0 просмотренных постов скрыто
Александр Марков, Елена Наймарк «Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий»
Александр Марков и Елена Наймарк, известные российские биологи и популяризаторы науки, в 2014 году выпустили книгу, которая быстро стала одной из важнейших работ в жанре современного научпопа. Этот увесистый том (656 страниц) – не очередная книга об эволюции, а глубокая и детальная попытка показать, как классическая теория Дарвина обрастает «мясом» новейших открытий, оставаясь при этом незыблемым фундаментом биологии.
Книга посвящена центральному вопросу биологии: как работает эволюция. Авторы не пересказывают азы, а сразу погружают нас в мир современной науки, где молекулярная генетика, палеонтология и эволюционная биология сливаются в единую картину. В центре внимания механизмы эволюции, многие из которых были открыты или детально изучены лишь в последние десятилетия.
Вот лишь некоторые из ключевых тем, которые подробно разбираются в книге:
Генетические основы эволюции: от строения ДНК до «белковой вселенной» и того, как случайные мутации превращаются в полезные признаки.
Естественный отбор и генетический дрейф: авторы показывают, что эволюция – это не только «выживание сильнейшего», но и во многом случайный процесс, особенно в малых популяциях.
Половое размножение: этому загадочному и крайне затратному для организмов процессу посвящена целая глава. Авторы объясняют, почему секс все же победил в эволюционной гонке, несмотря на его «цену», и разбирают такие гипотезы, как «храповик Мёллера» и «гонка вооружений» с паразитами.
Видообразование и макроэволюция: как из одного вида получается два, почему эволюционные изменения кажутся скачкообразными и как на самом деле происходили такие крупные переходы, как выход животных на сушу или появление сложного глаза.
Ключевой посыл книги отражён в самом её названии. Авторы убедительно показывают, что все новейшие открытия не опровергают, а, напротив, подтверждают и укрепляют дарвиновскую теорию. Данные молекулярной биологии, расшифровка геномов, эксперименты на бактериях и наблюдения в дикой природе – всё это не просто укладывается в классические идеи, но и наполняет их конкретным содержанием, порой раскрывая удивительные и неожиданные подробности.
Также авторы развенчивают популярные мифы, например, о «бесполезности» промежуточных стадий развития сложных органов. Они подробно объясняют, как мог сформироваться глаз или рычажная конечность: на каждом этапе своего усложнения они исправно выполняли свои функции, просто становясь всё лучше и лучше.
Стоит ли читать эту книгу, если вы не особо знакомы с биологией? А вот тут нужно быть осторожнее. «Эволюция» – совсем не легкое чтиво. Книга рассчитана на подготовленную аудиторию. Это не научпоп для «чайников». Авторы не тратят время на объяснение базовых понятий вроде того, что такое хромосома или ДНК, и с первых страниц используют сложную терминологию, такую как «ландшафт приспособленности», «храповик Мёллера» или «модель Добжанского-Мёллера». Помимо этого, книга – прямое продолжение «Рождения сложности», и для ее понимания желательно быть знакомым с предыдущими работами авторов или с трудами таких классиков, как Ричард Докинз или Мотоо Кимура. Каюсь, «Рождение сложности» я не читал, поэтому часть отсылок и примеров мог пропустить. При этом, она идеально подходит для тех, кто интересуется темой глубже поверхностного уровня и готов прилагать интеллектуальные усилия. «Эволюция» отлично дополняет биологическую картину мира при условии, что у вас уже сложились о ней представления.
Книга основана на огромном массиве современных исследований и экспериментов. Авторы приводят множество конкретных примеров и ссылок на научные работы, что делает изложение не просто рассказом, а строгой и доказательной аргументацией. Материал хорошо организован. После разбора каждого исследования или эксперимента авторы подводят четкий итог, что помогает усвоить даже самый сложный материал.
Несмотря на научную сложность, книга полна захватывающих историй. Мы узнаем о девятиметровых грибах девонского периода, о том, как динозавры превращались в птиц, о муравьях-«супербоевиках» с огромными головами и о том, как жабры древних рыб стали нашим ухом. Книга не только дает знания, но и формирует научное, эволюционное мышление. Она помогает по-новому взглянуть на привычные вещи и развенчивает многие мифы, связанные с эволюцией.
Ну и хотелось бы рассказать об относительном нюансе. Как уже упоминалось, для неподготовленного читателя книга может оказаться слишком сложной и перенасыщенной деталями, особенно в главах, посвященных молекулярным механизмам.
Итог: «Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий» — это образцовый научно-популярный труд, который можно назвать must-read для всех, кто серьезно интересуется биологией, но не является профессионалом. Это фундаментальный труд, подводящий итог целому этапу развития эволюционной науки и вошедший в шорт-лист престижной премии «Просветитель» в 2015 году. Книга не стремится развлекать, но захватывает красотой и стройностью научной картины мира. Это интеллектуальный вызов, который будет вознагражден сторицей: после ее прочтения мир живой природы предстанет перед вами в виде сложной, динамичной и удивительно логичной системы.
Показать полностью
4
Итоги 2024 года в эволюционной биологии от Александра Маркова
Для тех, кто предпочитает читать.
Первая новость касается зарождения жизни на Земле и РНК-мира - периода в эволюции жизни, когда РНК выполняли и функции хранения генетической информации, и те функции, который сейчас выполняют белки.
В частности, в РНК-мире должны были существовать РНК-полимеразы - молекулы РНК, которые размножают другие молекулы РНК с высокой точностью. (Без достаточно высокой точности невозможна дарвиновская эволюция). В современных клетках они не существуют, так как давно вытеснены белковыми полимеразами.
И в 2024 году вышла статья, рассказывающая о методе искусственной эволюции, позволяющей выращивать РНК-полимеразы с достаточной точностью копирования (10,9% ошибок против 18,6% ошибок в 2021 году).
Это, конечно, не дает полной картины зарождения жизни на Земле, и на некоторых этапах этой искусственной эволюции ещё требуется участие белков, но это еще один кирпичик в теорию зарождения жизни.
Следующим шагом будет достижение точности копирования в 1,5% ошибок. При такой точности РНК-полимераза сможет создавать свои копии.
——————————
Вторая новость - это открытие превращения симбионта одноклеточной водоросли Broarudosphera в органеллу.
Водоросль Broarudosphera относится к группе кокколитофорид - одноклеточных водорослей с известковым скелетом.
Кокколитофориды являются важным регулятором содержания СО2 в атмосфере. Как только концентрация СО2 повышается, водоросли стремительно увеличивают свою численность, а после их смерти известковые скелеты опускаются на дно океана, выводя излишки углерода из круговорота.
Водоросль Broarudosphera появилась около 100 млн. лет назад и отличается способностью хорошо переживать различные катаклизмы. В частности, она очень хорошо пережила падение Чиксулубского метеорита 65 млн. лет назад, убившего не только динозавров, но и большинство видов кокколитофорид.
И эта живучесть, по всей видимости, вызвана тем, что у этой водоросли есть азотфиксирующий симбионт. Причем связь их настолько сильна, что симбионт фактически является органеллой (нитропластом) водоросли.
Половина белков симбионта производится в ядре и доставляется к нему специальными транспортными системами.
Деление симбионта синхронизировано с делением водоросли: сначала делится единственная митохондрия водоросли, потом нитропласт, потом два хлоропласта, затем ядро.
Подобных превращений симбионта в органеллу до этого открытия найдено всего три:
Появление митохондрий из альфапротеобактерии;
Появление хлоропластов из цианобактерии;
Появление независимой фотосинтезирующей органеллы у амебы Paulolinella.
Помимо научного интереса, данное открытие может дать ученым будущего возможность выведения растений, не нуждающихся в азотных удобрениях.
——————————
Следующая новость тоже касается симбионтов.
Ассиметричные моллюски Corculum ("разбитое сердце") в верхней створке раковины имеют окошки, они же оптоволоконные кабели из длинных и тонких (менее 1мкм) кристаллов арагонита.
Это позволяет им снабжать своих симбионтов светом, не открывая створок, как поступают моллюски тридакны.
Это первый известный случай использования оптоволоконных кабелей живыми организмами.
——————————
Вышло исследование, посвященное изучению длины сперматозоидов дрозофил.
(Нет, биологам есть чем заняться. Но в эволюционной биологии спаривание проходит красной нитью через большинство исследований.)
У разных видов дрозофил длина сперматозоида составляет от 0,2мм до 58мм. Это не опечатка. У мухи размером в пару миллиметров сперматозоиды могут превышать её длину в десятки раз.
Как же так вышло?
Самка дрозофилы совершает спаривания с несколькими самцами, и ей желательно выбрать для размножения наиболее здорового из них.
Спермоприемник дрозофилы представляет собой свернутую кольцами трубку, и устроен так, что более короткие сперматозоиды оттуда выталкиваются, а более длинные имеют преимущество.
А длина сперматозоида является "честным признаком" здоровья дрозофилы. Слабый самец просто не сможет сформировать большие сперматозоиды. И половой отбор ведёт к тому, что спермоприемник самки становится всё более закрученным, а сперматозоиды самцов всё более длинными.
Полногеномный поиск ассоциаций (GWAS) 126 чистых генетических линий дрозофил выявил 142 гена влияющих на длину сперматозоида.
Эти гены не связаны непосредственно с половой системой. Белки, которые они кодируют, могут быть задействованы, например, в работе мозга. Но для создания таких дорогих сперматозоидов весь организм должен работать, как часы. Сбой в любой системе ведет к уменьшению длины сперматозоида, а его длина становится индикатором общего здоровья.
Это исследование в некотором смысле объясняет "парадокс токовища". Почему признаки, важные для полового отбора не становятся одинаковыми у всех особей? А потому и не становятся, что нет одного гена, который определял бы этот признак.
——————————
Окаменевшая поверхность со следами парантропов и эректусов у озера Туркана в Кении показывает, что эти виды сосуществовали в этой местности в одно время 1,5 млн. лет назад, знали друг о друге, и, возможно, взаимодействовали.
Разные экологические ниши позволили им прожить почти без конкуренции около миллиона лет.
——————————
Большое количество эккринных потовых желез и "медленных" мышечных волокон (медленно сокращаются, долго не устают) в ногах у людей, по-видимому, является адаптацией для "охоты выносливостью".
Охота выносливостью известна на всех континентах и была широко распространена среди охотников-собирателей. Только последние 70-80 лет её популярность снизилась.
——————————
Новые находки в Тибете и изучение остатков человеческих белков в почве показали, что денисовцы жили в этом регионе куда дольше, чем предполагалось ранее: с 220-170 тыс. лет назад до 48-32 тыс. лет назад.
Этот период включает в себя два оледенения и межледниковье, но только приход сапиенсов послужил причиной их вымирания.
А в Новой Гвинее и прилегающих островах популяция денисовцев могла дожить, судя по денисовским генам у местного населения, до срока 20 и даже до 15 тысяч лет назад.
——————————
В Эфиопии найдена стоянка того времени, когда произошло извержение супервулкана Тоба, поставившее 74 тысячи лет назад человечество на грань выживания.
Анализ показал, что в условиях возникшей засухи, выжить людям помогла рыбалка в пресыхающих реках.
Также там были обнаружены старейшие наконечники стрел в мире.
——————————
При раскопках в пещере Мандрен в долине реки Рона был найден культурный слой неронской культуры возрастом 54 тысячи лет, содержащий зуб сапиенса и старейшие наконечники стрел в Европе.
Слой этот находится между слоями мустьерской неандертальской культуры.
Это позволяет предположить, что заселение Европы сапиенсами с Леванта и Ближнего Востока происходило волнами:
- Неронская культура (54 тыс. лет назад). Затронуло только долину Роны и продержалась несколько десятилетии.
- Шательперонская культура (45 тыс. лет назад). Распространилась шире по Франции и Испании, но тоже не достигла успеха.
Параллельно ей на севере Европы от Польши до Англии существовала культура Линкомб-Ранис-Ежмановице, тоже относящаяся к сапиенсами второй волны. Её представители вымерли полностью, не оставив своего вклада в генофонде современных людей.
- Протоориньякская культура (43 тыс. лет назад). Сапиенсы теснят неандертальцев, и в результате заселяют всю Европу.
——————————
Геномные данные 4292 современных людей и 533 древних помогли понять эволюцию амилазы (фермента, расщепляющего крахмал).
У наших предков изначально было три гена амилазы, но еще но выхода из Африки начали появляться геномы с бОльшим их количеством. А 12000 лет назад этот процесс резко ускорился с распространением сельского хозяйства.
——————————
Анализ геномов 273 древних лошадей показал, что все современные домашние лошади произошли от популяции лошадей, живших в низовьях Волги и Дона и приручённых около 2200 года до н.э.
——————————
Полное видео:
Показать полностью
1
В поисках жизни
Вчера перед сном смотрел видео о поисках жизни в космосе. И вчера же читал статьи о ИИ. Возникло две мысли. Первая - а если любая биологическая эволюция переходит в разум нашего типа который создаёт ИИ уничтожающий все живое? Примерно как в терминаторе. И вот как, да и зачем искать такой разум.
Вторая мысль - а что если все эти галактики, скопления галактик - это разумные существа? А может быть даже не разумные. Понять логику таких структур мы точно не сможем.
Первый рисунок - нервная ткань, второй - распределение галактик.
Вчера мне приснилось что меня отправили на Марс где я обнаружил разумных голографических сов.
Показать полностью
2
Профессор Александр Марков из МГУ
Где он сейчас, почему так редко появляется в сети, почему он в какой-то Хайфе, еврей ли он вообще?
Великолепный лектор, высшей категории, я считаю. Какого чёрта он сбежал в Израиль?
