101 ключевая идея: Эволюция

В конце силурийского периода (433–410 миллионов лет назад) наблюдалось большое разнообразие рыб. Их широкое распространение совпало с освоением пресных вод, что одновременно поставило перед ними и новые проблемы. Пресные водоемы — более трудное место для выживания, так как их физические характеристики более разнообразны по сравнению с морями. Следовательно, естественный отбор в них шел гораздо активней, что привело к развитию многих новых видов. В пресных водоемах может быстро измениться температура, повыситься или понизиться содержание питательных веществ, уменьшиться или увеличиться концентрация кислорода. В море эти показатели более стабильны. Согласно определению, рыбы — это водные, хладнокровные позвоночные, дышащие жабрами, сохранившие плавники, которые у других классов позвоночных превратились в конечности. Это значит, что они имеют позвоночник, обитают в воде (соленой и пресной), не могут контролировать температуру своего тела и дышат кислородом, растворенным в воде, с помощью жабр. Окаменелые останки самых древних рыб датируются ордовикским периодом — около 450 миллионов лет. С тех пор рыбы приспособились почти ко всем видам водной среды. В наши дни насчитывается около 23 000 видов рыб, причем три из каждых пяти видов позвоночных — рыбы.

Самые древние из известных челюстных позвоночных — акантоды. Хорошо изученное ископаемое этой группы — климатий с толстыми мелкими чешуйками по всему телу. В отличие от них представители группы разнощитковых (Heterostraca), такие, как птераспида и некоторые остракодермы, были бесчелюстными рыбами с костным щитом, закрывавшим переднюю часть их тела. Предполагается, что это дальние родственники миног и паразитов миксин, которые сохранились до наших дней. О том, как на самом деле возникли рыбы, известно мало, потому что в период, к которому относятся самые древние окаменелые останки бесчелюстных (Agnatha) и челюстноротых (Gnathostomes) рыб, они уже имели анатомические признаки современных рыб. Однако считается, что бесчелюстные рыбы были предшественниками челюстноротых, окаменелости который встречаются, начиная с середины силурийского периода.

ЭУКАРИОТЫ

Эукариоты — это одноклеточные или многоклеточные организмы, генетический материал которых в форме ДНК окружен мембраной (ядерной оболочкой), образующей ядро. Им противопоставлены прокариоты с более примитивным строением, которые не имеют мембраны и в которых значительно меньше внутриклеточных структур (органелл). Клетки эукариотов можно сравнить с заводом, где ядро играет роль администрации, органеллы — это механизмы, а ферменты — рабочие. Как и любой завод, для эффективной работы клетка должна получать сырье. Она также должна избавляться от отходов.

Во всех клетках мембрана состоит в основном из молекул липидов (жиров), которые называются «фосфолипиды», а также из молекул белков. Таким образом, образование этих органических молекул, липидов и белков, является необходимым условием развития мембраны вокруг клеток всех живых организмов. Каждая молекула фосфолипида состоит из растворимой в воде «головки» и водоотталкивающего «хвоста». Эти молекулы выстраиваются в два ряда: их головки присоединяются к водной цитоплазме снаружи, а хвосты, отталкиваемые водой, остаются внутри мембраны. Такое расположение одновременно и устойчивое, и подвижное. Оно устойчиво потому, что противоположные свойства головок и хвостов не дают молекулам повернуться, и гибко, потому что мембрана может сокращаться и изменять форму.

Мембраны играют важную роль не только для ограждения клетки от внешней среды, но и внутри клеток. Мембраны делят клетку на части, называемые органеллами, которые выполняют различные функции и в которых происходят всевозможные реакции с участием ферментов. Внутренние мембраны имеют такое же строение, как и внешние, поэтому предполагается, что они произошли из складок внешних слоев. Двойная мембрана поддерживает целостность центра управления клеток эукариотов — ядра.

См. также статьи «Прокариоты», «Протобионты».

ЭФФЕКТ «БУТЫЛОЧНОГО ГОРЛЫШКА»

Иногда численность популяций сокращается до нескольких особей. Это может произойти вследствие климатических изменений, увеличения популяций хищников, болезней или катастроф (например, извержений вулканов или других природных катаклизмов). В результате последующим поколениям передают свои гены небольшое количество индивидов. Генофонд популяции сокращается. Выжившие особи не обязательно имеют все наборы признаков изначального генофонда, и частота аллелей может сильно измениться. Помимо эффекта «бутылочного горлышка», малые популяции подвержены дрейфу генов и инбридингу.

В общих чертах историю популяции, подвергшейся данному явлению, можно изложить следующим образом.

• Существует большая популяция с большим генетическим разнообразием.

• Численность популяции сокращается до нескольких особей; она теряет генетическое разнообразие и едва не вымирает.