Стратиграфия рвет в клочья креационизм

Хотя большинство биологов смотрит на возражения против теории биологической эволюции с улыбкой, порой и им хочется вставить свою реплику. Часто эта реплика служит катализатором мощного потока гневных комментариев. Вот и мне посчастливилось в одном из обсуждений очередного видео креациониста с «мировым именем» Кента Ховинда, в котором автор вещает о том, что все животные жили одновременно и совсем недавно, написать короткий комментарий, содержавший один вопрос: «Как с точки зрения гипотезы Ховинда объясняется геохронологическая шкала». Я прочитал массу самых разных ответов, ни один из которых не содержал ничего, кроме цитирования текущего выступления Кента. Хотя, нет. Некоторые комментаторы разнообразили свои ответы оскорблениями и ссылками на то, что современная наука лжива и скрывает факты.

Итак, почему же геохронология и стратиграфия рвут в клочья любую гипотезу, в основе которой лежит младоземельный креационизм? Во-первых, что такое — младоземельный креационизм. Это комплекс взглядов на историю Земли, в основе которого лежит утверждение, что Земля сотворена богом около 6-7 тысяч лет назад. Вместе с сотворением Земли были сотворены и все живые существа, какие на ней существуют. То есть, это не метафора, а прямое указание на то, что все виды, так или иначе известные нам как в виде ископаемых, так и непосредственно некогда существовали вместе в одном временном отрезке. Это кратко. Теперь давайте перейдем к фактам.

Историю стратиграфии можно отсчитывать с момента, когда Николас Стено сформулировал свой закон напластования. Тогда была заложена основа, которая не была опровергнута никем до сих пор. Суть ее в том, что те слои, которые в норме расположены глубже, являются более древними, чем те, что лежат над ними. «В норме» означает случаи, когда последовательность слоев не нарушена тектоническими или другими естественными или искусственными процессами, в результате чего слои могут смещаться, перемещаться, а последовательность их нарушается. Сейчас геологи очень хорошо умеют определять такие нарушения. Отдадим им честь, они делают это часто без всяких мыслей о теории эволюции и научились делать это вообще еще до того, как вышла книга «Происхождение видов...».

А вообще, вопреки обвинительному заявлению Ховинда о том, что стратиграфия подделана в угоду теории эволюции, основные геологические эпохи были выделены опять же раньше, чем сэр Чарльз Дарвин выпустил свою знаменитую книгу.

Собственно, Дарвин-то был знаком с тогдашним положением дел в этой области и использовал эти знания по назначению. Собственно, потребность объяснить геохронологическую последовательность привела знаменитого Жоржа Леопольда Кювье к тому, что он предложил т. н. теорию катастроф. Иначе, как противник изменчивости видов, Кювье смену ископаемых организмов во времени объяснить не мог. Напомню, что Кювье умер в 1832 году. До публикации труда Дарвина оставалось 27 лет, а сам Чарльз в это время еще путешествовал на «Бигле». Таким образом все обвинения в предвзятости и подтасовке фактов в пользу теории эволюции со стратиграфии и геохронологии приходится снять. Конечно, пристального внимания стратиграфии долго не уделялось. Лишь во второй половине 19 века началось ее бурное развитие и приведение в систему всех накопленных знаний. Тогда, кстати, и распределили названия геологических эпох.

Что же показывает стратиграфия и почему она с легкостью обезоруживает любого младоземельца? Как я уже и говорил, стратиграфия показывает неоднородность строения осадочных пород, которая выражается в существовании ясно выраженных слоев. Более молодые слои лежат поверх более старых. Это крайне очевидный факт. Вроде бы, ничего особенного. Но еще Уильям Смит, составитель первой геологической карты Англии, указал, что существуют некие общие признаки для слоев определенного возраста (читай — положения в последовательности). В качестве таких признаков он использовал ископаемые останки и показал, что НИКОГДА останки из более глубоких слоев не соседствуют с таковыми из выше лежащих. Конечно же, мы говорим о нормальном, не нарушенном залегании. О том, как это может быть нарушено, я уже говорил.

Во времена Дарвина историю жизни на Земле знали вниз до кембрия включительно. Что было до того — оставалось загадкой. Но уже тогда было очевидно, что нет никакого смысла искать рядом с кембрийскими ископаемыми любые другие, характерные для других периодов. Впрочем, рядом с ископаемыми любого периода не найдешь ископаемых из другого. Безусловно, смена флор и фаун не была молниеносной, а происходила относительно нескоро, поэтому иногда, все же, в нижних отделах одного периода все еще можно встретить останки организмов из предыдущего.

Некоторые организмы успешно переживали несколько периодов (как пресловутые трилобиты, просуществовавшие с кембрия аж до конца перми). Но в таком случае мы встречаем не один и тот же вид, а множество видов и даже семейств, постепенно приходящих на смену друг другу. В нижних отделах кембрия еще можно обнаружить дальних потомков тех видов, которые населяли Землю в венде. Но это уже совсем другие виды. Те же трилобиты подавляющим большинством семейств вымерли уже к карбону (каменно-угольному периоду) и лишь одно семейство (в количестве одного вида) дожило до пермского периода.

А почему, спросите меня, я так привязался к трилобитам? Да просто очень удобные мне далее товарищи. Чтобы представить себе место трилобитов в экосистемах, можно достаточно точно сравнить их с современными морскими ракообразными. А тут и крабы, и омары, и лангусты, и креветки, и прочие морские пауки и раки. В общем, трилобиты в свое время занимали примерно то же место, какое занимают сейчас выше названные членистоногие (насекомых и паукообразных в морях не водится), а меростомовые обособились от трилобитов и прочих членистоногих уже в кембрии и до наших дней едва дотянули в лице мечехвостов, потому особой роли в экосистемах не играют.

Так вот, как говорят биологи, трилобитовые и современные ракообразные имели сходные экологические ниши. Если так, то и обитали они в сходных условиях. Тогда, исходя из гипотезы младоземельного креационизма, мы должны ожидать обнаружить современных ракообразных либо непосредственно рядом с трилобитами (или наоборот), либо в слоях одного геологического возраста. К слову, возраст слоев может быть определн в относительной шкале, принятой в геологии и палеонтологии, не только по ископаемым организмам, но и характеру минералов, по типу ископаемых почв и т. д. Конечно же, играет свою роль и абсолютная датировка радиоизотопными методами, которые так «любит» Ховинд.

Краткое отступление.
Почему относительная шкала нужнее и полезнее? А вот почему. Нам гораздо важнее знать не то, сколько миллионов лет назад произошло событие в истории жизни, а то, когда оно произошло относительно других событий. Какая информация будет полезнее:

• скелетная революция произошла около 542 миллионов лет назад.
• Скелетная революция произошла на границе эдиакарского и кембрийского периодов.

Лично мне, знающему характерные особенности венда (эдиакария) и кембрия гораздо больше скажет вторая фраза. Первую я приму во внимание, чтобы оценить временные интервалы и только. А вот вторая фраза будет источником множества следствий.

Радиоизотопное датирование же имеет свои пределы разрешения и свои ошибки. Причем, чем больше определяемый возраст, тем более существенными могут быть ошибки, возникающие как из-за загрязнения и неправильного взятия проб, так и от неправильной калибровки. К слову, кроме РИА существуют и другие методы абсолютного датирования. Но в общем, все методы такой датировки показывают сходные результаты и говорят о том, что, например, уже 600 миллионов лет назад на Земле жизнь расцетала.

Ховинд же использует единичные сообщения, которые относятся как раз к уже описанным ошибкам. Конечно, такие ошибки никуда из научных результатов не удаляются и, в общем-то, доступны. Это очень полезная информация, помогающая улучшать методы датирования.

Так вот, возвращаясь к теме, если предположить, что трилобиты и современные ракообразные обитали в одно время, почему же мы не находим их останки либо рядом, либо в слоях одного возраста? Можно выкрутиться и сказать, что они обитали в разных частях Земли. Но и это не проходит. По всей Земле трилобиты служат руководящими ископаемыми своих геологических эпох. Но нигде не найдено ни единого отпечатка или другой фоссилии, которую можно было бы определить, как что-то из современного. И почему вообще ракообразные пережили трилобитов?

Надо сказать, что такая ситуация имеет место быть с любыми другими парами. Адом с аммонитами не встречаются современные моллюски, рядом с динозаврами — современные млекопитающие, рядом с девонскими панцирными рыбами не находят кости и черепа современных, а в слоях венда вы никогда не обнаружите ни единого признака ни одного существа, которые повсеместно встречаются, начиная с кембрия.

На этот вопрос у Ховинда нет ответа. Впрочем, нет его и не у одного креациониста-младоземельца. А стратиграфия и геохронология рвут в клочья не только младоземельцев, но и всех креационистов-абсолютистов, которые требуют толковать библию буквально.

В качестве заключения:
Безусловно, спор с креационистами не имеет никакого смысла. Любая аргументация этих товарищей без особого труда опровергается. Правда, они дают хороший повод для отвлеченного применения знаний. Иногда написать пару комментариев и задать неудобные вопросы стоит, все же. Хотя бы для того, чтобы убедиться, на сколько наука опередила сама себя, ведь аргументация креационистов до сих пор волочится на уровне науки начала 19 века.

Наверное, те, кто читает мои длинные опусы на тему эволюции, уже привыкли, что не все в истории жизни на нашей планете было так, как привычно видеть в учебнике. Не все было так, как представлялось даже пару десятков лет назад. Вы, мои читатели, теперь не удивляетесь многим вещам, которым бы удивился я сам несколько лет назад. А это очень хорошо. Вот и в этот раз я расскажу вам удивительную историю, которой не было в школьном учебнике и о которой вряд ли кто слышал в рамках традиционной картины эволюции.
История эта началась в теплых тропических болотах каменноугольного периода. Именно там обитали древние амфибии. Карбон — золотое время земноводных. Но надо оговориться, что расцвета они достигли только в тропической, теплой, зоне. Дальше к полюсам они продвинуться не смогли. И вот почему. Амфибии чрезвычайно зависимы от воды. Это понятно даже школьнику. Влажный климат имел место как раз только в зоне тропиков Земли той эпохи. Дальше — суше. Амфибии же освоить землю полноценно не могли, так как по сути оставались рыбами с присущими последним особенностями водно-солевого обмена и терморегуляции. Ничего поделать нельзя, если кожа тонкая, влажная, не предназначенная для терморегуляции, а почки способны только разбавлять продукты обмена в огромном количестве воды. Никуда от воды уйти нельзя, более того, нужно большую часть времени находиться в ней, так как даже газообмен с окружающей средой налажен в значительной степени через кожу.
Там же, в карбоновых «лесах», ближе к закату царства амфибий, появились первые примитивные пресмыкающиеся. Вот тут и начинается самое интересное. Амфибии, пережив пик своей эволюции, навсегда откатились на второй план. Первая тому причина — уже названная особенность терморегуляции и водно-солевого обмена. Второй, как ни странно, является устройство черепа амфибий, являющееся важным следствием устройства их дыхательной системы. Воздух в примитивные легкие земноводных накачивается с помощью «глотания». То есть, воздух непосредственно проталкивается в легкие, проглатывается. Это требует наличия мощной черепной мускулатуры, которая, однако, крепится у самого челюстного сустава позади. Ничего путного из этой системы неэффективных рычагов не выйдет. Более того, оказывается принципиально невозможным увеличение объема мозга, что закрывает дорогу к сложным поведенческим адаптациям, без которых на суше делать нечего (слишком разнообразная среда).
Еще одной причиной принципиальной невозможности освоения суши служит устройство яйца земноводных. Как вам известно, это тонкостенное образование. Грубо говоря — это еще рыбья икра с небольшими изменениями. Не даром существует четкое разделение на анамний (безоболочечных) и амниот. Так вот первым путь на сушу закрыт по причине того, что их яйца могут развиваться только в водной среде. Амниотам же это не нужно и их яйца прекрасно защищены толстыми оболочками или развитие зародыша проходит в особом органе материнского организма — матке. Далеко от водоема уйти не получится.
Что происходит, когда на арену выходят рептилии? А вот что: вместо тонких покровов появляются толстые, ороговевшие. Это всем знакомая чешуя. Рептилии изменяют устройство черепа. Теперь мышцы крепятся к нижней челюсти сверху. Создается эффективный рычаг, позволяющий хватать, удерживать, жевать и глотать добычу. Параллельно появляется новый тип дыхания, более привычный и нам с вами — за счет работы межреберных мышц и диафрагмы. В черепе появляется место под увеличенный мозг и за этим тянутся сложные рефлексы, необходимые в жизни на суше.
Следующим крупным изменением стало появление нового типа почек. Теперь они работали не на выведение лишней воды из организма, а на ее сохранение. Это позволило рептилиям стать практически независимыми от воды. Стоит отметить и изменение характера движения. Пояса конечностей обрели более привычный вид и позволили передвигаться быстрее, дальше и эффективнее.
Но при всех столь крупных приобретениях рептилии проиграли в одном — в терморегуляции. Плотная чешуя, сухая кожа без желез совсем не располагают к достижению эффективного теплообмена со средой и, как следствие, затрудняют путь к самому крупному ароморфозу в истории жизни — гомойотермии (иначе, теплокровности). А на суше без этого сложно. Кроме того только теплокровность позволит в будущем настолько интенсифицировать метаболизм, что станет возможным появление разума. На этом краткую историю гонки вооружений у рептилий можно закончить.
Рептилии вышли на арену эволюции, став существенным рывком вперед. Но там же, в тех же болотистых лесах карбона произошло еще одно событие, которому было суждено изменить историю. Тут, наверное, вы улыбнетесь и скажете: Опять он за свое, за глобальные изменения. Так и есть. Наиболее важные события всегда меняли облик планеты и радикальным образом влияли на флоры и фауны. Так вот, амфибии оказались хитрее, чем может показаться. Традиционная картинка, которую можно вспомнить из учебника биологии: древо эволюции последовательно от амфибий к пресмыкающимся и млекопитающим. Вот так, рептилии произошли от амфибий и потом от них произошли птицы и млекопитающие.

Но моего повествования не было бы, если бы все так и было. По крайней мере, оно было бы не таким интересным. Наверное, вы уже привыкли, что в моих опусах практически всегда речь ведется о единовременной реализации эволюционных возможностей в разных группах организмов. То есть, разные варианты дальнейшей эволюции реализуются параллельно. Вот и теперь, когда амфибии готовы были уйти с арены, одна из их групп реализовала еще одну возможность эволюционных изменений, что и привело их к отдаленному триумфу.
Дело в том, что рептилии пошли по пути минимизации зависимости от воды и тем закрыли для себя множество возможностей. Другая группа амфибий сделала радикально иное: она не отказалась от воды, но предпочла оптимизировать терморегуляцию. Сохранив богатую железами кожу, они, в общем, оставили без изменений водно-солевой обмен, что потребовало большего потребления воды. Но у них произошло интереснейшее изменение: железы стали предшественниками волосяного покрова. И вот оно! На сцене появляются первые тероморфы (звероподобные ящеры), покрытые шерстью, имеющие активную гомотермию, вскармливающие своих детенышей выделениями кожных желез.
Узнаете? Да, да. Это почти что те самые млекопитающие, которые потеснили рептилий в конце мелового периода. Появились они одновременно с рептилиями-завроморфами. Правда, сначала среди тероморфов появились типично рептилоидные формы, лишенные шерстных покровов, но зато снабженные разнообразными парусообразными выростами, позволявшими осуществлять более эффективную терморегуляцию. Только когда такой способ терморегуляции привел в тупик, произошел прорыв, связанный как раз с приобретением шерстного покрова. Хорошим свидетельством в его пользу является наличие вибрисов (характер расположения кровеносных сосудов на черепах показывает их наличие). Если есть вибрисы – скорее всего есть и шерсть.
Первые «мохнатые» тероморфы были очень близки по уровню организации к первым млекопитающим (таким, как ехидна или утконос) и, конечно же, были непосредственными предками млекопитающих вообще. Одна из групп тероморфов начала в свое время гонку за право дать начало всем млекопитающим и преуспела в этом. Однако случилось это много позже. На длительное время тероморфы ушли со сцены. Однажды появившись, заполучив в свое распоряжение крайне полезный ароморфоз – теплокровность и все сопутствующие ему перемены в устройстве организма – они уступили место менее продвинутым завроморфам. Почему?
А вот тут нас ожидает самая, наверное, интересная загадка. Завроморфы и их ветвь — архозавры — выработали очень важное приспособление — бипедальность. То есть научились передвигаться на двух ногах, полностью исключив из опоры передние конечности. Вот такая форма оказалась настолько эффективной и выгодной, что никаких особых изменений с момента ее «введения в эксплуатацию» и до самого вымирания динозавров никаких радикальных изменений в ней не наблюдалось.
Тероморфы оказались не в состоянии предложить адекватный ответ и были вытеснены практически из всех значительных размерных классов, чем обрекли себя на более чем 100 миллионов лет забвения и прозябания. Конечно, это слишком, и тероморфы, потихоньку двигаясь по своей эволюционной линии, дали начало первым примитивным млекопитающим, неплохо освоившим ниши мелких насекомоядных, хищников и даже яицекрадов, разорявших гнезда и кладки динозавров. Сейчас интересно представить, к чему бы пришли эти продвинутые рептилии, не будь в их истории паузы в сто миллионов лет. Ведь тогда первые млекопитающие появились бы на 100 миллионов лет раньше и, может быть, и приматы или их подобие, тоже оформились бы намного раньше.
С каждым своим подобным опусом я стараюсь привести вас одной мысли: эволюция — совсем не линейный процесс. Эволюция - это своего рода конкурс технических проектов, задания на который выдаются в соответствии с текущими условиями. Соответственно, свои решения представляют самые разные группы организмов. Так обстояло дело в раннем карбоне, так было в девоне, когда были сделаны попытки амфибизации. А вот в перми была сделана попытка маммализации, которая, в общем-то, увенчалась успехом (было взято верное направление), но потом эстафету перехватили завроподы.
Такая вот интересная история млекопитающих.

Система массовых вымираний

По-видимому, не было в истории Земли никаких катастрофических вымираний живых организмов. То есть, вымирания, конечно же, были, но таковыми они кажутся нам из-за того, что мыслим мы в одних масштабах, а глобальные процессы на Земле происходят совсем в других. Это, наверное, как в случае с муравьями, которые таскают разнообразные грузы. Мы оцениваем, что один муравей может поднять вес, превышающий его собственный, допустим, в два раза. Круто. То есть, нам требуется поднять в среднем от 100 до 200 килограмм, чтобы формально соперничать с муравьем. Но не каждый поднимет свой двойной вес. А сколько поднимет муравей? Предположим, что веси от 0,1 грамма. И поднимает примерно 0,2 — 0,3 грамма. В два раза больше своего веса, а то и больше. Но на самом-то деле 0,2 грамма остались 0,2 граммами. Они не стали тяжелее от того, что их поднимает муравей. Соломинка весом в 0,2 грамма одинаково тяжела и для человека, и для муравья. Сложность лишь в том, что муравью нужно выстроить другую схему подъема такой тяжести и все. Вот так и с геохронологией. Когда нам говорят, что в такой-то и такой-то период вымерло до 70% видов, мы ахаем и восклицаем: «Великое вымирание!» При этом мало кто берется оценить масштабы времени, в которые это «великое вымирание» уложилось. Как правило, такие процессы занимают миллионы лет. Но на геохронологической шкале даже такие временные интервалы занимают совсем немного места. А мы судим лишь по конечному результату. Как правило, вымирания носят закономерный характер. То есть, они не начинаются просто так, от фонаря. Всем вымираниям предшествует какая-то перемена в глобальной экосистеме. Скажем, вымирание вендской фауны на границе с кембрием имело несколько причин. Это и обеднение органикой моря (фекально-пеллетный процесс), и снижение количества растворенного кислорода (возможно), которого после предшествовавшей венду криоэры было в воде достаточно много, и начавшаяся скелетная революция, которая вывела на арену новые классы живых организмов, которым вендобионты конкуренции составить не могли. Закономерное вымирание не заставило себя ждать, и от вендской фауны остались лишь отпечатки да кой-какие потомки. Чтобы понять масштаб изменений, которые должны были произойти, чтобы запустился механизм массового вымирания, приведу вот такой пример: одно из самых великих вымираний случилось на границе мела и палеогена (оно известно еще, как великое вымирание динозавров). Именно тогда в морях вымерло до 90% видов (примерно 50% семейств). Парадокс в том, что падение метеорита не могло вызвать столь массовое выпадение таксонов. Тем более – в море. Почему? Потому что буферная система мирового океана смогла бы в течение приемлемого времени поддерживать значительное биоразнообразие с последующим восстановлением. То есть, не произошло бы вымирание таких крупных таксономических единиц, как семейство. Последствия импакта куда более серьезно отразились бы на наземных экосистемах. Вымирание в большей степени задело бы их. Но мы видим совсем обратную картину. На суше вымирание растянулось куда сильнее, чем в море не было столь катастрофическим (без особых потерь его перенесли млекопитающие, да и рептилии смогли большим числом пережить это время). Ответ на эту задачу можно найти, если обратить внимание на циклы химических элементов. Для растений очень важны азот и фосфор. Эти элементы даже выделены в группу биогенов. Но в моря они поступают в основном с суши, откуда их выносят потоки воды. То есть нижний трофический уровень морей и океанов – фитопланктон – всецело зависит от стока в моря континентальных вод, которые, вызывая эрозию, обогащаются азотом и фосфором. Сухопутная же растительность стремится уменьшить эрозию и задержать биогены. Они нужны ей не меньше, да и вода, которая иначе стекает мимо, тоже будет удерживаться. Практически всю историю Земли имел место так называемый плащевой сток, когда никаких рек практически не существовало, а вода стекала по всему побережью, вызывая мощнейшую эрозию и обогащаясь фосфором и азотом. Морской фитопланктон практически не испытывал нужды в этих элементах. Совсем иная ситуация сложилась незадолго до мелового периода, когда в перми начали появляться голосеменные, способные расти на водоразделах, тем самым уменьшая эрозию. А второй крупнейшей переменой стало появление травянистых растений. Да, да. В позднем мелу появляется самая обычная трава – покрытосеменные травянистые растения. Именно здесь сработал пусковой механизм, который приведет к великому морскому вымиранию через несколько миллионов лет. Травы, как известно, образуют дерновину. А дерновина – лучшее природное решение против эрозии. Нет эрозии, потому что нет стока воды. Она отлично задерживается дерновинными растениями. Нет стока воды в океаны – уменьшается поступление биогенов. Нет биогенов – фитопланктон начинает испытывать «голод» и постепенно его количество уменьшается вместе с расходованием запасов азота и фосфора в воде морей и океанов. И здесь срабатывает буферная система: биогенов еще много, фитопланктон еще как-то живет. Небольшое количество азота и фосфора снова может возвращаться в океаны, но оно не удовлетворяет всех потребностей. Сток с континентов теперь крайне ограничен. Потому биогенов, ранее обильно поступавших с суши, все меньше и меньше. И вот уже буферная система не справляется. Начинается массовое вымирание фитопланктона (микроскопических одноклеточных водорослей). За ним тут же тянется вымирание зоопланктона и тех организмов, которые питались всей этой мелочью. Начинается так называемый фитопланктонный шок. Океанические сообщества оказываются в ситуации, когда с нижних трофических уровней их подпирает голод, а времени и запаса экологической пластичности не хватает для внесения необходимых корректив в образ жизни. То есть, одно событие тянет за собой другое. Конечно, этот процесс занял не два дня, а многие миллионы лет, поэтому снизу до верху трофической цепи успели дойти потрясения и началась перестройка всей системы. Фитопланктон, сменив видовой состав, приспосабливается к скудному «содержанию», потребители этой массы, в свою очередь, переходят либо в другие размерные классы и, соответственно, меняют общую численность, либо выбирают себе другие источники питания. И так до самой верхушки. Конечно же, речь идет только о тех, кто пережил основную фазу вымирания. В течение нескольких миллионов лет происходит перестройка морских сообществ и в конечном итоге они становятся почти такими, какими мы их знаем. Начинается новый этап наращивания биоразнообразия. Интересно, что даже крупный импакт не нанес бы существенного вреда сформировавшимся, эффективно функционирующим сообществам ни на суше, ни в море. Те самые буферные системы без особых усилий смогли бы нивелировать последствия падения метеорита. Вообще же, история практически всех вымираний – это история кризисов «жирующего сообщества», которое развивается на обильных ресурсах, а с их исчезновением исчезает и само, съедаемое менее привередливыми конкурентами. Конечно, в этом нет никакой метафоры, ибо эволюция не может делать прогнозы. Эволюционный процесс работает в данном месте и в данное время, используя актуальные возможности. Когда была возможность наращивать биомассу фитопланктона за счет обильного смыва биогенов с континентов, эта возможность использовалась по полной программе. Ситуация изменилась – пришлось выдумывать новые приспособления. И так всегда. В итоге: массовые вымирания никогда не были моментальными и не были вымираниями в строгом смысле этого слова. Скорее – это радикальное снижение биоразнообразия, вызванное несоответствием устройства экосистем меняющимся условиям. В общем – это нормальный процесс, который вокруг нас происходит всюду. Разница лишь в масштабах и времени и нашем восприятии событий далекого прошлого.

История жизни не по учебнику (каменноугольный период)

Жаль, что отечественные школьные учебники по биологии становятся неактуальны раньше, чем попадут на парты учеников. Удивительный предмет — эта биология. Практически единственная наука, которая требует регулярных обновлений учебных пособий. Физика вот в школьном объеме меняется мало и обновления касаются сейчас только частных разделов, например — квантовой физики, да и то не так сильно. Химия совсем не меняется, а химическую экзотику в школе не изучают. Астрономия вот, пожалуй, еще, но какие тонкости астрофизики успевают изучить в школе за год, отведенный по программе на звезды и галактики? Практически ничего. Гуманитарные науки и языки — вообще стоят особняком. Ничего в них не меняется десятилетиями, кроме истории. Но издавать каждый год новые учебники по истории — плохой тон. Так, а о чем это я? Ах, да, мы же совсем не о школе (само получается, ведь со школой я знаком не только с точки зрения ученика). Мы же об истории жизни. А учебник биологии тут вот по какой причине. Вспомните, как в 10 или 11 классе вы изучали эволюционную теорию. Вспомнили? Тогда же вам, наверняка, кратко рассказывали и о делении всей истории Земли на определенные эпохи, каждая из которых может быть охарактеризована уникальным видовым составом животных, растений, одноклеточных. Но кроме этого для каждого такого исторического промежутка (например, периода) характерны свои климатические условия. Одним из весьма неоднозначных периодов в истории Земли был каменноугольный или карбон. Общеизвестно, например, что с карбоном связаны залежи каменных углей на всей планете. Также с карбоном ассоциируются у многих гигантские членистоногие, существовавшие на нашей планете лишь тогда и никогда более. Вот они-то, при ближайшем рассмотрении, и рушат всю стройную картину «школьного» каменно-угольного периода. Вспомните, как его характеризует школьный учебник? Прежде всего упор делается на существование огромных болот в то время, в которых росли древовидные споровые (плауны, хвощи, примитивные папоротники и голосеменные). Эти растения могли достигать высоты 40 метров и образовывали темные леса. А еще школьный учебник рисует нам картину жаркого климата с высоким содержанием углекислого газа в атмосфере, который поступал туда благодаря высокой вулканической активности. В этом парнике в черных трясинах под сводами споровых лесов копошились гигантские многоножки артроплевры, достигавшие двух и более метров в длинну, на деревьях прятались от огромных стрекоз с размахом крыльев почти в метр не менее крупные поденки, а среди деревьев порхали гигантские тараканы. В темных водоемах уже охотились какие-то родичи земноводных и возможные предки рептилий. Вся эта вакханалия происходила на фоне теплого тропического климата с частыми дождями. Красивая картина, не правда ли? Но, как я уже сказал, именно гигантские членистоногие, причем сухопутные (!), никак не вписываются в эту картинку. И обо всем по порядку. На самом деле, описываемые леса из «папоротников и хвощей» были характерны только для тропической зоны (где бы она в то время ни располагалась). Вдали от тропиков, ближе к полюсам, древовидные споровые уже уступали место голосеменным, потому что уже тогда в тех областях имели место быть оледенения. И это доподлинно известно. Правда, из голосеменных тогда наиболее распространенными были кордаиты (эти фитоценозы еще называют кордаитовой тайгой). В других частях планеты процветали родственники гингко, которые обладали замечательной особенностью — листопадом. А вот тропики являли совсем другую картину. Лепидодендроновые леса стояли в неглубоких (в несколько метров) водоемах, до верха напоенных органическими осадками. Растения пробивались через многометровый слой органической массы, похожей на торф и толстый слой валежника. Интересной особенностью этих лесов являлось их местоположение. Они занимали приморские низменности, куда в огромных количествах сносились водными потоками минеральные осадки, ведь как таковых рек в то время не существовало (и это еще одна интересная тема для отдельного поста). Вот тут и образовались самые мощные залежи каменного угля. Не менее интересным будет и то, что в этих лесах лепидофиты тоже сбрасывали... нет, не листву. Листьев у таких растений не было и функцию фотосинтеза выполняла... кора. Да, чешуйчатая зеленая кора. Вот эта кора периодически опадала, образуя толстый слой опада, в котором процветали те самые гигантские многоножки, которые, судя по всему, и были едва ли не единственными потребителями этого ресурса. Скорее всего, они не были полностью сухопутными, вели земноводный образ жизни. И вот опять они — гигантские членистоногие. Что ж, теперь поговорим о них подробнее. Какое самое крупное сухопутное членистоногое вы знаете? На ум могут прийти достаточно большие скорпионы, пауки, но попробуйте вспомнить насекомое. Жук-голиаф, например. В среднем он не больше гусиного яйца (до 115 мм длинной и весом до 50 граммов). И это предел размера насекомых. Дыхательная система насекомых — пассивные трахеи, в которых циркуляция воздуха происходит естественным образом, без особой помощи со стороны организма, а передача кислорода происходит по градиенту концентрации. Трахеи ветвятся и походят едва ли не к отдельным клеткам. Кровь насекомых же кислород не переносит и соответствующих пигментов лишена. Именно эта особенность строения, общая для всех насекомых всех времен ограничивает их размеры. Но ведь мы-то знаем, что в каменноугольном периоде насекомые были гигантскими. Что же не так и как это противоречие разрешить? Прежде всего нужно понять, что насекомые стали огромными не по своей воле. На это их толкали отношения хищник-жертва. Ведь у жертвы, кроме всех прочих тактик и стратегий выживания, есть одна очень удобная стратегия — уход в другой размерный класс. В таком случае жертва либо становится очень маленькой и перестает интересовать хищника, так как ловля такой добычи становится энергетически невыгодной. Хищник переходит к более подходящим по размерам жертвам (лев на мышей охотиться не станет). Либо же обратное: уйти в размерный класс крупнее, чем может позволить себе хищник. Собственно, хищнику-то до лампочки этот процесс мельчания или роста жертвы, но только до тех пор, пока он не задевает жизненных интересов хищника. Тогда и последний тоже перенимает стратегию жертвы и следует за ней в ее размерный класс. Надо сказать, что в природе стратегия эта практически всегда отыгрывается в сторону увеличения размеров в первую очередь. И только во вторую — в сторону уменьшения. Вот и в карбоне случилось то же самое. Первые насекомые, скорее всего, питались самым вкусным — семязачатками споровых (пищеварительные тракты ископаемых насекомых набиты пыльцой, а около трех четвертей всех находимых семезачатков кордаитов и семенных папоротников оказываются повреждены. Основными потребителями, скорее всего, были диктионевриды — интересные насекомые, обладавшие ротовым аппаратом колющего типа, а размах их крыльев достигал 45 сантиметров. А ими питались меганевры — древние стрекозы. Кстати, замечу, что личинки тех древних стрекоз обитали не в воде, а прямо на земле, в опаде и тоже были хищниками (насекомые изначально вообще развивались строго на суше). В результате всех этих сложных взаимоотношений размеры насекомых росли и достигли известных нам величин. Но мы же помним о фундаментальном ограничении, которое накладывается на размер насекомых? А как его можно обойти? Есть только один способ — найти условия с высоким содержанием кислорода в атмосфере... Приехали! А как же влажные теплые леса, избыток углекислого газа... прочая романтика карбона? Вот поэтому-то учебники биологии и учебные материалы по биологии нужно менять своевременно, а иначе же до сих пор на огромных картинах в школах красуются темные леса с богатым подлеском среди похожих на реки водоемов, в которых уже копошатся амфибии едва ли не современного типа, а в воздухе парят стрекозы размером с голубя. На самом же деле сейчас большинство палеонтологов считает, что дело было так: в тропических лесах установился крайне своеобразный режим. Подрост выпадал не постепенно, как это происходит сейчас, а массово. То есть, все это походило на лесовал, а мощные селевые потоки с завидной регулярностью накрывали выпавший лес слоем осадков. Вот и получалось, что огромное количество органического вещества оставалось неиспользованным и погребалось на многие миллионы лет, а потом преобразовывалось в известные нам залежи каменных углей. А чем грозит массовое изъятие органики из круговоротов? Верно, увеличением количества органического углерода, потерянного для экосистем. А коли так, то на окисление этого углерода не был затрачен кислород, который оставался свободным в атмосфере. И кислорода было настолько много, что его парциальное давление превышало современное. Это обстоятельство и позволило насекомым довести свои размеры едва ли не до физического предела. Не отсутствие конкурентов в виде других летающих организмов, не обилие пищи позволило появиться меганевре — самой крупной стрекозе и самому крупному насекомому вообще. Ведь до первых летающих ящеров оставалось еще сто миллионов лет, а питаться можно было и мелкими насекомыми. Высокое содержание кислорода в атмосфере и экстенсивная стратегия жертв сделали свое дело. Вот так очень элегантно душный и затхлый каменноугольный период с настоящими лесами из хвощей сменился небывалой экзотикой, картину которой я еще дополню в следующих постах, уж крайне интересно меняется взгляд на историю Земли в наше время. И вы еще узнаете немало интересного и совершенно необычного, о чем навсегда умолчит школьный учебник.

Сложное детство

Нет, это не о детях в прямом смысле, не о том, как их нужно воспитывать, чтобы они были счастливыми. Это даже не о людях. Я расскажу вам о нашей собственной истории, но не об истории человека. Я расскажу вам об одном интересном взгляде на историю наших «родственников» — всех хордовых. Я надеюсь, что ни для кого не секрет, что человека и других млекопитающих роднит с птицами, пресмыкающимися, земноводными, рыбами один общий признак - наличие позвоночника, который сам по себе является потомком хорды — упругого внутреннего образования, которое стало весьма крупным эволюционным прорывом. До этого момента скелет либо отсутствовал вовсе, либо был внешним. Моллюсков с внутренней раковиной, обернутой мантией, можно не считать. Кроме всех прочих хордовых существуют еще ланцетник, известный каждому школяру тем, что с него и начинают изучение позвоночных. Сам ланцетник куда более примечателен, чем даже все другие хордовые из школьного курса. Помимо многих характерных для него признаков в его строении можно заметить одну интересную особенность — метамерию мышц, но не простую, а устроенную по типу скользящего отражения. Этот тип симметрии очень редко встречается в животном мире вообще, а у хордовых и подавно. Напомню, что в истории фауны Земли такая симметрия была широко распространена только однажды — в эдиакарском периоде (он же — венд). Именно тогда практически вся фауна была устроена по принципу застежки-молнии. Это первый кусочек картинки. Происхождение хордовых достаточно темно, но есть определенные вполне веские основания считать, что мы ведем свою родословную от неподвижных фильтраторов, подобных современным оболочникам (Tunicata или же иногда Urochordata) а именно — подобных асцидиям (Ascidiacea). Среди современных оболочников ест и свободно плавающие формы (таковы, например сальпы, боченочники, аппендикулярии). Аппендикулярии, например, имеют некое подобие хвоста, которым помогают себе при плавании. Но именно сидячие асцидии являют нам все признаки хордовых. Правда, не они сами, а их личинки. И личинка эта не просто схожа с личинками хордовых, а крайне напоминает маленькую рыбку или ланцетника. У личинок асцидий даже имеется зачаток мозга, который у взрослых асцидий исчезает. И самое важное — хорда именно в том виде, в котором она имеет место быть у бесчерепных хордовых и личинок высших хордовых. Весьма важной особенностью некоторых асцидий является высокое содержание ванадия в крови, который эти организмы получают из морской воды и используют в качестве ядра порфиринового кольца дыхательного пигмента гемованадина (у человека и других позвоночных это железо и пигмент гемоглобин, у моллюсков и некоторых членистоногих — медь и гемоцианин). Соответственно, ткани тоже содержат много этого металла. Это второй кусочек картинки. Существует такое явление, как неотения, суть которого заключается в том, что личинка ввиду каких-то причин (они разные и о них можно поговорить отдельно) обзаводится возможностью размножаться. Таковы, например, аксолотли — личинки амбистом, которые способны размножаться. При этом аксолотли достигают размеров взрослых амбистом. Неотения, возможно, проникла дальше, чем может показаться. Есть мнение, что и происхождение человека связано с неотенией (характерное для плода приматов оволосение, позднее окостенение). Неотения, к слову, дает существенное преимущество перед взрослой формой. Личинка куда менее специализирована и обладает большим потенциалом. Аксолотли, например, могут даже отращивать конечности и имеют жабры. До определенного момента личинка играет в жизни животного лишь малую роль, например, позволяет несколько расширить ареал, избежать конкуренции со взрослыми особями и т. д. Но при смене условий существование в виде личинки может стать куда более выгодным. Например, в тех условиях, когда среда нестабильна, личинка, тем более подвижная (при неподвижной взрослой стадии) получает огромное преимущество и может перемещаться по градиенту «комфорта». Личинка может использовать иной пищевой ресурс, которого много, а взрослая форма попадает в условиях голода. Ну и немаловажно, что личинка может оказаться в другой экологической нише вообще и в другом размерном классе, выпав из поля интересов потенциальных хищников, угрожающих взрослой особи. Совместно взрослая особь и личинка создают очень выгодную стратегию выживания. Но личинка, как более пластичная, имеет больше возможностей. Это третий кусочек картинки. Вендская фауна была крайне своеобразной. Ее современная история началась с того, что М. А. Федонкин (1983) убедительно доказал, что особый тип симметрии вендобионтов не является результатом посмертных изменений, а был присущ им при жизни. Постепенно всех вендобионтов пришлось признать принадлежащими к совершенно особой группе животных, которая не оставила потомков и вымерла на границе венда и кембрия. Среди эдиакарских организмов можно найти формы, очень похожие на современные. Вроде бы есть подобные членистоногим сприггины, похожие на морские перья чарнии. Можно найти и червеобразные формы, напоминающие кольчатых червей. То есть, на первый взгляд вендобионты должны были являться предками некоторых современных типов. Но дальнейшее изучение показало, что между эдиакарской фауной и современными типами организмов общего практически нет. С некоторой натяжкой можно продлить эдиакарскую фауну дальше в кембрий, но только с натяжкой. Но среди многочисленных находок есть несколько интересных, принадлежащих к одному виду — Ярнемиия (Jarnemia). Ее отпечатки очень напоминают современных оболочников и можно даже найти два сифона, характерных для асцидий. Но еще важнее тот факт, что порода в отпечатках сильно обогащена ванадием. А это как раз тот металл, который является ядром дыхательного пигмента крови асцидий. И я кладу последний, четвертый, кусочек моей картинки. И вот перед нами цельная картина, которая привела некоторых палеонтологов к интересному заключению: возможно, вендская фауна оставила потомство, но это оказались не кольчатые черви, не членистоногие. Вполне возможно, что далекими потомками эдиакарских мягкотелых являемся мы с вами, то есть — люди. А вместе с нами ведут свою историю с докембрийских времен и все остальные позвоночные. Для палеонтологии это достаточно неожиданный, но никак не противоречащий общей теории поворот. Какие-то изменения (в том числе и те, о которых мы пока не знаем), могли привести к выделению в общей системе вендских организмов группы, внутри которой возникло явление неотении ранее появившейся подвижной личинки, среди которых особо успешными были те, у которых внутри появилась группа вакуолизированных клеток, сформировавших упругий стержень — подобие хорды. Следующим шагом стала собственно неотения, позволившая личинкам сильно расширить границы своих возможностей. Настолько сильно, что личинки, вполне возможно, отказались от «взросления» в пользу своих новых возможностей и пластичности. Другая группа до этого изобретения не дошла и сохранила оседлую форму, дав начало современным оболочникам, у которых, как говорилось выше, сохранилась свободно плавающая личинка. Ну, а дальнейшую историю хордовых вы знаете хорошо, может быть, за исключением темного века хордовых — кембрия, когда в морях безраздельно господствовали беспозвоночные. Но это уже совсем другая история. О ней мы поговорим в другой раз, ведь она не менее интересна. А у нас с вами было по-настоящему трудное детство.

Великий симбиоз - Великая неизбежность

Мы уже говорили о том, что симбиоз в природе распространен гораздо шире, чем можно было бы предположить, исходя из школьной программы. Что он принимает самые неожиданные формы и что вряд ли найдется существо, которое можно было без натяжки и допущения назвать индивидуальным. Даже если существо, пусть и одноклеточное, не имеет прямых симбионтов, оно живет в тесном взаимодействии с другими существами. Но есть одно обстоятельство, о котором в школе не говорят. Нет, это не тайна, не секрет биологов, тем более — не священная корова всей биологической науки. Это просто материал «вне школьной программы». Почему-то даже в институте об этом говорят скудно и совсем мимоходом. Мы все знаем, чем прокариотная клетка отличается от эвкариотной (название «эукариоты» более привычно для слуха просто потому, что это позвучное прочтение eucariotes, пришедшее из английского языка, но мы не говорим Еугений, Еуклид, Еуропа и т. д. — и тут снова спасибо Александру Маркову). Если забыли, то у эвкариот есть оформленное клеточное ядро (прежде всего). Другие отличия касаются устройства мембран органойдов и самой клетки. Мембраны многих органойдов двойные, а клетка таким образом разделена на отдельные части — компартменты — которые позволяют изолировать различные процессы внутри одной клетки друг от друга. Среди наиболее известных органелл можно упомянуть аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум (ЭПР), вакуоли, рибосомы, центриоли, везикулы, митохондрии, хлоропласты и, конечно же, само ядро. Вот эти три последние органеллы (митохондрии, хлоропласты и ядро) и не дают покоя. Прежде всего нет ясности, с чего бы это вдруг клетка прокариотного организма обзавеласть ядром, в которое спрятала свою ДНК. Потом возникает вопрос: митохондрии и хлоропласты по уровню своей организации куда сложнее, чем остальные органеллы и, что уж совсем удивительно, содержат собственные кольцевые ДНК. Об этом упоминают в школе, но забывают акцентировать здесь внимание и в дальнейшем связать с другими знаниями, получаемыми в курсе общей биологии. Так и повисают митохондрии, как подводные лодки или туфельки в сознании ученика, производящие энергию для клетки, а хлоропласты — вообще чем-то непонятным, служащим для фотосинтеза. Клеточное ядро же изначально подается, как центр всей клетки, руководящий ее жизнедеятельностью. Потом изучается механизм транскрипции и трансляции и всё, все довольны. Вроде бы все ясно. А суть вопроса осталась за бортом. А мы с вами давайте разберемся чуть подробнее, чем это нужно. И начнем с того, что заберемся в глубины клетки и вскроем эти самые митохондрии, хлоропласты и ядро. Каждый следующий из трех постов будет посвящен одной из трех «проблемных» органелл, а здесь я по мере готовности этих отдельных «лирических отступлений» поставлю ссылки на соответствующие темы.

Несистемная эволюция систем

 Давно хотел об этом написать. Но все как-то не хватало времени. Теперь вот будем рассуждать об эволюции с системного ракурса. До этого мы касались отдельных проблем и аспектов теории эволюции, практически никогда не рассматривая организм, как систему. А что такое - система? Кратко и просто - множество взаимодействующих и взаимозависящих компонентов, каждый из которых сам по себе не имеет тех функций, которые имеет система этих компонентов.
В живом организме, который уже сам является системой, существует множество систем. Одни можно выделить четко, например, нервная, кровеносная, пищеварительная. Другие выделяются лишь функционально, к ним, в частности, относится эндокринная система. Рецепторная система тоже выделяется исключительно функционально, ибо все органы восприятия устроены различно. Но все эти системы, и явные и не явные, исключительно функциональные, объединяет одно - все их компоненты работают согласовано и зависят друг от друга.
Логично, что всякие изменения одного компонента системы так или иначе скажутся на других. А это повлечет за собой каскад изменений, что представляет собой лишь одну сторону вопроса. Вторая, менее очевидная сторона касается глобальной эволюции организмов и часто не принимается во внимание критиками эволюционной теории. Да, мы снова возвращаемся к критике, чтобы лишний раз показать, что собственно критиковать ТЭ могут только те, кто плохо знаком с основами биологии, да и вообще науки. Понятие системы стало одним из самых фундаментальных в науке очень давно, но вот вульгарным оно стало совсем недавно (кстати, вульгарный в переводе с латыни - обыкновенный). Т. е. термин "система" сейчас в речи часто теряет свое содержание и от того упускается из виду его огромное значение. А между тем применять этот термин необходимо с пониманием его сути, а не как попало.
Но вернемся к теме эволюции. Одной из мышц, которой поигрывают критики, является "проблема" эволюции такого органа, как глаз. Упор делается на невозможности случайного появления глаза ввиду его чрезвычайно сложного устройства, которое при все при том является исключительно эффективным. Не останавливает критиков даже тот факт, что в животном мире совершенно независимо сформировались целых три типа сложно устроенных глаз, которые между собой схожи, разве что, функционально. Это глаза позвоночных, моллюсков и членистоногих. Другие формы органа зрения и перечесть трудно, их достаточно много. Три разных системы, которые выполняют схожие функции. Если глаза членистоногих не достигли такой сложности, как у позвоночных и представляют собой по сути множество простых глазков (омматдиев), которые постепенно сближались и образовали сложный фасеточный глаз, то глаза головоногих моллюсков крайне схожи с глазами, например, млекопитающих. Даже если принять во внимание, что развитие любого глаза запускается одним единственным геном у всех организмов (по крайней мере эти гены в высокой степени гомологичны).
Но это пусть будет ответом на поигрывание мышцами. Тем не менее, понятие "система" тут проходит красной строкой. Глаз - система, в которой ничто не может эволюционировать отдельно. Каждый компонент изменяется согласованно. В то же самое время глаз - это один из компонентов системы восприятия, отвечающий за зрение. А за ним стоит центральная нервная система, которая обрабатывает поток информации от глаза. А за нервной системой стоит кровеносная, которая обеспечивает нервную кислородом (нейроны мозга, как мы знаем, весьма чувствительны к его недостатку) и питательными веществами. А за кровеносной стоит дыхательная, а за ней - рецепторная, а там и мышечная и так далее, тому подобное.
Биологи рассматривают эволюцию отдельного органа исключительно для того, чтобы сосредоточиться на нем, а не распылять усилия. Но в контексте системного подхода мы должны обратить внимание на согласованную эволюцию компонентов. За примерами ходить далеко не нужно. Для этого можно даже придумать для себя гипотетический вид, модельную систему, на которой и будем обкатывать наш подход.
Создадим популяцию хищников, пусть они будут четвероногими дневными, среднего размера, например с крупную собаку. Мы знаем, что каждый признак, будь то внешний или любой другой, имеет определенную степень изменчивости - вариативность. Давайте в качестве отправной точки примем такой признак, как содержание гемоглобина в крови. Признак, вроде бы, не существенный, у каждого из нас этот показатель различен и у всех на слуху фраза "гемоглобин низкий" (а кто знает, какова норма для каждого человека). Пусть в популяции все произошло по законам Менделя (для простоты понимания) и во втором поколении появились три группы особоей: с низким уровнем, нормальным и повышенным.
Наши модели - активные хищники. Значит, добычу они загоняют. Значит, нужно двигаться и двигаться быстро. Что определяет скорость движения? Правильно, развитие мускулатуры (ну, там относительные размеры костей скелета, его устройство и т. д., но мы-то полагаем, что у всех особей эти параметры одинаковы). Несколько успешнее будут те особи, которые бегают быстрее, их мышцы получают несколько больше кислорода, а вымывание продуктов обмена происходит активнее. Пусть через несколько поколений это преимущество закрепится. Кровь теперь переносит больше кислорода. Следовательно, те системы, которые особо нуждаются в кислороде, получают возможность немного увеличить свою "производительность" (за счет увеличения объема, усложнения структуры и т. д.). Мышцы теперь могут быть крупнее, работать быстрее, что еще добавляет преимущества особям. Теперь можно бежать быстрее, а тут опять выиграет тот, у кого кровь интенсивнее снабжает мышцы кислородом и питательными веществами (не забываем, что пока наши особи принадлежат к одному виду и, возможно, к одной популяции). Чем быстрее бегает хищник, тем быстрее убегает жертва. Чтобы поймать ее, теперь уже не достаточно просто скорости. Нужно строить простые логические цепочки, уметь разрабатывать тактику, пусть и простую, но эффективную. А кто выигрывает в этом случае? Правильно, те, у кого ЦНС работает эффективнее. А у нас уже есть плацдарм для ее развития и усложнения - кровь, которая переносит много кислорода и питательных веществ. Теперь наши модели не только быстро бегают, но и прекрасно координируют свои действия и даже умеют думать "наперед".
А если есть развитый мозг, значит он способен не только координировать тело, но и работать с более сложными сигналами, например, с визуальной информацией, с информацией от носа, ушей (или органов все это заменяющих). А кто получит преимущество? Верно, те, у кого глаз несколько лучше видит, ухо - слышит, а нос чувствует запахи. А у кого вся эта информация будет обрабатываться тщательнее? Опять верно, у тех, у кого мозг развит. А кого он будет более развит?... Ну и так далее.
Можно углубиться в одну систему, например, в эндокринную и посмотреть, что делается там. А там тоже все будет работать схожим образом, ведь кроме нервной регуляции есть еще и тесно связанная с ней система более медленной гуморальной регуляции. Т. е. тут регуляторные функции выполняются с помощью секретов. Чем больше функций исполняется в регулируемых системах, тем больше будет регуляторов, тем избирательнее будет их действие, тем сложнее будет устроена система желез внутренней секреции, тем более точной она будет. В ответ ткани и клетки-мишени будут избирательнее реагировать на регуляторы, тем более специфичной будет реакция, тем меньше количества секрета потребуются для ответа.
Ни один организм не развивается по частям. Только как целое, как система. Об этом нельзя забывать и потому, что такое упущение приводит к весьма странным вопросам вроде "а откуда появился глаз, ведь сам он случайно появиться не мог, это очень сложный орган".  Это не просто орган, это система компонентов, которые развивались строго согласовано. А если наложить этот системный подход на идею об эволюции функций, которая была рассмотрена нами ранее, станет ясно, что эволюция работает не над отдельным органом, а над системой, над всем организмом, лишь отдавая предпочтение наиболее необходимому признаку. За эволюцией одного признака тянется вереница изменений в других, которые потянут за собой следующие. И так всегда и везде, вплоть до эволюции высшей нервной деятельности.
Биологическая наука прошла долгий путь от первоначальных представлений об изменчивости организмов до сложной системы знаний, которые представляет собой современная синтетическая теория эволюции. От мифов о том, что все в мире сотворено Творцом с некоей целью и замыслом, к понимаю того, что природа, по сути, идет вслепую, методом перебора, выбраковки и утверждения. Но никогда не ошибается в каждом конкретном случае. Эволюция не имеет цели, не имеет системы в отношении своей работы, она бессистемна, бесцельна, но направлена и идет только вперед. Лишь на ближайшую перспективу у нее находится решение. Чуть дальше, и снова начинаются поиски и эксперименты. Но никогда не бывает такого, чтобы она ошиблась. Бессистемный поиск, приводящий в систематическому успеху - вот та характеристика, которую я бы дал процессу эволюции.

Кембрийский взрыв - персоналии

 

Это вот многоногое существо, обитавшее непосредственно во времена знаменитого кембрийского взрыва, зовется микродиктионом (не путать с водорослью). Интересно, что четко классифицировать ее не получается. Впрочем, как и множество других ископаемых. Но эта оригинальнее других. Кто она? Предок членистоногих, перипатусов или еще одна тупиковая форма?

Эволюция функций или почему не бывает переходных видов

Одним из любимых вопросов антиэволюционистов (сюда собираем всех, кто против теории эволюции, креационистов в том числе) к биологам является такой: где переходные формы между видами? Где промежуточные формы между рыбой и земноводными, между пресмыкающимися и млекопитающими? Между бабочкой и бескрылыми насекомыми? Где это огромное множество переходных форм, которые должны были бы просто заполнять осадочные слои? В свое время сам автор "Происхождения видов..." ввел такое понятие, как неполнота геологической летописи. Он прекрасно понимал, что ничего иного предложить не мог. Да и многое говорило в его пользу. Например, редко какие останки сохраняются длительное время. Необходимо некоторое стечение обстоятельств, чтобы останки были законсервированы и сохранены в виде фоссилий (ископаемых). Есть, например, хорошая иллюстрация этого явления: на Земле ежедневно умирает огромное количество животных и растений. В идеальном случае уже через короткое время поверхность была бы усыпана костями и высохшими покровами животных и высохшими частями растений. В свою очередь дно океанов было бы усеяно костями рыб, водных млекопитающих, раковинами моллюсков и т. д. Но нам-то ясно, что дело обстоит иначе.
Чтобы сохраниться, останкам или организмам нужно попасть в особые условия, например, быть засыпанными грунтом, попасть в нефтяную яму (как, например, множество останков в Ла Бреа, США, Калифорния) или другим образом пройти консервацию (суть - защиту от кислорода и микроорганизмов). В противном случае труп будет быстро оприходован разнообразными редуцентами, а твердые части (кости, раковины, карапаксы) разрушатся в результате эрозии. Разрушение останков различными путями - отличный способ оборота элементов.
Проблема определения переходных форм имеет и другой аспект, который я бы назвал половинчатостью признаков. В самом деле, кто в здравом уме и доброй памяти будет утверждать, что у бабочки крапивницы крылья были изначально меньше в два раза. Но при этом она уже была крапивницей. У млекопитающих было изначально восемь пальцев, потом по одному исчезало. У бактерий сначала был полужгутик, у рыб - полужабры, у насекомых - полулапки, у млекопитающих - полушерсть. И вот таких полупримеров можно привести огромное множество. Сами по себе они уже достаточно парадоксальны. А ведь именно этого и требуют антиэволюционисты - предоставить химеру, у которой признаки находятся в стадии "перехода". Т. е. нужно найти позвоночных с 8, 7, 6 пальцами и, что еще круче, найти останки с 7,5 пальцами, с 6,5, с 5,5. Найти рыбу с полужабрами, насекомого с полукрыльями. Но это требование подается, как абсолютно научное и обоснованное. На что всегда хотелось ответить своему собеседнику, задавшему такой же вопрос: вот, передо мной пример переходной формы человека с полумозгом.
Суть дела такова, что каждая функциональ (пусть будет так называться орган или образование, выполняющее определенную функцию) присутсвует у организма в завершенном виде. Выполняет конкретную функцию и делает это наиболее эффективным образом. И совершенно не обязательно, что предковая функциональ будет выполнять ту же функцию, что и потомок. Если мы рассматриваем органы движения, то у бактерий базальная часть жгутика имеет своим предком простой транспортный белок, а сам жгутик является потомком выроста для прикрепления к субстрату, который мог немного поворачиваться. Но это был не полужгутик, который половинчатую возможность движения. Это было вполне определенное образование, с вполне конкретной функцией. А иначе и быть не может. Нет никакого смысла в нефункционирующем образовании. Нет никакого смысла в полуглазе, который полувидит. Но есть смысл в светочувствительном органе, который может отличать свет от темноты. И у него будет совершенно иное устройство. Некоторые части не появятся вовсе, а некоторые, если уже появились, редуцируются. Потому нет никаких химер с полуруками-полуплавниками. Есть вполне определенная форма - жесткие ласты, которые необходимы для передвижения по прибрежной территории, вероятно, простым способом гребли, как сейчас передвигаются, например, илистые прыгуны.
Как никогда не было птиц с полужестким клювом, а весь он был роговым, так никогда не было у человека и его предков пальцев, которые были в половину короче, чем те, которые есть. Нет никаких промежуточных форм, которые стояли бы "между" одним и другим значением признака. Есть конкретный признак, с конкретным назначением. Он завершен и максимально приспособлен к выполнению функции. Не может быть самки комара, у которой хоботок не выполняет своих функций, а выполняет какие-то смежные или выполняет, но на половину. Крупные ароморфозы (появление позвоночных, глаза, теплокровность) не были постепенными с плавным переходом. Представление о процессе эволюции, как о бесконечном множестве плавных взаимопревращений сформировал сам автор "Происхождения видов", но это было полтора столетия назад. С тех пор уже стало совершенно ясно, что Дарвин тут ошибался. Не принципиально, но ошибался. Эволюция - не плавный процесс, не медленные и постоянные перемены. Бывают времена стазиса, бывают времена активного видообразования. Но в любом случае каждый следующий вид формируется с полноценным набором функционалей, благодаря которым он получает некоторое, пусть самое небольшое, но преимущество. Переходный вид - это не форма с полупризнаками (уж все-таки простите меня за ненаучные термины, приходится), а форма, которая по некоторым признакам (иногда по всем) древнее одной и моложе другой. Какие-то признаки находятся в примитивном состоянии, какие-то - в более продвинутом. Так или иначе, чем ближе к нашему времени, тем больше продвинутых признаков, молодых, которые мы можем наблюдать у ныне живущих форм. Чем дальше от нашего времени, тем таких признаков меньше, тем сильнее выражены признаки примитивные. Но, повторюсь в десятый раз, все эти признаки полностью сформированы, функциональны и половинчатыми не являются.
Другое дело - вариации признаков и, соответственно, различная степерь функциональности. Вот тут могут быть "дробные" значения. Но только в отношении эффективности. Например, относительно коротких пальцев длинные выполняют манипуляции лучше. Это "лучше", например, можно каким-то образом измерить. Но и у длинных, и у коротких пальцев одинаковое строение, одинаковая функция. Кто окажется впереди - другой вопрос. У динозавров перья выполняли функцию термоизоляции. Но это были уже настоящие перья, почти как у современных птиц. Но были и более ранние перья, больше похожие на пуховые. Более примитивные, но такие же функциональные.
Потому нет никаких "переходных химер". Есть виды, формы, которые существовали между предком и потомком. Нет никаких полупризнаков. Есть функциональ, которая отлично выполняет свою работу. И потому требовать такие химеры столь же глупо, как требовать показать получеловека-полуобезьяну. А вот тому. кто задаст этот вопрос мне и будет требовать "химеры", я смогу уверенно сказать: Вот она, химера, передо мной. Химера с на половину развитым мозгом, который умеет думать только одной своей половиной и только до середины мысли. Мир не так прост, как кажется, и не так сложен, как представляется...

Жизнь появилась только однажды (часть 3)

Последняя, самая короткая часть моего полунаучного рассказа об истории жизни на Земле. Почему получнаучного? Потому, что я сознательно иду на некоторые упрощения и допущения, чтобы не перегружать текст терминологией, разъяснениями и не делать его чрезвычайно длинным с огромными лирическими отступлениями, без которых тогда ничего не было бы понятно. Без этого текст становится "публицистикой", т. е. является популяризаторским. А как иначе? Ведь не все, кто его читает - биологи, физики и химики, которые, несомненно, найдут в нем множество неточностей. Но эти неточности имеют значение только для них. И для меня. Все-таки достаточно тяжело убрать из повествования ту часть, которая, по сути, и должна придавать тексту полноту. Это вот та самая терминология, свой язык и стилистика. Ну да ладно. Продолжим, а, точнее, закончим.
В предыдущей части мы остановились на том, что при всех широких возможностях, которые давали гиперциклы и самореплицирующеся молекулы, которые были основами гиперциклов, сроки, отведенные химической эволюции, непомерно малы. Полмиллиарда лет, в которые должны была уложиться поистине грандиозная эпопея. Но факт не перестанет быть фактом в зависимости от нашего желания. Прошло меньше миллиарда лет с момента отвердения земной коры, а по дну первых морей уже ползли комочки протоплазмы, которые через много миллионов лет назовут себя человеком и будут ломать головы над проблемой своего появления. Эх, если бы те первые комочки могли записать свою историю...
Что же происходило в тот "темный" миллиард лет, откуда неизвестно никаких прямых следов жизни? Картину "места преступления" можно восстановить по результатам исследования самых первых отложений в геологической летописи и наших знаний о формировании планет. Итак, что мы нарисуем:
Земная кора отвердела, но была еще достаточно горячей. Атмосфера сразу после своего формирования не содержала кислорода, а была наполнена ядовитыми для нас газами - метаном, аммиаком, углекислым газом, парами воды. Тут же присутствовали, вероятно, сернистый ангидрид, сероводород и другие соединения. Общий характер той атмосферы был восстановительным, т. е. в ней не было никаких окислителей, коим является кислород. Это хорошо определяется по наличию пиритовой гальки в древних отложениях. Она красноречиво говорит о том, что вода уже тогда собиралась в потоки, которые были достаточно сильными и существовали длительное время (камни до состояния гальки нужно обкатать), но в ней не было кислорода, иначе пирит окислился бы.
А если нет кислорода, нет и озонового слоя, который сейчас защищает нас от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Это самое излучение само по себе обладает достаточной энергией, чтобы разрывать молекулы. В этом случае получаются свободные радикалы, очень химически активные частицы.
В первичной атмосфере обычным явлением были грозы. Вероятно, они были не только обычным, но и постоянным явлением. Грозы - еще один фактор, который способствовал преодолению термодинамического барьера многих реакций. Как, например, сейчас во время гроз происходит образование оксидов азота, которые в обычных условиях никогда не образовались бы.
Постоянная вулканическая деятельность тоже была частью земного пейзажа 4 миллиарда лет назад. Вообще, наверное лучшее представление о тогдашней Земле может дать, с некоторыми поправками, современная Венера. Высокие температуры, отсутствие кислорода, наличие активных молекул, огромные пространства, покрытые мелкодисперсными минералами, уже соленая вода (океаны, скорее всего, изначально были солеными, а не накапливали соли в течение истории). Что еще нужно для химической эволюции...
Помните правило Вант-Гоффа из курса химии? Напомню: при повышении температуры на 10 градусов скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза. Конечно, работает этот принцип в небольшом интервале температур, но это и не важно. Посчитайте, во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры на 100 градусов, если температурный коэффициент равен 2? В 1024 раза! А при коэффициенте 4? В 1048576 раз! В миллион раз быстрее, чем изначально. Но, даже если мы примем, что химические реакции на Земле 4,3 миллиарда лет назад имели коэффициент 2, (вполне допустимо, что температура тогда была на 100 градусов выше), то получим совсем другие сроки химической эволюции - 512 миллиардов лет. Т. е. эквивалентное время химической эволюции даже больше срока существования Вселенной. Удивительно, да?
Но я не зря упомянул о мелкодисперсных минералах... На развитой поверхности химические реакции имеют свойство ускоряться в разы. Это и есть каталитической свойство мелкодисперсных материалов. Не зря в большинстве случаев (если не во всех) катализатор стараются сделать мелкопористым или нанести поверх мелкопористого материала. Если допустить, что скорость химической реакции на катализаторе возросла всего в 2 раза, то даже тогда мы получаем огромное время в эквиваленте.
Что это значит? Это значит, что химическая эволюция была не просто быстрой. Она была стремительной, практически мгновенной. Это время было временем чудес, невероятным каскадом химических реакций и "концептуальных находок" Природы. В самые короткие сроки тут испытывались, отвергались и принимались сотни тысяч решений. На смену одним, неудачным, приходили многие сотни новых. Здесь каждая новая находка не обладала никаким преимуществом, как это стало позже, в период биологической эволюции. Здесь работал один принцип - "дожить" до "спокойных времен". И доживали только самые "концептуальные", которые могли не только устоять перед разрушающим действием среды, но и "дать потомство". Бандитский разгул эволюции... наверное так можно охарактеризовать это время. Химическая Спарта, только куда более жестокая и беспринципная... И тем не менее, это было время самых настоящих чудес. Самое удивительное время в истории Земли, когда решалась судьба всей будущей жизни. Когда буквально "в капле воды" мог быть вынесен вердикт - быть или не быть жизни на Земле. Чем все закончилось, мы с вами знаем. И после этого жизнь больше никогда не зарождалась на Земле. Не было условий. А если и были, то уже существующая жизнь наверняка "подъедала" все зачатки новой жизни, которая уже навсегда осталась на правах "серебряного призера".
На этой лирической ноте позвольте закончить повествование...

Жизнь появилась только однажды (часть 2)

Итак, с условием, что обсуждаем только углеродную жизнь, едем дальше. Как уже упоминалось, этапу собственно биологической эволюции предшествовал длительный этап эволюции химической. А вы спросите меня, правомерно ли говорить об эволюции в отношении химических соединений? В какой-то степени вы правы. Какая эволюция может идти в растворе поваренной соли? Никакой, очевидно. То же применимо ко многим другим соединениям. Смесь веществ никуда не движется, кроме как в сторону термодинамического равновесия, а эволюция идет против второго закона термодинамики. Тут нужен какой-то качественный переход. И вот тут возникает парадокс, который является следствием определения понятия "эволюция". Сам эволюционный процесс имеет место при одном условии - наличие конкуренции. А конкуренция подразумевает выбраковку тех, кто "не успел". И вот в чем парадокс: чтобы химические соединения эволюционировали, они должны были "гибнуть".
До сих пор нет единого мнения о том, какой была предбиологическая стадия, что происходило в это время, но одно известно точно: в какой-то момент произошел столь ожидаемый качественный скачок - появились соединения, способные к саморепликации. Т. е. такие, которые могли создавать свои копии. Это обеспечило им подавляющее превосходство над другими соединениями, пусть и органическими, но весьма далекими от живого. Каким путем появились эти самореплицирующиеся соединения - другой вопрос. Кто-то считает, что матрицей им были простейшие полипептиды (предшественники белков), другие полагают, что сборка таких молекул происходила на развитой поверхности алюмосиликатов (да, на глине), а кто-то полагает, что свойство к соединению имеется у нуклеотидов заочно, как у магнитов есть свойство притягиваться друг к другу.
В последнее время идея о первичности белков отходит на второй план по простой причине - а как реплицировались до этого полипептиды? Хотя, им репликация ни к чему. Но на вопрос о том, как природа пришла от простой органики к протобионтам, эта модель не дает. Масла в огонь подливает еще один факт, от которого в свое время было не по-себе многим учены.
Возраст земной коры, как известно, составляет примерно 4,5 миллиарда лет. А вот первые находки микрофоссилий датированы 3,5 миллиардами лет. Т. е. собственно на подготовку у жизни был всего-то миллиард лет. И это по самым оптимистичным оценкам. Есть все основания полагать, что на всю химическую эволюцию было затрачено всего 500 миллионов лет. Вроде бы достаточно времени (за 500 миллионов лет на Земле был пройден путь от трилобитов до высших млекопитающих). Но стоит учесть, что речь идет о появлении жизни, а не о ее эволюции. Пропасть между первым органическим соединением и простейшей прокариотической клеткой куда больше, чем между этой клеткой и человеком. Т. е. за 500 миллионов лет "бульон" должен был родить бактерию. Препятствий на этом пути была масса. Как частных, так и принципиальных, которые до сих пор обсуждаются.
Главное препятствие мы уже обсудили - это возникновение молекул, способных к саморепликации. Но даже тут есть выходы, как мы увидели. Второе препятствие, которое нужно было преодолеть (точнее, хронологически оно первое) - это приобретение термодинамической устойчивости. Второе начало термодинамики запрещает образование более сложных систем. Энтропия в системе всегда растет. Следовательно, путь к макромолекулам закрыт. Тем более - к системам высшего порядка, которые образуют клетку. И здесь барьер кажется непреодолимым. Но этот барьер строит классическая термодинамика, которая рассматривает закрытые системы. Ранее мы уже говорили о самоорганизации, как о фундаментальном свойстве материи. Теперь можно применить этот же принцип в отношении первичных систем, которые могли образоваться на промежуточных стадиях химической эволюции.
Немецкий ученый (физическая химия) Манфред Эйген занимался этой проблемой и разработал теорию гиперцикла - системы самореплицирующийхся соединений, которые объединены в автокаталитические циклы. Что это значит? Это значит, что внутри такого цикла возникает интересное явление - цикл поддерживает сам себя за счет того, что каждая следующая стадия становится возможной, благодаря продукту предыдущей. Такой цикл весьма устойчив, т. к. каталитический процесс протекает с огромной скоростью, что позволяет перепрыгнуть через термодинамический барьер многих реакций, которые без катализа не могли бы протекать. Автокаталитический цикл - это уже почти самостоятельная система, которая обладает набором качеств, признаков, если угодно. Это открытая система, которая уже умеет ассимилировать вещество и энергию, поступающую извне. Вариантов таких циклов множество и все они могли существовать. Но это - лишь "верхушка айсберга". Другим поразительным явлением, которое имело место в мире гиперциклов, была конкуренция.
Да, самая настоящая конкуренция, о которой речь шла в самом начале. Модель гиперцикла сделала возможным следующий качественный скачок - переход к эволюции сложных систем. Если до этого момента "выживали" те соединения, которые были просто устойчивы, то теперь "выживали" те, кто наиболее эффективно ассимилировал вещество и энергию. Ведь второй закон никуда не делся и система должна деградировать, если не "научится" "пропускать" сквозь себя избыточную энергию, рассеивать излишек, чтобы он не разрушил систему. Этот процесс называется диссипацией. А системы - диссипативными.
В мире гиперциклов, по всей вероятности, "выживали" те циклы, которые сумели организовать эффективную ассимилияцию и стали "самыми диссипативными системами". Теперь такие системы могли позволить себе усложнение.
Но даже теперь 500 миллионов лет, отведенные химической эволюции, представляются слишком коротким промежутком, чтобы дать возможность простейшим системам вырасти в простейшие организмы. Осталась самая простая часть, которую нужно вынести в следующий пост, чтобы не перемешалось все в голове.

Жизнь появилась только однажды (часть 1)

Теория эволюции рассматривает собственно процессы эволюции живых организмов, закономерности этого процесса и его вариации. Собственно, иного было бы странно ожидать от нее. Когда к эволюционной теории предъявляют претензию по поводу неспособности объяснить само происхождение живой материи, эволюционисты могут вполне законно развести руками. Они, по сути своей работы, не обязаны этого знать. Это - не вопрос собственно биологии. Ответ на такой вопрос должны давать две ветви разных науки: биохимия и химия высокомолекулярных соединений. Не случайно этап до появления живой материи называют химической эволюцией. Что же это за этап такой, который при сегодняшнем уровне знаний можно только моделировать?
Мы все знаем, что между органической и неорганической химией есть одно существенное различие: органическая химия рассматривает только те соединения, которые содержат углеродные цепочки. Сейчас следует сделать лирическое отступление и поговорить вот о чем: неуглеродной жизни, судя по-всему, быть не может. Конечно, это заявление перечеркивает все надежды писателей-фантастов на встречу с какими-то иными формами жизни (кремниевой, борной и т. д.). Почему? Из всех элементов более или менее стабильные цепочки атомов могут образовывать углерод, кремний и бор. Конечно, мне могут возразить химики, что еще это умеет делать сера, у которой есть даже аллотропная модификация (т. н. пластическая сера), которая полностью состоит из длинных цепочек атомов. Но это все лирика. Кроме возможности образовывать цепочки, для образования биополимеров (т. е. тех, что лежат в основе жизни) требуется соответствовать еще как минимум четырем критериям:
1. Возможность образовывать гетероатомные цепочки и гетероциклы (если помните, то в основе рибонуклеотидов лежат пуриновые и пиримидиновые основания, которые являются гетероциклическими соединениями).
2. Возможность существования цепочки в различных конформациях (ферменты, напомню, являются прекрасным примером того, как разные конформации могут приводить к совершенно разным свойствам).
3. Возможность образования ковалентных связей с другими атомами (опять же, в основе жизни лежат аминокислоты - компоненты любого белка).
4. Последнее и, пожалуй, самое главное условие - это термодинамическая устойчивость. Т. е. соединения должны быть стабильными настолько, насколько это необходимо для образования и поддержания структуры.
Конечно, биополимер не может соответствовать только части из этих критериев. Все эти свойства должны проявляться в совокупности. Иначе толку от него мало. Вот, например, бор. Он существует в виде цепочек и даже циклов. Но соединения бора, подобные углеродным, не обладают устойчивостью. Кроме того атомы бора в цепочке могут образовывать только одну связь с другим атомом. О сере и говорить не стоит. Она прямо на глазах теряет пластические свойства и становится моноклинной. Т. е. цепочечная структура разрушается. Чтобы получить пластическую серу снова, необходимо ее расплавить и резко охладить. Согласитесь, неприемлемо для живого организма.
Остается кремний, как альтернатива углероду. В химии хорошо разработан раздел кремнийорганических соединений. Но справедливости ради нужно сказать, что кремниевые цепочки не обладают какой-либо удовлетворительной термодинамической устойчивостью. Стабильны непосредственно сами кремнийорганические соединения, где кроме кремния присутствует еще и углерод. Т. е. в чистом виде кремниевых аналогов углеродных соединений нет. Остается только сам углерод. Вот на этом и остановимся. Только он способен образовывать термодинамически устойчивые соединения, среди которых есть еще более устойчивые гомоциклические и гетероциклические. Цепочки углерода могут пребывать в различных конформациях и образуют устойчивые ковалентные связи с другими атомами. Все условия выполнены. Лирическое отступление закончено простым и естественным выводом: жизнь возможна только на основе углерода.
Но и тут стоит оговориться. Вот в чем дело: мы не можем утверждать, что вероятность отсутствия неуглеродной жизни равна 100%. Мы только говорим, что в условиях, близких к земным, такой жизни нет. Всегда имеется хоть небольшая, но вероятность несоответствия этому заключению. Скажем так: теоретически это возможно. Вопрос за практикой. А пока примем как факт отсутствие неуглеродной жизни и закончим на этом лирическое отступление и данный пост. Перейдем к следующему, чтобы не потеряться в многобуквии.

Откуда есть пошли заповеди

Расскажу вам сегодня о естественных предпосылках 10 библейских заповедей. Точнее, не десяти, а только 6. Шесть потому, что четыре никакого отношения собственно к заповедям, регулирующим жизнь человека, не имеют и касаются исключительно религиозных моментов. Итак, шесть заповедей (нумерация не по порядку):

1. Почитай отца твоего и мать твою, чтобы тебе было хорошо и чтобы продлились дни твои на земле, которую Господь, Бог твой, даёт тебе.
2. Не убивай.
3. Не прелюбодействуй.
4. Не кради.
5. Не произноси ложного свидетельства на ближнего твоего.
6. Не желай дома ближнего твоего; не желай жены ближнего твоего, ни поля его, ни раба его, ни рабыни его, ни вола его, ни осла его, ни всякого скота его, ничего, что у ближнего твоего.

Маленький экскурс в происхождение человека и его общества:
Мы, люди, даже на заре своей истории не были одиночными животными. Как и все предки-приматы, мы были стайными. От чего получилась такая незадача: стая приматов (читай - людей) вместе может завалить мамонта. А вот в одиночку примату завалить даже кабанчика. Тот ускачет прежде, чем примат сподобится метнуть палку или камень. Ну, вполне возможно, примату повезет, хотя везение - достаточно вероятностная штука. Стая куда удачливее, вероятность успеха намного выше. Собственно, стая и стала причиной возникновения предтечей заповедей.
Что такое стая? Коллектив, где каждый член его зависит от другого члена коллектива. Стая приматов эволюционировала, став племенем, общиной. В ней еще сильнее стала зависимость членов общины друг от друга. Это очевидно. На первых этапах своей социальной и технической эволюции человек просто не мог оградить себя от всех факторов окружающей среды и дикой природы. Выжить в одиночку с тем набором физических качеств, который имел человек, было невозможно.
Но человек, кроме того, что создавал общины, еще и воевал за власть в этих общинах. Иначе не сформировалась бы иерархическая структура, аппарат управления общиной. А какой самый эффективный способ занять место повыше? Само собой - втихую грохнуть конкурента. Вот начинается интересное: если в общине все будут таким образом заниматься "карьерой", то в итоге перебьют друг друга. Не останется охотников, защитников, старейшин. Община развалится. А жить, тем не менее, хочется всем. Логично, что должен был появиться некий тормоз, стопорящий желание силой взять своё. Впрочем, равно как и "горизонтальные" разборки, которые существуют всегда внутри одной "касты".
Итак, первая заповедь - не убей - оформилась. Иначе никак. Иначе некому будет формировать общины. Примат-человек быстро вымрет.
У общины общее имущество, которое используют все. Оружие, вещи, посуда, пища, в конце концов. Но у каждого члена общины есть и полагаются ему свои собственные вещи. Та же одежда, которую он носит, сам чинит. Свое оружие, которое он сам ремонтирует. Конечно, его можно позаимствовать, но на общественных началах. Если кто-либо из членов общины украдет у другого его вещи, он, тем самым, поставит под удар этого человека. А община, узнав об этом, явно не похвалит. Да еще и в момент кражи могут застать и "выдать пенделей". Это никак не пойдет на пользу общине. Вот и оформляется вторая заповедь - не укради. Иначе община быстро затрещит по швам.
Община, какой бы прочной она ни была, всегда нуждается в управлении. А кто мог тогда, на самой заре человечества, выполнять функции управления? Ну, само собой, это должен был быть человек опытный, повидавший много, "понюхавший пороху". Таковыми были самые старые члены общины. Они за свою жизнь усвоили способы управления, научились разрешать самые разнообразные ситуации и конфликты. И, разумеется, несли огромный житейский опыт, память предков, историю общины, традиции и т. д. Вполне логично, что общине было выгодно, чтобы до старости доживали многие из общины. Чем старше человек, тем он был ценнее. Тем более, уже тогда, вероятно, отношения родитель-потомок сформировались и стали постоянными. Соответственно, именно дети заботились о своих предках наиболее тщательно. Домов престарелых тогда не было, кстати. Тут подтягивается еще одна заповедь - почитай отца твоего и мать твою. А будущим родителям, которые такой пример показывали своим потомкам, это обеспечивало старость.
Опять же община при всей своей "общности" была структурой, состоящей из отдельных семей, семейных домов и т. д. и т. п. Даже при том, что многие вещи были общими, отдельные дома могли быть чуть богаче (хотя бы за счет того, что в этот раз досталось чуть больше, а охотник из этого дома проявил себя и завалил мамонта, чем заслужил его бивень и часть шкуры, а женщины насобирали больше овощей и часть оставили себе. Да что там, может, пристроили себе небольшую мансарду с видом на озеро, может, дерево нашли получше, камни покрасивее, мало ли причин). Естественно, все это вызывало и вызывает зависть. А зависть - чувство плохое и разрушающее. Общине оно совершенно ни к чему. Она будет стараться мотивировать каждого члена, каждый дом не на критику удачливых соседей, не на кражи их имущества, а на "достижение такого же уровня благосостояния".  Заработала еще одна заповедь - не желай дома ближнего своего. Конечно, причины зависти могут быть любые, но суть такова.
Кстати, на счет секса. Ну, куда уж без него. Здесь коротко и ясно. Даже в дикой природе беспорядочные половые связи пресекаются множеством способов: от иерархических ограничений, до физиологических. В общем, говорить о том, что содомия в общине недопустима, не стоит. Иначе полная деградация сообщества, падение нравов, оргии и всем на все по самый хрен.В общем - не прелюбодействуй. Секс только для продолжения рода и повышения численности. И только в своей семье. Сыны полков - на войне. А у нас, вроде как, мирная жизнь. Пусть и опасная.
Ну, и последняя заповедь, которая говорит о том, что клеветать - плохо. Это уже более высокая ступень социальной и психической эволюции. Когда человек осознает, что своим лжесвидетельством может навредить не только обвиняемому, но и самому себе. Кто знает, как оно обернется? Может, следующим обвиняемым будет он сам, а за провинности и клевету по голове не гладят.
Обощение: 6 заповедей вполне логично вытекают из организации человеческого общества в эпоху самого становления. Они эффективно тормозили полный распад общины, чем сослужили службу, переоценить которую сложно. Конечно, у них тогда не было нынешних формулировок. Скорее, они тогда были просто передачей опыта, пропуская который через экстрактор своего опыта, последующие поколения формировали их во все более понятной форме. Пока, наконец, не выработалась письменность, язык и прочие способы фиксирования информации в виде символов (наскальные рисунки тут никак не помогут, ибо принцип дорожных знаков тогда еще никто не знал, а показать рисунками, что нельзя прелюбодействовать - это задача сверх тогдашних возможностей. Это и сейчас не всем под силу.). Вот после появления языка и письменности начался самый прогресс, который привел к четкому оформлению заповедей. А потом они перекочевали в библию, где к ним добавили еще четыре, которые запрещали верным христианам не быть христианами. Правда, людьми от этого они быть не перестали. А потому следующие шесть заповедей были куда нужнее, чем первые четыре (которые про бога и кумиров всяких).
Вот, примерно так все было. Конечно, что-то я упустил. Поправляйте. Текст специально написан в легкой форме. Тексты в стилистике дипломной работы многие читают тяжело. Что вполне нормально.

Эдиакарская фауна

Это произошло примерно 635 миллионов лет назад и продолжалось всего 93 миллиона лет. По геологическим меркам это совершенно небольшой отрезок. Чтобы представить, насколько это мало, ниже представлена шкала времени от момента появления первых живых организмов (приблизительно 4000 млн. лет назад) до настоящего времени.

Зеленый - это время существования динозавров (примерно 160 миллионов лет), синий - это время существования человека в современном виде (2 миллиона лет, и приходится даже увеличить этот участок, чтобы было видно тоненькую полосочку). Ну а красный - это как раз сам венд.
Кажется, что не так это и мало - 93 миллиона лет. Человек появился и развился гораздо быстрее, вроде бы. Суть - верно. Но стоит учесть, что род Homoне появился на эволюционной арене в один миг. Перед ним существовал целый ряд предковых видов, несколько параллельных линий. В общем-то можно увести предковую линию человека вплоть до времен динозавров. И даже дальше - к самым первым хордовым типа оболчников, чьи личинки, так и оставшись личинками, дали начало первым ланцетникоподобным. В принципе, экстраполируя имеющиеся сведения на более ранние эпохи, можно даже примерно выстроить всю эволюционную линию, от первых живых организмов и эукариот до современного человека. И все это время линия нигде не прерывается.
Иначе дело обстоит с одной из самых замечательных фаун за всю историю Земли. Фауна эта называется докембрийской и является самой древней обнаруженной многоклеточной фауной.
Первооткрывателем вендской фауны стал наш соотечественник академик Борис Сергеевич Соколов, который в 1952 году впервые описал странные отпечатки неизвестных науке организмов, не встречающихся более нигде позже в летописи. Собственно, отпечатки находили и до него, начиная с 30-х годов 20-го века. В местечке Эдиакарий (Австралия) таких отпечатков было обнаружено множество. Но тогда их отнесли к кишечнополостным. Собственно, по названию Эдиакарий теперь период этот называется еще и эдиакарским. Оба названия (вендский или эдиакарский период) равносильны. А еще раньше в Намибии были найдены странные листоподобные отпечатки (в 1908 году). Но их отнесли к кембрию и благополучно занялись более насущными делами. Соколов же вполне правомерно выделил этот период и сдвинул кембрий немного вверх. Таким образом фауна стала докембрийской.
Что же такого интересного представляет из себя вендская биота? Прежде всего она интересна, как глобальный природный эксперимент, проведенный в масштабах всей планеты.  В течение эдиакара были испытаны едва ли не все возможные типы животного метаболизма, перебрано огромное число форм тела и жизненных форм, получена сильнейшая иррадиация. Все это стало причиной появления мощнейшей адаптационной способности у эдиакарских организмов. Будучи по сути похожими, они дали практически все жизненные формы, которые, в том или ином виде, мы можем наблюдать и сегодня. «Природа в своей лаборатории поставила смелый эксперимент, который, впрочем, был обречен на провал." Но об этом позже.
Итак, что же собой представляли эти организмы, которые почти 100 миллионов лет были практически единственными животными, обитавшими на Земле? Тема внешнего вида вендобионтов до сих пор дискутируется. Но большинство сходится в следующем: это мягкотелые животные организмы. И все. Это все, что можно сказать по окаменелостям  первом приближении. Да и что можно сказать, найдя примерно вот это:



Здесь как горох рассыпаны отпечатки непонятно чего. Но временами находятся и более четкие и ясные «оттиски» что-то вроде этого:

  

Можно было быть уверенным, что ничего подобного, ничего даже на вид знакомого палеонтологам не встречалось. Обилие совершенно нетипичных форм, которые более никогда не появлялись в летописи (ни до, ни после) ставило в тупик. Причем так сильно, что не заметили самой яркой особенности, списав ее на обычную посмертную деформацию при фоссилизации (окаменении). На следующем рисунке ее хорошо видно:



Если посмотреть внимательно, то можно увидеть сегментацию. Похожий тип организации сейчас встречается у кольчатых червей, например (дождевой червь, пиявка). Но это и упустили тогда. Присмотревшись, оказывается сегменты не зеркально отражены, а располагаются, как зубцы "застежки-молнии". Каждый следующий сегмент перекрывает противолежащий. На это обратил внимание Михаил Александрович Федонкин, ныне член РАН и сотрудник Палеонтологического института. Именно он впервые указал на эту особенность, как на общую для всех вендобионтов. Такой тип симметрии назвали скользящей. Тому примеры:

   

Т. е. получалось, что и в самом деле вендская фауна не имела своих потомков на Земле. Но тогда даже это было не важно. Два других вопроса казались более существенными:
- как появилась столь разнообразная биота?
- каким образом выживали вендские организмы, учитывая, что размер некоторых из них доходил до полутора метров?
Первый вопрос оказался проще, чем можно было подумать. До наших дней в виде отпечатков сохранились наиболее крупные представители, появившиеся в самом начале венда. Ранее эти организмы были слишком мелки и еще более мягкотелы, чтобы оставить какое-либо упоминание о себе.
Второй вопрос поставил в тупик палеонтологов и биологов. У вендобионтов не было обнаружено каких-либо специальных приспособления для поглощения пищи. Ни ротового отверстия, ни придатков, ни специализированной пищевой системы. Точнее, последняя была, но больше напоминала просто каналы, где пища скапливалась. А, может, там собирались отходы жизнедеятельности.
Собственно, всех тонкостей до сих пор не знают, но опять же большинство сходится на том, что вендобионты питались растворенной в воде органикой (или растворяли ее сами, что тоже вполне возможно) ВСЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ТЕЛА. Сейчас таким образом питаются паразитические черви.
В докембрийских морях уже господствовали строматолиты и простейшие водоросли. Но не было никаких потребителей мертвой органики, которая в изобилии имелась на дне и в толще воды (фильтровать-то тоже было некому, строматолиты не в счет, фильтраторы они весьма посредственные). Итак, в мутной воде полно органического материала, который легко усваивается. На дне его тоже полно. Ну как на такую практически бесплатную еду не найтись едоку. Вот он и нашелся.
А ведь огромное количество органики, особенно у дна, создавало еще одну проблему: весь кислород, который мог быть использован для дыхания, тратился на окисление органических веществ. Потому только на небольшой глубине имелись более или менее приемлимые условия существования. У самого дня находилась зона практически полного отсутствия кислорода.
Грубо говоря, вендобионты начали свое торжество с "впитывания" органических веществ из толщи воды. Постепенно некоторые опустились на дно, где продолжали "выедать" субстрат. Процесс этот был очень медленным. Вероятно в бороздках между сегментами находились реснички, которые либо взмучивали органический ил, либо, у более поздних организмов, подгоняли частички к некоему подобию рта, откуда пища разносилась по пищевым канальцам, переваривалась и впитывалась.
Но этим все не ограничивалось. Вероятно, имелись как подвижные формы, способные переплывать с места на место, так и сидячие, как, например, вот эта чарния (отпечаток приведен выше, в обсуждении "застежки).



Очень напоминает современные актинии. А были и подушкообразные оседлые формы, были дискообразные и т. д.
Удивительно то, что такое мощное разнообразие в один момент (по геологическим меркам) исчезло. Вымерло. А на смену венду пришел кембрий с уже вполне знакомыми нам раковинами моллюсков, членистоногими в лице трилобитов, губками, иглокожими, червями и т. д. Т. е. под сенью огромного разнообразия вендобионтов тихо и незаметно развивались многие группы современных организмов. И, как только вендская фауна начала угасать, они тут же выпрыгнули на арену.
С этим и связан третий вопрос: почему вымерла стольк богатая и многообещающая фауна эдиакарского периода? А все оказалось достаточно прозаично. В совсем грубой форме можно сказать - вымерли от голоды. И не такими многообещающими были вендские организмы с точки зрения эволюции. У них у все была одна функция - поглощать уже готовую органику всем телом.
Ничего удивительного не будет в словах: "Природа создала вендскую фауну в качестве пылесоса, которым подготовили помост для будущего разнообразия живого мира". В самом деле, вендские организмы были идеально приспособлены к своим условиям жизни. Но как только количество органики в воде и у дна уменьшилось (а 90 миллионов лет вполне для этого достаточно) до того предела, что пассивное впитывание ее перестало удовлетворять потребности, вендобионты приказали долго жить. Тут, видимо, сыграла не малую роль и организация метаболизма. Вероятно, он был не на столько энергетически выгоден, как у более прогрессивных организмов, а потому вендобионтам требовалось больше пищи на единицу массы, чтобы покрыть свои расходы, нежели тем же губкам, червям, трилобитам и т. д.
Собственно, венд тем и интересен, что в то время природа сделала первый крупный эволюционный прыжок. Далеко вперед. И эксперимент надо признать удачным хотя бы только потому, что свою функцию вендские организмы выполнили отменно. А если помните, то провал одной группы не означает провал живого мира вообще. Он означает триумф другой группы, которая имела какое-то небольшое, но крайне важное преимущество. Эдиакарские животные перепробовали практически все формы, которые потом повторили другие существа, тем самым еще раз доказав нам, что эволюция никогда не отказывается от того, что получилось весьма удачным.
Потом еще на Земле будут и биологические взрывы, когда разнообразие будет просто зашкаливать, будут и массовые вымирания. Но никогда более ни одна фауна не вымрет полностью. Может, если немного утрировать, природа наигралась в венде?
К слову, уважаемый Максим Вадимович Леонов, сотрудник лаборатории докембрийских организмов Палеонтологического института показывал вашему покорному слуге образцы отпечатков вендобионтов и тогдашней флоры. Весьма и весьма интересно и крайне занимательно. Так что, можете верить мне на слово, все, что у нас есть "по делу венда" выглядит не так красиво, как на фотографиях (где для этого специльно подготавливают отпечатки), но вызывает огромное желание разобраться в этом. Помнится, мы больше часа обсуждали многие проблемы, которые стоят перед исследователями.
В следующий раз расскажу вам о великих вымираниях и их причинах. Ну, и на последок - фото Дикинсония костата (Dicinsonia costata):