Сегодня, 12 февраля, отмечается международный праздник, приуроченный ко дню рождения выдающегося английского ученого Чарльза Дарвина, чья теория эволюции произвела переворот в научном мире. Сегодня это даже не теория, а просто основа биологии, как науки. Ученые Пермского Политеха рассказали, почему до сих пор кто-то ведет споры о происхождении человека, как произошло разделение на два пола — женский и мужской, и какие рудименты достались нам от предков.
В ПНИПУ рассказали интересные факты о теории эволюции / © Eugene Zhyvchik, Unsplash
Многие путают эволюцию с линейным прогрессом, ошибочно полагая, что она утверждает, будто человек произошел от обезьяны в прямом смысле. Однако это процесс изменения генетической структуры популяций с течением времени под воздействием естественного отбора и других факторов. Креационизм и концепция «разумного замысла» также вносят свой вклад, утверждая, что сложность живых организмов не могла возникнуть естественным путем, а требует вмешательства сверхъестественной силы. Сторонники этих идей часто используют вырванные из контекста или искаженные научные аргументы, чтобы подорвать доверие к эволюции, хотя эти аргументы неоднократно опровергались научным сообществом.
— Эта дискуссия напрямую связана с мировоззренческим выбором людей: либо мы в своем мышлении и деятельности исходим из представлений о естественном развитии природы, человека и общества, происходящем на основе объективных законов (природных и социально-экономических), которые наука может познать и использовать в технико-технологическом плане, – либо исходим из представлений о каком-то ином, непознаваемом научными методами характере этих процессов, — отмечает Александр Внутских, заведующий кафедры философии и права, доктор философских наук.
Социальные и политические факторы также играют роль в поддержании споров об эволюции. В некоторых странах и культурах эволюция стала политизированным вопросом, используемым для продвижения определенных идеологических взглядов. Качество образования также играет важную роль, и если в школах не преподают должным образом научные основы эволюции, у людей могут формироваться неверные представления о ней.
Мифы о сотворении мира часто описывают создание живых существ как мгновенный или кратковременный акт, в отличие от эволюционной теории, которая длилась миллионы лет.
— Кроме того, мифы часто утверждают, что каждый вид был создан отдельно и неизменным, тогда как теория Дарвина демонстрирует, что виды изменяются и развиваются. Многие сказания ставят человека в центр вселенной, утверждая, что все было создано для его блага, в то время как эволюционная перспектива показывает, что человек — лишь один из множества видов, возникших в результате естественных процессов. Наконец, мифы о сотворении мира обычно приписывают происхождение мира и жизни вмешательству сверхъестественных сил, в то время как эволюция объясняет эти явления естественными механизмами, такими как естественный отбор, мутации и генетический дрейф, — рассказывает Александр Внутских.
Важно отметить, что вера в определенный миф о сотворении мира также может быть частью культурной и социальной идентичности человека.
Развитие человека является непрерывным продолжением и ответвлением общей эволюции живых существ, начиная с одноклеточных форм. Долгое время считалось, что вид Homo sapiens, обладающий анатомическими чертами, характерными для современных людей, существует не более 40-50 тысяч лет. Однако исследование черепов, костей и их фрагментов, найденных в Табуне, Мислии, Кафхеезе, Джебель-Ирхуде и Флорисбаде и так далее (возрастом до 200 и даже до 400 тысяч лет) указывают на более раннее появление первых представителей человека разумного. Однако вопрос о датировках появления Homo sapiens спорный.
— К сожалению, пока это не абсолютное доказательство: находки единичны, разрозненны и разделены десятками тысячелетий. Места раскопок древних людей чаще всего расположены в благоприятных, доступных регионах: каменистых, степных, в пещерах, ущельях. В тропических лесах, пустынях, лесах средней полосы находок меньше. Возможно, Homo sapiens — продукт субтропиков и любитель пещер. Но, скорее всего, мы ищем там, где проще: где легче копать, меньше рисков, есть укрытия и доступ к «цивилизации». Пещеры, конечно, хорошее укрытие, но их недостаточно для всей древней популяции, а расселение было широким. Поэтому карта находок — лишь условная карта расселения древнего человека, — рассказывает Александр Максимов, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной биотехнологии ИЭГМ УрО РАН.
Стоит отметить, что появлению современного человека способствовал целый ряд факторов, среди которых ключевую роль сыграли изменения климата, приведшие к фрагментации лесов и расширению саванн в Африке, что стимулировало адаптацию к новым условиям. Важным фактором стало развитие мозга: увеличение его объема позволило развивать сложные социальные навыки, язык и создавать более совершенные инструменты. Не менее значима и культурная эволюция, обеспечившая передачу знаний и технологий из поколения в поколение, что способствовало развитию охоты, собирательства и обработки материалов.
Наконец, генетическая изменчивость, возникающая благодаря мутациям и генетическому дрейфу, обеспечила разнообразие признаков, необходимых для успешной адаптации к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.
Разделение на два пола появилось задолго до того, как очень далекие предки наземных позвоночных вышли из воды на сушу.
Изначально существовали одноклеточные организмы, которые размножались бесполым путем, создавая клоны. Половой процесс возник, как механизм совершенствования обмена генетическим материалом некоторых организмов. Это и привело к появлению новых комбинаций генов, что давало потомству преимущество в изменчивой среде.
— Со временем для оптимизации этого процесса возникла анизогамия — гаметы разного размера. Мелкие и подвижные сперматозоиды (мужские гаметы) стали специализироваться на поиске и оплодотворении, а крупные и богатые питательными веществами яйцеклетки (женские гаметы) — на обеспечении развития зародыша. Этот процесс повысил эффективность размножения и генетическое разнообразие, закрепив разделение на два пола, — поделился Александр Максимов.
Так, например, стремление получить преимущества для полового отбора привело к развитию ярких и красивых форм и явлений, что мы видим на примере красивого оперения самцов многих птиц, пения птиц, предназначенного для привлечения внимания самок. Подобные явления, направленные на половой отбор, мы видим и у многих других позвоночных и насекомых.
По словам эксперта, Чарльз Дарвин и многие его последователи постулировали, что, как правило, мужской пол эволюционирует быстрее, в то время как женский генотип и фенотип являются более консервативными. Последнее способствует стабилизации эволюционно отобранных признаков.
Рудименты — это органы или структуры, утратившие свою первоначальную функцию в процессе эволюции, но сохранившиеся у современного организма. К ним относятся, мышца, двигающая ушную раковину, копчик, представляющий собой остаток хвостовых позвонков, зубы мудрости, которые часто не помещаются в челюсти и вызывают дискомфорт, аппендикс, червеобразный отросток, предположительно участвовавший в переваривании растительной пищи у наших предков.
— Arrector Pili или гусиная кожа считается рефлекторным явлением, которое наблюдается при охлаждении организма. При нем сокращаются рудиментарные микроскопические волокна, предназначенные чтобы приподнимать волосяной/шерстяной покров для лучшего сохранения тепла. Сплошной волосяной покров тела человека практически утрачен, а рефлекс сохранился, — говорит Александр Максимов.
Медицина, безусловно, оказывает влияние на естественный отбор, но не стоит рассматривать это как негативный фактор.
— Во-первых, она позволяет выживать людям с генетическими заболеваниями, которые раньше были обречены, что является проявлением гуманизма. Во-вторых, меняется сам вектор отбора. Если раньше выживали сильнейшие физически, то теперь важны интеллект, адаптивность к технологиям, способность к сотрудничеству — качества, которые медицина напрямую не нивелирует. Сохранение генетического разнообразия, даже за счет ослабления традиционного отбора, может быть полезно для адаптации к будущим, пока неизвестным, вызовам. Медицина – это часть нашей эволюции, и ее влияние следует оценивать комплексно, — поясняет эксперт Пермского Политеха.
Среди современных приматов ближайшие родственники человека — обыкновенный шимпанзе (Pan troglodytes) и бонобо (Pan paniscus), генетическое сходство с которыми составляет около 98,8 процента. Изучение этих приматов позволяет реконструировать общие черты наших предков, анализируя их поведение, социальную структуру и физиологию.
— Сравнивая человека с шимпанзе и бонобо, можно выявить уникальные особенности, возникшие уже на эволюционном пути рода Homo, такие как прямохождение, больший объем мозга, речь и сложные социальные структуры. Изучение их социального поведения, использования инструментов и способов коммуникации помогает понять эволюцию сложных когнитивных способностей людей, — утверждает Александр Максимов, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной биотехнологии ИЭГМ УрО РАН.
Сравнение геномов человека, шимпанзе и бонобо позволяет выявить гены, отвечающие за специфические человеческие черты, приближая нас к пониманию генетических механизмов, лежащих в основе развития человека.
По словам эксперта Александра Внутских, мы доминируем не столько благодаря приспособлению к окружающей среде, сколько благодаря способности изменять ее под себя. Социальность и производственная деятельность позволили нам освоить все экологические ниши, даже космос.
Превращение в человека не линейный процесс, а результат уникального сочетания факторов, происходивших в определенной среде. Современные обезьяны не «становятся» людьми, потому что они развиваются своим собственным путем, адаптируясь к своим экологическим нишам. У них своя эволюция и им просто «не надо» становиться людьми. Подобный вопрос — просто отголоски некоего человеческого «шовинизма», когда мы уверены, что все живые существа хотят непременно стать нами. У человека с эволюционной точки зрения масса преимуществ, но и у других живых существ их немало, причем таких, каких нет у нас.
Важно понимать, что эволюция длительный процесс, и большинство изменений в популяциях обезьян происходят незаметно для наблюдателя в течение короткого времени. Так, например, мы уже сейчас можем заметить, что некоторые виды научились использовать человеческие ресурсы: добывать пищу на свалках или сельскохозяйственных угодьях. В городах можно наблюдать адаптацию к жизни вблизи людей, с изменениями в поведении и терпимостью к шуму.
— Кроме того, в эпоху господства человека на Земле прогрессивная эволюция животных находится под вопросом. Настоящее время — это период массового вымирания видов, вызванного как техногенными причинами — уничтожением человеком естественной среды обитания большинства живых существ, — так и целенаправленным уничтожением видов посредством охоты и отлова, в том числе браконьерства. Согласно крупному исследованию по этой теме, Living Planet Report, по состоянию на 2018 год люди уничтожили около 75 процентов видов живых существ. Каждый час на Земле исчезает около трех видов животных. Численность современных человекообразных обезьян настолько сократилась из-за человеческого фактора, что часто речь идет скорее об их выживании, чем о прогрессивной эволюции, — поясняет эксперт Пермского Политеха Александр Максимов.
Современные альтернативные теории эволюции не отвергают труды Дарвина, а расширяют их, предлагая дополнительные механизмы. Так, например, концепция Эво-Дево объясняет крупные скачки развития изменениями в регуляторных генах, а не только накоплением небольших мутаций.
— Нейтральная теория молекулярной эволюции (Кимура) показывает, что случайные мутации на уровне ДНК закрепляются в популяции за счет генетического дрейфа, а не только адаптивного отбора, как предполагает дарвинизм, объясняя высокое генетическое разнообразие. Принцип прерывистого равновесия (Гоулд и Элдридж) утверждает, что развитие происходит скачкообразно, а не постепенно, объясняя отсутствие переходных форм в палеонтологической летописи, — рассказывает Александр Внутских, заведующий кафедры философии и права, доктор философских наук.
Эпигенетическая наследственность по Ламарку говорит о передаче изменений в экспрессии генов (не в ДНК), возникающих под влиянием окружающей среды, что добавляет новый уровень наследственности, помимо генетической информации, закодированной в спиральной молекуле.
