Albero evolutivo degli animali. Albero evolutivo degli ominidi

Gli organismi eucarioti specializzati nella nutrizione eterotrofa hanno dato origine agli animali e ai funghi.

Nell'era proterozoica apparvero tutti i tipi conosciuti di animali invertebrati multicellulari. Esistono due teorie principali sull'origine degli animali multicellulari. Secondo la teoria della gastrea (E. Haeckel), il metodo iniziale di formazione di un embrione a due strati è l'invaginazione (invaginazione della parete della blastula). Secondo la teoria della fagocitella (I.I. Mechnikov), il metodo iniziale di formazione di un embrione a due strati è l'immigrazione (movimento dei singoli blastomeri nella cavità della blastula). Forse queste due teorie si completano a vicenda.

I celenterati sono rappresentanti degli organismi multicellulari più primitivi (a due strati): il loro corpo è costituito da soli due strati di cellule: ectoderma ed endoderma. Il livello di differenziazione dei tessuti è molto basso.

Nei vermi inferiori (vermi piatti e ascaridi) appare un terzo strato germinale: il mesoderma. Si tratta di un'aromorfosi importante, a causa della quale compaiono tessuti e sistemi di organi differenziati.

Quindi l'albero evolutivo degli animali si dirama in Protostomi e Deuterostomi. Tra i protostomi, gli anellidi formano una cavità corporea secondaria (celoma). Si tratta di un'importante aromorfosi, grazie alla quale diventa possibile dividere il corpo in sezioni.

Gli anellidi hanno arti primitivi (parapodi) e segmentazione corporea omonomica (equivalente). Ma all'inizio del Cambriano apparvero gli artropodi, nei quali i parapodi si trasformarono in arti articolati. Negli artropodi appare la segmentazione eteronoma (disuguale) del corpo. Hanno un esoscheletro chitinoso, che contribuisce alla comparsa di fasci muscolari differenziati. Le caratteristiche elencate degli artropodi sono aromorfosi.

Gli artropodi più primitivi, i trilobiti, dominavano i mari del Paleozoico. I moderni artropodi acquatici primari che respirano branchie sono rappresentati dai crostacei. Tuttavia, all'inizio del Devoniano (dopo che le piante raggiunsero la terra e la formazione degli ecosistemi terrestri), gli Aracnidi e gli Insetti raggiunsero la terra.

Gli insetti sono i più adattati alla vita terrestre, grazie alla comparsa di grandi aromorfosi:

– La presenza di membrane embrionali – sierose e amniotiche.

– Presenza di ali.

– Plasticità dell'apparato orale.

Con la comparsa delle piante da fiore nel periodo Cretaceo, inizia l'evoluzione congiunta di insetti e fiori (coevoluzione) e in essi si formano adattamenti congiunti (coadattamenti). IN Era cenozoica Gli insetti, come le piante da fiore, sono in uno stato di progresso biologico.

Tra gli animali Deuterostomi, i cordati raggiungono il loro picco più alto, in cui compaiono numerose grandi aromorfosi: notocorda, tubo neurale, aorta addominale (e poi il cuore).

I primi Vertebrati (Senza Mascella) ebbero origine dai cordati primitivi del Siluriano. Nei vertebrati si forma lo scheletro assiale e viscerale, in particolare la regione della scatola cranica e della mascella, che è anche un'aromorfosi. I vertebrati dello gnatostomo inferiore sono rappresentati da una varietà di pesci. Le moderne classi di pesci (cartilaginei e ossei) si formarono alla fine del Paleozoico - inizio del Mesozoico).

Alcuni Pesci ossei (Pesci carnosi), grazie a due aromorfosi - la respirazione polmonare e la comparsa di veri e propri arti - diedero origine ai primi Quadrupedi - Anfibi (Anfibi). I primi anfibi sbarcarono sulla terraferma nel periodo devoniano, ma il loro periodo di massimo splendore si ebbe nel periodo carbonifero (numerosi stegocefali). Gli anfibi moderni compaiono alla fine del periodo Giurassico.

Parallelamente, tra i Quadrupedi, compaiono organismi dotati di membrane embrionali, gli Amnioti. La presenza di membrane embrionali è una grande aromorfosi, che appare per la prima volta nei rettili. Grazie alle membrane embrionali e ad una serie di altre caratteristiche (epitelio cheratinizzante, gemme pelviche, aspetto della corteccia cerebrale), i rettili hanno completamente perso la dipendenza dall'acqua. La comparsa dei primi rettili primitivi - i cotilosauri - risale alla fine del periodo Carbonifero. Nel Permiano apparvero vari gruppi di rettili: dai denti di bestia, proto-lucertole e altri. All'inizio del Mesozoico si formarono rami di tartarughe, plesiosauri e ittiosauri. I rettili cominciano a prosperare.

Due rami dello sviluppo evolutivo sono separati da gruppi vicini alle proto-lucertole. Un ramo diede origine all'inizio del Mesozoico grande gruppo Pseudosuchiano. La pseudosuchia ha dato origine a diversi gruppi: coccodrilli, pterosauri, antenati di uccelli e dinosauri, rappresentati da due rami: lucertole (Brontosaurus, Diplodocus) e ornitischi (solo specie erbivore - Stegosaurus, Triceratops). Il secondo ramo all'inizio del periodo Cretaceo portò all'emergere di una sottoclasse di squamati (lucertole, camaleonti e serpenti).

Tuttavia, i Rettili non potevano perdere la loro dipendenza basse temperature: il sangue caldo è impossibile per loro a causa della divisione incompleta del sangue in venoso e arterioso. Alla fine del Mesozoico, con i cambiamenti climatici, si verificò un’estinzione di massa dei rettili.

Solo alcuni pseudosuchiani lo hanno fatto Periodo Giurassico appare un setto completo tra i ventricoli, l'arco aortico sinistro si riduce, si verifica la completa separazione dei circoli circolatori e diventa possibile il sangue caldo. Successivamente, questi animali acquisirono una serie di adattamenti al volo e diedero origine alla classe degli Uccelli.

Nei depositi giurassici dell'era mesozoica (≈ 150 milioni di anni fa), furono scoperte impronte dei primi uccelli: Archaeopteryx e Archaeornis (tre scheletri e una piuma). Probabilmente erano animali rampicanti arboricoli che potevano planare ma non erano capaci di volo attivo. Anche prima (alla fine del Triassico, ≈ 225 milioni di anni fa) esisteva il protoavis (due scheletri furono scoperti nel 1986 in Texas). Lo scheletro di Protoavis era significativamente diverso dallo scheletro dei rettili; gli emisferi cerebrali e il cervelletto erano aumentati di dimensioni; Durante il periodo Cretaceo esistevano due gruppi di uccelli fossili: Ichthyornis e Hesperornis. I gruppi moderni di uccelli compaiono solo all'inizio dell'era Cenozoica.

Un'aromorfosi significativa nell'evoluzione degli uccelli può essere considerata l'aspetto di un cuore a quattro camere in combinazione con una riduzione dell'arco aortico sinistro. Si è verificata una completa separazione del sangue arterioso e venoso, che ha reso possibile un ulteriore sviluppo del cervello e un forte aumento del livello del metabolismo. La fioritura degli uccelli nell'era Cenozoica è associata a una serie di importanti idioadattamenti (comparsa di piume, specializzazione del sistema muscolo-scheletrico, sviluppo sistema nervoso, cura della prole e capacità di volare), nonché con una serie di segni di degenerazione parziale (ad esempio perdita dei denti).

All'inizio dell'era mesozoica apparvero i primi mammiferi, che sorsero a causa di una serie di aromorfosi: emisferi del prosencefalo ingranditi con corteccia sviluppata, cuore a quattro camere, riduzione dell'arco aortico destro, trasformazione del pendolo, quadrato e ossa articolari in ossicini uditivi, comparsa di pelo, ghiandole mammarie, denti differenziati negli alveoli, cavità preorale.

Nel periodo Giurassico dell'era Mesozoica, i Mammiferi erano rappresentati da almeno cinque classi (Multitubercoli, Tritubercoli, Tricodonti, Simmetrodonti, Pantoteri). Una di queste classi probabilmente diede origine alle moderne Protobestie, e l'altra ai Marsupiali e ai Placentali. I mammiferi placentati, grazie all'apparizione della placenta e alla vera viviparità, entrano in uno stato di progresso biologico nell'era Cenozoica.

L'ordine originario dei Placentali sono gli Insettivori. Ben presto, gli Insettivori si separarono dai Denti Incompleti, dai Roditori, dai Primati e dal gruppo ormai estinto dei Creodonti, predatori primitivi. Due rami separati dai Creodonti. Uno di questi rami diede origine ai moderni Carnivori, dai quali si separarono Pinnipedi e Cetacei. Un altro ramo diede origine agli ungulati primitivi (Condylarthra), e poi agli Ordini dispari, agli Artiodattili e agli ordini affini.

Differenziazione finale gruppi moderni L'esistenza dei mammiferi terminò durante l'era delle grandi glaciazioni: il Pleistocene. Al moderno composizione delle specie I mammiferi sono significativamente influenzati fattore antropico. In tempi storici furono sterminate le seguenti specie: uro, mucca di Steller, tarpan e altre specie.

Alla fine dell'era Cenozoica, alcuni primati sperimentarono un tipo speciale di aromorfosi: lo sviluppo eccessivo della corteccia cerebrale. Di conseguenza, c'è completamente nuovo aspetto organismi – Homo sapiens.

L’evoluzione non si limita a un movimento progressivo lungo la “scala” del progresso. Dopotutto, le condizioni ambientali sono estremamente diverse, quindi non è necessario sforzarsi continuamente di migliorare il livello di organizzazione. Puoi semplicemente evitare la competizione con altri organismi sviluppando “cellule” ancora non occupate in comunità di organismi viventi: nicchie ecologiche. Questo processo è chiamato “divergenza”: nel corso dell'evoluzione, specie strettamente imparentate sembrano “divergere” in direzioni diverse, sviluppando adattamenti speciali a determinate condizioni ambientali.

Se provi a descrivere il processo di divergenza delle specie in diverse zone di vita e nicchie ecologiche, non puoi pensare a niente di meglio di un “albero evolutivo”. Il “tronco” che cresce verso l'alto è la direzione principale del progresso evolutivo dei mammiferi, il che significa un aumento del livello della loro organizzazione. E i rami e i ramoscelli divergenti lateralmente non sono altro che la divergenza delle specie.

Innanzitutto, sul tronco appare un minuscolo germoglio: si tratta di una nuova specie che tenta la fortuna nell'evoluzione. Se è fortunato, non morirà a causa di eventuali disturbi: il germoglio embrionale non “si seccherà”, ma si trasformerà in un piccolo ramoscello. In nuove condizioni favorevoli, non ancora occupate da nessuno, compaiono sempre più discendenti di quella specie ancestrale: il ramo si ramifica sempre di più, diventa più spesso. E alla fine si scopre che la fortunata specie fondatrice ha “trovato” una nuova, molto direzione promettente evoluzione: il germoglio si trasforma in quello che i giardinieri chiamerebbero un “ramo scheletrico” dell’animale albero della vita. Quindi, ad esempio, circa 10 milioni di anni fa, alcuni criceti granivori passarono a nutrirsi di erba: questo si rivelò così efficace che i loro discendenti - le arvicole - molte volte superarono i loro antenati in diversità e abbondanza.

Adattandosi al nuovo ambiente, i discendenti perdono sempre più la somiglianza con i loro antenati: sembrano “dimenticare” i loro antenati, che vivevano in condizioni diverse. Anche la somiglianza con i “cugini” è andata perduta, e quanto più le specie “divergono” durante l’evoluzione in diverse zone naturali, tanto minore è la somiglianza tra loro. Ebbene, chi potrebbe dirlo, guardando i piccoli svolazzare nell'aria? pipistrelli e le balene giganti che nuotano nelle acque marine, che siano tutti lontani discendenti degli stessi animali terrestri, molto simili ai toporagni viventi?

“Albero evolutivo” illustra perfettamente non solo il corso dello sviluppo storico degli esseri viventi, ma anche la struttura del “Sistema della Natura”. Assomiglia in qualche modo a un dispositivo unità militari: Come i reggimenti, le compagnie, i plotoni, nel “Sistema della Natura” ci sono diversi livelli o gradi: classi, distaccamenti, famiglie e così via. Sull'“albero evolutivo” corrispondono a rami di diverso “spessore” e si riflettono vari gradi isolamento di alcuni gruppi di animali. Parlando di animali che hanno un certo rango nel sistema - di cetacei o foche, ricci o toporagni, possiamo caratterizzare quanto tempo fa questo ramo si è separato e quanto si è allontanato dal tronco evolutivo principale.

Quindi, se l'intero "albero" animale è la classe dei mammiferi, allora i "rami scheletrici" sono ordini separati: ad esempio, l'ordine Carnivora, l'ordine Artiodactyla. Si separarono, di regola, almeno 70-90 milioni di anni fa, conquistando ciascuno la propria zona adattativa. I rami più piccoli che crescono su di essi sono famiglie: ad esempio, nell'ordine dei carnivori ci sono le famiglie degli orsi e dei gatti; nell'ordine degli artiodattili: le famiglie dei bovidi e dei cervi. La loro età evolutiva è solitamente di 30-40 milioni di anni, ciascuna delle famiglie padroneggia in modo speciale la zona adattiva comune all'ordine. Ad esempio, la dieta degli orsi comprende non solo animali, ma anche cibi vegetali, mentre i gatti mangiano quasi esclusivamente carne.

I rami terminali del nostro “albero” sono generi separati: il genere degli orsi, il genere dei cervi e così via. E finiscono già con le seguenti visualizzazioni: marrone e orsi polari, gatti delle foreste e delle steppe, cervi rossi e maculati. L'età dei generi e delle specie di mammiferi viene solitamente misurata in diversi milioni di anni.

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Il paleontologo australiano Michael Lee ha proposto una nuova ipotesi sull'origine delle tartarughe. Come molti autori prima di lui, Lee crede che le tartarughe siano vicine ai grandi dinosauri erbivori dell'era Permiana, i pareiasauri; ma suggerisce che le tartarughe, insieme ai pareiasauri, si siano evoluti dai diapsidi, un ramo di rettili che comprende coccodrilli, dinosauri e lucertole. Se questa ipotesi fosse confermata, rappresenterebbe una ristrutturazione molto drammatica dell’albero evolutivo dei rettili, forse meritevole addirittura del nome di “nuova filogenesi dei rettili”.

Le tartarughe apparvero sulla Terra circa 220 milioni di anni fa, alla fine del periodo Triassico. Il tardo Triassico è un'era speciale nella storia dei vertebrati terrestri. Fu allora che sorsero mammiferi, tartarughe, coccodrilli, dinosauri e pterosauri (lucertole volanti): cinque gruppi di animali che cambiarono notevolmente l'aspetto del nostro pianeta. Di tutti questi gruppi, l'origine delle tartarughe sembra essere la più misteriosa. E motivo principale Questa non è una mancanza di diligenza dei paleontologi, ma l'anatomia troppo insolita delle tartarughe, che rende difficile il confronto con altri vertebrati.

Quali sono i possibili “candidati” per il ruolo di antenati delle tartarughe? È noto che i rettili e i loro discendenti sono divisi in tre grandi gruppi: anapsidi, diapsidi e sinapsidi. Segno principale, che distingue questi gruppi, è il numero di archi temporali - ponti ossei nel tetto del cranio, separati da aperture. Ad esempio, abbiamo un solo arco temporale (lo puoi sentire spostando la mano indietro dallo zigomo), e questo significa che siamo sinapsidi (“arco fuso”). I sinapsidi includono mammiferi e rettili simili ad animali estinti. I diapsidi (“biarcati”) sono animali che originariamente avevano due archi temporali; questi includono lucertole, serpenti, tuataria, coccodrilli, dinosauri, pterosauri e uccelli. E infine, gli anapsidi (“arculati”) sono quelli che non hanno archi o aperture temporali. Questi includono diversi gruppi estinti di lucertole, come pareiasauri e procolofoni.

Nessuno classifica le tartarughe come sinapsidi. Ma era del tutto naturale attribuirli agli anapsidi, perché le tartarughe non hanno archi o aperture temporali; Hanno solo una tacca temporale (ma non un forame!). Infatti, all'inizio del XX secolo, diversi paleontologi giunsero immediatamente alla conclusione che le tartarughe sono gli unici anapsidi sopravvissuti fino ad oggi. I loro antenati potrebbero essere, ad esempio, i pareiasauri, che sono un po' simili alle tartarughe anche nella forma del corpo (Fig. 1).

Nel 1947, il paleontologo americano Everett Olson propose di classificare gli anapsidi come una sottoclasse di pararettili (Parareptilia), sottolineando la loro distinta origine da altri rettili. Ha incluso anche le tartarughe in questa sottoclasse.

Ma ci sono anche i diapsidi. Secondo Olson, entrarono nella sottoclasse dei veri rettili (Eureptilia). Il problema è che con i diapsidi moderni anche le tartarughe ne hanno un certo numero caratteristiche comuni. Ad esempio, i cuori delle tartarughe e delle lucertole sono così simili che già nel 1916 ciò portò l'eminente anatomista comparativo inglese Edwin Stephen Goodrich a pensare alla loro stretta relazione. Successivamente, furono scoperte caratteristiche comuni alle tartarughe con diapsidi nell'anatomia della cintura pelvica, del piede, della mascella superiore, della colonna vertebrale e dell'occipite. E la finestra temporale, alla fine, potrebbe riapparire in alcune linee evolutive o, al contrario, diventare invasa dalla vegetazione. Di conseguenza, entro la fine del 20 ° secolo, l'ipotesi dell'origine delle tartarughe dai diapsidi divenne piuttosto popolare (vedi: V.R. Alifanov. Il mistero dell'origine delle tartarughe, "Priroda", 2001, n. 8).

La scelta tra le due principali teorie sull'origine delle tartarughe - anapside (pararettile) e diapside (eureptile) - non è stata ancora fatta. Per entrambi si possono trovare argomenti anatomici comparativi piuttosto forti. Fortunatamente esiste anche la filogenetica molecolare. L'analisi della sequenza del DNA che copre più di duecento geni porta alla conclusione che il ramo della tartaruga si trova all'interno dei diapsidi (Fig. 2).

Se crediamo che la biologia molecolare abbia sempre l’ultima parola, il problema può dirsi risolto. Ma da dove vengono tante contraddizioni nelle costruzioni morfologiche? E come eliminare queste contraddizioni?

Il paleontologo australiano Michael Lee ha deciso di capirlo combinando, se possibile, tutti i dati moderni. Ragionava in questo modo: se la soluzione di un problema non converge ancora e ancora, allora dobbiamo indagare il metodo stesso con cui lo risolviamo.

Al giorno d'oggi l'unico metodo generalmente accettato costruzione alberi evolutiviè l'analisi cladistica (vedi cladistica). Nell'ambito di questo metodo, tutta l'evoluzione è considerata come un insieme di rami dicotomici (in due) dell'albero genealogico e il compito si riduce semplicemente a stabilire l'ordine di questi rami. Ed è determinato secondo rigorosi algoritmi, basati su elenchi di caratteristiche in cui sono necessariamente suddivisi i fenotipi animali. In tutti i casi controversi, viene considerato vero il ramo che presenta più caratteristiche comuni uniche.

I calcoli degli alberi in cladistica sono stati a lungo eseguiti automaticamente, utilizzando programmi speciali. Molto dipende da questi programmi; Gli scienziati filogenetici li migliorano costantemente, combinando approcci esistenti e proponendone di nuovi.

Ma anche da questo è estremamente breve descrizioneÈ chiaro che nell'analisi cladistica esiste almeno un'operazione del tutto inevitabile che può essere eseguita solo da una persona. Si tratta di compilare un elenco di sintomi. Il tipo di albero che il programma produce dipende sempre dai valori di quali caratteristiche sono state inserite in esso.

Cosa determina la scelta delle funzionalità? Dipende innanzitutto da quale gruppo di animali è al centro dell'attenzione di un determinato ricercatore. Gli scienziati specializzati in pararettili (anapsidi) e veri rettili (diapsidi) ottengono risultati diversi quando risolvono lo stesso problema – in questo caso, il problema dell’origine delle tartarughe – in gran parte perché stanno semplicemente lavorando con segni diversi. Ad esempio, gli specialisti degli anapsidi hanno tradizionalmente prestato un po’ più attenzione all’anatomia del cranio, mentre gli specialisti dei diapsidi hanno tradizionalmente prestato un po’ più attenzione all’anatomia degli arti e dello scheletro assile.

Le tartarughe possono essere incluse in un albero originariamente costruito per i pararettili, oppure possono essere incluse in un albero originariamente costruito per i diapsidi. I risultati, ovviamente, idealmente dovrebbero essere gli stessi, ma in realtà saranno diversi. Michael Lee ha deciso di testarlo specificamente. Innanzitutto, utilizzando programmi appropriati, ha costruito due tipi di alberi genealogici dei rettili niente tartarughe: "focalizzati sul diapside" e "focalizzati sull'anapside", hanno quindi incluso le tartarughe in ciascuno di questi alberi e poi hanno confrontato i risultati (Fig. 3).

In russo è conveniente chiamare gli alberi del primo tipo “diapsidocentrico”, il secondo “anapsidocentrico”; parole ingombranti, ma non esiste un modo più semplice per dirlo. Ne furono costruiti otto, utilizzando diverse tecniche computazionali. Inoltre, su otto alberi “diapsidocentrici”, su sei le tartarughe sono finite all’interno dei diapsidi, e su due erano ancora all’interno degli anapsidi. Ma sugli alberi “anapsidocentrici”, le tartarughe sono finite in tutti i casi all’interno degli anapsidi. Non esiste alcuna preferenza a favore dei diapsidi in nessuna variante.

Esiste quindi un’asimmetria tra alberi “diapsidocentrici” e “anapsidocentrici”. "Anapsidocentrico" è supportato dall'analisi cladistica in modo molto più affidabile. È solo che il gruppo di animali si è rivelato così complesso che senza una ricerca speciale non è visibile.

Quindi, dopo tutto, le tartarughe sono anapsidi?

Ma cosa fare allora con i dati molecolari, che collocano chiaramente le tartarughe tra i diapsidi?

Lee trova una via d'uscita molto stravagante da questa contraddizione. Esprime l'idea che le affermazioni sull'origine delle tartarughe dai diapsidi e sulla loro vicinanza ai pareiasauri e ai procolofoni (cioè ai famigerati anapsidi) possano essere vere contemporaneamente. Ciò significa che anche i pareiasauri, i procolofoni e forse altri pararettili sono diapsidi, solo che hanno perso la finestra temporale molto presto e rapidamente.

Ha un diritto alla vita un’ipotesi del genere che, senza esagerare, ribalta l’idea tradizionale dell’albero genealogico dei rettili? Lee fa riferimento a recenti scoperte di pararettili strettamente imparentati con i procolofoni, in cui viene effettivamente trovata almeno una finestra temporale (vedi: Modesto et al., 2009. A new parareptile with temporal fenestration from the Middle Permian of South Africa). Inoltre, recentemente è stata pubblicata una ricostruzione evolutiva, secondo la quale la presenza di almeno una finestra temporale è uno stato primitivo per tutti i rettili in generale (vedi: Pineiro et al., 2012. Cranial morphology of the Early Permian mesosaurid Mesosaurus tenuidens and rivalutata l’evoluzione della finestratura temporale inferiore). In questo contesto, l'ipotesi di Li, che sostanzialmente elimina il gruppo anapsidico, non sembra del tutto incredibile. E rimuove davvero la contraddizione riguardo alla posizione delle tartarughe.

Michael Lee è conosciuto come un sostenitore di lunga data dell'origine pareiasauria delle tartarughe (vedi, ad esempio, Lee, 1997. Pareiasaur phylogeny and the origin of Turtles). La nuova versione radicale di questa ipotesi funge certamente da “ultima linea di difesa”. Quindi la sua posizione difficilmente può essere considerata assolutamente obiettiva (e, a proposito, quale scienziato è completamente obiettivo?). Ma la logica alla base della nuova ipotesi di Li sembra abbastanza ragionevole. Questa ipotesi, ovviamente, richiede verifica, ma merita attenzione, se non altro perché offre uno sguardo all'evoluzione di un gruppo di animali di lunga data e ben studiato da una prospettiva inaspettata.

Se Lee avesse ragione, allora i libri di testo di zoologia riguardanti l'evoluzione dei rettili dovranno essere riscritti. Si può addirittura dire che qui sta emergendo una sorta di “nuova filogenesi dei rettili”, per analogia con la già ampiamente nota “nuova filogenesi degli animali” (vedi: Nuovi dati hanno permesso di chiarire l’albero genealogico del regno animale, “Elementi ”, 04/10/2008). Inoltre, in questo caso, la biologia molecolare sarà quasi inutile quando si testa una nuova idea: tutti i gruppi di transizione si sono estinti così tanto tempo fa che non è possibile alcuna ricerca genetica molecolare su di essi. Quindi tocca ai paleontologi.

Il regno animale è diviso in due sottoregni: unicellulare e pluricellulare.

Gli organismi unicellulari (eucarioti) si sono evoluti da procarioti eterotrofi. Nella fauna moderna questi includono rizomi, flagellati, sporozoi e ciliati.

Un ulteriore sviluppo avviene dai turbellari primitivi con la formazione di anellidi (oligocheti, sanguisughe, policheti). I vermi policheti primitivi determinano l'emergere di quattro rami nell'albero degli animali.

Il primo ramo sono i molluschi (gasteropodi, bivalvi, cefalopodi).

Il secondo ramo sono gli artropodi (crostacei, aracnidi, insetti).

Il terzo ramo sono gli echinodermi ( stella marina, ricci di mare e oloturie, o cetrioli di mare).

Il quarto ramo sono i cordati, che sorgono all'inizio del Paleozoico, quando esistevano già tutti i tipi di animali invertebrati (discussi sopra). I cordati si sono evoluti da un antenato deuterostomo, bilateralmente simmetrico, che nuotava liberamente, comune con gli echinodermi.

Il phylum cordati unisce 3 grandi gruppi di animali: i sottophyla dei cordati senza cranio, quelli larvali e cranici, o i vertebrati. Il sottotipo senza cranio è costituito da una classe di animali: i cefalocordati, con un totale di 30 specie, ad esempio la lancetta. Il subphylum larvalocordati (o tunicati) discendeva da animali primitivi senza cranio che nuotavano liberamente, che passarono ai stile sedentario vita. I tunicati sono tutti organismi marini, tra i più conosciuti ci sono le ascidie.

Il sottofilo più alto dei cordati sono i vertebrati. Tra i vertebrati si distinguono i ciclostomi (senza mascella): si tratta di lamprede e missine. Dai ciclostomi primitivi si sono evoluti i pesci che sono divisi in cartilaginei, ossei, con pinne lobate e dipnoi. I pesci con pinne lobate hanno dato origine agli anfibi o agli anfibi. Gli anfibi includono coda, senza coda e senza gambe. Ad esempio le protee, i tritoni, le salamandre e le sirene; rospi e rane; serpenti di pesce e cecilie. I rettili, o rettili, si sono evoluti dagli anfibi. La fauna moderna comprende ordini di squamati (serpenti, lucertole, falene, camaleonti), coccodrilli, tartarughe e animali dal becco (tutteria).

Gli uccelli si sono evoluti da rettili rampicanti non specializzati. Gli uccelli moderni includono gruppi di chiglia o volantini; galleggianti o pinguini; ratiti o in corsa (struzzi, kiwi, casuari).

Gli antenati dei mammiferi sono rettili paleozoici non specializzati con le caratteristiche strutturali degli anfibi o rettili con denti di animali. I primi mammiferi si divisero in due rami. Il primo ramo sono le proto-bestie (monotremi), ad esempio l'echidna, l'ornitorinco. Il secondo ramo sono i marsupiali (koala, canguri, opossum) e i placentati (toporagni, pipistrelli, roditori, carnivori, pinnipedi, artiodattili, equidi, elefanti, primati, uomo). La linea umana inizia a svilupparsi dalle forme ancestrali delle proscimmie insettivore.

Molte conclusioni teoria moderna le evoluzioni non sono ovvie e richiedono una giustificazione sofisticata. Ci sono molti problemi irrisolti e ci sono aree che hanno appena iniziato a essere studiate. Tuttavia, oggi è l’unica teoria fondamentale in biologia che ci permette di spiegare lo sviluppo e la diversità della vita.

Il concetto di “evoluzione”, cioè “spiegamento” o “svolgimento”, un cambiamento graduale e una complicazione di un oggetto senza salti o interruzioni, esisteva nella scienza anche prima di Darwin. Kant scrisse sull’evoluzione, ad esempio, del sistema solare nel 1755 e Laplace nel 1796. Naturalmente anche i biologi hanno applicato questa idea alla loro disciplina. La prima teoria del mondo organico basata su di essa apparteneva a Jean Baptiste Lamarck, il quale suggerì che tutti gli esseri viventi sono caratterizzati dal desiderio di auto-miglioramento e di progresso con l'eredità delle caratteristiche acquisite nel corso della vita. E sebbene, dal punto di vista della scienza moderna, Lamarck avesse torto nello spiegare le cause dello sviluppo e i cambiamenti che non influenzano le cellule germinali non possono essere ereditati, tuttavia, ha dimostrato in modo abbastanza convincente l'esistenza del fenomeno stesso dell'evoluzione. Naturalmente esistevano altre teorie sullo sviluppo del mondo organico, ormai praticamente dimenticate. Per i secoli XVIII e XIX, un simile approccio, che spiegava i cambiamenti avvenuti nel mondo per cause naturali e non per l'azione di forze superiori, era innovativo e contraddiceva la metodologia generalmente accettata, la cui essenza è stata meglio delineata dal Sacerdote anglicano William Paley. In Natural Theology, pubblicato nel 1806, ragionava così: supponiamo che mentre camminiamo in un campo troviamo un orologio. È chiaro che un meccanismo così complesso e conveniente non potrebbe nascere spontaneamente, ma è stato concepito e realizzato da un certo orologiaio. Ma l'Universo e la vita sono incommensurabilmente più complessi di un orologio, quindi deve esserci un Maestro che li ha creati. La popolarità odierna di questa analogia ha spinto il biologo americano ed eminente divulgatore del darwinismo, Richard Dawkins, a continuare il suo dibattito con Paley e persino a dare al suo libro, pubblicato nel 1986, il titolo The Blind Watchmaker. Come spiegare gli errori e le imprecisioni nella “progettazione” degli organismi viventi, si chiede Dawkins. Ad esempio, il genoma umano “contiene un’enorme quantità di geni “spazzatura”, non funzionanti e persino mortali, come gli oncogeni. Tutto questo potrebbe essere creato solo da un orologiaio cieco, ma certamente non da un creatore “intelligente”.

Quando Charles Darwin andò al famoso circumnavigazione sulla nave Beagle, e nel corso dei quasi vent'anni successivi in ​​cui lavorò alla sua teoria, nelle scienze naturali, principalmente nella geologia, furono accumulati fatti sufficienti per spiegare lo sviluppo del mondo fisico e organico senza l'Orologiaio.

L'Inghilterra e l'Europa continentale abbondano di luoghi in cui gli strati rocciosi affiorano direttamente in superficie e sono quindi facilmente accessibili per lo studio. All'inizio degli anni '30 dell'Ottocento, il geologo inglese Charles Lyell, con il quale Darwin divenne in seguito amico, propose un nuovo concetto di storia della Terra, chiamato uniformitarismo. Secondo esso, i principali processi che modificano la Terra sono gli agenti atmosferici e l’erosione delle rocce. Poiché si muovono molto lentamente, è possibile vedere i risultati del loro lavoro - lo spianamento delle montagne e la formazione di strati sedimentari lunghi chilometri - solo dopo un lungo periodo di tempo. Le prime stime dell'età della Terra basate sul tasso di accumulo dei sedimenti marini ammontavano a milioni di anni invece dei sei giorni della Creazione. Quindi si credeva che questa volta fosse abbastanza per la graduale evoluzione delle specie.

Darwin portò con sé durante i suoi viaggi anche il libro di Lyell “Principles of Geology”, delineando l’idea della graduale evoluzione dei paesaggi, sebbene il suo atteggiamento nei suoi confronti comunità scientifica era diffidente. La maggior parte degli scienziati credeva nella teoria della catastrofe, secondo la quale ogni strato di fauna fossile è la prova di atti individuali di creazione, che si alternavano all'estinzione catastrofica di ciò che era stato creato prima. "L'astuto Henslow (pastore e botanico) mi consigliò di studiare attentamente il primo volume dei Principi, che era appena apparso, ma di non lasciarmi in nessun caso impregnare delle opinioni in esso contenute", scrisse Darwin. Ma il giovane naturalista fu ispirato: gli argomenti di Lyell erano così convincenti.

I graduali cambiamenti avvenuti nel mondo organico furono indicati anche dall'enorme materiale paleontologico accumulato nel XIX secolo. La varietà delle forme fossilizzate di animali e piante, la loro chiara distribuzione tra gli strati, al punto che gli stessi resti fossili possono essere utilizzati per stabilire strati della stessa età, anche se si trovano in luoghi diversi: tutto ciò ha suggerito l'idea che il mondo vivente è cambiato naturalmente in tutto il pianeta. Inoltre, già ai tempi di Darwin, iniziarono a ricostruire la sequenza temporale degli eventi geologici dai fossili, che gli scienziati usano oggi.

Poiché lo sviluppo evolutivo presuppone la continuità, significa che alcune specie devono discendere da altre. La principale conferma di questa tesi venne dall'embriologia, che si sviluppò rapidamente all'inizio del XIX secolo, ed era già stata scoperta una legge (dall'accademico russo Karl von Baer) secondo la quale animali completamente diversi in età adulta hanno embrioni simili. Darwin era ben consapevole di questi studi e li utilizzò per le sue costruzioni teoriche.

Nascita del darwinismo

Cosa ha fatto esattamente Darwin stesso? E lo ha fatto, a prima vista, in modo molto semplice, ma completo cosa necessaria, grazie al quale un'ipotesi diventava teoria. Ha spiegato come procede l'evoluzione, qual è il suo meccanismo specifico. Fu questa spiegazione, inquadrata come teoria della selezione naturale, che in seguito fu chiamata “darwinismo”. Questa teoria “poggia su tre pilastri”: variabilità, ereditarietà e selezione. Non è difficile per uno scolaro capire; basta ricordare che tra gli animali e le piante, sia domestici che selvatici, c'è sempre una sorta di diversità, e gli individui della stessa specie sono almeno leggermente diversi l'uno dall'altro - questo è così che si manifesta la variabilità. Allo stesso tempo, i bambini sono più simili ai loro genitori che agli estranei: è così che funziona l'ereditarietà. Supponiamo ora che nella prole di una coppia di piccioni i becchi differiscano leggermente in lunghezza, e un allevatore presti attenzione ad un piccione con il becco leggermente più corto, mentre un altro, al contrario, ad un piccione con il becco più lungo, quindi selezionare per la riproduzione di uccelli con uno dei segni delle manifestazioni estreme. Inizialmente, le differenze sono molto piccole, ma col tempo la selezione porta all'emergere di due forme ben differenziate: le razze. Questo è esattamente ciò che è realmente accaduto con le razze di piccioni saltatori allevati in Inghilterra, il cui esempio Darwin utilizzò per illustrare la sua teoria. Si scopre che la perfezione e la straordinaria diversità degli organismi viventi - dai batteri e funghi ai baobab e agli esseri umani - sono state create grazie alla selezione naturale, che opera di generazione in generazione.

La prima edizione dell'opera principale di Darwin, L'origine delle specie attraverso la selezione naturale, fu pubblicata il 24 novembre 1859. Il giorno in cui apparve sul bancone del negozio vendette 1.250 copie. Ci è voluta una seconda edizione con una tiratura di 3mila, poi ne sono state stampate altre 16mila, il libro è stato tradotto in molte lingue del mondo. Darwin rise: “È apparso anche un saggio in lingua ebraica, dimostrando che la mia teoria è contenuta nell’Antico Testamento!” Era orgoglioso e negava che il successo del libro dipendesse solo dalla sua tempestività. Secondo lui, prima della sua pubblicazione, non aveva incontrato nessuno tra i suoi colleghi che dubitasse della costanza delle specie. Persino Lyell non era d'accordo con Darwin. Tuttavia, la teoria della selezione naturale spiegava così bene il materiale accumulato dai naturalisti ed era così interessante da leggere che era semplicemente destinata al successo.

Qualunque cosa dica l'autore, il libro si è rivelato davvero di grande attualità. Grazie al rapido sviluppo della scienza, della tecnologia e dell’economia in Società europea L’idea di progresso si diffuse. La teoria dell'evoluzione lo trasferì allo sviluppo del mondo vivente e allo stesso tempo servì come giustificazione scientifica naturale per le teorie sociali progressiste. Si dice addirittura che Karl Marx volesse dedicare Il Capitale a Darwin e, sebbene questo sia solo un mito, la sua esistenza è significativa.

Poiché il darwinismo riconosceva l’evoluzione di tutte le specie, inevitabilmente sorgeva la domanda sull’origine della “corona della creazione”. Anche Darwin ha risposto a questa domanda, ma in un altro libro, pubblicato 12 anni dopo il primo: probabilmente per molto tempo non ha osato parlare pubblicamente di una questione così delicata. Questo libro si intitolava: “L’origine dell’uomo e la selezione sessuale”. Secondo l'autore, l'umanità deve il suo progresso intellettuale alle donne che hanno scelto i partner più intelligenti e affidabili, mentre i rappresentanti deboli e stupidi della metà più forte sono rimasti senza prole. Fu in questo libro che per la prima volta fu fatta l'affermazione che una società così eccitata sulla nostra parentela con le scimmie. Da allora, la teoria dell'evoluzione è andata oltre le mura degli uffici degli scienziati, è diventata oggetto di discussioni diffuse e la sua critica ha perso il suo carattere scientifico costruttivo. Cosa puoi fare, ma poi Darwin non aveva tra le mani una prova così pesante della sua giustezza, che apparve più tardi, e, dicono, alla fine della sua vita era addirittura pronto ad abbandonare l'ipotesi dell'origine dell'uomo. I fatti emersero poco dopo la sua morte. Nel 1890, sull'isola di Giava, l'antropologo olandese Eugene Dubois scoprì le ossa di antiche creature simili a quelle umane chiamate Pitecantropo. E sebbene, secondo le idee moderne, né il Pitecantropo né altre scimmie fossili conosciute, compreso il Neanderthal, fossero i diretti antenati dell'uomo, tuttavia sono i nostri parenti genetici più stretti e aiutano a vedere come, insieme al graduale sviluppo del cervello e del sistema nervoso sviluppo della camminata eretta, nacque l'uomo.

Perché denunciare una teoria?

Dopo la prima guerra mondiale opinione pubblica negli Stati Uniti c'erano pregiudizi contro la teoria dell'evoluzione, che era associata all'ateismo. Nel 1925, lo Stato del Tennessee promulgò in legge il Butler Act, che stabiliva: “Sarà una violazione della legge per qualsiasi insegnante di qualsiasi università o scuola, mantenuta in tutto o in parte a spese dello Stato, insegnare qualsiasi teoria che neghi la storia della Creazione Divina dell’uomo.” come insegna la Bibbia, e insegna invece che l’uomo discende dagli animali inferiori”. La responsabilità della violazione prevedeva il pagamento di una multa di 100-500 dollari, una cifra elevata per quei tempi. Gli oppositori del Butler Act, un gruppo di uomini d'affari di Dayton, una piccola città dell'Ohio, guidati dall'ingegnere George Rappley, hanno deciso di dimostrare l'assurdità di questa legge in un modo molto originale, attraverso i tribunali. Si assicurarono il consenso di un giovane insegnante di scienze e matematica, John Scopes, che si sarebbe riconosciuto come un violatore del Butler Act. In effetti, Scopes tenne un corso di biologia solo una volta, sostituendo un collega malato, in cui discusse effettivamente il capitolo sul darwinismo del libro di testo consigliato. L'idea era che il processo avrebbe rivelato l'incoerenza del Butler Act e avrebbe portato alla sua abrogazione. Un ulteriore incentivo fu l'idea di Rappley che il processo avrebbe attirato l'attenzione su Dayton e avrebbe aiutato a fare soldi: una classica trovata di pubbliche relazioni.

Il processo iniziò il 10 luglio 1925. La difesa è arrivata a discutere la Bibbia come fonte di conoscenza alternativa alle scienze naturali. Il pubblico ministero, William Bryan, influente politico e più volte candidato alla presidenza, è stato costretto a rispondere a domande “scomode” sui miracoli biblici, se possano essere interpretati alla lettera e considerati come una seria alternativa al punto di vista scientifico naturale: sulla creazione di il mondo in sei giorni e la sua età, fermando Il sole da Giosuè, inghiottito da una balena e vivendo per tre giorni nel suo stomaco da Giona e simili. Brian non ha risposto in modo soddisfacente a queste domande e la stampa che ha assistito ha ammesso la sua sconfitta. Divenne ovvio che i fatti biblici della storia naturale potevano essere interpretati come allegorie. Scopes fu assolto, ma per motivi legali il Butler Act non fu immediatamente abrogato - ciò accadde solo nel 1967, anche se dopo il "processo alle scimmie" non fu mai più utilizzato.

Negli Stati Uniti ci sono stati diversi altri tentativi di limitare l’insegnamento dell’evoluzionismo nelle scuole per motivi religiosi. L’ultima volta è stata nel 2002 nella contea di Cobb, in Georgia, dove sui libri di testo scolastici di biologia, su richiesta dei genitori religiosi, sono stati affissi adesivi con la scritta: “... l’evoluzione è una teoria, non un fatto... questo argomento deve essere esaminato criticamente .” Nel 2005, un tribunale distrettuale ha ordinato la rimozione degli adesivi. Recentemente in Russia si è svolto il primo “processo alle scimmie”. Kirill Schreiber, che lo ha avviato, è coinvolto professionalmente nel business della pubblicità, così come il suo amico Anton Vuyma, che lo ha aiutato durante il processo, il capo di "Patrimonio spirituale" - un'organizzazione che si autodefinisce " agenzia di stampa con una forte propensione alle pubbliche relazioni. Lo stesso Vuyma ha ammesso in un'intervista che a scopo di autopromozione stava conducendo una campagna di “PR nere”, in questo caso contro il darwinismo. Il tribunale della città di San Pietroburgo ha accolto la prima richiesta a titolo oneroso e ha emesso una decisione negativa al riguardo.

La migliore dimostrazione della teoria dell'evoluzione sono gli stadi di sviluppo di una rana: a un girino simile a un pesce crescono prima le zampe posteriori, poi le zampe anteriori, poi la coda scompare e ora una nuova creatura: un anfibio

Antenato comune

I colleghi fecero molte domande a Darwin, a molte delle quali egli rispose in modo convincente, e non solo perché era un enciclopedico persona istruita, ma anche grazie alla forza della teoria da lui proposta. E a ciò a cui lui stesso non ha risposto, hanno risposto le generazioni successive di scienziati, e le loro risposte hanno dato origine a nuove domande...

È possibile che non ci sia continuità tra le specie e che ciascuna di esse sia nata indipendentemente? A questa domanda scienza moderna, che studia il meccanismo dell'evoluzione a livello molecolare, risponde negativamente. In tutte le creature conosciute, l'informazione ereditaria è codificata come una sequenza di nucleotidi nelle molecole di DNA. Ci sono solo quattro nucleotidi e sono gli stessi nei microrganismi, nelle piante e negli animali. Questo fatto è a favore della parentela di tutti gli esseri. Ma l'ordine dei nucleotidi differisce nelle molecole di DNA di diversi organismi, il che, di fatto, funge da chiave per le loro differenze esterne ed interne. Maggiori sono queste differenze nel DNA di due specie diverse, prima si discostavano dal loro antenato comune.

Utilizzando questi principi, nel 1962, i biochimici americani Linus Pauling ed Emil Zuckerkandl proposero l’idea di un “orologio molecolare”. Hanno notato una correlazione tra la quantità di differenza nelle sequenze di aminoacidi dell'emoglobina, una proteina che trasporta l'ossigeno presente in molti animali, e il momento in cui le specie si sono differenziate secondo i reperti fossili. Cioè, la velocità con cui cambia la sequenza aminoacidica è costante per una data proteina. Ciò significa che dal numero di differenze nella stessa proteina per qualsiasi coppia di specie si può stimare il tempo della loro divergenza, anche se la paleontologia non fornisce alcuna indicazione al riguardo. Come nel problema scolastico del calcolo del tempo a una distanza e velocità note. Lo stesso principio si è rivelato vero per le sequenze nucleotidiche nelle molecole di DNA. Idealmente, la genealogia di un essere vivente costruita dai paleontologi dovrebbe coincidere con la genealogia costruita dai genetisti, e questa sarebbe una delle migliori dimostrazioni della teoria dell'evoluzione.

La conoscenza delle sequenze di DNA e proteine ​​​​ha portato alla nascita di una nuova scienza che si occupa del loro confronto e analisi: la bioinformatica. Da esso si diramava la filogenetica molecolare. Rispetto alla tassonomia tradizionale, basata sullo studio dell'anatomia, questa scienza opera su un numero enorme di caratteri: dopo tutto, il numero di geni negli organismi multicellulari ammonta a molte migliaia e ciascuno di essi è costituito da centinaia o migliaia di nucleotidi. Centinaia di laboratori in tutto il mondo analizzano il DNA e comprendono sempre più profondamente le relazioni tra gli organismi.

Non solo il codice genetico, ma anche le sezioni funzionali del DNA - i geni - sono spesso le stesse. Ad esempio, lo sviluppo dell'embrione in gruppi diversi gli animali multicellulari sono controllati dagli stessi geni. Dove sarà la parte anteriore e dove sarà la parte posteriore è determinato dai geni “omeotici”, che sono molto simili in tutti gli animali: dalle meduse ai primati. Gli stessi geni controllano lo sviluppo dell'occhio di una mosca e di un topo - ma in precedenza si credeva che questi organi fossero incomparabili perché erano strutturati in modo diverso: l'occhio degli insetti è costituito da molti occhi semplici - sfaccettature, ognuna delle quali fornisce un'immagine di un punto nello spazio e gli occhi dei vertebrati costruiscono un'immagine completa e dettagliata. Un altro esempio è che in un embrione di qualsiasi tipo si formano cellule extra che poi si autodistruggono. Quindi, le nostre dita si formano a causa della morte delle cellule tra di loro, altrimenti, invece di un arto normale, si svilupperebbe un moncone fuso. Allo stesso modo, le cellule mutanti che possono diventare cancerose vengono eliminate da sole. Questi processi di morte cellulare programmata - l'apoptosi - sono controllati da geni speciali che sono molto simili e, a quanto pare, intercambiabili, negli esseri umani, nei topi e nei minuscoli vermi costituiti da sole mille cellule.

E poiché in tutte le creature si trovano gli stessi “mattoni”, significa forse che li hanno derivati ​​da qualche antenato comune? Chi potrebbe essere? Nel mondo degli organismi unicellulari, vediamo organismi simili nel metabolismo sia alle piante che agli animali. I primi creano il proprio cibo attraverso la fotosintesi, i secondi non possono farlo e necessitano di sostanze organiche già pronte. Ad esempio, un'ulteriore evoluzione potrebbe provenire da una creatura come l'euglena verde: metà alga e metà animale. Per diventare multicellulari, le singole creature cellulari dovevano formare colonie. Ora si ritiene che questo salto sia associato all'emergere della predazione come stile di vita: è più difficile mangiare un individuo di grandi dimensioni. Ogni ulteriore evoluzione è una corsa continua per aumentare le dimensioni di entrambi parti in guerra, in cui predatori e prede si guidavano a vicenda. Gli animali vissuti un miliardo di anni fa erano così diversi da quelli moderni che a loro non si applicano i consueti principi di classificazione. Combinavano in modo bizzarro caratteristiche di diversi tipi moderni, mai trovate contemporaneamente in nessuno degli organismi viventi. Il Tribrachidium potrebbe essere definito una medusa, se non fosse per la stravagante simmetria a tre raggi, più tipica delle piante. La Dickinsonia è simile ad un anellide, ma ciò che le impedisce di chiamarsi tale è la simmetria “scorrevole”, in cui gli arti accoppiati non si trovano uno di fronte all'altro, ma a scacchiera. Questo tipo di simmetria è ancora una volta più comune nel regno vegetale, ma in questo caso gli scienziati sono sicuri di avere a che fare con un animale. Per qualche motivo sconosciuto questi strane creature si estinse e più di mezzo miliardo di anni fa (nel Cambriano inferiore), in un breve periodo di tempo della durata di circa dieci milioni di anni, apparvero tutte le specie moderne di animali conosciute. Questo evento fu chiamato "esplosione del Cambriano". E secondo la teoria dell'evoluzione, l'antenato comune degli animali moderni proveniva dall'antico mondo dei “mostri” precambriani, coloro che sopravvissero alla catastrofe globale. I dati della filogenetica molecolare confermano che il lignaggio dei tipi moderni (come spugne, pogonofori, cordati, ecc.) non è un albero, ma un cespuglio con un gruppo di tipi di rami che crescono da un'unica radice. Ma i paleontologi non si sono ancora imbattuti nei resti fossili di chi fosse questa radice.

Punto debole

In effetti, giustificazione diretta teoria evolutiva nessuno si è ancora presentato. Ciò può essere fatto solo osservando lo sviluppo naturale delle specie e registrando obbligatoriamente come erano le creature all'inizio, le loro forme intermedie e cosa sono diventate alla fine. L’assenza di tale osservazione è il punto più vulnerabile della teoria. In effetti, se la speciazione è un processo continuo che continua ancora oggi, allora perché non incontrarci? forme transitorie? Ci sono, ad esempio, una tigre, un leone, un leopardo, una lince - rappresentanti della famiglia dei gatti e leoni striati o tigri con criniera - forme intermedie tra due specie affini - non esistono. È anche allarmante che nei fossili non si trovino forme transitorie. Darwin spiegò l'assenza di forme transitorie moderne con il fatto che l'immagine del mondo odierno è il risultato di contraddizioni già risolte e che le specie ancestrali furono sterminate dalla selezione naturale. Per quanto riguarda l'assenza di resti fossili, l'argomento era la breve durata della loro esistenza e il loro numero limitato, motivo per cui la probabilità che si conservino è molto piccola e la probabilità di ritrovarli è del tutto trascurabile. Tutto ciò che i paleontologi vedono è una specie in uno strato, un'altra in un altro e nessuna transizione. Era come se lunghi periodi di esistenza stabile degli stessi organismi fossero improvvisamente sostituiti da una rapida speciazione. Gli scienziati americani Nils Eldredge e Stephen Gould hanno chiamato questo fenomeno “equilibrio punteggiato”. Resta da comprendere le condizioni di stabilità e i fattori per accelerare l'evoluzione.

Eppure, in un caso particolare - tra i microrganismi - gli scienziati credono di essere in grado di vedere e registrare il progresso dell'evoluzione. In risposta all'invenzione di nuovi antibiotici contro i batteri patogeni nascono ceppi (gruppi di microrganismi con chiare caratteristiche fisiologiche) resistenti all'azione di questi farmaci. Dalla prima metà del XX secolo c'è stata una corsa costante: i medici devono inventare costantemente nuovi farmaci che perdono rapidamente efficacia a causa dell'evoluzione accelerata dei microbi. L’unica cosa che ci impedisce di considerarlo un processo visibile di speciazione è l’impossibilità di applicare il concetto di “specie” ad un ceppo batterico. La definizione standard afferma che una specie è un insieme di organismi che non sono in grado di incrociarsi con individui di altre specie o, quando tali incroci producono prole sterile. Ma si è scoperto che ceppi appartenenti allo stesso tipo di batteri o anche a tipi diversi possono scambiarsi materiale genetico. Questo fenomeno è stato chiamato trasferimento orizzontale geni. Grazie alla migrazione dei geni, le conquiste di un tipo di microrganismo diventano disponibili a un altro: questa forma di evoluzione è stata chiamata reticolare, o reticolare, per sottolineare la sua differenza da quella “classica”, cioè ad albero, dove i batteri fanno non sembra adatto. In senso figurato, è impossibile costruire un albero evolutivo per i batteri con una radice comune: i loro legami familiari formano una rete intricata.

Paradossi dello sviluppo

Un altro fenomeno ancora difficile da spiegare dal punto di vista evolutivo è la complessità della struttura di un organismo vivente. Come potrebbe, ad esempio, formarsi un organo così perfetto come l'occhio? Darwin, che conosceva bene la zoologia e l'anatomia, rispose a questa domanda in questo modo. Anche le creature più semplici hanno organi capaci di percepire la luce. Pertanto, gli occhi possono essere allineati in ordine di complessità: da semplice macchie dell'età o dalle sacche cutanee trasparenti rivestite di pigmento della lancetta ai complessi occhi composti degli insetti e al perfetto sistema ottico dell'occhio umano. Inoltre, una serie del genere può essere facilmente creata sulla base degli occhi degli embrioni, che illustreranno il processo del loro sviluppo. Ebbene, non c'è bisogno di elencare quali vantaggi nella lotta interspecifica competitiva danno occhi ben funzionanti a chi li possiede. Per Darwin si rivelò molto più difficile spiegare l'origine degli organi elettrici nei pesci. Ma se sapesse che quasi tutti i processi fisiologici sono di natura elettrica, lo farebbe facilmente.

Tuttavia, il problema rimaneva, a livello molecolare. Anche i batteri più semplici hanno circa 200 geni, ciascuno costituito da centinaia o migliaia di nucleotidi. Ciascun gene è responsabile di alcune funzioni vitali, ad esempio la costruzione degli elementi cellulari, la produzione e la riparazione delle molecole di DNA e il trasporto del cibo nella cellula. Il biochimico americano Michael Behe ​​​​ha definito questa proprietà di un sistema vivente “complessità irriducibile”, il che implica che la prima cellula doveva apparire con duecento geni contemporaneamente per diventare vitale. A proposito, questo esempio viene spesso utilizzato dai critici della teoria dell'evoluzione. Dicono: poiché i biologi stessi sono arrivati ​​​​a un tale paradosso, significa che negano il darwinismo. Nella logica, una tale tecnica si chiama sostituzione della tesi e indica una conclusione errata - ovviamente, gli scienziati non negano il darwinismo, stanno cercando modi per aggirare la "complessità irriducibile". In effetti, è improbabile che anche la cellula più elementare emerga casualmente attraverso una selezione di composti chimici. Ma sappiamo poco di come fosse organizzato primi anni di vita sulla Terra e quali percorsi potrebbero portare all’emergere di una cellula.

Anche la complessità degli organismi multicellulari con decine di migliaia di geni costituisce un problema. Dopotutto, il materiale con cui “funziona” selezione naturale, potrebbe non essere sufficiente. Soprattutto tra gli animali di grandi dimensioni, che si contano solo a migliaia, come le balene o gli elefanti. Nel 1957, il genetista inglese John Haldane calcolò che per sostituire un solo tratto in una popolazione di qualsiasi organismo, è necessario effettuare una selezione per 300 generazioni - e ci sono decine di migliaia di tratti (geni)! È possibile, a un tasso di evoluzione così basso, l'emergere di nuove specie che differiscono non per uno, ma per un intero complesso di caratteri? Questa situazione fu in seguito chiamata "il dilemma di Haldane". L’apparente impossibilità può essere superata se cambi modello matematico e abbandonare la premessa che i tratti si evolvono indipendentemente l'uno dall'altro. Il processo sessuale e lo scambio genetico associato possono combinare molti tratti indesiderabili in un unico individuo e consentire loro di essere eliminati molto più velocemente di quanto previsto dal modello di Haldane.

Con l'aiuto della genetica è stato anche possibile risolvere la questione del corso direzionale dell'evoluzione, che un tempo era piuttosto acuta. Nel 19° secolo, il paleontologo Edward Cope scoprì che diversi tipi di animali fossili avrebbero potuto evolvere con le stesse caratteristiche. Ciò indicava che l'evoluzione non è un processo casuale, ma è soggetto ad alcune leggi interne, non ancora scoperte. Nel 20° secolo, un concetto simile chiamato “nomogenesi” fu sviluppato dallo scienziato russo Lev Berg. Ma i dati sperimentali contraddicono questo concetto. Gli animali, anche quelli che non sono strettamente imparentati, hanno molti geni comuni e determinano la comparsa apparentemente indipendente di tratti simili in specie diverse. Poiché i geni sono simili, cambiano (mutano) in modo simile. Da questo punto di vista è stato possibile spiegare la “legge delle serie omogenee nella variabilità ereditaria”, formulata nel 1920 da Nikolai Vavilov, il quale scoprì che forme simili si verificano in diversi tipi di cereali. Ad esempio, la segale e il frumento possono avere spighe con o senza reste; gli internodi possono essere colorati o meno. Questa legge ha un grande potere predittivo: se una pianta non ha qualche caratteristica, ma una specie a lei vicina la possiede, bisogna cercarla, è probabile che semplicemente non sia stata ancora scoperta.

Chi siamo?

La genetica è genetica, ma ammettiamolo. In tutta questa storia, la maggior parte delle persone è davvero preoccupata per una sola domanda: l'origine dell'uomo. Darwin aveva ragione riguardo alla stretta relazione tra uomo e scimmia? Giudica tu stesso. Struttura anatomica, le caratteristiche fisiologiche e biochimiche, in particolare la struttura della molecola dell'emoglobina, ci rendono così simili alle scimmie che è difficile dubitare. La cosa più vicina all'uomo è lo scimpanzé; la nostra somiglianza genetica è così grande - 98% - che è nata l'idea di unire l'uomo e due specie conosciute di scimpanzé in un unico genere: quello comune (Pan troglodytes) e quello nano (Pan paniscus), conosciuti anche come bonobo. Nel 1991, il biologo americano Jared Diamond scrisse un libro sull’evoluzione umana, che intitolò “Il terzo scimpanzé”. A suo avviso, nella tassonomia zoologica del genere Homo, è più corretto utilizzare tre specie: Homo troglodytes (uomo delle caverne, o scimpanzé comune), Homo paniscus (uomo fauno, o scimpanzé nano) e Homo sapiens.

Secondo la filogenetica molecolare, le linee evolutive degli esseri umani e degli scimpanzé divergevano circa 6-7 milioni di anni fa. Inoltre, confrontando 14.000 geni di esseri umani e scimpanzé, gli scienziati dell'Università del Michigan, guidati da Jianzhi Zhang, sono giunti alla conclusione che negli scimpanzé l'evoluzione a livello molecolare è stata più rapida. Cioè, affinché le specie odierne emergano dall'antenato comune agli scimpanzé e agli esseri umani, è stato necessario modificare più geni negli scimpanzé. Quindi forse l'apice dell'evoluzione è uno scimpanzé e non un essere umano? Inoltre, da un punto di vista biologico, la capacità di attività razionale, espressa nell'uomo in misura maggiore rispetto ad altre specie animali, non è una differenza così fondamentale e richiede meno riarrangiamenti genetici rispetto al genoma nel suo insieme.

Falsi ed errori

Nel corso di un secolo e mezzo di teoria evoluzionistica, ci sono stati esperimenti e conclusioni errate, e talvolta falsificazioni, e questo è motivo di critiche abbastanza giuste. Per esempio, storia famosa con l'"Uomo di Piltdown" scoperto nel 1912. Il suo scheletro è stato fabbricato da alcuni burloni da un teschio umano e una mascella di orango e per molto tempo era considerato un collegamento evolutivo intermedio a all'uomo moderno. Il falso fu smascherato nel 1953. Un'altra ragione fu data da Ernst Haeckel, un noto divulgatore del darwinismo in passato: nel tentativo di illustrare in modo più convincente la teoria evoluzionistica, ridisegnò i disegni di embrioni di animali in modo che nelle fasi iniziali somigliassero più da vicino ai pesci - questo era richiesto dalla “legge biogenetica” da lui formulata (nello sviluppo di un individuo si ripetono le principali tappe dell'evoluzione della specie). Gli oppositori, citando tali casi, concludono che per dimostrare la teoria evoluzionistica sono stati utilizzati fatti inesistenti, il che significa che è errata. In alcuni casi isolati sì, sono stati utilizzati. Ma in primo luogo, tutti questi falsi, compresi l’Uomo di Piltdown e i disegni di Haeckel, furono successivamente smascherati dagli stessi biologi. In secondo luogo, ci sono fatti molto più fermamente stabiliti che non contraddicono la teoria. Spesso c'è una discussione che riguarda la metodologia della scienza piuttosto che il suo contenuto: poiché la teoria evoluzionistica ha problemi irrisolti, significa che è insostenibile. A questo proposito possiamo dire quanto segue: una teoria delle scienze naturali deve avere problemi irrisolti e aree di studio che è solo a tentoni. Ciò deriva, in particolare, dalle peculiarità delle generalizzazioni empiriche: non esistono leggi logiche di transizione dal particolare al generale.

Molti altri argomenti simili possono essere avanzati contro la teoria dell’evoluzione. Alcuni di essi conterranno errori logici, altri mostreranno che la moderna teoria dell’evoluzione ha dei “punti ciechi”. In tutti questi casi non c’è motivo di abbandonare la teoria, soprattutto perché non esiste un’alternativa scientifica ad essa. Gli scienziati non possono accettare il creazionismo in quanto tale, poiché si basa su un approccio metafisico. La teoria dell'evoluzione e il mito della Creazione sono sistemi linguistici diversi basati su apparati concettuali diversi, e pertanto non possono essere correttamente confrontati e contrapposti. E il cosiddetto “creazionismo scientifico” si è rivelato inefficace come metodologia di ricerca: non avanza ipotesi verificabili sperimentalmente, e quindi è inutile per lo sviluppo della conoscenza scientifica.

È tutto vero e oggi la teoria dell’evoluzione non ha concorrenti. Tuttavia, da un punto di vista ideologico è soggetto a critiche, la cui essenza si riduce al fatto che la teoria offende i sentimenti dei credenti. Un'idea ingegnosa che concilia la scienza naturale e la fede letterale nelle Sacre Scritture è stata avanzata dal creazionista contemporaneo di Darwin, Philip Gosse. Accettò come corretti tutti i dati geologici che testimoniano l'antichità del mondo, ma sostenne che il mondo fu creato come se avesse una lunga storia. In questa occasione il matematico inglese Bertrand Russell osservò ironicamente: “Dato questo presupposto, non abbiamo più bisogno di considerare il mondo come creato in un determinato momento. Saremmo potuti apparire tutti solo cinque minuti fa: con la barba lunga, con i calzini bucati e ricordi già pronti. Questa idea, anche se in forma umoristica, è ancora utilizzata. Ad esempio, nello zoo della città americana di St. Louis c'è una sala dedicata all'evoluzione, e in essa c'è un annuncio che recita: “Qui non si afferma affatto che il mondo vivente non possa essere stato creato immediatamente - sembra proprio che sia apparso come il risultato di una lunga evoluzione."