Популярная наука

Мезозойская эра включает в себя три периода: Триас, Юра, Мел.

Триас начался примерно 252 миллиона лет назад лет назад и закончился 201 миллион лет назад.

Возникают первые млекопитающие и, возможно первые птицы.

Среди растений продолжают закреплять свою доминанту голосеменные растения. При этом, возникают первые предпосылки к появлению цветковых растений.

Среди насекомых появляются тли, клопы, палочники, перепончатокрылые и двукрылые.

Систематика сухопутных рептилий Триаса весьма запутана и включает в себя множество различных «Завров»: проторозавры, ихтиозавры, нотозавры, фитозавры, птерозавры, динозавры и так далее.

В то время, наш далёкий предок в виде раннего млекопитающего находится на второстепенных ролях животной жизни. На первых же ролях, преимущественно, динозавры.

Юрской период начался примерно 201 миллион лет назад и закончился 145 миллионов лет назад

Водные членистоногие, такие как раки, омары и щитни, уже почти не отличаются от наших современников. Это же касается и многих иглокожих, например, морских звёзд и морских ежей.

Среди рыб можно выделить предков современных акул и скатов. И конечно же, начало рассвета костистых рыб.

Среди древесных форм жизни доминируют голосеменные, а именно: цикадовые, гинговые и хвойные.

Уже точно появляются первые цветковые растения со своими новыми адаптациями, которые стоит рассмотреть подробнее:

• Первое: цветок как сигнал для опылителей

• Второе: различные механизмы отторжения своей собственной пыльцы

• Третье: двойное оплодотворение, при котором образуется не только зигота, но и её «брато-сестра» в виде питательной ткани.

• Четвёртое: появляется плод для распространения семян

• Пятое: появляются трахеи – длинные трубки для лучшего проведения воды от корней к верху растения

Среди зверей возникает всё больше адаптаций к насекомоядности. Происходит это на фоне изобилия насекомых.

Себя прекрасно чувствуют динозавры со всеми своими многообразными формами и очень запутанной систематикой.

Среди птерозавров появляются птеродактили и доминируют в воздушной среде обитания. Появляются первые немногочисленные птицы.

Ну а наша предковая линия представлена в виде плацентарных млекопитающих.

Мел начался примерно 145 миллионов лет назад и закончился 66 миллионов лет назад

В первую очередь, стоит отметить образование меловых пород. Это происходило во многом за счёт одноклеточных водорослей кокколитофорид, имеющих некий клеточный панцирь, создаваемый как раз-таки из меловых чешуек.

Меловой период также примечателен тем, что в нём появляется дёрн. Это происходит благодаря появлению и развитию травянистой растительности. Это очень важное изменение экосистемы, формирующее новые ниши и адаптационные пути для жизни.

Среди насекомых бурно развиваются термиты, муравьи, бабочки, богомолы и многие другие виды.

У некоторых пауков появляется возможность плести паутину.

В небе, среди птеродактилей появляется все больше продвинутых птиц, готовых занять их экологическую нишу.

Своё господство продолжают динозавры. Однако, сильная конкуренция между собой в совокупности с факторами узкой специализации и особенностями размножения, приводит динозавров сначала к снижению видового разнообразия, а впоследствии и к полному их вымиранию.

На фоне снижения численности динозавров, увеличилось разнообразие зверей, среди которых была и наша предковая линия в виде протоприматов. Мы были древесными обитателями, которые питались преимущественно насекомыми и плодами цветковых растений. Но уже на этом этапе, наша эволюционная ветка идёт по пути развития всеядности. У нас усложняется поведение и усиливаются возможности мозга. Появляются зачатки бинокулярного зрения, которое стало необходимо для жизни на деревьях. Наши предки постепенно стали переходить к К-стратегии размножения – меньше рожать и больше заботится о потомстве, усиливая свою социальность.

- - -

Таков наш Мезозой

Данная статья написана по мотивам моего музыкального научпоп альбома "Трактата о естественных науках", песня "Докембрий и палеозой"

Послушать альбом на музыкальных площадках https://zvonko.link/18B515E

Говоря об эволюции жизни, мы в первую очередь обращаемся к прошлому, нежели к настоящему.

Для удобства, вся наша планетарная летопись разделена палеонтологами на отдельные хронологические участки, такие как эоны, эры, периоды и так далее. Разделение это условное, и используются для более наглядной систематизации нашего прошлого. Как правило, основные временные границы определялись глобальными катастрофами, вымираниями или иными изменениями экосистем.

Тезисно, мы пройдём весь путь эволюции жизни вплоть до наших дней.

Начинаем с Докембрия и Палеозоя. На этом пути мы сделаем девять остановок.

• Докембрий — это эон, который включает в себя: Катархей, Архей и Протерозой

• Палеозой – это эра, которая включает в себя: Кембрий, Ордовик, Силур, Девон, Карбон и Пермь

Первая остановка: Катархей, который начался примерно 4,5 миллиарда лет назад и закончился 4 миллиарда лет назад.

В это время и появилась наша планета Земля и на ней начал происходить абиогенез. Примерно 4 миллиарда лет назад, в результате молекулярной эволюции, самозародилась жизнь. Возникли РНК, ДНК, белки и, возможно, уже первые клетки.

Сформировались основные принципы обмена веществ, а именно:

• Углеродная основа

• Зависимость от воды, азота и фосфора

• Центральная догма

Вторая остановка: Архей, который начался примерно 4 миллиарда лет назад и закончился 2,5 миллиарда лет назад

В это время уже точно была одноклеточная жизнь, представленная бактериями и археями. Появился фотосинтез.

Третья остановка: Протерозой, который начался примерно 2,5 миллиарда лет назад и закончился 541 миллион лет назад

С появлением фотосинтеза, начал формироваться озоновый слой атмосферы. Побочный продукт фотосинтеза – кислород и к нему жизнь на тот момент не была приспособлена. Произошёл так называемый «кислородный холокост». Кислород буквально начал убивать всё живое.

Но также благодаря кислороду появилось аэробное дыхание, которое этот кислород стало использовать. Дыхание с использованием кислорода позволило разогнать метаболизм и увеличить мощность обмена энергией. Появляются «эукариоты-симбионты»: анаэробные археи объединились с аэробными бактериями. Вторые стали митохондриями внутри усложнённой клетки. Среди этих одноклеточных эукариот был и наш далёкий предок.

Появляются первые многоклеточные организмы и половое размножение. Половое размножение привнесло в жизнь разделение на половые и соматические клетки. Половые клетки – будут копировать себя и переходить из поколения в поколение. Соматические клетки выполняют функцию построения машины выживания репликаторов и не имеют возможности передаваться сквозь поколения. Так в природе зарождается старение и естественная смерть – некое побочное явление жизненного цикла репликаторов.

Четвертая остановка: Кембрий, который начался примерно 541 миллион лет назад и закончился 485 миллионов лет назад

Многоклеточная жизнь открывает для себя огромное количество новых и неосвоенных экологических ниш. Происходит так называемый «Кембрийский взрыв» - появление большого количества новых видов живых существ.

Появляются примитивные губки, моллюски, членистоногие, иглокожие. В этом многообразии наша эволюционна линия представлена вторичноротыми хордовыми.

Хорда – важное эволюционное приобретение, которое служит эндоскелетом и точкой опоры для мышц. Так же хордовые приобрели трубчатую нервную систему и замкнутую кровеносную систему.

Пятая остановка: Ордовик, который начался примерно 485 миллионов лет назад и закончился 443 миллиона лет назад

Расцвет красных водорослей, головоногих моллюсков и иглокожих. Набирают обороты рыбообразные в том числе и наша предковая линия.

У тех наших далёких предков появляется чешуя, головной мозг, зубы, сердце и хрящевой скелет.

Жизнь начинает осваивать новые экологические ниши, выходя на сушу. Первопроходцами были лишайники и мхи.

Шестая остановка: Силур, который начался примерно 443 миллиона лет назад и закончился 419 миллионов лет назад

Возникают челюсторотые рыбы. Появляются зелёные харовые водоросли – прародители сосудистых растений. Возникают папоротникообразные, заселяя берега водоёмов. Остатки растений на суше создают привлекательную экологическую нишу для грибов. Суша начинает меняться и обретать всё более «живой» облик.

Седьмая остановка: Девон, который начался примерно 419 миллионов лет назад и закончился 385 миллионов лет назад

Происходит активное завоевание суши. Формируются, пусть и примитивные, но уже полноценные леса. Бурно кипит эволюция растительного мира в новой наземной среде обитания.

Появляются шестиногие, а от них – насекомые.

Наша эволюционная ветвь на тот момент была представлена лопастепёрыми рыбами. Они жили в пересыхающих водоёмах. Те далёкие «Мы» обзавелись толстыми, похожими на лапки, плавниками и начали развивать лёгкие.

От лопастепёрых рыб появились древние амфибии. Среди многообразия древних амфибий был и наш предок. Для амфибий того периода были характерны следующие адаптации: развитие позвоночника и рёбер; избавление от чешуи; дыхание лёгкими и поверхностью кожи; развитие зрения под условия сухопутного образа жизни; усложнение мозга под новую среду обитания.

Восьмая остановка: Карбон, который начался примерно 385 миллионов лет назад и закончился 299 миллионов лет назад

В растительном мире доминируют плауны и папоротники. Появляются и только начинают свое развитие голосеменные растения. Это время лесов и болот, в результате которого образовалось огромное количества угля, который мы по сей день активно используем. Уголь не что иное как остатки растительного мира, который, скажем так, законсервировался и содержащийся в нём углерод вышел за пределы круговорота веществ. Уменьшение в атмосфере углерода, привело к увеличению в ней кислорода.

Повышение концентрации кислорода в воздухе облегчает трахейное дыхание и появляются гигантские членистоногие. Происходит бурная эволюция насекомых, среди прочего, у них появляются крылья.

Эволюция продолжается и среди амфибий, в том числе – появляется ветвь, ставшая на путь будущих рептилий. Возникает адаптация в виде откладывания яиц с амнионом и в скорлупе, которая решала проблему размножения на суше и обеспечивала защиту зародыша. В этой ветке эволюции хочется отметить разделение на три фундаментальные группы.

• 1 Группа: Парапрептилии. Среди них, например, будущие черепахи.

• 2 Группа: Зауропсиды. Она даст начало большинству рептилий, а впоследствии и птицам.

• 3 Группа: Синапсиды. Это наша эволюционная ветвь, которая позднее приведёт нас к млекопитающим. Ну а пока «Мы-рептилии» перешли от икрометания к яйцекладке, обзавелись сухим покровом тела, развили подвижные рёбра, немного отрастили шею, удлинили конечности, усилили наземное зрение и заложили основы насекомоядности.

Девятая остановка: Пермский период, который начался примерно 299 миллионов лет назад и закончился 252 миллиона лет назад

На Земле, в силу многих причин, холодает. Это вызывает у ряда животных адаптацию к повышению обмена веществ. Появляются зверообразные рептилии, в том числе и наша предковая линия.

Зверообразные рептилии выбрали стратегию «больше есть» и «сохранять тепло», чтобы усилить свой обмен веществ.

• Стратегия «сохранять тепло» выразилась в появлении шерсти.

• Стратегия «больше есть» выразилась в адаптациях по дифференциации зубной системы и в возникновении возможности жевания пищи. Это в свою очередь отразилось на изменении строения головы: пришлось заглубить барабанную перепонку в слуховой проход и отрастить слуховую раковину.

Также, появилась потребность улучшить обоняние и осязание. Для лучшего осязания появились вибриссы – выросты на коже, которые мы у животных по-простому называем «усами». Для лучшего обоняния усиливаются зоны мозга ответственные за обработку данной информации. Это неминуемо привело к увеличению черепной коробки и прокачки мозговых возможностей в целом.

Таков был путь жизни в Докембрии и Палеозое.

То, что мы называем жизнью, является совокупностью свойств репликаторов. То, что мы называем эволюцией, является процессом выживания и изменения этих репликаторов.

По своей сути, любой организм — это просто машина выживания, которую соорудили себе репликаторы для более успешного копирования самих себя.

Наши репликаторы – это гены, каждый из которых по-своему эгоистичен. Ген является единицей отбора у эволюции и единицей наследственности у организма. Ген – стремится к стабильности и сохранении себя при копировании. Ген эгоистичен в том смысле, что единственная его цель – копирование и сохранение самого себя.

Скорее всего, на заре жизни, первоначальным репликатором была РНК, которая впоследствии усложнилась до ДНК. Так, ДНК стала основным репликатором жизни, а РНК, скажем так, вспомогательным, но не менее важным репликатором.

ДНК состоит из повторяющихся элементов — нуклеотидов. Нуклеотидами ДНК являются аденин, тимин, гуанин и цитозин. ДНК контролирует синтез белка и тем самым определяет развитие организма.

Репликаторы формируют генотип организма и создают системы организации жизни. Они могут быть разной сложности, от безъядерных прокариотов, до высших млекопитающих. Обобщенно, такая система выглядит следующим образом: ген объединяется в группу генов; группа генов объединяется в структуру ДНК; ДНК упаковывается в хромосомы; хромосомы хранятся в ядре клетки; клетки формируют организм; организмы объединяются в популяции.

Успех каждого такого уровня определяют гены. Успех каждого отдельного гена определяют уровни, которые он формирует сообща с другими генами. Поэтому, с одной стороны каждый ген стремится к стабильности, но с другой стороны, организм, как сумма генов, будет успешнее если в его программе выживания будет возможность комбинаторики генов.

Так, например, появляется процесс кроссинговера – «перетасовки» генов. С этой же целью появляется половое размножение, которое позволяет проводить организмам обмен комбинациями генов. Добавляем к этому базовые ошибки копирования с мутациями, и получаем максимально нестабильные системы репликаторов, которые эволюционируют и адаптируются к условиям окружающей среды.

Успех взаимодействия генов под воздействием окружающей среды формирует эволюционно стабильную стратегию жизни. Успеха добиваются те репликаторы, которые сообщая создают максимально эффективные машины выживания. При этом, эгоистичные гены могут вообще не оказывать никакого эффекта на организм (так называемая «мусорная ДНК») или вредить организму (например, вызывая генетические заболевания). Но если репликатору удается перенести себя из одной машины выживания в другую, значит это успешный репликатор.

Такова суть генетического эгоизма и нашей эволюции.

Данная статья написана по мотивам моего музыкального научпоп альбома "Трактат о естественных науках", песня "Эгоистичный ген"

Послушать альбом на музыкальных площадках https://zvonko.link/18B515E

На нашей плане жизнь появилась примерно 4 миллиарда лет назад. Процесс возникновения жизни называется абиогенезом. Он происходил в водной среде в условиях сильной вулканической активности, под действием солнечного излучения и грозовых разрядов.

Путь жизни – это путь нестабильности. Молекула, может изменяться и усложняться, стремясь к стабильности в нестабильной окружающей среде. Первичный бульон, гидротермальные источники, глиняная слюда и многие другие подходящие вместилища первичной жизни подвергались разнообразным воздействиям окружающей среды.

Стремление к стабильности породило одно из самых нестабильных свойств жизни – способность к копированию молекулой самой себя. А любой цикл копирования неминуемо будет порождать ошибки, приводя к нестабильности. Так появляется центральная догма жизни: изменчивость и наследственность химической системы, передача информации в функцию. Жизнь — это совокупность этих свойств.

Как только молекулы получили свойства центральной догмы, они превратились в репликаторы. Репликаторы стали способны копировать сами себя и накапливать ошибки копирования. Накопление ошибок копирования позволило репликаторам изменяться под условия окружающей среды. Так появился естественный отбор – фундаментальное свойство сохранения наиболее стабильных репликаторов в условиях постоянных изменений как самих репликаторов, так и окружающей среды. Началась молекулярная эволюция.

Ошибки копирования и отбор привели к разнообразию репликаторов и их постепенному усложнению. Так и появился наш общий молекулярной предок. Так появилась жизнь.

Любая форма жизни на нашей планете — это репликаторы, которые стремятся к стабильности, но вынуждены сталкиваться с ошибками копирования, конкуренцией с другими репликаторами и изменениями в окружающей среде.

Так, в рандоме веществ нам выпала совокупность свойств, которые образовали то, что мы будем называть жизнью.