Гены и наследственные болезни 9 страница
К. Ю. Еськов описывает эти события так: эволюция подхлестнула вялый обмен примитивных млекопитающих и смастерила на этой новой метаболической основе «фитофага в малом размерном классе». (Растительноядные динозавры были очень крупными животными.) А уж коли появился мелкий фитофаг[25], то непременно возникнет и хищник, который не ограничится охотой на близкую родню, а будет хватать всех, кто ему по силам. Поэтому детеныш динозавра – мелкая беззащитная ящерица, не обладающая инерциальной гомойотермией, – моментально станет лакомой добычей для такого круглосуточно активного хищника.
Версия, несомненно, интересная, но и она не дает ответа на все каверзные вопросы. И вот здесь нам на помощь придет генетика, понимаемая в широком смысле этого слова. Поговорим о маргинальности как антиподе узкой специализации, ибо органический мир развивается именно так.
Еще раз вспомним о мезозойских млекопитающих, добровольно уступивших мир великолепным рептилиям и прозябающих на обочине эволюции. Ютясь по глухим углам, они были самыми настоящими маргиналами[26], поскольку занимали те немногочисленные экологические ниши, которые господствующий класс с великолепной небрежностью проигнорировал.
Кормовой базой растительноядных динозавров были голосеменные растения и папоротники, широко распространившиеся еще в девоне. Покрытосеменная, или цветковая, флора, появившаяся в начале мелового периода, была вынуждена селиться на задворках, поскольку господствовали голосеменные. Таким образом, цветковые растения были точно такими же маргиналами, как и мелкие мезозойские млекопитающие. Им ничего не оставалось, как занимать пустые земли, где не было сложившихся сообществ голосеменных: оползни, гари, речные побережья, то есть такие биотопы[27], которые принято называть «нарушенными». Да и сами виды, поселяющиеся в таких условиях, биологи называют «ценофобными», то есть боящимися сообществ, предпочитающими существовать отдельно.
|
|
|
Гигантские ящеры питались голосеменными растениями
Однако тактический проигрыш обернулся в конечном счете важным стратегическим преимуществом. Во-первых, расселившиеся на «нехороших» землях цветковые уже больше не пускали туда голосеменных, а во-вторых, у них был цветок, что сыграло решающую роль в борьбе за существование. Если голосеменные для воспроизводства себе подобных целиком и полностью полагались на ветер, пассивно разносящий их пыльцу, и потому были вынуждены селиться кучно, то цветковые активно привлекали насекомых, что на порядок увеличивало их жизнеспособность.
Существование цветковых не зависело от стихии, и покрытосеменная флора могла себе позволить роскошь обитать на разрозненных пустошах. Кроме того, флора нового типа научилась образовывать травянистые формы, которые не только эффективно противодействуют эрозии, но и оперативно захватывают свободные земли.
|
|
|
Смена растительных сообществ обернулась самой настоящей катастрофой. Вопреки распространенному мнению, вымерли не одни только динозавры, но и 25 % мезозойских семейств беспозвоночных – головоногие и двустворчатые моллюски, одноклеточные радиолярии, диатомеи, фораминиферы и другие представители планктонных организмов. Их кальциевые раковины образовали грандиозные отложения, поэтому этот период геологической летописи и получил название мелового.
Так неприметные вчерашние маргиналы – цветковые растения и млекопитающие – сокрушили господствующую фауну и флору мезозоя.
Наступление цветковых сегодня принято называть великой ангиоспермизацией (от лат. angiospermae – «покрытосеменные»). Когда флора нового типа стала решительно преобладать, случилось то, что всегда происходит при разрушении фундамента: здание попросту рухнуло. Ведь царство растений – это именно тот фундамент, на котором стоят этажи растительноядных животных и хищников, и связаны они между собой не только пищевыми цепочками, но и более сложными взаимоотношениями.
|
|
|
Динозавры пытались освоить новую диету – у них появились клювы и мощные зубные батареи для перетирания высокоабразивной пищи. Однако получалось это у них неважно, особенно в злаковых пастбищных системах, где они заведомо проигрывали копытным. Вдобавок травянистые формы цветковых образуют дернину, которая уменьшает эрозию и сток органики в пресные воды и Мировой океан, что нанесло жестокий удар по сообществам морских беспозвоночных.
Все дело в том, что подавляющее большинство тварей, населявших планету в позднем мелу, слишком далеко продвинулись по пути узкой специализации. До поры до времени это давало им прекрасные шансы на выживание, но всякое достоинство рано или поздно оборачивается своим недостатком. Привязанность к сообществам голосеменных в конце концов сыграла с ящерами злую шутку: когда цветковые двинулись в наступление, отбирая у прежних хозяев жизни одну территорию за другой, млекопитающие легко влились во вновь образуемые сообщества. А вот динозавры сделать этого не смогли и оказались в эволюционном тупике, поскольку их адаптивные ресурсы были давно растрачены. А млекопитающим-маргиналам такой поворот событий был только на руку. Пережив в новых условиях взрыв видообразования, они заселили всю планету.
|
|
|
Разумеется, маргиналами могут быть не только такие большие таксоны[28], как класс животных или тип растений. Отдельные биологические виды тоже, как правило, не грешат полным единообразием по всему набору признаков. Более того: чем выше генетическое разнообразие вида или популяции, тем значительней их адаптивный потенциал. Такое сообщество почти всегда найдет способ продлить существование в изменившихся условиях. Да и при стабильной и размеренной жизни внутривидовые маргиналы могут играть важную роль.
Например, в популяциях бескрылых водомерок изредка встречаются крылатые особи. Их очень мало – всего 4 %. Они имеют генетические отличия, но при этом могут скрещиваться со своими бескрылыми товарками и давать потомство. Выяснилось, что эти летучие выродки способны мигрировать на довольно большие расстояния, обеспечивая таким образом генетическую преемственность между водомерочьим населением всех водоемов. Четырех процентов маргиналов для выполнения этой задачи оказывается более чем достаточно.
Надо сказать, что почти у каждого биологического вида имеется на всякий случай такой неприкосновенный запас в виде редкого генотипа или необычной формы, позволяющий пережить трудные времена. Повторимся еще раз: генетическое разнообразие вида или популяции – залог их эволюционного успеха, так что к маргиналам следует относиться не только уважительно, но и бережно.
Итак, возникновение и широкое распространение цветковых растений в конце раннего мела (примерно за 30 миллионов лет до гибели динозавров) не только радикально изменило структуру континентальных сообществ, но и погубило утративших пластичность мезозойских ящеров, безнадежно застрявших в тупиках эволюции. Разумеется, климатические пертурбации тоже могли сыграть свою роль, но ключевым событием, отправной точкой стал почти наверняка именно этот факт – наступление покрытосеменных.
Адам и Ева
Когда говорят, что человек произошел от обезьяны, да еще ссылаются при этом на Дарвина, это не совсем грамотно. В «Происхождении человека»[29] сказано: человек и современные человекообразные обезьяны имеют общего предка. Разумеется, этот вымерший предок тоже был высшим приматом, но его потомки эволюционировали в разных направлениях: одни дали начало современным человекообразным обезьянам (шимпанзе, горилла, орангутан и гиббон), а другие превратились в людей.
Сегодня принято считать, что линии гоминид[30] и шимпанзе разошлись совсем недавно (по геологическим меркам, естественно) – 5–7 миллионов лет тому назад. И хотя общепринятая таксономия помещает высших обезьян и человека в разные семейства, многие биологи утверждают, что они куда роднее между собой, чем, скажем, волк и лисица – представители одного семейства. Более того, они намного ближе друг к другу, чем лев и тигр (представители одного рода), и даже ближе, чем два подвида обыкновенной домовой мыши. (Чтобы читатель не путался в таксономических категориях, напомним типологическое членение по мере убывания родства: вид – род – семейство – отряд – класс и т. д.)
Сразу же возникает вопрос: быть может, ученые несколько лукавят, неправомерно сближая высших приматов и человека? Какие у них основания для столь решительного заявления? Давайте разберемся.
В поисках общих черт начнем с малого – с анатомии и элементарной физиологии. У человека и высших обезьян одинаковым образом организован скелет: лопатки располагаются по бокам, а не лежат на спине, как у прочих млекопитающих, и поэтому рука может свободно перемещаться вперед, назад и в сторону, совершая при этом кругообразные движения. Подвижная ключица еще более облегчает этот процесс.
У большинства видов первый палец на кисти руки противопоставлен остальным, что обеспечивает ни с чем не сравнимую хватательную способность и позволяет манипулировать с мелкими предметами. Задние же конечности сравнительно легко выпрямляются, поэтому не только шимпанзе, гориллы и гиббоны, но и макаки, павианы и даже паукообразные обезьяны[31] способны к известной бипедии (прямохождению), а павианы, например, и вовсе предпочитают спать сидя. На пальцах у человекообразных обезьян располагаются ногти (у примитивных полуобезьян ногти могут сочетаться с когтями).
Скелет человека и обезьяны
Строение позвоночника у приматов и человека практически идентично. Совпадают не только количество позвонков и ребер (12–13), но и физиологические изгибы позвоночника, играющие важную роль при передвижении на двух ногах (s-образная форма позвоночника смягчает толчки при ходьбе и беге у прямоходящего Homo sapiens). Так вот, у гоминоидов[32] имеются те же самые четыре физиологических изгиба (правда, менее выраженные, чем у человека), что само по себе достойно удивления, поскольку манера передвижения приматов все-таки отличается от человеческой. Понятно, что такое сходство в строении позвоночника не может быть объяснено ничем иным, кроме глубокого филогенетического родства.
Кроме того, за счет особенностей своей анатомии все приматы обладают стереоскопическим бинокулярным зрением, которое позволяет им точно оценивать расстояние до интересующего предмета. При этом зрение у них цветное: если собака или кошка видят мир преимущественно в черно-белом изображении, поскольку в лучшем случае воспринимают один-два из основных цветов, то обезьяны великолепно различают все три цветовые гаммы (красную, зеленую и синюю) и имеют возможность наслаждаться многоцветьем окружающей реальности. Такая уникальная способность обеспечивается особенностями строения сетчатки: только у человека и обезьян имеются четыре типа цветовоспринимающих рецепторных клеток.
Благодаря прекрасно развитой лицевой мускулатуре обезьяны обладают богатой мимикой и подвижными губами, а у карликового шимпанзе бонобо губы вообще красного цвета (многие систематики справедливо полагают, что карликовый подвид шимпанзе ближе всего стоит к человеку на эволюционной лестнице). Очень много общего между приматами и человеком обнаруживается и в строении других мышц – живота, грудной, плечевой, лучевой и т. д.
У людей и обезьян особым образом прикрепляются к диафрагме внутренние органы, да и в самом их строении выявляется поразительное сходство, причем дело не сводится к элементарной анатомической близости. Даже на тонком, гистологическом[33] уровне структуры сердечных клапанов, легких и трахеи удивительно похожи у человеческого ребенка и детеныша шимпанзе. Практически идентичен у людей и приматов характер дерматоглифики (кожный узор ладоней и стоп), и даже облысение у обезьян напоминает человеческое по мужскому типу.
Нельзя не упомянуть и о поразительном сходстве приматов и человека в структуре и свойствах многих гормонов, причем даже низшие обезьяны демонстрируют по этому показателю чрезвычайно мало различий. Например, гормон роста, как правило, очень видоспецифичен, но вот у макака и человека они похожи как две капли воды. Введенный ребенку от обезьяны, он будет работать столь же эффективно, как человеческий гормон роста, что было надежно доказано в эксперименте.
У приматов, как и у нас, присутствуют зубы четырех типов – резцы, клыки, премоляры и моляры (коренные), причем смена молочных зубов постоянными представляет собой необходимый элемент естественного возрастного цикла. Слепая кишка развита у всех приматов, а у человекообразных обезьян в обязательном порядке присутствует ее червеобразный отросток (аппендикс); наконец, обезьяны и человек – единственные на планете животные, у которых имеется отчетливый менструальный цикл.
Мы болеем одинаковыми болезнями, страдаем от одних и тех же паразитов, и даже группы крови у шимпанзе и человека отличаются столь высокой антигенной идентичностью, что допускают прямую гемотрансфузию (в 1930-х годах была экспериментально показана возможность прямого переливания крови от шимпанзе к человеку). Шимпанзе, как и человек, располагает четырьмя группами крови по системе AB0[34], так что гемотрансфузия обернулась рутинной технической задачей. Излишне говорить, что перспективный подход не нашел широкого практического применения по причине крайней дороговизны материала.
Необходимо отметить, что факторы AB0 отсутствуют даже у полуобезьян, не говоря уже обо всех остальных млекопитающих, и только у высших антропоморфных приматов они постоянно определяются на эритроцитах крови и в слюне. Даже скорость свертывания крови и так называемое протромбиновое время[35] совпадают у людей и обезьян с высокой степенью точности (у собак и кроликов, например, кровь сворачивается гораздо быстрее).
С кровью следует разобраться основательнее. Иммунохимики еще в начале XX столетия практиковали способ определения родства видов по крови. Метод был благополучно предан забвению и возрожден только в конце 1950-х стараниями американца Морриса Гудмена. Группа ученых под его руководством на протяжении 20 лет произвела около 6000 сопоставлений белков крови 70 видов приматов и почти 50 видов других млекопитающих. Данные по альбумину, гамма-глобулинам и другим белкам показали почти полную идентичность шимпанзе, гориллы и человека; орангутан и гиббон несколько «поотстали», а другие обезьяны обнаружили еще меньше сходства с человеком. Но факт остается фактом: все без исключения млекопитающие (не приматы) резко отличались от человека по белкам крови.
Впоследствии метод получил развитие и свелся к анализу молекулярной структуры белка. Поскольку любой белок представляет собой последовательность аминокислот, которые с некоторой постоянной скоростью подвергаются замещениям, то по оценке разнородности белка можно теоретически определить расхождение биологических видов и степень близости между ними.
Приматолог Э. П. Фридман пишет:
Вот что нам известно сейчас о сходстве аминокислотной последовательности белков у человека и шимпанзе: по фибринопептидам А и В (всего 30 аминокислот) число замещений равно 0; по цитохрому С (104 аминокислоты) – 0; по лизоциму (130 аминокислот) – 0; по четырем цепям гемоглобина (141 и 146 аминокислот) – 0; по миоглобину (153) – 1; по карбоангидразе (264) – 3; по альбумину сыворотки (560) – 6; по трансферину (647) – 8 замещений.
Новейшие исследования показали, что различия по аминокислотным последовательностям белков у человека и высших приматов неудержимо стремятся к нулю: у человека и гориллы идентичность белков достигает величины 99,3 %, а у человека и шимпанзе – 99,6 %.
Лобные доли у человека и приматов
Неожиданные результаты дало изучение головного мозга приматов. Если по его размерам обезьяны ощутимо проигрывают людям, то в строении мозга обнаруживается поразительное сходство. Да и с размерами, откровенно говоря, не так уж все очевидно: максимальный объем головного мозга, зарегистрированный у горилл, достигал величины 752 см3, а нижняя граница нормы у человека составляет 800 см3. Разница, как видим, не очень значительная.
Что же касается морфологии и архитектоники головного мозга, то здесь дистанция минимальна.
У человека и приматов очень высок удельный вес так называемой ассоциативной коры (84 и 56 % от площади новой коры соответственно). Только у людей и обезьян в головном мозге имеется сильвиева борозда[36], только у человека и шимпанзе почти не обнаруживается отличий в строении височной коры. Наконец, у высших приматов прекрасно развиты лобные доли, с которыми принято связывать интеллектуальную деятельность и познавательные способности.
Вот что пишет об этом Э. П. Фридман:
Лобная область у собаки и кошки не превышает 2–3 % всей поверхности коры, а у человека она доходит до 24 %. Но у макаки она занимает 12,4 % площади коры, а у шимпанзе – 14,5 %. Заметим, что у новорожденного ребенка эта часть коры равна 15,2 %.
Одним словом, по мнению авторитетных морфологов, сходство в строении головного мозга человека и высших приматов чрезвычайно велико. Если разница по этому показателю между обезьянами и человеком сугубо количественная, то между человеком и приматами, с одной стороны, и всеми прочими млекопитающими – с другой, пролегает самая настоящая пропасть.
Понятно, что такое строение головного мозга не могло не отразиться на интеллектуальных способностях приматов. Например, у шимпанзе и горилл исследователи наблюдают так называемое «поведение обмана», что без сомнения говорит о высоком уровне интеллекта, поскольку обманщик должен прогнозировать реакцию объекта на свои действия – в противном случае он не добьется успеха.
Биолог Конрад Лоренц, нобелевский лауреат, рассказал примечательную историю о крупном самце орангутана, который занимал просторную и высокую клетку в Амстердамском зоопарке. Его поймали уже взрослым, и хотя он был толст и очень ленив, необходимые гигиенические процедуры в его жилище следовало проводить с соблюдением всех мер предосторожности, ибо дикий орангутан – сильное и свирепое животное. Однажды служитель зазевался и не успел вовремя выскочить из клетки, и здоровенная обезьяна отрезала ему путь к отступлению.
К. Лоренц пишет:
Пока сторож протирал пол, орангутан внезапно скользнул вниз по прутьям клетки, и, прежде чем удалось задвинуть дверь, могучая обезьяна просунула в щель обе руки. Хотя Портелье (директор зоопарка и приятель Лоренца. – Л.Ш .) и сторож напрягали все силы, чтобы задвинуть дверь, орангутан медленно, но верно, сантиметр за сантиметром, отодвигал ее назад.
Когда он уже почти протиснулся в отверстие, Портелье пришла в голову блестящая мысль, которая могла осенить только подлинного знатока психологии животных: он внезапно отпустил дверь и отскочил с громким криком, в притворном ужасе глядя на что-то позади обезьяны. Та стремительно обернулась, чтобы посмотреть, что происходит у нее за спиной, и дверь тут же захлопнулась.
Орангутан только через несколько секунд сообразил, что тревога была фальшивой, но когда он понял, что его обманули, то пришел в настоящее исступление и, несомненно, разорвал бы обманщика в клочья, если бы дверь не была уже надежно заперта. Он совершенно ясно понял, что стал жертвой преднамеренной лжи.
Вернемся к интеллектуальным способностям обезьян. Сравнительно недавно было установлено, что шимпанзе в естественных условиях нередко пользуются орудиями, а при необходимости даже подгоняют их под выполняемую задачу, принимая во внимание конструктивные особенности материала. Чтобы закусить муравьями или термитами, они выбирают подходящую ветку, тщательно очищают ее от листьев и побегов и затем с ее помощью извлекают вожделенное лакомство. Точно таким же способом они получают мед.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 266; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!