Какво причинява еволюцията? Еволюция - от микроба до човека. Какво е генно инженерство

„Разглеждайки скоростта на еволюцията на нашата ДНК, виждаме, че човешката еволюция не е спряла. Нещо повече, става по-бързо“, се казва в колона за австралийското списание The Conversation Лорънс Хърст, професор по еволюционна генетика в университета в Бат (Великобритания).

Как се развиват нашите гени

Еволюцията е постепенна промяна в ДНК на даден вид в продължение на много поколения. Може да се случи чрез естествен подбор -когато определени черти, създадени от генетични мутации, помагат на организма да оцелее и да се възпроизвежда. Такива мутации са склонни да се предават на следващото поколение и стават все по-чести сред населението.

Много хора в Централна Африка имат сериозно кръвно заболяване, наречено сърповидно-клетъчна анемия. Учените, които са изследвали тази „епидемия“, са изненадани да открият, че промяната във формата на червените кръвни клетки, характерна за такава анемия, предпазва хората от друга опасна болест - малария.

Въпреки че в развитите страни здравеопазването е защитило хората от много причини за смърт, сред народите/населението на страни, които нямат достъп до нови технологии и скъпи лекарства, естественият подбор продължава.

Хората, които са преживели епидемии от инфекциозни заболявания, са преминали през естествен подбор и могат да предадат своята генетична устойчивост на потомството си. ДНК анализът на жителите на Централна и Западна Африка показва развитието на резистентност към треска Ласа и малария, а в региони, където маларията остава често срещана, селекцията все още продължава.

Хората също се адаптират към околната среда. Мутациите, които позволяват живот на голяма надморска височина, са станали по-чести сред населението на Тибет, Етиопия и Андите.

Разпространението на генетични мутации в Тибет може да е най-бързата еволюционна промяна при хората през последните 3000 години.

Има "скок" в честотата на генна мутация, която повишава нивата на кислород в кръвта и дава на местните жители предимство в живота на голяма надморска височина. Техните деца оцеляват и предават този ген на своите потомци.

Друг източник на еволюционна адаптация е храненето.Например, повече от 80% от европейците имат мутация, която помага на възрастните да усвояват лактозата, тоест да не изпитват дискомфорт след пиене на мляко. Но в някои части на Източна Азия, където млякото се пие по-рядко, невъзможността за смилане на лактозата е нормално.

Хората могат да се адаптират към нездравословни храни. Авторът на колоната пише, че изследване на генетичните промени в Съединените щати през 20-ти век е открило селекция, която понижава кръвното налягане и нивата на холестерола, показатели, които "американската диета" може да повиши до смъртоносни нива.

Естественият подбор не е единственият двигател на промяната

Професор Хърст пише, че човешката еволюция не завършва с естествения подбор: той засяга само около 8% от нашия геном. Според неутрална теория на еволюцията, честотата на мутациите в останалата част от генома може да варира произволно в популациите.

Ако естественият подбор е отслабен, мутациите, които той обикновено би изчистил, може да не бъдат отстранени толкова ефективно. Това може да увеличи тяхната честота и по този начин да ускори еволюцията.

Но неутралната еволюция не може да обясни защо някои гени се развиват много по-бързо от други. Скоростта на еволюцията се измерва чрез сравняване на човешката ДНК с ДНК на други видове. Освен това дава възможност да се определи кои гени се развиват бързо само при хората.

Един от тези гени, ускорен от еволюцията, е HAR1, който е необходим за вътрематочното развитие на мозъка от 7-ма до 18-та седмица от бременността.

Случаен участък от човешка ДНК е средно повече от 98% идентичен с подобен участък при шимпанзетата. Но HAR1 мутира толкова бързо, че днес е само 85% подобен на шимпанзетата.

„Въпреки че учените могат да видят тези промени и да измерят скоростта им, ние все още не разбираме защо някои гени се развиват по-бързо от други“, признава Хърст. „Първоначално се смяташе, че това е резултат от естествен подбор, но сега знаем, че това не винаги е така.“

Скритите опасности от бързата еволюция

Процесът на прехвърляне на човешка ДНК чрез сперма и яйцеклетка напоследък привлече много внимание. Създаването на тези зародишни клетки включва разрушаване на ДНК молекули, тяхната рекомбинация и възстановяване. Въпреки това, молекулярните ремонти са склонни да се случват избирателно, а не произволно.

ДНК молекулите са изградени от четири химични бази: аденин (А), гуанин (G), тимин (Т) и цитозин. В процеса на поправяне на увреждане и счупване на ДНК е по-вероятно да се появят поправки, като се използват основите C и G, а не A или T. Все още не е ясно защо се случва това, но поради тази селективност G и C може да станат по-големи.

Увеличаването на G и C в правилните региони на поправената ДНК причинява ултра-бързо развитие на части от нашия геном. Този процес може да се сбърка с естествения подбор, тъй като и двата бързо променят отделните участъци от ДНК. Този процес се случва в пет от най-бързо растящите гени, включително HAR1.

Ако промените в GC са вредни, естественият подбор трябва да им противодейства. Но с отслабването му този процес може да стане неконтролируем и дори да ускори еволюцията на нашето ДНК.

Самата скорост на мутация също може да се промени. Основният източник на мутации в човешката ДНК е процесът на клетъчно делене, който образува сперма. Колкото по-възрастен става мъжът, толкова повече мутации се появяват в неговата сперма. Следователно, ако в бъдеще хората имат деца на по-късна възраст (което вече е характерно за развитите страни), човечеството ще мутира по-бързо.

Еволюцията се случва не само чрез естествен подбор, следователно този процес е малко вероятно да спре. Но отслабването на естествения подбор може да стимулира други еволюционни процеси. Това прави много трудно да си представим как ще се променят хората от бъдещето. Въпреки това е напълно възможно, поради напредналата съвременна медицина, бъдещите поколения да имат повече генетични проблеми.

Късна тежка бомбардировка

Според резултатите от наскоро публикувано проучване животът може да не е възникнал в условия на ниски температури и впоследствие да се е разпространил в по-топли райони. Това се доказва от анализа на генни последователности, принадлежащи към най-ранния живот.

Целият съвременен живот на Земята произлиза от две събития в биологичната история на нашата планета. Това е появата на първите форми на живот преди милиарди години и последващата му еволюция до последния универсален общ прародител (LUCA) на всички живи организми.

Тези два изчезнали вида - първият живот и LUCA - най-вероятно са съществували при коренно различни условия. И това предполага, че ранният живот трябва да е преминал през поредица от еволюционни промени, следи от които все още могат да бъдат намерени в живите организми.

„В началото на еволюцията срещата с драматична промяна в околната среда може да е изисквала повишаване на нивото на биологична сложност, необходимо за съществуването на LUCA. Това беше необходимо, за да се гарантира, че еволюционният потенциал ще продължи да се увеличава и ще позволи колонизацията на почти всяко местообитание на Земята през следващите четири милиарда години“, каза Грег Фурние, еволюционен биолог от Масачузетския технологичен институт в интервю за списанието Астробиология.

Фурние и колегата му Марджори Кантин описаха своите открития в списанието Произходът на живота и еволюцията на биосферите".

Въпреки че днес ДНК е призната за основа на живота, теория, споделяна от много еволюционни биолози, е, че първите живи същества на Земята може да са използвали по-проста РНК молекула. Той е способен да кодира генетична информация, точно като ДНК, и е способен да задейства жизненоважни химични реакции.

Резултати от изследванията

Изследователите анализираха записи на генни последователности, открити във всички живи организми, живеещи на Земята, включително тези, които вероятно са подобни на най-древните организми на Земята. Това им позволи да разберат коя от тези последователности е имал ранният живот. След това те разгледаха предишни изследвания, които показаха колко добре работят тези РНК последователности при различни условия - температура, киселинност и нива на радиация. Това помогна да се определи как може да е изглеждала средата на най-ранния живот на Земята.

Ултравиолетовата светлина може да увреди РНК, но също така може да е стимулирала химични реакции, които помагат за създаването на ключовите градивни елементи на живота. По времето на възникването на живота, преди приблизително 4,4 милиарда години, той е излъчвал много повече ултравиолетова радиация, отколкото сега. Учените предполагат, че животът е възникнал първо на повърхността на Земята под някакъв радиационен щит. Това може да е вода, лед, седимент или други бариери. В същото време животът има достъп до незащитена среда, в която могат да се генерират ключови биомолекули.

Температурите на Земята може да са били относително ниски по това време. Младото Слънце беше достатъчно хладно, за да образува значителни количества морски лед. Леките аминокиселини (градивните елементи на протеините) и дългите РНК молекули бяха събрани при тези ниски температури. Освен това ледените повърхности и кишата може да са помогнали за събирането на концентрирани биомолекули, за да се улесни появата на живот.

Общ прародител на LUCA

Последният универсален общ прародител обаче, микробен вид, от който произлиза целият живот на нашата планета, може да е живял при умерени температури. Учените могат да познаят кой е бил LUCA, като изучават гените на организмите на Земята, които съществуват днес. Като анализира как тези гени са се променили в хода на еволюцията и прави изводи какви са били древните версии на тези гени. Учените откриха, че ДНК последователностите, които изграждат приблизително 600 LUCA гена и аминокиселините, които изграждат неговите протеини, обикновено са най-стабилни при умерени температури.

„Въз основа на работата, извършена преди нас, ние предполагаме, че животът се е разпространил и адаптирал към нови среди в началото на своята история“, казва съавторът на изследването Марджори Кантин, геобиолог от Масачузетския технологичен институт.

Учените също предполагат, че LUCA живее на повърхността на Земята, за разлика от други проучвания, които твърдят, че LUCA живее около дълбоководни хидротермални отвори. Ако LUCA действително произхожда от повърхността на Земята, вероятно има гени, които компенсират щетите, причинени от ултравиолетовото лъчение.

Изследователите предполагат, че тъй като животът изглежда е възникнал в напълно различна среда от тази, в която е живял LUCA, ранните организми вероятно са еволюирали, за да издържат на радикални промени в околната среда. Катализаторът за тези събития може да е била късната тежка бомбардировка, по време на която много астероиди и комети са се сблъскали със Земята и други вътрешни планети. В същото време се образува континенталната кора и на повърхността на Земята се появи много течна вода.

Ключова ранна адаптация вероятно включва клетъчно развитие, тоест локализиране на организма в клетъчната мембрана. Получената клетъчна структура беше критично важна за организмите, когато първоначалните им условия се промениха.

Здравейте всички!В тази статия ще научите как са еволюирали животните. Какви качества могат да наследят от своите предци, каква е наследствеността и други етапи от еволюцията на животните.

Нашата планета Земя е обитавана от различни видове животни. Хората са вярвали от векове, че формите на живот на Земята ще останат непроменени. На случилото се , изследователите са били водени от изучаването на вкаменелости и в резултат на еволюцията някои видове изчезват, докато други се появяват.

Това лекарство беше невероятно ефективно, евтино и лесно за употреба. Веднага след директен контакт с лекарството 80% от комарите умират.

Смъртоносните ефекти на лекарството продължават няколко седмици поради бавното химическо разпадане. Изглеждаше, че нашествието на насекомите и болестите, които разпространяват, са нещо от миналото.

Но никой не обърна специално внимание на факта, че няколко насекоми оцеляха след контакт с ДДТ.В края на краищата, за всяка популация от насекоми, процентът на оцелелите беше малък.

Най-уязвимите умират, а тези, които имат достатъчна устойчивост на отровата, оцеляват. Те притежаваха тази устойчивост или поради способността да премахват отровата от тялото или да я неутрализират, или поради много дебелата си кожа.

Точно както различните хора са в състояние да устоят на болестта по различни начини, така и животните имат различна адаптивност.

От оцелелите индивиди е произведено ново поколение, което е наследило полезни черти.По-нататъшното използване на химикала доведе до пълното унищожаване на уязвимите индивиди.

Следващото поколение с още по-голяма резистентност към DDT е получено чрез кръстосване между оцелелите насекоми. И това продължи от поколение на поколение, докато ефективността на ДДТ не беше сведена до нула.

Еволюцията се основава на процеса, който е причинил тези промени.Всички животни се борят за оцеляване: те трябва да се тревожат за оцеляването във враждебна среда, за да не бъдат изядени, а също и да търсят храна.

Случайната естествена променливост на отделните индивиди ще им позволи да се размножават по-активно и да решават по-успешно всички тези проблеми.

В резултат на това техните потомци започват да превъзхождат количествено потомците на по-малко адаптирани индивиди и в течение на поколенията техните характеристики могат да се разпространят в цялата популация.

Такава еволюционна борба по-често води до промени в част от популацията, превръщайки я в раса (вътрешноспецифична група).Промените с течение на времето могат да станат толкова радикални, че кръстосването между представители на дадена раса и техните предци да стане невъзможно. Образува се нов вид.

Образуването на насекоми, които са устойчиви на пестициди, става много по-бързо от естествената еволюция.

Може да отнеме стотици поколения, за да се консолидират незначителни промени и това е изключително рядко да се наблюдава. Когато теорията за еволюцията се появява за първи път в съгласувана форма (19 век), химикали като ДДТ все още не са били известни.

Следователно не беше възможно да се наблюдава еволюцията в действие. Привържениците на новата теория се основават на два безспорни факта:безкрайното разнообразие от видове в съвременния свят и степента, в която тези видове се различават от отдавна изчезнали видове, чиито останки са запазени в древни скали под формата на вкаменелости.

Хроника в камък.

Според Джеймс Ъшър, ирландски архиепископ, живял в средата на 17 век, светът е създаден на 23 октомври 4004 г. пр. н. е. в 9 часа сутринта.

Ашер стига до това мнение въз основа на Библията, която по онова време е безспорен източник, излагащ истинската история на сътворението на света и всичко в него.

До края на 18 век изчисленията на Ашър се считат за общоприети.Геолозите започват да се съмняват, че образуването на долини, планини и планински системи е отнело по-малко от 6000 години, точно по това време.

А наблюденията на такива процеси като движение на скали, изместване на слоеве, ерозия, подсказаха идеята, че всички тези геоложки промени се случват изключително бавно и продължават милиони години.

Учените са стигнали до извода, че най-старите скали са се образували преди няколкостотин милиона години, дори без да знаят точната възраст на скалите.Съвременният метод за радиоактивно датиране ни позволи да установим възрастта на най-древните скали (приблизително 3800 милиона години).

Резултатите от новото датиране означават, че животинските останки, намерени в седиментни скали, също трябва да са на няколкостотин милиона години.

Беше трудно да се установи точна цифра, но относителната възраст на скалите се определяше от начина, по който са отложени слоевете. По-късните слоеве се отлагат върху по-ранните слоеве с течение на времето.

Това се отнася и за всички животински вкаменелости, открити в тези слоеве. По този начин, във формация, състояща се от много ясно различими слоеве, теоретично трябва да бъде представен пълен „запис в камък“, характеризиращ еволюцията на животните в даден регион за дълъг период от време.

Почти никога не е пълен. Останките от животни с меко тяло, като червеи и медузи, са били напълно разложени преди околните утайки да се втвърдят.

Останките на други животни са изядени от хищници, които се хранят с мърша. Два факта доведоха до идентифицирането на оцелелите вкаменелости:Много от видовете, които някога са обитавали Земята, отдавна са изчезнали; някои от тях имат общи характеристики с подобни видове съвременни животни.

Така неизбежният извод е, че определени етапи от еволюционния процес са отразени от изчезнали животни.Може би някои от тях са преките предци на съвременните видове, а останалите (по-голямата част) са произлезли от предци, които са се развили по малко по-различен път и впоследствие са изчезнали.

Най-общо казано, проследяването на цялата история на развитието на много видове животни (времето на тяхното появяване, най-голямото разнообразие и разпространение, както и изчезването в много случаи) прави възможно изучаването на скалите.

Безкрайно разнообразие.

През септември 1831 г. на 22-годишния Чарлз Дарвин е предложено да участва в пътуването на английския военен кораб „Бийгъл“ като натуралист.

Това околосветско пътуване имаше цел: хидрографско изследване на морското дъно по крайбрежието на Южна Америка.

Дарвин, тръгвайки на пътешествието си, взема със себе си само публикувания първи том на „Основи на геологията“ и е изпълнен с изследователски плам. Автор на тази книга е Чарлз Лайъл, който по това време е най-известният популяризатор на нови геоложки теории.

СЪС Дарвин вече е бил запознат с концепцията за еволюцията.Той откри много вкаменелости в скалите на Патагония, което даде основата за развитието на нови теории.

Но неговите наблюдения върху разнообразието от живи същества, обитаващи Галапагоските острови, внасят яснота в идеите му за еволюцията.

Галапагоските чинки се оказаха най-енигматичните обекти на изследване с 14 различни вида с отличителни характеристики.

Някои се хранеха със семена, характерни за чинките, други – с насекоми, а трети – с плодове и пъпки на растения.

Всеки остров, който е обитаван от определен вид, представлява отделно местообитание. Всички видове чинки, според Дарвин, са много сходни, сякаш имат общ прародител. Тогава откъде идва това разнообразие?

Жан Батист Ламарк, френски натуралист, публикува теория в началото на века, която има за цел да обясни произхода на видовете.

Ламарк предположи, че по време на живота си отделните животни се адаптират към околната среда по същия начин, по който щангистът напомпва мускули, и че техните потомци наследяват благоприятните качества на своите предци.

Образуването на нови видове се улеснява от тези наследствени качества. Това се случва за дълъг период от време в резултат на кумулативни ефекти.

T Съвременната генетика е доказала, че придобитите качества не се предават по наследство.Но Дарвин отхвърли теорията на Ламарк, разчитайки на здравия разум и простото наблюдение: синът на щангист не наследява мускулите на баща си, а потенциалната способност да ги придобие.

Дарвин изложи друга теория.Тази теория се основава на неоспоримия факт, че животните раждат малки в огромен брой, повечето от които умират, преди да достигнат полова зрялост. До голяма степен това е въпрос на шанс.

Дарвин също забеляза, че всички животни, които се размножават по полов път, се различават едно от друго по поведение, форма, цвят и много други характеристики.Всички тези различия или правят борбата на животното за оцеляване по-трудна или по-лесна. Животните с полезни черти оцеляват по-често от тези без тях.

Полезните черти трябва да бъдат предадени на следващите поколения, за да се насърчи еволюцията. Дарвин вярваше, че това е истина.

Той отново изхожда от наблюдението на наследствеността: без да наследява придобитите физически характеристики на баща си, синът на щангист често наследява основните характеристики на неговата физика.

Подобно на своите съвременници, Дарвин не знае какво е генетика. н Но за да стигне до правилните заключения, интуицията му беше достатъчна.

Galapago vendweeds, според неговата теория, еволюира основно чрез възпроизводството и оцеляването на индивиди с благоприятна променливост. Дарвин нарича този процес естествен подбор. Но откъде идват толкова много видове?

Галапагоските острови дадоха следа.Всеки от тях може да се похвали с отделна раса гигантска костенурка. Тези костенурки имаха отличителни шарки на черупката, но расите бяха ясно свързани.

Чарлз Дарвин предположи, че те са произлезли от един прародител и след като са се заселили на различни острови, еволюирали там в изолация от своите съседи. Естественият подбор доведе до запазване и подобряване на промените, което позволи на всяка раса да се адаптира към околната среда.

Възможността за междурасово кръстосване и обратния процес беше изключена поради географската изолация.

Чинките, според теорията на Дарвин, са се диверсифицирали по същия начин като костенурките, но на всеки остров са се образували отделни видове чрез процеса на колонизиране на различни местообитания и в резултат на промени в самите мигранти, за да се адаптират към местните условия.

По този начин популациите на чинки, които се хранят в райони, обрасли с кактуси, са се развили доста по-различно от чинки, които са обитавали горски гъсталаци. Може би между тях първоначално се е случило междурасово кръстосване.

Въпреки това, тези възможности, повлияни от разликите в поведението, постепенно намаляват, докато се появи генетична несъвместимост между тези раси. Така се образуват отделни видове чинки.

Маймуни и ангели.

В края на 30-те години Дарвин създава своята основна научна теория, в търсене на доказателства за която прекарва следващите 20 години.

Уолъс написа статията за 3 дни в състояние на трескаво вдъхновение (след атака на малария), която не съдържаше достатъчно убедителен изследователски материал.

Ситуацията беше съвсем различна с „Произходът на видовете“ на Чарлз Дарвин.Научната работа на Дарвин е изключително задълбочена. Това предизвика възмущението на традиционните учени, които го смятаха почти за богохулство, и моментално стана вирусно.

Мнозина бяха щастливи да се откажат от библейската история за сътворението на света в полза на теорията на Дарвин, но малко от тях бяха готови да се съгласят, че човекът е продукт на еволюцията на маймуните.

И в наше време тази концепция остава несмилаема за тези хора, които смятат човека за специално Божие творение.

Междувременно учените, които приемат тази възможност за човешки произход, все още спорят за подробностите на еволюционния процес.

Неотдавнашната идея за еволюцията като постепенен процес на незначителни промени беше изместена от теорията за "точковото равновесие".

Според тази теория дългите периоди на непроменени видове се заменят с периоди на бързо развитие на дъщерни популации, които пораждат нови видове.Тази идея е вдъхновена от факта, че вкаменелостите съдържат много малко доказателства за плавна промяна.

Промените в структурата на теорията могат да въведат такива хипотези, но не могат да подкопаят нейните основи. Днес няма съмнение, че животните се адаптират към различни външни влияния по време на своето развитие.

В продължение на много десетилетия този процес е демонстриран от факта, че огромни облаци от насекоми са станали имунизирани срещу пестицидите, хвърлени върху тях.

Химикът, създал ДДТ (1942 г.), не е могъл да предвиди това. Но той може да е предоставил убедителни доказателства в полза на теория, която е била основният предмет на научен дебат в областта на зоологията повече от 130 години.

Така можем да заключим, че еволюцията на животните е процес, който съществува от появата на първите животни на Земята и винаги ще съществува...

Как човешките предци са се разпространили по земното кълбо? Защо обитаващите дървета примати са слезли на земята и са застанали на два крака, докато чернокожото население на Африка е единственият чистокръвен Хомо сапиенс? Кандидатът на биологичните науки, доцентът на катедрата по антропология на Биологическия факултет на Московския държавен университет се опита да отговори на тези въпроси в своята лекция, проведена в парка Горки в рамките на проекта „Отворена среда“. Ломоносов, научен редактор на портала Anthropogenesis.ru Станислав Дробишевски.

Произходът на човека може да се брои от различни точки - да речем от появата на приматите (преди около 65 милиона години), но най-лесно това става от момента на изправеното ходене. За появата на изправено ходене се мисли от 19-ти век, когато стана ясно, че човекът, по един или друг начин, произлиза от примати, но междинните звена на еволюцията, полу-четириноги, полу-изправени, убягваха на изследователите дълго време време.

От примат до човек

Едва буквално през последните десет години се появиха открития на кости на тези същества. В момента най-старият от тях е Sahelanthropus Chadian, чийто череп и долни челюсти, както и зъби, са открити в Република Чад. Те са на около 7 милиона години.

По това време тази територия съдържа савани, езера и храсти. По това време климатът изсъхва и приматите, които живеят в тропическите гори, покриващи по-голямата част от Африка, изпитват известни трудности.

Те имаха три възможности в тази ситуация. Първо да измрат, защото горите изчезваха и нямаше къде да отидат. Повечето примати последваха тази съдба безопасно и сега имаме техните кости. Вторият вариант е да останете в горите, защото не всички са изчезнали (сега има доста тропически гори в Централна и Западна Африка). Днес те са дом на два вида шимпанзета и горили. Третият вариант беше да се адаптират към новите условия, което направиха някои примати.

Но на открити площи възникнаха много различни проблеми. Предците на тези същества са се катерили по дърветата, но в саваните вече няма дървета. Възникна проблемът с терморегулацията и защитата от хищници и трябваше да се храним по различен начин. Всичко това доведе до спускането им на земята, застанали на два крака.

Разбира се, това не е единственият възможен вариант, защото по това време и павианите слязоха от дърветата и продължиха да ходят на четири крака. Но нашите предци са били по-големи от павианите, имали са предварителна адаптация към вертикално положение на тялото и се оказало по-лесно за тях да стоят на два крака, освобождавайки две ръце.

Това обаче не означава, че те веднага са започнали да правят нещо полезно с ръцете си. През следващите няколко милиона години ръцете са били използвани за лющене на зърна и бране на плодове - не много интелектуални дейности. Тези първи изправени същества (включително Sahelanthropus) всъщност са били двуноги маймуни.

Главата им беше малка, мозъкът съдържаше около 100 грама по-малко от този на шимпанзето, а муцуната им беше много голяма. В допълнение към изправеното ходене, те имаха само две прогресивни характеристики: по-ниската позиция на тилния отвор на черепа, свързваща мозъка с гръбначния мозък, и малки зъби.

Малките зъби са много важен знак, защото това доведе до факта, че те са станали, грубо казано, по-мили. Маймуните се нуждаят от големи зъби, за да изплашат някого, тъй като са тревопасни и не хапят никого с тях. Но ако павианът оголи зъбите си, които са по-големи от тези на леопард, тогава това е впечатляващо. Когато Sahelanthropus оголи зъбите си (които имаше, разбира се, повече от нашите, но много по-малко от тези на шимпанзетата), това не беше много впечатляващо.

В резултат на това той разработи нови начини за изразяване на своя „богат вътрешен свят“ и чувства. Освобождаването на ръцете е първата стъпка към появата на богати жестове, мимики и реч (по това време, разбира се, не е възникнала реч, но е имало първите предпоставки за това).

Интересно е, че най-вероятно изправеното ходене е възникнало не само веднъж, а няколко пъти. Малко по-късно, преди около 6 милиона години, Орорин е живял в Източна Африка. Той е рекламиран в популярната култура като "човекът на хилядолетието", откакто беше открит през 2000 г. От него не е останал цял череп, а само фрагменти, но бедрените кости са останали. Тази кост е пряко свързана с вида на движението и показва, че Орорин е бил повече или по-малко изправен.

Изследователите дори предполагат, че Орорините са били по-изправени от по-късните австралопитеци. Изглеждаше странно - оказва се, че първо нашите предци са се развили, след това са деградирали и след това са се развили отново. Съвсем наскоро, през 2014 г., беше направено ново проучване върху бедрените кости на орорините, което показа, че въпреки прогресивните характеристики, повечето от характеристиките ги правят подобни на по-древните четириноги примати, които са галопирали през дърветата преди 10 милиона години . Има и зъби на ororrins (зъбите обикновено са добре запазени) и тези зъби, макар и малко по-малки от тези на Sahelanthropus, са много по-големи от нашите.

Ardipithecus и Australopithecus

След известно време се появява Ardipithecus. В момента са известни два от техните видове: Ardipithecus ramidus (живял преди 4,5 милиона години) и Ardipithecus kadabba (по-древен, живял преди повече от 5 милиона години). По-древните са малко проучени поради малкия брой останки. Ardipithecus ramidus е много по-добре проучен, тъй като е намерен почти пълен скелет, който ще бъде обсъден. Този скелет е открит през 1994 г., но до 2006 г. не е публикувана научна работа върху него, тъй като е открит в много повредено състояние и през цялото това време е реконструиран.

Ardipithecus ramidus е забележителен междинен етап между маймуната и човека. Всъщност това е самото „липсващо звено“, за което са мечтали от времето на Дарвин и сега най-накрая е намерено. Характеристиките му са почти 50/50, че принадлежат както на маймуни, така и на хора. Ръцете му например са почти до коленете, а на крака палецът му стърчи, много като нашия.

Мозъкът му тежи 400 грама, като този на шимпанзе (за сравнение, съвременният човек тежи 1400). Структурата на черепа му е същата като тази на маймуна и единственото, което го отличава от маймуната, са малките му зъби и двукракия комплекс. Но наред с тези примитивни черти има и напреднали.

Има доста развит таз. Тазовите кости при човека са ниски и широки, пригодени за ходене на два крака, докато при маймуните те са тесни и високи, а цялото им тяло е удължено. В Ardipithecus всичко е строго в средата - височината и ширината му са приблизително еднакви. И е необходимо да се отбележи перфектната структура на крака му. Въпреки че палецът е изпъкнал, той има надлъжен и напречен свод, които не са необходими за нищо друго освен за изправено ходене. В същото време Ardipithecus се катереше добре по дърветата, най-вероятно можеше да тича на четири крака с опора на дланта си и можеше да ходи на два крака.

След това еволюцията може да отиде навсякъде. Човешките предци можеха да се върнат в горите, които бяха наблизо, можеха да се озоват в саваната, движейки се на четири крака, като павианите, или можеха да ходят на два крака и, за наше щастие, излязоха на два крака. Там, където е живял Ardipithecus ramidus, е имало нещо подобно на парк, с корони на дървета, покриващи приблизително 40 процента от площта. Не можете да скачате от клон на клон до безкрайност, понякога трябва да слезете на земята. От друга страна, дърветата често стоят и можете да се качите на дърво.

По-късно саваните се разширяват и стават по-отворени и по това време се появява група австралопитеци. Всички те живееха в Африка, бяха напълно двукраки и изглеждаха почти човешки от главата надолу. Почти, но не съвсем, защото на крака им палецът е леко, но отделен от останалите. Тяхната ръка беше пропорционално подобна на нашата, но по структурата на отделните кости напомняше повече на маймунската. Те не са правили каменни инструменти.

Главите им бяха предимно като тези на маймуна. Мозъчната маса на австралопитека е 400-450 грама, най-надарения - 500 грама, тоест приблизително същата като тази на шимпанзето. Височината на повечето австралопитеци е от 1 до 1,5 метра и ако изчислите не абсолютния размер на мозъка, а спрямо телесното тегло, се оказва, че те все още са били по-умни от шимпанзетата, но това, очевидно, не се е проявило по какъвто и да е начин до преди време.това време.

Времето дойде преди около 2,5 милиона години, когато климатът стана още по-сух и по-студен (трябва да си припомним обаче, че това е Африка, тоест по-студено по африканските стандарти). Австралопитеците се разделят на два клона. Един от тях беше парантроп, или масивен австралопитек. Те се отличаваха с много мощен дъвкателен апарат, огромни челюсти и зъби, а когато учените намериха първия представител, го нарекоха „лешникотрошачката“.

Явно са яли растителност, тоест били са вегетарианци. След като са съществували милион години, те са изчезнали. Но през този милион години те процъфтявали и през това време били доминиращият вид големи примати в африканската савана. Техните останки се намират в огромни количества (досега са открити няколко хиляди) - многократно повече от, да речем, древни леопарди и лъвове, живели по същото време.

Първи хора

Синхронно с тези масивни австралопитеци се появяват и първите хора – родът Homo. Не си мислете, че са изглеждали като съвременните хора, тъй като Homo е просто род. Homo Habilis, Homo habilis, не се различава много по структура от Australopithecus. Височината му беше все същата 1,5 метра, все още имаше много примитивност в структурата на ръцете и краката, докато мозъкът, въпреки че не беше непосилно голям, масата му беше значително по-голяма от тази на австралопитека, а не 450-500 грама, но 600 -700 и дори повече.

Това вече е много. За съвременния човек това е минимумът - съществува понятието "мозъчен Рубикон", границата, която разделя човек от маймуна по отношение на мозъчната маса и е 750-800 грама. Той също така отличава австралопитеците от Хомо хабилис, и също така различава съвременните психически нормални хора от анормалните хора, микроцефалиците, които имат някакви вродени дефекти и чиито мозъци не растат. Например, човек може да има мозък с тегло 300 грама - по-малко от шимпанзе, и той ще живее, но няма да може да мисли.

Показателно е, че преди около 2,5 милиона години се появяват първите каменни инструменти, които намираме в Африка. Най-старите от тях са открити в находището Гона в Етиопия, а буквално преди месец се появи информация, че на мястото на разкопките Ломекуи, също в Африка, са открити по-древни инструменти, чиято възраст е 3,3 милиона години. Все още няма научна публикация относно тази находка, така че датата от 2,5 милиона може да се счита за надеждна.

Първите каменни инструменти са били много примитивни. Те са били камъчеста култура - камъче или какъвто и да е голям калдъръмен камък се разцепва наполовина и се подрязва с два или три удара. Но колкото и примитивни да са, те се правят трудно. Дори и най-примитивният инструмент на умел човек не може да бъде направен от съвременен човек. Гледах как археолози с огромен опит се опитваха да възпроизведат инструментите на древните хора и по това време достигнаха нивото на питекантроп по този въпрос.

Всичко това предполага, че координацията на движенията към момента, в който се е появил опитният човек, е имало достатъчно мозък, за да планира действията си - повторяемостта на видовете инструменти предполага, че са имали план, знаели са какво искат да получат.

Прогресът не стои неподвижен и преди около 1,5 милиона години, отново в Източна Африка, се появяват първите доказателства за използването на огън от хората. Още по-рано, преди 1 милион 750 хиляди години, се появяват първите жилища. Тази дума звучи гордо, но всъщност те са били нещо като бариера срещу вятъра, направена от клони, притиснати от камъни. Нормалните жилища се появяват много по-късно на север, в Евразия.

Преди около 2 милиона години хората окончателно напускат Африка. В момента най-старият известен народ извън Африка е живял в днешна Грузия. Ясно е, че Грузия не комуникира с Африка, хората не са се телепортирали там и следите им трябва да са някъде по пътя, но досега не са открити. Тяхното ниво на развитие беше същото като в Африка, имаха каменни инструменти, но бяха много примитивни, с малък мозък (700-800 грама), нисък ръст (1,4 метра) и голямо лице с тежко чело.

Най-вероятно тези първи излизания от Африка завършиха тъжно. Но преди около 1,5-1,2 милиона години хората са населили цялата тропическа зона: Африка, Средиземноморието и Азия - чак до Ява. По пътя на това заселване те еволюирали в нов вид - Хомо Еректус. Разбира се, изправеното ходене възниква много по-рано, но за Юджийн Дюбоа, който в края на 19 век намира първите кости от този вид в Ява, това е най-древното изправено ходене.

Този вид прилича повече на човека от предшествениците си. Теглото на мозъка им е около 1 килограм. Те формираха нова култура - ашелската (появи се в Африка и след това се разпространи на други места). Правеха каменни брадви - големи сечива, обработени от всички страни. Освен това по-късните каменни брадви имат много симетрична форма, дори твърде симетрична, тъй като от гледна точка на функционалността това не е необходимо.

Някои археолози смятат, че това е доказателство за раждането на изкуството - когато един камък е красив, е приятно да го гледаш и получаваш естетическо удоволствие от това. Има находки на брадви, в центъра на които има включване на червен цвят, а Homo erectus не го е съборил, а го е оставил нарочно. Или в скалата имаше фосилна черупка и той не я унищожи, а специално я оформи като дръжка.

Снимка: Кенет Гарет/Данита Делимонт/Global Look

Отначало те се заселват главно по бреговете на Индийския океан; това са хора, които събират това, което морето е изхвърлило. Докато излизаха от Африка, отдясно имаше океан, а отляво - предимно пустиня. Предстои много вкусна храна, а гладните роднини са отзад. В такава ситуация те много бързо се уредиха. Изчисленията показват, че след 5 хиляди години те биха могли да „бягат“ от Африка до Ява. Предвид несигурността на методите за датиране, с които разполагаме, виждаме, че те се появяват почти веднага и навсякъде. Същото се случи повече от веднъж; те напуснаха Африка не само веднъж, но много пъти.

Преди около 500 хиляди години се появява нов вид - Homo heidelbergensis, хайделбергски човек (в чест на германския град Хайделберг, където в началото на 20 век е открита първата челюст на представител на този вид). Сега е ясно, че те са живели почти навсякъде в Африка и Евразия. Масата на мозъка им е била сравнима с нашата - 1300 грама, а за някои 1450, което е сравнимо с този на съвременния човек.

Смята се, че те първи са навлезли в умерения пояс, където настъпва зимата. През 2014 г. обаче бяха открити по-ранни следи от хора Homo antecessor в Англия, но колко време са останали там не е ясно. Homo heidelbergensis изгражда повече или по-малко нормални жилища под формата на колиби и то с доста приличен размер - до девет метра дължина и четири метра ширина, понякога с няколко камери.

Преди около 300 хиляди години хората често започнаха да използват огън.

Местни евразийци

Преди 130 хиляди години тези Homo heidelbergensis, които са живели в Европа, постепенно се превръщат в неандерталци. Строго погледнато, няма граница между Homo heidelbergensis и Homo neanderthalensis, но класическите неандерталци, живели преди 70 хиляди години, се различават значително от своите предшественици. Те имат много голям мозък - тежат средно 1400 грама или дори 1500, тоест повече от средното за нас.

Лицето им беше много голямо и тежко, голям нос и много масивна конструкция: широки рамене, мощен гръден кош във формата на варел, леко скъсени ръце и крака. Това са така наречените „хиперарктични” пропорции, адаптирани към студения климат - по това време започват редуващи се ледникови и междуледникови периоди. Вярно, те не ходеха на много студени места, но не използваха огън твърде често. Когато през цялата зима е минус 10 и трябва да живеете без огън, това не е много здравословно, така че пропорциите на телата им са адаптирани да задържат топлината. Същото е и със съвременните хора. Ако погледнем хората от Африка, те всички ще бъдат изпънати като пръчки - така тялото се охлажда по-бързо. Тези на север - ескимосите, чукчите - всъщност ще бъдат квадратни.

Неандерталците се появяват в Европа - те са нейното коренно население. Оттам се заселили в Близкия изток и по-нататък в Азия, приблизително до Алтай. В Близкия изток се срещнаха с Хомо сапиенс, Хомо сапиенс, който се появи в Африка (не всички напуснаха там, а тези, които останаха, постепенно се превърнаха в Хомо сапиенс).

Но в Източна Азия не е много ясно кой е живял. Само преди няколко години беше направен анализ на останките на човек, намерени в Алтай в Денисовата пещера. Оказа се, че неговата ДНК (от зъбите и фалангата на пръста) се различава както от ДНК на съвременния човек, така и от ДНК на неандерталците, която беше дешифрирана през 2001 г. Оказа се, че някои денисовци живеят в Източна Азия.

Ние познаваме повечето изкопаеми хора от техните скелети, а не от тяхното ДНК, но ние познаваме денисовците от ДНК, но не знаем на кого са приличали, защото имаме само два от техните зъба и една фаланга на пръста за изучаване. Зъбите на този човек бяха големи, фалангата беше дебела и въз основа на това може да се предположи, че са били големи, въпреки че размерът на зъбите не е тясно свързан с размера на тялото.

Учените обаче отчасти знаят как ДНК се преобразува във външния вид. Как кодира носа или устните ни е неизвестно, но знаем, че денисовците са имали тъмна кожа, тъмна коса и тъмни очи. Тези гени са взети предвид и в случая с неандерталците. Оказа се, че кожата им е светла, косите им са едновременно тъмни и светли, очите им също са светли. Интересното е, че неандерталците са имали руса коса по различен начин от нас. Тази черта може да бъде причинена от различни мутации - гените, кодиращи тъмния пигмент, могат да бъдат "счупени" по различни начини. При европейските хомо сапиенси те са „счупени“ по един начин, при неандерталците – по друг, и, да речем, при съвременните меланезийци – по трети.

Снимка: Архив на Вернер Форман/Global Look

Неандерталците са използвали сечива от културата Мустер и Микокан (има и други, но тези са най-важните). Тези култури са били по-напреднали в сравнение с културите на Ашел, Питекантроп и Хомо еректус. Инструментите в тях са правени чрез очукване на люспи. Те взеха празен камък, отбиха от него фрагменти, които след това бяха подрязани. Разнообразието и броят на инструментите нараства, а разходите за труд за изработката им намаляват. Ако по-рано беше възможно да се направи една брадва от една заготовка, сега от нея бяха направени куп люспи и следователно много инструменти - точки, скрепери и различни други.

Неандерталците обаче са били доста изостанали в сравнение с нас. Доскорошната им изостаналост явно дори се преувеличаваше. Смяташе се, че те са почти изцяло хищници, но преди няколко години беше направен анализ на зъбен камък от зъб на неандерталец и се оказа, че те се хранят и с растителна храна.

Най-интересното е, че сред белгийските неандерталци са открити зърна от нишесте със специфична форма - очевидно те са варили каша от ечемик. Как са го варили не е много ясно, защото не са имали керамика, но етнографията показва как може да стане това. Например в яма, в кошница, в кожена чанта, в стомаха на бизон - ако налеете вода в него и хвърлите горещи камъни, водата бързо ще заври и можете да сготвите каша. Много народи са правили това до 19 век.

Освен това върху зъбите на една жена от пещерата Сидрон в Испания са открити частици от лайка и бял равнец. Малко хора биха се сетили да дъвчат тези растения просто така, тъй като те са горчиви, това предполага, че са имали лекарство, тъй като тези растения са лечебни. Други доказателства от този вид идват от пещерата Шанидар в Ирак. Когато започнаха да анализират погребението на древен човек в него, се оказа, че спорите на растителния прашец в гроба лежат на купчини (тоест те са просто цветя, хвърлени в него) и всички те са изключително лечебни растения .

Homo heidelbergensis започва да използва така наречените „санитарни погребения“. Когато човек умре и лежи под краката им, това е неприятно, затова го взеха, влачиха го 500 метра и го хвърлиха в дълбока яма. Има една скала с 16-метрова пукнатина, в която бяха хвърлени куп хора и сега имаме този прекрасен слоест „пай“ от кости, който копаят от 70-те години и все още не са готови. Вече са намерени около две хиляди кости.

Снимка: Caro/Oberhaeuser/Global Look

Метман, Северен Рейн-Вестфалия, Германия - Неандерталският музей в Метман

Неандерталците вече са имали истински погребения. Тяхната специфика се състои в това, че в един гроб никога не са полагани повече от един човек, винаги в една и съща позиция – тялото е било приклекнало, на една страна, за да се копае по-малко. Засипали трупа буквално с 20 сантиметра пръст, за да не стърчи нищо отвън. Най-важното е, че в гробовете никога не се откриват гробни инвентари, няма декорации, тялото не е поръсено с охра, няма животински кости - просто тяло, това е всичко. В същото време неандерталците са знаели, че наблизо е погребан някой предишен - гробовете са били взаимно ориентирани, вървящи един след друг, успоредно.

Но постулатът за липсата на въображение у тези хора напоследък също беше поставен под въпрос. Открити са доказателства за неандерталско изкуство - тази година беше публикувана информация за изследването на птичи нокти от находището Крапина в Хърватия. Там са намерени нокти на хищни птици, като белоопашатия орел, носени и лежащи в характерна шарка на купчина - очевидно това е огърлица от нокти. Още по-рано са намерени висулки от зъби и други подобни неща. Но все пак в това отношение неандерталците изостават катастрофално от Хомо сапиенс.

Хомо сапиенс

Хомо сапиенс се е появил в Африка преди 200-50 хиляди години. В този интервал има находки на останки от нещо, което изглежда като Хомо сапиенс, но в същото време не съвсем. Ако един такъв човек седи до съвременни хора, някой може да забележи нещо странно, но ако група съвременни хора седи срещу група древни хора, разликите биха били очевидни. Например, не всички протосапиенси имат брадичка; техните вежди са мощни и главите им са големи. И така, в интервала от преди 200 до 50 хиляди години всичко това стигна до повече или по-малко модерно състояние.

Преди около 50 хиляди години те почти не се различаваха от нас. Това не означава, че еволюцията, както някои си въобразяват, е спряла. Просто еволюционните промени просто не биха могли да се проявят в такъв момент. Проходиха, зъбите станаха по-малки, веждите по-малки, костите на черепа изтъняха, но тези разлики бяха много малки. Ако вземем питекантропа, който е живял преди 400 хиляди години и преди 450 хиляди години, тогава разликата между тях също няма да е толкова голяма.

По това време хората отново излязоха отвъд Африка. Има много хипотези защо това се е случило, включително една катастрофална, която приписва решаваща роля на изригването на вулкана Тоба в Суматра. Можеше да унищожи населението на Азия, в резултат на което за интелигентните хора стана по-лесно да населяват необитаеми територии. Но в навечерието на Нова година беше публикувана информация за откритието, направено в Израел. Там откриха най-древния човек с напълно разумна структура.

Между 50 и 40 хиляди години хората се озовават в Австралия, не по-късно от 12,4 хиляди години се появяват в Америка (по последни данни - преди 20 хиляди години). Това завърши заселването на планетата. Преди около 28 хиляди години неандерталците изчезнаха, в Азия денисовците изчезнаха още по-рано, но и двамата направиха генетичен принос за нас, така че единствените чистокръвни хомо сапиенс са черни в Африка.

Единственият човешки вид, който е просъществувал по-дълго от неандерталците и денисовците, са така наречените „хобити“ на остров Флорис в Източна Индонезия. Техните предци са се заселили там преди около милион години. През последвалото време те се раздробяват и се превръщат в хора високи около метър с мозък тежащ 400 грама, много странно телосложение със странни пропорции. Те са изчезнали преди 17 хиляди години, когато интелигентните хора са били навсякъде. Но има свидетелства от местните жители за някои космати човечета, живеещи в планините, които обаче те закараха в пещера и изгориха, така че може би „хобитите“ оцеляха до 16 век.

От архивите на "Континент"

Добре известно е, че нашата Вселена се е формирала преди около 14 милиарда години в резултат на гигантска експлозия, известна в науката като Големия взрив. Възникването на Вселената „от нищото“ не противоречи на известните закони на физиката: положителната енергия на веществото, образувано след експлозията, е точно равна на отрицателната енергия на гравитацията, така че общата енергия на такъв процес е нула. Напоследък учените обсъждат и възможността за формирането на други вселени - „балончета“. Светът, според тези теории, се състои от безкраен брой вселени, за които все още не знаем нищо. Интересно е, че в момента на експлозията се е образувало не само триизмерно пространство, но, което е много важно, времето, свързано с пространството. Времето е причината за всички промени, настъпили във Вселената след Големия взрив. Тези промени се случиха последователно, стъпка по стъпка, докато стрелата на времето се увеличаваше, и включваха формирането на огромен брой галактики (от порядъка на 100 милиарда), звезди (броят на галактиките, умножен по 100 милиарда), планетарни системи и, в крайна сметка, самият живот, включително интелигентен живот. За да си представят колко звезди има във Вселената, астрономите правят това интересно сравнение: броят на звездите в нашата Вселена е сравним с броя на песъчинките по всички плажове на Земята, включително морета, реки и океани. Вселена, замръзнала във времето, би била непроменена и не би представлявала малък интерес и в нея няма да има развитие, т.е. всички онези промени, които настъпиха по-късно и в крайна сметка доведоха до съществуващата картина на света.

Нашата галактика е на 12,4 милиарда години, а нашата слънчева система е на 4,6 милиарда години. Възрастта на метеоритите и най-старите скали на Земята е малко по-малко от 3,8-4,4 милиарда години. Първите едноклетъчни организми, лишени от прокариотни ядра и зелено-сини бактерии, се появяват преди 3,0-3,5 милиарда години. Това са най-простите биологични системи, способни да образуват протеини, вериги от аминокиселини, състоящи се от основните елементи на живота C, H, O, N, S и да водят независим начин на живот. Прости зелено-сини „водорасли“, т.е. водните растения без съдови тъкани и „архебактериите“ или старите бактерии (използвани за приготвяне на лекарства) все още са важна част от нашата биосфера. Тези бактерии са първата успешна адаптация на живота на Земята. Интересно е, че зелено-сините бактерии и други прокариоти са останали почти непроменени в продължение на милиарди години, докато изчезналите динозаври и други видове никога не могат да се възродят отново, т.к. условията на Земята са се променили значително и те вече не могат да преминат през всички етапи на развитие, през които са преминали през онези далечни години. Ако по една или друга причина животът на Земята спре (поради сблъсък с гигантски метеорит, в резултат на експлозия на свръхнова в съседство със Слънчевата система или нашето собствено самоунищожение), той не може да възникне отново в същото време форма, тъй като сегашните условия са фундаментално различни от тези, които са били преди около четири милиарда години (например наличието на свободен кислород в атмосферата, както и промените в земната фауна). Еволюцията, уникална по своята същност, вече не може да се повтори в същата форма и да премине през всички етапи, през които е преминала през последните милиарди години. Д-р Пейсън от Националната лаборатория в Лос Аламос в САЩ изрази много интересна идея за ролята на еволюцията в организацията на система от живи структури: „Животът е последователност от молекулярни взаимодействия. Ако открием принцип, различен от еволюцията в биологията, ще се научим да създаваме живи системи в лабораторията и по този начин ще разберем механизма на формирането на живота. Причината, поради която не можем да извършим трансформацията на видовете в лабораторията (например мухата дрозофила в някакъв друг вид), е, че при естествени условия това е отнело милиони години и днес не знаем друг принцип как да предизвикаме такова трансформация.

Тъй като броят на прокариотите се увеличава, те „изобретяват“ явлението фотосинтеза, т.е. сложна верига от химични реакции, при които енергията на слънчевата светлина, заедно с въглеродния диоксид и водата, се превръщат в кислород и глюкоза. В растенията фотосинтезата се извършва в хлоропласти, които се съдържат в листата им, което води до атмосферен кислород. Преди 2-2,5 милиарда се е появила атмосфера, наситена с кислород. Еукариоти, многоклетъчни клетки, съдържащи ядро ​​с генетична информация, както и органели, образувани преди 1-2 милиарда години. Органелите се намират в прокариотните клетки, както и в животинските и растителните клетки. ДНК е генетичният материал на всяка жива клетка, който съдържа наследствена информация. Наследствените гени са разположени върху хромозоми, които съдържат протеини, свързани с ДНК. Всички организми - бактерии, флора и фауна - въпреки огромното разнообразие от видове, имат общ произход, т.е. имат общ прародител. Дървото на живота се състои от три основни клона – Бактерии, Археи, Еукарии. Последната група включва цялата флора и фауна. Всички известни живи организми произвеждат протеини, използвайки само 20 основни аминокиселини (въпреки че общият брой на аминокиселините в природата е 70), а също така използват същата енергийна молекула АТФ, за да съхраняват енергия в клетките. Те също така използват ДНК молекули, за да предават гени от едно поколение на следващо. Генът е основната единица на наследствеността, част от ДНК, която съдържа информацията, необходима за синтеза на протеини. Различните организми имат сходни гени, които могат да бъдат мутирани или подобрени в продължение на дълги периоди на еволюция. От бактериите до амебите и от амебите до хората, гените са отговорни за характеристиките на организмите и подобряването на видовете, докато протеините поддържат живота. Всички живи организми използват ДНК, за да предадат своите гени на следващото поколение. Генетичната информация се прехвърля от ДНК към протеин чрез сложна верига от трансформации чрез РНК, която е подобна на ДНК, но се различава от нея по своята структура. Във веригата от трансформации chemistry®biology®life се синтезира органична молекула. Биолозите са добре запознати с всички тези трансформации. Най-удивителното от тях е дешифрирането на генетичния код (The Human Genome Project), което удивлява въображението както със сложност, така и със съвършенство. Генетичният код е универсален и за трите клона на дървото на живота.

Най-интересният въпрос, на който част от човечеството търси отговор през цялата си история, е как е възникнал първият живот и по-специално дали е възникнал на Земята или е пренесен от междузвездната среда с помощта на метеорити. Всички основни молекули на живота, включително аминокиселините и ДНК, също се намират в метеоритите. Теорията за насочената панспермия предполага, че животът е възникнал в междузвездното пространство (чудя се къде?) и мигрира през огромно пространство, но тази теория не може да обясни как животът може да оцелее в суровите условия на космоса (опасна радиация, ниски температури, липса на атмосфера и т.н. .). Учените се присъединяват към теорията, че естествените, макар и примитивни условия на Земята са довели до образуването на прости органични молекули, както и до развитието на форми с различна химическа активност, което в крайна сметка стартира дървото на живота. В един много интересен експеримент на Милър и Юри, извършен през 1953 г., те доказаха образуването на сложни органични молекули (алдехиди, карбоксили и аминокиселини) чрез преминаване на мощен електрически разряд - аналогичен на светкавица в естествени условия - през смес от газове CH4 , NH3, H2O, H2, които присъстваха в първичната атмосфера на Земята. Този експеримент показа, че основните химически компоненти на живота, т.е. биологичните молекули могат да бъдат естествено образувани чрез симулиране на примитивни условия на Земята. Въпреки това не са открити форми на живот, включително полимеризацията на ДНК молекулите, които очевидно биха могли да възникнат само в резултат на дългосрочна еволюция.

Междувременно започнаха да се появяват по-сложни структури, огромни клетки - органи и големи живи образувания, състоящи се от милиони и милиарди клетки (например човек се състои от десет трилиона клетки). Сложността на системата зависи от времето и дълбочината на естествения подбор, който запазва видовете, най-адаптирани към новите условия на живот. Въпреки че всички прости еукариоти се възпроизвеждат чрез делене, по-сложни системи са формирани чрез полов акт. В последния случай всяка нова клетка взема половината гени от единия родител, а другата половина от другия.

Животът през много дълъг период от своята история (почти 90%) е съществувал в микроскопични и невидими форми. Преди приблизително 540 милиона години започва напълно нов революционен период, известен в науката като камбрийската ера. Това е период на бързо възникване на огромен брой многоклетъчни видове с твърда черупка, скелет и мощна черупка. Появяват се първите риби и гръбначни животни, растенията от океаните започват да мигрират по цялата Земя. Първите насекоми и техните потомци допринесоха за разпространението на животинския свят по Земята. Последователно започват да се появяват насекоми с крила, земноводни, първите дървета, влечуги, динозаври и мамути, първите птици и първите цветя (динозаврите са изчезнали преди 65 милиона години, очевидно поради гигантски сблъсък на Земята с масивен метеорит). След това дойде периодът на делфините, китовете, акулите и приматите, предците на маймуните. Преди около 3 милиона години се появяват същества с необичайно голям и силно развит мозък, хоминидите (първите предци на хората). Появата на първия човек (хомо сапиенс) датира от преди 200 000 години. Според някои теории появата на първия човек, който е качествено различен от всички останали видове от животинския свят, може да е резултат от силна мутация на хоминиди, която е била източникът на образуването на нов алел (алел) - модифицирана форма на един от гените. Появата на съвременния човек датира отпреди приблизително 100 000 години, историческите и културни доказателства за нашата история не надхвърлят 3000-74 000 години, но ние станахме технологично напреднала цивилизация едва наскоро, само преди 200 години!

Животът на Земята е продукт на биологична еволюция, датираща от около 3,5 милиарда години. Възникването на живота на Земята е резултат от голям брой благоприятни условия - астрономически, геоложки, химични и биологични. Всички живи организми, от бактерии до хора, имат общ прародител и се състоят от няколко основни молекули, които са общи за всички обекти в нашата Вселена. Основните свойства на живите организми са, че те реагират, растат, възпроизвеждат се и предават информация от едно поколение на друго. Ние, земната цивилизация, въпреки нашата младост, постигнахме много: усвоихме атомната енергия, дешифрирахме човешкия генетичен код, създадохме сложни технологии, започнахме да експериментираме в областта на генното инженерство (синтетичен живот), занимаваме се с клониране, и работят за увеличаване на продължителността на нашия живот (дори днес учените обсъждат възможността за увеличаване на продължителността на живота до 800 години или повече), започнаха да летят в космоса, изобретиха компютри и дори се опитват да осъществят контакт с извънземна цивилизация (програма SETI, Търсене за извънземен разум). защото друга цивилизация ще мине по съвсем друг път на развитие, ще бъде съвсем различна от нашата. В този смисъл всяка цивилизация е уникална по свой начин – може би това е една от причините програмата SETI да се окаже неуспешна. Започнахме да се месим в светая светих, т.е. в процеси, които биха отнели милиони и милиони години в естествената среда.

За да разберем по-добре колко млади сме, нека приемем, че цялата история на Земята е една година и че нашата история започва на 1 януари. В този мащаб прокариотите и синьо-зелените бактерии се появиха още на 1 юни, което скоро доведе до наситена с кислород атмосфера. Ерата Камбрион започна на 13 ноември. Динозаврите са живели на Земята от 13 декември до 26 декември, а първите хоминиди са се появили следобед на 31 декември. До Нова година ние, вече съвременните хора, изпратихме първото послание в космоса - до друга част от нашата Галактика. Само след около 100 000 години (или след 15 минути по нашия мащаб) нашето послание (все още непрочетено от никого) ще напусне нашата Галактика и ще се втурне към други галактики. Ще бъде ли прочетена някога? Няма да знаем. Най-вероятно не.

Не само ще отнеме милиарди години, за да се появи цивилизация, подобна на нашата, в друга част на Вселената. Важно е такава цивилизация да има достатъчно време за своето развитие и трансформация в технологична и най-важното да не се самоунищожи (това е още една причина да не можем да намерим друга цивилизация, въпреки че я търсим повече от 50 години години: може да загине, преди да успее да стане технологичен). Нашата технология може да има вредно въздействие върху атмосферата. Още днес сме загрижени за появата на озонови дупки в нашата атмосфера, които са се увеличили значително през последните 50 години (озонът е триатомна кислородна молекула, която като цяло е отрова). Това е резултат от нашата технологична дейност. Озоновата обвивка ни предпазва от опасната ултравиолетова радиация на Слънцето. Такава радиация, при наличието на озонови дупки, ще доведе до повишаване на температурата на земята и в резултат на това до глобално затопляне. Повърхността на Марс днес е стерилна поради липсата на озонов слой. През последните 20 години озоновата дупка в земната атмосфера нарасна до размерите на голям континент. Повишаването на температурата дори с 2 градуса ще доведе до топене на ледовете, покачване на нивото на океаните, както и тяхното изпарение и опасно увеличаване на въглеродния диоксид в атмосферата. След това ще настъпи ново затопляне на атмосферата и този процес ще продължи, докато всички морета и океани се изпарят (учените наричат ​​това явление парников ефект). След изпаряването на океаните количеството въглероден диоксид в атмосферата ще се увеличи около 100 000 пъти и ще достигне около 100%, което ще доведе до пълното и необратимо унищожаване не само на озоновия слой на земната атмосфера, но и целия живот на Земята. Това развитие на събитията вече се е случило в историята на нашата слънчева система на Венера. Преди 4 милиарда години условията на Венера са били близки до тези на Земята и може би там дори е имало живот, защото... Слънцето в онези далечни времена не грееше толкова ярко (известно е, че интензивността на слънчевата радиация постепенно се увеличава). Възможно е животът от Венера да е мигрирал към Земята, а от Земята, с увеличаване на слънчевата радиация, да мигрира към Марс, въпреки че очевидно подобно развитие е малко вероятно поради проблемите с миграцията на живи клетки през космоса. Количеството въглероден диоксид в атмосферата на Венера днес е 98%, а атмосферното налягане е почти сто пъти по-високо от това на Земята. Това може да е резултат от глобалното затопляне и изпарението на океаните на Венера. Венера и Марс ни дават важен урок, т.е. днес знаем какво може да се случи с нашата планета, ако не се вземат мерки. Друг проблем е свързан с увеличаването на слънчевата радиация, което в крайна сметка ще предизвика парников ефект на Земята с известен резултат.

Нашето развитие е експоненциално и ускоряващо се. Населението на Земята се удвоява на всеки 40 години и се е увеличило от приблизително 200 хиляди до 6 милиарда през последните 2000 години. Дали обаче такова бързо развитие не съдържа семената на опасност за нашето съществуване? Ще унищожим ли нашата цивилизация? Ще имаме ли време да станем високоразвита цивилизация и да разберем историята си? Ще можем ли да летим дълбоко в космоса и да открием друга цивилизация като нашата? Според Айнщайн най-удивителното нещо на света е, че светът е познаваем. Може би това е една от най-интригуващите черти на човешката цивилизация – способността да се разкриват тайните на света. Можем да разберем света, в който живеем, и законите, които го управляват. Защо обаче съществуват тези закони? Защо скоростта на светлината например е равна на 300 000 км/сек или защо добре познатото число i в математиката (отношението на обиколката на окръжност към нейния диаметър) е точно 3,14159...? Американският физик А. Майкелсън получи Нобелова награда за измерване на скоростта на светлината с безпрецедентна точност (нека ви напомня, че това е гигантска стойност: движейки се с такава скорост, ние ще се окажем на Луната за около една секунда, на Слънцето за 8 минути, а в центъра на Галактиката за 28 000 години). Друг пример е, че декодирането на генетичния код, състоящ се от 30 милиона парчета, всяко с дължина 500-600 букви, изисква 15 години работа с помощта на сложни програми и компютри. Оказа се, че дължината на целия код е равна на дължината на 100 милиона букви. Това откритие беше направено в началото на двете хилядолетия и показа, че можем да лекуваме болести с всякаква сложност, като коригираме грешки в съответния участък на увредения ген. Математиците с помощта на бързи компютри изчислиха числото I с невероятна точност до трилион знака след десетичната запетая, за да разберат точната му стойност и да опишат това число с помощта на проста формула. Кой измисли тези числа и защо са такива, каквито са? Как е възможно генетичният код да е толкова съвършен? Как физическите константи са свързани с нашата вселена? Разбира се, те отразяват геометричната структура на нашата Вселена и очевидно имат различни значения за различните вселени. Това днес не знаем, както и много други неща. Но ние се стремим да намерим общи закони на нашия свят или дори един закон, от който бихме могли да изведем всички други закони в конкретен случай, а също, което е много важно, да разберем значението на световните константи. Ние също не знаем дали съществуването ни е свързано с изпълнението на някаква мисия.

Но да се върнем към нашата история и нашата еволюция. Свърши ли и какъв е смисълът му? Какво ще се случи с нас след милиони години, ако, разбира се, успеем да решим технологичните си проблеми и не се самоунищожим? Какъв е смисълът от появата в нашата история на такива ярки личности като Айнщайн, Шекспир или Моцарт? Възможно ли е да има нова мутация и да се създаде друг по-съвършен вид от хората? Може ли този нов вид да разреши проблемите на Вселената и да осмисли нашата история? Открихме законите и измерихме константите на света със спираща дъха прецизност, но не разбираме защо те са такива, каквито са или каква е ролята им във Вселената. Ако тези константи се променят само малко, тогава цялата ни история ще изглежда различно. Въпреки цялата сложност и мистерия на генетичния код, мистериите на самата Вселена изглеждат безкрайни. Каква е същността на тези мистерии и ще успеем ли да ги разгадаем? Разбира се, че ще се променим. Но как? Ние ли сме най-високото и последно звено в дългата история на нашето развитие? Дали нашата история е резултат от някакъв гениален план или просто е резултат от стотици и хиляди благоприятни условия, станали възможни благодарение на времето и дългата еволюция? Няма съмнение, че няма ограничение за нашето развитие и то също е безкрайно, както е безкраен светът, състоящ се от милиони и милиони вселени, които непрекъснато се унищожават и формират отново.

Иля Гулкаров, професор, доктор на физико-математическите науки, Чикаго
18 юни 2005 г