любопытную мысль о роли эволюции в организации системы живых структур: “Жизнь – это последовательность молекулярных взаимодействий. Если мы откроем в биологии принцип иной, чем эволюция, мы научимся создавать живые системы лабораторным путем и таким образом понять механизм образования жизни”. Причина, почему мы не можем лабораторным путем осуществить превращение видов (например, мухи дрозофилы в какой-нибудь другой вид), состоит в том, что в естественных условиях на это понадобились миллионы лет, и мы сегодня не знаем другого принципа, как вызвать такое превращение.

По мере увеличения количества прокариотов они “изобрели” явление фотосинтеза, т.е. сложную цепь химических реакций, в которых энергия солнечного света вместе с углекислым газом и водой преобразуется в кислород и глюкозу. В растениях фотосинтез осуществляется в хлоропластах, которые содержатся в их листьях, приводя к атмосферному кислороду. Атмосфера, насыщенная кислородом, появилась 2-2.5 млрд. тому назад. Эукариоты, многоклеточные клетки, содержащие ядро с генетической информацией, а также органеллы, образовались 1-2 млрд. лет тому назад. Органеллы содержатся в клетках прокариотов, а также в клетках животных и растений. ДНК – это генетический материал любой живой клетки, в которой содержится наследственная информация. Наследственные гены расположены в хромосомах, которые содержат протеины, связанные с ДНК. Все организмы – бактерии, растительный и животный миры – несмотря на гигантское разнообразие видов, имеют общее происхождение, т.е. имеют общего предка (common ancestor). Дерево жизни состоит из трех основных ветвей – Bacteria, Archaea, Eukaria. В последнюю группу входит весь растительный и животный мир. Все известные живые организмы образуют протеины, используя лишь 20 основных аминокислот (хотя общее количество аминокислот в природе равно 70), а также используют одну и то же молекулу энергии АТФ для запаса энергии в клетках. Они также используют молекулы ДНК для передачи генов из одного поколения другому. Ген – это фундаментальная единица наследственности, часть ДНК, который содержит информацию, необходимую для синтеза протеина. Различные организмы имеют сходные гены, которые могут подвергаться мутации или улучшаться в течение длительной эволюции. От бактерий до амеб и от амеб до человека) гены ответственны за характеристики организмов и улучшение видов, тогда как протеины поддерживают жизнь. Все живые организмы используют ДНК, чтобы передать свои гены другому поколению. Генетическая информация передается от ДНК протеину путем сложной цепочки превращений посредством РНК, которая подобна ДНК, но отличается от нее своей структурой. В цепочке превращений химия®биология®жизнь синтезируется органическая молекула. Биологам хорошо известны все эти превращения. Самое удивительное из них – расшифровка генетического кода (The Human Genome Project), которая поражает воображение как сложностью, так и совершенством. Генетический код универсален для всех трех ветвей дерева жизни.

Самый интересный вопрос, некоторый человечество ищет ответ в течение всей своей истории, это как возникла первая жизнь и, в частности, зародилась ли она на Земле или же была привнесена из межзвездной среды с помощью метеоритов. Все основные молекулы жизни, включая аминокислоты и ДНК, найдены и в метеоритах. Теория направленной пансмермии (panspermia) предполагает, что жизнь возникла в межзвездном пространстве (интересно, откуда?), мигрирует через огромное пространство, однако эта теория не может объяснить, как жизнь может сохраниться в суровых условиях космоса (опасная радиация, низкие температуры, отсутствие атмосферы и т.д.). Ученые придерживаются теории, согласно которой естественные, хотя и примитивные условия на Земле привели к образованию простых органических молекул, а также к развитию форм различной химической активности, которые, в конечном счете, запустили дерево жизни. В очень интересном эксперименте Miller and Urey, выполненном в 1953 году, они доказали образование сложных органических молекул (альдегидов, карбоксилов и аминокислот) путем пропускания мощного электрического разряда – аналога молнии в естественных условиях – через смесь газов CН4, NH3, H2O, H2, которые имелись в первичной атмосфере Земли. Этот эксперимент продемонстрировал, что основные химические компоненты жизни, т.е. биологические молекулы, могут быть естественным путем сформированы путем симуляции примитивных условий на Земле. Однако, никакие формы жизни, включая полимеризацию молекул ДНК, не были обнаружены которые, по-видимому, могли возникнуть только в результате длительной эволюции.

Тем временем стали появляться более сложные структуры, огромные клетки – органы и большие живые образования, состоящие из млн. и млрд. клеток (например, человек состоит из десяти триллионов клеток). Сложность системы зависела от прошедшего времени и глубины естественного отбора, который сохранял виды, наиболее приспособленные к новым условиям жизни. Хотя все простые эукариоты воспроизводились путем деления, более сложные системы образовывались половым путем. В последнем случае каждая новая клетка берет половину генов от одного родителя и вторую половину от другого.

Жизнь в течение очень длительного периода ее истории (почти 90%) существовала в микроскопических и невидимых формах. Примерно 540 млн. лет тому назад начался совершенно новый революционный период, известный в науке как Cambrian era. Это период бурного возникновения огромного количества многоклеточных видов с твердой оболочкой, скелетом и мощным панцирем. Появились первые рыбы и позвоночные, растения из океанов начали мигрировать по всей Земле. Первые насекомые и их потомки способствовали распространению по Земле и животного мира. Последовательно стали появляться насекомые с крыльями, амфибии, первые деревья, пресмыкающиеся, динозавры и мамонты, первые птицы и первые цветы (динозавры исчезли 65 млн. лет тому назад, по-видимому, вследствие гигантского столкновения Земли с массивным метеоритом). Затем наступил период дельфинов, китов, акул и приматов, прародителей обезьян. Примерно 3 млн. лет тому назад появились существа с необычайно большим и сильно развитым мозгом, hominids (первые предки людей). Появление первого человека (homo sapiens) датируется 200,000 лет тому назад. Согласно некоторым теориям, появление первого человека, который качественно отличается от всех других видов животного мира, возможно, является результатом сильной мутации hominids, которое явилось источником образования новой аллели (allele) – измененной формы одного из генов. Появление современного человека датируется примерно 100,000 лет – тому назад, исторические и культурные свидетельства нашей истории не превышают 3000-7 4000 лет, однако технологически – развитой цивилизацией мы стали совсем недавно, всего лишь 200 лет назад!

Жизнь на Земле – это продукт биологической эволюции, насчитывающей примерно 3.5 млрд. лет. Появление жизни на Земле – это результат большого числа благоприятных условий – астрономических, геологических, химических и биологических. Все живые организмы от бактерий до человека имеют общего предка и состоят из нескольких основных молекул, присущих всем объектам нашей Вселенной. Главные свойства живых организмов – они имеют реакцию, растут, размножаются и передают информацию от одного поколения другому. Мы, земная цивилизация, несмотря на свой юношеский возраст, многого достигли: освоили атомную энергию, расшифровали генетический код человека, создали сложные технологии, стали экспериментировать в области генной инженерии (синтетической жизни), занимаемся клонированием, работаем над увеличением продолжительности нашей жизни (уже сегодня ученые обсуждают возможность увеличения продолжительности жизни до 800 и более лет), начали летать в космос, изобрели компьютеры и даже пытаемся вступить в контакт с внеземной цивилизацией (программа SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence). Т.к. другая цивилизация пройдет совершенно другой путь развития, она полностью будет отличаться от нашей. В этом смысле каждая цивилизация по-своему уникальна – возможно, – это одна из причин, почему программа SETI оказалась безуспешной. Мы стали вмешиваться в святая святых, т.е. в процессы, которые в естественной среде занимали бы миллионы и миллионы лет.

Чтобы лучше понять, как мы молоды, предположим, что полная история Земли равна одному году и что наша история началась 1 января. В этой шкале уже 1 июня появились прокариоты и зелено-голубые бактерии, которые вскоре привели к насыщенной кислородом атмосфере. Cambrion эра началась 13 ноября. Динозавры жили на Земле с 13 по 26 декабря, а первые hominids появились днем 31 декабря. К Новому году мы, уже современные люди, послали первое послание в космос – в другую часть нашей Галактики. Только примерно через 100,000 лет (или по нашей шкале через 15 минут) наше послание (не прочитанное еще никем) покинет нашу Галактику и устремится к другим галактикам. Будет ли оно прочитано когда-нибудь? Мы этого не узнаем. Вероятнее всего нет.

Для возникновения в другой части Вселенной цивилизации, подобной нашей, не только потребуются миллиарды лет. Важно, чтобы такая цивилизация имела достаточно времени для своего развития и превращения в технологическую, а главное не уничтожила себя (это другая причина, почему мы не можем найти другую цивилизацию, хотя мы ее ищем более 50 лет: она, возможно, погибает раньше, чем успевает стать технологической). Наша технология может оказать пагубное влияние на атмосферу. Уже сегодня мы озабочены появлением озоновых дыр в нашей атмосфере, которые сильно увеличились за последние 50 лет (озон – трехатомная молекула кислорода, которая, в общем, является ядом). Это – результат нашей технологической активности. Озоновая оболочка предохраняет нас от опасного ультрафиолетового излучения Солнца. Такое излучение, при наличии озоновых дыр, приведет к повышению земной температуры и как результат – к глобальному потеплению (global warming). Поверхность Марса сегодня стерильна из-за отсутствия озонового слоя. За последние 20 лет озоновая дыра в атмосфере Земли возросла до размеров большого континента. Увеличение температуры даже на 2 градуса приведет к таянию льдов, возрастанию уровня океанов, а также к их испарению и опасному увеличению углекислого газа в атмосфере. Затем произойдет новое потепление атмосферы, и этот процесс будет продолжаться, пока не испаряться все моря и океаны (ученые называют это явление runaway greenhouse effect). После испарения океанов количество углекислого газа в атмосфере увеличится примерно в 100,000 раз и составит около 100%, что приведет к полному и необратимому уничтожению не только озонового слоя земной атмосферы, но и всего живого на Земле. Такое развитие событий уже имело место в истории нашей солнечной системы на Венере. 4 млрд. лет тому назад условия на Венере были близки к земным и, возможно, даже там была жизнь, т.к. Солнце в те далекие времена светило не так ярко (известно, что интенсивность излучения Солнца постепенно увеличивается). Возможно, что жизнь с Венеры мигрировала на Землю, а с Земли, по мере возрастания солнечного излучения, мигрирует на Марс, хотя, по-видимому, такое развитие событий маловероятно из-за проблем миграции живой клетки через космос. Количество углекислого газа в атмосфере Венеры сегодня равно 98%, а атмосферное давление почти в сто раз превышает земное. Возможно, это результат глобального потепления и испарения венерианских океанов. Венера и Марс преподают нам важный урок, т.е. мы знаем сегодня, что может произойти и с нашей планетой, если не предпринимать никаких мер. Другая проблема связана с возрастанием излучения Солнца, которое, в конечном счете, обусловит runaway greenhouse effect на Земле с известным результатом.

Наше развитие идет по экспоненте, с ускорением. Население Земли удваивается каждые 40 лет и возросло примерно с 200 тысяч до 6 млрд. за последние 2000 лет. Однако, не содержатся ли в таком бурном развитии семена опасности нашему существованию? Не погубим ли мы свою цивилизацию? Успеем ли мы стать высокоразвитой цивилизацией и понять нашу историю? Сумеем ли мы летать глубоко в космос и найти другую цивилизацию, подобную нашей? Согласно Эйнштейну, самое удивительное в мире состоит в том, что мир познаваем. Пожалуй, эта одна из самых интригующих особенностей человеческой цивилизации – умение раскрывать тайны мира. Мы можем понять мир, в котором живем, и понять законы, управляющие им. Однако, почему эти законы существуют? Почему скорость света, например, равна 300,000 км/сек или почему хорошо известное в математике число я (отношение длины окружности к его диаметру) равно именно 3.14159…? Американский физик А. Майкельсон получил Нобелевскую премию за измерения скорости света с невиданной точностью (напомню, что это гигантская величина: двигаясь с такой скоростью мы бы оказались на Луне через примерно одну секунду, на Солнце через 8 минут, а в центре Галактики через 28,000 лет). Другой пример – расшифровка генетического кода, состоящего из 30 млн. кусочков, каждый длиной в 500-600 букв, потребовала 15 лет работы с использованием сложных программ и компьютеров. Оказалось, что длина всего кода равна длине 100 млн. писем. Это открытие было сделано на рубеже двух тысячелетий и показало, что, возможно, мы научимся лечить болезни любой сложности путем исправления ошибок соответствующего участка поврежденного гена. Математики с помощью быстрых компьютеров рассчитали число я с немыслимой точностью до триллиона знаков после запятой, чтобы знать точное его значение и описать это число с помощью какой-нибудь простой формулы. Кто придумал эти числа и почему они именно такие? Как генетический код мог оказаться столь совершенным? Как физические постоянные связаны с нашим мирозданием? Разумеется, они отражают геометрическую структуру нашей Вселенной и, по-видимому, имеют разное значение для разных вселенных. Мы не знаем этого сегодня, как, впрочем, много другого. Но мы стремимся найти общие законы нашего мира или даже единый закон, из которого могли бы получить все другие законы в частном случае, а также, что очень важно, понять смысл мировых постоянных. Мы также не знаем, связано ли наше существование с выполнением какой-то миссии.

Но вернемся к нашей истории и нашей эволюции. Закончилась ли она и в чем ее смысл? Что произойдет с нами через миллионы лет, если, конечно, мы сумеем решить намят технологические проблемы и не уничтожим себя? В чем смысл появления в нашей истории таких гениальных личностей, как Эйнштейн, Шекспир или Моцарт? Возможна ли новая мутация и создание другого более совершенного вида, чем человек? Может ли этот новый вид решить проблемы мироздания и понять смысл нашей истории? Мы открыли законы и измерили с захватывающей дух точностью мировые постоянные, но мы не понимаем, почему они такие и какова их роль во Вселенной. Если совсем немного изменить те постоянные, то вся наша история выглядела бы по-другому. Несмотря на всю сложность и загадочность генетического кода, загадки самой Вселенной выглядят бесконечными. В чем суть этих загадок и удастся ли нам расшифровать их? Безусловно, мы изменимся. Но как? Являемся ли мы высшим и последним звеном в длительной истории нашего развития? Является ли наша история результатом какого-то остроумного плана или же оно просто результат сотен и тысяч благоприятных условий, которые стали возможными благодаря времени и длительной эволюции? Вне сомнения, что нашему развитию нет предела и оно также бесконечно, как бесконечен мир, состоящий из миллионов и миллионов вселенных, которые постоянно и разрушаются и образуются вновь.

Илья Гулькаров, Профессор, доктор физико-математических наук, Чикаго
June 18, 2005

Поздняя тяжелая бомбардировка

Согласно выводам недавно опубликованного исследования, жизнь на могла возникнуть в условиях низких температур, и в последствии распространиться в более теплые районы. Об этом говорит анализ последовательностей генов, принадлежащих самой ранней жизни.

Вся современная жизнь на Земле происходит из двух событий в биологической истории нашей планеты. Это появление первых форм жизни миллиарды лет назад и последующая ее эволюция до последнего универсального общего предка (LUCA) всех существующих организмов.

Эти два вымерших вида — первая жизнь и LUCA — существовали, вероятнее всего, в радикально разных условиях. И это предполагает, что ранняя жизнь должна была пройти ряд эволюционных изменений, следы которых все еще можно обнаружить в живых организмах.

«На ранней стадии эволюции столкновение с резким изменением окружающей среды могло потребовать наращивание уровня сложности биологии, необходимого для существования LUCA. Это было необходимо для того, чтобы эволюционный потенциал продолжал наращиваться и позволил бы колонизировать почти каждую среду обитания на Земле в течение следующих четырех миллиардов лет», — заявил Грег Фурнье, эволюционный биолог Массачусетского технологического института в своем интервью для журнала «Astrobiology».

Фурнье и его коллега Марджори Кантин подробно рассказали о своих выводах в журнале «Истоки жизни и эволюция биосфер» .

Хотя в наши дни ДНК признана основой жизни, существует теория, разделяемая многими эволюционными биологами, которая заключается в том, что первые живые существа на Земле, возможно, использовали более простую молекулу РНК. Она способна кодировать генетическую информацию, так же как и ДНК, и способна запускать жизненно важные химические реакции.

Результаты исследований

Исследователи проанализировали записи генных последовательностей, обнаруженных во всех живых организмах, живущих на Земле, включая те, которые, вероятно, похожи на самые древние организмы Земли. Это позволило им выяснить, какие из этих последовательностей имела ранняя жизнь. Затем они обратились к предыдущему исследованию, показавшему насколько хорошо эти последовательности РНК работают при изменении разных условий — температуры, кислотности и уровня излучения. Это помогло определить, как могла бы выглядеть окружающая среда самой ранней жизни на Земле.

Ультрафиолетовый свет может повредить РНК, но, возможно, он мог также стимулировать химические реакции, которые помогли создать ключевые строительные блоки жизни. Во время возникновения жизни, приблизительно 4,4 миллиарда лет назад, испускало гораздо больше ультрафиолетового излучения, чем сейчас. Ученые предположили, что жизнь впервые возникла у поверхности Земли под неким радиационным щитом. Это могли быть вода, лед, осадки или другие барьеры. При этом жизнь имела доступ к незащищенным средам, в которых могли бы генерироваться ключевые биомолекулы.

Температура на Земле, возможно, в то время была относительно низкой. Молодое Солнце было достаточно прохладным, и этого было достаточно для образования значительного количества морского льда. Легкие аминокислоты (строительные блоки белков) и длинные молекулы РНК собирались именно при таких прохладных температурах. Кроме того, ледяные поверхности и слякоть могли помочь собрать сконцентрированные биомолекулы вместе, чтобы способствовать возникновению жизни.

Общий предок LUCA

Однако последний универсальный общий предок — микробный вид, от которого происходит вся жизнь на нашей планете возможно, жил при умеренных температурах. Ученые могут предположить, кем был LUCA, изучая существующие на сегодняшний день гены земных организмов. Анализируя то, как эти гены изменялись в ходе эволюции, и делая выводы о том, какими были древние версии этих генов. Ученые выяснили, что последовательности ДНК, составляющие примерно 600 генов LUCA и аминокислот, составляющих его белки, обычно наиболее стабильны при умеренных температурах.

«Основываясь на работах, проделанных до нас, мы предполагаем, что жизнь распространилась и адаптировалась к новым условиям в самом начале своей истории», — говорит соавтор исследования Марджори Кантин, геобиолог из Массачусетского технологического института.

Ученые также предположили, что LUCA жил на поверхности Земли, в отличие от других исследований, которые утверждали, что LUCA жил вокруг глубоководных гидротермальных источников. Если бы LUCA действительно возник на поверхности Земли, то он, вероятно, обладал генами, которые компенсировали повреждения, вызываемые ультрафиолетовым излучением.

Исследователи предположили, что, поскольку жизнь, по-видимому, возникла в совершенно иной среде, чем та, в которой жил LUCA, ранние организмы, вероятно, эволюционировали, чтобы выдержать радикальные изменения в окружающей среде. Катализатором этих событий могла стать поздняя тяжелая бомбардировка, во время которой множество астероидов и комет столкнулись с Землей и другими планетами внутренней . При этом образовалась континентальная кора, и на поверхности Земли появилось много жидкой воды.

Ключевая ранняя адаптация, вероятно, включала развитие клетки, то есть локализацию организма в клеточной мембране. Возникшая клеточная структура была критически важна для организмов в условиях изменения первоначальных условий.

18.02.2015 в 15:40

В предыдущей статье про эволюцию было рассказано, как ученые про все это узнали, какими методами пользовались. Благодаря этим методам наука накопила массу доказательств того, что виды живых организмов на нашей планете с течением времени изменяются. И на основе доказательств создала единственную теорию, объясняющую эти изменения.

Это теория эволюции Чарльза Дарвина, которую теперь называют «неодарвинизмом», потому что она подтверждена генетикой.

Эволюция происходит среди огромного числа видов на протяжении громадных периодов времени и является системным процессом. Эволюция осуществляется путем изменения того, что есть, она не делает новые виды с нуля.

Суть эволюции заключается в следующем. На планете постоянно изменяется среда обитания, при этом индивиды изменяют то, что имеют. Если это им не удается, то они вымирают, потому что не приспособились к жизни в новых условиях.

За 4,5 миллиарда лет существования нашей планеты не удалось приспособиться к изменяющимся условиям 99,99% видов. Поэтому человечеству вместо насаждения демократий и контроля за ценами на нефть нужно озаботиться тем, чтобы вовремя измениться как виду под новые условия, которые на планете обязательно создадутся. То есть речь идет об управляемой эволюции. Но подробнее об этом в следующих статьях.

Один пример управляемой эволюции - газонокосилки ведут отбор одуванчиков в сторону низкорослости и быстрого роста цветоножек.

Технически эволюция видов проходит так (упрощенное представление).

Основой эволюции является изменение генов индивидуумов. Главные причины изменений две - внешние (мутации - действие ультрафиолета, радиации, высоких температур и т.д.) и внутренние (комбинация генов отца и матери). Можно сказать, что мутации генов это ошибки копирования из-за действия ряда факторов. В результате мутации генов рождается потомство, у которого присутствует новые свойства организма. Чуть длиннее хобот, чуть больше мозг, чуть больше или меньше шерсти.

Мутации генов бывают нейтральными, вредными и полезными.

В результате нейтральных мутаций новые признаки организма на его жизнь не оказывают никакого влияния. Например, в условиях среднего климата на одном из индивидуумов выросло чуть больше шерсти. Ему стало чуть теплее и все.

Вредные мутации приводят к тому, что организм хуже переносит условия окружающей среды. Например, в условиях жаркого климата на одном из индивидуумов выросло чуть больше шерсти. Он начал перегреваться. А это негативно сказывается на его работоспособности (вспомните себя на жаре в сорок градусов), на работе головного мозга (хуже соображает) и в ряде случаев может привести к стерилизации (нет потомства). Такому организму становится сложнее выжить и он погибает, не оставив потомства.

Полезные мутации приводят к тому, что организм лучше переносит условия окружающей среды. Например, в условиях холодного климата на одном из индивидуумов выросло чуть больше шерсти. Ему стало теплее, ему проще выжить, он может дольше находиться на открытом воздухе, он может добыть больше еды. И наконец ему проще дожить до репродуктивного возраста и оставить после себя потомство, часть из которого унаследует ген «большей шерстистости».

То есть основным звеном в механизме эволюции является процесс размножения индивидуумов, обладающих новыми признаками. При изменении условий обитания часть организмов не обладает нужными для выживания признаками. Они погибают до того, как обзаводятся потомством и линия передачи генов организмов с такими признаками прерывается. Другая часть нужными свойствами организма обладает, она выживает и оставляет после себя потомство, обладающее этими признаками.

Из этого потомства выживают те, у кого эти признаки усиливаются. Например, наступает ледниковый период, становится холоднее и выживают только те виды, которые с каждым новым поколением все больше обрастают шерстью. И вот вам новый вид - шерстистый носорог.

Эволюция состоялась.

Можно сказать так: признаки, способствующие размножению вида, подвергаются положительному естественному отбору. То есть способствуют выживанию особей вида, у которых такие признаки присутствуют. А признаки, препятствующие размножению вида, подвергаются отрицательному естественному отбору. То есть способствуют вымиранию особей вида, у которых такие признаки присутствуют.

Возвращаясь к носорогам - неприспособившиеся особи могли все погибнуть, тем самым предковый вид вымирает полностью. Или часть могли мигрировать на юг и остаться в живых на новых территориях. При этом на планете осталось жить два новых вида носорогов.

То есть вымирание видов происходит из-за того, что они не приспосабливаются к новым условиям окружающей среды. А появление новых видов происходит из-за разделения видов. Например, часть динозавров начали летать и дали начало птицам. Другая часть спустилась в воду и стала китами. А третья часть осталась на суше и вся вымерла.

Еще пример. Кистеперые рыбы, являющиеся предками всех сухопутных животных и птиц, в погоне за добычей стали выскакивать на берег. У части рыб постепенно усилились мышцы плавников и они смогли начать понемногу перемещаться по суше. И далее плавники эволюционировали в ноги, а рыбы превратились в сухопутных животных. А часть рыб так и осталась жить в воде. Вот вам и два новых вида.

В среде со стабильными условиями эволюция идет значительно медленнее. Но стабильность играет против видов, если условия вдруг начинают резко меняться, то большая часть видов не успевает приспосабливаться и вымирает.

В местах со стабильными условиями (это обычно тропики), виды имеют больше потомков и меньше о них заботятся. То есть уровень кооперации в холодном климате генетически выше, чем в теплом. Потому в западных странах, где теплее, выше уровень индивидуализма, а в России, где холоднее, больше коллективизма.

Чем больше изменяется среда обитания вида, тем быстрее он эволюционирует или движется к вымиранию. После изменения среды обитания эволюция ускоряется, а затем будет постепенно замедляться по мере приближения к равновесию.

Отбор, не уничтожающий популяцию полностью, ускоряет ее эволюцию. И чем большая доля индивидов не оставит потомства, тем быстрее популяция будет эволюционировать (при условии сохранения хотя бы минимального числа индивидов, необходимого для поддержания популяции).

Кстати, все живые организмы генетически запрограммированы на старение и умирание. Старение является неоправданной потерей размножающихся взрослых индивидов и не является биологически необходимым, так как некоторые виды живут сотни и тысячи лет (например, остистая сосна до 5000 лет). Но если индивид не состарится и не умрет, освободив территорию и ресурсы для следующего поколения, цикл смены поколений замедлится, и вид будет неспособен эволюционировать с достаточной скоростью, чтобы поспевать за изменениями среды. Эта проблема решается с помощью генетических часов, вызывающих старение индивидов.

Основной причиной, приводящей к эволюции видов, является изменение условий окружающей среды. То есть изменение климата. Сильнее всего климат меняется в умеренных широтах, в тропиках и на севере он более стабилен. Поэтому скорость эволюции больше именно в умеренных широтах.

Второй по значимости причиной естественного обора после климата является половой отбор.

Наличие полового отбора означает, что полы не вступают в отношения неразборчиво, но предпочитают индивидов противоположного пола с определенными признаками. При этом наиболее осторожным будет пол, больше теряющий при неудачном выборе, а это, как правило, женщины.

Пол, развивший много избыточных признаков, не являющихся полезными при добыче пищи, уклонении от хищников и тому подобном, но обращенных к противоположному полу, безусловно, пройдет половой отбор. У птиц почти всегда самцы имеют такие признаки. Самцы часто ярко окрашены, имеют красочное оперение и поют прекрасные песни, привлекающие как самок, так и хищников. Избыточные признаки говорят самкам, что самец должен обладать действительно превосходными качествами, чтобы при такой яркой внешности не быть съеденным.

Среди людей раньше женщины выбирали мужчин за силу, так как она была нужна для выживания. Сейчас предполагается, что женщины выбирают мужчин за интеллект, который при выживании стал важнее физической силы. Интеллект хорошо коррелирует с благосостоянием и с более низкими уровнями преступности, психопатии и другими показателями, желательными для большинства женщин.

Третьей причиной естественного отбора стал групповой отбор. Прошли миллионы лет от появления первых приматов до того, как предки человека стали групповыми животными. Групповое поведение по-прежнему глубоко укоренено в наших генах, и мы можем видеть сегодня, как легко мы объединяемся в группы и как важно для нас быть принятым другими в свои группы. Преданность своей группе возникла оттого, что индивиды, действующие заодно с товарищами к своей взаимной выгоде, особенно в конфликтах с окружающими, были успешнее в репродуктивном отношении в сравнении с непоступавшими так.

Периодически встает вопрос - кто руководит эволюцией? Есть два ответа на этот вопрос. Ученые говорят, что никто, верующие говорят, что эволюция проходит по замыслу бога, то есть высшего разумного существа, который почему-то потом уничтожил 99,99% своих творений.

Научный подход к этому вопросу такой. Существуют физические законы в соответствие с которыми происходят физические процессы. Если с горы катится камень, то можно выдвинуть две версии. Первая (религиозная) - камень двигается вниз по воле бога, вторая (научная) - камень катится под действием физического закона гравитации.

Эволюция также происходит под действием физического процесса мутации генов. Это приводит к появлению особей, которые обладают новыми признаками. Те особи, у которых их новые признаки позволяют выжить в меняющихся условиях, выживают и размножаются. Их потомки также постепенно меняются и так образуется новый вид. То есть среди родившихся выживает и дает потомство наиболее приспособленный. Те особи, у которых их имеющиеся и новые признаки не позволяют выжить в меняющихся условиях, погибают и не оставляют после себя потомства. В этом заключается естественный отбор. Так происходит эволюция и никто ей не руководит.

Хотя в природе есть управляемая эволюция живых организмов, которую проводит человек. Это выведение новых сортов растений и новых пород домашних животных. Цветки томатов одного сорта опыляют другим сортом, из плодов этих цветков берут семена, выращивают из них новые растения. Если они обладают новыми полезными потребительскими свойствами (повышенная урожайность, устойчивость к фитофторе и т.д.), то этот сорт оставляют и размножают. Если полезных свойств нет или сорт стал хуже родительских, то его уничтожают.

Точно так же происходит в естественных условиях. Только осуществляется проще и всего по одному критерию - те виды, которые оказались более приспособленными к жизни в окружающих условиях, выживают и дают потомство. А неприспособленные погибают, потомства не дав.

Природа не испытывает сентиментальных чувств, не входит в положение слабых и беспомощных, и не пытается создавать личности определенного типа. Конечным продуктом в любом случае является успешное воспроизводство, вне зависимости от того, каким бы нам это ни казалось жалким, подлым или унизительным. Воспроизводитесь активнее других и останетесь в игре, иначе вы выбываете. И так постоянно.

Мы можем либо знать, как проходит эволюция, либо верить в это. Знание это теория, подкрепленная доказательствами. Верование это теория, существующая без доказательств.

В жизни мы в 99,99% случаев оперируем знаниями, а не верованиями. Мы постоянно используем доказательства, которые можно зафиксировать.

Сотрудник ГИБДД показывает водителю индикатор радара, на котором показана скорость автомобиля. Водитель конечно может сказать «а я верю в то, что ехал с другой скоростью», но его веру в расчет не приму.

Судья, какой бы он ни был религиозный, изучает доказательства, а не то, во что верят участники процесса.

Бухгалтера, инженеры, учителя, сантехники, продавцы и т.д. - мы все оперируем фактами, а не плодами чьего-то воображения.

Эволюция действует по физическим законам, а не по указке выдуманного высшего существа.

Споры о том, как появились живые организмы и кто их создал ведутся давно. Вначале они проходили очень просто. Из тех, кто не был согласен с тем, что "бог создал мир за шесть дней", делали шашлык на костре. Затем сторонников шестидневного творения стало значительно меньше и сейчас в это верят только люди, находящиеся на ранней стадии умственного развития. Потому что отрицать научно доказанную эволюцию стало очень сложно - слишком много фактов свидетельствуют о нет.

Сейчас у сторонников религиозной теории (верю во что прикажут) другая фишка - "да, эволюция была, но проходит она по воле бога". И на закономерный вопрос - "зачем бог сделал миллионы видов живых существ и потом 99,99% из них уничтожил" дается два примитивных ответа - "на все воля божья" и "пути господни неисповедимы".

Интересно, но теорию эволюции разрушить очень легко - для этого достаточно найти останки живого организма в слое не своего периода. Это как если в куске угля найти десятирублевую монету, то вся теория образования угля сразу закончится. Так вот, люди занимаются археологией несколько сотен лет. И они ни разу не нашли остатков живых существ в слоях не своего периода. А это значит, что теория эволюции Дарвина верна.

Следующая статья будет посвящена эволюции человека - как из приматов получились современные люди.

Существует множество теорий, которые предполагают различные пути развития человеческого тела в будущем. Учёные постоянно находятся в поиске подсказок на тему, откуда мы пришли и куда движемся. Одни специалисты утверждают, что дарвиновский естественный отбор продолжается, в то время как другие считают, что люди уже достигли своего пика развития.

Так, например, профессор Стив Джонс из Университетского колледжа Лондона, говорит, что движущие силы эволюции уже не играют важной роли в нашей жизни. Среди людей, живших миллион лет назад, в прямом смысле слова выживал сильнейший, и враждебная окружающая среда имела прямое влияние на человеческий облик. В современном мире с центральным отоплением и обилием еды мутации гораздо менее вероятны.

Однако существует вероятность того, что наши тела будут развиваться и дальше, существует. Человек может продолжить адаптироваться к изменениям, происходящим на нашей планете, которая становится всё более загрязнённой и зависимой от технологий. Согласно теории, животные эволюционируют быстрее в изолированной среде, в то время как люди, живущие в XXI веке, вообще никак не изолированы. Однако этот вопрос тоже спорный. С новыми достижениями в науке и технике люди получили возможность мгновенно обмениваться информацией, но в то же время попали в большую изоляцию, чем когда-либо прежде.

Профессор Йельского университета Стивен Стернс говорит, что глобализация, иммиграция, культурная диффузия и доступность перемещений способствуют постепенной гомогенизации населения, что приведёт к усреднению черт лица. Рецессивные признаки людей, такие как веснушки или голубые глаза, станут большой редкостью.

В 2002 году в ходе исследования, проведённого эпидемиологами Марком Грантом и Дианой Лодердейл, обнаружилось, что только 1 из 6 не испаноязычных белых американцев имели голубые глаза, в то время как 100 лет назад более половины белого населения США были голубоглазыми. По прогнозам, цвет кожи и волос среднего американца потемнеет, а блондинов и людей с очень тёмной или очень светлой кожей останется крайне мало.

В отдельных частях планеты (например, в США) генетическое смешение происходит более активно, в других - менее. В некоторых местах уникальные физические черты, адаптированные к среде обитания, имеют сильное эволюционное преимущество, поэтому люди не смогут так просто с ними распрощаться. Иммиграция в отдельных регионах протекает гораздо медленнее, так что, по словам Стернса, полной гомогенизации человеческого рода может никогда и не произойти.

Однако в целом Земля становится всё более и более похожей на большой плавильный котёл, и учёный заявил, что через несколько веков мы все станем похожими на бразильцев. Вполне возможно, что в будущем люди могут приобрести способность сознательно изменять цвет своей кожи благодаря искусственному внедрению в тело хроматофоров (пигментсодержащих клеток, присутствующих у земноводных, рыб, рептилий). Может быть, найдётся и другой метод, но в любом случае это даст некоторые преимущества. Во-первых, межрасовые предрассудки окончательно сойдут на нет. Во-вторых, будучи в состоянии изменяться, можно будет выделяться в современном обществе.

Рост

Достоверно установлена тенденция к увеличению роста. Первобытные люди, как считается, имели средний рост 160 см, и на протяжении последних веков рост человека постоянно увеличивается. Особенно заметный скачок произошёл в последние десятилетия, когда рост человека увеличился в среднем на 10 см. Эта тенденция может сохраниться и в дальнейшем, так как она во многом зависит от рациона, а еда становится всё более питательной и доступной. Конечно, на данный момент в отдельных регионах планеты из-за плохого питания с низким содержанием минералов, витаминов и белков этот тренд не наблюдается, но в большинстве стран мира люди продолжают расти. Так, например, каждый пятый житель Италии имеет рост выше 180 сантиметров, в то время как после Второй мировой войны таких людей в стране было всего 6 %.

Красота

Исследователи ранее обнаружили, что более привлекательные женщины имеют больше детей, чем менее привлекательные, причём большая часть рождённых ими детей - девочки. Их дочери вырастают в привлекательных половозрелых женщин, и эта картина повторяется. Учёные из Университета Хельсинки сделали вывод, что тенденция к увеличению числа красивых женщин усиливается с каждым новым поколением. При этом тренд не распространяется на мужчин. Тем не менее человек будущего, вполне вероятно, будет красивее, чем сейчас. Строение его тела и черты лица будут отражать то, что большинство ищут в партнёрах сегодня. У него будут более тонкие черты лица, спортивное телосложение и хорошая фигура. Другая идея, предложенная эволюционным теоретиком Оливером Карри из Лондонской школы экономики, кажется, вдохновлена идеями из классической научной фантастики. По его гипотезе, человеческий род с течением времени разделится на два подвида: низший, состоящий из коротышек, похожих на недоразвитых гоблинов, и высший класс - высоких, стройных, привлекательных и умных сверхлюдей, испорченных технологиями. По прогнозам Карри, произойдёт это не скоро - через 100 тыс. лет.

Большие головы

Если человек продолжит своё развитие, превращаясь в более сложное и разумное существо, его мозг будет становиться всё крупнее.

С технологическим прогрессом мы всё больше будем зависеть от интеллекта и мозга и всё меньше от наших других органов. Однако палеонтолог Питер Уорд из Университета Вашингтона в Сиэттле не согласен с этой теорией. «Если вы когда-либо переживали роды или были их свидетелем, то вы знаете, что со своим анатомическим строением мы стоим на самом краю - наши большие мозги уже вызывают экстремальные проблемы при родах, и если бы они становились всё больше и больше, то это бы вызвало большую смертность матерей во время родов, а эволюция не пойдёт по этому пути».

Ожирение

Результаты недавнего исследования учёных Колумбийского и Оксфордского университетов прогнозируют, что к 2030 году половина населения США будет страдать от ожирения. То есть в стране на 65 миллионов больше станет взрослых людей с проблемным весом. Если вы думаете, что европейцы будут стройными и элегантными, то вы ошибаетесь. Согласно докладу, опубликованному парижской Организацией экономического сотрудничества и развития, за последние два десятилетия показатели ожирения выросли более чем вдвое в большинстве государств-членов Европейского союза. В итоге в среднем ожирением страдают более 15 % взрослых европейцев и каждый седьмой ребёнок, и тенденции неутешительны.

Станут ли люди будущего тучными и ленивыми существами, наподобие персонажей из мультфильма «Валли»? Всё в наших руках. Есть и другие точки зрения на этот счёт. Дело в том, что современные диеты имеют высокое содержание жиров и дешёвых «пустых калорий». В настоящее время существует достаточно негативное отношение к проблеме ожирения, что сделает людей в будущем лучше приспособленными и разборчивыми в еде. При популяризации концепции о правильном питании, а также при новых технологиях «еды будущего», всё станет на свои места. Когда человечество наконец разберётся со здоровой едой, вполне вероятно, что болезни сердца и сахарный диабет, которые являются на данный момент одними из ведущих причин смертности в развитых странах, исчезнут.

Волосяной покров

Человека Разумного часто в шутку называют голой обезьяной. Но, как и у всех млекопитающих, у людей растут волосы, конечно, гораздо в меньшем количестве, чем у наших двоюродных братьев и предков гоминидов. Ещё Дарвин в «Происхождении человека» заявлял, что волосы на наших телах являются рудиментом . Из-за повсеместного распространения отопления и доступной одежды прежнее назначение волос на теле устарело. Но эволюционную судьбу волос точно спрогнозировать нелегко, поскольку они могут выступать в качестве одного из показателей при половом отборе. Если наличие волос на теле будет оставаться привлекательным аспектом для противоположного пола, то ген, ответственный за это, останется в популяции. Но, вполне вероятно, что люди в будущем будут иметь гораздо меньше волос, чем сегодня.

Влияние технологий

Компьютерные технологии, которые стали частью нашей повседневной жизни, несомненно отразятся на развитии человеческого организма. Постоянное использование клавиатур и сенсорных экранов может привести к тому, что наши руки и пальцы станут более тонкими, длинными и ловкими, а количество нервных окончаний в них резко возрастёт. С увеличением потребности чаще использовать технические интерфейсы приоритеты изменятся. С дальнейшим техническим прогрессом интерфейсы (естественно, не без хирургического вмешательства) могут перекочевать в человеческое тело. Почему бы человеку будущего не заиметь клавиатуру в ладони и не научиться жать условную кнопку OК кивком головы, а на входящий звонок отвечать, соединив указательный и большой пальцы? Вероятно, в этом новом мире человеческое тело будет нафаршировано сотнями крошечных датчиков, передающих данные на внешние устройства. В сетчатку человеческого глаза может быть встроен дисплей с дополненной реальностью, а управлять интерфейсом пользователь будет при помощи движений языка по передним резцам.

Зубы мудрости и другие рудименты

Рудиментарные органы, такие как зубы мудрости, которые удаляются хирургическим путём, также могут со временем исчезнуть, так как они более не несут своих функций. У наших предков были более крупные челюсти с большим количеством зубов. По мере того, как их мозг начал увеличиваться, а рацион начал меняться и пища становилась менее жёсткой и легко усваиваемой, челюсти стали уменьшаться. Недавно было подсчитано, что уже около 25 % людей сегодня рождаются без зачатков зубов мудрости, что может быть следствием естественного отбора. В будущем этот процент будет только расти. Вполне возможно, что челюсти и зубы продолжат мельчать и даже пропадать.

Плохая память и низкий интеллект

Теория о том, что люди будущего будут иметь более высокие интеллектуальные способности, также вызывает сомнения. Исследование специалистов Колумбийского университета демонстрирует, что наша зависимость от интернет-поисковика сильно вредит нашей памяти. Интернет заменяет способность нашего мозга запоминать информацию, которую мы в любое время можем легко найти в Сети. Мозг начал использовать интернет в качестве резервной памяти. «Люди всё реже прилагают усилия, чтобы запомнить что-то, когда они знают, что всегда смогут найти эту информацию потом», - говорят авторы исследования.

Нейрофизиолог и лауреат Нобелевской премии Эрик Кандель в своей статье также указывает на то, что интернет делает людей глупее. Главная проблема в том, что чересчур активное использование интернета не позволяет сосредоточиться на чём-то одном. Чтобы овладеть сложными концепциями, нужно уделять серьёзное внимание новой информации и усердно пытаться ассоциировать её со знаниями, которые уже есть в памяти. Сёрфинг в Сети не даёт этой возможности: пользователь постоянно отвлекается и прерывается, из-за чего его мозг не в состоянии наладить прочные нейронные связи.

Как уже отмечалось выше, эволюция идёт по пути ликвидации признаков, которые становятся не нужны. И одним из них может стать физическая сила. Комфортабельный транспорт будущего, экзоскелеты и прочие машины и инструменты нашей изобретательности избавят человечество от нужды в ходьбе и каких-либо физических нагрузках. Исследования показывают, что мы уже стали гораздо слабее по сравнению с нашими далёкими предками. Со временем развитие технологий может привести к изменению конечностей. Мышцы начнут сокращаться. Ноги станут короче, а ступни меньше.

Согласно недавнему исследованию, население Соединённых Штатов попало в порочный круг постоянного стресса и депрессии. Трое из десяти американцев говорят, что они находятся в депрессии. Эти симптомы наиболее распространены среди людей в возрасте от 45 до 65 лет. 43 % сообщают о регулярных вспышках раздражительности и гнева, 39 % - о нервозности и чувстве тревоги. Даже стоматологи столкнулись с большим количеством пациентов с болями в челюстях и изношенными зубами, чем тридцать лет тому назад. Из-за чего?

Из-за того, что от напряжения люди крепко сжимают челюсти и буквально скрипят зубами во сне. Стресс, как показывают опыты на лабораторных крысах, является явным признаком того, что животное становится всё более непригодно для мира, в котором оно живёт. А как Чарлз Дарвин и Альфред Рассел Уоллес проницательно заметили более 150 лет назад, когда среда обитания более не является для живого существа комфортной, то вид вымирает.

Слабый иммунитет

Люди будущего, возможно, будут иметь ослабленную иммунную систему и станут более восприимчивыми к патогенам. Новые медицинские технологии и антибиотики значительно улучшили общее состояние здоровья и продолжительность жизни, но также сделали нашу иммунную систему более «ленивой». Мы всё больше и больше зависим от лекарств, и со временем наши тела могут перестать «думать» за себя, а вместо этого будут полностью полагаться на медикаменты для выполнения основных функций организма. Таким образом, люди из будущего могут фактически стать рабами медицинских технологий.

Избирательный слух

У человечества уже есть способность направлять своё внимание на конкретные вещи, которые они слышат. Эта особенность известна как «эффект коктейля». На шумной вечеринке среди множества разговоров вы вполне можете сфокусироваться на одном конкретном говорящем, привлёкшем ваше внимание по какой-то причине. Человеческое ухо не имеет физического механизма для этого; всё происходит в головном мозге.

Но с течением времени эта способность может стать более важной и полезной. С развитием медиа и интернета наш мир становится переполненным различными источниками информации. Человеку будущего придётся научиться более эффективно определять, что для него полезно, а что является лишь шумом. В итоге люди будут меньше подвержены стрессу, что, несомненно, пойдёт на пользу здоровью, а, соответственно, укоренится в генах.

Художник Николай Ламм и доктор Алан Кван представили свой спекулятивный взгляд на то, как будет видеть человек будущего. Исследователи основывают свои прогнозы на том, как на тело человека повлияет среда - то есть климат и технологические достижения. Одно из самых больших изменений, по их мнению, коснётся лба, который становится всё шире с XIV века. Также исследователи заявили, что наша способность контролировать собственный геном скажется на эволюции. Генная инженерия станет нормой, и вид лица будет в большей степени определяться человеческими предпочтениями. Глаза тем временем станут больше. Попытки колонизировать другие планеты приведёт к тому, что кожа станет более тёмной, ради снижения воздействия вредного ультрафиолетового излучения вне земного озонового слоя. Кван также ожидает, что люди будут иметь более толстые веки и ярко выраженные надбровные дуги из-за условий низкой гравитации.

Постгендерное общество

С развитием репродуктивных технологий воспроизведение традиционным путём может уйти в небытие. Клонирование, партеногенез и создание искусственных маток может существенно расширить потенциал для воспроизводства человека, а это в свою очередь окончательно сотрёт границы между мужчиной и женщиной. Люди будущего не будут иметь привязанности к определённому полу, наслаждаясь лучшими аспектами жизни как того, так и другого. Вероятно, что человечество полностью смешается, образуя единую андрогинную массу. Причём в новом постгендерном обществе не только не будет физических полов или их предполагаемых признаков, ликвидируется сама гендерная идентичность и сотрётся грань между ролевыми моделями поведения мужчины и женщины.

Многие существа, например, рыбы и акулы, имеют множество хрящей в скелете. Человеческие существа могли бы пойти по тому же пути развития, чтобы заиметь более гибкие кости. Пусть и не благодаря эволюции, но с помощью генной инженерии эта особенность дала бы массу преимуществ и обезопасила человека от травм. Более гибкий скелет, очевидно, был бы крайне полезен в процессе деторождения, уже не говоря о его потенциале для танцоров балета будущего.

Крылья

Как пишет обозреватель Guardian Дин Бернетт, однажды он говорил с коллегой, который не верит в эволюцию. На его вопрос, почему, главным аргументом было то, что люди не имеют крыльев. По мнению оппонента, «эволюция - это выживание наиболее приспособленных», а что может быть более удобным для приспособления к любой среде, чем крылья. Даже если теория Бернетта на этот счёт основана на незрелых наблюдениях и ограниченном понимании того, как работает эволюция, она также имеет своё право на существование.

Каким образом происходило расселение предков человека по Земному шару? Почему приматы, жившие на деревьях, спустились на землю и встали на две ноги, а чернокожее население Африки является единственными чистокровными Homo sapiens? На эти вопросы попытался ответить в своей лекции, прошедшей в парке Горького в рамках проекта «Открытая среда», кандидат биологических наук, доцент кафедры антропологии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, научный редактор портала Антропогенез.ру Станислав Дробышевский.

Происхождение человека можно отсчитывать с разных моментов - скажем, с появления приматов (около 65 миллионов лет назад), но проще всего делать это с момента прямохождения. Про появление прямохождения думали еще с XIX века, когда стало понятно, что человек, так или иначе, произошел от приматов, но промежуточные звенья эволюции, получетвероногие-полупрямоходящие, от исследователей долгое время ускользали.

От примата к человеку

Только буквально за последние десять лет появились находки костей этих существ. На данный момент самым древним из них является сахелантроп чадский, череп которого и нижние челюсти, а также зубы были найдены в республике Чад. Они имеют возраст около 7 миллионов лет.

Тогда на этой территории были саванны, озера и заросли кустарника. В это время происходило осушение климата, и приматы, которые жили в тропических лесах, покрывавших большую часть Африки, испытывали некоторые трудности.

У них было три варианта в этой ситуации. Во-первых, вымереть, потому что леса исчезали и деваться было некуда. Большая часть приматов благополучно последовала этой участи, и теперь у нас есть их кости. Второй вариант - остаться в лесах, ведь не все они исчезли (сейчас в Центральной и Западной Африке довольно много тропических лесов). Сегодня в них живут два вида шимпанзе и гориллы. Третий вариант заключался в том, чтобы приспособиться к новым условиям, что и сделали некоторые приматы.

Но на открытой местности возникала масса всевозможных проблем. Предки этих существ лазили по деревьям, а в саваннах деревьев уже нет. Появилась проблема терморегуляции, защиты от хищников, пришлось по-новому питаться. Все это и привело к тому, что они спустились на землю, встав на две ноги.

Конечно, это не единственный возможный вариант, потому что павианы примерно в это время тоже спустились с деревьев и продолжили ходить на четвереньках. Но наши предки были крупнее павианов, у них была преадаптация к вертикальному положению тела, и им оказалось проще встать на две ноги, освободив две руки.

Это, впрочем, не значит, что они начали этими руками тут же что-то полезное делать. В последующие несколько миллионов лет руки использовались для шелушения зерна, срывания плодов - не сильно интеллектуальных занятий. Эти первые прямоходящие существа (в том числе и сахелантроп) представляли собой, по сути, двуногих обезьян.

Голова у них была небольшого размера, мозга в ней помещалось где-то на 100 грамм меньше, чем у шимпанзе, а морда была очень крупной. Кроме прямохождения, у них было всего два прогрессивных признака: нижнее положение затылочного отверстия на черепе, соединяющего головной мозг со спинным, и маленькие клыки.

Небольшие клыки - очень важный признак, ведь он привел к тому, что они стали, грубо говоря, добрее. Большие клыки нужны обезьянам для того, чтобы кого-то пугать, так как они растительноядные и никого ими не грызут. Но если павиан скалит зубы, которые у него больше, чем у леопарда, то это впечатляет. Когда сахелантроп скалил зубы (которые у него были, конечно, больше, чем у нас, но сильно меньше, чем у шимпанзе) то это впечатляло не очень сильно.

В результате у него появились новые способы выражения своего «богатого внутреннего мира», чувств. Освобождение рук стало первым шагом на пути появления богатой жестикуляции, мимики и речи (на тот момент, понятно, никакой речи не возникло, но были первые предпосылки к ней).

Интересно, что, скорее всего, прямохождение возникало не один раз, а несколько. В чуть более позднее время, около 6 миллионов лет назад, в Восточной Африке обитал оррорин. Он был разрекламирован в популярной культуре как «человек тысячелетия» - millenium man, поскольку его нашли в 2000 году. От него не осталось целого черепа, только обломки, зато остались бедренные кости. Эта кость напрямую связана с типом передвижения, и она показывает, что оррорин был более-менее прямоходящим.

Исследователи даже выдвинули предположение, что оррорины были более прямоходящими, чем более поздние австралопитеки. Это выглядело странно - получается, что сначала наши предки развились, потом деградировали, а потом опять развились. Совсем недавно, в 2014 году, было сделано новое исследование бедренных костей орроринов, которое показало, что, несмотря на прогрессивные признаки, большая часть признаков роднит их с более древними четвероногими приматами, скакавшими по деревьям 10 миллионов лет назад. Есть и зубы орорринов (зубы вообще хорошо сохраняются), и эти зубы хоть и чуть поменьше, чем у сахелантропа, но значительно крупнее, чем у нас.

Ардипитеки и австралопитеки

Через некоторое время появляются ардипитеки. В настоящее время известно два их вида: Ardipithecus ramidus (жил 4,5 миллиона лет назад) и Ardipithecus kadabba (более древний, жил более 5 миллионов лет назад). Более древние мало изучены из-за небольшого количества останков. Гораздо лучше изучен Ardipithecus ramidus, так как был найден почти полный скелет, о котором и пойдет речь. Этот скелет обнаружили в 1994 году, но вплоть до 2006-го научные работы по нему не публиковали, поскольку его нашли в очень поврежденном состоянии и все это время реконструировали.

Ardipithecus ramidus - это замечательный промежуточный этап между обезьяной и человеком. Фактически это то самое «недостающее звено», о котором мечтали со времен Дарвина, и вот его, наконец, нашли. Его признаки практически 50 на 50 принадлежат как обезьяне, так и человеку. Например, его руки практически до колен, а на стопе большой палец оттопырен, примерно как у нас на руке.

Вес его мозга составляет 400 граммов, как у шимпанзе (для сравнения, у современного человека - 1400). Строение его черепа такое же, как у обезьяны, и единственное, что его отличает от обезьяны, - маленькие клыки и комплекс прямохождения. Но вместе с этими примитивными чертами есть и продвинутые.

У него довольно развитый таз. Тазовые кости у человека низкие и широкие, приспособленные к хождению на двух ногах, а у обезьян они узкие и высокие, и все тело у них вытянутое. У ардипитека все строго посередке - высота с шириной у него примерно одинаковые. И нужно отметить совершенное строение его стопы. Хотя большой палец и оттопырен, у нее есть продольные и поперечные своды, которые ни для чего, кроме как для прямохождения, не нужны. При этом по деревьям ардипитек здорово лазил, скорее всего, мог бегать на четвереньках с опорой на ладонь и мог ходить на двух ногах.

После этого эволюция могла пойти куда угодно. Предки человека могли уйти обратно в леса, которые были рядом, могли оказаться в саванне, перемещаясь на четвереньках, как павианы, а могли на двух ногах, и, к счастью для нас, они вышли на двух ногах. Там, где жил Ardipithecus ramidus, существовало некое подобие парковых сообществ, когда кроны деревьев покрывают примерно 40 процентов территории. Нельзя скакать с ветки на ветки до бесконечности, надо иногда спускаться на землю. С другой стороны, деревья достаточно часто стоят, и на дерево можно залезть.

В более позднее время саванны расширялись, становились более открытыми, и в это время появилась группа австралопитеков. Все они жили в Африке, были полностью двуногими и ниже головы выглядели почти как люди. Почти, но не совсем, потому что на их стопе большой палец чуть-чуть, но отстоял от остальных. Кисть руки у них по пропорциям была примерно как у нас, но по строению отдельных костей больше напоминала обезьянью. Каменные орудия труда они не изготавливали.

Голова их была по большему счету обезьяньей. Масса головного мозга австралопитеков составляла 400-450 граммов, у самых одаренных - 500 граммов, то есть примерно как у шимпанзе. Рост большинства австралопитеков составлял от 1 до 1,5 метров, и если посчитать не абсолютный размер мозга, а относительный к массе тела, то получается, что они все-таки были умнее шимпанзе, но это, видимо, никак особо не проявлялось до какого-то времени.

Время пришло примерно 2,5 миллиона лет назад, когда климат стал еще суше и холоднее (стоит, впрочем, помнить, что это Африка, то есть холоднее по африканским меркам). Австралопитеки разделились на две ветви. Одну из них представляли парантропы, или массивные австралопитеки. Они отличались очень мощным жевательным аппаратом, огромными челюстями и зубами, и когда ученые нашли первого представителя, они назвали его «щелкунчиком».

Питались они, видимо, растительностью, то есть были вегетарианцами. Просуществовав миллион лет, они вымерли. Но в этот миллион лет они процветали, и на протяжении этого времени они представляли собой основной вид крупных приматов в саванне Африки. Их останки находятся в огромном количестве (на данный момент найдено уже несколько тысяч) - в разы больше чем, скажем, древних леопардов и львов, которые жили тогда же.

Первые люди

Синхронно с этими массивными австралопитеками появились первые люди - род Homo. Не стоит думать, что они выглядели как современный человек, поскольку Homo это лишь род. Homo Habilis, человек умелый, не сильно отличался по строению от австралопитека. Его рост составлял все те же 1,5 метра, оставалось очень много примитивного в строении кисти и стопы, мозг при этом хотя и не был запредельно большим, но его масса была существенно больше, чем у австралопитека, не 450-500 граммов, а 600-700 и даже больше.

Это уже много. Для современного человека это минимум - есть понятие «мозговой Рубикон», граница, по массе мозга отделяющая человека от обезьяны, и она составляет 750-800 граммов. Она же отличает австралопитеков от человека умелого и она же отличает современных психически нормальных людей от ненормальных, микроцефалов, у которых есть какие-то врожденные дефекты и мозг которых не вырастает. Например, у человека может быть мозг массой 300 граммов - меньше, чем у шимпанзе, и он жить будет, но думать при этом не сможет.

Что показательно, примерно 2,5 миллиона лет назад появились первые каменные орудия труда, которые мы находим в Африке. Самые древние из них найдены в месте Гона в Эфиопии, и буквально только что, месяц назад, пришла информация о том, что на месте раскопок Ломекви, тоже в Африке, найдены более древние орудия, возраст которых составляет 3,3 миллиона лет. Научной публикации относительно этой находки пока нет, так что достоверным можно считать срок в 2,5 миллиона.

Первые каменные орудия были весьма примитивны. Они представляли собой галечную культуру - гальку или любой большой булыжник раскалывали пополам и двумя-тремя ударами подравнивали. Но какими бы они ни были примитивными, сделать их сложно. Даже самое примитивное орудие человека умелого современный человек сделать не сможет. Я наблюдал, как археологи с огромным стажем пытались повторить орудия древних людей, и на тот момент достигли в этом деле уровня питекантропов.

Все это говорит о том, что координация движений к моменту появления человека умелого выросла, мозгов стало достаточно, чтобы спланировать свои действия - повторяемость типов орудий говорит о том, что у них был план, они знали, что хотели получить.

Прогресс не стоял на месте, и примерно 1,5 миллиона лет назад, опять же в Восточной Африке, появились первые свидетельства использования людьми огня. Еще раньше, 1 миллион 750 тысяч лет назад, появились первые жилища. Слово это звучит гордо, но на самом деле они представляли собой нечто вроде ветрового заслона, сделанного из веток, придавленных камнями. Нормальные жилища появились намного позже на севере, в Евразии.

Около 2 миллионов лет назад люди наконец-то вышли за пределы Африки. В настоящий момент самые древние известные люди за пределами Африки жили на территории современной Грузии. Понятно, что Грузия с Африкой не сообщается, люди туда не телепортировались, и их следы должны быть где-то по пути, но пока они не найдены. По уровню развития они были такими же, как в Африке, у них были каменные орудия, но они были очень примитивными, с небольшим мозгом (700-800 граммов), маленького роста (1,4 метра) и с крупным лицом, имеющим тяжелое надбровье.

Скорее всего, эти первые выходы из Африки заканчивались печально. Но примерно около 1,5-1,2 миллиона лет назад люди заселили всю тропическую зону: Африку, Средиземноморье и Азию - вплоть до Явы. По пути этого расселения они эволюционировали в новый вид - человек прямоходящий Homo Erectus. Конечно, прямохождение возникло гораздо раньше, но для Эжена Дюбуа, который в конце XIX века нашел первые кости этого вида на Яве, это был самый древний прямоходящий.

Этот вид более похож на человека, чем его предшественники. Масса их мозга составляет около 1 килограмма. У них сформировалась новая культура - ашельская (она появилась еще в Африке, а потом распространялась в другие места). Они делали каменные рубила - крупные орудия, обработанные со всех сторон. Более того, поздние каменные рубила имели весьма симметричную форму, даже слишком симметричную, поскольку в плане функционала это было не нужно.

Некоторые археологи считают, что это свидетельство зарождения искусства - когда камень красивый, на него приятно посмотреть, от этого получаешь эстетическое удовольствие. Есть находки рубил, в центре которых имелось включение красного цвета, и человек прямоходящий его не сбил, а оставил специально. Или в породе была ископаемая ракушка, и он ее не уничтожил, а оформил специально в рукоять.

Фото: Kenneth Garrett / Danita Delimont / Global Look

Расселялись они сначала преимущественно по берегу Индийского океана, это были люди, собиравшие то, что выбросило море. Когда они шли из Африки, справа был океан, слева - по большей части пустыня. Впереди много всего вкусного, позади - голодные родственники. В такой ситуации они расселялись очень быстро. Расчеты показывают, что за 5 тысяч лет они могли «добежать» от Африки до Явы. С учетом погрешности методов датировки, которые у нас есть, мы видим, что они появились практически сразу и везде. То же самое потом происходило неоднократно, из Африки они выходили не один раз, а многократно.

Примерно 500 тысяч лет назад появился новый вид - Homo heidelbergensis, человек гейдельбергский (в честь немецкого города Гейдельберг, где первая челюсть представителя этого вида была найдена еще в начале XX века). Сейчас ясно, что они жили практически везде в Африке и в Евразии. Масса их мозга была сопоставима с нашей - 1300 граммов, а у некоторых и 1450, что сопоставимо с современным человеком.

Считается, что они были первыми, кто зашел в зону с умеренным климатом, где бывает зима. Впрочем, в 2014 году в Англии были найдены более ранние следы людей Homo antecessor, но насколько они там задержались - неясно. Homo heidelbergensis строили более-менее нормальные жилища в виде хижин, причем достаточно приличного размера - до девяти метров длиной и четырех метров шириной, иногда с несколькими камерами.

Около 300 тысяч лет назад люди часто начинают использовать огонь.

Коренные евразийцы

130 тысяч лет назад те Homo heidelbergensis, которые жили в Европе, постепенно превратились в неандертальцев. Границы между Homo heidelbergensis и Homo neanderthalensis, строго говоря, никакой нет, но классические неандертальцы, жившие 70 тысяч лет назад, отличаются от предшественников существенно. У них очень большой мозг - весом в среднем 1400 граммов, а то и 1500, то есть больше, чем в среднем у нас.

Их лицо было очень крупным и тяжелым, большой ширины нос и очень массивное телосложение: широкие плечи, мощная бочкообразная грудная клетка, немного укороченные руки-ноги. Это так называемые «гиперарктические» пропорции, приспособленные к холодному климату - в это время пошли чередования ледниковых и межледниковых периодов. В очень холодные места, правда, они не заходили, но и огонь не слишком часто использовали. Когда всю зиму минус 10 и нужно жить без огня - это не очень здорово, поэтому пропорции их тела были приспособлены для сохранения тепла. У современных людей то же самое. Если мы посмотрим на выходцев из Африки, то они все будут вытянуты как палки - так тело быстрее остывает. Те же, что на севере - эскимосы, чукчи, - будут, фактически, квадратными.

Неандертальцы появились в Европе - это ее коренное население. Оттуда они расселялись на Ближний Восток и дальше в Азию, примерно до Алтая. На Ближнем Востоке они встречались с Homo sapiens, человеком разумным, который возник в Африке (оттуда уходили не все, и те, кто оставался, постепенно превращались в людей разумных).

А вот в Восточной Азии не очень понятно кто жил. Буквально несколько лет назад был сделан анализ останков человека, найденного на Алтае в Денисовой пещере. Оказалось, что его ДНК (из зубов и фаланги пальца) отличается и от ДНК современного человека, и от ДНК неандертальца, которую расшифровали в 2001 году. Получилось, что в Восточной Азии жили некие денисовцы.

Большинство ископаемых людей мы знаем по их скелетам, а не по их ДНК, а вот денисовцев мы знаем по ДНК, но не знаем, на кого они были похожи, ведь для изучения имеются только два их зуба и фаланга пальца. Зубы у этого человека были большие, фаланга толстая, и на основе этого можно предположить, что они были крупными, хотя размеры зубов не сильно связаны с размерами тела.

Впрочем, как ДНК транслируется во внешность, ученым частично известно. Как в ней кодируется нос или губы, нам неизвестно, но мы знаем, что у денисовцев была темная кожа, темные волосы и темные глаза. Эти гены были рассмотрены и в случае с неандертальцами. Оказалось, что кожа у них была светлая, волосы были и темные, и светлые, и глаза тоже были светлые. Интересно, что у неандертальцев волосы были светлыми по-другому, чем у нас. Этот признак может обеспечиваться разными мутациями - гены, кодирующие темный пигмент можно по-разному «поломать». У европейского человека разумного они «поломаны» одним способом, у неандертальцев - другим, а, скажем, у современных меланезийцев - третьим.

Фото: Werner Forman Archive / Global Look

Неандертальцы использовали орудия мустьерской и микокской культур (были и другие, но эти самые главные). Эти культуры были более продвинутыми по сравнению с ашельской, культурой питекантропов и людей прямоходящих. Орудия в них изготавливались путем отбивания отщепов. Брали камень-заготовку, от него отбивали осколки, которые затем подравнивали. Разнообразие и количество орудий выросло, а трудозатраты на их изготовление уменьшились. Если раньше из одной заготовки можно было сделать одно рубило, то теперь из нее делалась куча отщепов, а значит и множество инструментов - остроконечники, скребла и разные другие.

Тем не менее неандертальцы были довольно отсталыми по сравнению с нами. До недавнего времени их отсталость, видимо, даже преувеличивалась. Считалось, что они были практически полностью хищниками, но несколько лет назад был проведен анализ зубного камня с зуба неандертальца, и выяснилось, что они питались и растительной пищей.

Самое интересное заключается в том, что у бельгийских неандертальцев были найдены крупицы крахмала специфической формы - судя по всему, они варили кашу из ячменя. Как они ее варили - не очень понятно, ведь керамики у них не было, но этнография показывает, как это можно сделать. Например, в яме, в корзине, в кожаном мешке, желудке бизона - если налить в него воду и бросить раскаленные камни, вода быстро закипает и кашу сварить можно. Многие народы до XIX века так и делали.

Более того, на зубах одной женщины из пещеры Сидрон в Испании были найдены частицы ромашки и тысячелистника. Просто так жевать эти растения мало кому в голову придет, поскольку они горькие, это говорит о том, что у них существовала медицина, так как эти растения - лекарственные. Другое свидетельство такого рода - из пещеры Шанидар в Ираке. Когда захоронение древнего человека в ней начали анализировать, оказалось, что споры пыльцы растения в могиле лежат кучками (то есть, это были именно цветы, брошенные в нее), и все это - исключительно лекарственные растения.

Homo heidelbergensis начали пользоваться так называемыми «санитарными погребениями». Когда человек умирает и лежит под ногами, это неприятно, поэтому они его брали, тащили метров 500 и бросали в глубокую яму. Есть скала с 16-метровой трещиной, в которую накидали кучу народа, и теперь у нас есть такой замечательный слоеный «пирог» из костей, который копают с 70-х годов и до сих пор еще не закончили. Уже найдено около двух тысяч костей.

Фото: Caro / Oberhaeuser / Global Look

Mettmann, North Rhine-Westphalia, Germany - The Neanderthal Museum in Mettmann

У неандертальцев уже были настоящие погребения. Их специфика заключается в том, что в одну могилу никогда не укладывалось больше одного человека, всегда в одинаковой позе - тело скорчено, на боку, для того, чтобы меньше копать. Присыпали труп буквально 20 сантиметрами земли, чтобы снаружи не торчало. Самое главное, в могилах никогда не находят погребальный инвентарь, нет украшений, тело не посыпано охрой, никаких костей животных - просто тело, и все. При этом неандертальцы знали, что рядом похоронен кто-то предыдущий - могилы ориентированы взаимно, идут одна за другой, параллельно.

Но постулат об отсутствии у этих людей фантазии в последнее время также подвергнут сомнению. Найдены свидетельства искусства неандертальцев - в этом году опубликована информация об исследовании когтей птиц со стоянки Крапина в Хорватии. Там были обнаружены когти хищных птиц, вроде орлана-белохвоста, затертые и лежащие в характерном порядке в кучке - видимо, это было ожерелье из когтей. Еще раньше были найдены подвески из зубов и другие подобные вещи. Но все равно в этом плане неандертальцы катастрофически отстают от людей разумных.

Человек разумный

Homo sapiens появился в Африке в интервале от 200 до 50 тысяч лет назад. В этом интервале есть находки останков вроде бы человека разумного, но в то же время и не совсем. Если одного такого товарища посадить рядом с современными людьми, кто-то, возможно, заметит нечто странное, но если группу современных людей посадить напротив группы древних людей, то различия будут явными. Например, не у всех протосапиенсов есть подбородок, надбровье у них мощное, голова большая. И вот, в интервале от 200 до 50 тысяч лет тому назад все это приходило в более-менее современное состояние.

Около 50 тысяч лет назад они от нас уже почти не отличались. Это не значит, что эволюция, как некоторые представляют, остановилась. Просто за такое время эволюционные изменения просто не могли проявиться. Они шли, зубы уменьшались, надбровье уменьшалось, кости черепа утончались, но эти различия очень небольшие. Если мы возьмем питекантропов, которые жили 400 тысяч лет назад и 450 тысяч лет назад, то между ними разница тоже будет не ахти какая.

В это время люди в очередной раз вышли за пределы Африки. Насчет того, почему это произошло, есть много гипотез, в том числе и катастрофическая, приписывающая решающую роль извержению вулкана Тоба на Суматре. Оно могло уничтожить население Азии, в результате чего людям разумным стало легче заселять безлюдные территории. Но под новый год была опубликована информация о находке, сделанной в Израиле. Там нашли самого древнего человека совершенно сапиентного строения.

Между 50 и 40 тысячами лет назад люди оказались в Австралии, не позже 12,4 тысяч лет назад они появились в Америке (по последним данным - 20 тысяч лет назад). На этом заселение планеты завершилось. Около 28 тысяч лет назад неандертальцы исчезли, в Азии денисовцы исчезли еще раньше, но и те, и другие сделали генетический вклад в нас, так что единственные чистокровные Homo sapiens - это негры в Африке.

Единственный вид человека, который продержался дольше неандертальцев и денисовцев, это так называемые «хоббиты» на острове Флорис в Восточной Индонезии. Их предки заселились туда около миллиона лет назад. За последующее время они измельчали и превратились в людей около метра ростом с мозгом массой 400 грамм, очень странного телосложения со странными пропорциями. Исчезли они 17 тысяч лет назад, когда везде были люди разумные. Но есть свидетельства местных жителей о неких мохнатых человечках, живущих в горах, которых они, впрочем, загнали в пещеру и спалили, так что, возможно, «хоббиты» и дожили и до XVI века.