ПІДСУМКИ 2012: ЕВОЛЮЦІЯ

2012-й був напрочуд багатий на наукові публікації присвячені виникненню та ранній еволюції життя на нашій планеті – від біохімічної еволюції до ймовірного механізму з’яви багатоклітинних тварин. Але окрім того, минулий рік приніс нам і розуміня сучасних еволюційних подій, пов’язаних зі стрімким ростом людського впливу на довколишнє середовище – зміна поведінкових реакцій та життєвих циклів. І ще цілу низку цікавих наукових відкриттів…

На запитання: “Що таке життя?”, сьогодні не існує однозначної відповіді, так само, як не ісує чіткої межі між живим і неживим… Біологи намагаються якомога чіткіше окреслити це явище, одначе, то незавше добре вдається. Такою спробою у 2012-му стала стаття Вокера та Девіса (Walker and Davies, 2012), в якій автори акцентують увагу не на фізико-хімічній природі життя, а на його інформаційній основі. Вони висловили впевненість, що живе від неживого відрізняється саме упорядкованим обігом інформації, на основі чого запропонували свій, особливий алгоритм зародження життя. На противагу їм Гордійк із колегами (Hordijk, 2012), торкаючись питань походження життя, акцентують увагу на його хімічних умовах. Зокрема вони розробли теорію автокаталітичних наборів, які являють собою сукупності орґанічних молекул, що здатні спонтанно підтримувати створені ними ж комплекси та здійснювати власне розмноження. Такі комплекси складаються із підкомплексів, які окремо, здатні каталізувати створення нових складніших структур або здійснювати самовідтворення. Вчені пропонують експериментальні підтвердження своїх теоретичних міркувань, що проливає світло на можливі механізми переходу неживої матерії до живої.

Хімізм виникнення життя та його важливої риси – обмін інформацією, міг базуватися на молекулах ПНК – поліпептидних нуклеїнових кислот, про що пишуть у своїй статті Банак та її колеґи (Banack and al., 2012). Вони вперше виявили складники цих речовин у живих істот і стверджують, що ПНК могли бути предтечами “світу РНК“, оскільки легко полімеризуються в киплячій воді, утворюючи довгі лінійні ланцюги. Ця гіпотеза добре узгоджується з результатами досліджень, опублікованих на початку 2012-го (Mulkidjanian and al., 2012), де обґрунтовується твердження, що живі істоти виникли не у первісних океанах, а у ґеотермальних джерелах суходолу. Підставою для цього є невідповідність внутрішньоклітинного та морського хімізмів. Особливий набір хімічних сполук цитоплазми, переважання відновних процесів та активне перекачування йонів через мембрану свідчать на користь не морського середовища виникнення життя.

Подібною до вибуху бомби стала публікація групи американських біологів (Alegado et al.б 2012), які відкрили фактор виникнення багатоклітиності у тварин. Їх дослідження було сконцентроване на одноклітинних комірцевих джгутиконосцях – Сальпінґеці розетковій (Salpingoeca rosetta), яка є одним із найближчих родичів тварин. Вчені виявили, що Сальпінґека може перебувати у двох життєвих формах: одно- та багатоклітинній. Фактором, що спонукає цього джгутиконосця утворювати багатоклітинні аґреґації є сульфоліпіди, що виробляються дрібними бактеріями Альґоріфаґусами махіпонґійськими (Algoriphagus machipongonensis). Вчені висунули та обґрунтували гіпотезу про те, що виникнення багатоклітинності, у далекому минулому, було спричинене взаємодією одноклітинних орґанізмів із бактеріями.

Еволюційна теорія у 2012-му доповнилася новим розумінням механізму еволюції. Якщо дарвінівська теорія, у її чистому вигляді, передбачала лінійну і поступову еволюцію видів, то сучасна – синтетична теорія, окрім всього, включає стрибкоподібні еволюційні зміни. Двоє науковців (Hopkins and Lidgard, 2012) запропонували мозаїчну модель еволюційних змін. За приклад вони взяли вимерлих трилобітів, співставивши 635 ознак у 135-ти видів. В результаті виявили, що накопичення морфологічних змін у трилобітів не мало лінійного характеру, а відбувалось дуже мозаїчно, навіть за умов наявності головного тренду морфологічних особливостей. Вчені висловили припущення, що мозаїчний принцип накопичення еволюційних змін є універсальним для всього живого.

Вчені (Nasir and al., 2012) дійшли висновку, що віруси є четвертим доменом живого світу поруч Евбактерій, Археїв та Евкаріот. Цей висновок, попри те, що у вірусології тверді позиції займає думка про неживу природу вірусів, ґрунтується на вивченні Велетенських Нуклеоплазматичних ДНК-вірусів. Науковці виявили перехідні, реліктові форми між клітинними орґанізмами та неклітинними вірусами. Їхнє відкриття “струснуло дерево життя”, зробивши вірусів найдревнішими істотами на Землі та найближчими до останнього спільного предка усіх живих істот.

Еволюційні факти 2012:

– Вік таксономічної групи не впливає на різноманіття її видів. Таких висновків дійшли науковці, протестувавши 1397 найбільших еволюційних гілок багатоклітинних орґанізмів (Rabosky and al., 2012).

– Колонізація суходолу бактеріями та виникнення найпримітивнішої наземної біосфери відбулась приблизно 2,5 мільярди років тому. Про це свідчать морські відклади молібдену, пов’язані із біологічним окисленням піриту (сірковмісного мінералу – авт.) на суходолі. (Stüeken and al., 2012).

– Динозаври були таки теплокровними. Так стверджують дослідники, які провели порівняння анатомічної будови кісток динозаврів та ссавців (Köhler and al., 2012).

– Древні велетенські комахи вимерли внаслідок падіння концентрації кисню у атмосфері та еволюції птахів і кажанів (Clapham and Karr, 2012).

– Мінливі види еволюціонують швидше. Ця теза є справедливою і для птахів, у яких спостерігається мінливість забарвлення пір’я. Разом з тим вчені виявили, що чим вищий поліморфізм тим швидше видоутворення і тим швидший перехід до мономорфізму – наявності у виду однієї кольорової варіації (Hugall and al., 2012).

– Рослинні хлоропласти здатні до горизонтального переносу ґенів між різними видами. Це відкриття є важливим, оскільки може змінити філогенетичні уявлення про еволюцію рослин. Як виявили вчені (Stegemann and al., 2012), через ушкоджені ділянки різних видів рослин, здатні проникати цілі хлоропластні ґеноми, при цьому не спостерігається їх рекомбінацій, але чужий ґеном може цілковито замінити автохтонний…

– Щоб вид еволюціонував від розмірів миші до розмірів слона потребується 24 мільйони поколінь. Різниця також існує і між наземними та морськими ссавцями. Для того аби розіри тіла зросли у 100, 1000 та 5000 разів для суходільних ссавців потребується 1,6, 5,1 та 10 мільйонів поколінь, а для морських – 1,1, 3 та 5 мільйонів поколінь відповідно (Evans and al., 2012).