Кратко: занимательный науч-поп для тех, кто интересуется, что происходит в современной эволюционной биологии, но не готов читать сложные книги Александра Маркова.
Длинно: История не терпит сослагательного наклонения. А терпит ли его эволюционная биология? Например, что бы произошло, если бы астероид не привёл к гибели динозавров – по Земле бродили бы рептилии, похожие на людей, а «Удивительную эволюцию» написал бы какой-нибудь талантливый гуманоид своей чешуйчатой лапой? Этими вопросами в своём научно-популярном труде задаётся Джонатан Б. Лосос. Его книга, как вы уже, наверное, догадались – о «неисповедимых» путях эволюции. Сам автор – профессор биологии, который «по долгу службы» ставит интересные эксперименты. Например, однажды он изменял условия жизни ящериц на Багамах – а те в ответ на изменения меняли привычки и эволюционировали предсказуемым образом.
В книге Лосос подробно описывает, как появляются виды с одинаковыми адаптивными свойствами в ответ на схожие условия обитания (самые догадливые уже поняли, что речь идёт о конвергенции). Заслуга автора в простоте языка и ярких примерах – благодаря этому комбо даже те читатели, что в прошлом злостно прогуливали уроки биологии, поймут, как именно зародилась жизнь, зачем учёные так носятся с плодовыми мушками и чем уникальна живая природа Новой Зеландии. Отдельное достоинство «Удивительной эволюции» в том, что Лосос показывает, как развивается научная мысль и рождаются новые идеи. В частности, как эволюционировала сама теория эволюции. Например, Чарльз Дарвин в своё время считал, что эволюция – процесс ужасно медленный, и наблюдать его напрямую невозможно. Но сейчас учёные знают: иногда виды изменяются просто-напросто стремительно!
Прекрасно, что автор оперирует новыми данными: книга на английском языке издана в 2017 году, и Лосос ссылается на самые свежие исследования. Хотите узнать, чем сейчас живёт биология, но тексты российских учёных на «Элементах» слишком трудны? Тогда вам по адресу. Чтобы читатели не заскучали, Лосос разбавляет рассказы об опытах уймой интересных фактов, о которых вы, возможно, раньше не слышали. Например, вы в курсе, что кончики пальцев коал покрыты бороздками и пальцевыми узорами, столь похожими на наши, что специалисты с трудом различают отпечатки пальцев коал и людей? И что, когда первые образцы утконоса доставили в Англию в конце XVIII века, учёные часами искали швы, с помощью которых умелые китайские купцы, вероятно, сшили свою подделку? В общем, читайте «Удивительную эволюцию» и расширяйте кругозор.
А ещё Лосос не боится приводить самые безумные идеи коллег. Например, почему у тираннозавра рекса такие маленькие передние лапы? Один исследователь предположил, что тот ел в такой безумной спешке, что лапы древнего ящера укоротились – чтобы тот случайно не откусил их и не съел. Спойлер: гипотеза выглядит симпатично, но, скорее всего, она неверная.
Чтобы рецензия не выглядела слишком уж хвалебной, добавлю, пожалуй, ложку дёгтя. В «Удивительной эволюции» автор приводит схему эволюционных связей двудольных растений. «Значок с дымящейся чашкой обозначает виды, вырабатывающие кофеин», – объясняет биолог. «Окей», – думаю я и… понимаю, что на иллюстрации никакой чашки, стакана и даже рюмки нет. Потерялась при переводе? Надеюсь, в следующем издании погрешность исчезнет. И ещё одна «оплошность». Как вы думаете, когда появился хомо сапиенс – сто миллионов лет назад или 200-300 тысяч? Я лично – за второй вариант. Но почему-то в «Удивительной эволюции» указан первый, хотя в те времена и приматов-то не было. Полагаю, это тоже издержки перевода…
Все клещи, которые кусают человека, гарантированно погибают и не дают потомство. Значит в лесу должны оставаться только те клещи, которые боятся и не любят запах человека.
Но почему-то то число укусов клещей растёт год от года!
Вот она – прямоходящая, занимающаяся охотой, владеющая оружием, территориальная, в каком-то смысле немного инфантильная, мозговитая Голая Обезьяна – примат по происхождению и плотоядная по выбору, готовая завоевать мир.
С этой, немного изменённой цитаты, мы переходим в нашем повествовании к современному человеку. Нашему виду примерно 50 тысяч лет. Для эволюции это пустяковый отрезок времени. Однако, человеческое общество умудрилось сильно измениться. Но какими бы современными и высокоразвитыми мы бы себе не казались – по эволюционным меркам мы всё тот же примат, что и десятки тысяч лет назад.
Мы «голая» обезьяна, которая имеет лишь мелкие волоски, утерявшие свою изначальную функциональность. Это произошло по ряду причин, среди которых температурный обмен в жару, возможность компенсации за счёт огня и одежды в холод, сексуальный и тактильный стимул, облегчение контакта с водой.
Мы в какой о степени инфантильная обезьяна так как нам, по сравнению с другими приматами, характерно долгое детство. Более того, уже будучи взрослой особью, человек сохраняет сильную любознательность и игривость в своём поведении.
Мы сексуальная обезьяна, ведь секс стал важным аспектом нашего вида. Большинство животных занимаются сексом только ради размножения, мы среди тех не многих, кто делает это и ради самого процесса в том числе. У нас появились эрогенные зоны, и мы стали сексуально активны практически круглогодично. Акцент нашей интимной жизни сменился на вторичные половые признаки и сексуальный импринтинг. Мы стали на путь моногамии, что изменило наше социальное поведение, однако древние инстинкты приматов все ещё наполняют нашу жизнь.
Мы примат-приспособленец, который жаждет экспериментов и исследований окружающего мира.
Мы научились приручать живых существ для своей пользы, что позволило нам стать более оседлыми и развивать крупные поселения.
Мы территориальные приматы для которых стало важным украшать свою квартиру, машину или рабочее место, обособляя свою территорию. Мы разделяем не только территорию, но и людей на «чужих» и «своих».
Мы охотники, которые перешли в статус псевдо-охотников и по-прежнему образуем локальные группы, клубы, банды, братства.
Мы освоили приготовление пищи и её термическую обработку, что позволило компенсировать слабые возможности челюстного аппарата и улучшить вкус еды. Для нас, как для приматов, аспект вкуса очень важен, поэтому наши рецепторы так любят различные приправы и «увкуснители».
Мы стали супер-приматом:
С супер-племенами в виде городов.
С супер-едой в виде целой индустрии питания.
Мы наполняем свою жизнь супер-стимулами благодаря косметике, парфюмерии, татуировкам, рекламе, алкоголю, играм, порно и многому другому.
Мы организовали супер-иерархию в виде стран и городов
Мы вожделеем супер-контроль, который отражается в войнах, законах и морали
Но при этом, мы все та же голодая обезьяна, что и 50 тысяч лет назад, которая теперь подвержена супер-стрессам и супер-соблазнам.
Первые анализы удивительного цветка, найденного в двенадцати километрах от подножья вулкана Эребус в Антарктиде, показали наличие гликопротеинов миракулина, тауматина, солей серной кислоты, мизерное количество материала для исследований сильно затрудняет работу ученых.
Анализ показал, что его ткани на 99,4% состоят из воды. Это свойство делает растение чрезвычайно хрупким и требует особого подхода при транспортировке и изучении. Ученые предполагают, что такая высокая доля воды помогает растению выживать в условиях перепада температур.
Это открытие не только бросает вызов существующим научным представлениям о строении растений, но и открывает новые возможности для биотехнологий и разработки новых видов культурных растений, адаптированных к экстремальным условиям окружающей среды.
Если вам интересны такие термины как палеозой, фотосинтез, окаменелости, симбиоз, кислород, хитин и т.д., тогда вам наверное интересно и то, как прижились на суше растения, животные и откуда взялась... почва. Да. Очевидно, что был у нашей планеты период, когда она была и голой каменюкой и ледяным царством. И не то, чтобы я много где встречал объяснение почвообразования или механизма перехода растений из водной среды на сушу. А ведь есть интересные малоизученные виновники этого вот всего торжества.
Фотосинтез есть? А если найду?
Лишайник
Начнём наши палеострадания с того интересного факта, что правильно классифицировали нашего героя только в 1970-х. Ещё Карл Линней хотел, но не стал. А так как старших тогда ещё уважали, то и никто не стал. А потом как классифицировали, аж в другое царство отправили: ГРИБЫ. Таким образом, микология теперь уважаемая наука, а не какой-то там раздел ботаники. На данный момент считается, что грибы разошлись с животными около 1 млрд лет назад.
Нафига на фотке выше я вам показываю лишайник? А потому что могу. Если серьёзно, то лишайник это сложный организм, представляющий собой симбиоз гриба и водоросли (и\или цианобактерии). Гриб добывает питательные вещества прямо из субстрата, например, камня. Это буквально добыча минералов на молекулярном уровне. Также он удерживает воду и защищает от физических воздействий фотосинтезирующего партнёра. В обмен гриб получает глюкозу, которую сам не может получать.
Вот мы и подобрались вплотную к поднятым вопросам. Не "кто виноват и что делать", а откуда взялась почва и как смогли распространиться растения.
Грибы. Они миллионы лет кромсали камень и лавовые слои, чтобы ты копал(а) картоху на даче в мягкой землице. Ладно, не для этого, а буквально потому, что могли.
Без грибов картина почвообразования просто не складывается. Как и выход растений на сушу. Грибы в большинстве своём представляют разрастающиеся гифы.
Грибы обменивались гифами до того, как вышел первый смартфон. Задолго. Очень.
Вот эти "нанотрубки" на изображении и есть гифы. Они могут расти хоть сквозь камень, хоть между клеток растений, и даже внутрь их структуры.
Привычная нам грибница называется мицелий.
Мицелий
Просто посмотрите на эту "паутину". Я не сомневаюсь (и вы не сомневайтесь 😁), что они не имели проблем с ростом на чём угодно, когда растения одной ногой вышли из воды, ещё не имели корней и не могли распространиться дальше прибрежной линии.
Возраст самого древнего окаменелого мицелия, который можно идентифицировать по его молекулярному составу, составляет от 715 до 810 миллионов лет. На протяжении большей части палеозойской эры (542-251 млн. лет) грибы, по-видимому, были в большинстве своём водными и состояли из организмов, сходных с сохранившимися хитридами, имеющими жгутиконосящие споры. Эволюционная адаптация от водного образа жизни к наземному потребовала диверсификации экологических стратегий получения питательных веществ, включая паразитизм, сапробизм (переработка органики) и развитие мутуалистических отношений, таких как микориза (когда гриб и растение друзьяшки навек) и лихенизация (это про лишайник).
У грибов различают неклеточный (ценотический) мицелий, лишённый межклеточных перегородок и представляющий собой огромную клетку с большим количеством ядер (характерен для зигомицетов), а также клеточный (септированный), с наличием межклеточных перегородок (обозначаются термином септы) и одного либо многих ядер в отдельной клетке. Мицелий актиномицетов не имеет ядер и может как разделяться на отдельные клетки, так и оставаться единым.
Орган половой, но вкусный он. Вершина айсберга, так сказать
Наиболее привычные нам лесные грибы это лишь плодовые тела базидиомицетов образованы ложной тканью плектенхимой, состоящей из густо переплетённых гиф мицелия и отличающейся от настоящей ткани тем, что настоящая формируется при делении клеток в трёх направлениях, а ложная - в одном. У базидиомицетов мицелий часто многолетний, у других грибов - однолетний.
Пока там растения пыхтели над отращиванием корней, грибные организмы уже в позднем силуре были похожи на миниатюру ракеты (или что вы там себе ещё нафантазируете) под 9 метров в высоту. Называется эта махина - прототаксит. Их строение больше всего напоминает лишайник и имеет трубчатый ствол. Считается, что их гигантизм подточили во всех смыслах появившиеся позже насекомые. Многие из них ещё пожалеют об этом...
Став малявками, грибы только упрочили своё положение в биосфере.
Типа того. Хотя есть находки, где они уже вполне напоминают пальмы и хвойные деревья по форме.
В дальнейшем, при каждом из великих вымираний, грибы взрывались разнообразием по мере распространения на планете и возникновения новых экологических ниш. Они приспособились и паразитировать и симбиотировать (хз, есть ли такое слово. Теперь будет). По мере развития растений и образования лесов, грибы стали незаменимыми и вездесущими станциями переработки органики, позволяя живым растениям развиваться дальше.
Возникающих в дальнейшем насекомых и животных, на суше уже встречали давно приспособившиеся грибы. В разных целях, правда, но как говорится, кто первый проснулся, того и тапки.
Хитин? Хитииин!
Причём тут биополимер группы азотсодержащих полисахаридов? У нас тут что, статья про крабов или многоножек? Нет. Вы всё ещё "перевариваете" тут грибы. А они тоже из хитина. Правда, не совсем такого, как у членистоногих, но уж точно ещё меньше общего с целлюлозой растений, что и стало одной из основных причин выделения в отдельное царство.
В этой статье я ограничусь настоящими грибами (Fungi), потому как заниматься разбором всяких псевдогрибов, полугрибов, микроспоридий (эти вообще без рода и племени) и прочих оомицетов, у которых клеточная стенка даже не из хитина(!!!), займёт примерно 2\3 вечности, а мы люди занятые...
Ты даже не ХИТИН!
Кстати, основной совет по употреблению грибов в пищу помимо варки и жарки состоит в предварительной их заморозке. Водичка внутри структуры гриба кристаллизуется и образует шипы, которые прокалывают клеточную стенку, благодаря чему повышается ваше усвоение питательных веществ.
Как грибы жрут всё подряд?
Упомянутые гифы являются по сути вывернутой наружу кишкой. В том смысле, что они вырабатывают ферменты для поглощения питательных веществ из среды обитания. Это и позволяет им хавать всё. От камней, деревьев, насекомых и друг друга до подгузников, керосина и нефти.
Не утробой единой.
Но не переработкой только сильны грибочки. Ведь с водорослями и прочими растениями грибы подружились и это принесло всем невероятный успех.
А микориза это просто вынос мозга. Это когда грибница настолько врастает в корни деревьев, травы и прочей растительности в почве, что уже сложно отличить, кто там есть кто.
Корешки практически срослись с мицелием
"Аватар" смотрели? Так вот последние исследования показывают, что микориза это электрохимический интернет леса.
"Ага. Тут куда ни плюнь, обязательно попадёшь в какую-нибудь священную хрень! Папоротник там, или гриб..."
Во время засухи первыми страдают молодые деревья. Так вот с помощью дополнительной добычи влаги грибами и передачи химического сигнала, взрослые деревья перекачивают влагу к молодым и они могут пережить сухой период. Речь конечно не о каком-то целевом действии, а о сложившейся миллионами лет симбиотическими механизмами.
Также грибы помогают деревьям в борьбе с подземными вредителями корней. Короче, полнейшая Пандора... Всё-таки речь не о том, что микоризная сеть - глобальная, как на Пандоре из "Аватара"))).
Это локальная сеть. Прям очень локальная. Взаимодействия грибниц не то чтобы разных видов, но и даже одного вида не происходит. По мере роста они либо избегают пересечения, либо начинают грызться (ну как они это любят, химически). Хотя факта связи с симбионтными деревьями конкретной грибницы (микоризы) это не отменяет, но и заявлять о том, что целый лес связан одной подземной сетью, мягко говоря, громко. Поэтому убираем свои нейрокосички, цахейлы не будет.
Спасибо за разъяснения, а то мы уже цахейлу с подберёзовиками настраивать собрались 😂
И светящиеся грибы тоже есть, а вы что думали?
Panellus stipticus это раз...
Omphalotus Nidiformis это двась.
Их таких, биолюминесцентных, сейчас известно около 110 видов. Пока что.
Описание всё новых видов грибов движется по просторам систематики стадами по 2 000 голов ежегодно. На данный момент известно около 150 000 видов, а конца и края этому не видно и это прекрасно.
Спасибо огромное, что читали вот это всё. Обязательно следите за новыми статьями и шуршите в комментах.
Как произошёл переход от химических молекул к первым живым организмам?
Этот процесс до сих пор остается загадкой, но благодаря последним достижениям в области молекулярной биологии, ученым все-таки удалось обнаружить потенциального кандидата на роль прародителя всей жизни на нашей планете.
Азотистые основания и рибосома (структура, осуществляющая сборку новых белков).
Его назвали репликатором.
Репликатор - это сложная молекула, возникшая в результате химической эволюции. Его главная особенность состоит в том, что он может создавать собственные копии используя другие молекулы, находящиеся поблизости.
Предположительно, репликатор мог быть рибозимом, то есть молекулой РНК, которая осуществляла репликацию других цепочек РНК.
Статья про молекулу-репликатор на «Википедии».
Однако порой в процессе самокопирования возникали ошибки, из-за которых молекулы приобретали новые физико-химические свойства, усложнялись и «обрастали» полезными для выживания структурами, например, мембранами и биополимерами, пока наконец не преобразовались в первую живую клетку.
Вполне возможно, что процесс химической эволюции происходит сразу у нескольких групп молекул, которые затем объединил в единую живую структуру (прообраз современной клетки).
Репликатор будет обладать мутационной изменчивостью. Точечные мутации будут изменять последовательность нуклеотидов, а его последующие репликации будут сохранять эту последовательность. Таким образом, получается репликатор, который действительно реплицируется и сохраняет наследственные изменения.
3D-модель мембраны клетки, состоящей из множества молекул фосфолипидов и закреплённых в них белковых структур.
Несколько 3D-моделей, в наибольшей степени демонстрирующих внутреннее устройство живой клетки.
1/3
3D-модель устройства живой клетки. Разными цветами обозначены белковые структуры и молекулы липидов, образующие клеточные мембраны.
Общий план строения животной клетки.
Видеоверсия:
Спасибо друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
В кишечниках людей, живущих в городах, обнаружили значительное снижение количества бактерий, разлагающих целлюлозу.
Результаты соответствующего исследования в журнале Science опубликовали ученые из Университета Бен-Гуриона Негева (Израиль).
Они связывают ухудшение переваривания клетчатки с современным образом жизни и питанием, в котором недостаточно цельных растительных продуктов.
Согласно исследованию, в кишечниках людей становится всё меньше важных бактерий под названием руминококки. Именно они могут разлагать «неперевариваемую» целлюлозу до конца, образуя из неё сахара, благодаря производству целлюлозомов — специализированных белковых комплексов.
У приматов и людей, живших 1-2 тысячи лет назад, этих бактерий очень много, потому что клетчатка была основной составляющей рациона на протяжении эволюции человека. Если диета современных людей не изменится к лучшему, этот процесс скоро может окончательно прекратиться.
Врачи рекомендуют увеличить потребление клетчатки, которая содержится в цельнозерновых продуктах: фруктах, овощах, зелени и бобовых, чтобы поддерживать здоровое состояние микробиома и «популяцию» руминококков.
Приветствую, друзья, давно не было новых постов, был сильно занят на работе, и плюсом обострились некоторые проблемы со здоровьем, но сейчас мне уже лучше, поэтому снова начинаю делать контент. Сегодня отвечаем на вопрос одного подписчика.
Добрый день, расскажите, пожалуйста как появилась жизнь? Интересно, именно в какой момент и как произошёл переход от ничего к первым живым существам.
Ответ:
На данный момент существует три основные теории возникновения жизни на нашей планете.
Божественная теория (жизнь создана богом или каким-то другим сверхразумом);
Панспермия (жизнь попала на Землю из космоса);
Теория абиогенеза (жизнь возникла из химических веществ);
Основные теории возникновения жизни: божественная, панспермия, абиогенез
Все три теории имеют право на существование, однако наиболее научной и проработанной является последняя из них - теория абиогенеза. Про неё я и постараюсь коротко вам рассказать.
Теория абиогенеза
Согласно современным научным представлениям жизнь на нашей планете зародилась примерно 4.1 - 3.8 миллиарда лет назад в ходе случайных химических процессов.
Первобытный океан. Коллаж, созданный с помощью нейросети
Состав атмосферы и гидросферы в те времена сильно отличался от нынешнего. На поверхности планеты бушевали огромные бури, а активность тектонических процессов, вулканов и гейзеров просто зашкаливала.
Всё это способствовало бурному протеканию химических реакций, постоянно распадались и синтезировались новые химические соединения.
Схема эксперимента Миллера - Юри, в ходе которого имитировались условия раннего периода развития Земли для проверки возможности химической эволюции
В какой-то момент из простых соединений под действием постоянного притока энергии возникали всё более и более сложные, пока наконец не появились первые самовоспроизводящиеся молекулы (или целая экосистема из взаимозависимых молекул).
Главная их особенность состояла в способности самовоспроизводиться и создавать собственные копии из других химических веществ, находящихся поблизости.
Прион. Эта белковая молекула обладает способностью к самовоспроизведению
Поскольку самокопирование не было идеальным, то и дело возникали различные отклонения, а те формы молекул, которые могли эффективнее поддерживать этот процесс, получали энергетическое преимущество над остальными в борьбе за ресурсы (химические вещества, необходимые для воспроизводства).
Процесс кристаллизации под микроскопом
Таким образом была запущена химическая эволюция, в результате которой образовались макромолекулы белков и других соединений, ставших основой для первых живых организмов.
Критика
Несмотря на критику и явные пробелы в теории абиогенеза (учёные до сих пор полностью не восстановили схему перехода от простых химических соединений к самовоспроизводящимся молекулам), она считается наиболее проработанной и вероятной, поскольку позволяет экспериментально проверить свои выводы.
Видеоформат
Спасибо друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.