Главная / Планирование беременности / Дерево эволюции видов. Новые данные позволили уточнить родословную животного царства

Дерево эволюции видов. Новые данные позволили уточнить родословную животного царства

Благотворительная стенгазета для школьников, родителей и учителей Санкт-Петербурга «Коротко и ясно о самом интересном». Выпуск №93, май 2016 года..

«Эволюционное древо человека»

Схема составлена по новейшим научным данным портала Антропогенез.ру (Составитель: Георгий Попов, сайт)

«Наши предки прошли длинный и удивительный путь развития. Они менялись сами и меняли окружающий мир. Некоторые группы попадали в эволюционные тупики и вымирали, но оставшиеся вновь заселяли планету. Они изобретали орудия, укрощали огонь, открывали континенты и творили первое искусство. Изучением всего этого занимается антропогенез – интереснейшая и стремительно развивающаяся научная дисциплина».
– Научный редактор портала Антропогенез.ру – кандидат биологических наук, доцент кафедры Антропологии Биологического факультета МГУ им. Ломоносова Станислав Дробышевский.

Дорогие друзья! Цель, которую мы преследуем этим выпуском, достаточно амбициозна: в тесном сотрудничестве с порталом Антропогенез.ру мы задумали составить «самое лучшее» филогенетическое древо человека. Если у вас возникнут замечания и пожелания, транслируйте их нам, пожалуйста, и мы уверены, что древо станет ещё лучше. Наша газета уже не раз сопровождала своих читателей в «путешествие в каменный век». В выпуске мы проследили путь, который прошли наши предки, прежде чем стать такими, как мы с вами. В выпуске – «разобрали по косточкам» заблуждения, сложившиеся вокруг интереснейшей темы происхождения человека. В выпуске – обсудили «недвижимость» неандертальцев и кроманьонцев. В выпуске – изучили мамонтов и познакомились с уникальными экспонатами Зоологического музея. В выпуске «Путешествие в каменный век» – опубликовали специально подготовленные для нашей газеты материалы музея-заповедника «Костёнки» – «жемчужины палеолита», как называют его археологи.

Этот выпуск подготовлен по материалам портала Антропогенез.ру (создатель и главный редактор – научный журналист, автор книги «Мифы об эволюции человека» Александр Соколов; научный редактор – кандидат биологических наук, доцент кафедры Антропологии Биологического факультета МГУ им. Ломоносова Станислав Дробышевский. Им – наша огромная признательность). Помимо самой полной и современной информации о происхождении человека здесь легко можно найти ответы на «детские» вопросы, а также задать свои: редакторы обстоятельно и с удовольствием на них отвечают.

Пургатóриус

Эти возможные предки всех приматов появились около 65 миллионов лет. Они были во многом похожи на грызунов: размеры с мышь или крысу, вытянутая мордочка, маленький просто устроенный мозг, глаза, расположенные по бокам головы, короткие массивные лапы, длинный хвост. Они жили на деревьях, ловили насекомых и ели растения. Даже на ранних этапах эволюции приматы отличались чрезвычайным многообразием.

1. Человекообразные

Проконсул

В строении представителей этого семейства ещё встречаются многочисленные черты, свойственные низшим мартышкообразным обезьянам. У некоторых видов, возможно, был хвост. Руки и ноги – примерно одинаковой длины. Однако особенности строения черепа (более плоское лицо, уменьшенные клыки, увеличенный до 300 г мозг) указывают на принадлежность этих существ к человекообразным обезьянам. Пищей им служили мягкие плоды и фрукты.

Накалипитек

Накалипитек, живший около 10 миллионов лет назад, является наиболее вероятным последним общим предком горилл, шимпанзе и человека. Это одно из «недостающих звеньев», стоящее перед ранними австралопитеками, поэтому открытие Накалипитека – одно из важнейших в палеоантропологии. Скорее всего, он был ещё четвероногим. Зубы ископаемого существа покрыты толстым слоем эмали, что указывает на питание твёрдой пищей, вероятно, семенами и орехами.

Хоратпитек

Хоратпитеки – наиболее вероятные предки орангутанов – жили от 14 до 7 миллионов лет назад в тропических лесах. В Юго-Восточной Азии (Таиланд) обнаружены два ископаемых вида. Анализ строения их зубов показал, что эти человекообразные обезьяны предпочитали мягкие фрукты и семена. Видимо, они не были приспособлены к жизни на деревьях и передвигались по земле.

Гигантопитек

Гигантопитеки – самые большие в истории приматы. Они отделились от «человеческой» ветви около девяти миллионов лет назад, а вымерли лишь около 100 тысяч лет назад, почти миллион лет просуществовав бок о бок с нашими предками. Челюсти и зубы гигантопитеков были порой в два раза больше, чем у современных горилл, так что размеры черепа и тела должны были быть просто огромными. Рост в три, а то и четыре метра – вполне достоверная для них величина.

Орангутан

Орангутаны обитают в лесах Юго-Восточной Азии: на островах Калимантан и Суматра. Это крупные обезьяны, достигающие роста до 160 см. Телосложение неуклюжее: длинные руки - их размах достигает трёх метров - могучие, толстые, с коротким первым пальцем, большой живот. Волосяной покров редкий, но длинный. Цвет шерсти красновато-рыжий. Кисти и стопы орангутанов приспособлены исключительно к древесному образу жизни. Эти обезьяны не «летают», подобно гиббонам, а лазают и ходят по ветвям, причем делают это медленно и осторожно. Живут на высоких деревьях, где и размещают свои гнёзда-постели на ночь. На землю спускаются редко, ходят на четырёх конечностях с опорой на фаланги пальцев рук. Слово «орангутан» малайского происхождения, составлено из двух слов, означающих «человек лесной». Добавление буквы «г» в конце резко искажает смысл, означая уже «человек должник». Никому этот замечательный антропоид ничего не должен.

Горилла

Горилла живёт исключительно в Экваториальной Африке. Имеются сведения, что рост горилл превышал и два метра. Туловище грузное, бочкообразное, с широкой грудной клеткой (до 175 см в обхвате), с толстым животом, короткой шеей, широкими плечами, крупной головой. Передние конечности длиннее задних. Мозг - крупный, до 600 см3. Многие годы сообщались невероятные сведения о необыкновенной свирепости горилл. Однако «кровожадный великан» является довольно добродушным вегетарианцем, ведущим неторопливую, спокойную жизнь в группах, где отношения весьма мирные. Для горилл характерен в наземный образ жизни, хотя конечности у них приспособлены и для лазания по деревьям. Горилла свободно может становиться на ноги, освобождая руки не только для громовых ударов по собственной груди, но и для весьма тонкого пищевого манипулирования. Естественные популяции горилл опасно сокращаются.

Шимпанзе

Обыкновенный шимпанзе живёт в Экваториальной Африке с прилегающими районами. Карликовый шимпанзе, или бонобо, – в тропических лесах Центральной Африки между реками Конго и Луалаба. Шимпанзе мельче орангутана и гориллы. Пальцы на руках длинные, с ногтями. Руки значительно длиннее ног. Конечности шимпанзе приспособлены для хождения по земле, а также для лазания по деревьям, где обезьяны строят гнёзда на ночь. Шимпанзе могут совершать огромные переходы, иногда проходя в день более 50 км. Преимущественно растительноядны. Бонобо едят также насекомых, мёд, многие культивируемые растения и даже рыбу. Обыкновенные шимпанзе питаются фруктами, листьями, сердцевиной стеблей, почками и бутонами растений, нередко охотятся на млекопитающих. Шимпанзе обладают богатейшими средствами общения. Находятся под угрозой вымирания

Описание современных обезьян основано на материале книги: Фридман Э.П. Приматы. – М.: Наука, 1979. – 208 с.

2. Австралопитеки ранние

Сахелáнтроп

Сахелантроп, живший 7,2 – 6,8 миллиона лет назад, – древнейший известный предок человека из тех, которые уже не были также предками шимпанзе. Он был также древнейшим прямоходящим приматом. О его прямохождении говорит строение черепа: позвоночник крепился к черепу не сзади, как у четвероногих, а снизу. «Обезьяньи» черты такие: отсутствие лба, мощное надбровье, внушительные челюсти и небольшой мозг (около 350 г, как у современных шимпанзе). Местом обитания сахелантропов могли быть берега озёр, покрытые редкими лесами.

Оррорин

Бедренные кости Оррорина имеют множество признаков, отличающих его от человекообразных обезьян, и достаточно явно указывают на двуногий способ передвижения. В то же время, строение верхних конечностей указывает на то, что их обладатель иногда передвигался и по деревьям (впрочем, как и более поздние австралопитеки). Рост Оррорина был примерно 1,1–1,2 метра или чуть выше. В популярной литературе этот австралопитек известен как «Человек Тысячелетия».

Ардипитéки

Ардипитеки, хоть и жили на два миллиона лет позже Сахелáнтропа, не так уж и сильно приблизились к человеку разумному. Например, стопа, несмотря на приспособленность к прямохождению, была скорее похожа на ладонь с полностью отводящимся, хватательным большим пальцем. В своём облике Ардипитеки идеально сочетали признаки обезьяны и человека. Эти существа ростом чуть более метра могли жить и на деревьях, и на земле, лазить по ветвям и ходить на двух ногах, а иногда опускаться на четвереньки. Питались они, видимо, очень разнообразной пищей, что стало залогом будущей человеческой всеядности. Ряд признаков (например, незначительное отличие самок от самцов и совсем небольшие клыки) указывает на то, что в ардипитековом «обществе» было принято, скорее, «договариваться» друг с другом, нежели выяснять отношения грубой силой. Такое качество постепенно привело наших предков к умению объединяться в группы, слаженно выполнять трудовую деятельность, согласовывать свои поступки с другими членами группы. Именно эти склонности отличают человека от обезьяны.

Австралопитéк анáмский

Этот австралопитек – потомок ардипитека и предок более поздних австралопитеков. В строении его скелета сочетаются признаки человека и обезьяны в примерно равной пропорции. При развитом прямохождении Австралопитек анамский иногда, вероятно, ходил на четвереньках с опорой на согнутые пальцы рук (о чем говорит строение лучевой кости). Подобно своим предкам и в отличие от потомков, Австралопитеки анамские питались в основном лесной растительностью.

3. Австралопитеки грацильные

Австралопитéк афáрский

Австралопитеки, жившие 4–2,5 миллиона лет назад, получили название «грацильные» (от латинского «грáцио» – «изящный»). От этих удивительных существ найдены все части скелета от множества особей, поэтому реконструкции их внешнего облика и образа жизни весьма достоверны. Грацильные австралопитеки были прямоходящими существами около до 1,5 м ростом и 50 кг весом. Походка их несколько отличалась от походки человека. Видимо, австралопитеки шагали более короткими шажками, а тазобедренный сустав при ходьбе разгибался не полностью. Руки были несколько удлинены, а кисти всё ещё приспособлены для лазания по деревьям. Днём австралопитеки кочевали по саванне или лесам, по берегам рек и озёр, а вечером забирались на деревья. Возможно, австралопитеки использовали палки и необработанные камни в качестве орудий. Афарские австралопитеки являются наиболее вероятными предками человеческой линии эволюции.

Австралопитéк африканский

Австралопитек африканский имел более прогрессивный по строению череп, чем Австралопитек афарский, но в целом более архаичный скелет. Пропорции тела, видимо, были промежуточными между шимпанзе и современным человеком. Рост был от метра до полутора, вес – от 20 до 40 кг. Большой палец стопы, вероятно, обладал значительной подвижностью. Тазовые кости по подавляющему большинству признаков ближе к человеческому варианту, чем к тазу человекообразных обезьян. Именно форма таза является наиболее сильным аргументом, подтверждающим двуногий способ передвижения австралопитеков. Строение зубов (наклон резцов и клыков и их небольшие размеры) также отличают Австралопитека африканского от человекообразных обезьян, делая его больше похожим на человека. Строение мозга, судя по его отпечаткам на внутренней стороне черепа, близко к шимпанзе и достаточно далеко от современного человека.

Австралопитéк седиба

Это существо, жившее около двух миллионов лет назад, хоть и считается австралопитеком, «накопило» в себе достаточно человеческих черт: слабо выступающие скулы, форму носовых костей, небольшие коренные зубы, некоторые черты строения мозга, кистей рук, таза. По совокупности признаков Австралопитек седиба занимает строго промежуточное место между австралопитеками и ранними представителями рода Хомо (люди). Собственно, даже не ясно, к какому роду следует относить его – столь равномерно распределены австралопитековые и человеческие черты в его строении. Интересно, что находка останков Австралопитека седиба сделана с использованием популярного сервиса Гугл Земля, позволившего в одном из районов Южной Африки выявить многочисленные пещеры, в одной из которых и были сделаны первые находки.

Австралопитéк гáри

«Гари» в переводе с афарского означает «удивительный» или «сюрприз». Вместе с останками были найдены примитивные орудия, датируемые возрастом 2,5 миллиона лет назад. Это означает, что Австралопитек гари начал использовать каменные орудия едва ли не раньше человека умелого. Также, найдены кости антилоп с надрезками, что говорит о том, что Австралопитек гари охотился. Он вполне мог развиться в свой разумный вид. Что ему помешало – мы не знаем. Судя по датировке и специализированным чертам, нашим прямым предком не являлся. Рост гари – 1,2–1,5 м, объём мозга около 440 см3. Размеры его передних зубов превосходят таковые у любых других видов австралопитеков.

Кениантроп плосколицый

Специализированный вид гоминид. Существовал 3,5–3,2 миллиона лет назад параллельно с афарскими австралопитеками и в целом походил на них, отличаясь однако значительной шириной и уплощённостью лица. В одних слоях с костями Кениантропа обнаружены крупные и крайне примитивные орудия. Таким образом, Кениантроп был первым существом, начавшим изготавливать каменные орудия труда. Между ними и орудиями наших прямых предков – почти миллион лет. Судя по размерам и форме, орудия Кениантропа использовались не для резки мяса, а для раскалывания чего-то твёрдого.

5. Австралопитеки массивные

Парáнтроп массивный

Парантропы были крупными, до 70 кг весом, растительноядными существами, жившими по берегам рек и озёр в густых зарослях Южной Африки 2,5–0,9 миллиона лет назад. Отличительная черта парантропов – очень крупные челюсти с огромными жевательными зубами. Образ жизни их в чём-то напоминал образ жизни современных горилл. Тем не менее, они сохранили двуногую походку. Эти существа, возможно, использовали костяные орудия для вылавливания термитов.

Парáнтроп эфиопский

Это древнейший из массивных австралопитеков и единственный среди этой группы, имевший резко выступавшие вперёд челюсти. Череп парантропа эфиопского сочетает в себе примитивные признаки, сближающие его с ранними и грацильными австралопитеками, и специализированные черты массивных австралопитеков. Парантроп эфиопский — вероятный предок более поздних восточноафриканских массивных австралопитеков – Парантропа Бóйса.

Парáнтроп Бóйса

При росте до полутора метров Парантроп Бойса мог весить до 90 кг. На его черепе бросаются в глаза огромные челюсти и большие костные гребни, служившие для прикрепления жевательных мышц. У этих австралопитеков челюстной аппарат достиг максимального развития. Первый открытый череп этого вида из-за размеров зубов даже получил прозвище «Щелкунчик». Его рацион, вероятно, состоял из огромного количества жёсткой грубоволокнистой растительности.

5. Ранние Хомо

Человек рудольфский

Древнейший человек, обладавший крупным (по сравнению с австралопитеками) мозгом (более, чем 700 см3), и в то же время более массивный и крупнозубый, чем Человек умелый. Около двух миллионов лет назад оба вида обитали вместе на территории Восточной Африки. Находки, сделанные в Кении в последние годы, позволили выделить Человека рудольфийского в самостоятельный вид и уточнить его положение на лестнице эволюции человека. Некоторые учёные считают его потомком Кениантропа, другие предполагают близкое родство с Парантропами.

Человек из Дманиси

Это вид раннего человека, описанный по останкам, найденным на территории Грузии. Гоминиды из Дманиси – древнейшие люди, вышедшие за пределы Африки (1,8–1,9 миллиона лет назад). По объёму мозга Человек из Дманиси ненамного превосходит грацильных австралопитеков. Его «первобытный» облик подчёркивают плоский лоб, огромное надбровье, гигантские торчащие вперёд челюсти. У одного из найденных черепов (пожилого мужчины) полностью отсутствовали зубы (видимо, за ним ухаживали и кормили мягкой пищей; в этом случае мы имеем дело с древнейшим свидетельством заботы о старых и больных соплеменниках).

Человек умелый

Человек умелый (2,3–1,5 миллиона лет назад) – первый из наших предков, который стал регулярно изготавливать каменные орудия труда и перешёл на всеядность. С него начинается бурный рост размеров головного мозга. Череп его стал более округлым и высоким, мозговая полость – более крупной, лобная кость – более выпуклой, хоть и наклонена назад. Челюсти и зубы стали меньше, чем у австралопитеков, но всё ещё превосходили размерами зубы более поздних представителей рода хомо. Таким образом, отчетливо проявляется эволюционная тенденция к общему постепенному уменьшению размеров зубов. Стопа человека умелого почти неотличима от современной: большой палец полностью приведён к остальным. Затылочное отверстие вытянутое, смещено вперед на основании черепа, что свидетельствует о прямохождении. Человек умелый был создателем ранней галечной (так называемой «олдувайской») культуры. Он иногда определяется как поздний грацильный австралопитек, однако ряд прогрессивных признаков в строении приближает его к более поздним гоминидам. Хабилис – наиболее вероятный предок всех более поздних людей.

Человек наледи

Многочисленные кости этих древних людей были обнаружены спелеологами в одной из южноафриканских пещер в 2013 году. Исследовавшая эти останки группа антропологов описала новый вид древних людей – Хомо наледи. Эти люди имели маленький рост (около полутора метров) и довольно большой, хоть и примитивный по строению, мозг (460–560 см3). Характерны также очень маленькие зубы, прогрессивное строение кисти и почти человеческая стопа. Главная проблема – пока не удалось определить возраст этой уникальной находки, так что главные открытия, связанные с Хомо наледи, ещё впереди.

6. Архантропы

Человек работающий

Человек работающий (1,8-1,4 миллиона лет назад) выделился среди ранних представителей рода Хомо. Судя по пропорциям скелета (высокий рост, длинные ноги и узкие плечи), он освоил новую экологическую нишу – саванны. Объём мозга часто достигал значений современного человека. Бурно развивались зоны мозга, отвечающие за зрение, память, координацию движений. Быстро развивались способности к речи. Использовали огонь и охотились.

Человек прямоходящий (Африка)

Человек прямоходящий (Хомо эрéктус) – наиболее массивный представитель древнейших людей. Являясь уже несомненными людьми, Хомо эректус всё же сильно отличались от современного человека, так что многие антропологи склоняются к выделению для них особого рода Питекантропов. Эректусы появились в Восточной Африке и через территорию Ближнего Востока широко распространились по Евразии, достигнув на востоке Индонезии, а на западе – Испании. При этом население, судя по всему, концентрировалось в южных областях и не выходило за пределы субтропического пояса. Видимо, существовало как минимум две основных географических ветви этих гоминид – западная или афро-европейская и восточная или азиатская. От более поздних гоминид Хомо эректус отличались в основном заметно более низким черепом и деталями строения лица. Создатели ранней и средней ашельской культуры каменных орудий.

Синантроп

Это азиатская форма Человека прямоходящего, многочисленные находки которой сделаны в пещере Чжоукоудянь около Пекина. Судя по обилию материалов, древние люди обитали в пещере в течение сотен тысяч лет. Интересно, что черепа в верхних слоях пещеры прогрессивней, чем в нижних: здесь происходила локальная эволюция. Синантропы – вероятные предки азиатского Гейдельбергского человека.

Человек флорéсский

Люди с острова Флорес - пожалуй, наиболее интригующая палеонтологическая находка XXI века. Карликовые человечки с крошечным мозгом поражают своим причудливым внешним видом – крайне низким ростом (чуть более метра), маленьким (меньшим, чем у шимпанзе) мозгом, а также непропорционально большими руками. За эти особенности журналисты окрестили Человека флоресского «хоббитом».

7. Палеоантропы

Человек предшествующий

Этот вид известен пока только из одного местонахождения в Испании. Скорее всего, Человек предшествующий - предок гейдельбергского человека, и, возможно, общий предок неандертальца и человека разумного. У него были крупные надбровные дуги, длинная и низкая черепная коробка, массивная нижняя челюсть без подбородка и крупные зубы, как у неандертальца. Лицо, напротив, было относительно плоским и не выдавалось вперёд, то есть было похожим на лицо современного человека. Рост - 1,6–1,8 м, вес взрослого мужчины - примерно 90 кг, объём мозга - около 1000 см3.

Человек гейдельбéргский

В промежутке времени примерно от 500 до 130 тысяч лет назад разные части света были населены людьми, сильно отличающимися друг от друга. Однако их особый промежуточный облик позволяет объединить их под обобщающим названием Человек гейдельбергский. Форма мозга Человека гейдельбергского говорят о резком прогрессе в разных областях (особенно – в использовании речи). Он заселил не только тёплые, но и области с умеренным климатом в Европе и Азии, что потребовало нового уровня приспособленности, более активного использования огня, строения жилищ, изготовления новых видов орудий.

Человек хельмéи

Человек хельмеи, обитавший в Африке 500–130 тысяч лет назад, – африканская форма палеоантропов, не имеющая специализированных признаков европейских неандертальцев. Часто их относят к «архаичным Хомо сапиенс». Наши прямые предки. В строении черепа Человек хельмеи мозаично сочетаются архаичные и «сапиентные» черты. Отдельные представители этого вида уже ничем не отличались от нас, но в среднем имели всё же более покатый лоб, выступающее надбровье и крупные челюсти. Первые люди, у которых появился подбородочный выступ. Люди хельмеи изготавливали настоящие наконечники и начали делать орудия из кости.

Человек неандертальский

Наиболее изученный вид ископаемых людей, описанный ещё 150 лет назад. Обладали множеством вполне человеческих черт строения и поведения, но всё же заметно отличались от нас – в том числе, значительной массивностью скелета и черепа. Вероятно, их многие особенности сформировались под влиянием тяжелейших условий ледникового периода около 70–60 тысяч лет назад. У некоторых представителей объём головного мозга превышал значения, типичные для современного человека. Неандертальцы могли скрещиваться с людьми современного типа, и современные неафриканские популяции Хомо сапиенс имеют от 1 до 4% неандертальских генов.

Человек денисовский

Загадочный вид, описанный на основании анализа ДНК из фаланги мизинца, найденной в Денисовой пещере на Алтае. Выяснилось, что сначала разошлись линии сапиенсов и общих предков неандертальцев с денисовцами, а несколько позже – линии неандертальцев и денисовцев. В период 20–40 тысяч лет назад на Алтае и в ближних регионах жили три «варианта» людей: денисовцы, неандертальцы и типичные сапиенсы. Исследование генома древних людей из Денисовой пещеры показало, что и они (как и неандертальцы) внесли свой вклад в генофонд некоторых популяций современных людей.

8. Неоантропы

Человек разумный

Человек разумный (Хомо сапиенс) – единственный ныне существующий вид гоминид. Время существования данного вида: 45 тысяч лет назад – современность (иногда нижнюю границу отодвигают до 160 и более тысяч лет назад). С момента около 40-45 тысяч лет назад люди современного облика (разве что несколько более массивные, чем мы) – неоантропы – известны практически по всей территории планеты: в Африке, Европе, Азии и Австралии. Только Америка была заселена позже – по последним данным, около 15 тысяч лет назад. Население Европы, относящееся к современному виду людей, жившее в эпоху позднего палеолита (40–10 тысяч лет назад), называется кроманьонцами (по названию пещеры Кро-Маньон во Франции, где в 1868 году были сделаны важные находки скелетов людей и орудий). Кроманьонцы 5 тысяч лет подряд соседствовали с неандертальцами. Процесс возникновения современного вида человека (сапиентация) заключается как в биологической перестройке (увеличении мозга, округлении черепа, уменьшении размеров лица, появлении подбородочного выступа), так и в социокультурных новшествах – возникновении искусства, символического поведения, техническом прогрессе, развитии языков.

Стенгазеты благотворительного образовательного проекта «Коротко и ясно о самом интересном» (сайт сайт) предназначены для школьников, родителей и учителей Санкт-Петербурга. Они бесплатно доставляются в большинство учебных заведений, а также в ряд больниц, детских домов и других учреждений города. Издания проекта не содержат никакой рекламы (только логотипы учредителей), политически и религиозно нейтральны, написаны лёгким языком, хорошо иллюстрированы. Они задуманы как информационное «тормошение» учащихся, пробуждение познавательной активности и стремления к чтению. Авторы и издатели, не претендуя на академическую полноту подачи материала, публикуют интересные факты, иллюстрации, интервью с известными деятелями науки и культуры и надеются тем самым повысить интерес школьников к образовательному процессу. Отзывы и пожелания направляйте по адресу: pangea@mail.. Мы благодарим Отдел образования администрации Кировского района Санкт-Петербурга и всех, кто бескорыстно помогает в распространении наших стенгазет.

Дорогие друзья, спасибо, что вы с нами!

Мы не единожды предлагали нашим читателям статьи, посвящённые проблемам эволюции и развития Homo sapiens . Сегодня мы обратимся к новому аспекту вопроса - генетической истории человечества и его родственников. Каковы пути эволюции с точки зрения генетики? Насколько отличаются ДНК человека и его человекообразных родственников? Кто наши предки и кем нам приходится неандерталец? Ответы на эти и другие вопросы попытались дать ведущие российские биологи.

Эволюция и филогенетическое древо

Эволюцию живых существ можно представить в виде величественного раскидистого дерева, корни которого скрыты от нас в глубине веков. Говоря о биологической эволюции, мы рассматриваем лишь надземную часть генетического древа, которая, согласно всем современным научным данным, развивалась постепенно - как растёт любое дерево. Сначала идёт ствол, потом - большие ветви, от них - более мелкие ветки, затем веточки и так далее (см. рис. 1 ).

Нам не дано видеть ветвей эволюционного древа - их составляют давным-давно исчезнувшие виды, жившие десятки и сотни миллионов лет назад. Многие из них не оставили даже следа в палеонтологической летописи, а о других нам рассказывают ископаемые находки. Реально мы наблюдаем только густую крону, где листочки - ныне существующие виды, одним из которых является биологический вид Homo sapiens , рода Человек (Homo ) семейства Люди (Hominidae ) отряда Приматы (Primates ) класса Млекопитающие (Mammalia ).

Научным методом изучения эволюции является выявление родственных (филогенетических) связей между различными организмами. В основу исследований, начиная с Карла Линнея (XVIII век), был положен принцип схожести (или несхожести) ныне существующих форм живых существ по фенотипу. Организмы, близкие по морфологическим признакам, физиологическим характеристикам, особенностям развития и др., группируются в одни веточки, другие, отличающиеся от первых, но схожие между собой, - в другие, которые затем образуют всё более крупные ветви. На рис. 1 представлено филогенетическое древо, отражающее фенотипическое сходство разных видов.

Эволюционная теория Чарлза Дарвина и филогенетические методы Эрнста Геккеля позволили современной биологии рассматривать филогенетические древа как эволюционные схемы. Согласно этим представлениям, внутри каждого вида может образоваться разновидность, наделённая новыми особенностями, позволяющими по-иному приспосабливаться к среде обитания. Так на эволюционном древе обозначается рост новой веточки. Если вновь приобретённые качества наследуются, то генетические различия усиливаются в следующих поколениях за счёт отбора свойств, обеспечивающих выживание генотипов, и накопления новых мутаций. Разновидность лучше приспосабливается к существующим условиям, фенотипически удаляясь от родительского вида Так появившаяся веточка растёт, обособляясь в новый вид.

Эволюция и ДНК

Как генетика помогла в интерпретации филогенетического древа и в понимании процесса эволюции? Дело в том, что биологическая эволюция во многом связана с изменением ДНК, представляющей собой последовательность четырех химических соединений - нуклеотидов A, T, C, G (аденин, тимин, цитозин, гуанин). Все ДНК организма называется геномом. Определённые участки ДНК, гены, кодируют белки; имеются также некодирующие участки генома. Это и есть генетический текст, определяющий как видовые признаки, общие для всего вида, так и уникальные особенности, отличающие данную особь от других представителей того же вида. ДНК любого организма подвержена мутациям, часть которых не изменяют числа нуклеотидов на данном участке ДНК, а меняют их местами. Но возможны и более сложные процессы: выпадения, вставки, удвоения нуклеотидов и перемещения фрагментов ДНК из одной части генома в другую; не исключён даже перенос ДНК между разными видами.

Мутация - редкое событие. Вероятность того, что данный нуклеотид в ДНК потомка будет изменён по сравнению с родительским, равна примерно 10 –9 . Однако для громадных промежутков времени, на протяжении которых разыгрывается эволюционный процесс, для всего генома, состоящего из огромного числа нуклеотидов (у человека их 3 млрд.), это ощутимая величина. Особи с вредными для организма нарушениями не выживают или не участвуют в размножении, и мутации далее не передаются. Полезные же изменения могут наследоваться потомками: так из поколения в поколение генетическая информация преобразуется - в этом и заключается генетическая суть процесса эволюции.

На филогенетическом древе внешне сходные друг с другом виды сгруппированы на одной ветви. Изучение ДНК ныне живущих видов позволило сопоставить близость особей разных видов на уровне эволюционных изменений, вызванных мутациями. Современная молекулярная биология позволяет сравнить соответствующие фрагменты ДНК (скажем, определённого гена) у разных видов и подсчитать число различий между ними. Филогенетические древа, построенные как по ДНК, так и по морфофизиологическим признакам, имеют очевидные соответствия: виды, далёкие друг от друга на морфофизиологическом древе, так же далеки на ДНК-филогенетическом. Таким образом, генетика доказала, что классическое филогенетическое древо отражает направление эволюционных преобразований. Более того, она показала, какие именно изменения геномов сопровождают эволюцию каждой из таксономических групп.

Человек и другие виды

Сравним человека, скажем, с бабочкой. Очевидно, что мы очень отличаемся друг от друга по внешнему облику и по составу ДНК и находимся на далёких ветвях филогенетического древа. Перейдём теперь к млекопитающим. Если сопоставить человека, скажем, с кошкой или собакой, к которым мы гораздо ближе, чем к бабочкам, то окажется, что и по ДНК человек более схож с ними. Если отправиться по ветви млекопитающих дальше, к приматам, то по мере приближения к человеку родственные черты с человекообразными - орангутаном, гориллой и шимпанзе - становятся очевидными (рис. 2 ). Больше всего человек походит на шимпанзе. Если сопоставить ДНК, окажется, что они очень близки. Генетика позволила количественно оценить сходство: человек и шимпанзе отличаются друг от друга всего одним-двумя нуклеотидами из каждых ста. То есть генетическое тождество составляет чуть ли не 99%.

Люди генетически близки друг к другу

Перейдём теперь собственно к человеку. Сопоставим представителей таких далёких народов, как аборигены Океании и европейцы, или сравним лица всем известных людей. Очевидно, что они разные, но насколько?

Сумел бы прилетевший на Землю инопланетянин отличить нас друг от друга, или мы все показались бы ему на одно лицо? Ведь случайному посетителю зоопарка все мартышки кажутся одинаковыми, а человеку, работающими с ними, - абсолютно разными. Конечно, неандерталец имеет мало общего с современным человеком, но стоит «одеть» его в костюм и шляпу, он становится одним из нас. Автор этой статьи на лекции по теории эволюции для школьников спросил, кто изображён на рисунке. И тут же один из ребят воскликнул в радостной догадке: «Так это же вы!»

Если сравнить ДНК разных людей, то выяснится, что они отличаются друг от друга лишь на 0,1%, то есть только каждый тысячный нуклеотид у нас разный, а остальные 99,9% совпадают. Более того, если сопоставить всё разнообразие ДНК представителей самых разных рас и народов, то окажется, что люди отличаются гораздо меньше, чем шимпанзе в одном стаде. Так что гипотетический инопланетянин сначала научится отличать друг от друга шимпанзе, а лишь затем - людей.

Много это или мало - 99,9% сходства и 0,1% различий. Проведём простые подсчёты. ДНК человека содержит около 3 млрд. пар нуклеотидов, примерно три миллиона из них у каждого из нас разнятся. Этого достаточно, чтобы утверждать, что не существует людей, генетически тождественных друг другу. Даже ДНК близнецов могут отличаться вследствие мутаций. Правда, большинство различий приходится на молчащие участки ДНК, и потому основные гены у нас во многом идентичны. Рассмотрим, например, молекулу гемоглобина, играющую ключевую роль в транспортировке кислорода из лёгких в клетки организма. Состав данной молекулы у всех абсолютно одинаков. Конечно, единичные отклонения возможны, но все они сопровождаются серьёзной патологией, поскольку мутация хотя бы одной аминокислоты в сложной молекуле гемоглобина изменяет её конфигурацию, резко нарушая способность удерживать кислород и снабжать им организм. Подобным же образом у всех людей совпадает множество других белков и кодирующих их генов.

Часть нуклеотидов, отличающих нас друг от друга, наделяет людей рядом признаков, определяющих группы крови, телосложение, цвет кожи, поведение и др. и позволяющих приспосабливаться к меняющимся условиям жизни. Однако большинство различий не связано напрямую с приспособительными функциями организма, их эволюционный ход определяется скоростью мутационного процесса, что позволяет проследить пути эволюции человека и его расселения по земному шару.

Предки человека

Так почему же особи шимпанзе больше отличаются, чем люди? Почему мы так похожи друг на друга генетически? Откуда мы и кто наш предок? Последний вопрос до сих пор остаётся спорным, хотя археологические находки последних десятилетий и исследования ДНК приблизили нас к пониманию этого. Шимпанзе имеет длительную историю развития, в ходе которого выработалось значительное генетическое разнообразие. Эволюционная же история человека слишком коротка для накопления серьёзных различий. Обратимся теперь к деталям нашего прошлого.

5–7 млн. лет назад от общего предка человека и шимпанзе отделилась ветвь, давшая начало древним обезьяно-людям, переходящим к прямохождению. Обитали они в Южной Африке, где их останки и были найдены; отсюда и их название - австралопитеки (т. е. обезьяны из Южного полушария), род Australopithecus . Одна из ветвей дала начало роду Человек - Homo . До середины 90-х г. древнейшим известным предком современного человека считался афарский австралопитек, A. afarensis , живший 3–4 млн. лет назад. К этому виду относится знаменитая Люси, найденная в 1974 г. в Эфиопии. Ряд палеоантропологов полагают, что древнейшим прародителем современного человека являлся другой вид австралопитека - рамидус, A. ramidus , чьи останки, насчитывающие 4,5 млн. лет, также были обнаружены в Эфиопии.

Первый известный нам представитель рода Человек появился более 2 млн. лет назад. Это был Homo habilis - Человек умелый, живший в Восточной и Южной Африке. Потом его сменил Homo erectus - Человек прямоходящий, следы которого были найдены в Африке и Евразии - им 1,7 млн. лет. К этому виду принадлежит азиатский синантроп, или пекинский человек, питекантроп, или яванский человек, обнаруженный в Океании, и древний «европеец» - гейдельбергский человек. Самым поздним находкам - 250 тыс. лет. Антропологи сходятся во мнении, что Homo erectus распространился далеко за пределы Африки путём миграций.

Первые представители Homo sapiens (т.н. архаичные люди) являющиеся потомками Homo erectus , появились более 500 тысяч лет назад и отличались по сложению от человека современного типа. Их кости были обнаружены и в Африке, и в Европе, и в Азии. И поэтому возникает вопрос: а где же возник современный человек? В настоящее время существуют две основные гипотезы: полифилетическая (или мультирегиональная) и монофилетическая.

Согласно мультирегиональной гипотезе (рис. 3 ), люди разных рас имеют различное происхождение: каждая возникла на своём континенте от отдельного представителя вида Homo erectus . При этом предковые расы составляли единую популяционную систему и, мигрируя, обменивались генами. Монофилетическая же гипотеза утверждает, что все люди имеют общее происхождение, и Homo sapiens , как и Homo erectus , возник в Африке, а затем расселился оттуда по всем континентам.

Сторонники обеих гипотез не сомневаются в происхождении человека от Homo erectus , но расходятся в вопросе о времени его возникновения. Согласно мультирегиональной гипотезе, возраст современного человека более миллиона лет, а по монофилетической версии - около 500 тыс. Однако ни антропологи, ни археологи не смогли поставить точку в этом споре. Коренной перелом в решении проблемы возникновения человека, его расселения по континентам и возникновения рас внесли исследования ДНК.

ДНК и восстановление истории человечества

Историю популяций человека можно проследить, сравнивая представителей разных рас и народов по тем фрагментам ДНК, по которым различия между индивидами гораздо более выражены, чем в среднем по геному. Такие фрагменты называют ДНК-маркёрами. Зная скорость, с которой происходят мутации, и определяя количественную меру различий между геномом людей из разных популяций, вычисляют время их отделения от общей предковой линии. Продвигаясь назад от генома современного человека, можно построить филогенетическое древо Homo sapiens . Оно позволяет делать определённые выводы о генетической истории человечества.

Для исследования используют разные типы ДНК-маркёров. Следует отметить ДНК митохондрий (мтДНК) и Y-хромосомы (Y-ДНК), поскольку они позволяют проследить генетическую историю человечества отдельно по женской и мужской линиям. Первая передаётся только по материнской линии, так как митохондрии находятся в цитоплазме клетки, а цитоплазма потомка (зиготы) определяется цитоплазмой яйцеклетки. Если два человека имеют общего предка женского пола, то различия между их мтДНК покажут, сколько поколений отделяет их от жившей столетия или тысячелетия назад общей прабабушки. Изучение Y-ДНК позволяет проследить эволюционные траектории по отцовской линии, поскольку Y-хромосома передается только по мужской линии. Изучение остальной, аутосомной части генома, которая сосредоточена в хромосомах, наследуется по обеим линиям и в которой представлена большая часть генома человека, также чрезвычайно важно, ибо даёт маркёры для изучения комбинативной изменчивости, одновременно привносимой и с отцовской, и с материнской сторон.

Первое исследование такого рода было проведено с использованием митохондриальной ДНК. Сравнивая данные аборигенов всех континентов, учёные обнаружили, что разнообразие мтДНК выше всего в Южной Африке. Более того, там были обнаружены такие типы, которые нигде больше не встречались. Они оценивались по нуклеотидному составу как наиболее древние. Митохондриальные ДНК населения других континентов были менее разнообразны, их сравнение с мтДНК аборигенов Южной Африки показало, что они возникли как мутационные изменения африканских типов в ходе распространения человечества за пределы Африки.

Изучение географического распределения типов ДНК-маркёров и анализ их мутационных взаимосвязей позволили доказать справедливость монофилетической гипотезы (рис. 4 ). Более того, их изучение помогает реконструировать миграционные события не только далёких тысячелетий, но и последних веков. Например, эпоха великих географических открытий ХIV-XVI вв. способствовала развитию контактов с неведомыми ранее жителями отдалённых земель. На кораблях были только мужчины, и сейчас генетические исследования аборигенных народов Африки, Океании и Америки показывают присутствие в их ДНК значительной доли типов Y-хромосомы, характерных для европейцев.

«Митохондриальная Ева» и «Y-хромосомный Адам»

По степени разнообразия ДНК-маркёров можно установить, от какого предкового типа и когда они произошли. Более того, поскольку различные типы мтДНК не рекомбинируют, т. е. не обмениваются между собой фрагментами в процессе образования половых клеток, то вероятностный анализ показывает, что все ныне существующие типы мтДНК сводятся в далёком прошлом к одному-единственному прототипу. Почему это происходит? Допустим, существовала небольшая прапопуляция. Если одни женщины в ней имели больше детей, чем другие, то в следующем поколении именно их мтДНК будет встречаться чаще. Их дочери и внучки тоже имели детей, унаследовавшх мтДНК своих предков. При этом случайным образом возникают мутации. Так развивается стохастический процесс в передаче типов мтДНК, в результате чего из поколения в поколение одни типы мтДНК увеличивают свою представительность в популяции, другие - уменьшают.

Согласно теории стохастических процессов, когда-нибудь в популяции останутся потомки только одной мтДНК - от некой единственной женщины, образно именуемой «митохондриальной Евой». Но и её соплеменницы внесли свой вклад в генофонд отдалённых потомков, поскольку наш геном содержит не только митохондриальную ДНК. Длина мтДНК лишь около 16,5 тыс. нуклеотидов, что ничтожно мало по сравнению с 3 млрд. нуклеотидов ДНК хромосом, основная часть которых представлена 22 аутосомами и X-хромосомой, где комбинируется наследственность по обеим линиям, женской и мужской. Из-за многочисленных мутаций мтДНК ныне живущих людей отличается от данных «Евы», возраст которой (т. е. точки соединения всех типов мтДНК в прошлом) примерно 200 тысяч лет. Аналогичная ситуация и с Y-хромосомой. Большая часть её не рекомбинирует, и изменчивость ДНК в ней подчиняется тем же стохастическим процессам, что и мтДНК. При этом говорят о «Y-хромосомном Адаме». Он оказался гораздо моложе «мтЕвы». Объяснение тому - меньшая, т. н. эффективная численность мужчин на протяжении истории человечества из-за их большей смертности и нередкого отстранения от процесса размножения.

Неандертальский человек - наш прародитель или двоюродный дядя? Дополнительные сведения о нашей родословной были получены при сравнении митохондриальных ДНК современного человека и неандертальца. Более ста лет, с тех пор как в Германии впервые были найдены останки нашего древнего родственника, шли дискуссии о том, кем он нам приходится. Исходя из особенностей строения скелета неандертальца и его географической распространённости, одни учёные считали его нашим прародителем, т. е. линией Homo sapiens , развитие которой привело к человеку современного анатомического типа. Другие детали позволяли считать его независимой эволюционной ветвью, подвидом Homo sapiens , имеющим общего с нами предка, т. е как бы двоюродным дядей. Эти два подвида получили зоологическое название Homo sapiens neanderthalensis и Homo sapiens sapiens .

Учёным удалось прочитать часть вариабельного (контрольного) участка митохондриальной ДНК двух неандертальцев. Первый был найден в Фельдховеровской пещере в Германии, чуть позже был прочитан генетический текст мтДНК неандертальца-ребёнка, обнаруженного на Северном Кавказе в Мезмайской пещере. При сравнении наиболее изменчивых фрагментов мтДНК современного человека и неандертальца были найдены существенные различия: они отличались друг от друга в среднем по 27 нуклеотидным позициям из 370 исследованных. Если сравнить митохондриальные ДНК двух современных людей, то средняя разница будет равна лишь 8 нуклеотидам. Эти расчёты показывают, что наш общий с неандертальцем предок жил примерно 500–700 тыс. лет назад.

Анализ ДНК позволил заключить, что обмен генами между человеком и неандертальцем не происходил или был ничтожно мал. Вероятнее всего, это совершенно отдельные, параллельные эволюционные ветви, произошедшие от общего предка. Хотя для окончательного вывода нужны дополнительные исследования ДНК. Так что неандерталец нам, похоже, эволюционный «дядя». Приблизительно 300–400 тыс. лет назад произошло окончательное разделение двух ветвей. Неандертальцы первыми расселились по Европе и Азии, затем туда пришли люди современного типа (т.н. кроманьонский человек), и они довольно долго сосуществовали на одной территории. Но около 30 тыс. лет назад неандертальский человек исчез, никаких его следов в более поздних археологических слоях найдено не было. Возможно, он не выдержал конкуренции и был вытеснен и истреблён своим более умным и хитрым родственником, а может быть, существовали и иные причины гибели неандертальцев.

Эволюция популяций и рас

Рис. 6. Эволюционное древо популяций человека, по данным о ДНК-маркёрах. Видно, что первично развитие и отделение друг от друга популяций началось в Африке в среднем около 100 тыс. лет назад. Затем одна ветвь вышла из Африки и стала делиться на континентальные ветви. Стрелками указано минимальное время, прошедшее между отделением эволюционных ветвей. Следует иметь в виду, что отделение ветви не означает ещё физического присутствия популяций в этом регионе. Например, ветвь, ведущая от азиатских популяций к американским индейцам, показывает, когда эта ветвь отделилась, но нужно было ещё время, за которое отделившиеся группы достигнут Берингии и перейдут пролив (по: Zhivotovsky et al., 2003).

Изучая разнообразие ДНК современных народов, можно оценить численность той прапопуляции, от которой, согласно гипотезе африканского происхождения, произошло всё человечество. Она была невелика - порядка нескольких тысяч. Сопоставляя ДНК-маркёры аборигенов Южной Африки, можно сказать, что примерно 70–150 тыс. лет назад началась интенсивная дифференциация и сложные демографические процессы, сопровождающиеся возникновением разнообразных популяций в пределах Африки. Затем, 50–100 тыс. лет назад, волны переселенцев стали выплёскиваться за пределы Африки и растекаться по другим континентам, что отразилось на своеобразной структуре ДНК-древа (рис. 6 ).

Исследуя современное население Европы, Азии, Океании, Северной и Южной Америки и зная особенности и скорость мутирования в изучаемых ДНК-маркёрах, можно с определённой степенью точности проследить пути и время миграций людей из Африки. Удивительно то, что генетические данные подтверждаются археологическими находками. Например, структура ДНК свидетельствует о том, что человек появился в Австралии и Новой Гвинее 50–60 тыс. лет назад. Анализ состава химических элементов артефактов указывает на тот же период. В Центральную и Юго-Восточную Азию люди пришли примерно 70 тыс. лет назад, заселение Европы произошло позже, 35–40 тыс. лет назад. Время освоения Америки до сих пор не определено, известно лишь, что люди появились там гораздо позже, чем на других континентах, - от 15 до 35 тыс. лет назад.

Рис. 7. Подразделение этнических группировок по географическим районам, осуществлённое по ДНК-маркёрам. Каждая точка представляет собой выборку индивидов определённой этнической группы из данного географического региона, охарактеризованным по четыремстам аутосомным ДНК-маркёрам. Левый и правый рисунки представляют собой разные проекции многомерного пространства различий между выборками. В каждом из регионов прослеживается группировка этнических групп общего происхождения, однако различия между ними уже не столь яркие, как между регионами (по: Zhivotovsky et al., 2003).

Как возникли современные расы человека и отличаются ли они друг от друга по ДНК? В течение десятков тысяч лет шли процессы миграций и адаптации человека к местным условиям. Допустим, группа людей пришла в Юго-Восточную Азию и осела там на много поколений. Потом часть мигрировала дальше, образуя новую локальную популяцию, которая, однако, имеет общую историю и общих предков с родительской группой, а потому их ДНК более сходны между собой, чем с жителями других континентов. Действительно, население разных материков эволюционно гораздо дальше от общей предковой группы, чем соседние популяции, близкие по родственным связям и демографической истории. За то время, что прошло со времени отделения от общих прародителей, их ДНК стали отличаться друг от друга за счёт накапливающихся в чреде поколений мутаций. Генетические различия между людьми с разных материков мы называем сегодня расовыми признаками. Изучая десятки и сотни ДНК-маркёров, можно почти стопроцентно идентифицировать расу (рис. 7 ). Чтобы достоверно определить этническую принадлежность индивида в пределах расы и крупного географического региона, потребуются тысячи ДНК-маркёров. А в зонах контакта разных рас и этнических групп это сделать практически невозможно из-за смешения генофондов.

Но генетически мы все вышли из одного гнезда, причём сравнительно недавно в масштабах эволюции (рис. 6 ).

Дальнейшее развитие рас шло независимо друг от друга: люди адаптировались к климато-географическим условиям, типу питания и ландшафта, складывались язык и культура. Но на формирование народов влияли не только процессы разделения популяций. Новые этносы могли образоваться при смешении групп разной расовой и языковой принадлежности. При этом возникала генетически разнородная этническая общность с единым типом культуры и общим языком. Поэтому сейчас всё большую актуальность приобретают исследования, связанные с изучением генофонда, т. е. всего разнообразия ДНК в популяциях, генетической истории населения отдельных регионов, расово-этнических групп, родословной современных этносов.

Контакт этносов

Особый интерес с этой точки зрения представляет Волго-Уральский регион - в силу особенностей этнической истории населяющих его народов. Здесь встретились две волны расселения, две расы: европеоидная и монголоидная. Следы этого события хранит ДНК проживающих здесь народов (рис. 8 ). Исследования митохондриальной ДНК и Y-хромосомы позволили рассчитать время формирования народов, заселивших впоследствии данный регион. Это произошло примерно 40–50 тыс. лет назад, что соответствует времени появления современного человека на европейском континенте в эпоху верхнего палеолита.

Сравнительный анализ мтДНК 18 народностей Евразии, относящихся к тюркской ветви алтайской языковой семьи, позволил установить западно-восточный градиент увеличения частоты азиатских типов мтДНК на пространстве 8 тыс. км: от 1% у гагаузов из Молдавии до 95–99% у якутов и долган. Соответственно, европеоидные черты наиболее свойственны жителям Западной Евразии, а наименее - населению Восточной Сибири. Народы Волго-Уральского региона, а также узбеки и казахи, т. е. те, кто живёт на границе между Европой и Азией, занимают промежуточное положение. Изучение аутосомных ДНК-маркёров показало наличие в генофонде народов Волго-Уральского региона значительной доли европеоидных черт - от 50 до 90%. Таким образом, оказавшись на границе между Европой и Азией, эти народы сохранили следы смешения двух рас, пришедших одна - с Востока, а другая - с Запада. Кроме того, оказалось, что сходство языков играет меньшую роль, чем географическая близость популяций. Если, например, русские из Рязанской и Курской областей имеют только 2–3% монголоидных типов мтДНК, то русские, проживающие на границе Европы и Азии, имеют их уже 10–12%. Это объясняется их смешением с тюркоязычными народами на территории Волго-Уральского региона.

Таким образом, ДНК какого-либо индивида не даёт возможности определить его национальность, но позволяет выяснить, какого типа у него мтДНК или Y-хромосома: скажем, монголоидной или европеоидной линии. У русских Волго-Уральского региона есть ДНК-маркёры, которые характерны и для марийцев, и для мордвы, и для чувашей, и для башкир, и для татар, и для удмуртов; соответственно, марийцы имеют ДНК-маркёры, встречающиеся у других этнических групп Волго-Уральского региона, и т. д. Эти результаты показывают глубокую генетическую общность давно живущих рядом народов, хотя говорят они на непохожих языках, веруют в разных богов и отличаются культурными традициями.

Все люди - генетические кузены и кузины

Мы все генетически чрезвычайно схожи. Нас отличает друг от друга ряд признаков, которым мы склонны придавать чересчур большое значение (рост, цвет кожи, форма головы и др.), но как они ничтожны в сравнении с нашим почти стопроцентным (99,9%) генетическим сходством! Мы сформировались под влиянием не только генов, но и окружающих нас людей и явлений, причём в становлении личности среда играет неизмеримо большую роль, чем наследственные особенности. Мы все - одна большая генетическая семья, живущая на общей планете. И все распри между людьми возникают на бытовой почве: из-за несоблюдения элементарных норм общежития народов, неуважения к ценностям, особенностям и кажущимся странностям друг друга.

Но представьте себя на необитаемом острове, куда случай забросил ещё одного человека - совсем другой расы, другого вероисповедания, со своим языком и привычками, - 99,9% генетического сходства вас тут же объединят.

Животовский Лев Анатольевич - профессор, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН, лауреат Государственной премии РФ, лауреат премии в области эволюционной биологии РАН, приглашённый старший учёный Стэнфордского университета (Калифорния, США).

Хуснутдинова Эльза Камилевна - профессор, доктор биологических наук. Сфера научных интересов - популяционная генетика, этногенетика, медицинская генетика, автор 300 публикаций и 4 монографий.

Схема составлена по новейшим научным данным портала Антропогенез.ру (Составитель: Георгий Попов, к-я.рф)

«Наши предки прошли длинный и удивительный путь развития. Они менялись сами и меняли окружающий мир. Некоторые группы попадали в эволюционные тупики и вымирали, но оставшиеся вновь заселяли планету. Они изобретали орудия, укрощали огонь, открывали континенты и творили первое искусство. Изучением всего этого занимается антропогенез – интереснейшая и стремительно развивающаяся научная дисциплина» – Научный редактор портала Антропогенез.ру – кандидат биологических наук, доцент кафедры Антропологии Биологического факультета МГУ им. Ломоносова Станислав Дробышевский.

Пургатóриус.

1) Человекообразные.

Проконсул.

Накалипитек.

Хоратпитек.

Гигантопитек.

Орангутан.

Горилла.

Горилла живёт исключительно в Экваториальной Африке. Имеются сведения, что рост горилл превышал и два метра. Туловище грузное, бочкообразное, с широкой грудной клеткой (до 175 см в обхвате), с толстым животом, короткой шеей, широкими плечами, крупной головой. Передние конечности длиннее задних. Мозг - крупный, до 600 см3. Многие годы сообщались невероятные сведения о необыкновенной свирепости горилл. Однако «кровожадный великан» является довольно добродушным вегетарианцем, ведущим неторопливую, спокойную жизнь в группах, где отношения весьма мирные. Для горилл характерен наземный образ жизни, хотя конечности у них приспособлены и для лазания по деревьям. Горилла свободно может становиться на ноги, освобождая руки не только для громовых ударов по собственной груди, но и для весьма тонкого пищевого манипулирования. Естественные популяции горилл опасно сокращаются.

Шимпанзе.

Описание современных обезьян основано на материале книги: Фридман Э.П. Приматы. – М.: Наука, 1979. – 208 с.

2. Австралопитеки ранние.

Сахелáнтроп.

Орорин.

Ардипитек.

Австралопитéк анáмский.

3. Австралопитеки грацильные.

Австралопитéк афáрский.

Австралопитеки, жившие 4–2,5 миллиона лет назад, получили название «грацильные» (от латинского «грáцио» – «изящный»). От этих удивительных существ найдены все части скелета от множества особей, поэтому реконструкции их внешнего облика и образа жизни весьма достоверны. Грацильные австралопитеки были прямоходящими существами до 1,5 м ростом и 50 кг весом. Походка их несколько отличалась от походки человека. Видимо, австралопитеки шагали более короткими шажками, а тазобедренный сустав при ходьбе разгибался не полностью. Руки были несколько удлинены, а кисти всё ещё приспособлены для лазания по деревьям. Днём австралопитеки кочевали по саванне или лесам, по берегам рек и озёр, а вечером забирались на деревья. Возможно, австралопитеки использовали палки и необработанные камни в качестве орудий. Афарские австралопитеки являются наиболее вероятными предками человеческой линии эволюции.

Австралопитéк африканский.

Австралопитéк седиба.

Это существо, жившее около двух миллионов лет назад, хоть и считается австралопитеком, «накопило» в себе достаточно человеческих черт: слабо выступающие скулы, форму носовых костей, небольшие коренные зубы, некоторые черты строения мозга, кистей рук, таза. По совокупности признаков Австралопитек седиба занимает строго промежуточное место между австралопитеками и ранними представителями рода Хомо (люди). Собственно, даже не ясно, к какому роду следует относить его – столь равномерно распределены австралопитековые и человеческие черты в его строении. Интересно, что находка останков Австралопитека седиба сделана с использованием популярного сервиса Google Земля, позволившего в одном из районов Южной Африки выявить многочисленные пещеры, в одной из которых и были сделаны первые находки.

Австралопитéк гáри.

Кениантроп плосколицый.

5. Австралопитеки массивные.

Парáнтроп массивный.

Парáнтроп эфиопский.

Это древнейший из массивных австралопитеков и единственный среди этой группы, имевший резко выступавшие вперёд челюсти. Череп парантропа эфиопского сочетает в себе примитивные признаки, сближающие его с ранними и грацильными австралопитеками, и специализированные черты массивных австралопитеков. Парантроп эфиопский - вероятный предок более поздних восточноафриканских массивных австралопитеков – Парантропа Бóйса.

Парáнтроп Бóйса.

5. Ранние Хомо.

Человек рудольфский.

Человек из Дманиси.

Человек умелый.

Человек наледи.

6. Архантропы.

Человек работающий.

Человек прямоходящий (Африка).

Синантроп.

Человек флорéсский.

7. Палеоантропы.

Человек предшествующий.

Человек гейдельбéргский.

Человек хельмéи.

Человек неандертальский.

Человек денисовский.

8. Неоантропы.

Человек разумный.

Марков А.В. "Эволюция человека"

Соколов А.Б. "Мифы об эволюции человека"

Учение Ч. Дарвина было дополнено трудами многих ученых. Благодаря их работе была доказана правильность важнейших положений теории эволюции. Это позволило определить основные этапы развития животного мира на Земле.

От одноклеточных животных к многоклеточным. Несомненно, первыми на Земле были древние простейшие. От них произошли современные одноклеточные: саркодовые, жгутиковые, инфузории, споровики. По своему строению они представляют одну клетку, в которой происходят все процессы жизнедеятельности целого живого организма. Из одноклеточных наиболее сложно устроены колониальные жгутиковые, например вольвокс. От древних колониальных жгутиковых, видимо, возникли очень похожие на современных кишечнополостных древние многоклеточные организмы, тело которых состояло из двух слоев клеток (наружных жгутиковых и внутренних пищеварительных).

Появление древних многоклеточных организмов было огромным событием в эволюции животных. У многоклеточных организмов в отличие от одноклеточных появились возможности для специализации клеток по выполняемым ими функциям. Одни клетки стали играть защитную роль, другие - обеспечивать пищеварение, сокращение, размножение, раздражение.

Многоклеточность и специализация клеток стали основой для формирования тканей, увеличения размеров тела, возникновения скелета, регенерации.

Усложнение строения многоклеточных организмов. Следующим этапом было происхождение от древних кишечнополостных трехслойных животных, похожих на современных свободноживущих ресничных червей. У них сформировались системы органов: пищеварительная, кровеносная, нервная, выделительная, система органов размножения. За счет третьего слоя клеток у плоских и круглых червей образуется мускулатура.

Следующим важным этапом в историческом развитии животного мира стало возникновение кольчатых червей. Возможно, от каких-то древних кольчатых червей произошли моллюски и членистоногие (рис. 227). Среди моллюсков и членистоногих появляются первые сухопутные животные. За счет формирования наружного хитинового скелета приспособления насекомых к жизни на суше стали более совершенными. Хитиновые покровы, которые служат скелетом и предохраняют организм от иссушения, позволили сформировать конечности и крылья. Насекомые широко расселились по Земле.

Рис. 227. Эволюционное древо современного животного мира

Наряду с общим прогрессивным развитием животные приспосабливаются к конкретным условиям. Так, представители семейств Жужелицы и Плавунцы - хищные жуки, но одни освоили наземную среду, а другие приспособились к жизни в воде.

Происхождение и эволюция хордовых. Предполагают, что древние хордовые произошли от вторичнополостных червеобразных предков, которые вели малоподвижный образ жизни. Хордовые приобрели прогрессивные черты: внутренний скелет, скелетную мускулатуру, хорошо развитую центральную нервную систему, имевшую вид нервной трубки, более совершенные органы чувств, системы органов пищеварения, дыхания, кровообращения, выделения и размножения.

Наиболее древние хордовые, видимо, были похожи на современных ланцетников. У них была хорда (первичный внутренний осевой скелет), над ней располагалась нервная трубка - центральная нервная система. Под хордой находился кишечник, передний отдел которого имел жаберные щели.

От древних бесчерепных произошли позвоночные. У них сформировалась более совершенная опорно-двигательная система (позвоночник, состоящий из позвонков). Развился череп, предохраняющий головной мозг. Из нервной трубки образовались головной и спинной мозг, усложнилось поведение. В кровеносной системе появилось сердце - мускульный орган, обеспечивающий движение крови по сосудам. Произошли изменения в органах движения. Из складок, расположенных по бокам туловища, развились парные конечности - плавники.

Так возникли первые водные позвоночные животные - рыбы. Широкое распространение рыбы получили в палеозое.

Выход позвоночных на сушу. Важное значение для происхождения наземных позвоночных животных имели древние кистеперые рыбы. Скелет их парных плавников напоминал скелет конечностей земноводных. Кистеперые рыбы опирались на хорошо развитые парные плавники при ползании по дну - на этих плавниках были мышцы. У них были зачатки легких, они могли дышать воздухом при пересыхании водоемов.

От древних кистеперых рыб произошли первые наземные позвоночные - земноводные.

Земноводные не утратили связь с водной средой и внешне были очень похожи на кистеперых рыб. Их конечности превратились в типичные для наземных позвоночных многочленные рычаги - пятипалые конечности. Усложнились легкие, возникло два круга кровообращения. Потомки древних земноводных - современные тритоны, саламандры, лягушки, жабы также тесно связаны с водой. Имея голую кожу, участвующую в дыхании, земноводные могут жить только во влажной среде, а размножение их происходит в водоемах.

В конце палеозоя климат на Земле стал более сухим. Позвоночные животные начали интенсивнее осваивать сушу. У части земноводных в коже стали формироваться роговые чешуи, защищающие тело от высыхания.

Ороговевшие покровы препятствовали дыханию, поэтому легкие оказались единственным органом дыхания. Животные приспособились к размножению на суше. Они стали откладывать яйца, богатые питательными веществами, водой и защищенные оболочками от высыхания. Так возникли пресмыкающиеся - типичные наземные позвоночные животные.

Расцвет пресмыкающихся. В мезозойскую эру рептилии освоили все среды жизни и широко расселились по Земле. Наиболее разнообразными были динозавры - травоядные и плотоядные. Одни небольшие, величиной с крысу, другие - гиганты длиной почти 30 м. Воздушную среду заселили летающие ящеры. К жизни в воде вторично приспособились ихтиозавры, крокодилы, черепахи. Появились ящерицы. Позднее от них произошли змеи.

Расцвет птиц и зверей. Древние пресмыкающиеся дали начало птицам и млекопитающим, которые приобрели важные преимущества перед рептилиями: постоянную температуру тела, развитый головной мозг, более совершенное размножение: у птиц - откладывание и насиживание яиц, выкармливание птенцов; у млекопитающих - вынашивание детенышей в утробе матери, живорождение и выкармливание молоком. Птицы и млекопитающие оказались лучше рептилий приспособлены к меняющимся условиям среды.

Уровни организации жизни. При изучении животных вы познакомились с клеточным уровнем организации жизни. Из одной клетки состоит организм простейших. У многоклеточных кишечнополостных появляются два слоя тела: эктодерма и энтодерма, клетки которых имеют разное строение. Из клеток разного типа состоят ткани высших животных - эпителиальная, мышечная, нервная и др.

Знакомясь с жизнедеятельностью животных, их поведением, вы имели дело с организменным уровнем организации жизни. При этом животные относятся к определенным видам. Сохранение вида возможно в том случае, если животные живут группами (популяциями), в которых они свободно скрещиваются и оставляют потомство. Группу животных одного вида, обитающих в определенных условиях, обладающих общими морфологическими, физиологическими, генетическими признаками, называют популяцией. Следовательно, это популяционно-видовой уровень организации жизни.

Естественно, популяции разных видов, населяющие одно и то же место обитания, входят в состав одного биоценоза. Это биоценотический уровень организации жизни. В любом биоценозе различаются три группы организмов: продуценты - производители органических веществ (растения), консументы - потребители органических веществ (растительноядные, хищные, всеядные животные) и редуценты - разрушители органических веществ (рис. 228). К ним относятся птицы и звери - падальщики, жуки-могильщики и дождевые черви. Эти животные, питающиеся трупами и отходами (отмершими частями растений, телами погибших животных и их экскрементами), а в большей степени бактерии и грибы, доводят до конца разложение органических веществ до минеральных, тем самым повышая плодородие почв и возвращая в природу взятые растениями минеральные вещества (рис. 229). Многообразие условий обитания, различие популяций, разнообразие биоценозов обеспечивают устойчивость природных экосистем разного уровня.

Рис. 228. Жуки-могильщики у трупа мыши

Человек, владеющий научной информацией о закономерностях строения и функционирования биологических систем, имеет возможность правильно и умело применять ее в практической деятельности. От понимания людьми законов функционирования биоценозов и сохранения их зависит благополучие природных экосистем и отдельных видов животных. Необходимо рационально использовать свои знания о животном мире, постоянно заботиться о его сохранении и восстановлении.

Рис. 229. Взаимосвязи продуцентов (1), консументов (2) и редуцентов (3)

Современный животный мир - результат длительного исторического развития органического мира. При этом развитие происходит в результате общего прогресса: появления многоклеточности, возникновения мезодермы, формирования наружного хитинового скелета, внутреннего скелета (хорды), трубчатой центральной нервной системы, теплокровности и др. Современный животный мир представляет собой совокупность живых систем разного уровня, активно взаимодействующих с окружающей средой.

Упражнения по пройденному материалу

Назовите основные этапы развития животного мира на Земле.
В чем особенность строения и жизнедеятельности одноклеточных животных?
Какие приспособления в строении и деятельности появляются у многоклеточных животных в отличие от одноклеточных?
Каково значение появления трехслойности в усложнении организации тела животных?
Почему формирование наружного хитинового скелета способствовало приспособлению насекомых к жизни на суше и их расселению по Земле?
Какие прогрессивные черты хордовых обеспечили их дальнейшую эволюцию?
Назовите основные отличия позвоночных от их предков - бесчерепных в строении и функциях организма.
Какие изменения в строении и функциях организма появились у древних земноводных в связи с изменением климата? К чему это привело?
В чем преимущество в строении и жизнедеятельности птиц и млекопитающих перед рептилиями?
Назовите основные этапы эволюции беспозвоночных и хордовых животных.

Эволюция не сводится только к поступательному движению вверх по “лестнице” прогресса. Ведь условия среды обитания чрезвычайно разнообразны, поэтому не обязательно все время стремиться к повышению уровня организации. Можно просто уходить от конкуренции с другими организмами, осваивая еще незанятые “ячейки” в сообществах живых организмов — экологические ниши. Этот процесс называют “дивергенцией”: близкие виды в ходе эволюции как бы “расходятся” в разные стороны, вырабатывая специальные приспособления к определенным условиям среды.

Если пытаться изобразить процесс расхождения видов по разным жизненным зонам и экологическим нишам, то ничего лучше “эволюционного древа” не придумаешь. Растущий вверх “ствол” — это и есть основное направление эволюционного прогресса млекопитающих, означающее повышение уровня их организации. А расходящиеся вбок ветви и веточки и есть не что иное, как дивергенция видов.

Сначала на стволе появляется крошечный побег: это возник новый вид, пытающий свое счастье в эволюции. Если ему повезет, он не вымрет из-за каких-либо пертурбаций: зачаточный побег не “засохнет”, а превратится в небольшую веточку. В новых благоприятных условиях, еще никем не занятых, появляется все больше и больше потомков того предково-го вида: ветка все больше ветвится, становится толще. И в конце концов оказывается, что удачливый вид-основатель “нашел” новое, весьма перспективное направление эволюции: побег превращается в то, что садоводы назвали бы “скелетной ветвью” звериного древа жизни. Так, например, около 10 миллионов лет назад какие-то из зерноядных хомяков перешли на питание травой: это оказалось настолько удачным, что их потомки — полёвки — по разнообразию и обилию многократно превзошли своих предков.

Приспосабливаясь к новой среде обитания, потомки все больше теряют сходство со своими предками: они как бы “забывают” своих пращуров, живших в иных условиях. Утрачивается сходство и с “кузенами”, причем чем дальше виды “разошлись” в ходе эволюции по разным природным зонам, тем меньше между ними сходства. Ну кто бы мог сказать, глядя на порхающих в воздухе маленьких летучих мышей и плавающих в морских водах гигантов-китов, что все они — отдаленные потомки одних и тех же наземных зверьков, более всего похожих на ныне живущих землероек?

“Эволюционное древо” прекрасно иллюстрирует не только ход исторического развития живых существ, но и устройство “Системы природы”. Оно чем-то напоминает устройство воинских частей: подобно полкам, ротам, взводам, в “Системе природы” есть разные уровни или ранги — классы, отряды, семейства и так далее. На “эволюционном древе” они соответствуют разным по “толщине” ветвям и отражают разную степень обособленности тех или иных групп животных. Говоря о животных, имеющих в системе определенный ранг, — о китообразных или тюленях, ежах или землеройках, мы можем охарактеризовать то, насколько давно отделилась и насколько далеко отошла данная ветвь от основного эволюционного ствола.

Так, если все звериное “древо” — это класс млекопитающих, то “скелетные ветви” — это отдельные отряды: например, отряд хищные, отряд парнокопытные. Они обособились, как правило, не менее 70-90 миллионов лет назад, каждый завоевал свою собственную адаптивную зону. Растущие на них более мелкие ветки — это семейства: например, в отряде хищных есть семейства медвежьих и кошачьих; в отряде парнокопытных — семейства полорогих и оленьих. Их эволюционный возраст — обычно 30-40 миллионов лет, каждое из семейств особым образом осваивает общую для отряда адаптивную зону. Например, в рацион медведей входят не только животные, но и растительные корма, а кошки питаются почти исключительно мясом.

Концевые веточки нашего “древа” — это отдельные роды: род медведей, род оленей и так далее. А они уже заканчиваются видами: бурый и белый медведи, лесной и степной коты, благородный и пятнистый олени. Возраст родов и видов млекопитающих обычно измеряется несколькими миллионами лет.

Пустынная зебра или зебра Греви, это один видов млекопитающих относящийся к лошадиному семейству. Свое название зебра получила в честь Жюля Греви – французского президента именно ему был подарен первый экземпляр этого животного. Вес этого животного достигает 430 кг, а длина всего тела может быть порядка 3 метров. Пустынная зебра это не только одна из самых…

Больше всего напоминают самых примитивных млекопитающих все те же землеройки. Эти зверьки почти ничем не примечательны, разве что своим обжорством: в сутки они съедают пищи больше, чем весят сами. Таков уж у этих крохотных созданий обмен веществ: они живут, чтобы есть. У разных видов вершины зубов окрашены по-разному. У одних землероек зубы все белые, таких…

Тропические леса Южной и Центральной Америки населяют так называемые широконосые обезьяны, которые по уровню развития стоят много выше полуобезьян. К ним относятся многочисленные игрунки, или мармозетки, — размером с белку, некоторые ярко раскрашенные (например, золотистая игрунка), некоторые с удлиненными в гриву волосами на голове или с “усами” (императорский тамарин). Их ближайшие родичи — цепкохвостые обезьяны….

Всем знакомый образ красавца оленя с огромными раскидистыми рогами на голове — верный, да не совсем. На самом деле, среди оленей и близких к ним парнокопытных животных довольно много безрогих. Одни из них — оленьки, самые архаичные представители жвачных. Так ласково-уменьшительно их называют за общее сходство с настоящими оленями и небольшие размеры: они чаще всего…

Среди усатых китов больше всего полосатиков. Свое название они получили за многочисленные продольные борозды-складки на нижней поверхности головы и передней части брюха: издали они кажутся полосами. В спокойном (сложенном) состоянии нижняя челюсть у полосатиков ненамного больше верхней. Но когда кит питается, он широко раскрывает пасть, складки расправляются и образуется огромный мешок, в который устремляются тонны…

И все-таки природа справедлива: обделяя одни свои творения цветовым зрением, она награждает их невероятной способностью чуять самые разные запахи. Взять ту же собаку: она живет в невероятно “красочном”, со множеством оттенков мире запахов, совершенно недоступном нам, людям. Для каждого животного определенный запах, присущий только ему, — это своего рода “паспорт” , опознавательная метка. Обратите внимание,…

В тундре Северной Америки живет копытное, которого, наверное, можно назвать самым мохнатым зверем на Земле, — овцебык. Столь странное название он получил за крупные размеры и вполне “баранью” голову, украшенную очень “плотно” сидящими рогами с расширенными сближенными основаниями (как у африканского буйвола). Шерсть у овцебыка действительно выдающаяся: необычайно густая, большую ее часть составляет тонкий подшерсток,…

Совсем иное дело — звери, которые рождают вполне сформировавшихся детенышей, способных проявлять известную самостоятельность чуть ли не в первые часы после рождения. Чтобы достичь такого результата, у этих животных, называемых “выводковыми”, в отличие от “птенцовых”, эмбриональное развитие столь продолжительно, что звереныш, прежде чем появиться на свет, успевает обзавестись всем необходимым для полноценной жизни. Например, у…

Эти небольшие симпатичные существа, живущие в Африке, к слонам никакого отношения не имеют. Долгое время их считали представителями насекомоядных, но в конце концов все-таки решили, что правильнее всего прыгунчиков выделить в отдельный отряд, настолько они своеобразны. А благодаря новейшим открытиям в палеонтологической летописи удалось установить, что их ближайшие родственники — никакие не насекомоядные, а грызуны…

Именно так — “четверорукими” — нередко называют наших ближайших сородичей в царстве животных. Правильно, это обезьяны с одинаково цепкими руками и ногами. А научное их название — приматы, что по латыни означает “первые”: в давние времена ученые именно приматов, за их близость к человеку, ставили первыми в Системе Природы. У настоящих приматов, как и у…