9 Viimasest "suurest paugust" natsionalismist ja ükskeelsuse esilekerkimisest on lühidalt juttu Timothy Baycrofti raamatus Nationalism in Europe, 1789–1945. - Cambridge University Press, 1998. Maailma keelte kadumisest räägivad raamatus David Nettle ja Suzanne Romaine

5.2. Bioloogiline plahvatus ja ainepuudus Elu üheks oluliseks tunnuseks on võime sünnitada omalaadseid, kes suudavad ka paljuneda, andes uusi paljunemisvõimelisi ühikuid jne. See on füüsikas tuntud autokatalüüsi nähtus, keemia ja

Lülijalgsete päritolu – “lülijalgsemine” (Vendi ja Kambriumi perioodid) “Eelmolekulaarajastul” oli teadlaste käsutuses kolm teadusharu, mille abil oli võimalik rekonstrueerida organismide evolutsioonilugu: 1. võrdlev anatoomia, 2. .

Kognitiivne plahvatus Machiavelli intelligentsuse hüpotees kerkis esile 1980. aastate lõpus ja on sellest ajast alates oma positsiooni pidevalt tugevdanud. 2006. aastal arendasid Sergei Gavrilets ja Aaron Vause Tennessee ülikoolist Knoxville'is matemaatiline mudel, mis näitab selgelt

10. Kultuuriplahvatus Pärast seda, kui aju suuruse suurenemine avas Homo sapiensile võimalused maailma vallutada, voolas Aafrikast välja inimlaine, mis põlvkondade järel veeres üle Vana Maailma, pühkides minema kõik oma teelt. Kultuur, alguses hoomamatu, siin-seal

Charles Darwin kirjutas samas raamatus "Liikide päritolu": "Kui eksisteeriks arvukalt samasse klassi kuuluvaid liike samaaegselt, siis on see saatuslik löök teooriale, mis näeb ette evolutsiooni ühisest esivanemast looduslik valik».

Kaasaegsed teadlased, kes on põhjalikult uurinud fossiilseid säilmeid, on veendunud, et elusolendid ilmusid Maale ootamatult. Nn Kambriumi kihist leiti trilobiitide, käsnade, usside, meritähtede, tigude, ujuvate vähkide, peajalgsete, lülijalgsete jt jäänuseid.Siin ja veidi allpool leiti ka üherakulisi organisme ja baktereid. Kambriumi ajast varasemate mitmerakuliste organismide olemasolu vastuoluline punkt. Seega on ilmne, et paljud liigid, üksteisest erinevad ja juba täiuslike organismidega, eksisteerisid samal ajal ja neil ei ole esivanemaid, kellelt nad oleksid võinud põlvneda. Geoloogias nimetatakse seda nähtust Kambriumi plahvatuseks.

Riis. Kambriumi perioodi elanikud

Muide, ka evolutsionistide jaoks on raske üheselt vastata küsimusele, miks sisse kaasaegne loodus, nagu Kambriumi perioodi looduses (mis oli väidetavalt rohkem kui 500 miljonit aastat tagasi), on siin käsnad, ussid, meritähed, teod, ujuvad koorikloomad jne? Miks nad selle jaoks on pikk periood pole arenenud kõrgemateks vormideks? Kui evolutsioon on kõigi elusolendite positiivne, vältimatu ülespoole liikumine, siis miks pole see mõjutanud kõiki olendeid? Loogilisem oleks, kui praegu oleks planeedil järel vaid üks evolutsiooni kroon – inimene!

Miks elavad Maal veel samal ajal amööbid, putukad, kalad, kahepaiksed, roomajad, imetajad, ahvid ja inimesed? Võib-olla samal põhjusel, miks koelakant on endiselt olemas: ta elas kaua aega tagasi ja elab praegugi. Isegi kui proovite evolutsiooni uskuda, peate vastama küsimusele: kas evolutsioon on tänaseks peatunud või mitte? Sellele küsimusele vastamine tekitab aga teisi küsimusi, mis jäävad vastuseta.

Kui eeldada, et kõik elusolendid, alates lihtsatest kuni keerukateni, on alles evolutsiooniprotsessis, siis peame kohe selgitama, miks nende hulgas pole elusaid üleminekuvorme. Kui kujutada ette, et evolutsioon on lõppenud ja täiuslikkuseni jõudnud olendid peatasid juba ammu oma arengu ning ülejäänud hävitati loodusliku valiku teel, siis jääbki seletamatuks fakt, miks pole piisavalt surnud evolutsiooni vahelülisid. Kuid üleminekuvormide jäänuseid peaks olema triljonites ja isegi sektiljonites, kuna neid on väidetavalt miljoneid aastaid maa sisikonda kogunenud.

Tuntud inglise bioloog Peter Holland usub, et mitmerakuliste loomade iidne evolutsioonipurske, mida tavaliselt nimetatakse kambriumi plahvatuseks, on osaliselt seletatav geneetilised põhjused. Kahepoolselt sümmeetriliste loomade kiire evolutsiooni vajalikuks eelduseks oli geenide dubleerimine (või dubleerimise jada), mille tulemusena tekkisid geenid Hox ja ParaHox – olulised regulaatorid. individuaalne areng. See ei välista tegutsemist keskkonnategurid loomade varase evolutsiooni kohta, kuid tingib vajaduse arvestada ka puhtalt geneetiliste uuenduste panust.

Maa eluajaloo üheks suurimaks mõistatuseks on pikka aega peetud niinimetatud Kambriumi plahvatust – paljude suurte loomarühmade ootamatut ilmumist umbes 540 miljonit aastat tagasi, Kambriumi perioodi alguses (üleval vasakul pilt). Mõnikord on arvamus, et Kambriumi plahvatus on artefakt, illusioon, mis ei ole seotud mitte niivõrd uute evolutsiooniliste harude tekkega, kuivõrd fossiilsete jäänuste matmistingimuste muutumisega. Kuid hiljutised uuringud kinnitavad, et järsk evolutsiooni kiirenemine Kambriumi piiril on üsna reaalne. Kambriumi plahvatus toimus tõesti.

Mis selle põhjustas? See probleem võib populaarsuselt konkureerida, näiteks dinosauruste väljasuremise või inimeste kahejalgse käitumise tekkega. Kambriumi plahvatuse seletamiseks on palju hüpoteese välised tegurid: näiteks merepinna tõus (koos paljude madalaveeliste produktiivsete marginaalsed mered) või muuta keemiline koostis merevesi(hapniku, kaltsiumi, fosfaatide sisalduse suurenemisega). Kuid üle saja aasta pole ükski neist versioonidest saanud nii usaldusväärset kinnitust, et oleks konkurentsist väljas.

On keerulisemaid, mitmeastmelisi selgitusi. Näiteks usub Ameerika paleontoloog Douglas Erwin, et Kambriumi piiril õppisid mõned loomad aktiivselt merepõhjas tuhnima, mis põhjustas pinnase küllastumise hapnikuga, laiendas ökoloogilisi nišše ja tõi kaasa " ahelreaktsioon spetsifikatsioon." Kuid ka sellel hüpoteesil on nõrgad kohad. Ja mis kõige tähtsam - ta kaotab nägemise Esimene aste protsessi. Loomad, kes on võimelised merepõhjast läbi kaevama, pidid esmalt olema tekkinud.

Kuulus Briti evolutsioonigeneetik Peter Holland soovitab otsida muutust sisemised põhjused Kambriumi plahvatus, vange ei ole keskkond, vaid arenevate organismide struktuuris. Holland mõistab seda muidugi suurepäraselt keskkonnaga seotud põhjustel Samuti ei tohi unustada: sellise keerulise sündmuse nagu Kambriumi plahvatus oli tõenäoliselt põhjustatud paljudest teguritest, mitte ainult ühest. Tõenäoliselt toimus omavahel seotud muutuste kaskaad. Sellegipoolest on ilmne, et mis tahes süsteemi reaktsioon sellele välismõju ei sõltu mitte ainult selle mõju iseloomust, vaid ka süsteemi enda omadustest. Mis siis, kui läheneksime probleemile selle nurga alt?

Tõde, oh sisemine struktuur Varakambriumi ja veelgi enam eelkambriumi loomadest teame veel vähe. Kuid võite proovida midagi arvutada kaudsete andmete põhjal, analüüsides organismide "käitumist" makroevolutsioonilisel ajaskaalal.

Mis täpselt "plahvatas" Kambriumi piiril? Väärib märkimist, et enamik Sündmused, mis koos moodustavad Kambriumi plahvatuse, on seotud mitte ainult loomade, vaid ka kahepoolselt sümmeetriliste loomade evolutsiooniga. Neid on ainult neli kaasaegne tüüp loomad, kes ei ole kahepoolselt sümmeetrilised: käsnad, ktenofoorid, lamellid, cnidarians (eelmisel aastal leiti väidetavalt viienda tüübi esindaja, kuid seda leidu pole veel korralikult kirjeldatud). Kõik muud loomad, sealhulgas ussid, teod, merisiilikud, liblikad ja meie ise, kuulume tohutusse kahepoolselt sümmeetriliste (bilateria) rühma. See on väga kiire - sisse sel juhul see tähendab "miljonite aastate pärast" - suure hulga kahepoolselt sümmeetriliste loomade suurte okste ilmumine muudab Kambriumi alguse maises ajaloos täiesti ainulaadseks hetkeks.

Mis on nende loomade puhul erilist? Bilateriad on äärmiselt mitmekesised, nii et igaüks neist lühikirjeldus riskib ebatäpsusega. Sellegipoolest võime nimetada neli peamist tunnust, mis eristavad bilateeriat "mittebilateriast".

Eesmine-tagatelg. Tüüpiline kahepoolselt sümmeetriline loom veedab oma elu edasiliikudes ning tema kehal on selgelt määratletud esi- ja tagaots – lihtsalt öeldes pea ja saba. Eesmises otsas on tavaliselt meeleelundid ja suuaparaat.

Kesknärvisüsteem. “Mittebilaterlastel” kas puudub üldse närvisüsteem (käsnad, lamellsed) või on see suhteliselt lihtne (kammitarretised, cnidarians). Bilaterias on närvisüsteem tavaliselt võimsam, see on sageli kokku pandud üheks ahelaks või nööriks. Lisaks sellele iseloomustab seda väga pikisuunaline jagunemine sektsioonideks, millest kõige eesmist nimetatakse tavaliselt ajuks.

Läbi soolestiku. Bilaterial on torukujuline sool, mis algab suust (tavaliselt keha eesmise otsa lähedal) ja lõpeb pärakuga (tavaliselt keha tagumise otsa lähedal). Selline sool, nagu ka närvisüsteem, jaguneb pikisuunas osadeks, näiteks eesmine, keskmine ja tagasool. Toit liigub läbi soolestiku alati ühes suunas – suust pärakusse. Bilateriate hulgas on juhtumeid, kus soolestiku puudumine on läbiv, kuid enamik neist on tõenäoliselt tingitud sekundaarsest kaotusest. "Nonbilatherial" ei ole kunagi läbivat soolestikku toru kujul. Isegi kui nad sooleõõs ja sellel on peale suu ka muid avasid (nt ktenofoorides), seal puudub ühesuunaline toiduvoo süsteem.

Kolm idukihti. Mitmerakulise looma embrüo jaguneb tavaliselt rakukihtideks, mida nimetatakse idukihtideks. Bilaterial on kolm idukihti, mis on selgelt kirjeldatud. "Mitte-bilaterias" on idukihte kas raske eristada (käsnad, lamellsed) või on neid tõenäolisemalt kaks kui kolm (kammitarretised, cnidarians). Sel põhjusel on bilateeriaid alates 19. sajandist peetud kolmekihilisteks loomadeks (triploblastid) ja mitte-bilateriat kahekihilisteks loomadeks (diploblastid). Kolmekihilised loomad erinevad kahekihilistest loomadest keskmise idukihi – mesodermi – olemasolu poolest, millest areneb eelkõige lihaste süsteem. Seetõttu on sellised loomad võimelised palju aktiivsemaks ja mitmekesisemaks liikumiseks.

Kuulus Briti paleontoloog Simon Conway Morris avaldas juba 1993. aastal arvamust, et Kambriumi plahvatuse peamine evolutsiooniline sisu oli üleminek kahekihiliste loomade tasemelt kolmekihiliste loomade tasemele, see tähendab kahepoolselt sümmeetrilisele. Conway Morrise sõnul seisnes Kambriumi plahvatus peamiselt kolmekihiliste loomade "invasioonis" Maa biosfääri. Sellest ajast kogunenud paleontoloogilised andmed ei ole selle ideega üldse vastuolus.

Milline nägi välja kõigi elavate bilateerialaste (LCAB) viimane ühine esivanem? Võrdlev anatoomia ja arengugeneetika viitavad kindlalt sellele, et sellel ühisel esivanemal oli kesknärvisüsteem, pidev soolestik ja külgnevad (võib-olla isegi segmenteeritud) lihased. Nende lihaste kokkutõmbed võimaldasid muuta keha kuju keerulisel viisil, võimaldades roomamist, ujumist või kaevamist – igal juhul pea ees.

Kahepoolselt sümmeetrilised loomad on palju paremini kohanenud aktiivseks liikumiseks kolmemõõtmelises ruumis kui "mitte-bilateriaalsed". enamgi veel kolmemõõtmeline ruum nende jaoks võib olla mitte ainult vee paksus, vaid ka pinnase paksus. Võimalik, et varajase bilateeria evolutsioonis mängis võtmerolli just maasse kaevamine (nagu soovitab Erwini hüpotees). Kaevaval, kahepoolselt sümmeetrilisel olendil on mugav kasutada mulda toitumiseks: muda satub suhu, läbib sooletoru, väljudes teel. toitaineid, ja visatakse päraku kaudu välja, jäädes maha. Tal on mugav liikuda ka läbi maapinna: selleks on tugevad lihased ning lisaks võib mesodermis tekkida ka tsöloomne (sekundaarne) õõnsus, mis on täidetud vedelikuga ja täidab hüdrostaatilise skeleti funktsiooni. Zooloogias on pikka aega olnud ettekujutus, et kogu tekkis just kaevamisele üleminekul hüdroskeleti kujul, mis siis vajalikuks muutus.

Kui see stsenaarium vastab tõele, oleks suurepärane näide iidse kahepoolse eluvormi kohta ei keegi muu kui vihmauss. See asendas merekeskkonna pinnasega, kuid säilitas kõik loetletud omadused kõige eredamal kujul: läbiv sool, mille esiosas on suud ja tagumine anus, tugevad lihased (segmenteeritud) ja tervik koos selge tugifunktsioon.

Igal juhul võib öelda, et kahepoolselt sümmeetriliste loomade ilmumine: (1) toimus Kambriumi piiri ajutises läheduses (puuduvad veenvad tõendid bilateeria palju varasema olemasolu kohta) ja (2) põhjustas tõelise revolutsiooni. nii loomamaailma anatoomias kui ka globaalses ökoloogias.

Aga mis selle revolutsiooni tegelikult põhjustas? Siin tasub mõelda, millised sisemised muutused organismides selle võimalikuks tegid.

Paradoksaalsel kombel teame bioloogia praegusel arengutasemel sageli rohkem geenidest, mis iidsetel loomadel olid, kui nende loomade anatoomiast. Sel juhul tasub alustada geenidest.

Eelkõige peaks meid huvitama geenid, mis juhivad (1) närvisüsteemi, (2) soolte ja (3) mesodermaalsete struktuuride arengut, mis hõlmavad lihaseid ja tervikut (joonisel all vasakul). Nüüd on selliseid geene teada üsna palju. Reeglina kodeerivad nad valke, mis võivad teisi geene sisse või välja lülitada, see tähendab, et nad on transkriptsioonifaktorid. Transkriptsioonifaktori geenid, mis võivad mõjutada loomade arengut, on näiteks Foxi geenid, Paxi geenid, homeoboksi geenid, T-boxi geenid ja tsingi sõrme geenid.

Kuna "te ei suuda seda mõõtmatust mõista", valis Peter Holland nendest viiest geenirühmast uurimistööks ainult ühe - homeoboksi geenid. Neid on hästi uuritud ja ilmselt sõltub neist meid kõige enam huvitavate organsüsteemide areng.

Kui rääkida homeoboksi geenidest, mõtlevad paljud bioloogid (ja ka teaduskirjandusest huvitatud mittebioloogid) esmalt Hoxi perekonna geenidele. Rangelt võttes on see vale. Hoxi geenid on tõesti olulised loomade arengu regulaatorid; nad võivad näiteks määrata erinevate kehaosade vahelisi erinevusi. Kuid mitte kõik homeoboksi geenid pole Hoxi geenid. Näiteks Drosophila kärbse genoomis on rohkem kui sada homeoboksi geeni, kuid ainult kaheksa neist kuuluvad Hoxi perekonda. Inimese genoomis on üle kahesaja homeoboksi geeni ja ainult 39 neist kuuluvad Hoxi perekonda. Hollandi sõnul on Hoxi geenid "homeoboksi jäämäe tipp".

Homeoboksi geene, mille areng on võrdleva anatoomia seisukohalt eriti huvitav, nimetatakse ANTP geenideks (antennapeedia mutatsioonist). See on üks mitmest homeoboksi geenide klassist, mis omakorda on jagatud geeniperekondadeks. ANTP geenide hulka kuuluvad lisaks juba mainitud Hox geenidele ParaHox geenid, NK geenid, Dlx geenid, Evx geenid, Emx geenid, Dbx geenid, Msx geenid ja hulk teisi.

Hox perekonna geenide oluline tunnus on see, et nad kipuvad paiknema kromosoomides kõrvuti, moodustades tihedaid rühmi – klastreid. Näiteks Drosophilas on kõik kaheksa Hoxi geeni kogutud ühte klastrisse. Inimesel on neli sellist klastrit. Mõnel loomal Hoxi klastrid lagunevad, kuid sagedamini jäävad need enam-vähem puutumata. See omadus on väga oluline nii Hoxi geenide reguleerimise kui ka nende evolutsiooni jaoks. Just Hoxi klastri toimimispõhimõtte lahtimõtestamine oli 1995. aastal selle eest Nobeli preemia saanud Ameerika suure geneetiku Edward B. Lewise peamine saavutus.

1990. aastatel avastati veel mitu geeni, mis olid nukleotiidjärjestuses Hoxi geenidele väga lähedased, kuid ei kuulunud Hoxi klastrisse ja neil oli ilmselt ka muid funktsioone. Need geenid said üldnimetus ParaHox. Veelgi enam, kolme sellise geeni – Gsx, Xlox (teise nimega Pdx) ja Cdx – puhul näidati, et need on oma järjestustes mõnele Hoxi geenile isegi lähemal kui paljud Hoxi geenid üksteisele. Kust nad tulid? See mõistatus lahendati osaliselt 1998. aastal, kui Peter Holland ja tema kolleegid avastasid, et ka ParaHoxi geenid olid koondunud omaette klastrisse. Tõsi, ParaHoxi klaster on Hoxi klastrist palju väiksem: näiteks lanseletis on 15 Hoxi geeni ja ainult kolm ParaHoxi geeni. Kuid kindlasti on neil ühine päritolu. Esimene artikkel sellel teemal kandis nime: "ParaHoxi klaster on Hoxi klastri evolutsiooniline õde."

Siin ilmnev evolutsioonistsenaarium näeb välja selline. Enamiku kaasaegsete loomade ühisel esivanemal oli üks väike geeniklaster, mis oli nii Hoxi kui ka ParaHoxi geenide esivanemad. Seda iidset klastrit nimetatakse ProtoHoxi klastriks. Mingil hetkel ProtoHoxi klaster kahekordistus koos kromosoomi osaga, milles see asus. Seda geneetilist sündmust nimetatakse tandem dubleerimiseks. Nii tekkis kaks seotud klastrit, mille areng kulges hiljem erinevalt. Ühest neist sai Hox klaster ja teisest ParaHoxi klaster (ülal pildil keskel).

On olemas kolmas ANTP geenide perekond, mis kipuvad "klastrisse" koonduma. Neid nimetatakse NK geenideks. Puukärbsel on neid viis ja need on kogutud kompaktsesse kobarasse, mis on Hoxi ja ParaHoxi klastritest täiesti eraldi. Need geenid on väga iidsed (tõenäoliselt tekkisid enne, kui loomad muutusid kahepoolselt sümmeetriliseks) ja väga konservatiivsed, see tähendab, et need on säilinud väga erinevates organismides, muutudes vähe. Lantsetis ja selgroogsetel NK klaster lagunes, kuid sellesse kuulunud geenid säilisid eraldi. Veelgi enam, võrdlev genoomika viitab sellele, et Drosophila NK klaster (viie geeniga) on jäänuk suuremast klastrist, mis eksisteeris kahepoolse evolutsiooni alguses ja sisaldas vähemalt kaheksat geeni. Nüüd on see aeglase lagunemise protsessis ja mõned sellest "eraldunud" geenid on juba ammu iseseisvalt eksisteerinud.

Tähendus) Loomariigi paljude osakondade esindajate fossiilsete lademete ilmumine vara-Kambriumis (evolutsioonilisel skaalal umbes 540 miljonit aastat), taustal nende fossiilide või nende oletatavate esivanemate fossiilide puudumise eelkambriumi ladestustel.

Evolutsiooniteoorial pole selle "nähtuse" jaoks usaldusväärset seletust. Kreatsionismi teooria näeb selles nähtuses täiendavaid tõendeid evolutsiooniteooria ebaõnnestumise kohta ja tõendeid loomise kasuks.

Avastamise ajalugu

Kambriumi plahvatuse avastajaks oli inglane Robert Murchison, sünnilt aristokraat, kes otsustas oma ambitsioonika naise mõjul teaduse poole pöörduda. Uurides mitmerakuliste iidsete ajastute fossiile ja kivimikihte, milles need asusid, kohtas ta selgelt piiritletud piiri, millest allpool olid jäljed vaid kõige lihtsamatest üherakulistest organismidest – bakteritest ja vetikatest. Ja ülaltoodud kiht ("Kambriumi" maardlates) sisaldab rikkalikult erinevaid bioloogilisi vorme. Murchison oli praktiseeriv kristlane ja jagas Linnaeuse veendumust "liike on täpselt nii palju, kui Looja need algselt lõi". Ilmutatud nähtuses nägi ta tõendeid Jumala käe tegevusest. 1830. aastatel avaldas Murchison oma uurimistöö tulemused.

Kambriumi plahvatus ja darvinism

Viimased avastused

Viimase saja aasta jooksul on arvatud, et selgroogsed ilmusid eluajalukku hiljem. 1999. aastal avastati aga Hiinas Kambriumi kivimitest kalade fossiile. mis kinnitab, et kalad ilmuvad äkitselt fossiilide loendisse koos kõigi teiste loomadega. Kambriumi plahvatus muutus veelgi valjemaks. Et need täielikult moodustunud kalad Kambriumis ilmuksid, tuleb oletatav selgroogsete esivanem lükata miljoneid aastaid tagasi eelkambriumi perioodi, kus neil ega kõigi peamiste organismitüüpide jaoks pole üleminekuvorme.

2006. aastal avastasid geoloogid Hiinas looma kivistunud embrüo, mis evolutsionistide sõnul on 600 miljonit aastat vana. Kui evolutsioon toimuks, erineksid tänapäevased embrüod pärast sadu miljoneid aastaid kestnud evolutsiooni Hiinas leiduvatest väga palju. Hiinast leitud embrüod on aga täiesti identsed tänapäevaste loomade embrüotega.

2008. aastal avastati Kambriumi kihtidest fossiilsed meduusid, mis on peaaegu identsed tänapäevaste elusliikidega. Mõnel neist olid lihased, mitmed nõelavad rakud, keerulised suguelundid ja käitumine (sealhulgas kaaslase äratundmine ja kurameerimine) ja liitsilmad. Kui need meduusid jäid evolutsiooni järgi samaks meduusiks tänapäevani, siis selle aja jooksul (umbes 500 miljonit aastat) oleks pidanud arenema peaaegu kogu loodus – linnud, männid, krokodillid, kängurud, elevandid, koerad, lilled, tomatid, vaalad , gekod jne.

Vaata ka

Lingid