Эволюция

Канал — «Естественно знаем»

Поясняем для тех, кто вдруг внезапно ещё не знал: один из главных результатов «говнокода» эволюции — это возвратный гортанный нерв. Он идет от мозга к гортани, между которыми расстояние напрямую всего ~30см. Но в чём «говнокод»? А вот какой путь проделывает этот нерв: спускается от мозга в грудную клетку, заворачивается вокруг аорты и артериальной связки, и только затем возвращается обратно к гортани. Этот маршрут у жирафов занимает 4 метра! Как так вышло? Всё дело в нашем рыбьем прошлом. У рыб гомологичная система является единой частью жаберного аппарата и всё находится рядышком. А у нас жабры развились в гортань, аорта сместилась в грудь и вот эти все эволюционные штуки-дрюки. Однако новый оптимальный путь для гортанного нерва эволюция не предусмотрела, ведь она неразумна. Вот и случился косяк, при котором аорта утащила гортанный нерв за собой в грудь. Надеюсь, я справился с кратким и понятным объяснением!

И бонусное в комментариях 

Со школы многим известно, что существует такая штука как эволюция. Научно обосновал её Дарвин, поэтому её еще называют Дарвиновской теорией эволюции.  Вроде бы она должна идти в сторону улучшения существ, хотя на самом деле эволюция всего лишь способствует изменениям зверушек в сторону адаптации к существующим условиям.  

И есть ещё одна штука, которую великий ученый не учел -половой отбор. Это когда самцы, пытаясь завоевать расположение самочек и получить преимущество перед конкурентами выращивают у себя всякую ненужную, часто даже мешающую фигню. Классическим примером такой фигни является хвост павлина.  Для выживания птички он не нужен, наоборот, мешает и полёту и движению, но самочкам нравится, вот и оказывали расположение тем самцам, у которых самый красивый и большой.  Стало быть, успешнее в продолжении рода оказались обладатели нефункционального органа. В общем, у птичек бабы явно рулят.

Но у других зверушек бывает не лучше.  Например, рога у лесных оленей или лосей. Вы в самом деле думаете, что продираться сквозь ветки и кусты удобнее с такой хренью на голове?  Нет, постоянно в лесу встречаются особи, запутавшиеся рогами и не сумевшие освободиться.  Или самцы, сцепившиеся друг с другом и всё. Но самочки любят оленей с большими причиндалами на голове, вот и приходится стараться.

адно, переходим к человекам.  Уже у австралопитеков начинается уменьшение размеров клыков, то есть менее зверское лицо оказывается более привлекательным. А вот у гейдельберцев клыки еще меньше, почти как у нас, зато надбровные дуги ого-го-го какие.  Тут похоже не обошлось уже без отбора на прочность черепа – рубилом по башке надо уметь выдерживать.

А теперь наши дни. В одном из африканских племён мужчины отличаются необычно низким ростом, хотя все их соседи нормальные, а чаще даже выше в среднем.  Да и это вполне объяснимо – грацильное сложение, когда высота значительно превосходит ширину это приспособленность к жаркому климату. Ну так почему мужики невысокие?

Оказывается, в традициях этого племени обязательно нужно лупить жен. Типа, бьет значит любит.  Традиции чтить надо, только вот женщинам похоже не особо нравится когда их лупят и они стараются выбирать мужей размером поменьше.  Слабее бить будет. Вот так за десяток поколений и стали мужики маломерками. Вывод – не надо бить жен😊

Об этой истории, и о множестве других интересных вещах в лекции Дробышевского 

Закрываем ещё один долгострой почти годовой давности.

Вопреки распространенному мнению, не в океанских глубинах, а на суше берут начало морские монстры. Многие виды, после того как первые животные вышли на сушу примерно 400 миллионов лет назад, обратно мигрировали в водную среду и зачастую занимали там доминирующие позиции в пищевых цепях.

Ярким примером успешного возвращения в океан служат ихтиозавры. Освоив океан 250 миллионов лет назад, потомки наземных рептилий продемонстрировали впечатляющую адаптивную радиацию*. В ходе эволюции возникли как гигантские хищники верхнего трофического уровня, так и стремительные виды-жертвы, заполнившие различные экологические ниши.

Многочисленные группы позвоночных - плезиозавры, плиозавры, мозазавры - прошли аналогичный путь.

Среди вторично-водных животных киты занимают особое положение. С этимологией названия данной группы (Cetation), переводящейся как "большой морской монстр", контрастирует современное восприятие китов как величественных морских созданий.

В результате падения астероида размером с Эверест 66 миллионов лет назад произошло масштабное вымирание, уничтожившее около 75% всех видов. Среди наиболее известных жертв катастрофы числятся не только нептичьи динозавры. В воздушном пространстве исчезли птерозавры - первые позвоночные, научившиеся летать. В океанских глубинах прервалось почти 200-миллионное господство крупных морских рептилий - мозазавров и плезиозавров.

Массовое вымирание освободило экологические ниши для новых групп животных. Древнейшие киты, известные как археоцеты, кардинально отличались от последующих глубоководных потомков с плавниками. Примечательно родство китообразных с современными копытными - оленями, свиньями и бегемотами.

Древнейший известный представитель китообразных - пакицет, обитавший 50 миллионов лет назад на территории современного Пакистана. У пакицета сохранялись четыре полноценные конечности с небольшими копытными фалангами. Длина тела составляла 120-150 см, что сопоставимо с размерами волка. Считающийся базальным, или примитивным, членом китовой линии, пакицет вел наземный образ жизни, лишь иногда заходя в воду для охоты на рыбу. О принадлежности пакицета к китообразным свидетельствует уникальная особенность строения черепа - слуховая булла**, характерная для всех китообразных и обеспечивающая эффективный подводный слух и эхолокацию.

Следующим своеобразным шагом в эволюции китов был амбулоцет, еще один переходный вид, появившийся 48 миллионов лет назад. Его тоже нашли в Пакистане, как и пакицета. Многие ранние киты произошли из этого региона, поскольку когда-то здесь располагался древний океан под названием Тетис. Интересно, что из-за тектонических сдвигов, вследствие которых это море обмелело, окаменелости древних китообразных можно найти повсюду: и в сердце пустыни и на горных вершинах.

Среди этих окаменелостей амбулоцет демонстрирует множество адаптаций, которые делали его гораздо более приспособленным к морской среде, при этом сохраняя функциональные конечности. Амбулоцет был гораздо более неуклюжим на суше, чем его предшественники. Это объясняется тем, что его ноги стали короче и компактнее, напоминая конечности современных речных выдр. В результате этих изменений амбулоцет первым среди китов выработал характерную технику плавания посредством выгибания тела вверх-вниз, которая позже станет определяющей для всех полностью водных китообразных.

При длине 3-3,7м амбулоцетус мог охотиться на гораздо более крупную добычу. Его обтекаемое тело, удлиненная морда и высоко расположенные глаза позволяют предположить, что он мог охотиться из засады, подобно крокодиловым. Кроме того, они представляют собой первых китов, которые вышли в океан, хотя их ареал ограничивался прибрежными регионами, пока более поздние виды не расширили его дальше.

Будь то из-за обильной пищи, меньшей конкуренции или сочетания обоих факторов, переход в водную среду у этих китообразных прошел исключительно успешно. Они начали занимать экологические ниши, оставшиеся вакантными после давно вымерших морских рептилий. Поэтому за относительно короткий промежуток времени эти животные начали быстро развивать черты, которые все больше и больше приближали их к полностью водному образу жизни.

47 миллионов лет назад древние киты начали осваивать открытый океан — впервые китообразные были обнаружены за пределами Индийского субконтинента. У других представителей стали проявляться признаки раннего развития дыхала, поскольку ноздри постепенно смещались к верхней части головы. К 46 миллионам лет назад первые киты пересекли Атлантический океан. Некоторые начали развивать хвостовые плавники. Однако их образ жизни ещё не стал полностью водным — данные, полученные при изучении останков, свидетельствуют о том, что они выходили на сушу, чтобы размножаться.

Лишь 40 миллионов лет назад полностью водные киты начали бороздить океаны. Базилозавриды стали крупнейшими из них, а базилозавр - самым крупным видом в этом семействе.

Больше не сдерживаемые ограничениями наземной среды обитания в плане размера и испытываемых нагрузок, древние киты достигли поистине колоссальных размеров. Базилозавр был устроен совершенно иначе, чем современные виды — тело отличалось стройностью и змеевидностью. По длине он достигал размеров кашалота — около 18 метров.

Помимо уникального строения тела, базилозавр обладал весьма примитивным черепом, больше напоминавшим наземных хищников, нежели современных водных млекопитающих. 

Любопытно, что многие их адаптации также схожи с доисторическими рептилиями, что даже привело к тому, что ранние палеонтологи ошибочно классифицировали базилозавра как морскую рептилию, присвоив вводящее в заблуждение название «царь-ящер».

Хотя «ящеричья» часть названия была явной ошибкой, «царская» характеризовала его весьма точно.

Базилозавр стал одним из первых настоящих суперхищников среди китов, охотясь на крупную рыбу, акул и даже сородичей-базилозавридов, таких как 5-метровый дорудон, останки которого нередко оказываются пожёванными другими змееподомными китами. Господство базилозавридов ознаменовало расцвет археоцетов, но продлилось недолго.

Около 34 миллионов лет назад эоцен-олигоценовое вымирание привело к резкому падению глобальных температур. Климатические изменения положили конец эпохе базилозавридов и заложили основу для возникновения современных китов.

В отличие от археоцетов, живших до них, неоцеты или новые киты были лучше приспособлены к изменяющемуся миру. Современные китообразные делятся на две группы: усатые киты (мистицеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Это разделение определяет не только их рацион и охотничьи стратегии, но и весь образ жизни.

Начнем с мистицетов. Сегодня эти животные известны несколькими особенностями. Одна из них — китовый ус, состоящий из тех же волокон, что и человеческие волосы. Они используют эти гигантские щетки для фильтрации огромных роев криля.

Также они знамениты своими колоссальными размерами, что делает их крупнейшими животными за всю историю Земли.

Однако вначале их размеры были куда более скромными. Ранние усатые киты достигали всего 3-4,5 метров в длину, что сопоставимо с размерами современных дельфинов. Одна из причин таких ограниченных размеров заключалась в том, что у них еще не развился китовый ус, который впоследствии стал определяющей чертой их потомков.

Интересно, что хотя все мистицеты сегодня беззубые, они сохраняют связь со своим зубастым прошлым — у них развиваются зубы в утробе, но они исчезают еще до рождения.

Эта эволюционная перестройка совпала с кардинальными изменениями окружающей среды в период олигоцена. Похолодание климата привело к формированию массивных полярных ледяных шапок, особенно в Антарктике. Океанская циркуляция преобразилась, создав мощные конвейерные потоки холодной воды, богатой питательными веществами.

Потоки спровоцировали взрыв популяций планктона в освещенных солнцем слоях моря. Размножение планктона увеличило численность криля и других мелких организмов. Изобилие планктона в океане открыло возможность для развития у некоторых китов способности к фильтрационному питанию большими объемами.

Ранние киты охотились на рыбу и кальмаров, но быстро адаптировались. 3-метровый этиоцет прекрасно иллюстрирует переходную фазу между древними и беззубыми китами. Ископаемые свидетельства показывают наличие и зубов и китового уса, которым он всасывал добычу - своеобразная ранняя версия фильтрации пищи у современных представителей этого подотряда.

Постепенная эволюция подготовила почву для появления современных морских гигантов. К миоценовой эпохе (10-5 миллионов лет назад) Земля стала ещё холоднее, что привело к взрывному росту популяций криля и планктона.

Усатые киты, благодаря своим высокоэффективным пластинам китового уса, теперь могли фильтровать огромные объемы мелких организмов, прикладывая минимальные усилия. Так их тела достигли максимальных биологически возможных размеров.

Появились массивные животные: горбачи, финвалы, гренландские киты с китовым усом до 4 метров длиной. Самый крупный — синий кит — одним глотком поглощает до 80 тысяч литров воды, фильтруя криля на 2 миллионов калорий. При длине 30 метров и весе почти 200 тонн синий кит — самое крупное животное в истории Земли.

Удивительно, что киты эволюционировали в гигантов лишь в последние несколько миллионов лет, что намекает на другие факторы, помимо доступности добычи, которые могли ограничивать их размеры.

Одна из теорий - это присутствие крупных океанских хищников вроде мегалодона, постоянно охотившихся на мелких усатых китов и не дававших им расти.

Гигантские акулы — не единственная угроза. Другая ветвь неоцетов — зубатые киты — стала не менее смертоносной, развив черты, которые сделали их более эффективными охотниками.

Одна из их самых замечательных адаптаций этих китов — эхолокация. Они издают щелчки и интерпретируют возвращающееся эхо с помощью специального органа, называемого дыней***.

Как оказалось, эта адаптация, подобно эволюции китового уса у мистицетов, могла быть обусловлена охлаждением океанов. Холодные воды стали мутными из-за увеличившегося содержания микроорганизмов, а изменения солености понизили растворяющие свойства морской воды, ввиду чего те вещества, которые при тёплом климате растворялись без остатка, теперь образовывали взвесь и делали воду ещё более мутной. 

Зрение стало менее полезным, зубатые киты стали больше полагаться на слух. Ввиду этого они стали погружаться глубже, куда не попадает солнечный свет, открывая новые охотничьи угодья.

Некоторые виды, такие как клюворылые киты, могут достигать глубин почти 3000 метров. Другие, как кашалот — крупнейший зубатый хищник — специализируется на охоте на колоссальных кальмаров на глубинах более 900 метров. Мощные щелчки не только обнаруживают добычу, но потенциально оглушают или дезориентируют её. 

Для сравнения, громкость реактивного двигателя самолета на взлёте достигает 140 децибел, а щелчки кашалотов - до 230 децибел. Это самый громкий звук во всем животном мире. Поскольку звук лучше распространяется в водной среде, их мощные щелчки ещё более эффективны.

Другие зубатые киты, такие как косатки, являются самыми опасными хищниками в океане. Их обычно называют китами-убийцами, и их видели активно охотящимися на других представителей верхнего звена пищевой цепи, таких как большие белые акулы. Иногда они топят синих китов. Около 100 особей в антарктических широтах научились координированно поднимать волны, чтобы сбивать тюленей со льдин.

Хотя косатка сегодня является главным хищником, если оглянуться всего на 10 миллионов лет назад, существовал один зубатый кит, который был прямым конкурентом таких гигантов, как мегалодон - мелвиллов левиафан. Его название происходит от библейского левиафана и фамилии Германа Мелвилла, автора "Моби Дика". Этот кит был одним из самых грозных хищников своего времени.

Хотя он был немного меньше мегалодона — около 17 метров, взгляд на их зубы показывает всю картину. В то время как зубы мегалодона были около 15 сантиметров в длину, зубы левиафана превышали 30 сантиметров. Для масштаба: эти зубы были размером с 2-литровую бутылку газировки - самые большие зубы среди всех известных науке когда-либо существовавших животных.

Как видите, когда дело доходит до размеров, киты практически держат все рекорды. Путь от хищников размером с волка до крупнейших морских чудовищ океана — поистине невероятная история. И это заставляет задуматься: если киты когда-нибудь вымрут, какие морские чудовища придут им на смену?

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

* Адаптивная радиация — адаптация родственных групп организмов к систематическим нерезким однонаправленным изменениям условий окружающей среды.  
** Слуховая булла — характерный признак китообразных, особое костное образование, изолированное пазухами. У современных китов нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берёт на себя слуховая булла. 
*** Дыня - акустическое жировое тело на головах зубатых китов. Играет роль акустической линзы для фокусировки звуков.

По материалам ролика 

Иронично, но изначальная функция пера была какой угодно, но не для полёта. Вспомните любое другое летающее позвоночное. Все они летают (-ли) на перепончатом крыле: рукокрылые, некоторые грызуны, рептилии. Иронично ещё и то, что пернатые птерозавры тоже летали на перепонке! Так что полёт с помощью перьев уникален для птиц. Как и само возникновение полёта у пернатых. 
Практически все летающие позвоночные, кроме, собственно, птиц, начали свой путь в небо с деревьев. Такая эволюция полёта называется с дерева вниз. Древесные предки рукокрылых или птерозавров прыгали с ветки на ветку для более успешной охоты или спасения от хищников. В следствие такого образа жизни было выгодно отращивать перепонку и накачивать передние лапы. У птерозавров удлинится мизинец, на который и натянется перепонка для крыла. У рукокрылых же удлинятся все пальцы, кроме первого, а перепонка расположится между ними. У летяг перепонка образуется между задним и передними конечностями, у ящериц — между рёбер, у древних рептилий — вообще на ногах. Перепонка — тред на все времена. А птицы? Птицы уникальны.
Их полёт произошёл с земли вверх. Перо предназначалось для чего угодно, кроме полёта. Во-первых, это красиво! Ну и терморегуляция лишней не бывает. А маленьким хищным динозаврам, жившим в нижнем ярусе леса более 150 млн лет назад, очень нужно было далеко прыгать и быстро бегать. Длинные перья на передних конечностях, называемые сегодня маховыми, и длинные перья на хвосте, называемые сегодня рулевыми, вероятнее всего появились именно так: для быстрого бега и высоких прыжков. Через несколько миллионов лет эти перья уже будут служить для полёта.
Стоит упомянуть, хотя я уже упомянул, само перо для птиц не уникально. Перьями обладали различные группы нептичьих динозавров: цератопсиды, различные тероподы, гетеродонтозавры, большие, маленькие. А ещё оперёнными были птерозавры. Но перо для полёта начали использовать именно птицы.

Для примера

Анхиорнис (лат. Anchiornis) считается одним из ближайших родственников птиц среди нептичьих динозавров. Это маленький и юркий динозавр. Передние конечности были ещё слишком короткими и тяжёлыми, чтобы использовать их для полёта. А вот ножки нашего героя будут интереснее. Насколько мы знаем, у анхиорниса оперёнными были и задние конечности. Но зачем? Для быстрого наземного животного, неспособного к полёту, перья на ногах лишь мешают. Тем более сами ноги выглядят так, будто предназначены для быстрого бега. Что за противоречия такие? Тут та же история, что часто бывает у птиц. Это красиво! То есть, вероятнее всего роскошные перья на ногах имели скорее демонстративную функцию, чем аэродинамическую.

Интересный вопрос. Грудное вскармливание — отличительная черта млекопитающих. Это ещё сказал Карл Линней. Но появилось оно задолго до самих маммалов. Таков результат изучения генома млекопитающих. Гены, отвечающие за лактацию, старше, чем сами млеки.

Первые амниоты, освоившие сушу, откладывали яйца. Их яйца отлично впитывали воду из окружающей среды, но были уязвимы для непредсказуемой погоды. Завропсиды (предки птиц и рептилий) решили этот вопрос твёрдой скорлупой яйца, изолировав его от внешнего воздействия. Предки же млеков остались верны пористой оболочке. Но вместо того, чтобы оставить потомство в руках стихии, они ложились на яйца. Влага с шерсти попадала вовнутрь яйца. Позже с влагой из потовых желёз в яйцо стали попадать питательные и противомикробные элементы. После вылупления детёныш слизывал эту смесь с шерсти родителя. Последний шаг — эволюция потовой железы в молочную с соском. Так я уместил вопрос эволюции, простите, сисек в 1000 символов.

@ofcWeKnow

Нам очень повезло, что наша галактика пусть и не уникальна, но не участвует в межгалактических заварушках. Мы находимся в относительно безопасном месте в галактике: не в центре, и не в рукаве. Шанс быть испепелёным вспышкой сверхновой стремится к нулю. Да и никто из других звёзд не скоммуниздит Землю у Солнца. Наше Солнце — жёлтый карлик. Это очень комфортная для жизни звезда. К ней не надо быть очень близко, как к красному карлику, вспышки которого сдувают атмосферу и кипятят океаны. И наше Солнце не сверхгигант, чья жизнь короче, чем у динозавров. Наше положение в звёздной системе — идеально. Мы в зоне Златовласки! Здесь вода может быть жидкой, и белковая Жизнь не сварится в луже. Даже Луна — удача. Из четырёх каменных планет, только у нас есть Луна, способная уравновесить планету. Наш спутник помогает Земле не "перевернуться на бок", что могло бы привести к глобальным (нет, Глобальным) сменам климата, магнитых полюсов и потери атмосферы. А ещё у нас есть огромный страж, Юпитер. Сначала он нам очистил уютное место в Системе, а теперь охраняет от опасных астероидов. Не всегда удачно, но мы же не будем на него злиться за динозавров? На начальном этапе жизни Земли условия сформировались весьма удачными, чтобы молекула "научилась" самореплицироваться и досамореплицировалась до сложной РНК. 4 млрд лет Жизнь подверглась катастрофам планетарного масштаба: то вся Земля вспыхнет, то замёрзнет, то выхватит десятикилометровым астероидом. Динозавру было достаточно съесть одного из миллиона твоих позвоночных предков, и тебя бы не было. Но ты здесь, ты это читаешь. А значит твоим предкам повезло! Повезло с климатом, едой, хищниками, вулканами. А ты сидишь и думаешь, как тебе не повезло, что тебя зовут Олег.

*пост создан шутки ради, Олеги, без обид. В нём могут быть неточности и гиперболизации. Его цель вас улыбнуть концовкой, а не обесценить ваши неудачи. Автор отдаёт себе отчёт, что такое причино-следственная связь.

Есть вопросы к дезигну, но я и не дезигнер. На все цифры в конце будут даны ссылки. Могут быть проблемы с читабельностью, так как Капибара допускает изображения до 9500 пикселей по высоте, а проект делался для 16000 пикселей.

Вот такая штука получилась. Конечно же, такие древние события, как первый фотосинтез, датируют очень примерно. Или первая ядерная клетка. Уже завтра мой таймлайн может оказаться совсем неактуален. Но суть тут в другом. Мы имеем доказательства, что жизнь зародилась миллиарды лет назад. Будь то 2 миллиарда, или 4 — это не важно. Посмотрите, где на этой линии находится... нет, не человек, а вообще животное. Примитивнейшая губка. Или что касается тетраподов. 350 млн лет назад или 390 млн лет назад они появились? Посмотрите, насколько это маленькое число для нашей планеты. А уж человек со всей своей цивилизации лишь мимолётное явление даже в масштабах одной планеты.

Я планирую делать такие масштабные таймлайны и дальше. Для животных, для млекопитающих, для приматов, для цивилизации. 

Возраст Земли:- American Museum of Natural History
- Англоязычная Википедия. Возраст подтверждают первые 4 ссылки

Возраст жизни на Земле:- Самое раннее гипотетическое число 4 300 млн лет. Самая ранняя окаменелость 3 700 млн лет. 4 100 млн лет — углеродные следы биогенного происхождения

Первый синтез кислорода:- Возраст синтеза кислорода цианобактериями. Число гипотетическое

Кислородная катастрофа:- Ссылка на подробную статью на англоязычной Вики

Гуронское оледенение:- Ссылка на подробную статью на англоязычной Вики

Первый эукариот:- Grypania spiralis — претендент на самое древнее известное эукариотическое... что-то

Скучный миллиард:- Ссылка на подробную статью на англоязычной Вики

Первая многоклетка:- Многоклеточную жизнь датируют от 600 млн до 2,1 млрд лет. Я опирался на эту статью

Криогений:- Ссылка на подробную статью на англоязычной Вики

Первое животное:- В этих окаменелостях найдена следы, напоминающие примитивных губок. Однако, различные находки и анализ размывают границы появление животного от 570 млн лет до 1 000 млн лет. 630-670 млн лет выглядит самым правдоподобным числом

Первое позвоночное:- По этой ссылке говорится о позвоночной рыбе нижнего Кембрия

Перове растение на суше:- Первые растения на суше датируются средним ордовиком

Первый тетрапод:- Тут я немножко поскромничал. Самое древнее окаменелое тело датируется поздним девоном. Однако, есть свидетельства чуть старее. Самые старые свидетельства, но сильно критикуемые, 390 млн лет

Первое млекопитающее:- В этой статье говорится, что 225 млн лет уже существовали маленькие "землеройки"

Первые приматы:- В летописи окаменелости приматы появляются 55 млн лет назад, но, что вероятнее, появились раньше

Хомо хабилис:- Самый древний Хомо. Вообще его датируют 2,8 млн лет, но на сайте Антры взято число 2,3 млн лет. В масштабе данного таймлайна это не имеет значение.

Возраст Земли:- American Museum of Natural History- Англоязычная Википедия. Возраст подтверждают первые 4 ссылки

Возраст жизни на Земле:- Самое раннее гипотетическое число 4 300 млн лет. Самая ранняя окаменелость 3 700 млн лет. 4 100 млн лет — углеродные следы биогенного происхождения

Первый синтез кислорода:- Возраст синтеза кислорода цианобактериями. Число гипотетическое

Кислородная катастрофа:- Ссылка на подробную статью на англоязычной Вики

Гуронское оледенение:- Ссылка на подробную статью на англоязычной Вики

Первый эукариот:- Grypania spiralis — претендент на самое древнее известное эукариотическое... что-то

Скучный миллиард:- Ссылка на подробную статью на англоязычной Вики

Первая многоклетка:- Многоклеточную жизнь датируют от 600 млн до 2,1 млрд лет. Я опирался на эту статью

Криогений:- Ссылка на подробную статью на англоязычной Вики

Первое животное:- В этих окаменелостях найдена следы, напоминающие примитивных губок. Однако, различные находки и анализ размывают границы появление животного от 570 млн лет до 1 000 млн лет. 630-670 млн лет выглядит самым правдоподобным числом

Первое позвоночное:- По этой ссылке говорится о позвоночной рыбе нижнего Кембрия

Перове растение на суше:- Первые растения на суше датируются средним ордовиком

Первый тетрапод:- Тут я немножко поскромничал. Самое древнее окаменелое тело датируется поздним девоном. Однако, есть свидетельства чуть старее. Самые старые свидетельства, но сильно критикуемые, 390 млн лет

Первое млекопитающее:- В этой статье говорится, что 225 млн лет уже существовали маленькие "землеройки"

Первые приматы:- В летописи окаменелости приматы появляются 55 млн лет назад, но, что вероятнее, появились раньше

Хомо хабилис:- Самый древний Хомо. Вообще его датируют 2,8 млн лет, но на сайте Антры взято число 2,3 млн лет. В масштабе данного таймлайна это не имеет значение.

Сделал ещё один таймлайн по самой интересной для меня теме, по теме мезозоя. Мезозойская эра — это эра динозавров. С начала юрского периода до конца мелового динозавры правили сушей безраздельно, а это, на секундочку, 135 млн лет. За это время происходило много чего интересного в эволюции Жизни на Земле, но не всё можно поместить в такой малый формат. Цена деления на таймлайне — 1 млн лет. В 1 млн лет уместится 180 человеческих цивилизаций (человеческая цивилизация насчитывает около 5500 лет) или 12500 человеческих жизней, если мы возьмём за среднюю продолжительность жизни 80 лет. Приятного чтения!

Много, что сюда не поместилось. Как минимум плезиозавры, много других знаменитых динозавров, аждархиды (крупнейшие летающие животные в истории), различные насекомые, амфибии, рыбы (например, костистые рыбы), растения (например, сосны появились в мелу), множество климатических и катастрофических событий (например, сеномано-туронское океаническое бескислородное событие) Я попытался выделить самое важное.

В мозге каждого из нас живет древний вирус. А если точнее, то его генетический код, который давно стал частью нашего генома и теперь, вероятно, играет ключевую роль в работе того, что мы называем сознанием.

Согласно двум исследованиям (первое и второе), опубликованным в рецензируемом журнале Cell, миллионы лет назад вирус внедрил свой генетический код в геном четвероногих животных. После многочисленных эволюционных хитросплетений до наших дней "уцелел" лишь фрагмент кода, но он все еще продолжает функционировать в человеческом мозге, выполняя типично вирусную задачу: упаковывает генетическую информацию и отправляет ее от одних нервных клеток к другим в небольших "капсулах", очень похожих на сами вирусы.

Вирусные гены — это норма

Может показаться странным, что части человеческого генетического кода берут свое начало от вирусов, но это — абсолютная норма. Согласно научным данным, от 40 до 80 процентов человеческого генома сформировались благодаря древним вирусам, которые миллионы лет назад внедрились в ДНК наших очень далеких предков.

Связано это с тем, что вирусы — не просто микроскопические "сущности", стремящиеся покомфортнее обосноваться в организме как бактерии. Вирус — это генетический паразит, целью которого является внедрение своего генетического кода в клетки хозяина с целью их захвата и превращения в фабрики для производства новых вирусов. Чаще всего эти "вирусные манипуляции" не дают результатов, но в некоторых случаях — наносят серьезный вред носителю. Однако в природе встречается и третий исход: иногда внедренные вирусные гены оказываются полезными, поэтому они остаются с нами навсегда.

Ген Arc в действии

Стоит синапсу* активироваться и древний вирусный ген Arc тут же оживает, начиная записывать свои инструкции в виде подвижного генетического кода, известного как РНК. За пределами клеточного ядра РНК служит посланником ДНК, представляя собой односпиральную копию кода двойной спирали ДНК.

*Синапс — это место контакта между двумя нервными клетками (нейронами).

Следуя инструкциям Arc, нервная клетка возводит вокруг вирусной РНК "капсиды" (вирусоподобные оболочки, состоящие из белков), что позволяет ей свободно перемещаться между клетками — иммунная система не распознает ее как угрозу. Таким образом вирусная РНК беспрепятственно проникает в соседние нейроны и передает им свой пакет генетической информации.

И вот тут начинается самое интересное: ученые пока не знают, что делает эта информация, попадая в новую клетку. Но авторы исследования обнаружили, что если этот механизм нарушен, то синапсы отмирают. Проблемы с геном Arc часто встречаются у людей с аутизмом и другими нетипичными неврологическими состояниями.

Исследователи считают, что эти процессы необходимы для реорганизации мозга с течением времени (сознание ребенка, определенно, отличается от сознания взрослого человека).

"Они [эти процессы] лежат в основе функционирования мозга — от классических условных рефлексов до человеческого самопознания и концепции 'я'", — отмечают они.

Многократное вторжение

Ген Arc, похоже, передавался от вирусов к животным не один раз. У людей и четвероногих существ гены Arc тесно связаны друг с другом. Однако гены Arc у плодовых мушек и червей, по-видимому, появились независимо друг от друга.

Следующий шаг исследования — объединить экспертов в области нейронауки и вирусологии, чтобы выяснить, когда и как именно Arc попал в наш геном, и какую информацию он передает между нашими клетками сегодня.

Вирусная космическая программа

В природе встречаются примеры, когда паразиты полностью контролируют поведение носителя. Например, паразитический червь Лейкохлоридий парадоксальный (лат. Leucochloridium paradoxum) внедряется в организм улитки и превращает ее в покорного раба, заставляя забраться как можно выше, чтобы она была съедена птицей. Оказавшись в организме пернатого создания, червь приступает к размножению.

Может быть, древний вирус, наградивший нас геном Arc, тоже преследовал свои цели, но более масштабные. Возможно, целью вируса было расширение сферы влияния далеко за пределы Земли, поэтому нас так тянет к звездам. То есть наше совершенно иррациональное желание колонизировать абсолютно непригодные для жизни миры вроде Луны и Марса может быть не нашим сознательным выбором, а древней вирусной программой.

Читайте также:

• Между жизнью и смертью может существовать «третье состояние».
• Что происходит с сознанием после смерти?
• Ученые разрешили вековой спор: мозг создает новые нейроны всю жизнь.

Что бы понять, что ты такое на самом деле, нам надо разобраться, что такое ретровирусы и заглянуть на 100 миллионов лет назад.

Что такое вирус? Вирусы настолько просты, что многие биологи не считают их полноценными живыми организмами. Каждый вирус — это, по сути, микроскопический пакет генетического материала. У каждого царства есть свои вирусы. Размножаться они могут только заражая живые клетки: они перестраивают механизмы работы хозяина и заставляют его клетки создавать свои копии. Зачастую они вызывают у своих хозяев заболевания. Они используют наши собственные механизмы, поэтому их так трудно убить, ведь получается, надо вредить своим внутриклеточным процессам, чтобы остановить вирусное машиностроение.

Хорошо, с вирусами разобрались, так что такое ретровирус? Природа ретровирусов была впервые поднята в 1960-х. Они, можно сказать, переписали догмы биологии. До их открытия считалось, что клетки из ДНК делают РНК, а из нее — протеины. Но ретровирусы умеют из РНК делать ДНК, то есть процесс идет в обратную сторону! Эта способность впоследствии послужила человечеству, и мы теперь можем исследовать активные гены в клетках. Главная особенность ретровирусов в том, что они умеют встраивать свою ДНК в ДНК хозяина, и могут сидеть там годами, не вызывая подозрений у иммунной системы.

Обычно вирусы передаются горизонтально: при чихании, занятиях любовью, при контакте с кровью зараженного и т.д. В этом случае вы распространяете укомплектованные частицы вируса кому угодно. Ретровирусы могут прятаться в вашей ДНК, и если ретровирус проникнет в зародышевую линию клеток, в гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды), то он предастся вертикально к вашим детям и потомкам. Вертикальная передача вируса может повлиять на нашу эволюцию, и, как мы видим, это уже произошло. Из-за древнего ретровируса, который инфицировал нашего предка, у нас появилась плацента!

Несмотря на большое разнообразие вирусов, к счастью, известно только четыре ретровируса, заражающих человека. Все они были открыты в 1980-х годах: Т-лимфотропный вирус человека 1, вызывающий одну из форм рака, и близкородственный ему Т-лимфотропный вирус человека 2, а также печально известные вирусы иммунодефицита человека ВИЧ 1-го и 2-го типов, вызывающие СПИД.

Как же получилось, что ретровирус, сидит в ДНК и не отсвечивает? Когда древний ретровирус инфицировал нашего предка и стал передаваться по наследству, как советский сервиз, то стали накапливаться мутации. Эти мутации делают так, что ретровирус больше не может создать активные копии себя, и ему не осталось ничего другого, как смириться и стать частью нас. Такие дробленые кусочки вирусной ДНК называются эндогенными ретровирусами, мы будем звать их встроенными ретровирусами. Наша ДНК полна их. Когда в 2001 году секвенировали геном человека, оказалось, что почти 8% нашей ДНК, оказалась не нашей, а встроенными ретровирусами. 8% твоей ДНК, Карл, не твоя!

Встроенные ретровирусы есть у всех позвоночных. Большинство человеческих встроенных ретровирусов не являются уникальными для нашего вида и встречаются у некоторых других приматов, например, шимпанзе. Мы унаследовали их от наших общих обезьяньих предков. Некоторые из встроенных ретровирусов действительно древние, например, на хромосоме 17 есть кусочек ретровируса возрастом 104 миллиона лет. Когда гигантские ящеры ходили по земле, а наши предки были мелкими млекопитающими и по совместительству подножным кормом динозавров, они заразились каким-то ретровирусом, который так и остался в ДНК. Что именно делает этот кусочек, пока не ясно.

И так как же мы получили плаценту? Если быть совсем точным, то ни мы, ни наши обезьяньи предки плаценту не получили. Плаценту получил общий предок млекопитающих, когда мы пошли другой эволюционной дорогой, чем сумчатые животные. И со временем по наследству получили плаценту и мы.

Когда древний ретровирус находил подходящего хозяина, он объединял свою мембрану с мембраной хозяина, чтобы слиться воедино. В этом ему помогал белок синцитин. После слияния с клеткой, он внедрял свой геном, включая отвечающий за слияние ген, производящий синцитин, в геном хозяина. Но однажды вечером, хотя это могло бы быть и утро, или ночь, все пошло не по плану, и клетка перехватила инициативу, использовала ген сама, и организм начал использовать синцитин в своих нуждах. Вирус не смог успешно инфицировать. Как говорится, не повезло, не фортануло.

В процессе эволюции предки млекопитающих вырастили плаценту, а древний ретровирус стал лишь тенью самого себя — встроенным ретровирусом. Соединяя клетки матери и клетки эмбриона, плацента может передавать эмбриону питательные вещества и выводить отходы. Ретровирусы неоднократно инфицировали млекопитающих на протяжении всей их эволюционной истории, поэтому у разных групп млекопитающих часто встречаются разные синцитины, происходящие от разных ретровирусов.

Примерно 25 миллионов назад от прадеда всех ящериц откололась одна ветвь — ящерица мабуя (Scincidae). А примечательны они были тем, что были живородящими, тогда как большинство рептилий откладывали и откладывают до сих пор яйца, покрытые твердой оболочкой. А рожать живых детенышей они смогли из-за вируса, который наследил в ДНК мабуя. Тот же самый вирус оставил в наследство плаценту и им. Без этого вирусного гена плацента в самках не развивается, ученые подтвердили это на мышах. То есть вирус вырастил нам целый орган! Так что, если выиграете какую-нибудь награду, не забудь поблагодарить семью, коллег, друзей и вирусы!

Плацента — не единственный пример работающих ретровирусов.

Зародышевые клетки известны своей множественной силой и потенциалом развиваться в любой вид клеток: костей, мышц, нервов, крови, кожи и т.д. А могут они это потому, что встроенный ретровирус производит особенный подвид РНК-молекулы, пока эти молекулы производятся, клетка многопотенциальна. Другие встроенные ретровирусы регулируют активность генов и тем самым контролируют процессы в организме. Например, наш организм использует фермент амилазу для расщепления углеводов, таких как крахмал, который мы получаем с пищей. Амилаза производится в двух местах: в поджелудочной железе и во рту, выделяясь со слюной. Так вот, встроенный ретровирус активирует выделение амилазы в слюнных железах через промотер. Промотер — область ДНК, в которой начинается транскрипция гена, где начинают из ДНК делать РНК для последующего образования белка.

Как видно из вышеперечисленного, ретровирусы теперь служат на благо хозяина. В плаценте и развивающемся эмбрионе можно встретить еще один белок — супрессин, доставшийся нам от встроенного ретровируса. Похожий белок можно найти во внешних оболочках других вирусов. Из-за схожести белков супрессин блокирует проникновение ретровирусов в клетки, поскольку он связывается с рецепторами на внешней мембране клетки, которые сами вирусы использовали бы для проникновения в клетку. Если объяснить на пальцах, то супрессин — это ключ, который оставили в замке. Если в дверь вставить похожий ключ, он не сможет открыть дверь, так как оставленный ключ будет ему мешать. Так ретровирус не сможет проникнуть в эмбрион. Исследователи полагают, что первоначально супрессин использовался для предотвращения заражения ретровирусами эмбрионов, которые имеют очень слабую иммунную систему.

На данный момент насчитывается около 1500 потенциальных встроенных ретровирусов. Некоторые производят белки (супрессин, синцитин), некоторые РНК (как в зародышевых клетках). Новые исследования говорят о том, что некоторые помогают иммунной системе нацеливаться на раковые клетки. Для здорового существования очень важно, чтобы гены включались и выключались в точной последовательности, а встроенные ретровирусы могут это контролировать. Без них ни одно животное, включая человека, не существовало бы в своем нынешнем виде. Но хотя они могут защищать нас от болезней, было бы неудивительно, если бы некоторые встроенные вирусы также были ответственны за негативные последствия.

А как же сейчас? Внедряются ли современные ретровирусы в наши зародышевые клетки? К счастью, нет, последние несколько тысяч лет нет никаких свидетельств появления новых встроенных ретровирусов. А вот коалам повезло меньше. Они подвергаются нашествию ретровируса коалы, ДНК которого обнаруживается в некоторых популяциях коал, но не в других. Ученые с особым интересом наблюдают за эволюцией и "вторжением генома в режиме реального времени".

Единственное, что вызывает смутные сомнения и переживания, это тот факт, что встроенные вирусы у мышей и куриц могут инфицировать другие клетки организма и вызывать заболевания, а вот у людей не могут. И это, наверное, лишь вопрос времени, когда в очередных несуществующих биолабораториях самая миролюбивая военная организация в мире не найдет способ, как это исправить.

Источники:

Cornelis, Guillaume, et al. "An endogenous retroviral envelope syncytin and its cognate receptor identified in the viviparous placental Mabuya lizard." Proceedings of the National Academy of Sciences 114.51 (2017): E10991-E11000.
bbc.com/future/article/20230519-the-viruses-that-helped-to-make-you-human
Lee, Adam, et al. "Identification of an ancient endogenous retrovirus, predating the divergence of the placental mammals." Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 368.1626 (2013): 20120503.

Эволюционный скачок имел серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. Биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.

Рыбы и амфибии с легкостью и довольно быстро отращивают крупные части своего тела в случае потери. Например, аксолотль может восстановить после ампутации конечности, сердце и даже головной мозг.

Учёные из Института медицинских исследований имени Стоуэрса в Канзасе выяснили, какие гены помогают рыбам заново отращивать утраченные части тела. Для этого они рассмотрели рыб данио-рерио и нотобранха Фурцера. Оба вида способны вырастить новые спинные плавники взамен утраченных.

Важнейшим из генов, ответственных за регенерацию, оказался ген INHBA, кодирующий регуляторный белок ингибин бета А. Активность этого гена оказалась связана с соседними участками ДНК, которые учёные назвали «усилителями регенеративного ответа» (RRE). Если удалять RRE у рыб или заменять их человеческими участками ДНК, те теряли возможность самовосстанавливаться.

Совсем другое дело — рептилии и птицы с млекопитающими. Есть лишь отдельные исключения вроде ящериц, способных к регенерации хвоста после утраты, в том числе намеренного отбрасывания. Остальные же наземные позвоночные (амниоты) не могут вернуть себе даже потерянный палец. Их возможности к самовосстановлению ограничены заживлением ран и «отращиванием» отдельных органов, например печени.

Научитесь видеть мир по-новому, благодаря удивительным открытиям в науке, космосе и технологиях, которые мы делимся с вами каждый день! Наука Космос Технологии! 🐼