Легендарный общий предок
Не совсем от них,конечно.
Не совсем от них,конечно.
Мозг наш похож на слоеный пирог, и эта слоеность возникает по мере эволюции. Но если представлять себе эволюцию как неуклонную линию вверх, то недолго ошибиться. Кто умнее? Рыба или лягушка? Ответ будет зависеть от того, что понимать над умностью.
Есть, например, такой замечательный отдел мозга как мозжечок. Нужен он для многого, например, для вязания, фокусов с картами и четкого представления, что нога – это где-то под попой. И у рыб мозжечок уже есть, правда одна из базовых его моделей, если можно так выразиться. Состоит такой мозжечок только из червя – самой древней его части. И у нас есть этот червь, правда он запрятан под слоями более новых нейронов. Он у нас, как и у рыб, контролирует равновесие. Нарушение равновесия – тревожный симптом для нейрохирурга, это самая первичная функция, утрата которой свидетельствует о серьезной патологии.
Червь помогает рыбе замечательно ориентироваться в трехмерном пространстве. Особо хорошо он развит у тех рыб, что пользуют все три измерения. Тунцы, парусники, селедка, акулы. У акул даже в большей степени, чем у остальных. Для рыб донных, например, для камбалы, данная структура не столь важна, потому что в толщу воду они поднимаются нечасто.
А что же у лягушек? С одной стороны, у всех тетрапод (наземных позвоночных) формируются полушария мозжечка – надстройка, которая так нужна всем, кто решил поменять водную среду обитания на наземную. Но, с другой стороны, у большинства земноводных мозжечок развит чрезвычайно плохо. Причина тому проста – однообразные и монотонные движения. Лягушка прыгает, червяга ползет. Чуть лучше дело обстоит у амбистом, тритонов и саламандр, потому что по локомоции они разнообразнее своих безногих и бесхвостых коллег.
Что же касается человека, то у нас мозжечок развит неплохо. Как ни крути, приматы имеют ловкие руки и хорошее равновесия (все, кто не имел того и/или другого, был съеден). Но все равно нас с большим отрывом обгоняют птицы. У них и относительная масса мозжечка самая большая среди тетрапод, и трехмерная организация весьма заковыриста. Опять же – движение. Птицы просто обязаны иметь хорошую координацию. Те, кто не имел, был съеден.
Девонский период начался следом за силуром 419,2 ± 3,2 млн лет назад, закончился 358,9 ± 0,4 млн лет назад и считается эпохой рыб. Рыбы достигают невероятного разнообразия и совершают ароморфоз (эволюционный прыжок) к четвероногим животным.
Чтобы немного представить ихтиофауну девона, отметим, что в этот период были многочисленны панцирные рыбы (плакодермы), защищённые по кембрийскому принципу (см. заметку о мире после кембрийского взрыва). Например, ботриолепис.
Сюда же относится наводивший ужас на морских обитателях дунклеостей, достигавший, по мнению некоторых исследователей, десяти метров в длину. Согласно данным компьютерного моделирования, сила укуса этой рыбы сравнима с таковой у миссисипского аллигатора. Открывал рот со скоростью 1/5 секунды, в результате чего просто засасывал жертву вместе с потоком воды.
Также к плакодермам относится матерпискис - древнейшая известная науке живородящая рыба.
Распространяются в девоне хрящевые рыбы кладоселяхии, близкие к общим предкам акул и химеровых.
Что и говорить, даже в аниме Хаяо Миядзаки про рыбку Поньо фигурируют именно девонские рыбы, словно символизируя грозное возвращение власти подводного царства.
О кистепёрых рыбах я расскажу чуть позже.
К концу девона биосферу постигло очередное массовое вымирание, унёсшее около 75% видов. Это было более сокрушительное вымирание, в сравнении с распиаренным мел-палеогеновым, унёсшим динозавров. Девонское вымирание, однако, касается преимущественно морских и океанических организмов и развивалось в два удара: событие Келлвассера 374,5 млн. лет назад и событие Хангенберга 359 млн. лет назад. В процессе девонского вымирания произошёл коллапс рифовых экосистем (которые вновь станут распространены лишь в мезозойской эре), вымерли в большинстве своём бесчелюстные (до наших дней сохранились лишь миноги и миксины) и все панцирные рыбы. 97% видов позвоночных канули в Лету, сохранились лишь мелкие формы. О причинах вымирания я также сообщу позднее.
Перенесёмся на сушу. О причинах выхода жизни из воды я писал в прошлый раз. Считается, что от риниофитов, о которых мы говорили ранее, происходят хвощевидные, плауновидные, папоротниковидные, семенные папоротники и голосеменные (предки современных хвойных). Эти растения, в отличие от риниофитов, способных укрепиться в грунте не глубже, чем на два сантиметра, имеют корни. Корневая система позволяет добывать воду из грунтовых вод, развитая сосудистая система позволяет вознести крону высоко над землёй. Семена же позволяют размножаться вне зависимости от наличия воды, необходимой споровым растениям для оплодотворения. Все эти ароморфозы обеспечивают триумфальное шествие жизни вглубь континентов. К концу девона появляются настоящие густые леса до 38 метров высотой. Впервые в истории планеты формируется почвенный покров.
Но вернёмся к девонскому вымиранию. К его причинам. Основная версия - аноксия (нехватка кислорода). Все эти рыбы попросту задохнулись. Для этой гипотезы имеются веские доказательства. Оба события вымирания отмечены бескислородными сланцами. Для события Келлвассера слоёв даже два, что может свидетельствовать о том, что случились два близко расположенных по времени события. Но что привело к аноксии?
Много фактов намекают на первопричину. Например, у трилобитов в преддверии события Келлвассера уменьшились глаза, что может объясняться неважностью зрения в мутной воде. Кстати, при этом расширились края голов и удлинились усовидные отростки, служившие дыхательным целям, что подразумевает недостаток кислорода в воде. И, между прочим, вымирание крупных рыб также можно связать с дефицитом кислорода, которого массивному животному требуется много.
В общем, не стану томить. Наиболее популярной считается гипотеза о том, что почва, образовавшаяся в результате освоения растениями суши, обеспечила невиданный доселе сток биогенов в моря и океаны. Биосфера оказалась не готова переработать такое количество органического вещества. Органика гнила, а в процессе гниения потребляется кислород. Сгнивала она при этом не полностью, что, по видимому, и привело к образованию девонских отложений нефти, особенно характерных для США.
Между прочим, данный факт из истории жизни на Земле должен заставить насторожиться по поводу антропогенной (человеческой) деятельности, преобразующей химический состав среды с куда большей скоростью, чем та, на которую были способны девонские растения (эволюция таки - процесс медленный). Если до сих пор ничего не случилось, это не значит, что не произойдёт впредь. Катастрофа может оказаться страшной. Переход количества в качество всегда внезапен. Вы льёте в стакан воду, имея дело с процессом наполнения стакана жидкостью, меняется лишь количество воды в нём, и после краткого мгновения революционного перехода возникает новое качество: процесс проливания воды на стол. Наши выбросы в среду могут однажды завершиться очень плохо, и это будет мало напоминать то, что сейчас называют глобальным потеплением, и что до сих пор вызывает споры: существует ли оно. То, о чём говорю я, будет трудно не заметить.
Существуют, разумеется, и альтернативные гипотезы девонского вымирания, например, метеоритная.
Так, или иначе, а следом за растениями вглубь суши продвигались многоножки, пауки, клещи, мелкие бескрылые насекомые. Возможно, первые крылатые насекомые также появились в девоне.
Таким образом, на суше сформировалась добротная естественная кормовая база для наших предков. А предками нашими были рыбы.
Почему они вышли на сушу? По одной гипотезе прародители четвероногих происходят из пресных водоёмов, по другой - из морских. Если верна вторая гипотеза, об океане, то причина напрашивается сама собой: обеднение океана кислородом. Если же верна первая гипотеза, то следует помнить, что климат девона был жарким и засушливым, водоёмы часто пересыхали, и тогда требовалось переползать из одного в другой. Также речки и озёра зарастали водной растительностью, что затрудняло плавание, и приходилось преодолевать созданные растительностью преграды. Да и недостаток кислорода, вызванный образованием почвы не следует сбрасывать со счетов. Да и вообще, в тёплых пресных болотах девона кислорода не должно было иметься много. Наличие на суше дополнительной кормовой базы создавало положительный стимул для эволюционного прыжка. Чешуя рыб мешала кожному дыханию, и возникновение кожного дыхания, наряду с лёгочным, вместе с утратой чешуи, видимо, также является одним из приспособлений к условиям недостатка кислорода.
Нашими предками считаются кистепёрые рыбы. До наших дней сохранился лишь один род из этой группы - латимерия. Единственное лёгкое этой рыбы, обитающей в глубинах Индийского океана и в Индонезии, заросло за ненадобностью жиром. Относится латимерия к отряду целакантообразных.
Однако, происходим мы не от целакантов, а, как предполагается, от рипидистиевых кистепёрых рыб.
Среди переходных форм следует назвать тиктаалика. Это рыба. Имела плавники, чешую, жабры. Однако, череп - крокодилоподобный, воздух в лёгкие нагнетался щёчными помпами, а не жабрами, имелся лучезапястный сустав и шейный отдел.
Другая переходной формы рыба - пандерихтис, хищник до 1 м. 30 см. длиной. Зарывался в ил, из которого торчала пара бугорков глаз.
Ихтиостег относят уже к амфибиям. Число пальцев на их задних лапах - 7. Это - прогресс, в сравнении с числом лучей в плавниках. Эти животные около 1,5 м. длиной всё ещё имели чешую и плавник.
Акантостега имела 8 пальцев и внутренние жабры.
Древнейшее четвероногое России - якубсония.
К концу девона появляется тулерпитон, относящийся к рептиломорфам, от которых идёт ветвь к пресмыкающимся - полностью наземным животным и нашим предкам. Тулерпитон имел на ногах 6 пальцев.
Также к концу девона появляются лабиринтодонты, от которых следует ветвь к современным земноводным (лягушкам, тритонам, червягам).
Как видим, доказательства эволюции здесь проявлены рельефно. Нетрудно ответить и на вопрос, почему переходные формы не доживают до наших дней: на то они и переходные формы, что жизнь находится в этом состоянии вынужденно и временно.
Во всяком случае, наружные жабры (как у пикайи, см. заметку про кембрий) у головастиков на ранних стадиях развития, хвостовой плавник головастиков, а также - жабры эмбриона человека, напоминают нам о девонских и более ранних событиях.
Следует понимать, что к рассматриваемому периоду времени океан практически исчерпал возможные ароморфозы, оставались лишь незначительные изменения. Начиная с девона, прогрессивная эволюционная повестка полностью перемещается на сушу. И вряд ли где-нибудь в космосе океан породит подводную разумную жизнь, эдакие подводные цивилизации из научной фантастики, если более, чем за 350 млн. лет ничего подобного даже не наметилось на Земле.
Тюлин Д.Ю., канд. биол. наук
ЗАГАДКА. Форма позвонков – явление очень консервативное. У рыб они амфицельные (двояковогнутые). Тем не менее у как считается произошедших от них земноводных в различных систематических группах строение позвонков разнообразно. А у бесхвостых амфибий (жабы, лягушки, квакши и др.) имеется новый, отсутствующий у рыб тип позвонков – процельные (вогнутые спереди и выпуклые сзади). При этом у относительно близких к ним видов того же отряда (подотряд гладконогих) позвонки амфицельные, а у круглоязычных (жерлянки, жабы-повитухи) и пип – опистоцельные (выпуклые спереди и вогнутые сзади). То есть сходные по внешнему облику и другим анатомическим признакам и отнесённые к одному отряду, да ещё и «произошедшие от предков» с амфицельными позвонками бесхвостые амфибии почему-то приобрели 3 разнообразных типа позвонков.
Ещё интереснее строение шейных позвонков у черепах. Задние - процельные, средние - амфицельные, передние - опистоцельные.
ВОПРОС. Каким образом у черепах и земноводных появилось такое разнообразие позвонков и зачем они нужны? Как можно объясняет их возникновение путём естественного отбора.
Жабы-аги (Rhinella marina), попав в Австралию, превратились в опасных хищников для самих себя — но это лишь ускорило их развитие.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, коротко о нем рассказывает Live Science.
Жаба-ага — пример инвазивного вида. Бородавчатая ядовитая жаба родом из Южной Америки. В 1930-х годах фермеры в Квинсленде (Австралия) надеялись, что жаба станет идеальным хищником для поедания жуков, уничтожающих поля сахарного тростника. Но без естественных врагов популяция жаб резко увеличилась со 102 особей до более 200 млн.
Еще одна причина стремительного роста популяции заключается в том, что самки жаб могут откладывать более 10 000 икринок. Когда из икринок вылупляются личинки, они еще не могут ни плавать, ни передвигаться, а лежат на дне, пока не разовьются в головастиков.
Именно в этот период на них нападают головастики аги. Поедая «подрастающее поколение», они не только получают питательные вещества, но и устраняют последующую конкуренцию за ресурсы.
«Когда я впервые увидела такое поведение в дикой природе, я была поражена тем, как жадно головастики аги разыскивали вылупившиеся личинки и поедали их», — отметила ведущий автор исследования Джейна Деворе. Авторы работы провели ряд экспериментов, чтобы определить, является ли такое поведение нормальным или оно проявляется только в адаптации среди инвазивных видов.
Оказалось, что хотя головастики жабы-аги из Южной Америки также способны поедать себе подобных, у головастиков того же вида из Австралии вероятность каннибализма гораздо выше. Влечение к пожиранию личинок отсутствует в естественном ареале, обнаружили исследователи.
Но подобное поведение вызвало эволюционный сдвиг. Когда исследователи сравнили время развития личинок и превращения их в головастиков (уже неуязвимых для охоты), оказалось, что инвазивные жабы развивались быстрее, чем аги, обитающие в естественных условиях. Австралийские жабы достигали стадии головастика за четыре дня, а южноамериканским требовалось на это пять дней.
Хотя эта стратегия помогает личинкам выжить, они платят за это более медленным развитием на стадии головастика.
Исследователи также отметили, что австралийским жабам-агам едва ли грозит вымирание из-за поедания себе подобных. Получив питательные вещества и ограничив конкуренцию, головастики-каннибалы становятся крупнее и быстрее завоевывают новые ареалы. «Хорошая новость заключается в том, что каннибализм может контролировать рост популяции», — заключили авторы работы.
Источник https://naukatv.ru/news/kannibalizm_uskoril_evolyutsiyu_u_zh...
Среди наших прославленных предков есть немало выдающихся героев, но некоторые покрыли себя такой славой, что затмевают всех остальных. Они смело пускались в приключения, о которых другие даже помыслить боялись, и это кардинальным образом изменило их, ровно как и всю Землю. Мы, прямые наследники этих безумных авантюристов, воспринимаем их подарки как должное. Но чего им стоило покорить сушу и зачем они вообще оставили воду?