ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису

    Еволюціонуйте без мене – начитав Олександр Лавров

    00:00
    00:00
    Без рубрики — 23.07.19
    ТЕКСТ: Леонід Горобець
    Ілюстрації: Діана Безух
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Еволюціонуйте без мене

    Старі фотографії, древні артефакти, рештки доісторичних істот… Поглянути, яким було стародення – що може бути цікавішим? Хіба що зазирнути в майбутнє. Та оскільки прийдешнє невідоме, визнаймо – ніщо так не вабить, як минуле. Декого із мешканців давнини можна побачити і сьогодні. 

    «Живі викопні» – істоти, що пережили свої епохи. Та перш ніж скласти короткий список цих живих організмів, спробуємо визначити, що означає сам термін. 160 років тому Чарлз Дарвін опублікував свою найвідомішу працю – «Походження видів». Окрім викладення основних положень еволюційної теорії, у книжці вперше використано вираз «живі викопні». Парадоксально, але цей оксюморонОксюморон – поєднання протилежних за змістом понять., вжитий один-єдиний раз на сторінках четвертого розділу, був сприйнятий настільки легко, що став терміном, про який чули майже всі. Цікаво й те, що словосполучення «живі викопні» припало до душі обом таборам: прихильники теорії еволюції наводять його для підтвердження своїх поглядів, а антиеволюціоністи згадують як приклад відсутності змін у природі. Та під час детального розгляду стає незрозуміло, що ж саме криється за цим терміном.

     

    В середині ХІХ століття, коли Дарвін розробляв свою теорію, вважалось, що види можуть нескінченно довго існувати в часі за умови, якщо будуть достатньо пристосованими до навколишнього середовища. Уявімо, що в одному з куточків планети склались унікальні умови, до яких успішно пристосувались певні види рослин чи тварин. Якщо цей куточок буде ізольованим від проникнення конкурентних видів, а умови будуть незмінними, то й види, що його замешкували, існуватимуть без змін впродовж мільйонів років. Красива ідея, за якої пошуки «Загубленого світу» Артура Конан Дойла або «Плутонії» Владіміра Обручєва здаються не такими вже й фантастичними.

     

    Завдяки зусиллям науковців, зокрема Дарвіна, наука невпинно рухалася вперед, що дало нам знання про існування генів як носіїв спадковості і про зміни в генах – мутації. Поява і закріплення мутацій є випадковістю, яка вряди-годи трапляється в історії кожного виду. Нікому не вдасться відсидітись обабіч еволюції в якихось нетрях «Загубленого світу». За мільйони років зміни тією чи тією мірою торкнуться кожного виду. Відповідно, зміст, який Дарвін вкладав у поняття «живі викопні», не може бути прийнятим сучасною наукою. Що ж до альтернативних дефініцій, то, попри широке використання цього терміну, існує кілька підходів до визначення «живих викопних».

    Живі викопні – істоти, будова яких не зазнала суттєвих змін

     

    Істот, ідеально пристосованих до того чи того середовища, не існує. Навіть якщо котромусь з видів і вдасться видряпатися на еволюційний п’єдестал, то ненадовго. Умови постійно змінюються, і результати вчорашнього успіху завтра видаватимуться нікчемнішими за партквиток голови обкому у 2019 році. Згідно з теорією перерваної рівноваги, саме це й рухає еволюційним процесом, змушуючи організми змінювати свою будову. Однак існують у природі й такі моделі, які чудово почуваються за абсолютно різних обставин.

     

    Як приклад можна навести черепах. Істоти подібної будови сформувались ще у тріасовому періоді, понад 220 мільйонів років тому. З того часу з’являлися нові види черепах. Деякі з них вимирали, а деякі розвивалися далі. Та якими б не були їхні еволюційні манівці, черепахи завжди залишалися черепахами, не утворивши нічого принципово нового. Не варто це сприймати як ознаку примітивності. Навпаки, час показав, що будова черепах настільки досконала, що не потребує суттєвих перебудов.

     

    Ще одним прикладом є щитні – ракоподібні зі своєрідною будовою. Вони доволі розповсюджені в українських калюжах за умови, що калюжі чисті. Один із видів – щитень літній (Triops cancriformis) – вважається найдавнішим з-поміж сучасних видів. Щоправда, тут необхідні певні зауваги. Палеонтологам відомі древні відбитки із рештками істоти, яку неможливо відрізнити від сучасного щитня літнього. Вік решток вражає: 230 мільйонів років! Однак це лише рештки, а не весь організм. Якою була його внутрішня будова, яким – геном. Все це залишається таємницею. Цілком можливо, що якби якимось дивом ту древню істоту вдалось перенести в наші дні, то вона не змогла би схрещуватись із сучасними щитнями. Тому деякі вчені пропонують вважати «живими викопними» не тих, кого за зовнішніми ознаками не вдається відрізнити від деяких викопних форм, а тих, в кого геном не зазнав змін.

     

     

    Живі викопні – істоти, геном яких не зазнав суттєвих змін

     

    Теоретично це міг би бути найліпший критерій. Бо ж якщо генотип не зазнає змін, то і фенотип, тобто зовнішній вигляд, залишається без змін. І здатність до розмноження має зберігатися. Проблема в тому, що невідомо, як виявити таких «живих викопних». Подекуди вдається отримати певну інформацію про ДНК вимерлих істот. Але згідно із дослідженнями Еске Віллерслева (Eske Willerslev) зі співавторами максимальний термін збереження ДНК у викопних рештках не перевищує 1,5 мільйонів років. Інший варіант – подивитись на кількість змін у геномах групи споріднених видів. У кого буде найменше змін, той і найдревніший, живе викопне. Так було встановлено, що впродовж тривалого часу без особливих генетичних змін існують латимерії (Latimeria) та хрящові риби каллоринхи (Callorhinchus).

    Однак і такий підхід до визначення поняття далекий від ідеального. Деякі види, як-от горобцеподібні птахи, примудрилися сформувати шалене різноманіття за відносно незначних змін генотипу. Ще складніше з тими видами, які залишились без близьких сучасних родичів. Неможливо дізнатися, скільки перебудов зазнала ДНК виду, яких немає з ким порівнювати. Дехто з учених зосереджується саме на цій ознаці і пропонує вважати «живими викопними» види, які залишились останніми представниками груп, поширених у сиву давнину.

     

    Живі викопні – останні представники колись чисельних груп

     

    Саме представники цієї категорії найчастіше потрапляють на сторінки шкільних підручників як приклади живих викопних, скажімо, гінкго (Ginkgo). Дерева цього роду були поширені в часи юрського та крейдового періодів. Надалі їм довелось сутужно, лише на території Китаю дивом вцілів один вид – гінкго дволопатеве (Ginkgo biloba). Здається, що гінкго – чудовий кандидат у живі викопні. Та варто зауважити, що в мезозойську еру росли дерева роду гінкго (Ginkgo), але не виду гінкго дволопатеве (Ginkgo biloba). Сам вид з’явився пізніше, в еоцені, приблизно 50 мільйонів років тому. Поважний вік, та насправді не такий вже й древній, як для рослин. Дерева в принципі еволюціонують повільніше, ніж тварини. Об стовбури бука південного (Nothofagus) ще динозаври спину чухали. А сьогодні ці дерева можна побачити в південній півкулі або, щоб далеко не літати, у фільмі «Володар перснів». Чому ж зазвичай гінкго, а не бук південний, згадують як живе викопне? Мабуть, через різницю в чисельності. Буки південні є доволі звичайними представниками флори Південної Америки, Австралії, Нової Гвінеї та Нової Зеландії. А гінкго дивом вижили в одному регіоні. Історія гінкго із чудесним порятунком від вимирання цікавіша, ніж сьогодення буків південних, деревину яких пускають на шпали залізничних колій. Чи справедливо це? Мабуть, ні. Але звання живих викопних часто дають без вагомих підстав.

     

     

    Живі викопні, які не живі викопні

     

    Як-то вже мовилось, побачити минуле дуже кортить. Так, що часом бачимо його і там, де його немає. З-поміж найпоказовіших прикладів – таргани та акули. Їх слава як істот, що пережили динозаврів, не має жодних підстав. Ряд Таргани (Blattoptera) сформувався дуже давно – наприкінці кам’яновугільного періоду, 300 мільйонів років тому. Підклас Пластинчастозяброві (Elasmobranchii), до якого належать акули, на 100 мільйонів років древніший і відомий з девонського періоду. Однак хоч ті істоти і мають певну близькість із сучасними тарганами та акулами, ототожнювати їх не варто. Якби вони опинилися в сьогоденні, то одним зовнішнім виглядом ошелешили б будь-якого ентомолога та іхтіолога. Такі таргани та акули, якими ми їх уявляємо сьогодні, в загальних рисах сформувались 60 мільйонів років тому. А сучасні види тарганів та акул і поготів не такі вже й древні. Принаймні, не давніші за звичних нам ляща, судака чи плітку.

     

    Сумнівне звання живих викопних і в добре відомих кімнатних рослин – саговників. Причина все та сама: клас Саговники (Cycadopsida) виник понад 250 мільйонів років тому, але сучасні види не древніші за дуби і тополі. Тобто, попри поширення виразу «живі викопні», цією характеристикою наділяють різні організми без огляду на чіткі критерії. Чи є якісь науково обґрунтовані підходи до визначення живих викопних?

     

     

    Індекс еволюційної продуктивності

     

    У 2018 році, через 159 років після появи виразу «живі викопні», на сторінках Palaentologia Electronica була опублікована робота британських вчених Домініка Беннетта, Марка Саттона та Семюеля Турвея «Кількісна оцінка концепції живих викопних» (англ. –  Quantifying the living fossil concept1), яка є першою спробою встановити критерії, що дозволили б виявити живих викопних. Вони запропонували EPI – Evolutionary Performance Index (Індекс еволюційної продуктивності), що ґрунтується на трьох характеристиках: успішність, час та зміни.

    Перша характеристика – успішність. Припускається, що різні еволюційні лінії «прагнуть» збільшити своє різноманіття. Якщо в межах групи різноманіття низьке, то це може бути ознакою древності (в минулому різноманіття було високим, але з плином часу зменшилось). Інша характеристика – час, тобто інформація, коли досліджувана група відокремилась від решти живих істот. Ці дані можна отримати або з палеонтологічного літопису, або з «молекулярного годинника», орієнтуючись на кількість розбіжностей в геномі різних видів впродовж певного періоду. Було б добре, якби ці два підходи давали ідентичні результати, але так буває далеко не завжди. Причиною розбіжностей можуть бути недоліки кожного із методів. Під час розробки EPI автори обрали молекулярний годинник, оскільки, на їхню думку, даних із палеонтологічного літопису замало. Втім, на сучасному рівні розвитку науки таке рішення є радше наслідком особистих уподобань, а не обґрунтованого вибору. 

     

    І остання характеристика – зміни. Для цього в кожній із залучених до аналізу груп  підрахували кількість змін, які утворились у межах групи з часів її виокремлення. Щоправда, тут є певна логічна пастка. Для того щоб встановити кількість змін у групі, необхідно чітко виокремити досліджувану групу. Наприклад, у випадку із птахами автори орієнтувались на роботу орнітологів Лайвізі та Цусі, які охарактеризували різні види птахів за трьома тисячами ознак. Але варто згадати, з якою метою вони проробили таку титанічну працю. Їхня ціль – виокремити еволюційні групи та побудувати систематику птахів. Тобто, коли обираємо публікацію для підрахунку кількості еволюційних змін, ми автоматично вибираємо той варіант систематики, який запропонували автори переліку ознак. А їх систематика може бути сумнівною, відповідно, виокремлення груп також недостовірне. Випадок із Лайвізі та Цусі саме про це. Їх часто цитують, віддаючи данину обсягу роботи, але мало хто з орнітологів погоджується із їхнім поділом птахів на ряди та родини.

     

    В підсумку роботи Беннет, Саттон і Турвей запропонували формулу, що дозволяє звести дані всіх трьох показників і розрахувати EPI. Попри зауваги до методу, результати обнадійливі. З-поміж проаналізованих видів риб найдавнішою виявилась латимерія. Для рептилій такою визнано гатерію (Sphenodon). Із птахів вибрано гоацина (Opisthocomus hoazin). Найбільш неочікуваний «переможець» у групі покритонасінних рослин – кушир (Ceratophyllum). Попри те, що кожний мешканець України бачив кушир у вітчизняних водоймах, багатьом буде легше згадати, як виглядає латимерія.

     

    Принципи, покладені в розрахунок EPI, видаються перспективними, і це свідчить, що, попри 160 років невизначеності, термін «живі викопні» ще рано відкидати. А якщо живі викопні існують, то де ж їх побачити?

     

     

    Екскурсія до живих викопних

     

    Древні екосистеми асоціюються із тропічним лісом, у якому рикають динозаври; пустелею, в якій незрозуміло як виживають древні почвари; сніговими заметами, поміж яких чвалають мамонти. Облиште всі ті стереотипи з кінематографу – пустелі й тропіки не такі вже й древні. Найліпше доісторичні істоти збереглись у субтропіках. Відомо, що в мезозойську еру динозаври жили і не мерзли навіть в Антарктиді, яка вже тоді майже наблизилася до полюсу. Та й значно пізніше, у першій половині кайнозойської ери, крокодили мешкали на порослих баобабами берегах Шпіцбергена, островах у Північному Льодовитому океані. Можна пояснити це тим, що клімат був значно теплішим. Але якщо в приполярних широтах були субтропіки, то що ж було на екваторі? Субтропіки. На екваторі також були субтропіки. Впродовж тривалого часу Америки не були з’єднані, а Африка розташовувалась південніше. Завдяки цьому вода вільно циркулювала вздовж екватора і тепло більш-менш рівномірно розподілялось суходолом. Тому і не було ніяких льодовиків і тропіків, натомість субтропіки панували на більшій частині планети. Коли ж умови змінились, то саме в субтропічній смузі знайшло прихисток чимало древніх видів. Якщо відкрити перелік «живих викопних» видів у Вікіпедії, стає очевидно, що більшість кандидатів мешкає саме в субтропіках: від відомих гінкго та гатерії до маловідомого гризуна аплодонтії.

    Істоти, які сформувалися раніше за динозаврів, є абсолютно нешкідливими й обирають сучасні ванні кімнати та туалети, бо вони так само вологі й темні, як і їхнє середовище існування.

    Втім, якщо ліньки їхати далеко, то можна і в Україні древніх істот пошукати. Наприклад, лусочниця (Lepisma). Ця маленька комашка без особливих морфологічних змін існує понад 300 мільйонів років! І цей факт не заважає їм існувати і досі, до того ж безпосередньо близько до людей. Можете самі переконатись у цьому, відвідавши… власну ванну кімнату. Істоти, які сформувалися раніше за динозаврів, є абсолютно нешкідливими й обирають сучасні ванні кімнати та туалети, бо вони так само вологі й темні, як і їхнє середовище існування.

     

    Далебі, у цьому світі є чому дивуватись!

    ТЕКСТ: Леонід Горобець
    Ілюстрації: Діана Безух
    Статті
    Промо
    Проєкт інтелект. Воєнний сезон. Епізод 5: NFT та Україна

    Чи можна написати «Проєкт інтелект» на гривні й продати за мільйони доларів як NFT?

    Людина
    Від батька до сина: що таке генеалогія і як досліджувати свій рід

    Що таке ДНК-генеалогія і як далеко кожний з нас може просунутися у вивченні свого роду?

    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?