ПОБЕДНОЕ ШЕСТВИЕ ДАРВИНИЗМА

Прошло более era лет со дня создания Дарвином эволюционной теории, но до сих пор не снят вопрос: как могла на Земле возникнуть система такой сложности, какой является жизнь? Речь идет в первую очередь об эволюции так называемых предбио логических систем — от органических молекул к живой клетке.

49

модействовали миллиарды раз в секунду в течение всего ее существования, еще неизвестно, образовался бы этот белок или нет. Вещество, которое определяет наследственность организма (в том числе и человека),— ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Единицами ее строения являются нуклеотиды. Одна хромосома человека состоит примерно из 4-Ю[V] таких нуклеотидных пар. Приблизительная оценка генетической уникальности данного человека равна 4—4 ¦ 10’.

Как такие поразительные молекулы могли возникнуть? Сам К. Саган отвечает на этот вопрос: «Ответ дал более ста лет назад Чарлз Дарвин. Преимущественная репликация Ч преимущественное размножение организмов благодаря естественному отбору малых мутаций, действует как своего рода решето, или селектор. Только вследствие огромного числа смертей через весьма длительный промежуток времени мы достигли такого уровня сложности, который имеет место теперь. Не существует хорошей теории, которая может предсказать, за какой срок достигается определенная сложность, но сложность биологических молекул и генетического материала столь велика, что это подразумевает весьма долгий период естественного отбора.

Наблюдается поразительная общность биохимии земных организмов. Все они не только имеют в своей основе углерод и воду, но и используют для передачи генетической информации и для ускорения реакций ферментами одни и те же молекулы. Код, при помощи которого передается информация ферментам, одинаков у всех организмов на Земле.

Возможны миллиарды органических соединений. Менее 1500 из них используется иа Земле, и. они имеют 8 основе около 50 простых строительных блоков, из которых наиболее важными являются аминокислоты — основа белков; сахара и основания — основа нуклеиновых кислот. Как могли появиться на Земле эти молекулы?

Если взять смесь газов, входящих в состав земной атмосферы, но без свободного кислорода (т. к, он появился в результате фотосинтеза зеленых растений) и подействовать на эту смесь электрическим разрядом или ультрафиолетовым излучением, добавив туда лары воды, можно получить молекулы формальдегида (одного из простейших органических соединений). Если так же воздействовать на смесь метана, аммиака и воды (предполагаемый состав атмосферы Земли в период зарождения жизни), а затем посмотреть, какие образуются молекулы, то можно обнаружить аминокислоты. Впервые такой эксперимент был проведен американским ученым Миллером почти 30 лет назад. С тех пор было много аналогичных экспериментов в различных лабораториях, причем в результате получались основные нуклеотиды и сахара, т. е. составные части главных биохимических соединений.

Можно рассчитать, сколько аминокислот образовалось при ультрафиолетовом облучении в первый миллиард лет истории Земли. Если предположить, что они не разрушались, то в этот период времени на каждом квадратном сантиметре поверхности Земли было бы синтезировано около 200 килограммов аминокислот. На это не хватило бы углерода, имеющегося на Земле. Если учесть скорость разрушения аминокислот под влиянием высокой температуры, то получится такое количество аминокислот, которое (если поместить их в Мировой океан) дало бы раствор с их концентрацией в несколько процентов.

Физика и химия процесса таковы, что даже большее количество органических соединений может образоваться при довольно общих условиях на первичных планетах. В этих опытах нет ничего специфического для Земли ни в химическом составе, ни в энергии источника. В течение раннего периода развития планет повсюду в Галактике должно было происходить интенсивное образование всех этих молекул.

Хотя понять образование структурных единиц — белков и нуклеиновых кислот — не совсем то же самое, что понять процесс возникновения жизни, экспериментальные результаты списанных выше опытов наводят на мысль, что вероятность возникновения жизни во Вселенной весьма возможна и не равна нулю. «Возникновение жизни — очень вероятное явление»,— утверждает К. Саган.

Геологический возраст Земли определяется в 4,7 миллиарда лет. Предполагали, что эволюция лредбиологи- ческих систем {развитие от простых молекул к белкам и нуклеиновым кислотам, а затем к живым клеткам) потребовала около 1 миллиарда лет. Но оказалось, что примитивная жизнь появилась на Земле значительно раньше и развивалась быстрее.

Следы самой первой жизни, представлявшей собой одноклеточные организмы, не так давно были обнаружены учеными из ФРГ в гренландских кварцитах — минерале, возникшем при сплавлении продуктов выветривания. Их возраст 3,8 миллиарда лет. Неизвестно, насколько сильно эти одноклеточные отличались от современных, т. к. содержимое их клеток не сохранилось. Однако формы клеток были такими же, как сейчас,— в кварцитах оказались шарообразные и овальные пустоты, которые некогда эти клетки заполняли.

Как могли сохраниться следы первых одноклеточных на протяжении 3,8 миллиарда лет? Это произошло потому, что клетки оказались включенными в комочки кремниевой кислоты, плававшей в воде первобытного океана. Впоследствии комочки окаменели, законсервировав внутри форму древнейших клеток. Их величина и форма оказались одинаковыми с клетками современных дрожжей, среди них были и такие, которые находились в стадии деления.

Когда ученые из ФРГ изучили осадочные породы с юга Африки, возникшие примерно в то же время, что и кварциты в Гренландии, они нашли в них окаменелые структуры, еще больше похожие на дрожжевые клетки. Эти организмы — два корня жизни, африканский и гренландский,— существовали одновременно и параллельно, они явились родоначальниками одноклеточных, живущих сейчас. Таким образом, первые живые клетки на Земле появились уже через 900 миллионов лет после ее возникновения, сразу, как только для этого создались необходимые условия.

Так как эволюционные события происходили очень давно, а ископаемые остатки ранних форм жизни почти отсутствуют, то до сих пор не ясны эволюционные связи между вирусами, бактериями и другими организмами. Мало сведений о взаимоотношениях между основными представителями водорослей и грибов, простейшими и многоклеточными. Но неожиданные находки древнейших одноклеточных обнадеживают. Быть может, со временем станут яснее эволюционные связи между разными типами растений.

в истории развития растительного мира ученые выделяют ряд этапов Ч Первый этап характеризуется развитием исключительно планктонных организмов (протерозой — 2,5—0,6 миллиарда лет назад). Планктонные орга-

1 За основу берется разделение на этапы, представленное в статье Р. Драбера (ГДР) «Проблемы будущего палеоботаники».— Будущее науки, М., 1970, с. 243—256.

низмы (т. е. пассивно переносимые течением) обитали в воде первобытного океана. Эти одноклеточные организмы, вероятно, получали энергию в результате процесса брожения тех органических веществ, молекулы которых находились в воде. Они могли существовать лишь до тех пор, пока в морском «бульоне» имелся запас этих веществ. Но прежде, чем этот запас был исчерпан, одноклеточные в ходе зёолюции стали сами создавать необходимые им органические вещества путем фотосинтеза или хемосинтеза *. Одним из побочных продуктов фотосинтеза является свободный кислород, и, возможно, весь кислород атмосферы создан и создается в настоящее время исключительно зелеными растениями.

Второй этап — массовое развитие известковых и других водорослей (от докембрия до силура — 600—400 миллионов лет назад). Водоросли, живущие в воде, почти полностью разрушаются, и в ископаемом состоянии встречаются только известковые водоросли, к которым относятся жгутиковые и др. Водоросли, все тело которых состояло из многоклеточного, не дифференцированного на отдельные органы слоевища, почти не сохранились. Имеются лишь отдельные находки, позволяющие представить их развитие в общих чертах.

Третий этап.— появление первых наземных растений,

1 Хемосинтез — процесс образования некоторыми бактериями органических веществ из двуокиси углерода за счет энергии, получаемой при окислении неорганических соединений.

но без органов, подобных листьям, способных поглощать большое количество энергии Солнца (нижний — средний девон — 400—365 миллионов лет назад). Начало их появления считают ключевым моментом в развитии растений. Для существования растений на суше были необходимы значительные усовершенствования в их строении. На поверхности кожицы (основной кроющей ткани побега— эпидермиса) появилась специальная пленочка — кутикула, предохраняющая кожицу от высыхания. Появились устьнчный аппарат, регулирующий испарение ло- верхносгью листа и трахеиды — особые клетки, проводящие воду и растворенные в ней минеральные вещества от почвы к стволу, ветвям и листьям растений. У древних растений, живших в воде, трахеиды выполняли роль и укрепляющей ткани. Размножение древних сухопутных растений осуществлялось с помощью спор.

Четвфэтый этап — развитие наземных растений с листоподобными органами, имеющими веерное жилкование (верхний девон — нижний карбон — 365—320 миллионов лет назад).

Шестой этап совпадает с формированием хвойных лесов — представителей голосеменных (начиная с верхнего карбона — 280 миллионов лет назад).

Седьмой этап — появление и дальнейшее развитие разнообразных лиственных деревьев — покрытосеменных (начиная с середины мела—120 миллионов лет назад).

Покрытосеменные могли возникнуть в связи с особым преобразованием папоротников. Их характерные признаки — обильное развитие листьев, жилкования и эпидермиса (по сравнению с недостаточным развитием их у голосеменных); развитие цветка, пыльцы и иных, чем у голосеменных и папоротников, процессов оплодотворения; чрезвычайное разнообразие морфологических и анатомических признаков.

Наземные растения постепенно завоевывали незанятые пространства. Остатки растений сохраняются лучше, чем остатки животных. Имеются тысячи остатков растений, которые до сих пор не отнесены к определенным видам, и лишь небольшое число реконструкций, с помощью которых в значительной мере формируются научные представления об эволюции растительности на Земле. Являются ли они верными, несмотря на то, что созданы на основе изучения сравнительно небольшого числа ископаемых форм? Не происходит ли развитие от сложного к простому чаще, чем предполагают исследователи? Много еще вопросов стоит перед палеоботаникой, занимающейся изучением истории растений.

Человек не присутствовал при первых шагах жизни, поэтому вопросы, относящиеся к истории растений и животных, очень СЛОЖНЫ. Но в природе иногда происходят удивительные события, помогающие представить то, чему мы никогда свидетелями не были.

27 августа 1883 года произошло катастрофическое извержение вулкана Кракатау, находящегося в Зондском проливе между островами Ява и Суматра. Морская вода влилась в наполовину расплавленный кратер и от соприкосновения с раскаленной лавой превратилась в пар. Огромное давление пара послужило причиной взрыва острова. Столб пара поднялся вверх на 30 километров, приливная волна до 36 метров высотой — такой должна нам представляться волна библейского потопа — опустошила берега Явы и Суматры и унесла около 40 тысяч человеческих жизней. Воздушная волна от взрыва прошла через весь земной шар, а частицы пепла еще много лет были видны высоко в атмосфере в виде светящихся ночью облаков или пламени зари.

До извержения вулкана остров Кракатау площадью в 33 квадратных километра был покрыт роскошным тропическим лесом. После взрыва больше половины острова исчезло. Его оставшаяся часть была бы еще меньше, если бы на ней не нагромоздились пепел и камни. Остаток острова представлял собой голый шлак без малейшего признака жизни, Только что остывшая раскаленная планета не могла бы быть более безжизненной.

В течение 20 лет после извержения вулкана руины острова дважды обследовали ботаники. Им удалось увидеть то, что никогда еще никто не наблюдал — постеленное заселение растениями стерильных вулканических пород. Первыми на слое лавы и пепла появились колонии сине-зеленых водорослей, каждая из которых микроскопически мала. Их насчитали шесть видов, Были там и другие микроорганизмы, в частности бактерии. Водоросли и бактерии — истинные господа Земли, не знающие ни преград, ни расстояний. Их споры переносятся ветром через горы и океаны.

Слизистый покров водорослей на остатках острова образовал первый перегной — почву, необходимую для более организованных и более требовательных растений. Ими оказались мхи и папоротники. Одиннадцать видоз папоротников нашли ученые на отвесных склонах руин острова.

Папоротники, однако, по своей организации значительно ниже настоящих семенных растений, населяющих наши леса и луга. Они подготовили почву хвойному и лиственному лесу, лужайкам пестрых цветов — этому венцу развития растений.

Высокоорганизованные цветковые растения также имеют полную возможность путешествовать по воздуху. Для их семян, приспособленных к перелету, ветер служит почтальоном. Часть семян принесли волны, и они взошли в прибрежных зонах острова (некоторые семена могут оставаться в морской воде больше года, не теряя всхожести). Другие попали на остров с пометом птиц и летучих мышей. Короче говоря, за 14 лет с момента извержения Кракатау остров снова превратился в «рай земной», и заселялся он, по-видимому, в таком же порядке, как некогда сама Земля.

Если бы все растения, когда-либо имевшиеся на Земле, существовали до сих пор, они образовали бы непрерывные ряды форм — от примитивных до сложных. Ныне живущие виды можно назвать «островками жизни в океане смерти», их уподобляют также концевым побегам дерева, ствол и главные ветви которого исчезли, Иногда на Земле чудом сохраняются очень далекие предки ныне живущих организмов, так называемые живые ископаемые, которые позволяют судить о давно минувшей жизни.

Дерево метасеквойя, известное прежде только как окаменелость, было неожиданно обнаружено в 1941 году в китайской провинции Сычуань, Там сохранилось всего четыре экземпляра и территория, на которой они росли, была около 750 квадратных километров. Местное название дерева «шуй-ша» — водянаБ ель. Она растет по берегам рек, в тех местах, где к поверхности близко подходят грунтовые воды.

125 миллионов лет назад, когда по Земле ходили динозавры, росло другое дерево — гинкго. В 1712 году ботаники неожиданно нашли в Китае и это живое ископаемое. Гинкго — единственное дерево на Земле, размножающееся так же, как споровые растения — папоротники и хвощи. В настоящее время гинкго украшает многие ботанические сады мира, в том числе и Советского Союза.

Отпечатки листьев, окаменелые части стволов гигантских хвощей, плаунов и папоротников, населявших Землю в каменноугольном периоде, также свидетельствуют о том, что растительный мир не всегда был таким, как сейчас. Хотя видов растений меньше, чем животных, они лучше приспособлены к жизни на нашей планете. Среди растений есть удивительные виды, поражающие прежде всего именно необыкновенной, на первый взгляд сверхъестественной приспособленностью. Для верующего человека, не знакомого с дарвиновской эволюционной теорией, это может стать еще одним свидетельством мудрости творца.

Строение цветка удивительно целесообразно приспособлено для перекрестного опыления. Среди растений есть такие, у которых цветок устроен настолько хитро, что трудно придумать что-нибудь хитрее. Такова бразильская лиана пассифлора (буквально — страстоцвет), «цветок страстей Христовых». В начале XVII века монахи- миссионеры, впервые увидевшие пассифлору, сравнили ее отдельные части с символами крестных мук Иисуса Христа. Три рыльца пестика напоминали им гвозди, которыми Христа прибили к кресту; усеянный красными крапинками добавочный венчик — терновый венец; завязь на высокой ножке — чашу, протянутую стражниками распятому богу; пять пыльников — его глубокие раны; усики, спирально закрученные на стебле, достигающие на родине цветка девяти метров длины,— бичи; белая окраска лепестков символизировала невинность и т. д.

Но не эти аллегории, рожденные богатым воображением монахов, были самыми поразительными. Цветок пассифлоры удивлял ботаников прошлого своим строением, смысл которого удалось понять не сразу. Вся середина цветка покрыта многочисленными нитями, расходящимися от центра, словно лучи. Они образуют внешний добавочный венчик, состоящий из двух рядов нитей, расположенных друг над другом, как спицы в велосипедном колесе. Их много, в каждом цветке до пятидесяти, и каждая нить имеет тройную окраску: у центра она темно-голубая, в середине — молочно-белая, дальше — светло-голубая (у пассифлоры голубой). Ближе к центру цветка идет второй добавочный венчик, состоящий из круга вертикальных бахромок, как миниатюрная изгородь, он прикрывает середину цветка. Вокруг центра цветочной оси расположен третий добавочный венчик, состоящий из ворсинок. Внизу они бледно-зеленые, ввер-* ху — вишневые.

Немецкий ботаник Шпренгель в 1793 году сумел pacJ крыть тайну цветка пассифлоры. В глубине ее цветка расположен нектарник — гладкое вогнутое белое кольцо, окружающее цветочную ось. Пространство между

Пассифлора, вид цветив сбоку, тычиночно-пестичный аппарат и часть нвктврной покрышки.

кольцом и основанием наполнено нектаром. Два слоя внешнего венчика прикрывают нектарник от тропических ливней, однако насекомые легко достают нектар, когда просовывают свой хоботок в отверстия между лучами. Одновременно они стирают своей спинкой пыльцу с пыльников, раскрывающихся с нижней стороны. Так как рыльца пестика и пыльники не созревают одновременно, то насекомые не могут опылить тот цветок, пыльца которого измазала им спинку. Они производят перекрестное опыление других цветков, пестики которых достаточно созрели. Мелкие насекомые проваливаются в глубь цветка и выбраться оттуда не могут. Птицы колибри, доставая насекомых, также производят опыление. Кроме колибри пассифлору оп^ілдют шмели и рчела-древесни- ца. Как видим, целесообразность в данном случае лишь кажущаяся. Во-первых, гибнут сотни насекомых и, если отсутствуют колибри или насекомые с длинным хоботком, цветки могут остаться неолыленными.

«Цветы,—писал Дарвин,— считаются самыми прекрасными произведениями природы, но они резко отличаются от зеленой листвы и тем самым прекрасны только ради того, чтобы легко обращать на себя внимание насекомых. Я пришел к этому заключению на основании неизменного правила, что, когда цветок оплодотворяется при посредстве ветра, он никогда не обладает ярко окрашенным венчиком. Некоторые растения постоянно приносят двоякого рода цветы: одни открытые и окрашенные, привлекающие насекомых; другие закрытые, неокрашенные, лишенные нектара и никогда не посещаемые насекомыми. Отсюда мы вправе заключить, что если бы на поверхности земли не существовало насекомых, то наши растения не были бы усыпаны прекрасными цветами, а производили бы только такие жалкие цветы, какие мы видим на сосне, дубе, лещине, ясене или на наших злаках, шпинате, щавеле и крапиве, котррые все оплодотворяются при содействии ветра. Подобное рассуждение применимо и к плодам; что зрелая земляника или вишня одинаково приятны и для глаза, и на вкус, что ярко окрашенный плод бересклета или красной ягоды падуба сами по себе красивы —с этим всякий согласится. Но эта красота служит только для привлечения птиц и зверей, для того, чтобы они пожирали и разносили зрелые семена; я прихожу к этому заключению на основании того правила, не представляющего ни одного исключения, что таким образом всегда разносятся семена, заключенные в пло*дах всякого рода (т, е. вгутри мясистой или сочной оболочки), если они ярко окрашены или бросаются в глаза белым и черным цветом»

-Хорошо защищены от поедания животными ядовитые растения. Если теленок раз попробует на лугу лютик едкий, он запомнит это растение и не тронет его больше. Но не у всех ядовитых растений жгучий вкус и неприятный запах. Вех ядовитый (цикута) опасен для скота потому, что этими свойствами не обладает. Яд защищает растение лишь относительно, есть животные, для которых он безвреден. Ядовитый для скота молочай хорошо поедается гусеницей молочайного бражника и полевкой. Дрозды склевывают ядовитые «волчьи ягоды» крушины, омелы и бересклета, мохнатая гусеница юлдуз-курт поедает .ядовитый анабазис, растущий в Средней Азии,— таких примеров можно привести много.

Колючки, как известно, защищают растения от поедания животными, но есть животныр, которые на них не обращают никакого внимания. Часто колючие изгороди стоят на страже у жилища человека. Непроходимый забор из колючих пальм и вьющихся растений некогда окружал королевство Канди в центральной части острова Шри-Ланка (ныне город Канди, место паломничества буддистов). Благодаря забору Канди сохраняло свою независимость на протяжении 2 тысяч лет. Но в 1815 году королевству пришел конец — природная крепость не устояла против оружия колонизаторов-англичан.

Виднейшие ученые и современники Дарвина прекрасно понимали, что он, раскрыв причины приспособленности организмов (все неприспособленные выбраковыва-

1 Дарвин Ч. Соч. М,—Л,, 1939, т. 3, с. 4)9.

ются), нанес сильнейший удер по идеалистическим объяснениям приспособленности как «основного, изначального, само собой разумеющегося свойства организмов». Сам Дарвин писал об относительном характере приспособленности: «Естественный отбор не приводит обязательно к абсолютному совершенству, и, насколько мы можем судить при помощи наших ограниченных способностей, нельзя утверждать, что абсолютное совершенство в действительности везде осуществлялось»

Ну а как ученые представляют себе эволюцию животного миро?

22 декабря 1938 года траулер, рыбачивший у берегов Южной Африки, доставил на берег удивительную рыбу. Ее плавники напоминали руки человека, сама она была похожа на большую ящерицу. Рыба была очень тяжелая, длиной около полутора метров, с зубастой пастью. Ей полагалось исчезнуть с лица Земли около 50 миллионов лет назад, но она жила. Это был знаменитый целокант, «старика четвероног», как в шутку назвал его Дж. Л. Б. Смит — исследователь-ихтиолог, написавший книгу под таким же названием. С тех пор как целокант официально вымер, в его роду сменили друг друга минимум 30 миллионов поколений...

Эволюция идет с разной скоростью в разные периоды истории Земли. Она протекает различно у разных типов организмов, причем быстрее при первом появлении нового вида, а затем, по мере его стабилизации, постепенно замедляется. Новые виды образуются из относительно простых, неспециализированных форм. Считается, что в настоящее время она протекает быстрее, что выражается в появлении многих новых форм и вымирании многих старых. Эволюцию можно сравнить с рекой, течение которой пересекает холмистую местность. Иног-

1 Д з р а и н Ч. Соч., т. 3, с. 423—424.

да река быстро несет то, что попало в нее, по какой-нибудь стремнине, в других случаях что-то падает на дно глубокой ямы и долго лежит в ней без заметных изменений. Видимо, так произошло и со «стариной четвероногом».

Живая материя зародилась в воде около 3,8 миллиарда лет назад. Приблизительно 450 миллионов лет назад уже существовали беспозвоночные животные разных видов. Они населяли все водоемы нашей планеты. Первые настоящие позвоночные появились 400—350 миллионов лет назад. Они развились из беспозвоночных форм и представляли собой странные создания — ни чешуи, ни настоящих челюстей, только мягкие, приспособленные для сосания «рты». У некоторых позвоночник состоял из хряща, зато тело других было покрыто тяжелой костной броней.

Очевидно, насекомые появились на суше почти одновременно с растениями, но прошло еще около 100 миллионов лет, прежде чем сушу стали осваивать позвоночные. Обо всем этом нам позволяют судить остатки животных, служащие прямым доказательством эволюционного развития. Иногда они помогают восстановить детали эволюции отдельного вида, класса, типа. Для того чтобы убедиться в том, что это действительно так, достаточно пойти в палеонтологический музей или посмотреть картинки в школьном учебнике биологии. По Земле давно уже не ходят динозавры, саблезубые тигры и мамонты. Ископаемые животные отличаются от современных, но вместе с тем они в родстве с теми, что существуют сейчас.

Одной из общих закономерностей, открытой палеонтологами, является положение о постепенном усложнении организации ископаемых форм по мере перехода от древних пластов к более поздним. Тип позвоночных животных служит этому прекрасной иллюстрацией. Хряще- 8ЫЗ рыбы появляются в силурийском периоде, а более' высокоорганизованные костистые — только в триасовом; хвостатые амфибии — в конце девонского периода, а бесхвостые — э юрском; пресмыкающиеся впервые появляются а конце каменноугольного периода, птицы — в конце юрского, большинство млекопитающих — в начале третичного периода, а человек—в самом его конце.

Подобные примеры можно обнаружить и среди беспозвоночных животных. Так, из иглокожих более примитивные морские звезды существовали уже в начале палеозойской эры, более высокоорганизованные морские ежи появляются в силурийском периоде. Сопоставляя сходные ископаемые формы из разных пластов земли, можно убедиться, что усложнение организации не обязательно захватывает весь организм: отдельные системы органов в процессе исторического развития изменялись в сторону усложнения, другие —- упрощались. Усложнялись зубы у предков современных слонов, упрощались тазовые кости у предков современных китообразных — их предки когда-то ходили по Земле и имели две пары конечностей. У современных китов сохранились тазовые кости — напоминание о задних конечностях.

Наглядным примером, доказывающим эволюцию, являются промежуточные формы. Мы уже говорили, что они известны далеко не для всех систематических групп. Но иногда все же удавалось их обнаружить. Например, археоптерикс — первоптица, отпечатки которой были обнаружены в отложениях юрского периода. По целому ряду признаков археоптерикс приближается к современным птицам, нехоторые другие признаки роднят его с пресмыкающимися.

Один из обычных типов ископаемых остатков —- следы животных, сохранившиеся на мягком иле, который впоследствии затвердел. По таким отпечаткам можно кое-что сказать о строении и пропорциях тела животного, оставившего след.

Ископаемые остатки позвоночных — это в большинстве случаев части скелета, по которым можно составить

Отпечаток ископаемой птицы — археоптерикса (слева) и скелет современной птицы (справе).

представление о строении тела животного и способе его передвижения. По рубцам на костях, показывающим место прикрепления мышц, палеонтолог может сделать заключение о расположении и размерах мышц, а из этого,

В свою очередь, воссоздать форму тела. Так создают реконструкции внешнего вида давно вымерших животных, а об окраске их шерсти или чешуи можно лишь строить догадки.

Удивительны находки, в которых мягкие ткани животного окаменели. Мышцы акулы, жившей 300 миллионов лет назад, настолько хорошо сохранились, что под микроскопом можно увидеть строение их волокон.

Мелкие организмы, например насекомые и пауки, отлично сохраняются в янтаре — ископаемой смоле хвойных деревьев. Когда-то, миллионы лет назад, жидкая смола поглотила завязшее в ней насекомое и проникла в каждую его частичку. Затем она постепенно затвердела, сохранив животное.

В Сибири и на Аляске находили замороженные трупы мамонтов, пролежавшие более 250 тысяч лет в зоне вечной мерзлоты. Их мясо настолько хорошо сохранилось, что его ели собаки. Иногда животные погибают и сохраняются в сфагновом болоте или яме, заполненной асфальтом, В Старуни (северные предгорья Карпат) был найден труп мамонта, пропитанный нефтью и солями.

В 1979 году близ Магадана обнаружили замерзший труп мамонтенка, погибшего, как показал радиоуглеродный анализ, 40 тысяч лет назад. Мамонтенок оказался настоящим сокровищем Для науки, позволившим получить новые данные об эволюции слонов.

Биохимический анализ тканей мамонтенка помог ответить на вопрос, какой из двух видов — азиатский или африканский слон — ближе к мамонтам. Некоторые белки и аминокислоты сохраняются в телах ископаемых животных в течение тысяч и даже миллионов лет. Белок альбумин из мышцы мамонтенка оказался таким же, как у азиатского слона, что подтвердило ранее высказанную гипотезу. Совместные советско-американские исследования мышечной ткани, крови и самых древних животных клзгок из тех, что известны науке, клеток печени-и почек, с помощью сканирующего электронного микроскопа проводились в Институте цитологии АН СССР.

По современным представлениям, мамонт сложился как вид 300—200 тысяч лет назад в период одного из оледенений. Первые сведения об ископаемых мамонтах появились еще в середине 1-го тысячелетия до н. э. Их бивни служили меновым товаром у народов, населяющих территорию Сибири.

Длинный волосяной покров, небольшие уши и массивные, загнутые вверх бивни, которыми мамонт разгребал снег в поисках корма,— все это свидетельствует о его приспособленности к холодному климату. Он предпочитал открытые безлесные пространства и расселился по всей Европе, от Крайнего Севера до Закавказья. Наиболее широкое распространение этот вид получил 40— 25 тысяч лет назад.

В конце последнего оледенения 13—9 тысяч лет назад мамонты встречались реже. Они вымерли в самом начале послеледникового времени, когда резко изменился климат.

Трудно представить, что на территории Лондона 100— 200 тысяч лет назад водились львы (остатки льва были найдены в центре Лондона). В Варшаве нашли остатки слона с крупными прямыми бивнями. Учеными Румынии, изучавшими остатки животных из пещерных стоянок Добруджи, была установлена четырехкратная смена фаун млекопитающих на протяжении последних 100 тысяч пет. При похолоданиях распространялись мамонт, волосатый носорог, северный олень, зубр, лошадь, песец; при потеплениях — кабан, гигантский и благородный олени, первобытный бык. В северных районах Европы в периоды межледниковья также преобладали теплолюбивые животные.

На протяжении плейстоцена, времени великих оледенений, состав фауны неоднократно менялся. Вымирали одни виды, на их место приходили другие. В конце плейстоцена в разных концах Земли произошло массовое исчезновение крупных млекопитающих. В Австралии исчезли гигантские сумчатые, на Мадагаскаре — гигантские лемуры, в Северной Америке вымерло не менее 28 видов, в том числе мастодонт, мамонт, колумбов слон, верблюд, лошадь, гигантский броненосец, гигантский мегатерий, тапир и др.

По подсчетам американского ученого П. Мартина, а это время погибло не менее 200 родов, главным образом крупных травоядных и тех хищников, которые ими питались.

Конечно, не только изменения климата являются причиной исчезновения видов животных. Их массовой гибели способствуют люди, охотящиеся на них.

Исследования магнитного поля Земли помогли установить, что полярность его неоднократно менялась. По- видимому, существовала тесная зависимость между этими переменами и вымиранием организмов. Уменьшение магнитного поля Земли, которое является естественной защитой от космического излучения, при смене полярности сопряжено с притоком космической радиации к земной поверхности. Это увеличивает темпы мутаций, вызывающих вымирание старых и появление новых видов.

Постепенно, шаг за шагом ученые раскрывают тайны нашей планеты и находят объяснения явлениям, прежде казавшимся загадочными.

Откуда известен возраст геологических пластов, ископаемых костей, отложений торфа или угля? Сейчас в распоряжении исследователей есть точные методы, основанные на новейших достижениях науки. Они постоянно совершенствуются и обновляются. Вот некоторые из них. Радиоактивный уран испускает ядерные излучения, постепенно превращаясь в свинец. Время, которое требуется на такое превращение, известно — 4,51 -10s лет. Измерив процент свинца в уране, можно установить, сколько времени прошло с начала процесса распада. Ток можно определить примерный возраст горной породы. Возраст костей вымерших животных определяют с помощью радиоуглеродного метода, основанного на учете количества радиоактивного углерода (изотопа ИС), сохранившегося в костях. Период полураспада этого изотопа 5600 лет. В костях 14С постоянно утрачивает радиоактивность, превращаясь в азот, и, зная, сколько изотопа сохранилось, можно судить о возрасте находки.

Но даже если бы не было Палеонтологических находок, то сведений, которые предоставляют другие науки— сравнительная анатомия, морфология, физиология, биохимия, эмбриология, генетика и биогеография,— оказалось бы достаточно для доказательства биологической эволюции.

Сравнизая строение той или иной системы органов у различных животных или растений, легко заметить, что она построена по единому в своей основе плану. Органы, сходные по строению, по взаимоотношениям с окружающими органами и тканями, по эмбриональному развитию, кровоснабжению и иннервации', называют гомологичными. Это крыло летучей мыши, передний ласт тюленя, передняя лапа кошки, передняя нога лошади и рука человека. Все эти органы имеют почти одинаковое число костей и мышц, нервов и кровеносных сосудов, расположенных по одному и тому же плану, и пути их развития очень похожи. Наличие гомологичных органов, на первый взгляд не сходных, выполняющих различные функции, служит веским доводом в пользу общего происхождения обладающих ими организмов.

у большинства живых организмов сохранились органы или их части, напоминающие о далеких предках, но почти утратившие свое значение. У человека их насчитывают свыше ста. Это рудименты, остатки органов, которые у предков были вполне развиты. Выводы об эволюционном родстве организмов могут основываться и на сравнении их физиологических и биохимических особенностей.

Тысячи опытов с кровью различных животных позволили установить, что между белками крови всех млекопитающих имеется известное сходство. Ближайшими «братьями по крови» для человека являются человекообразные обезьяны, Из всех приматов [VI] наиболее далеки от нас лемуры.

Данные об эволюционных взаимоотношениях можно получить при анализе сходств и различий в структуре молекул. Конечными продуктами обмена пуринов2, которые входят в молекулы нуклеиновых кислот, имеющихся во всех живых клетках, у человека и обезьян является мочевая кислота. У других млекопитающих — аллантоин, у земноводных и большинства рыб — мочевина, у большинства беспозвоночных — аммиак. В процессе эволюции позвоночных ясно прослеживается постепенная утрата тех ферментов, которые необходимы для распада мочевой кислоты. Английский ученый Дж. Нидхэм сделал интересное наблюдение: оказывается, куриный зародыш на ранних стадиях развития выделяет аммиак, на более поздних — мочевину и, наконец, на последних стадиях—¦ мочевую кислоту. Взрослые лягушки выделяют мочевину, а головастики — аммиак.