УДК 574ББК 28.0

Х49

ХиросаваМ.Х49 Биологияввопросахиответах/пер.с яп.К. В. Павловской. –М.:ДМКПресс,

2020. –130 с.:ил.

ISBN978-5-97060-813-5

Сегодня, в свете экологическихпроблем,изучениебиологииприобретаетособуюзначимость.Книгапредлагаетвампутешествиевэтунаукуначинаяссамыхазов–отисториипоявленияорганическогомиранаЗемле, строенияклетки,развитияцарстврастенийиживотных–изаканчиваяобсуждениемглобальныхвопросов:почемуважносохранятьбиоразнообразие,какизбежатьболезней,достичьдолголетияиобеспечитьбудущимпоколениямусловияздоровойжизни.

Авторприводитудивительныефактыоживойприродеизатрагиваеттакиедискус-сионныетемы,каксбалансированноепитание,геннаяинженерия,влияниеглобальногопотеплениянаэкосистему.

Изданиепредназначенодлявсех,когоинтересуетбиология.Многочисленныеиллю-страцииоблегчаютусвоениематериала.

УДК 574ББК 28.0

RussiantranslationrightsarrangedwithNIHONBUNGEISHACo.,Ltd.throughJapanUNIAgency,Inc.,Tokyo.

Все права защищены.Любая часть этой книгинеможет быть воспроизведенав ка-койбытонибылоформеи какимибытонибылосредствамибезписьменногоразрешениявладельцевавторскихправ.

ISBN978-4-53721-539-7(яп.) Copyright©NIHONBUNGEISHA,2017ISBN978-5-97060-813-5(рус.) © Оформление,издание,перевод,ДМКПресс,2020

5Содержание

Содержание

Предисловие .................................................................................................................................. 8

Глава 1 Зарождение и развитие жизни

Почему жизнь зародилась в море? .....................................................................................10Изначально кислород был ядом для живых существ? ...............................................12Когда и почему образовался озоновый слой? ...............................................................14Что взорвалось в кембрийский взрыв?.............................................................................16Кто первые наземные живые существа в истории Земли?.......................................18Почему утконос высиживает яйца, ведь он млекопитающее? .................................20Почему змеи утратили ноги? .................................................................................................22Почему у людей пропали волосы на теле? ......................................................................24Колонка 1 То, что пингвины разучились летать, – это эволюция? .......................26

Глава 2 Строение и функции клеток

Из скольки клеток состоит человеческое тело?.............................................................28Одинаковый ли размер клетки у слона и у муравья? .................................................30Есть ли клетки, которые можно разглядеть невооружённым глазом? .................32Правда ли, что можно потерять память, ударившись головой? ...............................34Что такое так называемые всемогущие клетки – ES-клетки? ..................................36Клетки iPS станут спасением от выпадения волос? .....................................................38Правда ли, что есть такие клетки, которых становится больше при смехе? ......40В теле есть клетки-самоубийцы? .........................................................................................42Человек может дожить до 300 лет? ....................................................................................44Колонка 2 Есть эвглен хорошо для здоровья? ...........................................................46

Глава 3 Рождение и размножение живых существ

Морской ёж, которого кладут в суши, – это половые железы? ................................48Как размножаются растения, которые не цветут? ........................................................50В телах насекомых не течёт кровь? ....................................................................................52Что такое «запланированная судьба», которой следуют клетки животных? .......54Хвост ящерицы может отрастать сколько угодно раз? ...............................................56

6 Содержание

Почему у планарии, которая может заново отрастить голову, сохраняются воспоминания? .................................................................................................58Разновидность сакуры под названием «сомэй йосино» вся клонированная? ..................................................................................................................60Какую цель может преследовать технология создания клонов? ............................62Почему трёхцветные кошки – только самки? .................................................................64Колонка 3 И среди животных есть красавчики? ........................................................66

Глава 4 Устройство растений

Если поставить на веранде растения, станет прохладнее? .......................................68Зачем в корне лотоса дырки? ...............................................................................................70Комары могут пить не только человеческую кровь, но и цветочный нектар? ............................................................................................................................................72Не только плотоядные растения могут есть насекомых? ...........................................74Чёрных цветов не существует в мире?..............................................................................76Почему в бананах нет косточек? ..........................................................................................78В красивых цветах обязательно есть яд? .........................................................................80Почему кактусы могут выживать в пустыне? ..................................................................82По годичным кольцам на дереве можно понять, какой климат был в прошлом? ...................................................................................................................................84Почему осенью листья меняют цвет? .................................................................................86Колонка 4 Растительный белок полезен для здоровья?.........................................88

Глава 5 Строение человеческого тела и его загадки

Как человек применяет кислород? .....................................................................................90Откуда произошло определение типа личности по группе крови, и можно ли ему верить? ..........................................................................................................92Как работает механизм мгновенного избегания опасности? ..................................94Правда ли, что слёзы горечи солёные? .............................................................................96Точнее, чем внутренние часы! Устройство часов в нашем теле ..............................98Загадка чувства щекотки ...................................................................................................... 100Аллергия на пыльцу больше не страшна? ..................................................................... 102И детям, и взрослым нужен сон, как у младенца! ...................................................... 104Придёт ли день, когда мы сможем излечить рак? ..................................................... 106Колонка 5 Люди после смерти становятся легче на 21 грамм? ....................... 108

7Содержание

Глава 6 Устройство экосистем и будущее живых существ

Сколько видов живых существ проживает на земле? .............................................. 110Водоросль вакамэ ненавидят во всём мире? .............................................................. 112Смогут ли жить живые существа, если не станет кислорода? ............................... 114В человеке больше квадриллиона бактерий?! ........................................................... 116Загадка периодических цикад, которые появляются в больших количествах каждые 17 лет ................................................................................................. 118Почему несбалансированное питание животных не оказывает влияния на их здоровье? ..................................................................................................... 120Скажите «нет» тем ресторанам, где можно есть угря и тунца, сколько влезет .......................................................................................................................... 122Надёжный подход к восстановлению природы ......................................................... 124Какое влияние оказывает на людей глобальное потепление? ............................ 126В год погибает 40 тысяч видов? ........................................................................................ 128

8 Предисловие

Предисловие

Раньшемнечастоприходилосьслышатьтакоевыражение:«Скровьюнепоспо-ришь», но сейчасдажемой сын, которыйходит вначальнуюшколу,жалуясьнаунаследованныйотменянизкопосаженныйнос,говорит,чтоэтовсёиз-заДНК.ВповседневныхбеседахмеждуделомупоминаетсяДНК,аеёструктуру–двеспи-рали–частоиспользуютвдизайне.Кажется,чтоДНКужепорапризнатьполно-ценнойгражданкойнашегообщества.Однакоя,исследуяДНКдолгожителей,чув-ствую,чтонемогунезадаватьсявопросамиотом,чтожетакоеДНКинасколькоэтопонимаютв нынешнемобществе.В2003годубылообъявлено,чтозаконченарасшифровкабазовойпоследователь-ности устройствачеловеческойДНК.Былокончательнорасшифрован геномче-ловека.Спустя15летпослеэтогосовременныебиологическиеисследованияпо-зволилинамвноситькорректировкивДНК.КогдапрофессорЯманака,блестящийучёныйилауреатНобелевскойпремии,смогсоздатьiPS-клетки(индуцированныеплюрипотентныестволовыеклетки),человечествовступилонатотпуть,гдеонополучиловозможностьвоспроизводитьвнутренниеорганы,ито,чтомыраньшемогливстретитьтольковнаучно-фантастическихфильмах,постепенностановит-ся реальностью. В этой сфере сейчас биология развивается быстрымитемпами.Посколькуречьидётосфере,затрагивающейчеловеческиежизни,сейчасвобще-ствеособенноважнообсуждатьэтическуюсторонуэтоговопроса.Ятвёрдоубе-ждена,чтосейчаскаждыйчеловек,хотьсколько-тознакомыйсбиологией,долженприсматриваться к тому, какимпутём идёт развитие биологических исследова-ний.Впоследнеевремялюдичастонеизучаютбиологию,кромешкольныхуроковестествознания,поэтомуясчитаю,чтонужнонаходитьметоды,которымиихмож-нозаинтересоватьвбиологии,пустьинаначальномуровне.Вбиологииязанимаюсьисследованиями,связаннымисинтересующейменяте-мой–геномомдолголетия,ияпонимаю,кактяжеломнебудетрассказатьобио-логииинтереснотемизвас,ктоотэтойнаукидалёк.Поэтомуяоченьрада,чтосмоглавыпуститьэтукнигу,гдеобъясняютсябазовыепринципыбиологии,даютсяответынанасущныевопросысовременности.Многиесчитают,чтобиология,даженауровнеоснов,повседневныхобсужденийитем,касающихсяболезней,которыебеспокоятнасвсех,кого-томожетзаинтересовать,акого-то–нет.Иеслиэтакнигахотьнемногозаставитвасзаинтересоватьсябиологией,дляменяэтобудетогром-нымуспехом.РедактироватьэтукнигуменяпригласилгосподинСакаМасасиизредакторскогоотделаиздательства«Nihonbungeisha»,атакжеприредактуремнекрайнепомогМаруямаМикииз«ArtSupply».Имяискреннеблагодарна.Помимоэтого,яхотелабывыразитьблагодарностьлюдям,которыеруководилидизайномэтойкниги,ивсем,причастнымкеесозданию.Помимоэтого,яблагодарнасвоейсемье,которыепомогалимне,нежалуясь,покаяработаланадданнойкнигой.ВособенностимнепомоглаподдержкамоегосынаРики,безкоторойябынесмогласправитьсяс этойработой.Яхочуотвсегосердцапоблагодаритьего.

Декабрь2017годаХиросава Мицуко

Глава 1

Зарождение и развитие жизни

10 Глава 1

Почему жизнь зародилась в море?Химическая эволюция и зарождение жизни

Земляпоявиласьприблизительно4,6млрдлетназад.Послеэтогокакое-товремя её поверхность была покрыта магмой. 4 млрд лет назад застывшаямагмаобразовалаповерхностьЗемли, а  образовавшийсяводянойпар сталмировымокеаном.Именнов такомсостояниибылаЗемля,когдананейпо-степенно начала зарождаться жизнь. Это было в  океане. И  всё же почемужизньсталапоявлятьсяненасуше,а в воде?Потомучтов водебылораствореноогромноеколичествоорганическихве-ществ.К органическимвеществамотносятся,например,аминокислоты,са-хара,основаниянуклеиновыхкислот –химическиесоединения,в составеко-торыхестьуглерод.Ониявляютсяважнойсоставнойчастьюживыхсуществ.Касательнопроисхожденияорганическихвеществназемле,согласноэкспе-риментузнаменитогоМиллера,естьвероятность,чтоонивозниклив атмос-фереподвоздействиеммощнойэнергииультрафиолетовыхлучейи грозовойэнергииизнеорганическихвеществ.Естьтакжемнение,чтоорганическиевеществапоявилисьнаЗемлепослестолкновенияс метеоритами.Этиорганическиевеществапроливалисьс дождёми накапливалисьв океа-не.Аминокислоты,сахара,основаниянуклеиновыхкислоти другиеоргани-ческиевеществаявляютсянизкомолекулярнымии обладаютспособностьюлегкосцеплятьсядругс другом.Используятепловуюэнергию,полученнуюизподводныхвулканов,низкомолекулярныевеществасцепляются,образуясложныевысокомолекулярныевещества,такиекакбелки,углеводы,нуклеи-новыекислотыи др.Соединенияметаллов,накапливающиесянаднеокеана,абсорбируюторганическиевеществаи выполняютролькатализаторахими-ческойреакции,связываянизкомолекулярныевеществамеждусобой.Перелетающиепоповерхностиземлиультрафиолетовыелучии заряженныечастицы1имеютразрушительнуюсилу,способнуюразорватьэтивысокомо-лекулярныевещества.Однако,попадаяв море,высокомолекулярныевеще-ствамогутоставатьсятам.Океаннасамомделеможноназватьколыбельюжизни.Такимобразомназемлезародиласьжизнь.

1 Заряженныечастицы –ионизированныеатомыи элементарныечастицы,несущиев себеэлектри-ческийзаряд.

11Зарождение и развитие жизни

z Первичный облик Земли и происхождение органических веществ

z Опыт Миллера

Уров

ень

мор

яК

вак

уум

ном

у на

сосу

Нагревание

МетеоритУльтрафиолетовые

лучиЗаряженные

частицы

Блок

Аминокислоты Основания нуклеиновых кислот

Органические вещества

Липиды

Сахара

Подводные геотермальные источники

Есть несколько теорий о том, откуда на первичной Земле возникли органические вещества. Есть мнение, что на дне океана, поблизости от подводных гидротермальных источников, вода достигает точки кипения – нескольких сотен градусов Цельсия, и так появляется множество органических веществ, начиная с аминокислот. Кроме того, есть также теория о том, что органические вещества имеют внеземное происхождение – они попали на Землю во время столкновения с метеоритами.

Это опыт, проведённый в 1953 году американ-цем Миллером. Создав гипотетические условия первичной Земли – с испарением воды из-за тепла Земли, с дождями и грозами, он подтвердил то, что неорганические вещества могут превращаться в органические.

Электрический разряд

Газ

Охлаждение

Неорганические вещества

Водный раствор, содержащий органические вещества

12 Глава 1

Изначально кислород был ядом для живых существ?Первые живые существа и окружающая их в тот момент среда Земли

Растения создают кислород посредством фотосинтеза, и  благодаря этомукислороду животные могут дышать. С  этой общепринятой точки зрениякислороддолженбытьполезендляживыхсуществ.Однакостоиттолькопо-смотретьнаэтуситуациюс другойточкизрения,происходитвнезапнаяме-таморфоза – кислород становитсядаже вредным.Можнодаженазвать егоядом.Этопотому,чтокислородс точкизренияхимииявляетсячрезвычайнореактивным.Укислородаестьтакоесвойство:онлегкореагируетналюбыевоздействия –этоназываетсясилаокисления.Чтобывамбылолегчепредставить,чтотакоесилаокисления,приведувампример:железопривзаимодействиис кисло-родомокисляется,и появляетсяржавчина.Впоследнеевремяособенноевниманиеуделяетсятакназываемомуактив-ному кислороду, которыйпредставляет собой крайне реактивное соедине-ние,образующеесяизкислорода.Иногдаиз-заэтойвысокойреактивностиактивныйкислород,попадаяв организм,разрушаетвирусы,однакобываети такое,чтоонповреждаетвнутренниеструктурыорганизма.Активныйкислородявляетсяоднойизпричинстаренияорганизмаи можетвызыватьразличныеболезни1.Крометого,устранениеактивногокислородазанимаетважноеместотакжев аспектекрасоты.Так,еслионможетразру-шитьжелезо,заставляяегоржаветь,топонятно,чтоонсделаетс кожей,еслинанейнакопится.Такойвысокореактивныйкислороднаначальномэтапебылсмертельноядо-витымгазомдляживыхсуществ.Первыеживые существанемоглижитьв окружающейсреде,насыщеннойкислородом, но чтобы противостоять кислороду, имеющему высокую спо-собность к  окислению, они стали эволюционировать в  такие организмы,которыемоглиполучатькислороди  эффективно егоиспользовать.Живыесущества, которые получили системы, способные производить энергиюизкислорода,продолжилиэволюционнуюцепь.

1 Из-занарушенногобалансапитания,стрессови куренияв организменарушаетсябалансактивногокислородаи антиоксидантов,чтоможетстатьпричиноймногихболезней.

13Зарождение и развитие жизни

z Как работает активный кислородАктивный кислород всегда образуется, когда мы вдыхаем кислород. Он исполняет функцию защиты организма и является обязательным в организме веществом, но если его слишком много, он может начать наносить вред.

Кислород

УФ-лучиСупероксид

Из молекулы кислорода сначала образуется активный кислород

Гидроксильный радикалАктивный кислород, обладающий мощной

разрушительной силой для клеток организма

Перекись водородаПопав в организм, убивает бактерии. С другой стороны, разлагаясь под воздействием ионов металлов и света, превращается в гидроксильный радикал

Синглетный кислородПопав в организм человека, уничтожает бактерии, играет роль дезинфектора. Однако, если продолжит получать ультрафиолетовое излучение, начнёт разрушать клетки

14 Глава 1

Когда и почему образовался озоновый слой?Возникновение кислорода и эволюция живых существ

ЖивыесуществапоявилисьнаЗемлепримерно4млрдлетназад.Самыепервыежилив океанеи питалисьизобильнорастворённымив морскойводеорганиче-скимивеществами(см.стр.10).Дляпервыхживыхсуществв моребыломногоорганическихвеществ –этобылосамымнастоящимраем;однаков концекон-цовонисъелислишкоммногоорганическихвеществ,и средитехсуществ,ктоначалголодать,появилисьте,которыеимеливозможностьпревращатьнеорга-ническиевеществав органические.Примерно2,7млрдлетназадэтиживыесущества,однимиизпредставителейкоторых являлись цианобактерии, научились, получая хлорофилл, исполь-зовать энергиюсолнечного светаи посредствомфотосинтезапроизводитьорганическиевещества,способныеобеспечиватьимдостаточноеколичествоэнергии, чтобы поддерживать собственную жизнедеятельность. Кислород,выделяемыйв ходепроцессафотосинтеза,постепеннопокрылЗемлю.Чембольшестановилосьживыхсуществ,получающихэнергиюпосредствомфотосинтеза,тембольшевыпускалоськислорода,и в концеконцовокружа-ющаясредаЗемлистолкнуласьс мощнымизменением.Примерно2млрдлетназаднакопленныйв океанекислородпопалв атмос-феру,гдеподвлияниемультрафиолетовогоизлученияобразовалозон.Озоннакапливалсядотехпор,поканеобразовалозоновыйслой.Когдаозонтолькопоявился,в стратосфере1ещёнебылоозоновогослоя.Втовремякогдакислородабыломало,ультрафиолетовоеизлучениемоглоподбиратьсяблизкок Земле,и именнопоэтомуозоновыйслойрасположентакнедалекоотЗемли.Спустянекотороевремянасыщенностькислородомповысилась,и одновре-меннос этимбылдостигнутпределпроникновенияультрафиолетовыхлучейнаЗемлю,в результатечегоозоновыйслойприподнялся,и примерно400млнлетназадсформировалсяозоновыйслойтакой,какимонявляетсясейчас.Озоновыйслойзащищалживыхсуществотгубительныхультрафиолетовыхлучей.Такимобразомбылапроведенаподготовкак тому,чтобыживыесуще-ствасмогливыйтиизокеананасушу.

1 Стратосфера –слойатмосферы,располагающийсянавысотеот11до55км.

15Зарождение и развитие жизни

УФ-излучение

УФ-излучение

Кислород О2 Озон О3

Выброс насыщенного кислорода в атмосферу

Образование озонового слоя

(примерно 2 млрд лет назад)

(примерно 600 млн лет назад)

О2

Благодаря образованию

озонового слоя живые существа стали

иметь возможность жить на суше

Водоросли фотосинтезируютЦианобактерии

фотосинтезируют

Нас

ыщ

ение

кис

лоро

дом

атм

осф

еры

Образование озонового

слоя

Жив

ые

сущ

еств

а вы

ходя

т на

суш

у

Нас

тоящ

ее

врем

я

4 м

лрд

лет

наза

д

2,7

млр

д ле

т на

зад

2,1

млр

д ле

т на

зад

600

млн

ле

т на

зад

400

млн

ле

т на

зад

z Образование озонового слоя

z Насыщение кислородом и изменение атмосферы Земли

16 Глава 1

Что взорвалось в кембрийский взрыв?Диверсификация жизни в кембрийский период

Кембрийскимвзрывомназываютфеномен,когдав кембрийскийпериодпа-леозойской эры (542–530млнлет назад) произошло взрывное увеличениеколичества видовживых существ.Во всяком случае,до этого взрывабыловсегонесколькодесятковвидовживыхсуществ,а в этотпериоднеожиданноихколичествовозрослодо10тысяч –почемужеэто?Этодолгиегодыоста-валосьбольшойзагадкой.Феноменкембрийскоговзрываможетдажеопро-вергнутьтеориюДарвинао том,чтоэволюцияживыхсуществпроисходитпонемногу,накопительнымпутём.Существуетнесколькосерьёзныхтеорийо причинахкембрийскоговзрыва,однойизкоторыхявляетсято,чтопоявилисьживотныес глазами.Одноизних –трилобит.Cточки зренияохотынапропитание,иметь глаза крайнеполезно. В  ожесточённой борьбе за выживание наличие глазможет иметьжизненноважноепреимущество,и когдапоявилосьмноговидовживыхсу-ществс глазами,итогомэтогосталото,чтоколичествовидовживыхсуществкрайнеувеличилось.Есть также теория «Земля  – снежный ком»1, в  которой говорится о  взаи-мосвязис кембрийскимвзрывом.800–600млнлетназадЗемлябылапокры-тальдом.1млрдлетназадпоявившиесямногоклеточныеживыеорганизмыв этотледниковыйпериодимелиограниченныйареалобитания –тольконаднеокеана,неподалёкуотгеотермальныхисточниковтепла.Географическаяизоляция,каквиднонапримереГалапагосскихостровов,содействуетдивер-сификации видов. Таким образом произошла диверсификация, появилисьвидыорганизмов,получившиепервичныйротдляохоты,и усилиласьборьбазавыживание.Крометого,послеэтоголедниковогопериоданасталпериодпотепления,и эволюциясталарезультатомприспособленияживыхсуществк окружающейсреде.Такналожилисьдвепричины,покоторымпроизошёлкембрийскийвзрыв.Можносказать,чтоблагодарякембрийскомувзрывупо-явилисьсовременныеотделы(категорииклассификациицарстваживотных.См.стр.111).

1 «Земля –снежныйком» –состояние,в которомЗемляцеликомпокрытальдом.Утверждают,чтов этотпериодпогибломножествоживыхсуществ.Естьтеория,чтов прошломбылотритакихпе-риода.

17Зарождение и развитие жизни

z Изменения живых существРа

нний

кем

брий

ский

пер

иод

Пал

еозо

йска

я эр

а

4,6 млрд лет назад рождение Земли

4,0 млрд лет назад зарождение жизни

2,7 млрд лет назад появление живых существ, способных к фотосинтезу

2,1 млрд лет назад появление эукариотных живых существ

1,0 млрд лет назад появление многоклеточных живых существ

540 млн лет назад большой кембрийский взрыв

450 млн лет назад появление живых существ на суше

18 Глава 1

Кто первые наземные живые существа в истории Земли?Продвижение живых существ на сушу

То,чтоозоновыйслойзадерживалультрафиолетовыелучи,послужилопри-чиной,побудившейживыхсуществвыйтинасушу.Первыминасушупод-нялисьзелёныеводоросли,откоторыхпроизошлимхии папоротники.Этослучилосьпримерно450млнлетназад.И папоротники,и мхи,и зелёныево-доросли –растения,имеющиепримитивнуюструктуруи дошедшиедона-шихдней, –размножаютсянесеменами,а спорами(см.стр.51).Папоротники,чтобыприспособитьсяк условиямжизнинасуше,создалидлясебясосудисто-волокнистыепучки.Этотакиетрубки,которыераспределя-ютповсейповерхностирастенияводу,минеральныевещества,а такжеор-ганическиевещества,полученныев процессефотосинтеза.Крометого,у нихбыликорни, стеблии листья –органы, выполняющиеразличныефункции(см. стр. 71).Этучертуу нихпозаимствовалипоявляющиесявпоследствиирастения,размножающиесясеменами.Доэтоговременисушабылаужаснымкаменистымместом,нос появлениеми распространениемпапоротниковнасушесталапоявлятьсязелень.Крометого, клетчатка (полисахариды) из засохших стеблей стала питательнымивеществамидлябудущихпоколенийи поспособствоваларазмножениюбак-терий.Немногопогодявследзарастенияминасушувышлинасекомые.Этобылопримерно 400 млн лет назад. Поскольку у  насекомых была особенность –ониимелитакназываемоедыхальце (см.стр.52) –дыхательноеотверстиев теле, –онисталиоднимиизпервых,ктосмогприспособитьсяк поглоще-ниюкислородапослевыходанасушу.Позвоночныеживотные,первымивышедшиенасушу,происходятотпресно-водныхрыб.Рекипосравнениюс морямибылимельче,и в нихбыломноже-ствопрепятствий.В некоторыхслучаяхдвигатьсябылопрощеползком,а неплавая,потомувозникланеобходимостьразвитияплавниковв ноги.Изме-ненияпретерпелитакжекожаи способыдыхания.Примерно350млнлетназадземноводные,которыеужепрошлиэтотэтапэволюции,сталипоявлятьсянаЗемле.

19Зарождение и развитие жизни

z Выход животных на сушу

Мхи, папоротники Насекомые

Земноводные

Зелёные водоросли

Ракообразные

Рыбы

450 млн лет назад

400 млн лет назад

350 млн лет назад

20 Глава 1

Почему утконос высиживает яйца, ведь он млекопитающее?Эволюция земноводных и появление млекопитающих

Вызнаететакоеживотное,какутконос?Этотакоемлекопитающее,обитаю-щеев Австралии.Почемужеутконосасчитаютстоящимв одномрядус лати-мерией,ископаемыеостанкикоторойнашлилюди?Хотьговорят,чтоутконосы –млекопитающие,и онидействительнокормятдетейгрудныммолоком,нососкову нихнет.Детёнышислизываютматерин-скоемолоко,проступающееу родителянаживоте.С этойточкизрения,а так-жес той,чтоутконосывысиживаютяйца,оникрайнеотличаютсяотосталь-ныхмлекопитающих.Можносказать,чтоутконосыявляютсявоплощениемтого,какрептилииотделилисьотземноводныхи какразвивалисьмлекопи-тающие.Вышемыужеупоминали,чтоземноводныепоявилисьпримерно350 млнлетназади произошлиотрыб.У земноводныхбылооднослабоеместо –онинемоглиудалятьсяотбереговойлинии.Еслибыониумелиэтоделать,томоглибыболеесвободнодобыватьсебепропитание…И такимобразомпоявилисьамниоты.С образованием амнионов1 земноводные получили возможность высижи-ватьяйца,защищённыескорлупой,наберегу,и поэтомупоявиласьтакаявы-годнаяспособностьвырастатьв скорлупедопочтивзрослогосостояния.Амниоты эволюционировали до двух видов рептилий: завропсидов и  си-напсидов,и изодногоизвидовсинапсидовпоявилисьмлекопитающие.Этобыло примерно 225млнлет назад. Потом начался период расцвета дино-завров.Многиемлекопитающиев товремябылипримерноразмеромс мы-шей,и чтобыизбежатьхищныхдинозавров,имприходилосьвестиактивнуюжизньночью.Эволюциямлекопитающихпродолжалась,и отсумчатых,к которымпринад-лежатнынешниекенгуру,онаперешлак плацентарным,в томчислев себябольшую часть современных млекопитающих, включая человека. Затем,примерно66млнлетназад,послевымираниядинозавровмлекопитающиевышлинаглавныеролинасуше.

1 Оболочка,в которойнаходятсязародыши околоплодныеводы.Такимобразомзародышоказыва-етсязащищёнотвысыхания,поэтомуотпадаетнеобходимостьвысиживатьяйцав воде.

21Зарождение и развитие жизни

z Путь к появлению млекопитающих

Четвероногие

Амниоты

Синапсиды

Терапсиды Диапсиды

Птицы

Однопроходные Сумчатые

Сирены Рукокрылые

Грызуны Приматы

и другие

утконосы и др.

Хоботные

Анапсиды

Рептилии Земноводные

Завропсиды

Пеликозавры

вымерливымерли

вымерливымерли

Плацентарные

Млекопитащие

22 Глава 1

Почему змеи утратили ноги?Теория о ненадобности и теория о естественном отборе

Змеикаквидотделилисьотчастиящерицпримерно100млнлетназад.Какиежеобстоятельстваповлиялинато,чтоониутратилиноги?Начинаяс XVIIIвекаучёныебурнообсуждалиэволюциюи строилиразлич-ныетеории.ОднойизтакихвлиятельныхтеорийбылапредложеннаяЛамар-комтеорияо ненадобности.Согласноэтойтеории,теорганыи частитела,которыечастоиспользовалисьживымисуществами,продолжалиразвивать-ся.А те,которыепочтинеиспользовались,постепенноотмиралис каждымследующимпоколением.Еслиразобратьэтутеориюнапримерезмей,тоонижилиподопавшимилистьямив лесахилиподмягкимпескомв пустынях,и с точкизренияэффективностиудобнеебылопередвигатьсянес помощьюног,а с помощьюизгибаниятела.Когдазмеиначалидвигатьсятакимобра-зом,ихногисталигораздослабее,а следующимпоколениямпередаваласьинформацияобихненужности.Однако если об этом задуматься,тотакое свойство, полученное в течениежизни, с точкизрения генетикинемоглопередатьсяпотомкам.Еслиотецв ходефизическихтренировокнакачалсебекрепкиемускулы,этонезначит,чтоегоребёнокунаследуетотнегофизическуюсилу.Взамен этой теории пришла дарвиновская теория о  естественном отборе.В  ней утверждается, что случайные мутации, в  результате которых появ-ляютсяживотные, более приспособленные к  условиям окружающей средыи к борьбезавыживание,придаютнаправлениеэволюции.Например,средиящериц,борющихсязавыживаниеи зато,чтобыприспособитьсяк тому,что-быловитьдобычу,в результатеслучайноймутациипоявилисьящерицыбезног.Такиеящерицысмоглибеззвучноподкрадыватьсяк добыче,чтосталоихпреимуществомв борьбезавыживание.ЭтотпримерхорошоиллюстрируеттеориюДарвинао естественномотборе.Такимобразомчастьящерицэволю-ционировалав змей.

23Зарождение и развитие жизни

У предков жирафов удлинялись ноги и шея, чтобы они могли есть листья с деревьев, но у нынешних жирафов длинная только шея

У предков жирафов в результате мутации появились особи и с длинной шеей, и с короткой, но выжили только животные с длинной шеей, поскольку они могли питаться листьями, висящими высоко на деревьях

z Теория о ненадобности

z Теория о естественном отборе

24 Глава 1

Почему у людей пропали волосы на теле?Эволюция людей

Слово зверь («кэдамоно»), которым обозначают млекопитающих, имеетпроисхождениеот«кэномоно»,тоестьвещьс шерстью.То,чтоу нихестьшерсть,  – важная черта млекопитающих. Функция шерсти – поддержаниетемпературыи защитаповерхноститела.Однако существуюттакиемлекопитающие, чьителанепокрытышерстью.Например, у  водныхмлекопитающих,таких как киты,шерсть отсутствует,чтобыснизитьсопротивляемостьприплавании,а у крупныхживотных,про-живающихв жаркомклимате, –напримерносороговилислонов,нетмеха,чтобыизбежатьперегреваниятела.Улюдейтакжемаловолоснателе.Почемуэтотак?Некогдаимелабольшоевлияниедарвиновскаятеорияполовогоотбора.В нейутверждалось,чтолюдиутратилишерстьнателе,потомучтоэтосоответство-вало предпочтениям противоположного пола. Вероятность того, что людис меньшимколичествомволоснателедадутпотомство,былавыше,поэтомув результатеестественногоотборавыживалите,у коговолосбыломеньше.Однаков последнеевремябольшимвлияниемпользуетсятеорияо том,чтоутраташерстинателесвязанас резкойсменойобразажизнив связис пере-ходомк хождениюнадвухногах.ПередтемкакпоявилсячеловекНomo,егопредки,человекоподобныеобезьяны –австралопитеки,былипокрытышер-стью.Однакопомеретого,каклюдисталивыходитьизлесовнатравянистыеравниныи постепенносталидвигатьсянабóльшиерасстояния,повышениетемпературытеластало,наоборот,помехой,а такжес увеличениеммозгапо-вышениетемпературысталопереноситьсятяжелее.Исходяизэтого,людиначалитерятьшерстьнателе,и к началуформирова-ниячеловекаподвидаHomoшерстьс ихтелужепропала.Когдалюдиутра-тилишерсть, они больше немогли выражать гнев, вздыбив её, и  поэтомуговорят,чтоэтопослужилопричинойразвитиямимикилюдейи ихжестику-ляции,чтопоспособствовалоразвитиюкоммуникативныхнавыков.

25Зарождение и развитие жизни

z Эволюция человека

Человекоподобная обезьяна

Первобытный человек

Палеоантроп

Современный человек

Австралопитек

Homo Erectus (человек

прямоходящий)

Homo Neanderthalensis (неандерталец)

Homo sapiens (человек

разумный)

3 млн лет назад

2 млн лет назад

700–800 тыс. лет назад

200 тыс. лет назад и далее

Для защиты головы волосы на ней остались, но шерсть на теле практически исчезла

КОЛОНКА

26

1

То, что пингвины разучились летать, – это эволюция?

Естественный отбор и борьба за выживание

А во времена дедушки мы могли летать?

Ониоченьобаятельны,когда,неуклю-жековыляя,ходятпоземле.Ониоченьпопулярны в  зоопарках. Однако кактолькоонипопадаютв море,тоначи-нают проявлять невиданную на сушепроворность, преследуя свою добычу.В мореихдвиженияможноуподобитьполёту. Производится такое впечатле-ние,чтоонидействительнолетаютпонебу.Пингвины –совершенноточноптицы.Таккакнаихтеле сохранилисьостат-ки костей, которые были у  летающихптиц, –килеваякостьи хвостовойпо-звонок, то можно сделать вывод, чтораньшепингвинымоглилетать.Поче-мужеонипересталиэтоделать?Долгоевремяс научнойточкизрениянебылообъяснения тому, как эволюциониро-валипингвины.Недавнонаконецбылопроведено исследование и  анализ по-ведения толстоклювой чайки, которая

также,каки пингвины,хорошоныря-ет,и наконецвыясниласьпричина,покоторойпингвиныперешлив тотэтапэволюции, где они не могут летать.По результатам этого исследования,толстоклювая чайка во время полётапотребляет заметно большее количе-ство энергии, чем другие птицы. Сле-дуяэтойлогике,пингвины,оказавшисьв подобной ситуации, сталидвигатьсяв  том направлении, чтобы избавитьсяотэтихобременяющихтелополётов.Упингвинов,отказавшихсяотполётовпонебу,сталаменятьсяструктурателапосравнениюс другимиптицами.Телопостепенносталоменьше,и начална-капливаться жир. Крылья преврати-лисьв ласты,помогающиегрести,а насуше они смогли стоять вертикально.Посколькуу нихнетестественныхвра-гов,этотожепоспособствовалоподоб-нымизменениям.