Как и почему!?

Катастрофа конца мезозоя, приведшая к исчезновению 75% видов, в частности динозавров, была не единственной и не самой сильной из тех, что случались в истории Земли. Между палеозоем и мезозоем (около 245 миллионов лет назад), например, исчезло более 95% видов живых организмов. Несколько меньшее количество видов (85%) исчезло в конце ордовика (425 миллионов лет назад), а также конце девона (от 50 до 70% видов 360 миллионов лет назад). Причины подобных экологических катастроф до сих пор не известны.

Некоторые палеонтологи выделяют более или менее выраженные фазы исчезновения с периодом в 26 миллионов лет. Связан ли этот цикл с каким-либо астрономическим циклом, например с регулярным прохождением Земли через пояс метеоритов? Эта, не получившая пока подтверждений, гипотеза предоставляет широкое поле для изучения причин массовых исчезновений.

Помимо указанных периодов массовых исчезновений, отмечены периоды менее значительных исчезновений живых существ, вытесняемых другими, более приспособленными или менее зависимыми от изменений их экологических ниш животными. Миллиарды видов сменяли друг друга на протяжении миллионов прошедших лет, были принесены в жертву эволюции.

К концу мелового периода, 65 миллионов лет назад, исчезли тысячи видов, в том числе динозавры, аммониты и многие другие. Эта катастрофа, затронувшая все экосистемы, была странным явлением. Растения и животные, 60-75% морских видов, тысячи наземных видов, в частности животные весом более 25 кг, виды, живущие в тропиках или часто встречающиеся в теплых водах континентов, исчезли почти одновременно. Причем процесс исчезновения шел очень быстро, охватив всю планету, включая и моря.

Метеорит

Изучение геологических слоев, отложившихся в момент кризиса, позволил обнаружить необычно высокое содержание иридия, тяжелого металла с атомным номером 77. Полагают, что это могло быть следствием падения огромного, около 10 км в диаметре, метеорита. Столкновение такого гиганта с Землей могло привести к высвобождению энергии в количестве большем, чем от взрыва нескольких десятков атомных бомб. Недавно в Мексиканском заливе были обнаружены остатки крупного метеорита, а также кратера, что подтверждает теорию столкновения.

При падении метеорита возникла огромная ударная волна, поднявшая столько пыли в атмосферу, что солнечные лучи почти перестали достигать поверхности нашей планеты. В результате произошло прекращение фотосинтеза и общее похолодание. Прохождение этого метеорита через атмосферу вызвало, через окисление атмосферного азота, загрязнение воздуха двуокисью азота (NOs). С исчезновением большой части растений и планктона уровень двуокиси углерода (СО2), поглощавшийся этими фотосинтезирующими организмами, стал необычно высоким и вызвал значительное увеличение температуры, своего рода парниковый эффект. Присутствие в атмосфере таких газов, как NOs и СО2, не могло не привести к выпадению при каждом дожде слишком большого количества азотной и угольной кислоты (кислотные дожди), вредных для живых существ.

Однако необъяснимым остается тот факт, что не все животные и растения оказались затронуты катастрофой.

Другие теории

Некоторые ученые полагают, что общее усиление вулканической деятельности, определяемое в геологических слоях конца мезозоя по необычно высокому содержанию иридия, должно было вызвать такое сильное и быстрое изменение климата, что наиболее уязвимые виды не смогли к нему приспособиться. Это вторая из наиболее правдоподобных гипотез. Еще одна теория связывает изменение климата с дрейфом материков. Но в таком случае изменения не могли быть настолько быстрыми, чтобы вызвать резкое исчезновение видов. Наконец, самой неправдоподобной представляется гипотеза появления новых видов ядовитых цветковых растений, которые, отравив многочисленных травоядных, нарушили равновесие экосистем.

Различные виды, существующие в одной и той же среде, как правило, вступают в очень тесные взаимоотношения разного типа (хищничество, паразитизм, взаимовыгодное сожительство).

Читать полностью…

В мире морских беспозвоночных преобладали две группы головоногих: аммониты и белемниты. Первые, близкие к современным наутилусам, насчитывали несколько сотен родов, сменивших друг друга в мезозое, с помощью которых можно точно датировать ископаемые. Среди них были весьма крупные, имевшие около 2,5 м в диаметре. Были и похожие на современных каракатиц; от них в основном сохранились только сильно минерализованные шпорцы, продолжение «кости» (внутренней раковины). Существовали и гигантские формы, достигавшие десятков метров. Закрепленные на морском дне морские лилии были иглокожими с пятилучевой симметрией. Несколько видов были выловлены в 1986 году между Новой Каледонией и Новой Зеландией.

Читать полностью…

Следующим шагом эволюции растений после возникновения семян у голосемянных, стала выработка нового, еще более сложного способа размножения. С помощью нового аппарата воспроизводства, цветка, покрытосемянные начали завоевывать мир и населять все среды, даже самые неблагоприятные. Их преобладание длится до сих пор — они составляют большинство видов растений. По мнению некоторых специалистов, покрытосемянные будут прогрессировать, что однажды, возможно, поставит под угрозу существование хвойных и других растений.

Читать полностью…

Появившиеся в конце третичного или начале четвертичного периода австралопитеки были отнесены к тому же подсемейству, что и человек, потому что из всех известных приматов именно они стоят к нему ближе всех. Австралопитеки были ниже современного человека, имели меньший объем мозга и, вероятно, проводили значительную часть времени на деревьях, однако могли, как и человек, ходить по земле на двух ногах. Наиболее древние точно определенные ископаемые из этой группы имеют возраст 4,2 миллиона лет это самые древние из ископаемых, относящихся к роду человека. Вот почему многие рассматривают австралопитека как ближайшего предка человека. Все известные сегодня останки австралопитеков найдены в Африке. Особенно многоих было обнаружено в последние годы, и в настоящее время описано 8 видов (возможно, 9), которые большинство специалистов относят к двум родам: роду Paranthropus, включающему могучих сравнительно молодых (от 2,6 до 1,2 миллионов лет) австралопитеков, и к роду Australopithecus, который объединяет наиболее древние виды небольшого роста, называемые «хрупкими». Знаменитая Люси, ископаемое, которое прекрасно сохранилось и было всесторонне изучено, относится к этому второму роду; рост представителей ее вида достигал около 1,10 м. Этот вид долгое время ошибочно считался нашим предком. Однако сегодня специалисты не решаются четко определить взаимосвязь между известными видами австралопитеков, равно как и последовательность их возникновения, приведшую к появлению человека.

Клонирование живого организма заключается в создании абсолютно идентичных копий (так называемых клонов), имеющих тот же самый генотип. Клонирование существует и в природное. Оно часто встречается среди бактерий, простейших (например, у инфузории-туфельки) и растений (все процессы бесполого размножения, такие как черенкование, приводят к созданию копий); наблюдается оно и в царстве животных (почкование гидры, некоторые случаи партеногенеза). Природные клоны идентичны друг другу и тому организму, который их произвел. Клонирование может также происходить в процессе полового размножения млекопитающих: только что оплодотворенная яйцеклетка может разделиться на две и образовать настоящих близнецов (сходных между собой, но отличающихся от своих родителей). Ученые нашли способ клонировать виды, которые в природе не клонируются. Большая часть растений может быть отныне клонирована в лаборатории, а с 1952 года начались эксперименты по клонированию животных (на лягушках). Клонирование млекопитающих оказалось более сложной задачей, но в 1984 году была успешно клонирована овца (несколько позже клонировали быка, козу и т. д.). Используемый метод позволил получить из одного зародыша несколько особей, идентичных между собой, но отличающихся от отца и матери. В 1996 году другим способом, без участия полового размножения, была создана знаменитая овца Долли; у нее нет отца, и она обладает всеми генетическими характеристиками своей матери, клоном которой является.

Ни на одной из планет Солнечной системы, ни на их спутниках, ни даже за пределами Солнечной системы до сих пор не было обнаружено никаких следов жизни. Из ближайших к нам планет наиболее вероятно обнаружение признаков жизни на Марсе, поскольку температура там умеренная и имеется вода, необходимый для жизни компонент. Однако исследовавшие планету зонды («Викинг-1» и «Викинг-2 », запущенные в 1976 году, и «Пасфайндер» с роботом Роки, запущенный в 1997 году) признаков жизни не обнаружили. Не дали результатов и попытки уловить сигналы внеземной жизни в пространстве с помощью крупных радиоастрономических центров. Наконец, зонд «Вояджер», запущенный в 1977 году, понес в космическое пространство наши изображения, наши космические координаты, зрительные образы и мелодии, типичные для Земли и ее народов, но до сегодняшнего дня никакого ответа мы не получили.

Селекция и выведение новых организмов чаще всего находит применение в сельском хозяйстве в производстве продуктов питания и фармацевтической промышленности.

Так, трансгенные бактерии, млекопитающие, растения и дрожжи (микроскопические грибы) широко используются для выработки полезных молекул (которые вновь используют в культуре). Первые удачные результаты были получены в промышленном производстве инсулина (используемого для лечения диабета) и гормона человеческого роста. Среди других продуктов антибиотики, интерфероны (для лечения вирусных болезней и опухолей), гормоны стероидов (антивоспалительных, противозачаточных, противораковых средств), кальцитонин (гормон, позволяющий бороться против остеопороза), вакцины и т. д.

Еще одна широкая область применения новых видов — переработка и очистка отходов. Исследуемые организмы в основном относятся к микроорганизмам (бактерии, грибы); многие из них способны разлагать определенные вещества (нефтепродукты, продукты, содержащие хлор или фтор, составные части взрывчатых веществ) или концентрировать загрязнитель (в частности, тяжелые металлы) в своих клетках, упрощая, таким образом, его устранение.

Можно определить, какие из микроорганизмов, присутствующих в воде, почве или загрязненных местах, более пригодны для устранения загрязнения, и ускорить их размножение. Так были очищены почвы в местах старых нефтеразработок в Канаде. Другие способы биологической очистки подразумевают применение трансгенных микроорганизмов, однако сегодня наука еще не в состоянии правильно оценить риск внедрения ГИО в окружающую среду.

Концепция биологической эволюции сегодня широко признана. Большую часть положений теории синтетической эволюции почти единодушно приняли в научном мире. Между тем существует ряд пунктов, по которым имеются разногласия.

Отбор или нейтральная мутация? Естественный отбор, касающийся генетических новообразований, привнесенных мутацией, — вот ключ к пониманию теории синтетической эволюции. Между тем ряд эволюционистов, такие как Мотоо Кимура (1924-1994), полагают, что те мутации, что неблагоприятны для особи, у которой они происходят, немедленно уничтожаются естественным отбором, в то время как большая часть других мутаций является нейтральной, т. е. не несет ни неудобства, ни преимуществ для организма. В этом случае мутации не становятся объектом естественного отбора, и измененный ген может передаться следующим поколениям только случайно.

Постепенна или скачкообразна эволюция? Теория синтетической эволюции утверждает, что макроэволюция в основном является результатом суммы мелких изменений (микро-эволюций) и что она происходит очень постепенно. Другие эволюционисты, в частности Стефен Дж. Коулд и Нил Элдридж, придерживаются теории пунктирных равновесий, согласно которой макроэволюция в некоторые периоды течет очень медленно, а в некоторые гораздо быстрее.

Охота человека сыграла большую роль в исчезновении определенных видов. Именно это послужило причиной исчезновения мамонтов, на которых люди охотились во всех местообитаниях в течение нескольких десятков тысяч лет. Впрочем, изменения климата также сыграли свою роль.

Занесение (случайное или намеренное) некоторых видов домашних (собаки, кошки) или диких (крысы, паразиты) животных в районы, где они не обитали естественным образом, часто нарушало экологическое равновесие и приводило к исчезновению местных животных. Последствия занесения хищников особенно впечатляющи на маленьких островах, поскольку на ограниченной территории местные животные часто имеют мало укрытий и не могут далеко убежать от хищников, к жизни с которыми они не приспособлены. На Гавайских островах таким образом исчезло 60% птиц.