Когда возникла жизнь на Земле или закончилась ли наша эволюция? Эволюция — от микроба до человека

Эволюцией называют такой естественный процесс развития живой природы, в котором генетический состав популяций постепенно меняется, в результате чего происходит преобразование биосферы. Такие механизмы объясняются несколькими теориями, самой известной является учение Дарвина о естественном отборе.

Сегодня считается, что эволюция, как естественный процесс, является твердо установленным научным фактом. Тем не менее это довольно широкое понятие, которое допускает довольно много толкований и неверных представлений вокруг себя. Именно поэтому есть мифы, которые нуждаются в пояснении.

Теория эволюции посвящена происхождению жизни. На самом деле это научное учение рассказывает о том, как развивалась жизнь уже после ее зарождения. Не стоит отрицать, что эволюцию интересует и четкое понимание того, как появилась жизнь на планете. Однако это не самое главное, для этого учения.

В процессе эволюции организмы всегда получают лучшие качества. Известно, что в результате естественного отбора выживали самые сильные. Но природа наградила нас многими примерами, когда это были далеко не самые совершенные организмы. В качестве примера можно упомянуть мхи, раков, акул и грибки. Эти организмы довольно долгое время оставались неизменными. Они смогли так приспособиться к изменяющейся окружающей среде, чтобы и дальше жить без улучшений. Другие организмы претерпевали серьезные изменения, но не всегда это был скачок вперед. С изменением окружающей среды даже эволюционировавшие организмы не всегда могли приспособиться к новым условиям.

В ходе эволюции жизнь менялась случайным образом. Нельзя считать естественный обзор каким-то случайным процессом. Чтобы выжить и воспроизводить свое потомство, многие существа, живущие в водной среде, должны были более быстро передвигаться. В итоге выживали те, кто лучше справлялся с такой задачей. Потомство же этих существ уже получало эти полезные характеристики, продолжая цикл. Так что не стоит считать, что эволюция является случайным процессом, такое мнение не имеет под собой оснований.

Естественный отбор представляет собой попытку организмов адаптироваться к новым условиям жизни. На самом деле в ходе естественного отбора организмы вовсе не пытались приспособиться. Такой процесс позволял разным существам размножаться и выживать. Генетической же адаптацией к новым условиям сам развивающийся организм заняться не в состоянии.

Естественный отбор дает организмам то, что им и требуется. Этот природный процесс не обладает каким-то интеллектом, естественный отбор не может четко указать, какому виду что требуется. Просто если в популяции присутствуют генетические вариации, помогающие выжить в природной среде, то такие особенности будут переданы по наследству следующим поколениям. Сама же популяция будет увеличиваться. А если генетической вариации не существует, то она либо появится со временем, либо сама популяция продолжит жить без существенных изменений.

Эволюция – всего лишь теория. Научным языком теорией является хорошо доказанная фактами идея, которая может с помощью логики определить какие-то свойства природы. А вот другие определения понятия «теория», в частности, подразумевающие «догадку» или «предположение» привносят в ненаучный мир только еще большую путаницу. Те, кто имеет дело с наукой, но не понимает ее основ, путает два разных понятия.

Эволюция является теорией кризиса. В науке нет сомнений о том, происходила ли на самом деле эволюция или нет. Есть некие сомнения по поводу того, как это было на самом деле. Внимание уделяется каждой мелочи этого сложного процесса. Некоторые нюансы заставляют анти-эволюционистов предполагать, что теория эволюции является теорией кризиса. На самом деле это учение является рупором науки, к которому прислушиваются ученые во всем мире.

Есть некоторые пробелы в истории окаменелостей, которые опровергают эволюцию. Среди окаменелостей есть много свидетельств переходных форм. Некоторые из них свидетельствуют о превращении динозавров в современных птиц, другие – об эволюции китом и их предков в наземных млекопитающих. К сожалению, множество переходных форм было утрачено. Однако они не сохранились только потому, что существовали в таких условиях, которые не дали возможности сохраниться окаменелости. Наука действительно говорит о том, что среди эволюционных изменений существует довольно много пробелов. Однако саму теорию эволюции это никак не опровергает.

Эволюционная теория на самом деле неполная. Эта наука еще только находится в состоянии разработке. Новые изыскания постоянно дополняют теорию поправками, новыми фактами, что может даже слегка изменить представление об эволюции. В данном случае эта теория похожа на все другие в подобном отношении. И только эволюция является тем самым единственно возможным правдоподобным объяснением всего существующего разнообразия жизни на планете.

Теория эволюции содержит много неточностей. Наука является довольно конкурентным полем деятельности. В случае эволюционной теории все выявленные недостатки быстро исправлялись, а учение корректировалось с их учетом. Креационисты выдвинули немало доводов против эволюции. Ученые исследовали их, критики такие тезисы просто не выдерживали. На самом деле все эти «неточности» появились из-за непонимания самой теории или же искажения ее понятий.

Эволюция наукой не является, так как ее нельзя наблюдать. Такое мнение ошибочное, так как эволюцию можно и проверять, и наблюдать. Заблуждение кроется в том, что для многих наука – это эксперименты в лаборатории, проводимые учеными в белых халатах. А ведь большое количество научной информации может быть собрано и из реального мира. Например, астрономы не могут физически контактировать с объектами своих исследований – звездами и галактиками. Зато информацию они получают путем наблюдений и опытов. Аналогичная ситуация сложилась и в случае эволюции.

Практически все биологи отвергают дарвинизм. Ученые не опровергают учение Дарвина, просто эта теория постоянно изменяется в связи с получением новых данных и знаний. Великий ученый считал, что эволюция происходит медленно и размеренно. Но сегодня есть свидетельства того, что при некоторых обстоятельствах этот процесс может и ускориться. А вот каких-то серьезных научных вызовов принципам теории Дарвина так и не было брошено. Зато ученые смогли углубить его учение о естественном отборе и даже улучшить. Таким образом биологи не отвергают дарвинизм, а просто модифицируют.

Эволюция влечет за собой аморальное поведение. Все животные обладают каким-то вариантом поведения, который разделяется с другими представителями этого же вида. Собаки ведут себя, как собаки, у червей своя жизнь, у людей – своя. Как может ребенок вести себя, как иное существо? Именно поэтому нет никакого смысла связывать эволюцию с каким-то неестественным или аморальным поведением.

Эволюция поддерживает понятие правильного правосудия. Около ста лет назад в философии общества появилось такое направление, как социальный дарвинизм. Учение стало настолько популярным, что даже осуществлялись попытки применить теорию биологической эволюции на общественных нормах. Считалось, что общество должно помочь умереть слабым. При этом это будет не просто идеальным подтверждением теории отбора, но еще и верным с точки зрения морали. Такая идея была даже неким образом научно подтверждена, ссылались на биологическую эволюцию, что делало такой подход весьма рациональным. Но то было время попыток использовать науку в посторонних делах. Хорошо, что человечество вовремя отвергло социальный дарвинизм.

Ученые должны уделять внимание не только теории эволюции, но и другим вариантам создания жизни. Есть довольно много теорий создания нашего мира, в основном они носят религиозный характер. Всех их представить попросту невозможно. Но ни одна из них в своей основе не несет научных исследований. Поэтому нет нужды обучать школьников таким антинаучным теориям. Ведь школьники и студенты изучают именно науку, а попытки заменить ее религиозными верованиями могут направить молодых людей в другую сторону.

Эволюция — процесс развития, состоящий из постепенных изменений, без резких скачков (в противовес революции). Чаще всего, говоря об эволюции, имеют ввиду биологическую эволюцию.

Биологическая эволюция — необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом. Биологическая эволюция изучается эволюционной биологией.

Существует несколько эволюционных теорий, общим для которых является утверждение, что ныне живущие формы жизни являются потомками других форм жизни, существовавших ранее. Эволюционные теории отличаются объяснением механизмов эволюции. В данный момент наиболее распространённой является т.н. синтетическая теория эволюции, являющаяся развитием теории Дарвина.

Гены, которые передаются потомству, в результате выражения образуют сумму признаков организма (фенотип). При воспроизведении организмов у их потомков появляются новые или изменённые признаки, которые возникают в результате мутации или при переносе генов между популяциями или даже видами. У видов, которые размножаются половым путём, новые комбинации генов возникают при генетической рекомбинации. Эволюция происходит, когда наследственные различия становятся более частыми или редкими в популяции.

Эволюционная биология изучает эволюционные процессы и выдвигает теории для объяснения их причин. Изучение окаменелостей и разнообразия видов живых организмов к середине XIX века убедило большинство учёных, что виды изменяются с течением времени. Однако механизм этих изменений оставался неясен до публикации в 1859 году книги Происхождение видов английского учёного Чарльза Дарвина о естественном отборе как движущей силе эволюции. Теория Дарвина и Уоллеса, в конечном итоге, была принята научным сообществом. В 30-х годах прошлого века идея дарвиновского естественного отбора была объединена с законами Менделя, которые сформировали основу синтетической теории эволюции (СТЭ). СТЭ позволила объяснить связь субстрата эволюции (гены) и механизма эволюции (естественный отбор).

Наследственность

Наследственность, присущее всем организмам свойство повторять в ряду поколений одинаковые признаки и особенности развития; обусловлено передачей в процессе размножения от одного поколения к другому материальных структур клетки, содержащих программы развития из них новых особей. Тем самым наследственность обеспечивает преемственность морфологической, физиологической и биохимической организации живых существ, характера их индивидуального развития, или онтогенеза. Как общебиологическое явление наследственность — важнейшее условие существования дифференцированных форм жизни, невозможных без относительного постоянства признаков организмов, хотя оно нарушается изменчивостью — возникновением различий между организмами. Затрагивая самые разнообразные признаки на всех этапах онтогенеза организмов, наследственность проявляется в закономерностях наследования признаков, т. е. передачи их от родителей потомкам.

Иногда термин «Наследственность» относят к передаче от одного поколения другому инфекционных начал (так называемая инфекционная наследственность) или навыков обучения, образования, традиций (так называемая социальная, или сигнальная, наследственность). Подобное расширение понятия наследственность за пределы его биологической и эволюционной сущности спорно. Лишь в случаях, когда инфекционные агенты способны взаимодействовать с клетками хозяина вплоть до включения в их генетический аппарат, отделить инфекционную наследственность от нормальной затруднительно. Условные рефлексы не наследуются, а заново вырабатываются каждым поколением, однако роль наследственность в скорости закрепления условных рефлексов и особенностей поведения бесспорна. Поэтому в сигнальную наследственность входит компонент биологической наследственности.

Изменчивость

Изменчивость — это разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства. Присуща всем живым организмам. Различают изменчивость наследственную и не наследственную, индивидуальную и групповую, качественную и количественную, направленную и ненаправленную. Наследственная изменчивость обусловлена возникновением мутаций, не наследственная — воздействием факторов внешней среды. Явления наследственности и изменчивости лежат в основе эволюции.

Мутация

Мутация — случайно возникшие, стойкие изменения генотипа,затрагивающие целые хромосомы, их части или отдельные гены. Мутации могут быть крупными, хорошо заметными, например отсутствие пигмента (альбинизм), отсутствие оперения у кур, короткопалость и др. Однако чаще всего мутационные изменения — это мелкие, едва заметные уклонения от нормы.

Мутации событие достаточно редкое. Частота возникновения отдельных спонтанных мутаций выражается числом гамет одного поколения, несущих определенную мутацию, по отношению к общему числу гамет.

Мутации возникают, в основном, в результате действия двух причин: спонтанных ошибок репликации последовательности нуклеотидов и действия различных мутагенных факторов, вызывающих ошибки репликации.

Мутации, вызванные действием мутагенов (облучение, химические вещества, температура и др.) , называют индуцированными, в отличие от спонтанных мутаций, происходящих при случайных ошибках действия ферментов, обеспечивающих репликацию, или (и) в результате тепловых колебаний атомов в нуклеотидах.

Типы мутаций. По характеру изменения генетического аппарата мутации делят на геномные, хромосомные и генные, или точковые. Геномные мутации заключаются в изменении числа хромосом в клетках организма. К ним относятся: полиплоидия — увеличение числа наборов хромосом, когда вместо обычных для диплоидных организмов 2 наборов хромосом их может быть 3, 4 и т. д.; гаплоидия — вместо 2 наборов хромосом имеется лишь один; анеуплоидия — одна или несколько пар гомологических хромосом отсутствуют (нуллисомия) или представлены не парой, а лишь одной хромосомой (моносомия) либо, напротив, 3 или более гомологичными партнёрами (трисомия, тетрасомия и т. д.). К хромосомным мутации, или хромосомным перестройкам, относятся: инверсии — участок хромосомы перевёрнут на 180°, так что содержащиеся в нём гены расположены в обратном порядке по сравнению с нормальным; транслокации — обмен участками двух или более негомологичных хромосом; делеции — выпадение значительного участка хромосомы; нехватки (малые делеции) — выпадение небольшого участка хромосомы; дупликации — удвоение участка хромосомы; фрагментации — разрыв хромосомы на 2 части или более. Генные мутации представляют собой стойкие изменения химического строения отдельных генов и, как правило, не отражаются на наблюдаемой в микроскоп морфологии хромосом. Известны также мутации генов, локализованных не только в хромосомах, но и в некоторых самовоспроизводящихся органеллах цитоплазмы (например, в митохондриях, пластидах).

Причины мутаций и их искусственное вызывание. Полиплоидия чаще возникает, когда хромосомы в начале клеточного деления — митоза — разделились, но деления клетки почему-либо не произошло. Искусственно полиплоидию удаётся вызвать, воздействуя на вступившую в митоз клетку веществами, нарушающими цитотомию. Реже полиплоидия бывает следствием слияния 2 соматических клеток или участия в оплодотворении яйцеклетки 2 спермиев. Гаплоидия — большей частью следствие развития зародыша без оплодотворения. Искусственно её вызывают, опыляя растения убитой пыльцой или пыльцой др. вида (отдалённого). Основная причина анеуплоидии — случайное нерасхождение пары гомологичных хромосом при мейозе, в результате чего обе хромосомы этой пары попадают в одну половую клетку или в неё не попадает ни одна из них. Реже возникают анеуплоиды из немногих оказавшихся жизнеспособными половых клеток, образуемых несбалансированными полиплоидами.

Причины хромосомных перестроек и наиболее важной категории мутации — генных — долгое время оставались неизвестными. Это давало повод для ошибочных автогенетических концепций, согласно которым спонтанные генные Мутации возникают в природе якобы без участия воздействий окружающей среды. Лишь после разработки методов количественного учёта генных мутации выяснилась возможность вызывать их различными физическими и химическими факторами — мутагенами.

Рекомбинация

Рекомбинация - перераспределение генетического материала родителей в потомстве, приводящее к наследственной комбинативной изменчивости живых организмов. В случае несцепленных генов (лежащих в разных хромосомах) это перераспределение может осуществляться при свободном комбинировании хромосом в мейозе, а в случае сцепленных генов — обычно путём перекреста хромосом — кроссинговера. Рекомбинация — универсальный биологический механизм, свойственный всем живым системам — от вирусов до высших растений, животных и человека. Вместе с тем в зависимости от уровня организации живой системы процесс Рекомбинация (генетич.) имеет ряд особенностей. Проще всего рекомбинация происходит у вирусов: при совместном заражении клетки родственными вирусами, различающимися одним или несколькими признаками, после лизиса клетки обнаруживаются не только исходные вирусные частицы, но и возникающие с определённой средней частотой частицы-рекомбинанты с новыми сочетаниями генов. У бактерий существует несколько процессов, заканчивающихся рекомбинация: конъюгация, т. е. объединение двух бактериальных клеток протоплазменным мостиком и передача хромосомы из донорской клетки в реципиентную, после чего происходит замена отдельных участков хромосомы реципиента на соответствующие фрагменты донора; трансформация — передача признаков молекулами ДНК, проникающими из среды сквозь клеточную оболочку; трансдукция — передача генетического вещества от бактерии-донора к бактерии-реципиенту, осуществляемая бактериофагом. У высших организмов рекомбинация происходит в мейозе при образовании гамет: гомологичные хромосомы сближаются и устанавливаются бок о бок с большой точностью (т. н. синапсис), затем происходит разрыв хромосом в строго гомологичных точках и перевоссоединение фрагментов крест-накрест (кроссинговер). Результат рекомбинация обнаруживается по новым сочетаниям признаков у потомства. Вероятность кроссинговера между двумя точками хромосом приблизительно пропорциональна физическому расстоянию между этими точками. Это даёт возможность на основании экспериментальных данных по рекомбинация строить генетические карты хромосом, т. е. графически располагать гены в линейном порядке в соответствии с их расположением в хромосомах, и притом в определённом масштабе. Молекулярный механизм рекомбинация детально не изучен, однако установлено, что ферментативные системы, обеспечивающие рекомбинация, принимают участие и в таком важнейшем процессе, как исправление повреждений, возникающих в генетическом материале. После синапсиса вступает в действие эндонуклеаза — фермент, осуществляющий первичные разрывы в цепях ДНК. По-видимому, эти разрывы у многих организмов происходят в структурно детерминированных участках — рекомбинаторах. Далее происходит обмен двойными или одинарными цепями ДНК и в заключение специальные синтетические ферменты — ДНК-полимеразы — заполняют бреши в цепях, а фермент лигаза замыкает последние ковалентные связи. Ферменты эти выделены и изучены лишь у некоторых бактерий, что позволило приблизиться к созданию модели рекомбинация in vitro (в пробирке). Одно из важнейших следствий рекомбинация — образование реципрокного потомства (т. е. при наличии двух аллельных форм генов АВ и ав должны получиться два продукта рекомбинации — Ав и aB в равных количествах). Принцип реципрокности соблюдается, когда рекомбинация происходит между достаточно удалёнными точками хромосомы. При внутригенной рекомбинации это правило часто нарушается. Последнее явление, изученное главным образом на низших грибах, называется генной конверсией. Эволюционное значение рекомбинация заключается в том, что благоприятными для организма часто оказываются не отдельные мутации, а их комбинации. Однако одновременное возникновение в одной клетке благоприятного сочетания из двух мутаций маловероятно. В результате рекомбинации осуществляется сочетание мутаций, принадлежащих двум независимым организмам, и тем самым ускоряется эволюционный процесс.

Механизмы эволюции

Естественный отбор

Существуют два основных эволюционных механизма. Первый — это естественный отбор, то есть процесс, в результате которого наследственные признаки, благоприятные для выживания и размножения, распространяются в популяции, а неблагоприятные становятся более редкими. Это происходит потому, что особи с благоприятными признаками размножаются с большей вероятностью, поэтому больше особей следующего поколения имеют те же признаки. Адаптации к окружающей среде возникают в результате накопления последовательных, мелких, случайных изменений и естественного отбора варианта, наиболее приспособленного к окружающей среде.

Генетический дрейф

Второй основной механизм — это генетический дрейф, независимый процесс случайного изменения в частоте признаков. Генетический дрейф происходит в результате вероятностных процессов, которые обуславливают случайные изменения в частоте признаков в популяции. Хотя изменения в результате дрейфа и селекции в течение одного поколения довольно малы, различие в частотах накапливаются в каждом последующем поколении и со временем приводят к значительным изменениям в живых организмах. Этот процесс может завершиться образованием нового вида. Более того, биохимическое единство жизни указывает на происхождение всех известных видов от общего предка (или пула генов) в результате процесса постепенной дивергенции.

Эволюция - процесс изменения живых организмов на протяжении нескольких поколений, в результате которого появляются виды, отличающиеся от дальних предков.

Большинство ученых полагают, что первые простейшие организмы зародились на Земле более 3 млрд лет назад и все современные животные и растения произошли от них в результате постепенных видоизменений. Этот непрерывный процесс видоизменения из поколения в поколение и называется эволюцией.

Теория Дарвина

Идею эволюции высказывали еще древние греки, однако первую научную теорию эволюции выдвинул только в XX в. английский естествоиспытатель Чарьлз Дарвин. Обратив внимание, что животные и растения приносят многочисленное потомство, из которого выживают лишь единицы, Дарвин заключил, что в природе происходит естественный отбор: в живых остаются лишь особи, одержавшие победу в «борьбе за существование».

Выживает сильнейший

Слабые особи, плохо приспособленные к окружающей среде, гибнут. Поэтому потомство бывает только у более сильных и стойких особей, которые передают эти свои качества следующему поколению. Проще говоря, «выживает сильнейший». Этим и объясняется огромное разнообразие животных и растений в различных уголках мира: от места к месту условия жизни меняются, и всем живым организмам приходится приспосабливаться к среде обитания.

Мало-помалу

С каждым новым поколением естественный отбор продолжается, и в результате животные и растения мало-помалу изменяются, все лучше приспосабливаясь к условиям жизни. Эти перемены могут быть почти неуловимыми, но за миллионы лет отличия становятся очень существенными.

Эволюция человека

Предки человека - рамапитеки (15 млн лет назад). Австралопитек (3,75 млн лет назад) ходил прямо на двух ногах. Homo habls - человек умелый (2 млн лет назад) - изготовлял примитивные орудия труда, a Homo erectus - человек прямоходящий (1,75 млн лет назад) - пользовался огнем. Homo sapens -человек разумный (40 тыс. лет назад) - представителем которого считают неандертальца, развился в современного человека, Homo sapens sapens.

Эволюция лошади

Вероятно, все формы жизни развились из одноклеточных морских организмов. Дальнейшая эволюция живых существ шла по многим направлениям, каждое из которых тоже, в свою очередь, разветвлялось. Например, из одного вида рыб развились земноводные, а определенный вид земноводных стал родоначальником пресмыкающихся. А далекие предки современной лошади, жившие миллионы лет назад, были величиной с лисицу.

Естественный отбор

Виды животных и растений, приспособившиеся к жизни в одном месте, в другом существовать уже не могут. Широко расселившийся вид может со временем дать начало нескольким новым видам. Отсев неприспособленных и размножение сильнейших - это требования самой жизни, поэтому Дарвин назвал его естественным отбором.

Твердокаменные аргументы

Наиболее убедительным подтверждением эволюционной теории стали окаменевшие останки животных и растений, которые были обнаружены в скальных породах, образовавшихся из слоев песка и ила на дне древних морей. В каждом последующем слое организмы выглядят иначе, чем в более глубоких слоях, наглядно демонстрируя процесс постепенного видоизменения.

Общие предки

Строение скелетов современных животных также свидетельствует об эволюции. Человеческая рука, крыло птицы и плавник кита вроде бы не имеют ничего общего ни по внешнему виду, ни по своему назначению, однако их костное строение весьма сходно. Значит, все эти существа произошли от общих предков, в ходе эволюции приспособивших передние конечности для разных функций.

Из архивов «Континента»

Хорошо известно, что наша Вселенная образовалась около 14 миллиардов лет тому назад в результате гигантского взрыва, известного в науке как Big Bang. Возникновение Вселенной “из ничего” не противоречит известным законам физики: положительная энергия вещества, образовавшегося после взрыва, в точности равна отрицательной энергии гравитации, так что полная энергия такого процесса равна нулю. В последнее время ученые обсуждают также возможность образования и других вселенных – “пузырей”. Мир, согласно этим теориям, состоит из бесконечного числа вселенных, о которых мы пока еще ничего не знаем. Интересно, что в момент взрыва образовалось не только трехмерное пространство, но, и что очень важно, и время, связанное с пространством. Время – причина всех тех изменений, которые произошли во Вселенной после Big Bang. Эти изменения происходили последовательно, шаг за шагом по мере возрастания стрелы времени, и включают в себя образование огромного числа галактик (порядка 100 млрд.), звезд (число галактик умноженное на 100 млрд.), планетных систем и в конечном счете самой жизни, включая разумную жизнь. Чтобы представить себе, как много звезд во Вселенной, астрономы приводят такое любопытное сравнение: число звезд в нашей Вселенной сравнимо с числом песчинок на всех пляжах Земли, включая моря, реки и океаны. Вселенная, замороженная во времени, была бы неизменной и мало интересной и в ней не было бы никакого развития, т.е. всех тех изменений, которые произошли потом и в конечном счете привели к существующей картине мира.

Возраст нашей Галактики 12.4 миллиардов лет, а нашей солнечной системы 4.6 млрд. лет. Возраст метеоритов и самых старых камней на Земле немного меньше 3.8-4.4 млрд. лет. Первые одноклеточные организмы, лишенные ядер прокариоты и зелено-голубые бактерии, появились 3.0-3.5 млрд. лет тому назад. Это простейшие биологические системы, способные образовывать протеины, цепи аминокислот, состоящие из основных элементов жизни С, Н, О, N, S, и ведущие независимый образ жизни. Простые зелено-голубые “аlgае”, т.е. водяные растения без сосудистых тканей и “archaebacteria” или старые бактерии (используемые для приготовления лекарственных препаратов) и сегодня важная часть нашей биосферы. Эти бактерии – первое успешное приспособление жизни на Земле. Интересно, что зелено-голубые бактерии и другие прокариоты почти не изменились в течение млрд. лет, в то же время исчезнувшие динозавры и другие виды уже никогда не могут возродиться снова, т.к. условия на Земле сильно изменились, и они уже не могут пройти через все те этапы развития, которые они прошли в те далекие годы. Если по тем или иным причинам жизнь на Земле прекратится (из-за столкновения с гигантским метеоритом, в результате взрыва соседней к солнечной системе суперновой или нашего собственного самоуничтожения), она не может начаться вновь в том же виде, ибо теперешние условия в корне отличаются от тех, которые были около четырех млрд. лет тому назад (например, наличие свободного кислорода в атмосфере, а также изменение фауны Земли). Эволюция, уникальная по своей сути, уже не может повториться в том же виде и пройти все те этапы, через которые она прошла за минувшие миллиарды лет. Доктор Пайсон из Лос-Аламосской Национальной Лаборатории США высказал весьма любопытную мысль о роли эволюции в организации системы живых структур: “Жизнь – это последовательность молекулярных взаимодействий. Если мы откроем в биологии принцип иной, чем эволюция, мы научимся создавать живые системы лабораторным путем и таким образом понять механизм образования жизни”. Причина, почему мы не можем лабораторным путем осуществить превращение видов (например, мухи дрозофилы в какой-нибудь другой вид), состоит в том, что в естественных условиях на это понадобились миллионы лет, и мы сегодня не знаем другого принципа, как вызвать такое превращение.

По мере увеличения количества прокариотов они “изобрели” явление фотосинтеза, т.е. сложную цепь химических реакций, в которых энергия солнечного света вместе с углекислым газом и водой преобразуется в кислород и глюкозу. В растениях фотосинтез осуществляется в хлоропластах, которые содержатся в их листьях, приводя к атмосферному кислороду. Атмосфера, насыщенная кислородом, появилась 2-2.5 млрд. тому назад. Эукариоты, многоклеточные клетки, содержащие ядро с генетической информацией, а также органеллы, образовались 1-2 млрд. лет тому назад. Органеллы содержатся в клетках прокариотов, а также в клетках животных и растений. ДНК – это генетический материал любой живой клетки, в которой содержится наследственная информация. Наследственные гены расположены в хромосомах, которые содержат протеины, связанные с ДНК. Все организмы – бактерии, растительный и животный миры – несмотря на гигантское разнообразие видов, имеют общее происхождение, т.е. имеют общего предка (common ancestor). Дерево жизни состоит из трех основных ветвей – Bacteria, Archaea, Eukaria. В последнюю группу входит весь растительный и животный мир. Все известные живые организмы образуют протеины, используя лишь 20 основных аминокислот (хотя общее количество аминокислот в природе равно 70), а также используют одну и то же молекулу энергии АТФ для запаса энергии в клетках. Они также используют молекулы ДНК для передачи генов из одного поколения другому. Ген – это фундаментальная единица наследственности, часть ДНК, который содержит информацию, необходимую для синтеза протеина. Различные организмы имеют сходные гены, которые могут подвергаться мутации или улучшаться в течение длительной эволюции. От бактерий до амеб и от амеб до человека) гены ответственны за характеристики организмов и улучшение видов, тогда как протеины поддерживают жизнь. Все живые организмы используют ДНК, чтобы передать свои гены другому поколению. Генетическая информация передается от ДНК протеину путем сложной цепочки превращений посредством РНК, которая подобна ДНК, но отличается от нее своей структурой. В цепочке превращений химия®биология®жизнь синтезируется органическая молекула. Биологам хорошо известны все эти превращения. Самое удивительное из них – расшифровка генетического кода (The Human Genome Project), которая поражает воображение как сложностью, так и совершенством. Генетический код универсален для всех трех ветвей дерева жизни.

Самый интересный вопрос, некоторый человечество ищет ответ в течение всей своей истории, это как возникла первая жизнь и, в частности, зародилась ли она на Земле или же была привнесена из межзвездной среды с помощью метеоритов. Все основные молекулы жизни, включая аминокислоты и ДНК, найдены и в метеоритах. Теория направленной пансмермии (panspermia) предполагает, что жизнь возникла в межзвездном пространстве (интересно, откуда?), мигрирует через огромное пространство, однако эта теория не может объяснить, как жизнь может сохраниться в суровых условиях космоса (опасная радиация, низкие температуры, отсутствие атмосферы и т.д.). Ученые придерживаются теории, согласно которой естественные, хотя и примитивные условия на Земле привели к образованию простых органических молекул, а также к развитию форм различной химической активности, которые, в конечном счете, запустили дерево жизни. В очень интересном эксперименте Miller and Urey, выполненном в 1953 году, они доказали образование сложных органических молекул (альдегидов, карбоксилов и аминокислот) путем пропускания мощного электрического разряда – аналога молнии в естественных условиях – через смесь газов CН4, NH3, H2O, H2, которые имелись в первичной атмосфере Земли. Этот эксперимент продемонстрировал, что основные химические компоненты жизни, т.е. биологические молекулы, могут быть естественным путем сформированы путем симуляции примитивных условий на Земле. Однако, никакие формы жизни, включая полимеризацию молекул ДНК, не были обнаружены которые, по-видимому, могли возникнуть только в результате длительной эволюции.

Тем временем стали появляться более сложные структуры, огромные клетки – органы и большие живые образования, состоящие из млн. и млрд. клеток (например, человек состоит из десяти триллионов клеток). Сложность системы зависела от прошедшего времени и глубины естественного отбора, который сохранял виды, наиболее приспособленные к новым условиям жизни. Хотя все простые эукариоты воспроизводились путем деления, более сложные системы образовывались половым путем. В последнем случае каждая новая клетка берет половину генов от одного родителя и вторую половину от другого.

Жизнь в течение очень длительного периода ее истории (почти 90%) существовала в микроскопических и невидимых формах. Примерно 540 млн. лет тому назад начался совершенно новый революционный период, известный в науке как Cambrian era. Это период бурного возникновения огромного количества многоклеточных видов с твердой оболочкой, скелетом и мощным панцирем. Появились первые рыбы и позвоночные, растения из океанов начали мигрировать по всей Земле. Первые насекомые и их потомки способствовали распространению по Земле и животного мира. Последовательно стали появляться насекомые с крыльями, амфибии, первые деревья, пресмыкающиеся, динозавры и мамонты, первые птицы и первые цветы (динозавры исчезли 65 млн. лет тому назад, по-видимому, вследствие гигантского столкновения Земли с массивным метеоритом). Затем наступил период дельфинов, китов, акул и приматов, прародителей обезьян. Примерно 3 млн. лет тому назад появились существа с необычайно большим и сильно развитым мозгом, hominids (первые предки людей). Появление первого человека (homo sapiens) датируется 200,000 лет тому назад. Согласно некоторым теориям, появление первого человека, который качественно отличается от всех других видов животного мира, возможно, является результатом сильной мутации hominids, которое явилось источником образования новой аллели (allele) – измененной формы одного из генов. Появление современного человека датируется примерно 100,000 лет – тому назад, исторические и культурные свидетельства нашей истории не превышают 3000-7 4000 лет, однако технологически – развитой цивилизацией мы стали совсем недавно, всего лишь 200 лет назад!

Жизнь на Земле – это продукт биологической эволюции, насчитывающей примерно 3.5 млрд. лет. Появление жизни на Земле – это результат большого числа благоприятных условий – астрономических, геологических, химических и биологических. Все живые организмы от бактерий до человека имеют общего предка и состоят из нескольких основных молекул, присущих всем объектам нашей Вселенной. Главные свойства живых организмов – они имеют реакцию, растут, размножаются и передают информацию от одного поколения другому. Мы, земная цивилизация, несмотря на свой юношеский возраст, многого достигли: освоили атомную энергию, расшифровали генетический код человека, создали сложные технологии, стали экспериментировать в области генной инженерии (синтетической жизни), занимаемся клонированием, работаем над увеличением продолжительности нашей жизни (уже сегодня ученые обсуждают возможность увеличения продолжительности жизни до 800 и более лет), начали летать в космос, изобрели компьютеры и даже пытаемся вступить в контакт с внеземной цивилизацией (программа SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence). Т.к. другая цивилизация пройдет совершенно другой путь развития, она полностью будет отличаться от нашей. В этом смысле каждая цивилизация по-своему уникальна – возможно, – это одна из причин, почему программа SETI оказалась безуспешной. Мы стали вмешиваться в святая святых, т.е. в процессы, которые в естественной среде занимали бы миллионы и миллионы лет.

Чтобы лучше понять, как мы молоды, предположим, что полная история Земли равна одному году и что наша история началась 1 января. В этой шкале уже 1 июня появились прокариоты и зелено-голубые бактерии, которые вскоре привели к насыщенной кислородом атмосфере. Cambrion эра началась 13 ноября. Динозавры жили на Земле с 13 по 26 декабря, а первые hominids появились днем 31 декабря. К Новому году мы, уже современные люди, послали первое послание в космос – в другую часть нашей Галактики. Только примерно через 100,000 лет (или по нашей шкале через 15 минут) наше послание (не прочитанное еще никем) покинет нашу Галактику и устремится к другим галактикам. Будет ли оно прочитано когда-нибудь? Мы этого не узнаем. Вероятнее всего нет.

Для возникновения в другой части Вселенной цивилизации, подобной нашей, не только потребуются миллиарды лет. Важно, чтобы такая цивилизация имела достаточно времени для своего развития и превращения в технологическую, а главное не уничтожила себя (это другая причина, почему мы не можем найти другую цивилизацию, хотя мы ее ищем более 50 лет: она, возможно, погибает раньше, чем успевает стать технологической). Наша технология может оказать пагубное влияние на атмосферу. Уже сегодня мы озабочены появлением озоновых дыр в нашей атмосфере, которые сильно увеличились за последние 50 лет (озон – трехатомная молекула кислорода, которая, в общем, является ядом). Это – результат нашей технологической активности. Озоновая оболочка предохраняет нас от опасного ультрафиолетового излучения Солнца. Такое излучение, при наличии озоновых дыр, приведет к повышению земной температуры и как результат – к глобальному потеплению (global warming). Поверхность Марса сегодня стерильна из-за отсутствия озонового слоя. За последние 20 лет озоновая дыра в атмосфере Земли возросла до размеров большого континента. Увеличение температуры даже на 2 градуса приведет к таянию льдов, возрастанию уровня океанов, а также к их испарению и опасному увеличению углекислого газа в атмосфере. Затем произойдет новое потепление атмосферы, и этот процесс будет продолжаться, пока не испаряться все моря и океаны (ученые называют это явление runaway greenhouse effect). После испарения океанов количество углекислого газа в атмосфере увеличится примерно в 100,000 раз и составит около 100%, что приведет к полному и необратимому уничтожению не только озонового слоя земной атмосферы, но и всего живого на Земле. Такое развитие событий уже имело место в истории нашей солнечной системы на Венере. 4 млрд. лет тому назад условия на Венере были близки к земным и, возможно, даже там была жизнь, т.к. Солнце в те далекие времена светило не так ярко (известно, что интенсивность излучения Солнца постепенно увеличивается). Возможно, что жизнь с Венеры мигрировала на Землю, а с Земли, по мере возрастания солнечного излучения, мигрирует на Марс, хотя, по-видимому, такое развитие событий маловероятно из-за проблем миграции живой клетки через космос. Количество углекислого газа в атмосфере Венеры сегодня равно 98%, а атмосферное давление почти в сто раз превышает земное. Возможно, это результат глобального потепления и испарения венерианских океанов. Венера и Марс преподают нам важный урок, т.е. мы знаем сегодня, что может произойти и с нашей планетой, если не предпринимать никаких мер. Другая проблема связана с возрастанием излучения Солнца, которое, в конечном счете, обусловит runaway greenhouse effect на Земле с известным результатом.

Наше развитие идет по экспоненте, с ускорением. Население Земли удваивается каждые 40 лет и возросло примерно с 200 тысяч до 6 млрд. за последние 2000 лет. Однако, не содержатся ли в таком бурном развитии семена опасности нашему существованию? Не погубим ли мы свою цивилизацию? Успеем ли мы стать высокоразвитой цивилизацией и понять нашу историю? Сумеем ли мы летать глубоко в космос и найти другую цивилизацию, подобную нашей? Согласно Эйнштейну, самое удивительное в мире состоит в том, что мир познаваем. Пожалуй, эта одна из самых интригующих особенностей человеческой цивилизации – умение раскрывать тайны мира. Мы можем понять мир, в котором живем, и понять законы, управляющие им. Однако, почему эти законы существуют? Почему скорость света, например, равна 300,000 км/сек или почему хорошо известное в математике число я (отношение длины окружности к его диаметру) равно именно 3.14159…? Американский физик А. Майкельсон получил Нобелевскую премию за измерения скорости света с невиданной точностью (напомню, что это гигантская величина: двигаясь с такой скоростью мы бы оказались на Луне через примерно одну секунду, на Солнце через 8 минут, а в центре Галактики через 28,000 лет). Другой пример – расшифровка генетического кода, состоящего из 30 млн. кусочков, каждый длиной в 500-600 букв, потребовала 15 лет работы с использованием сложных программ и компьютеров. Оказалось, что длина всего кода равна длине 100 млн. писем. Это открытие было сделано на рубеже двух тысячелетий и показало, что, возможно, мы научимся лечить болезни любой сложности путем исправления ошибок соответствующего участка поврежденного гена. Математики с помощью быстрых компьютеров рассчитали число я с немыслимой точностью до триллиона знаков после запятой, чтобы знать точное его значение и описать это число с помощью какой-нибудь простой формулы. Кто придумал эти числа и почему они именно такие? Как генетический код мог оказаться столь совершенным? Как физические постоянные связаны с нашим мирозданием? Разумеется, они отражают геометрическую структуру нашей Вселенной и, по-видимому, имеют разное значение для разных вселенных. Мы не знаем этого сегодня, как, впрочем, много другого. Но мы стремимся найти общие законы нашего мира или даже единый закон, из которого могли бы получить все другие законы в частном случае, а также, что очень важно, понять смысл мировых постоянных. Мы также не знаем, связано ли наше существование с выполнением какой-то миссии.

Но вернемся к нашей истории и нашей эволюции. Закончилась ли она и в чем ее смысл? Что произойдет с нами через миллионы лет, если, конечно, мы сумеем решить намят технологические проблемы и не уничтожим себя? В чем смысл появления в нашей истории таких гениальных личностей, как Эйнштейн, Шекспир или Моцарт? Возможна ли новая мутация и создание другого более совершенного вида, чем человек? Может ли этот новый вид решить проблемы мироздания и понять смысл нашей истории? Мы открыли законы и измерили с захватывающей дух точностью мировые постоянные, но мы не понимаем, почему они такие и какова их роль во Вселенной. Если совсем немного изменить те постоянные, то вся наша история выглядела бы по-другому. Несмотря на всю сложность и загадочность генетического кода, загадки самой Вселенной выглядят бесконечными. В чем суть этих загадок и удастся ли нам расшифровать их? Безусловно, мы изменимся. Но как? Являемся ли мы высшим и последним звеном в длительной истории нашего развития? Является ли наша история результатом какого-то остроумного плана или же оно просто результат сотен и тысяч благоприятных условий, которые стали возможными благодаря времени и длительной эволюции? Вне сомнения, что нашему развитию нет предела и оно также бесконечно, как бесконечен мир, состоящий из миллионов и миллионов вселенных, которые постоянно и разрушаются и образуются вновь.

Илья Гулькаров, Профессор, доктор физико-математических наук, Чикаго
June 18, 2005

Каким образом происходило расселение предков человека по Земному шару? Почему приматы, жившие на деревьях, спустились на землю и встали на две ноги, а чернокожее население Африки является единственными чистокровными Homo sapiens? На эти вопросы попытался ответить в своей лекции, прошедшей в парке Горького в рамках проекта «Открытая среда», кандидат биологических наук, доцент кафедры антропологии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, научный редактор портала Антропогенез.ру Станислав Дробышевский.

Происхождение человека можно отсчитывать с разных моментов - скажем, с появления приматов (около 65 миллионов лет назад), но проще всего делать это с момента прямохождения. Про появление прямохождения думали еще с XIX века, когда стало понятно, что человек, так или иначе, произошел от приматов, но промежуточные звенья эволюции, получетвероногие-полупрямоходящие, от исследователей долгое время ускользали.

От примата к человеку

Только буквально за последние десять лет появились находки костей этих существ. На данный момент самым древним из них является сахелантроп чадский, череп которого и нижние челюсти, а также зубы были найдены в республике Чад. Они имеют возраст около 7 миллионов лет.

Тогда на этой территории были саванны, озера и заросли кустарника. В это время происходило осушение климата, и приматы, которые жили в тропических лесах, покрывавших большую часть Африки, испытывали некоторые трудности.

У них было три варианта в этой ситуации. Во-первых, вымереть, потому что леса исчезали и деваться было некуда. Большая часть приматов благополучно последовала этой участи, и теперь у нас есть их кости. Второй вариант - остаться в лесах, ведь не все они исчезли (сейчас в Центральной и Западной Африке довольно много тропических лесов). Сегодня в них живут два вида шимпанзе и гориллы. Третий вариант заключался в том, чтобы приспособиться к новым условиям, что и сделали некоторые приматы.

Но на открытой местности возникала масса всевозможных проблем. Предки этих существ лазили по деревьям, а в саваннах деревьев уже нет. Появилась проблема терморегуляции, защиты от хищников, пришлось по-новому питаться. Все это и привело к тому, что они спустились на землю, встав на две ноги.

Конечно, это не единственный возможный вариант, потому что павианы примерно в это время тоже спустились с деревьев и продолжили ходить на четвереньках. Но наши предки были крупнее павианов, у них была преадаптация к вертикальному положению тела, и им оказалось проще встать на две ноги, освободив две руки.

Это, впрочем, не значит, что они начали этими руками тут же что-то полезное делать. В последующие несколько миллионов лет руки использовались для шелушения зерна, срывания плодов - не сильно интеллектуальных занятий. Эти первые прямоходящие существа (в том числе и сахелантроп) представляли собой, по сути, двуногих обезьян.

Голова у них была небольшого размера, мозга в ней помещалось где-то на 100 грамм меньше, чем у шимпанзе, а морда была очень крупной. Кроме прямохождения, у них было всего два прогрессивных признака: нижнее положение затылочного отверстия на черепе, соединяющего головной мозг со спинным, и маленькие клыки.

Небольшие клыки - очень важный признак, ведь он привел к тому, что они стали, грубо говоря, добрее. Большие клыки нужны обезьянам для того, чтобы кого-то пугать, так как они растительноядные и никого ими не грызут. Но если павиан скалит зубы, которые у него больше, чем у леопарда, то это впечатляет. Когда сахелантроп скалил зубы (которые у него были, конечно, больше, чем у нас, но сильно меньше, чем у шимпанзе) то это впечатляло не очень сильно.

В результате у него появились новые способы выражения своего «богатого внутреннего мира», чувств. Освобождение рук стало первым шагом на пути появления богатой жестикуляции, мимики и речи (на тот момент, понятно, никакой речи не возникло, но были первые предпосылки к ней).

Интересно, что, скорее всего, прямохождение возникало не один раз, а несколько. В чуть более позднее время, около 6 миллионов лет назад, в Восточной Африке обитал оррорин. Он был разрекламирован в популярной культуре как «человек тысячелетия» - millenium man, поскольку его нашли в 2000 году. От него не осталось целого черепа, только обломки, зато остались бедренные кости. Эта кость напрямую связана с типом передвижения, и она показывает, что оррорин был более-менее прямоходящим.

Исследователи даже выдвинули предположение, что оррорины были более прямоходящими, чем более поздние австралопитеки. Это выглядело странно - получается, что сначала наши предки развились, потом деградировали, а потом опять развились. Совсем недавно, в 2014 году, было сделано новое исследование бедренных костей орроринов, которое показало, что, несмотря на прогрессивные признаки, большая часть признаков роднит их с более древними четвероногими приматами, скакавшими по деревьям 10 миллионов лет назад. Есть и зубы орорринов (зубы вообще хорошо сохраняются), и эти зубы хоть и чуть поменьше, чем у сахелантропа, но значительно крупнее, чем у нас.

Ардипитеки и австралопитеки

Через некоторое время появляются ардипитеки. В настоящее время известно два их вида: Ardipithecus ramidus (жил 4,5 миллиона лет назад) и Ardipithecus kadabba (более древний, жил более 5 миллионов лет назад). Более древние мало изучены из-за небольшого количества останков. Гораздо лучше изучен Ardipithecus ramidus, так как был найден почти полный скелет, о котором и пойдет речь. Этот скелет обнаружили в 1994 году, но вплоть до 2006-го научные работы по нему не публиковали, поскольку его нашли в очень поврежденном состоянии и все это время реконструировали.

Ardipithecus ramidus - это замечательный промежуточный этап между обезьяной и человеком. Фактически это то самое «недостающее звено», о котором мечтали со времен Дарвина, и вот его, наконец, нашли. Его признаки практически 50 на 50 принадлежат как обезьяне, так и человеку. Например, его руки практически до колен, а на стопе большой палец оттопырен, примерно как у нас на руке.

Вес его мозга составляет 400 граммов, как у шимпанзе (для сравнения, у современного человека - 1400). Строение его черепа такое же, как у обезьяны, и единственное, что его отличает от обезьяны, - маленькие клыки и комплекс прямохождения. Но вместе с этими примитивными чертами есть и продвинутые.

У него довольно развитый таз. Тазовые кости у человека низкие и широкие, приспособленные к хождению на двух ногах, а у обезьян они узкие и высокие, и все тело у них вытянутое. У ардипитека все строго посередке - высота с шириной у него примерно одинаковые. И нужно отметить совершенное строение его стопы. Хотя большой палец и оттопырен, у нее есть продольные и поперечные своды, которые ни для чего, кроме как для прямохождения, не нужны. При этом по деревьям ардипитек здорово лазил, скорее всего, мог бегать на четвереньках с опорой на ладонь и мог ходить на двух ногах.

После этого эволюция могла пойти куда угодно. Предки человека могли уйти обратно в леса, которые были рядом, могли оказаться в саванне, перемещаясь на четвереньках, как павианы, а могли на двух ногах, и, к счастью для нас, они вышли на двух ногах. Там, где жил Ardipithecus ramidus, существовало некое подобие парковых сообществ, когда кроны деревьев покрывают примерно 40 процентов территории. Нельзя скакать с ветки на ветки до бесконечности, надо иногда спускаться на землю. С другой стороны, деревья достаточно часто стоят, и на дерево можно залезть.

В более позднее время саванны расширялись, становились более открытыми, и в это время появилась группа австралопитеков. Все они жили в Африке, были полностью двуногими и ниже головы выглядели почти как люди. Почти, но не совсем, потому что на их стопе большой палец чуть-чуть, но отстоял от остальных. Кисть руки у них по пропорциям была примерно как у нас, но по строению отдельных костей больше напоминала обезьянью. Каменные орудия труда они не изготавливали.

Голова их была по большему счету обезьяньей. Масса головного мозга австралопитеков составляла 400-450 граммов, у самых одаренных - 500 граммов, то есть примерно как у шимпанзе. Рост большинства австралопитеков составлял от 1 до 1,5 метров, и если посчитать не абсолютный размер мозга, а относительный к массе тела, то получается, что они все-таки были умнее шимпанзе, но это, видимо, никак особо не проявлялось до какого-то времени.

Время пришло примерно 2,5 миллиона лет назад, когда климат стал еще суше и холоднее (стоит, впрочем, помнить, что это Африка, то есть холоднее по африканским меркам). Австралопитеки разделились на две ветви. Одну из них представляли парантропы, или массивные австралопитеки. Они отличались очень мощным жевательным аппаратом, огромными челюстями и зубами, и когда ученые нашли первого представителя, они назвали его «щелкунчиком».

Питались они, видимо, растительностью, то есть были вегетарианцами. Просуществовав миллион лет, они вымерли. Но в этот миллион лет они процветали, и на протяжении этого времени они представляли собой основной вид крупных приматов в саванне Африки. Их останки находятся в огромном количестве (на данный момент найдено уже несколько тысяч) - в разы больше чем, скажем, древних леопардов и львов, которые жили тогда же.

Первые люди

Синхронно с этими массивными австралопитеками появились первые люди - род Homo. Не стоит думать, что они выглядели как современный человек, поскольку Homo это лишь род. Homo Habilis, человек умелый, не сильно отличался по строению от австралопитека. Его рост составлял все те же 1,5 метра, оставалось очень много примитивного в строении кисти и стопы, мозг при этом хотя и не был запредельно большим, но его масса была существенно больше, чем у австралопитека, не 450-500 граммов, а 600-700 и даже больше.

Это уже много. Для современного человека это минимум - есть понятие «мозговой Рубикон», граница, по массе мозга отделяющая человека от обезьяны, и она составляет 750-800 граммов. Она же отличает австралопитеков от человека умелого и она же отличает современных психически нормальных людей от ненормальных, микроцефалов, у которых есть какие-то врожденные дефекты и мозг которых не вырастает. Например, у человека может быть мозг массой 300 граммов - меньше, чем у шимпанзе, и он жить будет, но думать при этом не сможет.

Что показательно, примерно 2,5 миллиона лет назад появились первые каменные орудия труда, которые мы находим в Африке. Самые древние из них найдены в месте Гона в Эфиопии, и буквально только что, месяц назад, пришла информация о том, что на месте раскопок Ломекви, тоже в Африке, найдены более древние орудия, возраст которых составляет 3,3 миллиона лет. Научной публикации относительно этой находки пока нет, так что достоверным можно считать срок в 2,5 миллиона.

Первые каменные орудия были весьма примитивны. Они представляли собой галечную культуру - гальку или любой большой булыжник раскалывали пополам и двумя-тремя ударами подравнивали. Но какими бы они ни были примитивными, сделать их сложно. Даже самое примитивное орудие человека умелого современный человек сделать не сможет. Я наблюдал, как археологи с огромным стажем пытались повторить орудия древних людей, и на тот момент достигли в этом деле уровня питекантропов.

Все это говорит о том, что координация движений к моменту появления человека умелого выросла, мозгов стало достаточно, чтобы спланировать свои действия - повторяемость типов орудий говорит о том, что у них был план, они знали, что хотели получить.

Прогресс не стоял на месте, и примерно 1,5 миллиона лет назад, опять же в Восточной Африке, появились первые свидетельства использования людьми огня. Еще раньше, 1 миллион 750 тысяч лет назад, появились первые жилища. Слово это звучит гордо, но на самом деле они представляли собой нечто вроде ветрового заслона, сделанного из веток, придавленных камнями. Нормальные жилища появились намного позже на севере, в Евразии.

Около 2 миллионов лет назад люди наконец-то вышли за пределы Африки. В настоящий момент самые древние известные люди за пределами Африки жили на территории современной Грузии. Понятно, что Грузия с Африкой не сообщается, люди туда не телепортировались, и их следы должны быть где-то по пути, но пока они не найдены. По уровню развития они были такими же, как в Африке, у них были каменные орудия, но они были очень примитивными, с небольшим мозгом (700-800 граммов), маленького роста (1,4 метра) и с крупным лицом, имеющим тяжелое надбровье.

Скорее всего, эти первые выходы из Африки заканчивались печально. Но примерно около 1,5-1,2 миллиона лет назад люди заселили всю тропическую зону: Африку, Средиземноморье и Азию - вплоть до Явы. По пути этого расселения они эволюционировали в новый вид - человек прямоходящий Homo Erectus. Конечно, прямохождение возникло гораздо раньше, но для Эжена Дюбуа, который в конце XIX века нашел первые кости этого вида на Яве, это был самый древний прямоходящий.

Этот вид более похож на человека, чем его предшественники. Масса их мозга составляет около 1 килограмма. У них сформировалась новая культура - ашельская (она появилась еще в Африке, а потом распространялась в другие места). Они делали каменные рубила - крупные орудия, обработанные со всех сторон. Более того, поздние каменные рубила имели весьма симметричную форму, даже слишком симметричную, поскольку в плане функционала это было не нужно.

Некоторые археологи считают, что это свидетельство зарождения искусства - когда камень красивый, на него приятно посмотреть, от этого получаешь эстетическое удовольствие. Есть находки рубил, в центре которых имелось включение красного цвета, и человек прямоходящий его не сбил, а оставил специально. Или в породе была ископаемая ракушка, и он ее не уничтожил, а оформил специально в рукоять.

Фото: Kenneth Garrett / Danita Delimont / Global Look

Расселялись они сначала преимущественно по берегу Индийского океана, это были люди, собиравшие то, что выбросило море. Когда они шли из Африки, справа был океан, слева - по большей части пустыня. Впереди много всего вкусного, позади - голодные родственники. В такой ситуации они расселялись очень быстро. Расчеты показывают, что за 5 тысяч лет они могли «добежать» от Африки до Явы. С учетом погрешности методов датировки, которые у нас есть, мы видим, что они появились практически сразу и везде. То же самое потом происходило неоднократно, из Африки они выходили не один раз, а многократно.

Примерно 500 тысяч лет назад появился новый вид - Homo heidelbergensis, человек гейдельбергский (в честь немецкого города Гейдельберг, где первая челюсть представителя этого вида была найдена еще в начале XX века). Сейчас ясно, что они жили практически везде в Африке и в Евразии. Масса их мозга была сопоставима с нашей - 1300 граммов, а у некоторых и 1450, что сопоставимо с современным человеком.

Считается, что они были первыми, кто зашел в зону с умеренным климатом, где бывает зима. Впрочем, в 2014 году в Англии были найдены более ранние следы людей Homo antecessor, но насколько они там задержались - неясно. Homo heidelbergensis строили более-менее нормальные жилища в виде хижин, причем достаточно приличного размера - до девяти метров длиной и четырех метров шириной, иногда с несколькими камерами.

Около 300 тысяч лет назад люди часто начинают использовать огонь.

Коренные евразийцы

130 тысяч лет назад те Homo heidelbergensis, которые жили в Европе, постепенно превратились в неандертальцев. Границы между Homo heidelbergensis и Homo neanderthalensis, строго говоря, никакой нет, но классические неандертальцы, жившие 70 тысяч лет назад, отличаются от предшественников существенно. У них очень большой мозг - весом в среднем 1400 граммов, а то и 1500, то есть больше, чем в среднем у нас.

Их лицо было очень крупным и тяжелым, большой ширины нос и очень массивное телосложение: широкие плечи, мощная бочкообразная грудная клетка, немного укороченные руки-ноги. Это так называемые «гиперарктические» пропорции, приспособленные к холодному климату - в это время пошли чередования ледниковых и межледниковых периодов. В очень холодные места, правда, они не заходили, но и огонь не слишком часто использовали. Когда всю зиму минус 10 и нужно жить без огня - это не очень здорово, поэтому пропорции их тела были приспособлены для сохранения тепла. У современных людей то же самое. Если мы посмотрим на выходцев из Африки, то они все будут вытянуты как палки - так тело быстрее остывает. Те же, что на севере - эскимосы, чукчи, - будут, фактически, квадратными.

Неандертальцы появились в Европе - это ее коренное население. Оттуда они расселялись на Ближний Восток и дальше в Азию, примерно до Алтая. На Ближнем Востоке они встречались с Homo sapiens, человеком разумным, который возник в Африке (оттуда уходили не все, и те, кто оставался, постепенно превращались в людей разумных).

А вот в Восточной Азии не очень понятно кто жил. Буквально несколько лет назад был сделан анализ останков человека, найденного на Алтае в Денисовой пещере. Оказалось, что его ДНК (из зубов и фаланги пальца) отличается и от ДНК современного человека, и от ДНК неандертальца, которую расшифровали в 2001 году. Получилось, что в Восточной Азии жили некие денисовцы.

Большинство ископаемых людей мы знаем по их скелетам, а не по их ДНК, а вот денисовцев мы знаем по ДНК, но не знаем, на кого они были похожи, ведь для изучения имеются только два их зуба и фаланга пальца. Зубы у этого человека были большие, фаланга толстая, и на основе этого можно предположить, что они были крупными, хотя размеры зубов не сильно связаны с размерами тела.

Впрочем, как ДНК транслируется во внешность, ученым частично известно. Как в ней кодируется нос или губы, нам неизвестно, но мы знаем, что у денисовцев была темная кожа, темные волосы и темные глаза. Эти гены были рассмотрены и в случае с неандертальцами. Оказалось, что кожа у них была светлая, волосы были и темные, и светлые, и глаза тоже были светлые. Интересно, что у неандертальцев волосы были светлыми по-другому, чем у нас. Этот признак может обеспечиваться разными мутациями - гены, кодирующие темный пигмент можно по-разному «поломать». У европейского человека разумного они «поломаны» одним способом, у неандертальцев - другим, а, скажем, у современных меланезийцев - третьим.

Фото: Werner Forman Archive / Global Look

Неандертальцы использовали орудия мустьерской и микокской культур (были и другие, но эти самые главные). Эти культуры были более продвинутыми по сравнению с ашельской, культурой питекантропов и людей прямоходящих. Орудия в них изготавливались путем отбивания отщепов. Брали камень-заготовку, от него отбивали осколки, которые затем подравнивали. Разнообразие и количество орудий выросло, а трудозатраты на их изготовление уменьшились. Если раньше из одной заготовки можно было сделать одно рубило, то теперь из нее делалась куча отщепов, а значит и множество инструментов - остроконечники, скребла и разные другие.

Тем не менее неандертальцы были довольно отсталыми по сравнению с нами. До недавнего времени их отсталость, видимо, даже преувеличивалась. Считалось, что они были практически полностью хищниками, но несколько лет назад был проведен анализ зубного камня с зуба неандертальца, и выяснилось, что они питались и растительной пищей.

Самое интересное заключается в том, что у бельгийских неандертальцев были найдены крупицы крахмала специфической формы - судя по всему, они варили кашу из ячменя. Как они ее варили - не очень понятно, ведь керамики у них не было, но этнография показывает, как это можно сделать. Например, в яме, в корзине, в кожаном мешке, желудке бизона - если налить в него воду и бросить раскаленные камни, вода быстро закипает и кашу сварить можно. Многие народы до XIX века так и делали.

Более того, на зубах одной женщины из пещеры Сидрон в Испании были найдены частицы ромашки и тысячелистника. Просто так жевать эти растения мало кому в голову придет, поскольку они горькие, это говорит о том, что у них существовала медицина, так как эти растения - лекарственные. Другое свидетельство такого рода - из пещеры Шанидар в Ираке. Когда захоронение древнего человека в ней начали анализировать, оказалось, что споры пыльцы растения в могиле лежат кучками (то есть, это были именно цветы, брошенные в нее), и все это - исключительно лекарственные растения.

Homo heidelbergensis начали пользоваться так называемыми «санитарными погребениями». Когда человек умирает и лежит под ногами, это неприятно, поэтому они его брали, тащили метров 500 и бросали в глубокую яму. Есть скала с 16-метровой трещиной, в которую накидали кучу народа, и теперь у нас есть такой замечательный слоеный «пирог» из костей, который копают с 70-х годов и до сих пор еще не закончили. Уже найдено около двух тысяч костей.

Фото: Caro / Oberhaeuser / Global Look

Mettmann, North Rhine-Westphalia, Germany - The Neanderthal Museum in Mettmann

У неандертальцев уже были настоящие погребения. Их специфика заключается в том, что в одну могилу никогда не укладывалось больше одного человека, всегда в одинаковой позе - тело скорчено, на боку, для того, чтобы меньше копать. Присыпали труп буквально 20 сантиметрами земли, чтобы снаружи не торчало. Самое главное, в могилах никогда не находят погребальный инвентарь, нет украшений, тело не посыпано охрой, никаких костей животных - просто тело, и все. При этом неандертальцы знали, что рядом похоронен кто-то предыдущий - могилы ориентированы взаимно, идут одна за другой, параллельно.

Но постулат об отсутствии у этих людей фантазии в последнее время также подвергнут сомнению. Найдены свидетельства искусства неандертальцев - в этом году опубликована информация об исследовании когтей птиц со стоянки Крапина в Хорватии. Там были обнаружены когти хищных птиц, вроде орлана-белохвоста, затертые и лежащие в характерном порядке в кучке - видимо, это было ожерелье из когтей. Еще раньше были найдены подвески из зубов и другие подобные вещи. Но все равно в этом плане неандертальцы катастрофически отстают от людей разумных.

Человек разумный

Homo sapiens появился в Африке в интервале от 200 до 50 тысяч лет назад. В этом интервале есть находки останков вроде бы человека разумного, но в то же время и не совсем. Если одного такого товарища посадить рядом с современными людьми, кто-то, возможно, заметит нечто странное, но если группу современных людей посадить напротив группы древних людей, то различия будут явными. Например, не у всех протосапиенсов есть подбородок, надбровье у них мощное, голова большая. И вот, в интервале от 200 до 50 тысяч лет тому назад все это приходило в более-менее современное состояние.

Около 50 тысяч лет назад они от нас уже почти не отличались. Это не значит, что эволюция, как некоторые представляют, остановилась. Просто за такое время эволюционные изменения просто не могли проявиться. Они шли, зубы уменьшались, надбровье уменьшалось, кости черепа утончались, но эти различия очень небольшие. Если мы возьмем питекантропов, которые жили 400 тысяч лет назад и 450 тысяч лет назад, то между ними разница тоже будет не ахти какая.

В это время люди в очередной раз вышли за пределы Африки. Насчет того, почему это произошло, есть много гипотез, в том числе и катастрофическая, приписывающая решающую роль извержению вулкана Тоба на Суматре. Оно могло уничтожить население Азии, в результате чего людям разумным стало легче заселять безлюдные территории. Но под новый год была опубликована информация о находке, сделанной в Израиле. Там нашли самого древнего человека совершенно сапиентного строения.

Между 50 и 40 тысячами лет назад люди оказались в Австралии, не позже 12,4 тысяч лет назад они появились в Америке (по последним данным - 20 тысяч лет назад). На этом заселение планеты завершилось. Около 28 тысяч лет назад неандертальцы исчезли, в Азии денисовцы исчезли еще раньше, но и те, и другие сделали генетический вклад в нас, так что единственные чистокровные Homo sapiens - это негры в Африке.

Единственный вид человека, который продержался дольше неандертальцев и денисовцев, это так называемые «хоббиты» на острове Флорис в Восточной Индонезии. Их предки заселились туда около миллиона лет назад. За последующее время они измельчали и превратились в людей около метра ростом с мозгом массой 400 грамм, очень странного телосложения со странными пропорциями. Исчезли они 17 тысяч лет назад, когда везде были люди разумные. Но есть свидетельства местных жителей о неких мохнатых человечках, живущих в горах, которых они, впрочем, загнали в пещеру и спалили, так что, возможно, «хоббиты» и дожили и до XVI века.