Еволюція людського тіла - дивовижна історія. Науковий серіал каналу PBS «Внутрішня риба» розкриває багато загадок, чому ми такі, які є. Знайомтеся з вашої внутрішньої рибою, рептилією і мавпою.
Риби були першими істотами. у яких з'явився кістковий скелет, включаючи хребет і череп. Про це свідчать численні скам'янілості, знайдені по всьому світу. До слова, це самий очевидний факт нашої еволюційної зв'язку.
Так званий набір Оуена показує зв'язок між кінцівками різних тварин (птахів, ссавців, рептилій) і людини. У 19 столітті вчений Річард Оуен виявив, що кінцівки включають універальний набір - велика кістка, дві кістки, малі кістки і пальці. Згідно Дарвіну, це пояснюється наявністю загального предка з таким же набором кісток.
Одними з перших на сушу вибралися ихтиостеги. Це вимерлі Челюстноротих істоти, які пересувалися за допомогою верхніх кінцівок, а нижні використовували як весла. Але перша істота, вибратися з води на сушу, ще треба знайти.
Ранні ембріони людини і риби практично ідентичні. Ми дійсно виглядаємо в зародку як риби - голова, тіло, хвіст обох ембріонів дуже схожі. І в обох є зяброві дуги! У людини вони перетворюються в частину нижньої щелепи, середнього вуха і гортані.
Експеримент з ембріонами ската довів, що ген SHH працює також і у морських тварин, включаючи риб. Це говорить про те, що всередині кожного з нас сидить «Внутрішня риба».
НАЙБІЛЬША ЗАГАДКА - як наша риба-предок вибралася на сушу. На арктичному острові Елсмір, північ Канади, команда Нілу Шубіна знайшла окам'янілу плоскоголовий рибу, яка жила на Землі близько 375 млн. Років тому. Рибу назвали тіктаалік. «Прісноводна риба» на мові місцевих інуїтів. Під цим ім'ям істота увійшло в історію науки - тіктаалік став довгоочікуваним перехідною ланкою між рибами і наземними хребетними.
Тіктаалік - справжня анатомічна суміш. Існування подібного феномена передбачив Чарльз Дарвін. Від риб тіктаалік дісталися луска, плавники і зябра. Від наземного тваринного у нього були легкі, щоб дихати на суші. І найдивніше - у тіктаалік була шия! Це найбільш ранній вид істот, у яких була виявлена дана частина тіла. Останнім доказом на користь концепції перехідного істоти став т.зв. набір кісток Оуена в плавниках тіктаалік.
В авангарді переходу від рептилій до ссавців був трітеледонт. У цієї істоти є важливий ознака, характерний для ссавців - прикус.
В ембріоні людини є жовтковий мішок. В процесі розвитку ембріона він зникає. Це спадщина тих часів, коли наші спільні предки відкладали яйця. Ще одне свідчення спільності людини і рептилії - це амнион - водна оболонка (мішок) навколо зародка. Рептилії виробили амнион в холі еволюції, щоб відкладати яйця на суші. Це еволюційний зміна спричинило появу змій, черепах, крокодилів, птахів і врешті-решт ссавців.
У геномі рептилій, птахів і людини також є загальний ген. Він відповідає за вироблення жовткового протеїну, тобто харчування для ембріона. Фокус в тому, що у людини цей ген вже не активний.
Ще один загальний ознака з рептиліями - мертва шкіра. Різниця в тому, що у людини сьогодні діють природні зволожувачі шкіри, а у рептилій такого механізму немає.
Задовго до тиранозаврів самим лютим хижаком був горгонопси. Ця істота зробило величезний еволюційний крок вперед від рептилій до ссавців. І все завдяки зубам! На відміну від зубів рептилій, однакових по всій довжині рота, горгонопси мав зуби різних типів - малі ікла, ікла і різці. Це дозволило йому ефективно обробляти свою здобич. Крім цього у нього були довгі, широко розставлені пальці. Все це забезпечило горгонопси 20 млн. Років панування на Землі.
Ще одним перехідним істотою був тринаксодон. Він жив під землею після Великого вимирання пермського періоду, катаклізму, який змінив Землю 252 млн. Років тому. У тринаксодон були волосся на морді, які він використовував для дотику і орієнтації під землею. Згодом волосяний покрив став «фішкою» ссавців і служив для захисту від переохолодження.
Шкіра рептилії і людини має багато спільного. Формування цілого ряду органів (зуби, пір'я, волосся, молочні залози) відбувається шляхом складання шкірної тканини - ідентично у рептилій і людини. І за цей процес в обох випадках отвечат один ген, який називається EDA. Він грає величезну роль в створенні життєво важливих структур, які утворені з шкірної тканини.
Найважливіша відмінність рептилій від ссавців - слуховий апарат. У рептилій немає зовнішнього вуха, а у ссавців воно є. Слуховий апарат ссавців складається з трьох кісточок в середньому вусі, у рептилій ж - тільки одна кісточка. В процесі еволюції малі кістки, колишні частиною щелепи рептилій, відокремилися від щелепи і з часом перетворилися в кісточки середнього вуха. Сьогодні це можна спостерігати, поставивши експеримент з зародком опосума: одна кісточка перетворюється в три за час його розвитку. Шлях, пройдений еволюцією за 300 млн. Років, зародок опосума проходить менше, ніж за місяць.
Древній примат нотарктус перетворив лапу в кисть. Розвиток кисті, схожою на людську, відбулося в процесі лазіння по тонким гілках дерев на верхніх ярусах лісу. Приматам було важливо дістатися туди. У нотарктуса з'явилися довгі пальці, один з яких був протиставлений іншим. Це стало поворотним моментом в історії людського тіла.
Життя приматів на деревах привела до появи кольорового зору. Ранні примати бачили світ в обмеженому спектрі жовтого і синього, але не розрізняли червоний і зелений кольори. Здатність розрізняти червоний і зелений з'явилася приблизно 23 млн.лет назад. Це стало величезним еволюційною перевагою, в поле зору потрапили червоні стиглі плоди і зелене листя. Сприйняття світлових хвиль залежить від різного типу білка опсина. У ранніх приматів було два опсина, поки дубль гена (мутація), що кодує опсин, не привів до появи третього опсина.
У собаки близько 1000 генів, що відповідають за визначення запахів. У людини таких генів приблизно стільки ж, але 600 з них вже не активні.
Критичний момент еволюції гомінідів - ардіпітеков. Знайдений в Ефіопії скелет Арді (Ardipithecus ramidus) налічує 4,4 млн. Років. Ця істота була приблизно 120 см. Заввишки, добре лазило по деревах і ходило на двох ногах. При цьому Арді володіла дуже чіпкою ногою на відміну від більш пізніх гомінідів. Якщо раніше (з 19 століття) вважалося, що мавпи стали на дві ноги, вийшовши з лісу, то знахідка Арді спростовує цю концепцію. Вивчення Арді свідчить, що наші предки навчилися ходити на двох ногах ще проживаючи в лісах.
Архітектура мозку акули і людини однакова. Насправді ця архітектура однакова для більшості живих істот на Землі. Мозок як такої ділиться на передній, середній і задній (ромбоподібний). Що ще раз доводить еволюційну спорідненість людини і різних тварин.
Мозок людини і ланцетника має загальні генетичні корені. Ланцентнік, примітивна істота, що з'явилося близько 500 млн.років тому, володіє лише одним нервом по всій довжині тіла і крихітним потовщенням цього нерва на кінці. Але сигнал до формування цього нерва дає та сама група генів, яка запускає «будівництво» мозку у сучасної людини.
Фото: твіттер Нілу Шубіна, pixabay.com.