22 научных факта об эволюции человека из сериала «Внутренняя рыба»

Автор идеи и ведущий. Нил Шубин, американский палеонтолог и биолог, доктор наук и профессор Чикагского университета. Один их первооткрывателей легендарного ископаемого животного – тиктаалика. Автор книги «Внутренняя рыба».

ВНУТРЕНЯЯ РЫБА

Рыбы были первыми существами, у которых появился костный скелет, включая позвоночник и череп. Об этом свидетельствуют многочисленные окаменелости, найденные по всему миру. К слову, это самый очевидный факт нашей эволюционной связи.

Так называемый набор Оуэна показывает связь между конечностями различных животных (птиц, млекопитающих, рептилий) и человека. В 19 веке ученый Ричард Оуэн обнаружил, что конечности включают универсальный набор – большая кость, две кости, малые кости и пальцы. Согласно Дарвину, это объясняется наличием общего предка с таким же набором костей.

Одними из первых на сушу выбрались ихтиостеги. Это вымершие челюстноротые существа, которые передвигались с помощью верхних конечностей, а нижние использовали как весла. Но первое существо, выбравшееся из воды на сушу, еще предстояло найти.

Ранние эмбрионы человека и рыбы практически идентичны. Мы действительно выглядим в зародыше как рыбы – голова, тело, хвост обоих эмбрионов очень похожи. И у обоих есть жаберные дуги! У человека они превращаются в часть нижней челюсти, среднего уха и гортани.

Сигнал к формированию конечностей у птиц, животных, человека посылает один и тот же ген. Этот ген называется SHH (Sonic hedgehog, т.е. Еж Соник, по имени персонажа видеоигры). В случае с человеком SHH посылает сигнал к формированию пальцев, начиная с мизинца (далее сигнал ослабевает). Но если вдруг в результате мутации сигнал SHH сильнее обычного, пальцев на руке или ноге у человека может оказаться шесть.

Эксперимент с эмбрионами ската доказал, что ген SHH работает также и у морских животных, включая рыб. Это говорит о том, что внутри каждого из нас сидит «Внутренняя рыба».

САМАЯ БОЛЬШАЯ ЗАГАДКА – как наша рыба-предок выбралась на сушу. На арктическом острове Элсмир, север Канады, команда Нила Шубина нашла окаменелую плоскоголовую рыбу, которая обитала на Земле около 375 млн. лет назад. Рыбу назвали тиктаалик, «большая пресноводная рыба» на языке местных инуитов. Под этим именем существо вошло в историю науки – тиктаалик стал долгожданным переходным звеном между рыбами и наземными позвоночными.

Тиктаалик – настоящая анатомическая смесь. Существование подобного феномена предсказал Чарльз Дарвин. От рыб тиктаалику достались чешуя, плавники и жабры. От наземного животного у него были легкие, чтобы дышать на суше. И самое удивительное – у тиктаалика была шея! Это самый ранний вид существ, у которых была обнаружена данная часть тела. Последним доказательством в пользу концепции переходного существа стал т.н. набор костей Оуэна в плавниках тиктаалика.

ВНУТРЕНЯЯ РЕПТИЛИЯ

В авангарде перехода от рептилий к млекопитающим был трителедонт. У этого существа присутствует важный признак, характерный для млекопитающих – прикус.

В эмбрионе человека есть желточный мешок. В процессе развития эмбриона он исчезает. Это наследие тех времен, когда наши общие предки откладывали яйца. Еще одно свидетельство общности человека и рептилии – это амнион – водная оболочка (мешок) вокруг зародыша. Рептилии выработали амнион в холе эволюции, чтобы откладывать яйца на суше. Это эволюционное изменение способствовало появлению змей, черепах, крокодилов, птиц и в конце концов млекопитающих.

В геноме рептилий, птиц и человека также есть общий ген. Он отвечает за выработку желточного протеина, т.е. питания для эмбриона. Фокус в том, что у человека этот ген уже не активен.

Еще один общий признак с рептилиями – мертвая кожа. Разница в том, что у человека сегодня действуют естественные увлажнители кожи, а у рептилий такого механизма нет.

Задолго до тиранозавров самым свирепым хищником был горгонопс. Это существо сделало огромный эволюционный шаг вперед от рептилий к млекопитающим. И все благодаря зубам! В отличие от зубов рептилий, одинаковых по всей длине рта, горгонопс имел зубы разных типов – малые клыки, клыки и резцы. Это позволило ему эффективно разделывать свою добычу. Кроме этого у него были длинные, широко расставленные пальцы. Все это обеспечило горгонопсу 20 млн. лет господства на Земле.

Еще одним переходным существом был тринаксодон. Он жил под землей после Великого вымирания пермского периода, катаклизма, изменившего Землю 252 млн. лет назад. У тринаксодона были волосы на морде, которые он использовал для осязания и ориентации под землей. Впоследствии волосяной покров стал «фишкой» млекопитающих и служил для защиты от переохлаждения.

Кожа рептилии и человека имеет много общего. Формирование целого ряда органов (зубы, перья, волосы, молочные железы) происходит путем складывания кожной ткани – идентично у рептилий и человека. И за этот процесс в обоих случаях отвечат один ген, который называется EDA. Он играет огромную роль в создании жизненно важных структур, которые образованы из кожной ткани.

Важнейшее отличие рептилий от млекопитающих – слуховой аппарат. У рептилий нет наружного уха, а у млекопитающих оно есть. Слуховой аппарат млекопитающих состоит из трех косточек в среднем ухе, у рептилий же – только одна косточка. В процессе эволюции малые кости, бывшие частью челюсти рептилий, отделились от челюсти и со временем превратились в косточки среднего уха. Сегодня это можно наблюдать, поставив эксперимент с зародышем опоссума: одна косточка превращается в три за время его развития. Путь, пройденный эволюцией за 300 млн. лет, зародыш опоссума проходит меньше, чем за месяц.

ВНУТРЕНЯЯ ОБЕЗЬЯНА

Древний примат нотарктус превратил лапу в кисть. Развитие кисти, похожей на человеческую, произошло в процессе лазания по тонким веткам деревьев на верхних ярусах леса. Приматам было важно добраться туда. У нотарктуса появились длинные пальцы, один из которых был противопоставлен остальным. Это стало поворотным моментом в истории человеческого тела.

Жизнь приматов на деревьях привела к появлению цветного зрения. Ранние приматы видели мир в ограниченном спектре желтого и синего, но не различали красный и зеленый цвета. Способность различать красный и зеленый появилась примерно 23 млн.лет назад. Это стало огромным эволюционным преимуществом, в поле зрения попали красные спелые плоды и зеленые листья. Восприятие световых волн зависит от разного типа белка опсина. У ранних приматов было два опсина, пока дубль гена (мутация), кодирующего опсин, не привел к появлению третьего опсина.

У собаки порядка 1000 генов, отвечающих за определение запахов. У человека таких генов примерно столько же, но 600 из них уже не активны.

Критический момент эволюции гоминидов – ардипитек. Найденный в Эфиопии скелет Арди (Ardipithecus ramidus) насчитывает 4,4 млн. лет. Это существо было примерно 120 см. высотой, хорошо лазило по деревьям и ходило на двух ногах. При этом Арди обладала очень цепкой ногой в отличие от более поздних гоминид. Если раньше (с 19 века) считалось, что обезьяны стали на две ноги, выйдя из леса, то находка Арди опровергает эту концепцию. Изучение Арди свидетельствует, что наши предки научились ходить на двух ногах еще проживая в лесах.

Архитектура мозга акулы и человека одинакова. На самом деле эта архитектура одинакова для большинства живых существ на Земле. Мозг как таковой делится на передний, средний и задний (ромбовидный). Что еще раз доказывает эволюционное родство человека и различных животных.

Мозг человека и ланцетника имеет общие генетические корни. Ланцентник, примитивное существо, появившееся около 500 млн.лет назад, обладает лишь одним нервом по всей длине тела и крошечным утолщением этого нерва на конце. Но сигнал к формированию этого нерва дает та же группа генов, которая запускает «строительство» мозга у современного человека.