Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
У большинства животных венда ещё не развилась ни ротовая полость, ни пищеварительная, ни выделительная система. Питание и испражнение осуществлялось через поверхность тела. При этом происходило существенное загрязнение окружающей среды, замутнение океанских вод, ухудшалась их проницаемость для солнечного света, необходимого для фотосинтеза. Но разнообразие биосферы позволяло открыть эволюционные пути для преодоления биосферных кризисов. В этот период стало углубляться разделение функций между видами, появились растения-фильтраторы, разлагавшие отходы жизнедеятельности, животные-трупоеды.
Животные этого времени были мягкотелыми, у них не существовало костного скелета. Большинство из них жило на дне океанских мелководий, где было обилие пищи в виде отложений органических веществ, прикреплённых ко дну растений и выделяемых ими продуктов жизнедеятельности. Когда специализация клеток многоклеточных организмов привела к образованию ротовой полости, это дало импульс к развитию хищничества.
В конце вендского периода наблюдается широкое распространение животных, перешедших к хищническому способу питания. Найдены повреждённые тела жертв нападений хищников. Для спасения от хищников некоторые виды стали осваивать дно, закапываясь в грунт. На рубеже протерозойской и палеозойской эр стали появляться первые, пока ещё очень мелкие животные, обладающие минеральными скелетами. Но широкое развитие твёрдых «конструкций» животных организмов было ещё впереди.
Главным достижением протерозойской эры после образования эукариотических клеток было возникновение многоклеточности. Процесс эволюционного перехода к образованию многоклеточных организмов начинается с возникновения у одноклеточных организмов настоятельной потребности в специализации эукариотических органелл и формировании специализированных органов и систем. Появление потребности привело к соответствующей переориентации мобилизационных структур и проведению биологической работы в заданном направлении, результатом которой становилась специализация ранее возникших структур.
Так, у древнейших инфузорий такая специализация ранее существовавших клеточных структур привела к образованию специальных ресничек, служащих для передвижения, сократительных вакуолей, обеспечивающих приток и отток воды внутрь клетки, предназначенных и для переваривания захватываемых из внешней среды веществ, и для усвоения необходимых организму химических соединений, и для выброса непереваренных остатков пищи.
По-видимому, многоклеточность стала возникать независимо у растений, грибов и животных, прежде всего – у кишечнополостных. Сначала многоклеточность стала развиваться, скорее всего, у водорослей. Большое множество видов зелёных, бурых и золотистых водорослей, развившихся в вендский период, уже состояли из набора примитивно специализированных клеток. Их прикрепление ко дну обслуживалось развитием специфических клеток, способных погружаться в поверхностных слой дна и осуществлять там свою жизнедеятельность, зависящую от поставок энергии сверху. Именно они за сотни миллионов лет подготовили первичные почвообразовательные процессы, позволившие растениям обосноваться на суше, когда в ходе геологических сдвигов стало обнажаться океанское дно.
Почти одновременно, след в след, начались процессы образования многоклеточности у животных. Палеонтологами обнаружены в слоях протерозоя медузы, морские перья и черви длиной около метра. При этом черви в поперечнике имели диаметр всего лишь около 3 миллиметров. Некоторые многоклеточные животные этого периода, таким образом, по форме тела и морфологическим признакам могли не очень отличаться от многоклеточных водорослей, создавая цепные клеточные связи, вытянутые в длину.
Палеонтологами обнаружены также многообразные колонии одноклеточных организмов, из которых впоследствии могли образовываться многоклеточные существа. Отслежены три формы развития колоний клеток, обозначающие три этапа в развитии многоклеточности. К ним относятся колонии постоянно взаимодействующих одноклеточных, первично-деференцированные системы и централизованно-дифференцированные системы. Моделью для формирования научных представлений о переходе от колоний одноклеточных к многоклеточным организмам служат различные виды жгутиковых. Это простейшие колониальные организмы, предки которых или подобные им считаются наиболее вероятными кандидатами на роль прародителей многоклеточных организмов. В 2000-е годы были обнаружены чрезвычайно примитивные виды одноклеточных организмов, селящихся колониями, которые по особенностям своего строения занимают промежуточное положение между тесным колониальным сообществом и наиболее примитивным, неспециализированным многоклеточным организмом. Их даже выделили в отдельный отряд классификации и многие учёные надеялись, что наконец найдена одна из ключевых переходных форм, свидетельствующих о плавном, последовательном ходе трансформации видов.
Напомним, что на отсутствие палеонтологических доказательств существования переходных форм постоянно указывают креационисты в качестве аргумента против эволюционного учения. Однако вопрос о том, является ли этот тип колоний одноклеточных переходной формой или тупиковой линией эволюции, остаётся в настоящее время дискуссионным вследствие недостаточности фактического материала. Наука, в отличие от религии, опирается на факты, а не на их отсутствие.
Процесс объединения колониальных организмов на этапе постоянно взаимодействующих одноклеточных начинается с фиксирования количества организмов, населяющих колонию. Так, у некоторых жгутиковых колонию составляют обязательно 16 клеток, у некоторых – 32, а у наиболее сложных колоний вольвоксов их могут быть тысячи, но обязательно строго определённое количество.
Этап первоначальной дифференциации связан с формированием специализации и своеобразного «разделения труда» между клетками – «колонистами». У жгутиковых происходит прежде всего жёсткое разделение на генеративные клетки, гонидии, занятые исключительно размножением, и соматические, поддерживающие текущую жизнедеятельность. В свою очередь соматические клетки также специализируются, среди них выделяются пищеварительные и двигательные, принимающие форму жгутиков.
Выделяются пять основных типов клеточных колониальных образований: нитевидные, однослойные, двуслойные, многослойные и сферические. Предполагается, что интеграция клеток в колониях приводила к образованию надклеточных комплексов, а специализация клеток в этих комплексах происходила в соответствии с их положением. Прилегая друг к другу мембранами, участники колонии должны были образовывать скопления клеток, в которых внутренние слои лишались контакта с внешней средой и могли получать питательные вещества и кислород только от близлежащих клеток, вследствие чего у них за ненадобностью атрофировались двигательные приспособления.
Внешние слои клеточных комплексов подвергались постоянному агрессивному действию внешней среды, вследствие чего у них укреплялись мембраны и они превращались в защитные оболочки. Они либо обрастали жгутиками или ресничками, либо образовывали выступы типа ложноножек, из которых впоследствии развивались двигательные органы. Под защитой внешнего слоя формировались сгустки клеток, выполнявших функцию получения, переработки и распределения питательных веществ. Эти сгустки и образуемые ими полости послужили «первоначальным наброском», неразвёрнутой эволюционной моделью органов пищеварения будущих более высокоразвитых организмов. Понятно, что формирование и развитие многоклеточности происходило путём своеобразного разделения между клетками биологической работы, гипертрофирования одних функций, ранее выполнявшихся органеллами одноклеточных организмов, и ослабления, а затем и утраты других. Не случайные мутации и уничтожение отбором неудачных вариантов, как это предполагается в синтетической теории эволюции, а направленное изменение клеточных структур под действием выполняемых ими частичных функций при поддержке отбора привело к развитию специализированных органов и систем многоклеточных организмов.
Аналогичным образом происходило разделение общественного труда и специализация на выполнение частичных функций в человеческих сообществах. Случайности и там, и здесь находились под давлением жёсткой необходимости выживания в условиях постоянной нехватки ресурсов. Ведь структуры ДНК и РНК, предназначенные для размножения клеток, также подверглись в многоклеточных организмах определённой трансформации в процессе выполнения биологической работы, вследствие чего с развитием половой дифференциации произошло разделение всех клеток на репродуктивные и соматические. Системы размножения, в которых происходят мутации, тоже ведь явились результатом специализации и разделения функций биологической работы между теми клетками, которые обеспечивают появление новой жизни, и теми, которые обеспечивают продление жизнедеятельности той, которая уже есть сейчас.
