101 ключевая идея: Эволюция - Страница 14

Люси жила около 3 миллионов лет назад. Это наиболее сохранившийся из найденных образцов австралопитека. Детальная реконструкция остатков показала, что ее рост составлял 120 сантиметров, что соответствует росту современного шестилетнего ребенка. Она весила около 60 фунтов (27,2 килограммов), что меньше массы современного шимпанзе. По зубам определили, что она умерла в конце второго или начале третьего десятка жизни, так как в ее челюстной кости присутствует один коренной зуб. Род определили по пропорциям тазового пояса. Нижняя половина скелета похожа на человеческий; строение ног и бедер предполагает, что она передвигалась на двух ногах. Верхняя часть скелета походит более на скелет обезьяны — длинные руки и мощная грудная клетка указывают на то, что она легко могла лазить по деревьям. Большинство палеонтологов относят гоминидов к одной группе австралопитеков. Они походили на шимпанзе, но обладали человеческими чертами, в том числе и позвоночником, который отходил вниз от мозга, а не назад, как у обезьян. Зубы совмещают человеческие и обезьяньи признаки.

Предполагалось, что Люси — наиболее древний из гоминидов, но в 1994 году были обнаружены останки еще более древнего вида, Ardipithecus ramidis. Его возраст оценивается в 4,4 миллиона лет.

Одним из первых людей, нашедших свидетельства существования доисторических рептилий, был Гидеон Мантелл (1790–1852). Это был врач и любитель-палеонтолог. Согласно легенде, однажды весенним днем 1822 года доктор Мантелл посетил одного своего пациента. Пока он осматривал больного, его жена, Мэри Энн, вышла прогуляться по недавно отремонтированной дороге. Она заметила что — то блестящее в куче камней, которыми мостили дорогу. При более близком осмотре блестящие предметы оказались окаменелыми зубами. Гидеон Мантелл не видел ранее ничего подобного. Он решил, что зубы принадлежали травоядному животному, поскольку были источены в результате пережевывания.

Сравнить их можно было разве что с зубами слона или носорога. С помощью поставщиков камней он обнаружил место, откуда происходила эта находка — каменоломня Тилгейт-Форест. Возраст этих пород в каменоломне составлял около 130 миллионов лет, что намного раньше распространения крупных млекопитающих. Зубы сохранились с мезозойской эры, эпохи пресмыкающихся. Мантелл послал зубы и некоторые окаменелые кости ног, которые позже нашел в этой каменоломне, двум самым известным авторитетам того времени: Жоржу Кювье в Париж и Уильяму Бакленду, профессору геологии Оксфордского университета. Но никто из них не посчитал, что им прислали останки вымерших рептилий. Несмотря на отрицательные отзывы, Мантелл настаивал на своей гипотезе и старался найти среди музейных коллекций древних и современных образцов нечто, напоминающее его находки.

Спустя три года ему показали скелет современной южно-американской игуаны, хранящийся в музее Королевского хирургического колледжа в Лондоне. На нижней челюсти у нее были уменьшенные подобия тех зубов, что некогда были обнаружены благодаря случайности. Мантелл опубликовал описание находки и назвал ископаемое животное игуанодоном.

См. также статью «Кювье, Жорж».

Классическая генетика названа в честь Грегора Менделя. Менделизм — это исследование наследственности путем экспериментов по выращиванию растений и разведению животных. Впервые такие эксперименты Мендель провел в 1860 годах. Изучаемые признаки обычно контролируются одним геном и демонстрируют простые доминантные или рецессивные взаимоотношения между аллелями. В многочисленном потомстве от скрещивания подсчитывается доля различных фенотипов (совокупности внешних признаков, определяемых генами) и на их основе устанавливается генотип родителей. Подобные работы впервые дали понять, что наследование имеет дискретную природу, а не является простым смешиванием признаков.

Мендель сформулировал два закона, объясняющие механизм наследования, который он наблюдал на примере обычного огородного, или садового, гороха (Psium sativum). Первый закон, Закон расщепления, гласит, что любой признак существует в двух факторах, которые находятся в клетках тела (соматических клетках), но только один из них передается отдельной гамете (половой клетке). Второй закон, Закон независимого распределения признаков, утверждает, что распределение этих факторов в гамете случайно. Следовательно, при наличии нескольких пар факторов, каждая пара разделяется независимо.

Мендель назвал эти факторы, ответственные за проявление признаков растений, «зародышевые единицы». Сегодня они известны как гены (так их впервые в 1909 году назвал датский ученый Вильгельм Иогансен). Различные формы генов именуются аллелями (сокращенно от аллеломорфных паров генов). Известно, что клетка с полным набором хромосом данного вида (диплоидная клетка) содержит два аллеля любого конкретного гена. Каждый аллель содержится в одной из двух гомологичных хромосом (хромосомы, которые образуют пары во время образования клетки). Гамете (яйцеклетке или сперматозоиду) передается только одна из двух гомологичных хромосом. Таким образом, Закон расщепления был подтвержден. Мендель рассматривал факторы наследственности как отдельные независимые частицы, но сейчас известно, что они составляют хромосомы. Закон независимого распределения относится только к тем парам аллелей, которые находятся в разных хромосомах.

Мутагены — это факторы внешней среды, увеличивающие вероятность мутаций и приводящие к наследственным изменениям.

Радиация

Организмы постоянно подвергаются различным типам радиационного облучения. Диапазон электромагнитного излучения простирается от длинных радиоволн до космических лучей с очень короткой длиной волны. Количество энергии, содержащейся в излучении, увеличивается по мере уменьшения длины волн и на определенном этапе лучи начинают проникать внутрь живых клеток.

Ультрафиолетовое излучение обладает менее эффективной способностью проникать внутрь клеток, чем высокоэнергичные лучи, но при этом ДНК легко изменяется под его воздействием, что приводит к структурным повреждениям на молекулярном уровне и вызывает такие последствия, как рак кожи.

Излучение с длиной волны меньшей, чем у ультрафиолетового, называется «ионизирующее излучение». Его уровень энергии настолько высок, что электроны под воздействием лучей сходят с орбит атомов и образуют положительно заряженные ионы. Ионы, а также содержащие их молекулы, химически более активны, чем нейтральные атомы. Этот тип радиации может воздействовать на ДНК и хромосомы, но мутации, вызываемые им, не наследуются, если только они не произошли в органах, производящих половые клетки.

Все организмы в той или иной степени подвергаются низкому уровню облучения космическими лучами и радиоактивными веществами Земли, которые встречаются в горных породах, выходящих на поверхность. Дополнительное облучение вызывается из — за использования человеком радиоактивных изотопов, например, рентгеновских лучей в медицине и выбросов радиоактивных отходов атомного реактора.

Химические вещества

Начиная с 1945 года список мутагенных химических веществ постоянно пополняется, причем многие из них обладают канцерогенными свойствами (вызывают рак). Часто мутагены используют в сельском хозяйстве Для улучшения роста злаковых культур и повышения урожая. Так, например, колхицин вызывает удвоение хромосом в клетках и приводит к увеличению роста растении.

См. также статьи «Искусственный отбор растений», «Мутация».

Мутация — это непредвиденное изменение наследственных свойств организма в результате перестроек и нарушений отдельных генов или хромосом. Хотя термин «мутация» обычно используется именно в этом смысле, исторически он имел более широкое значение, включающее изменения порядка и структуры хромосом. Мутации предоставляют «сырой» материал для эволюции и считаются основой изменчивости представителей популяции, на базе которой и осуществляется естественный (или искусственный) отбор комбинаций генов, наиболее приспособленных к окружающей среде.