Иллюстрация: Зденек Буриан/Wikia

big.jpg

Иллюстрация: Зденек Буриан/Wikia

Алексей Алексенко: Общий предок квадратные штаны

Редакционный материал

О том, как жилось нашим предкам 600 миллионов лет назад, повествуют две недавние научные работы

15 декабря 2017 11:30

Забрать себе

Одна из любимых детских книг автора этой заметки — восхитительный альбом Йозефа Аугусты и Зденека Буриана «По путям развития жизни» . Она завораживает с самой первой картинки, на которой изображено древнее-предревнее море.

«Кембрийское море»

Иллюстрация: Зденек Буриан/Wikia

Можно долго-долго вглядываться в этих древних медуз, губок, трилобитов, холодея от мысли: одно из этих существ — ваш прямой предок. Ну а как вы хотели? От кого-то ведь нам надо было произойти, а 540 млн лет назад на Земле, как назло, никто не жил, кроме вот этих студенистых, или членистых, или прикрепленных к морскому дну созданий. Приходится выбирать из того, что есть.

В 1960-х, когда чешские палеонтологи писали и рисовали свою книгу, об этом еще совсем ничего не было известно. С тех пор, впрочем, биологи проделали большую работу: расшифровали десятки тысяч генов разных существ, сравнили их друг с другом и выстроили родословные. Сравнили, например, гены человека с генами шимпанзе и орангутана и выяснили: мы с шимпанзе в довольно близком родстве, а вот орангутан нам обоим приходится кузеном. То есть от нашей ветки древа жизни сперва отделилась ветвь, ведущая к орангутану, а потом уже разошлись пути шимпанзе и уважаемого читателя. И если раньше кто-то думал, что дерево устроено по-другому — направо все обезьяны, налево все люди, — то сравнение генов позволяет установить, что это не так.

Мы так подробно мусолим этот вопрос, чтобы исключить недоразумение. Видите ли, эволюционисты исследуют гены ныне живущих существ. Они бы и рады поймать где-то в море общего предка животных и расшифровать его геном, но это невозможно: предок умер полмиллиарда лет назад. Все, что они могут, — это установить порядок ветвления древа жизни. А после этого можно надеяться, что одна из ранних ветвей дотянулась до сегодняшнего дня, почти не изменившись: тогда, надев плавки и нырнув в теплое море, мы имеем шанс встретиться если не с самим нашим предком, то хотя бы с существом, максимально на него похожим. Сами же ученые об этом предпочитают не рассуждать. Они говорят, что ищут вовсе не «общего предка», а «сестринский таксон» всех прочих многоклеточных животных на планете — вот эту самую древнейшую ветвь.

Вернемся к картинке. С трилобитов (это те, кто ползает по дну чуть справа) можно снять все подозрения, они не наш предок, а представляют весьма развитую — и, увы, тупиковую — ветвь древа жизни. Губки остаются под вопросом. Медузы, то есть«стрекающие» (плавают наверху), тоже оправданы. Однако есть еще очень похожий на медуз тип живых существ — гребневики, которых Зденек Буриан нарисовать забыл. И вот гребневики-то оставались под подозрением: уж не был ли наш общий предок похож на этих студенистых, не слишком привлекательных ребят?!

Гребневик Mnemiopsis leidyi

Фото: Marco Faasse, WRMS

Если вернуться к чуть более строгому языку науки, вопрос состоял вот в чем: кто из этих двух типов живых существ является сестринским таксоном по отношению ко всем остальным многоклеточным животным планеты — губки или гребневики? На кого из них был больше похож наш общий предок? Жили ли в раннем кембрии гребневики, не очень понятно, но губки-то, согласно палеонтологическим данным, жили точно и не слишком отличались от нынешних.

Чтобы разобраться в вопросе «кто чей дедушка», биологи статистически обрабатывают данные о различиях в генах и спрашивают у статистики, какой порядок ветвления наиболее вероятен. И если с шимпанзе и орангутанами вопрос решается на раз-два, то чем дальше в глубь геологических периодов, тем сильнее напрягается статистика, тем больше результат зависит от произвольных предположений о накоплении мутаций в процессе эволюции. До сих пор было так: примерно половина моделей приводила к тому, что в основании древа жизни лежат гребневики, вторая половина отдавала предпочтение губкам. И как в этом разобраться?

Группа биоинформатиков во главе с Давидом Пизане из Бристоля утверждает, что они в этом разобрались. Свои аргументы они изложили в декабрьском номере Current Biology, и ученое сообщество согласилось, что аргументы пуленепробиваемые. С помощью весьма изощренного статистического аппарата исследователи подвергли анализу геномные данные, накопленные за последние три года. Интересовало их вот что: если по одним моделям общий предок губка, а по другим — гребневик, то насколько хорошо те же модели предсказывают весь остальной набор наблюдаемых данных по мутационным заменам в генах разного зверья?

Результат: модели, по которым выигрывает гребневик, гораздо хуже описывают реальность. Если такая расплывчатость вызывает у некоторых въедливых читателей раздражение, то вот точная цитата: «Модели, учитывающие сайт-специфичные аминокислотные предпочтения, лучше описывают набор данных». Переводим на человечий язык: наш общий предок был губкой.

Таким образом, если вы однажды нырнете в море (ох, скорее бы каникулы, уже ведь середина декабря!) и встретите там мерзкого студенистого гребневика, не надо оказывать ему особые знаки внимания. Наш предок глубже: сидит, прикрепившись ко дну, и лакомится одноклеточным планктоном. Поклонитесь ему, если донырнете. Впрочем, если вы биолог, то можете сделать из этой работы и более серьезные выводы: из того, губкой или гребневиком был общий предок животных, следуют совершенно различные выводы о путях эволюции систем организма. В том числе и нервной системы — той, которой мы думаем.

Но пойдем чуть дальше. Ваша пра-пра-(...)-прабабушка губка жила, видимо, в раннем эдиакарском периоде, лет этак 600 млн назад. И так бы нам и оставаться губками, если бы не происшедший чуть позже «кембрийский взрыв» — быстрая эволюция ныне живущих типов животных. В книжках по эволюции принято писать, что главная причина этого взрыва — увеличение концентрации кислорода. Чем больше кислорода, тем легче окислять им пищу, тем больше звеньев может быть в цепях питания. Появляются хищники и жертвы, начинают гоняться друг за другом, пожирая самых неспортивных — вот вам и быстрая эволюция.

У этой картины, как у любой дешевой профанации, есть свои недостатки. И главный из них вот в чем: нет никаких данных о мгновенном резком росте концентрации кислорода в раннем кембрии (а тем более в эдиакаре, когда все это на самом деле и началось). Данные геологии, все более точные с каждым годом, указывают, что в этот период количество кислорода то росло, то снова падало, выписывая довольно причудливый узор, пока не вышло на более или менее разумный уровень. С чего бы тогда все вдруг возьми да и взорвись?!

На этот вопрос попытались ответить палеонтологи Рэчел Вуд и Дуглас Эрвин. Их статья в последнем номере Biological Reviews предлагает чуть более сложную картину: быструю эволюцию подталкивал не избыток, а недостаток кислорода. Если выражаться чуть точнее, периодически меняющаяся атмосфера работала как эволюционный насос: в периоды, когда кислорода много, возникали новые биологические ниши, тотчас заполнявшиеся разными тварями, а последующий период духоты выметал всех, кто был не готов выживать в условиях временных трудностей. В доказательство своей точки зрения ученые привели данные о том, что максимальное число новых таксонов в палеонтологической летописи относится как раз к тем периодам, когда концентрация кислорода вдруг резко падала.

Таким образом, буквально за один месяц благодарное человечество услышало от ученых сразу две интересные истории про наших непосредственных предков: во-первых, о том, на кого они были больше всего похожи, и во-вторых, как трудности тогдашней жизни подтолкнули их на нелегкий путь эволюции во что-то стоящее.

Если, конечно, «чем-то стоящим» считать автора этих строк и его любознательного читателя. У современных губок, возможно, совершенно другая точка зрения на всю эту бессмысленную долгую авантюру под названием «эволюция многоклеточных животных». Но у губок нет нервной системы, и нечего нам к ним прислушиваться.

1 комментарий
Владимир Генин

Владимир Генин

Расстроился.

Расстроился. Какого это - узнать, что тебя в детстве мыли прабабушкой? 

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Войти Зарегистрироваться

Новости наших партнеров