Текст книги "Возникновение и развитие жизни на Земле"
Автор книги: Георгий Войткевич
сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 9 страниц)
Эволюция приматов и человека
...Земля долго готовилась к принятию человека, и в одном отношении это строго справедливо, потому что человек обязан своим существованием длинному ряду предков. Если бы отсутствовало какое-либо из звеньев этой цепи, человек не был бы тем, кто он есть. От обезьян Старого Света произошел в отдаленный период времени человек, чудо и слава мира.
Ч. Дарвин
Приматы относятся к наиболее высокоорганизованному отряду млекопитающих. Они обладают развитой нервной системой и достаточно крупным головным мозгом. У приматов развито бинокулярное зрение, а у обезьян и человека зрение цветное. Подавляющее большинство приматов как в прошлом, так и в настоящем – это древесные формы. Они жили среди деревьев и питались преимущественно их плодами, лишь немногие впоследствии перешли к наземному образу жизни (гориллы, павианы). Приматы подразделяются на два подотряда: полуобезьяны и человекоподобные.
По всей вероятности, обезьяны произошли от лемуроподобных предков в палеогене. Высшие приматы подразделяются на три большие группы: обезьяны Нового Света, обезьяны Старого Света и гоминиды, включающие крупных обезьян и человека.
Заключительным и наиболее важным событием в эволюции приматов было появление человека. Оно определило в пределах биосферы развитие новой оболочки – антропосферы – сферы активного влияния цивилизации на окружающую среду. Со временем антропосфера должна перейти в ноосферу – сферу человеческого разума, наиболее полное представление о которой было развито В. И. Вернадским.
Данные о предках человека в XIX в. были разрозненными, и первый вопрос, который возникал, – это его древность вообще. Выдающийся английский геолог Ч. Лайель в своей книге «Древность человека» (1864 г.) привел веские доказательства в пользу того, что орудия труда древнего человека могут указывать на степень его древности. Возраст этих грубо обработанных камней определялся по условиям залегания их на значительной глубине совместно с ископаемыми животными.
Ч. Дарвин считал, что человек явился результатом эволюции животного мира. Его обширный труд «Происхождение человека и половой отбор» был выпущен в 1871 г. Однако в то время, по существу, еще не были известны предки человека, за исключением одной находки: в 1856 г. в Германии, в долине Неандерталь, были обнаружены черепная коробка, кусок ключевой кости и останки конечности ископаемого человека. Позже его назвали неандертальцем.
В 1891-1893 гг. военный врач голландской службы Е. Дюбуа, проводя раскопки на острове Ява, нашел черепную коробку, бедро и зубы ископаемого человека более древнего, чем неандерталец. Находка получила название «питекантроп» (Pithecanthropus erectus).
В 1918 г. в 40 км юго-восточнее Пекина шведский геолог Г. Андерсон нашел куски обработанного кварца вместе с костями животных и зубами человека. В дальнейшем в результате упорных и самоотверженных поисков канадца Д. Блэка к 1938 г. были собраны останки не менее 38 особей первобытного человека. Возраст находки оценивался в 400-350 тыс. лет. Сама находка получила название «синантроп» (Pithecanthropus pecinensis).
В 1924 г. профессор Йоханнесбургского университета Р. Дарту изучил ископаемый череп из местечка Таунг в Южной Африке и назвал ископаемое австралопитеком (Australopithecus) – южной обезьяной. Было высказано предположение, что эта находка могла быть связывающим звеном между высшими обезьянами и человеком. В дальнейшем останки австралопитеков были обнаружены и в других районах Африки. На основании изучения останков австралопитеков можно было прийти к заключению, что они имели прямую походку, умели изготовлять орудия из костей животных и занимались охотой. Возраст находок австралопитеков первоначально оценивался в 1 млн лет.
По строению черепа австралопитек занимал промежуточное положение между гориллой и шимпанзе, но по ряду признаков приближался к человеку, которого напоминал больше, чем современные человекообразные обезьяны. Зубы и челюсти его были довольно тяжелыми по отношению к черепу, что указывает на употребление преимущественно растительной пищи, хотя временами он мог употреблять мясо. Объем головного мозга составлял около 450 см3, что превышало мозг крупных обезьян. Вероятно, он достигал 1,2 м высоты.
Дальнейшие многочисленные находки ископаемых приматов в Африке позволили установить, что древнейшие обезьяноподобные люди, изготовлявшие грубые примитивные орудия и охотившиеся на крупных животных, выделились из мира позвоночных животных не 1 млн лет назад, а свыше 2,6 млн лет.
Поиски останков древних гоминид в ущелье Олдовай, между горой Килиманджаро и озером Виктория, начали проводиться в 1931 г. американским антропологом Л. Лики совместно с немецким геологом Г. Рекком. Вскоре в этом ущелье был найден череп, который оказался меньше черепа гориллы и современного человека, но черты его лица были близки к человеческим и походка была прямой. Л. Лики назвал его «зинджантроп» (Zinjanthropus), что означало восточноафриканский человек. Впоследствии по калий-аргоновому методу было установлено, что возраст черепа неожиданно высокий – 1,75 млн лет! Вскоре были сделаны новые находки, которые получили название Homo habilis, т.е. человек умелый, поскольку вместе с останками нашли каменные орудия.
В 1972 г. на восточном берегу озера Рудольф, у местечка Каоби-Фора, был найден череп, который больше напоминал череп современного человека, чем питекантропа и тем более австралопитека. Туфовый материал, чередующийся с осадочными отложениями, где лежали останки, позволил определить их возраст калий-аргоновым методом – 3,18-2,61 млн лет назад.
Таким образом, согласно современным данным древнейшим человеком был не яванский питекантроп и не пекинский синантроп, а восточноафриканский Homo habilis. Предки его жили совместно с австралопитеками. Представляется вероятным, что одновременно с Homo habilis существовали разнообразные виды ископаемых гоминид. Но австралопитеки и близкие к ним формы вымерли, а человек продолжал жить и развиваться. Вместе с тем в свете новых данных можно заключить, что прародиной человека была Африка. Идеи об африканском происхождении человека были высказаны давно, однако в настоящее время они нашли основательное подтверждение.
За последнее десятилетие изучение эволюции приматом и человека продвинулось значительно вперед. Это объясняется в основном тремя обстоятельствами: во-первых, резким увеличением данных об ископаемых останках предков человека; во-вторых, широким использованием новых количественных методов исследования на молекулярном уровне; в-третьих, установлением того факта, что эволюция человека значительно более сложный процесс, чем это представлялось даже 20-30 лет назад. В целом, несмотря на обширный материал по эволюции человека, многие ее стороны до сих пор остаются слабоосвещенными [Хрисанфова, Мажуга, 1985].
Данные молекулярной биологии оказали существенную помощь в реставрации родословного дерева приматов. В результате дальнейшего проведения работ в Африке, на территории Кении и Уганды, обнаружено около 1000 ископаемых приматов древностью 22-17 млн лет. Они относятся к гоминидным линиям после их отделения от низших обезьян Старого Света. Новые данные показали, что человеческая ветвь отделилась от ствола африканских антропоидов менее 10 млн лет назад.
В настоящее время большинство палеонтологов и антропологов пришли к единодушному мнению о большей близости предков человека с африканскими антропоидами и о значительной удаленности от азиатских форм. Общий предок для гомивид, шимпанзе и гориллы был вдвое моложе, чем последний прародитель всех крупных гоминидов. Отделение крупных антропоидов от предкового ствола произошло, вероятно, от ветви человекообразных обезьян примерно 8-7 млн лет назад. В то же время установлено, что позднемиопеновые гоминиды были очень разнообразными, что осложнило построение эволюционного дерева.
Наиболее известный Proconsul africanus – проконсул, который представлял собой неспециализированную примитивную форму человекообразной обезьяны, обитавшей на деревьях и питавшейся плодами. По своему строению это животное не было похоже ни на одну из высших обезьян. Его стопы, локтевой и плечевой суставы были, как у шимпанзе, запястья, как у низших обезьян, а поясные позвоночники, как у гиббона.
В конце раннего миоцена (около 17 млн лет назад) произошло установление сухопутных связей между Африкой и Евразией, что создало возможность для миграции приматов и обмена сухопутной фауны. Степные травоядные были немногочисленны, а процветали листоядные лесные формы.
Гоминиды Евразии разделились на две большие группы – дриоморфов и рамаморфов. К дриоморфам относились приматы с примитивными чертами гоминид, найденных преимущественно в Европе. В Азии были распространены преимущественно рамаморфы. Название их произошло от рода Ramapithecus – рамапитек, останки которого были обнаружены еще в 1932 г. Ископаемые останки, близкие к рамапитекам, найдены в Пакистане, возраст их оценивается как минимум в 12 млн лет. Разделение африканских и азиатских гоминид должно было произойти примерно 16 млн лет назад.
Первые гоминиды возникли примерно 4-3,75 млн лет назад в Танзании и Эфиопии. В интервале времени 2,5-2 млн лет назад произошла адаптация африканских гоминид, а к концу этого времени существовало три, а то и больше видов гоминид. Около 1,75 млн лет назад Homo habilis исчезает и вместо него появляется Homo erectus. Он широко распространился в Африке почти 1,6 млн лет назад. Около 1 млн лет назад представители этого вида встречались в Восточной и Юго-Восточной Азии и просуществовали примерно до даты 0,3 млн лет назад.
Homo erectus имел более крупный мозг (около 800 см3), чем Homo habilis. По археологическим данным, он изготовлял крупные симметрично обработанные каменные орудия ручные зубила, а некоторые представители, возможно, умели пользоваться и огнем. От архаической формы Homo erectus идет непрерывная линия развития до современной формы Homo sapiens. На этой линии находился неандерталец. Однако с переходом к современному Homo sapiens утрачивается присущая неандертальцам массивность скелета, лица и зубной системы. Общая схема эволюции приматов представлена на рис. 25.
Заключение
Твари Земли являются созданием сложного космического процесса и закономерной частью стройного космического механизма, в котором, как мы знаем, нет случайности.
В. В. Вернадский
Процесс возникновения жизни в ходе длительного необратимого развития природных систем относится к великим загадкам природы. Сейчас мы только приближаемся к ее решению. Несомненно, что возникновение и организация живого вещества связаны со свойствами слагающих его атомов, и в первую очередь со свойствами углерода. Таким образом, первопричиной зарождения жизни были определенные процессы в космической эволюции вещества Солнечной системы или, точнее, в ядерном синтезе (нуклеосинтезе), предшествовавшем рождению этой системы. Именно ядерный синтез привел к образованию атомов биофильных элементов Н, С, N, О в том соотношении, которое оказалось благоприятным для образования сложных органических соединений – непосредственных предшественников жизни. При охлаждении первичной газовой туманности, генетически связанной с ранним Солнцем, возникли органические соединения. Они появились преимущественно на последних стадиях остывания, что фиксировано в дальнейших космических породах – метеоритах и особенно в углистых хондритах.
Поиски следов древней жизни указали нам по существу на отсутствие ее начала. В горных породах раннего докембрия Гренландии, Южной Африки и Западной Австралии обнаружены несомненные геохимические и микропалеонтологические свидетельства существования древней биосферы с господством фотосинтезирующих автотрофных организмов. Предполагаемая многими учеными ранняя биосфера с гетеротрофными организмами и резко восстановительными условиями существовала относительно недолго. В каменной летописи земной коры мы практически не встречаем ее следов.
С течением геологического времени эволюция живых организмов дала бесчисленное множество видов. Возникновение фотосинтеза произошло около 4 млрд лет назад, а возможно, еще раньше. Фотосинтез в биосфере первоначально осуществлялся синезелеными водорослями и их предками. Возникновение фотосинтеза привело к появлению свободного кислорода и позволило большинству живых существ усовершенствовать свой энергетический обмен, надстроив над прежним анаэробным обменом новые системы кислородного дыхания. Биосфера приобрела мощный кислородный потенциал, определивший общий характер геохимических процессов, миграцию химических элементов и формы их нахождения. В криптозое-докембрии жизнь развивалась в морских условиях и в общем довольно медленно.
В кембрийском периоде появились высшие беспозвоночные животные, которые строили свой скелет из углекислого кальция. Усилилось образование биогенных известняков из их остатков. Развитие скелета у позвоночных животных привело к усилению миграции фтора и фосфора. Выход растений на сушу в девонском периоде определил резкий перелом в развитии биосферы в целом. Он открыл широкие возможности для дальнейшего всестороннего развития животных, а также растений. Вначале появились папоротники, хвощи, семенные папоротники, что усилило миграцию углекислоты. Развитие наземной растительности и образование почв создали предпосылки для выхода на поверхность континентов животных. В результате эволюции растительного мира в мезозойской эре возникли леса хвойных и цветковых растении, полные жизни.
В конце мезозоя и в кайнозое усилилась миграция биофильных элементов в связи с появлением птиц. Таким образом, живое вещество охватило нижнюю часть атмосферы – тропосферу. Птицы, как и другие летающие организмы, стали играть видную роль в обмене веществ между сушей и морем. В данном случае роль птиц оказалась обратной роли рек – в переносе вещества из морской среды на сушу, поскольку многие водоплавающие их представители питались рыбой.
Наконец, самые крупные изменения в биосфере Земли наступили в связи с возникновением и развитием человека. В недрах биосферы первоначально возникла антропосфера, начало которой положено расселением первобытного человека по всей поверхности континентов. Человек стал относительно независимым от климата. Однако в ходе развития производительных сил и цивилизации антропосфера, выражающая стихийную деятельность человеческого общества, должна перейти в ноосферу – новую оболочку Земли – область сознательной деятельности человечества.
Термин «ноосфера» был предложен французскими учеными в 1927 г. Э. Леруа (1870-1954) и П. Тейяром де Шарденом (1881-1955) под влиянием идей В. И. Вернадского, лекции которого они слушали в Сорбонне. В развернутом виде представление о ноосфере было дано в книге П. Тейяра де Шардена «Феномен человека». Последнее издание этой книги в русском переводе вышло в 1987 г. В ней автор определяет ноосферу как «новый покров», «мыслящий пласт, который, зародившись в конце третичного периода разворачивается над миром растений и животных – вне биосферы и над ней». Более глубокое понятие о ноосфере было развито В. И. Вернадским в последние годы жизни в статье «Несколько слов о ноосфере» (1944 г.). Он писал: «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом, становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества, как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера». Согласно В. И. Вернадскому, ноосфера – это биосфера, разумно управляемая человеком.
Ноосфера выходит за пределы земной биосферы в связи с развитием космонавтики. Происходит освоение космического – околосолнечного пространства с непредвиденными возможностями. Создается принципиальная возможность создания искусственных биосфер земного типа на некоторых планетах. Жизнь, зародившись в процессе космической эволюции, возвращается в космическое пространство.
Литература
Баландин Р. К. Время – Земля – Мозг. Минск: Изд-во Вышейш. школа, 1979. 230 с.
Берг Л. С. Соображения о происхождении наземной пресноводной и морской флоры и фауны // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1947. Т. 52, X5. С. 16-30.
Бернал Дж. Возникновение жизни. М.: Мир, 1969. 392 с.
Вдовыкин Г. П. Органическое вещество в метеоритах // Успехи современной биологии. 1979. Т. 8, вып. 1. С. 37-50.
Вернадский В. И. Биогеохимические очерки. М.: Изд-во АН СССР, 1940. 200 с.
Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука, 1965. 374 с.
Видаль Г. Древнейшие эукариотические клетки // В мире науки 1984. № 4. С. 14-25.
Войткевич Г. В. Космохимические основы зарождения жизни // Земля и Вселенная. 1986. № 5. С. 84-90.
Войткевич Г. В. Древность жизни и космохимические предпосылки ее зарождения // Геохимия. 1987. № 8. С. 1053-1074.
Войткевич Г. В., Бессонов О. А. Химическая эволюция Земли. М.: Недра, 1986. 216 с.
Войткевич Г. В., Холодков Ю. И. Следы древней жизни на Земле. Ростов н/Д: Изд-во Рост. ун-та. 1976. 90 с.
Вологдин А. Г. Земля и жизнь. М.: Недра, 1976. 190 с.
Гринберг Дж. М. Межзвездная пыль: Строение и эволюция // В мире науки. 1984. № 8. С. 66-77.
Давиташвили Л. Ш. История эволюционной палеонтологии от Дарвина до наших дней. М.: АН СССР, 1948. 576 с.
Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора // Соч. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1939. Т. 3. 420 с.
Заварзин Г. А. Бактерии и состав атмосферы. М.: Наука, 1984. 190 с.
Кальвин М. Химическая эволюция. М.: Мир, 1971. 320 с.
Клауд П. Биосфера // В мире науки. 1983. № 11. С. 102-113.
Клауд П. Криптозойская биосфера: ее разнообразие и геологическое значение // 27-й МГК: Геология докембрия. Секция С.05. Доклады. Москва, 4-14 авг. 1984 г. М.: Наука, 1984. Т. 5. С. 76-86.
Комаров В. Л. Происхождение растений. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 216 с. Кометы и происхождение жизни / Ред. С. Понамперума. М.: Мир, 1984. 250 с.
Криштофович А. Н. Палеоботаника. Л.: Гостоптехиздат, 1957. 420 с.
Крумбигель Г., Вальтер X. Ископаемые. М.: Мир, 1980. 200 с.
Лайель Ч. Древность человека. СПб., 1884. 240 с.
Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки. М.: Мир, 1983. 320 с.
Меклер Л. Б. О происхождении живых клеток: эволюция биологически значимых молекул – переход химической эволюции в биологическую. Новый подход к проблеме // Журн. ВХО им. Менделеева. 1980. Т. 25, № 4. С. 390-426.
Понамперума С. Химические исследования происхождения жизни // 27-й МГК: Сравнительная планетология. Секция С.05. Доклады. Москва, 4-14 авг. 1984 г. М.: Наука, 1984. Т. 19. С. 135-141.
Руденко А. П. Эволюционная химия – исторический подход к проблеме происхождения жизни // Журн. ВХО им. Менделеева. 1980. Т. 25. № 4. С. 390-411.
Руттен M. Происхождение жизни (естественным путем). М.: Мир, 1973. 412 с.
Соколов Б. С. Органический мир Земли на пути к фанерозойской дифференциации // Вестн. АН СССР. 1976. № 1. С. 126-143.
Соколов Б. С. Палеонтология докембрия и раннего кембрия. Л.: Наука, 1979. С. 5-16.
Стэнли С. М. Массовые вымирания в океане // В мире науки. 1984. № 8. С. 26-35.
Хрисанова Е. Н., Мажуга П. М. Очерки эволюции человека. Киев: Наук. думка.1985. 150 с.
Цицин Ф. А. Космические факторы возникновения и развития жизни на Земле и разума во Вселенной // Журн. ВХО им. Менделеева. 1980. Т. 25, № 4. С. 435-440.
Шидловский М. Осадочное органическое вещество 3,8 млрд лет назад: Изотопные отпечатки жизни // 27-й МГК: Сравнительная планетология. Доклады. Москва, 4-14 авг. 1984 г. М.: Наука, 1984. Т. 19. С. 119-125.
Шульман С. С. Проблема происхождения Metazoa // Теоретические вопросы систематики и филогении животных. М.: Наука, 1974 С. 47-82.
Brooks J. Organic matter in meteorites and precambrian rocks: clues about the origin and development of living systems // Phil. Trans. Roy. Soc. London A. 1981. Vol. 303, N 1480. P. 595-609.
Ciochon R. L., Savage D. Е., Tint Thaw, Maw Ba. Anthropoid on Asia. New discovery of Amphipithecus from eocen of Burma // Science. 1985. Vol. 229, N 4715. P. 756-758.
Delsemme A. Н. Are comets connencted to the origin of life? // Comets and the origin of life. Dordrecht: Reidel, 1981. P. 141-160.
Gidley D. W., Rich A., Van-House J., Litzewitz P. W. β-decay and the origin of biological chirality: experimental results // Nature 1982. Vol. 297, N 5868. P. 639-643.
Hayatsa R., Anders Е. Organic compounds in meteorites and their origin // Topics in current chemistry cosmo and geochemistry. 1981. P. 1-37.
Owen T. Life as a planetary phenomen, Earth // Orient. Appl. Space Technol. 1984. Vol. 4, N 1, P. 31-38.
Schopf J. W. The evolution of the earliest cells // Sci. Amer. 1978 Vol. 239, N 3. P. 85-104.
Yoshiro D., Hayatsa R., Anders Е. Origin of organic matters in earlysolar system. Aminoacids: catalitic synthesis // Geochim. et cosmochim. acta. 1971. Vol. 35, N 9. P. 927-938.
