Гемоглобин человека и шимпанзе одинаков
Выбрать главу
Все живое состоит из белков, а белки — из аминокислот. «Жизнь, — писал Ф. Энгельс, — есть способ существования белковых тел»[20]. Белки человека, мыши и гориллы — это комбинация 20 одинаковых аминокислот. Различаются лишь порядок их расположения и взаимосвязи в молекулах (например, в гемоглобине аминокислоты дают 287 сочетаний; у родственных животных порядок чередования близок, у удаленных видов — различен). Так вот, у человека и шимпанзе одинаковый порядок чередования аминокислот в гемоглобине. А в гемоглобине человека и гориллы в расположении аминокислот только два различия (а у человека и лошади — 43). У шимпанзе и человека удалось изучить 44 белка крови и тканей. Оказалось, что белки шимпанзе и человека почти одинаковы. А если так, то нарушения в генах и хромосомах, вызвавшие изменения, были, видимо, действительно небольшими и недавними.
В. Сарич и А. Вильсон (Sarich, 1971) из Калифорнийского университета недавно исследовали иммунологическую реакцию у человека и человекообразных обезьян. Оказалось, что белок шимпанзе почти не отличается от человеческого (у человека с гориллой 8 различий, с гиббоном — 11, а с другими обезьянами — 32). Между шимпанзе и гориллой в белке крови было выявлено 7 различий. Для формирования молекулярных различий эволюции нужно определенное время. Взяв это за основу, В. Сарич и А. Вильсон рассчитали, что между разделением эволюционных линий обезьян Старого и Нового Света прошло 36 млн. лет (вспомним египтопитека), а линии человека и шимпанзе разошлись всего около 4 млн. лет назад (вспомним австралопитековых и человека «умелого»). Западногерманский исследователь К. Бауэр (К. Bauer, 1973) тщательно проанализировал 30 образцов белков крови человека и шимпанзе и также пришел к выводу, что расхождение линий развития было вызвано крупной мутацией около 9—10 млн. лет назад. К такому же выводу пришли и другие биологи (М. Goodman, J. Barhabas и др.).
Итак, по мнению некоторых генетиков, человек отделился от общих с шимпанзе предков не позднее 4—5 млн. лет назад в результате крупной мутации. (Большинство исследователей считают, что это произошло намного раньше — около 20 млн. лет назад.) В учебнике по генетике прямо так и написано: «Возможно, что само появление человека с развитыми полушариями коры головного мозга, вертикальным положением тела, дискретной речевой сигнализацией является следствием крупных мутаций. В пользу этого свидетельствует очень короткий промежуток времени эволюции человека, за который мелкие мутации вряд ли могли накопиться в таком количестве и дать такой значительный эволюционный эффект» (Лобашев, 1967).
Интересно в связи с этим высказывание И. И. Мечникова (1961). «Из суммы всех известных данных, — писал он, — мы имеем право вывести, что человек представляет остановку развития человекообразной обезьяны более ранней эпохи. Он является чем-то вроде обезьяньего „урода“, не с эстетической, а с чисто зоологической точки зрения. Человек может быть рассматриваем как „необыкновенное“ дитя человекообразных обезьян, дитя, родившееся с гораздо более развитым мозгом и умом, чем у его родителей… Анормально большой мозг, заключенный в объемистом черепе, позволил быстро развиться умственным способностям, гораздо более мощным, чем у родителей и вообще у родоначального вида… Мы знаем, что иногда рождаются необыкновенные дети, отличающиеся от родителей какими-нибудь новыми, очень развитыми способностями… Приходится допустить, что некоторые виды организмов не подчиняются медленному развитию, а появляются внезапно и что в этом случае природа делает значительный скачок… Человек, вероятно, обязан своим происхождением подобному же явлению. Какая-нибудь человекообразная обезьяна, в период изменчивости специфических свойств своих, народила детей, снабженных новыми признаками…»
Следовательно, Мечников предполагал, что человек появился не путем постепенных, медленных изменений, а внезапно, как «необыкновенное дитя». Причем по своему биологическому строению он не верх совершенства, а просто обезьяний урод.
Все это хорошо подтверждают известные факты: в Южной и Восточной Африке находится ископаемая прародина австралопитековых — предков человека и Homo habilis — первых людей; здесь же самые мощные в мире залежи урановых руд, обилие радиоактивных магм и т. п. Возможно, что несколько миллионов лет назад, в период горообразования, обнажения свежих выходов урановых руд и активный вулканизм привели к сильному повышению естественной радиации в этой зоне. Важный источник повышения радиации — вулканы. Лава их радиоактивна. Кислые вулканические породы дают фоновую дозу 12 рад в год, что само по себе может удвоить количество мутаций у человека. Вулканические породы дают в среднем 122 мрад в год (226U — 24, 238U — 26, 232U — 37 и 4К — 35 мрад в год), тогда как, например, осадочные — 53,7, а известняки и того меньше — 24,1 мрад (Эйзенбанд, 1967).
20
Маркс К. и Энгельс Ф. Соч., т 20, с. 616.
Главная страница
Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
1. Прогрессивный характер эволюции. Проблема происхождения человека.
2. Положение Homo sapiens в системе живого мира.
3. Этапы антропогенеза.
Происхождение и эволюция физиологической организации человека и человеческих рас изучает антропология («антропос» – человек). Некоторые считают, что вопрос решен, но это не так. Многие тысячелетия люди пытались открыть свое происхождение. Воображение порождало мифы, на основе которых были созданы все основные религии. Дарвин в книге « Происхождение человека и половой отбор» доказал, что человек возник естественным путем, как и другие животные. Доказал родство человека и человекообразных обезьян. Гекстле « Место человека в природе» 1863 год: «Человек не имеет причины стыдиться, что произошел от обезьян. Я бы стыдился происхождения от человека болтливого и невежественного, который вмешивался в научные споры…».
1925 – суд против учителя, преподававшего теорию Дарвина в школе в США. Был осужден, был уплачен штраф и введен запрет на преподавание теории Дарвина в этом штате. Процесс был назван «обезьяним».
1925 – штат Теннис. Принят тот же закон, потом отменен, а в 1967 году вновь введен.
1961 г – книга в США «… большой каньон возник из-за Великого потопа, люди – потомки Адама и Евы…» – теория Боллиса.
1970 – в штатах Илузиана и Арканзас теория Боллиса преподавалась наравне с эволюционным учением.
Ни Гекстле, ни Дарвин никогда не доказывали, что человек произошел от современных человекообразных обезьян. Доказательства. Приводимые Дарвином – анатомические признаки. Они были косвенными. Данных палеонтологии не было, не хватало звена между человекообразным предком и человеком. Книга « О недостающем звене».
Дарвин отмечал сходство строения и функций тела человека и функций и строения животных (особенно человекообразных обезьян). Исключительно большое сходство наблюдалось в эмбриональном развитии. Он использовал рудиментальные признаки, атавизмы. За последние 100 – 150 лет накоплено много данных, в том числе палеонтологических, подтверждающих теорию Дарвина. У человека и человекообразных обезьян более 300 общих признаков, например, иммунологические, физиологические, генетические, циклы жизни и др.
Физиологические группы крови по системе АВ0 и др. одинаковы. У обезьян те же антигенные группы, что и у человека, возможно переливание крови. Люди и современные человекообразные обезьяны – кровные родственники.
Генетические сходства. У шимпанзе 48 хромосом. Существует теория о том, что люди утратили 2 хромосомы. Строение хромосом, расположение в них генов сходно и настолько близко, что если бы систематика строилась только по биохимическим признакам, человек и человекообразные обезьяны оказались бы в одном виде. Большое значение приобрела молекулярная таксонометрия. Расстояние между человеком и шимпанзе = 1, между человеком и африканскими обезьянами также невелико. При сравнении полипептидов оказалось, что генетический материал человека и шимпанзе гомологичен на 99%. Если выделить молекулу ДНК, затем расплести и соединить с такой же расплетенной ДНК человека, происходит сшивание в единую молекулу. Ошибок между нуклеотидами очень мало. Аминокислотный состав в гемоглобине человека и шимпанзе одинаков, у человека отличается от гориллы только одной аминокислотой.
Иммунологические сходства. Современные антропоиды болеют теми же заболеваниями, что и человек. Картина заболеваний одинакова. Обезьянам можно привить детские болезни. Защитные механизмы у человека и человекообразных обезьян одинаковы.
Цикл жизни. Беременность 250 – 270 дней (человек – 280). Двойни – редки, тройни – не зарегистрированы. Рождается обычно один детеныш. Период жизни составляет 60 – 70 лет. Половое созревание – 7 – 8 лет. Высшая нервная деятельность прекрасно развита (над проблемой сравнения ВНД человека и человекообразных обезьян работают психологи).
Вывод: человек и человекообразные обезьяны произошли от общего обезьяноподобного предка. Разошлись они в 12 – 15 млн. лет назад. Развивались независимо друг от друга в разных экологических условиях. Они – конечный результат развития двух дивергировавших ветвей.
С биологической точки зрения человек относится к:
Тип CHORDATA
Подтип VERTEBRATA
Класс MAMALIA
Отряд PRIMATES
Семейство HOMINIDAE
Род HOMO
Вид HOMO SAPIENS, SAPIENS
Человек – качественно своеобразное существо. Жизнь может протекать только в условиях общество и коллективно – общественного производства. Антропологии изучает переход от биологических закономерностей предка к закономерностям социальным.
12 – 15 млн. лет назад эволюция привела к возникновению дриопитеков (размер с крупную крысу) от них разошлись 2 ветви: человеческая и обезьянья. Обезьяны приспосабливались к древесному образу жизни, сформировался способ передвижения – брахиация и другие приспособления. У них выработались признаки скелета, характерные для современных обезьян. Гоминидная ветвь приспосабливалась к наземному образу жизни. Эта линия развития связана с бурным развитием головного мозга, увеличением мозгового черепа, произошло удлинение нижних конечностей. Люди и современные человекообразные обезьяны – боковые родственники. Закон необратимости эволюции – эволюция не может идти назад. Поэтому возвращение человека к состоянию предка невозможно. Выделение человека произошло 1 раз, это одноактный процесс, произошедший в наиболее благоприятный момент.
Когда на Земле появилось существо, которое можно считать человеком? Большинство антропологов считают, что то существо, которое стало самостоятельно изготавливать орудия труда – человек. Переходная форма – австралопитеки (южноафриканские обезьяны). Первые остатки найдены в 1924 году в Южной Африке. Древность – 5 млн. – 750 тыс. лет. Разные по росту, строению. Объем мозговой коробки 550 куб см. ходили на 2 ногах, в качестве орудия – природные объекты. Вес около 30 кг. Рост – 120 – 130 см. относительный вес мозга больше, чем у современных человекообразных обезьян. Употребляли животную растительную пищу. Для охоты использовали кости и камни. Вывод: эти двуногие приматы вплотную подошли к человеку. У австралопитеков малые размеры черепной коробки, следовательно, на определенной стадии гоминиды имели очень маленький головной мозг.
С конца 1950 происходили открытия в Кении, Танзании, Эфиопии (восточная Африка). В 1959 году микки в Танзании обнаружили ископаемого примата с большим количеством искусственно обработанных изделий из гальки. 1 млн. – 750 лет назад, объем мозговой коробки составлял 530 – зинджантроп (южно-африканский человек). Объем мозга смутил антропологов, т.к. они не понимали, как с таким объемом головного мозга можно было изготавливать орудия труда.
1960 год – Микки там же обнаружили и другие находки, в морфологическом плане гораздо более сходные с человеком. Объем черепной коробки 680. 2 млн. лет назад. Это существо назвали Человек Умелый. Микки предположили, что зинджантропы не были создателями орудий труда, просто они оказались жертвам человека умелого. В результате находок последних лет установлено, что возраст человека больше, чем 1 млн. Большинство антропологов считают, что человек умелый – древнейший человек, морфологически близкий австралопитекам. Это люди в философском, а не в биологическом смысле. Крупных морфологических различий между австралопитеками и человеком умелым нет, поэтому считается. Что австралопитеки – непосредственные предшественники человека. Из среды их выделились формы, начавшие самостоятельно изготавливать орудия (около 3 млн. лет назад) – это были первые люди. Австралопитеки превратились в творцов гамической культуры. Все ископаемые формы гоминид большинство антропологов относят к роду Homo. Подразделяют на 2 подвида: человек прямоходящий и человек разумный. Человек прямоходящий – вымерший вид группы архантропов (питекантропы, синантропы и гейденберский человек). Человек разумный: все современные человеческие популяции и предшествующие форму, начиная с неандертальца.
Архантропы.
Первые останки найдены в 1881 году на о. Ява. Врач Эрнест Дегуа обнаружил их и дал родовое название – питекантроп. Возраст 1 млн. лет – 400 тыс. лет. Объем мозговой коробки – 1000 куб. см. Черепной свод уплощен, выпуклость лба не развита, массивный сплошной надглазничный валик, подбородочный выступ не развит, они ходили на полусогнутых ногах.
Синантропы.
В пещере близ Пекина. Более прогрессивны. 1225 – мозговая коробка. Кости более тонкие. Ископаемые остатки архантропов в Европе и Африке – скудны.
Гейденбергский человек. Остатки найдены в Германии. Жили около 500 – 300 тыс. лет назад.
Все сведения о человеке прямоходящем свидетельствуют, что морфология скелета соответствует строению скелета человека разумного. Считается, что человек прямоходящий был переходной ступенью от человека умелого к человеку разумному.
Архантропы занимались собирательством. Синантропы использовали огонь, случайно полученный, на нем они жарили мясо. Речи не было. Для защиты использовали огонь. Использовали крики и звуки, которые были средством общения на охоте и при защите от врагов. Синантропы изготавливали орудия в основном из кварцита и песчаника. Именно архантропы относятся к представителям древнейших людей. Формирующиеся люди – переходные существа, они – предшественники древних людей (палеоантропов). Неандертальцы населяли Европу во время между 70 – 40 тыс. лет. Отличался от современного человека тем, что имел низкий свод черепа, небольшую выпуклость лба, тяжелый сплошной надглазничный валик, пяткообразно нависающий, к нему прикреплялись мышцы шеи. Скелет туловища похож на скелет современного человека, 1300 – 1600 куб. см. (больше, чем у современного человека). Толстые кости черепа. Неандертальцы обнаружены в Западной Европе (Германия). Жили небольшими группами, питались всем, но основная – мясная добыча – маленькие зверьки. Они использовали ловушки, западни. Лакомство – костный мозг. Главная охотничья добыча – пещерный медведь. Способ жизни требовал подвижности, т.к. они занимались собирательством. В теплую межледниковую эпоху жили под открытым небом, в ледниковый период – в пещерах. Орудия и оружие из кварцита и песчаника. Укрывались шкурами убитых животных. Трудная жизнь принуждала их думать, решая сложные проблемы. Лобные доли становились все более сильными. Плоский тип черепа – поднимался. В Европе вместо палеоантропа появился неоантропа (около 40 тыс. лет), во Франции – кроманьонец (близ Кромань). Возраст находок 60 и более тысяч лет. Остатки обнаружены на территории Воронежа. Первые находки датированы 30 – 60 тыс. лет назад. Самый древний возраст неоантропа – на территории Воронежской области. Для кроманьонца характерно: небольшой размер лицевого черепа, кости черепа тонкие. Прекрасные охотники, имели большой охотничий опыт, более практичные орудия и оружие. Животных убивали не только ради мяса, но и из-за шкур. Использовали кожу, шкуры, рога, зубы. Найдены украшения.
Где произошел переход от австралопитека к человеку прямоходящему, а затем и к человеку разумному? Большинство считают, что на африканском континенте, но единого мнения нет.
В 2000 году – Уотсон (США) провел конференцию по антропологии.
ГЕОХРОНОЛОГИЯ
ЭВОЛЮЦИЯ
ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ
ПАЛЕОЭКОЛОГИЯ
Изучение молекул позволяет распутать эволюционный клубок
Стараясь установить, насколько тесно родство между отдельными видами, ученые разработали для достижения этой цели три основных метода, опирающихся на измерение степени различий в ДНК исследуемых видов, а также в молекулах их белков. Метод гибридизации ДНК основан на исследовании генетического материала – дезоксирибонуклеиновой кислоты – и использует то счастливое обстоятельство, что ее молекулы состоят из двух цепочек, слагающихся из простых соединений. Цепочки закручены одна вокруг другой двойной спиралью и удерживаются в этом положении прочными связями. Методы лабораторных исследований позволяют разорвать связи между цепочками – разделить их, развернув двойную спираль. Если проделать это с ДНК человека и гориллы, а потом соединить одну цепочку ДНК человека с одной цепочкой ДНК гориллы, все химические связи между ними восстановятся, кроме тех мест, где звенья химически различаются. (На рисунке – два пробела там, где связи направлены в противоположные стороны.) Поскольку эти различия отражают мутации (генетические изменения, которые приводят к эволюции), близость родства между человеком и гориллой определяется по числу невосстанавливающихся химических связей. Именно эти различия в ДНК и делают человека человеком, а гориллу гориллой.
Второй способ определения эволюционного “расстояния” между двумя видами строится на сравнении белковых молекул, например молекул белков крови. Все белковые молекулы слагаются из одних и тех же кирпичиков – из 20 разных аминокислот, соединяющихся в длинные цепи в разном порядке. Белки человека, мыши и гориллы состоят из одних и тех же аминокислот, но различно расположенных, что и определяет, кто есть кто.
Сложные лабораторные методы позволяют теперь исследовать белковую молекулу от одного ее конца до другого и определять для каждого белка точное расположение 20 аминокислот, повторяющихся вновь и вновь в различных сочетаниях. Например, гемоглобин – белок красных кровяных телец – состоит из цепи, включающей 287 единиц аминокислот, последовательное расположение которых уже установлено для многих животных. Чем больше похожи эти последовательности, тем ближе родство данных животных, чем менее они похожи, тем родство отдаленнее.
У человека и шимпанзе последовательность расположения аминокислот гемоглобина совпадает полностью. Человек и горилла состоят в близком родстве – их гемоглобин имеет только два различия. А вот между гемоглобином человека и лошади имеются 43 различия. На упрощенном рисунке символами обозначено только шесть аминокислот, а не двадцать. Стрелки указывают на точки, где имеются различия.
Анализ аминокислотной последовательности белков при всей его точности трудоемок, поскольку 20 аминокислот дают в белках сотни различных сочетаний. Иммунологический метод позволяет избежать кропотливого определения всей последовательности аминокислот. Он опирается на способность организма вырабатывать антитела для защиты от чужеродных белков, попадающих в кровь. Антитела, реагирующие с белками одного животного, будут реагировать и с белками близкородственных ему видов.
Если взять у человека альбумин, белок кровяной сыворотки, и впрыснуть его кроликам, в их крови начнут вырабатываться антитела, чтобы защитить организм от чужеродного вещества. На рисунке антитела обозначены оранжевым цветом. Сыворотку, содержащую антитела против альбумина человека, можно теперь использовать для измерения степени родства между человеком и различными животными. Смешанная с человеческим сывороточным альбумином, эта сыворотка (справа вверху) даст бурную реакцию, так как кролик выработал ее специально для борьбы с человеческим альбумином (пробирка доверху закрашена голубым цветом).
Альбумин кровяной сыворотки шимпанзе, лишь чуть-чуть отличающийся от человеческого, вызывает почти столь же бурную реакцию. Но сывороточный альбумин лошади очень отличается от человеческого и оказывает на такую кроличью сыворотку очень слабое воздействие.
Эта таблица выявляет несколько поразительных фактов. Она не только подтверждает результаты, полученные другими методами, показывая, что человек очень близок к горилле (только 8 различий), уже не так близок к гиббону (14 различий) и довольно далек от низших обезьян (32 различия), но и показывает, что низшие обезьяны равно удалены от остальных трех сравниваемых приматов. Эта равноудаленность позволяет сделать вывод, что низшие обезьяны разошлись с предком всех этих человекообразных обезьян одновременно и с тех пор темп эволюции альбумина кровяной сыворотки у них всех оставался удивительно постоянным. Другими словами, все они эволюционировали почти с одинаковой скоростью.
Для проверки этого важнейшего момента – скорости эволюции – Сарич и Уилсон вышли за пределы генеалогического древа приматов и сравнили приматов с хищниками. Результаты приведены в правой таблице. Число изменений альбумина кровяной сыворотки тут много выше, что указывает на гораздо большую древность разделения приматов и хищников, чем разделения самих приматов. Удивительно же в этих новых цифрах следующее: если не считать некоторого отклонения у долгопята, они практически совпадают, вновь доказывая, что все эти животные эволюционировали с одной скоростью.
Теперь нужно определить, какова же эта скорость. Ведь если мы сумеем количественно измерить степень эволюционных изменений и скорость, с которой они происходят, мы вернемся к знакомым задачам на время, расстояние и скорость из наших школьных учебников по арифметике. Зная две величины, мы можем вычислить третью. Наконец-то у нас появилась возможность точно измерять время эволюции тех или иных видов и с достаточной уверенностью отмечать места развилок на генеалогическом древе.
Таблица показывает различия в сывороточном альбумине приматов
Таблица показывает приматов и хищников
Чем меньше различий – как, например, между человеком и человекообразными обезьянами, – тем ближе эволюционное родство.
Для решения этой задачи Сарич и Уилсон собрали огромное количество молекулярно-биологических данных. Постоянно сопоставляя и перепроверяя эти данные, они получили предположительные скорости эволюции не только для ДНК, но и для нескольких белков крови. Затем они выбрали исходную дату для построения своего генеалогического древа – происшедшее 36 миллионов лет назад разделение обезьян Нового и Старого Света (хотя далеко не все палеонтологи согласны с этой датой). От этой вехи они с помощью своих молекулярных часов начали вести отсчет времени, отмечая развилки – сначала низших и человекообразных обезьян, затем, наконец, гоминидов и шимпанзе.
Метод измерения Сарича – Уилсона показал разделение гоминидов и шимпанзе менее чем четыре миллиона лет назад, и антропологический мир пришел в ярость. Все сторонники палеонтологического подхода встретили эту дату в штыки. “А как же Омо? – кричат они. – Вспомните Канапои, Лотегем. Ведь там обнаружены гоминиды, имеющие возраст в три, четыре, пять миллионов лет, и внешне они не похожи на человекообразных обезьян. Вы просите, чтобы мы ради ваших драгоценных молекул полностью отбросили свидетельства окаменелостей. Вы просите нас принять постоянные скорости эволюции, а мы их не принимаем. И вы просите нас начать отсчет с момента во времени, относительно которого мы все еще спорим между собой”.