Палеонтологи проводили раскопки в этой долине на территории Нунавут в центральной части северной Канады в поисках заключенных в осадочных породах ископаемых остатков древних организмов. Эти породы образовались как раз в те времена, когда первые четвероногие животные начали выходить на сушу. Остатки тиктаалика были обнаружены в темном обнажении горной породы, видном в правой части верхней фотографии.
Левые и правые плавники тиктаалика были снабжены одной костью у основания (большие кости в нижней части правого рисунка) и парой промежуточных костей, дающих животному плечо и запястье, как у более поздних наземных организмов.
Результаты полуторавековых исследований эволюционистов говорят о том, что около 375 миллионов лет назад на Земле обитал древний вид, вышедший из водной среды, который стал предком земноводных, пресмыкающихся (рептилий), птиц и млекопитающих. Открытие тиктаалика убедительно подтверждает этот вывод. Ведь даже основные кости наших собственных рук и ног в целом соответствуют по общему строению и взаимному расположению основным костям конечностей тиктаалика.
Тиктаалик жил во времена, когда пресноводные рыбы выработали приспособления, позволившие их потомкам, четвероногим позвоночным, перейти к жизни на суше. По-видимому, тиктаалик жил или незадолго до или через некоторое время после предкового вида, от которого происходят все современные наземные позвоночные, в том числе человек. Эволюционная ветвь, к которой относился тиктаалик, либо вымерла, как показано на схеме в виде короткой ветви, отделяющейся от основного эволюционного ствола, либо, возможно, составила часть той ветви, что дала начало всем современным наземным позвоночным (так называемым четвероногим). Последний общий предок человека и всех современных рыб дал начало также эволюционной ветви лопастеперых рыб (современным представителем которых является целакант).
На этой и других схемах время существования группы живых организмов отражается длиной соответствующей ветви эволюционного древа.
Современные группы перечислены в верхней части схемы.
Открытие этого древнего организма имеет большое значение для подтверждения предсказаний эволюционистов, но это лишь один из многих примеров. Каждый год наука обогащается множеством находок, расширяющих и углубляющих наши представления о биологической эволюции. Новые открытия, важные для эволюционной теории, приходят не только из палеонтологии, но и из физики, химии, астрономии и разных областей биологии. Эволюционная теория подтверждена таким количеством наблюдений и опытов, что подавляющее большинство ученых давно не сомневается в том, что биологическая эволюция имела место и что она продолжается по сей день. Вместо того чтобы решать этот уже решенный вопрос, современные ученые занимаются исследованием эволюционных процессов. Они убеждены, что будущее принесет еще немало свидетельств, подтверждающих основы наших представлений об эволюции, как это происходит уже более 150 лет.
Принцип биологической эволюции лежит в основе всей современной биологии.
[Признак — любая черта строения или поведения организма.]
[ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота. Биологическая молекула, состоящая из деталей, называемых нуклеотидами, соединенных вместе в длинные цепочки. Последовательность нуклеотидов в цепочке содержит запись наследственной информации, нужной клеткам для роста, деления и синтеза новых белков.]
[Белок — крупная молекула, образованная цепочкой маленьких составляющих, называемых аминокислотами. Последовательность аминокислот в каждом белке и трехмерная структура его молекулы определяют функции этого белка в клетке или в организме.]
[Мутация — изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Такие изменения могут приводить к изменениям структуры белков или регуляции их синтеза.]
[Популяция — группа организмов одного вида, живущих достаточно близко друг от друга, чтобы они могли друг с другом скрещиваться.]
[Естественный отбор — избирательное выживание и воспроизводство организмов, обладающих разными наследуемыми признаками, в результате действия среды.]
Изучение биологической эволюции в корне изменило наши представления о жизни на нашей планете. Эволюция дает научное объяснение причин огромного разнообразия жизни на Земле и исторического родства всех населяющих Землю живых существ. Она показывает, почему некоторые организмы, внешне довольно разные, являются родственниками, а другие, сходные между собой, состоят лишь в отдаленном родстве. Она объясняет причины появления на Земле человека и раскрывает биологические связи нашего вида с другими живыми существами. Она позволяет узнать в подробностях, каким родством связаны друг с другом разные группы людей и как возникли свойственные человеческому виду признаки. Она позволяет разрабатывать новые эффективные способы защиты человека от непрерывно эволюционирующих болезнетворных бактерий и вирусов.
Биологическая эволюция представляет собой процесс изменения признаков организмов в ряду множества поколений. До появления в начале XX века науки о наследственности — генетики — биологи не имели представления о том, какие механизмы отвечают за передачу признаков от родителей к их потомству. Генетические исследования показали, что признаки организмов определяются молекулами ДНК, которые передаются из поколения в поколение. Эти молекулы включают участки, называемые генами, которые отвечают за синтез белков, необходимых для роста и работы живых клеток. Гены также руководят развитием оплодотворенной яйцеклетки в многоклеточный организм. Таким образом, ДНК отвечает за неразрывную связь строения и функций живых организмов в ряду поколений.
Однако потомство далеко не всегда во всем похоже на своих родителей. Большинству организмов любого вида, включая человека, свойственна наследственная изменчивость. У видов, размножающихся половым путем, каждый из двух родителей передает потомству лишь половину наследственной информации (полный набор потомок получает в результате слияния сперматозоида отца и яйцеклетки матери), и при этом ДНК обоих родителей достается детям в разных новых сочетаниях. Кроме того, ДНК может меняться. Такие изменения называют мутациями. Они передаются из поколения в поколение, как у организмов, размножающихся половым путем, так и у тех, кому свойственно бесполое размножение (например, у бактерий).
Возникновение мутации в ДНК организма может приводить к разным последствиям. Мутация может вызвать изменение того или иного признака, вредное для организма, снижая его шансы выжить или оставить потомство по сравнению с другими организмами из его популяции. Но мутация может и никак не сказаться на жизнеспособности или репродуктивности (способности к размножению) организма. Наконец, мутация может привести к формированию признака, который позволит организму успешнее пользоваться ресурсами среды, тем самым повышая его способность выжить и произвести потомство. Например, у рыбы может произойти мутация, немного видоизменяющая строение ее плавников, что позволит ей легче передвигаться на мелководье (как это произошло у предков тиктаалика), у насекомого может слегка измениться окраска, благодаря чему оно станет менее заметным для хищников, у мушки — узор на крыльях или характер поведения при ухаживании, что позволит ей успешнее привлекать партнеров.
Если мутация повышает жизнеспособность организма, то он с большой вероятностью оставит больше потомства, чем другие организмы его популяции. Если мутация передастся его потомству, то число организмов, обладающих признаком, который дает преимущество перед другими, будет из поколения в поколение увеличиваться. Таким образом этот признак и содержащийся в ДНК наследственный материал, отвечающий за него, будет распространяться в пределах данной популяции. Напротив, организмы, обладающие вредными мутациями, с меньшей вероятностью передадут свою ДНК будущим поколениям, и признак, определяемый этой мутацией, будет встречаться реже и может совсем исчезнуть из популяции. Эволюция состоит из изменений наследуемых признаков в популяциях организмов в ряду сменяющих друг друга поколений. Эволюционируют популяции, а не отдельные организмы.
Процесс, суть которого состоит в неравном репродуктивном успехе организмов, обладающих полезными и вредными признаками, получил название естественного отбора, потому что в ходе этого процесса естественным путем отбираются признаки, повышающие способность организмов выжить и оставить потомство. Естественный отбор может также, в свою очередь, сокращать встречаемость признаков, которые уменьшают способность выжить и оставить потомство. Искусственный отбор представляет собой похожий процесс, но при таком отборе люди, а не среда обитания отбирают желательные признаки, намеренно размножая тех животных или те растения, которые ими обладают. Искусственный отбор лежит в основе создания всех форм домашних животных (например, пород собак, кошек и лошадей) и культурных растений (роз, тюльпанов, зерновых).
