Метка: Земля

Другие стрекозоподобные существа имели размах крыльев до 71 см — это представители рода Meganeuropsis, их находят в отложениях раннего пермского периода на территории США.

Фрагмент крыла (размер — 33 см) Meganeuropsis из пермских отложений на территории США.

Какое же насекомое из ныне живущих самое большое?

Начнём с самых длинных. Недавно появилось сообщение о новом «рекордсмене» — палочнике Phryganistria chinensis Zhao. Его длина — 62,4 см.

Phryganistria chinensis Zhao.

Предыдущий рекорд (567 мм с вытянутыми конечностями) принадлежит также представителю палочниковых — Phobaeticus chani. Это замечательное животное поймано на острове Калимантан.

Phobaeticus chani.

Самая крупная пчела

Пчёлы — главные опылители цветковых растений. Обычно это не слишком большие насекомые, но есть вид, достигающий 39 мм в длину с размахом крыльев до 63 мм. Это гигантская пчела Уоллеса — Megachile pluto. Интересна история её изучения — впервые обнаруженная в Индонезии натуралистом Альфредом Уоллесом (Alfred Russel Wallace) в 1859 году, долгое время пчела считалась вымершей. Заново «открыли» Megachile pluto только в 1981 году.

Megachile pluto.

Образец гигантской пчелы Уоллеса из Американского музея естественной истории. Фото: Clay Bolt.

 

Пчелиный хищник — самое опасное для человека дикое животное Японии

Vespa mandarinia — самый большой в мире шершень. Длина некоторых его подвидов больше 5 сантиметров, а размах крыльев может превышать 7,5 сантиметров.

Обитает в Корее, Китае, Японии, Непале, Индии, горных районах Шри-Ланки. В нашей стране большое количество этих шершней обитает в Приморском крае. На Тайване его называют «пчелой-тигром». В Японии подвид этого шершня (японского огромного шершня, который является эндемиком) называют «воробьём-пчелой», из-за огромного размаха его крыльев.

Численность крупной колонии Vespa mandarinia может достигать порядка 300 особей. Этот хищник нападает на пчёл и другие виды шершней. Если насекомое потревожить, то оно может ужалить человека. Яд шершня высокотоксичен и ежегодно от укусов Vespa mandarinia japonica в Японии погибает до сорока человек.

Vespa mandarinia japonica. Полосат и очень опасен.

Большие и тяжёлые жуки

Самые большие жуки — не самые тяжёлые. Сложно выбрать «чемпиона» по длине — размеры самых крупных видов приблизительно одинаковые, и никто не гарантирует, что собраны самые выдающиеся образцы (насекомых несоизмеримо больше, чем людей, их изучающих).

Тройка лидеров: дровосек-титан (Titanus giganteus) — 167 мм. Жук-геркулес (Dynastes hercules) — до 171 мм. Дровосек-большезуб (Macrodontia cervicornis) — 169 мм. Все эти виды живут в Южной Америке.

Дровосек-титан.

Дровосеки-титаны из коллекции Лондонского музея естественной истории.

 

Macrodontia cervicornis.

А самые тяжёлые жуки — представители рода Goliathus, жуки-голиафы. Они, по некоторым данным, могут весить 80—100 граммов (самцы).

Goliathus meleagris

Личинка Goliathus regius

Тараканище

Говорят, что в плоти таракана содержится в три раза больше белка, чем в курятине (самое время вспомнить об «альтернативном животноводстве»). Но размеры крупных представителей отряда таракановых не рекордные — около 10 см.

Крупные тараканы хорошо знакомы владельцам террариумов (в основном как кормовые животные)

Гигантский таракан (Blaberus giganteus) иногда завозится вместе с бананами и в страны с умеренным климатом.

Самый тяжёлый таракан — австралийский таракан-носорог (Macropanesthia rhinoceros)

Macropanesthia rhinoceros.

Огромные бабочки

Самый крупный представитель группы чешуекрылых по размаху крыльев (до 28 см) — ночная бабочка совка агриппина (Thysania agrippina). Обитает в Южной Америке.

 

Дневные бабочки чуть поменьше.

Птицекрылка королевы Александры (Ornithoptera alexandrae). Чтобы добыть первый, ставший типовым образец этой бабочки, зоологу Алберту Стьюарту Мику (Albert Stewart Meek) потребовалось ружьё (бабочки-орнитоптеры очень высоко летают — использование натуралистами для их добычи ружей с патронами, начинённые семенами горчицы или самой мелкой дробью, было в викторианскую эпоху вполне обычным делом).

Ornithoptera alexandrae (самец).

Вымышленные насекомые, разумеется, гораздо крупнее своих прототипов из реальной жизни. Например, Мотра — герой японских комиксов и фильмов, соперник Годзиллы. Это удивительный «мотылёк», появившийся в результате мутации на заражённом в ходе ядерных испытаний острове.

Бабочка с самой большой площадью крыльев обитает в Австралии и Папуа-Новой Гвинее. Это ночная павлиноглазка геркулес (Coscinocera hercules).

Coscinocera hercules.

Кровососы

Осторожно: комары!

Кровососущие насекомые страшны не размером, а количеством. Но есть и довольно крупные, например, широко распространённый в Центральной, Восточной, Южной и Северной Европе обыкновенный пестряк (Chrysops relictus). Эта муха из семейства слепней достигает 14 мм в длину. Кусает больно.

Chrysops relictus.

О том, какой проблемой стали бы для людей гигантские комары, рассказывает художественный фильм 1994 года «Москиты» (Mosquito).

«Космический корабль инопланетян терпит крушение прямо в центре Национального парка США. Единственный, оставшийся в живых пришелец, пытается выбраться из люка, но падает замертво. Через некоторое время, привлечённые необычным запахом пота, на астронавта садятся комары и начинают пить его кровь. Вскоре комары увеличиваются в размерах и превращаются в настоящих мутантов-кровопийц. Они начинают наводить ужас на простых американцев».

Комары: ужас воображаемый.

Гнус. Реальный кошмар.

Большой проблемой для жителей Африки остаётся муха цеце — размер её такой же, как у «нашего» пестряка, но главная беда не в том, что насекомое больно кусается и пьёт кровь. Муха переносит множество опасных заболеваний, распространение которых приводит к многочисленным смертям.

А самая крупная муха редка и опасности для человека не несёт. Это Gauromydas heros, живёт в Южной Америке.

Gauromydas heros. Самцы посещают цветы, а самки видимо вообще не питаются.

Новозеландские уэта — жертвы адвентивных видов

Уэта — собирательное название более чем сотни видов, обитающих на территории Новой Зеландии. Это представители отряда Прямокрылые — семейств Anostostomatidae и Rhaphidophoridae. Название происходит из языка маори.

К данной группе относится одно из тяжелейших насекомых — Deinacrida heteracantha. Самки данного вида, достигая длины 8,5 сантиметров, могут весить до 71 грамма, что, впрочем, меньше массы некоторых жуков (тех же голиафов).

Deinacrida heteracantha.

Гигантские размеры нелетающих прямокрылых Новой Зеландии, в частности уэта, связаны с отсутствием на островах мелких млекопитающих — насекомые заняли их экологическую нишу. Но ситуация изменилась — вместе с человеком в Новую Зеландию попали мыши, крысы, ежи и кошки и численность уэта неуклонно сокращается. Под угрозой исчезновения находятся 16 видов. В Новой Зеландии с 70-х годов прошлого века действуют программы по сохранению уэта, предполагающие как содержание животных в неволе, так и охрану природных зон их обитания.

Гигантская уховёртка мертва

Гигантскую уховёртку Labidura herculeana сохранить не удалось.

Описанные в 1798 году датским энтомологом Иоганном Фабрицием гигантские уховёртки долгое время считались исчезнувшими. Только в 1950—1960-х годах они были повторно открыты — их нашли орнитологи Дуглас Дорвард (Douglas Dorward) и Филип Ашмоул (Philip Ashmole) в ходе сбора костей птиц на острове Святой Елены. Это единственный местный эндемик отряда, остальные присутствующие здесь виды уховёрток являются космополитами.

Labidura herculeana.

Последняя встреча с живой уховёрткой состоялась в мае 1967 года. Попытки обнаружить вид в 2000 и 2003 годах не увенчались успехом. В 2014 году вид признали вымершим. Причина вымирания — изменение среды обитания и появление конкурирующего вида — Scolopendra morsitans.

Стрекозы-паукоеды и богомолы-птицееды

Вернёмся к стрекозам. Самый крупный из ныне живущих видов — Megaloprepus caerulatus. Наиболее крупные самцы (а это один из немногих видов равнокрылых стрекоз, самцы которого крупнее самок) могут достигать размаха крыльев до 190 мм с длиной брюшка до 100 мм.

Летают медленным, порхающим полётом. Имаго питаются пауками, которых хватают прямо с их ловчих сетей.

И вспомним о крупных богомолах — охотниках на птиц: см. «Большие богомолы едят маленьких птиц».

Мех у долгопятов от сероватого до коричневого цвета, густой и шелковистый. Ухаживать за ним помогают специальные острые коготки на втором и третьем пальцах, которыми зверьки расчесываются. На остальных пальцах коготки плоские.

А еще у долгопятов большая круглая голова, которую они могут поворачивать на 180 градусов в обще стороны! Так что долгопят может без труда посмотреть себе за спину, и имеет полноценный круговой обзор.

Самая яркая и очаровательная черта этих животных — огромные круглые глаза — верный признак ночного животного. Кстати, в плане выразительных глаз филиппинские долгопяты — рекордсмены: у них самый большой размер глаз по отношению к телу среди млекопитающих. Другой рекорд, которым обладют долгопяты -скорость развития эмбриона. Она очень-очень низкая: за долгих 6 месяцев беременности они выращивают эмбрион весом всего примерно в 23 грамма!

Несмотря на размеры и хрупкий вид, долгопят — маленький хищник. Эти зверьки питаются преимущественно насекомыми, но не упускают возможности полакомиться и мелкими ящерицами или птицами. В какой-то степени их можно считать санитарами природы, так как поедают они также и насекомых-вредителей, например, саранчу.
При этом долгопяты — одиночные территориальные животные. На каждую самку приходится примерно по 2,5 гектара, а на самцов по 6, 5 гектара леса. Территория самца обычно пересекается с территориями нескольких самок. И каждую ночь долгопяты обходят до полутора километров своих владений в поисках пищи!

О границах своих территорий они предупреждают друг друга голосами, так же как общаются и ищут партнеров. Любопытно, что людям их голоса не слышны совсем! Долгое время считалось, что долгопяты в принципе «молчуны», пока ученые из Государственного Университета Гумбольдта (Калифорния, США) не сделали открытие: эти животные общаются на частотах в среднем 70 кГц, в то время как человеческое ухо различает звуки до 20 кГц. Среди всех приматов долгопяты — единственные, кто общается на ультразвуковых частотах.

Довольно интересны «отношения» людей с долгопятами.

Филипинцы верят, что долгопяты — домашние животные лесных духов, и любой вред, умышленный или случайный, нанесенный долгопяту, повлечет за собой расплату. В отместку духи могут наслать несчастья.

А еще одна из американских истребительных эскадрилий истребительной авиации VF-33 носила имя «долгопяты». Воевавшие на Филипинский остравах в годы Второй мировой войны, американцы познакомились с долгопятами. Видимо, американцы оценили не хрупкость размеров этих животных, а ловкость и скорость этих крошечных убийц. В описании талисмана эскадрилии присутствуют эпитет «ferocious» — свирепый, жестокий, ужасный, и т.д. И, да, животное на нашивке — американская военная интерпретация долгопята.

Ну и на напоследок очень старое юмористическое видео с долгопятом:

Как видите, у желтопузика действительно нет ног, хоть он и ящерица. У них сохранились только едва заметные рудименты задних конечностей. Но в отличие от змей, с которыми их путают, у желтопузиков есть подвижное веко (они моргают) и ушные отверстия.

Желтопузики очень интересно передвигаются — змеинообразными движениями. При этом они не только извиваются телом, но и отталкиваются хвостом, опираясь на ребрышки брюшных чешуек в хвостовой части.

Слово «панцерный» не так просто фигурирует в названии их рода. Тело желтопузиков покрыто чешуйками, под которыми скрываются остеодермы — костные пластины,  характерные для многих пресмыкающихся, как вымерших (панцирные и рогатые динозавры), так и здравствующих видов (крокодилы).

Но размером они, конечно, значительно уступают названным видам, хотя для ящериц они относительно-крупные: длина их тела может превышать метр!

Желтопузики занимают достаточно широкий ареал: его можно встретить на Кавказе, в Средней и Юго-Западной Азии и Юго-Восточной Европе.

Обитают они в долинах рек, на склонах холмов, легко соседствуют с людьми, населяя их сады и огороды. На открытой местности довольно беспомощны. В случае опасности прячутся в камнях, кустах, траве. А еще они хорошо плавают!

Питаются желтопузики, в основном, насекомыми и моллюсками, но может съесть и небольшое позвоночное животное, вроде мыши. Тут уж как повезет…

У желтопузиков сильные челюсти с острыми зубками. При этом они не ядовиты, хотя некоторые обыватели и распускают такой слух… Желтопузики для человека вообще безобидны. Эти ребята практически не кусаются (за очень редким исключением), задушить человека не могут при самом искреннем желании, разве что обгадят. Но эту душевную рану вы должны быть готовы пережить, раз решили тискать желтопузика без его разрешения.

Вообще из-за своего миролюбивого характера желтопузики довольно популярны в качестве домашних животных и обитателей живых уголков.

Банкнота ДР Конго с окапи 1997 года.

Окапи довольно крупные животные: высота в холке — 150-170 см, длина — около 2 метров. При этом они могут достигать 250 кг веса! Шерсть у окапи мягкая и бархатистая темно-шоколадного цвета, переливающаяся красными оттенками на солнце. Морда светлая, а ноги полосатые, как у зебры. Но несмотря на узнаваемый окрас, окапи не имеют к зебрам никакого отношения. Они- жирафовые.

С жирафами у окапи есть два ярких внешних сходства. Первое — маленькие рожки, имеющие научное название оссиконы. Только в отличие от жирафов, у окапи оссиконы носят только самцы. Второе сходство — очень длинный темного цвета язык. Окапи он помогает не только питаться, но и очищать глаза и даже уши.

Живут окапи поодиночке, парами или маленькими семейными группами, но никогда не сбиваются в стада.

Это растительноядные жвачные животные. Они питаются листьями, травами, цветами и фруктами. Взрослый окапи может съедать 25 кг кормов в день! Помимо этого для минерализации окапи могут поглощать глину с берегов ручьев.

Беременность у окапи длится больше года — 450 дней. Рожают они по одному теленку. Самки очень трогательно и бережно относятся к своим малышам.

Но, наверное, самый интересный факт об окапи это то, что они стали последним открытым крупным видом млекопитающих. Ареал окапи очень маленький, застать этих чутких и пугливых животных в естественной среде очень сложно. Вначале европейские натуралисты воспринимали рассказы местных жителей об окапи как какие-то легенды — зверя-то никто в глаза не видел. Первое описание окапи было сделано в 1901 году секретарем Лондонского зоологического сообщества. По нескольким обрывкам кожи он предположил, что речь идет о новом виде зебр. В 1904 году геолог доктор Джей Джей Давид из Базеля стал первым европейцем, пристрелившим окапи. Скелет и кожа несчастного, но внимательно изученного животного, до сих пор хранится в Базеле в музее естественной истории. Так что этот вид известен науке немногим больше 100 лет.

Ну и напоследок — умилительное видео с новорожденным окапи.

Козодой — сравнительно маленькая птица. Ее вес составляет 50-100 грамм, а размер тела – до 28 см.

Эти птицы гнездятся прямо на земле, на сухой подстилке. И, соответственно, выбирают для этого определенные условия: полянки или окраины болот, где почти нет высокой травы, деревьев и кустарников. Так птица обеспечивает себе хороший обзор и возможность беспрепятственно взлететь под носом у приближающегося хищника (длинные крылья и короткие лапки мешают козодою легко взлетать из высокой травы).

В сезон размножения козодои разбиваются на пары. Самка откладывает 2 яйца, которые насиживает совместно со своим партнером в течение 16-18 дней. А меньше, чем через месяц после вылупления, птенцы уже начинают летать. После этого еще пара недель родительской опеки и все – вперед во взрослую жизнь.

Картинка на внимательность: найди козодоя

Обратили внимание на огромные выпуклые глаза козодоя? А они, между прочим, помогают птице видеть, что происходит сзади, не поворачивая головы – только слегка запрокидывая ее, чтобы спина не загораживала обзор.

Покровительственная окраска позволяет козодою великолепно маскироваться, так что затаившуюся на гнезде птицу можно не увидеть даже если она у вас прямо под носом. Заметив опасность, козодой прищуривает глаза, чтобы стать похожим на веточку, и продолжает осторожно наблюдать за потенциальной угрозой. При этом взгляд у птички становится подозрительный и даже немного презрительный. =)

Еще одна интересная особенность козодоя – огромный рот из-за которого кажется, что птица улыбается. Такая удивительная форма рта связана с питанием козодоев. Эти птицы – сумеречные охотники на насекомых. Их пища – летающие в потемках жуки, мотыльки, мошки, комары и прочие беспозвоночные, которых козодои ловят своим широко раскрытым ртом. Перья у козодоев мягкие и легкие, а полет бесшумный, как у сов.

Вначале мы уже упоминали, что название птицы связано с поверьем, мол, по ночам она ворует молоко у коров и коз. Но раз козодое вне интересует молоко, вы уже догадались, почему они любят навещать домашних животных? Разумеется, дело в упитанных и жирных насекомых, которые привлекают коровы и козы, и которыми питаются козодои.Если по лесу мух и комаров еще нужно поискать, то рядом с коровами, считай, целый шведский стол.

Ну и напоследок вот вам завораживающая песня козодоя:

P.S.

Наш почти соотечественник козодой обыкновенный похож на изящную веточку. А вот его родственник исполинский козодой больше похож на типичного героя мемов. Может быть, о нем мы расскажем в другой раз.

Обмен генами бактерии выполняют тремя способами:

1. С помощью конъюгации. Бактерии соединяются специальными белковыми трубочками, и одна из них передает другой часть своего генома.

2. С помощью вирусов. Вирусы, переходя из одной клетки в другую, могут прихватить с собой кусочек наследственной информации и встроить ее в новую клетку.

3. И самый простой способ — проглотить фрагмент ДНК прямо из окружающей среды. Дешево и сердито.

Горизонтальный обмен позволил организмам обмениваться друг с другом удачными «открытиями». С помощью заимствованных генов бактерия может быстро научиться усваивать незнакомый субстрат или противостоять токсинам (и, увы, — антибиотикам).

Отныне бактерии могли приобретать полезные признаки без необходимости дожидаться подходящей мутации. Но даже если обмен не приносил им ничего нового, он все равно шел им на пользу. Дублированные гены просто становились стратегическим запасом на случай внезапных поломок в их геноме.

Горизонтальный обмен генами стал своеобразным прообразом полового размножения и до сих пор играет важную роль в жизни бактерий.

Ядро

Более полутора миллиардов лет бактерии-прокариоты были единственными хозяевами планеты. Что неудивительно: эти существа способны выживать в любых условиях и получать энергию из чего угодно (даже из окисления металлов).

Однако именно на бактериях эволюция серьезно застопорилась. Проблема заключалась в том, что гены у них свободно плавают (я бы даже сказал «валяются») в цитоплазме. А цитоплазма — это настоящий «ведьмин котел», в котором одновременно происходят десятки химических реакций. В таких условиях было просто невозможно создать нормальные механизмы для регуляции наследственной информации.

Вот тут-то эволюция и совершила неожиданный маневр: у одноклеточных организмов появилось ядро. Его оболочка позволяла надежно отгородить ДНК от беспокойной цитоплазмы.

По одной из версий, «изобретателями» ядра стали археи — одни из самых древних бактерий на Земле. Когда атмосфера планеты начала насыщаться кислородом, археи почувствовали угрозу: этот газ для них был ядовит. И тогда они стали массово заимствовать гены у других организмов (в случае опасности так поступают многие бактерии).

В результате на свет появилась гипертрофированная бактерия с сердцевиной из организма-архея, который и стал ядром новой клетки. Эту гипотезу подтверждает сходство белков у археев и клеточных ядер.

Ядро помогло сделать процесс передачи наследственной информации более гибким и пластичным. Носители ядра (эукариоты) получили следующие «бонусы»:

1. Системы генной регуляции. Клетка могла изменить свои свойства, не меняя весь геном, а лишь слегка подстраивая его под текущие нужды.

2. Разделение областей транскрипции и трансляции. Внутри ядра фрагменты кода спокойно очищались от лишней информации (интронов), и лишь после отправлялись в цитоплазму, где на их основе синтезировался белок.

3. Уход от кольцевой хромосомы. Вместо нее у эукариотов появилось несколько линейных хромосом. Клеткам стало проще перестраивать геном и добавлять в него новые фрагменты.

4. Возможность фагоцитоза. Эукариоты могли «безнаказанно» заглатывать других бактерий, не опасаясь воздействия чужих ДНК.

Кстати, скорее всего, именно фагоцитоз и помог эукариотам обзавестись органеллами. По одной из версий, проглоченная клеткой пурпурная бактерия однажды не переварилась, а превратилась в митохондрию. А заживо съеденные цианобактерии стали пластидами, которые отвечают за фотосинтез у растений.

Итак, благодаря клеточному ядру организмы перестали пассивно пользоваться своим геномом и начали в какой-то степени его регулировать. А если снова вспомнить нашу компьютерную аналогию, то его появление можно сравнить с установкой на компьютер несложной операционной системы.

Многоклеточность

Примерно 700-900 миллионов лет назад на Земле появились первые многоклеточные организмы. От обычных бактериальных колоний они отличались прежде всего тем, что их клетки были дифференцированы по роду деятельности. Например, первые многоклеточные растения, скорее всего, состояли из двух видов клеток: первые отвечали за крепление к грунту, а вторые — за интенсивной рост всей колонии.

Вольвокс в старых учебниках приводился в качестве примера простейшего многоклеточно организма. Сегодня его относят скорее к колониям одноклеточных.

Многоклеточность стала высшим уровнем развития кооперации и дала организмам множество преимуществ:

— Узкая специализация клеток повысила их эффективность (не мы первые до этого додумались).

— Появилась возможность быстро делать «апгрейды» организма за счет подключения или отключения отдельных модулей.

— Способность к неограниченному росту. Организмы в процессе эволюции могли запросто подключать к себе новые и новые модули, не меняя при этом все остальное.

— Взаимозаменяемость клеток. Клеток у организмов стало много и все они друг друга частично дублировали. А это значит, что любую из них в случае поломки можно было легко заменить прямо «на ходу».

Многоклеточность стала своеобразным выходом эволюции в «надсистему». Она позволяла организмам еще быстрее приспосабливаться к окружающей среде и максимально гибко реагировать на ее изменения.

Половой отбор

И вот мы подошли к одному из самых мощных изобретений эволюции — половому отбору. Да, кому-то на первый взгляд может показаться, что он является всего лишь вариантом горизонтального обмена генами. Но это не совсем так.

Разделение организмов на два пола решило одну серьезную проблему, с которой сталкивались все однополые существа. Дело в том, что вегетативное размножение или партеногенез не позволяют виду избавиться от вредных мутаций.

При однополом размножении естественный отбор может отбраковать только весь геном целиком, а не отдельные его гены. Это значит, что вредные мутации будут постепенно накапливаться в ДНК, что однажды может закончиться гибелью всего вида.

А при половом отборе гены постоянно «тасуются» между разными организмами. Они образуют общий генофонд популяции, из которого можно постепенно изъять все вредные мутации.

Но и это еще не все. Со временем у двуполых организмов появились еще два преимущества:

1. Отбор стал более эффективным. Чтобы передать свои гены дальше, организму уже недостаточно получить паспорт дожить до полового созревания. Теперь ему еще нужно доказать свою «генетическую состоятельность» в борьбе за внимание самки или самца.

И этот экзамен оказался даже более суровым, чем обычное «выжить любой ценой». Даже мельчайший дефект, который почти не мешает жить, в этом деле мог стать роковым. Привередливый половой отбор отсеивает «не очень вредные» мутации и закрепляет «не самые очевидные» преимущества.

2. Появился элемент искусственного отбора. Самки (ну, или самцы) могли сами решить, признаки какого партнера больше подойдут их детям. Конечно, тут многое зависит и от развития мозга, и от инстинктов, и даже от случайной прихоти. Однако именно такому выбору мы обязаны появлением птичьего пения и живописной окраски у бабочек. И да, в эволюции человека этот фактор наверняка сыграл не последнюю роль.

Заключение

Это далеко не все изобретения эволюции. Мы можем вспомнить и эпигенетическую наследственность, которая позволяет подстроиться под окружающую среду всего за одно поколение. Можем вспомнить и социально-культурную эволюцию, которая кардинально изменила жизнь человека, даже не прикасаясь к его геному. Однако эти темы уже немного выходят за рамки «обычной» теории эволюции.

Старт: мир РНК-организмов

Еще в XIX веке ученые предположили, что жизнь на Земле вполне могла возникнуть из неживой материи. Со временем эта идея получила множество косвенных подтверждений. Например, было доказано, что все необходимые для жизни органические вещества запросто могут образоваться из неорганических, и что условия на молодой Земле были самым подходящими для таких реакций.

Насчет того, как именно происходила эта «химическая эволюция», выдвигались разные версии. Например, моему поколению в свое время излагали теорию Опарина о происхождении жизни из коацерватных капель — сгустков вещества, которые образуются в растворах белков и нуклеиновых кислот.

Однако сегодня самой популярной и проработанной стала теория РНК-мира. Она гласит, что первыми живыми существами на Земле были РНК-организмы — довольно простые молекулярные комплексы на основе РНК. Они образовались примерно 4 миллиарда лет назад и по сути представляли собой самоподдерживающие химические реакции (автокаталитические циклы).

Несмотря на примитивность, у РНК-организмов было все для дальнейшего развития:

— Они умели создавать собственные копии;

— Копии часто получались не точными, а с различными вариациями;

— Неудачные варианты, приводившие к нарушению устойчивой структуры, разрушались и «погибали».

То есть, у них присутствовали все слагаемые эволюции: наследственность, изменчивость и естественный отбор. Благодаря этому, РНК-организмы могли меняться и усложняться, а значит служили отличным исходным материалом для развития жизни.

Рекомбинация

Рекомбинация — это обмен фрагментами кода между молекулами РНК или ДНК. Во время этой процедуры молекулы разъединяются и соединяются снова, но уже другим способом.

По всей видимости, рекомбинация появилась еще у РНК-организмов. Однако у них она проходила пассивно и бесконтрольно, примерно как у современных вирусов (у которых генетическая информация тоже закодирована в РНК).

Но по-настоящему рекомбинация «обрела популярность» с появлением ДНК-организмов. А у эукариотов она стала регулярной и обязательной процедурой, которая непременно сопутствовала любому размножению. У них она чаще всего происходит в виде кроссинговера, то есть обмена участками между двумя хромосомами.

Рекомбинация, наравне с мутациями, стала основным источником наследственной изменчивости. Она помогает перемешивать нормальные и мутировавшие гены, тем самым увеличивая разнообразие генотипов в популяции. Также она легла в основу некоторых других эволюционных механизмов, которые мы рассмотрим чуть дальше.

ДНК

Шло время, и РНК-организмы становились все сложнее. Чтобы защититься от агрессивной окружающей среды, они обзавелись клеточной мембраной. А часть своих жизненных функций они передали белкам, которые справлялись с работой лучше, чем сами РНК-молекулы. Однако настоящим прорывом стала замена кода РНК на ДНК.

ДНК, в отличие от РНК, — это пассивная молекула. Вполне возможно, что в самом начале организмы использовали ее как промежуточный способ кодирования. Например, она хорошо подходила для тех фаз жизнедеятельности, которые не требуют активности (анабиоз и тому подобное). И лишь потом эволюция «оценила» все достоинства ДНК и сделала ее главным носителем информации.

Главное преимущество ДНК — это ее стабильность. Она меньше подвержена изменениям и искажениям, чем РНК, а значит гораздо лучше сохраняет наследственную информацию.

Чтобы было понятно, давайте воспользуемся компьютерной аналогией.

Представим, что РНК — это оперативная память. Программы в оперативной памяти выполняются быстро, но для долговременного хранения кода она не подходит. Для этой цели в компьютерах используется жесткий диск, на котором информацию можно хранить годами. Когда мы запускаем программу, она копируется с жесткого диска в оперативную память и там выполняется.

Аналогичный процесс происходит и в живой клетке. Вся наследственная информация хранится в ДНК, которая выполняет функцию жесткого диска. Когда возникает необходимость, код записывается на РНК («оперативку») и лишь после этого используется для производства белковых молекул.

ДНК позволило увеличить количество наследственной информации, что привело к усложнению организмов. Благодаря ей, на Земле появился мир бактерий, который дал начало всем остальным жизненным формам и благополучно сохранился до наших дней.

Сообщества

Организмов становилось все больше. Теперь им приходилось взаимодействовать не только с внешней средой, но еще и с другими организмами. А потому неудивительно, что со временем эволюция вышла на новый уровень, а именно — на уровень сообществ.

На Земле возникли первые формы симбиоза и кооперации. Их появление было не случайной прихотью природы, а острой необходимостью.

Дело в том, что ни один вид не может долго жить в одиночку: рано или поздно он израсходует все нужные ему ресурсы и погибнет. Для устойчивой жизни ему необходим хотя бы относительно замкнутый биологический цикл.

В самом простом случае для такого цикла требуются два вида организмов. Первый вид будет употреблять из окружающей среды какой-нибудь ресурс. Второй — перерабатывать отходы жизнедеятельности первого вида и возвращать исходный ресурс обратно в окружающую среду. Такое взаимодействие помогает обоим видам выживать, не истощая среду.

Первыми такими сообществами на Земле стали бактериальные маты — простейшие биоценозы из нескольких слоев бактерий.

У бактериальных матов может быть множество вариантов, и в самом простом случае для их существования достаточно всего двух слоев. Однако биологи шутят, что «настоящий мат бывает только трехэтажным». Например:

1 этаж: бактерии-фототрофы синтезируют органику из углекислого газа, перерабатывают сероводород и выделяют сульфаты.

2 этаж: бактерии-бродильщики употребляют органику и выделяют водород.

3 этаж: бактерии-сульфатредукторы  употребляют и водород, и сульфаты, а заодно производят сероводород для первого этажа.

Под матами постепенно накапливались осадочные породы и со временем превращались строматолиты — причудливые каменные образования. Самые древние из них были обнаружены в Западной Австралии: их возраст оценивается в 3,5 миллиарда лет.

Что же давали сообщества с точки зрения эволюции?

Во-первых, благодаря им, адаптация к среде вышла за пределы одного организма. Теперь каждое живое существо могло выживать, используя не только свои ресурсы, но и ресурсы других. Во-вторых, дальнейшее развитие симбиоза и кооперации привело к появлению многоклеточных организмов и тех сложных биоценозов, которые мы наблюдаем сегодня.

Во второй части статьи мы рассмотрим другие, более поздние формы изменения организмов. Не пропустите, она выйдет завтра!

Летучая собака ест фрукты

Кровь вампир предпочитает пить у спящих животных. Инфракрасные рецепторы позволяют ему обнаружить на жертве место, минимально покрытое шерстью (или не покрытое вовсе). Укус же у них практически безболезненный, чтобы не побеспокоить спящую жертву. Слюна  вампира содержит ферменты, которые анестезируют место укуса и препятствуют сворачиванию крови. Как правило один прием пищи у мыши длится 20-30 минут, и за это время она успевает выпить до 40 мл. крови (столовая ложка). Неприятным побочным эффектом для жертвы может стать, то, что из-за слюнных ферментов место укуса кровит до 8 часов.

Итак, перед нами беспощадный паразит — вампир обыкновенный (Desmodus rotundus), он же десмод, он же большой кровосос. Казалось бы, какие могут быть отношения у мрачного ночного охотника за кровью с его собратьями? Но эти млекопитающие — яркий пример внутригрупповой взаимовыручки! Ведь они делятся добытой кровью со своими родственниками и друзьями.

Дело в том, что не каждая ночь охотника-вампира оказывается удачной, и приходится ложиться спать голодным. И даже две голодные ночи подряд для вампира — не редкость. К несчастью, эти млекопитающие не могут долго противостоять голоду и оказываются близки к смерти уже через 60 часов! Но у этого вида есть одна особенность: удачливая летучая мышь, нашедшая подходящую жертву, может выпить больше крови, чем нужно ей самой, а излишек отрыгнуть прямо в пасть своего голодного собрата. Это удивительное проявление щедрости заинтересовало ученых.

Профессор Джеральд Уилкинсон несколько десятилетий посвятил изучению десмодов. И его исследования еще в 1984 году подтвердили, что эти вампиры делятся излишней кровью с менее удачливыми родственниками.  И это логично! Ближайшие родственники являются носителями одних и тех же генов, и чтобы сохранить эти гены и передать их следующему поколению, члены одной семьи помогают друг другу. С чего бы мышам заботиться о каких-то посторонних особях?

Но 2 января 2013 года профессор Уилкинсон с коллегой Джеральдом Картером опубликовал результаты нового двухлетнего исследования, которое доказало, что наличие общих генов совсем не обязательно для вампиров, прикармливающих голодных собратьев. Это открытие показалось ученым настолько необычным, что вначале они предположили, что мыши элементарно ошибаются, делясь с пищей с не родственными особями, или же делают это под давлением.

Вампир пьет кровь

В течение двух лет исследователи отбирали контрольные группы по 20 вампиров, которых принудительно «постили» в течение суток, а затем объединяли с сытыми собратьями. Оказалось, что доноры не всегда выбирают родственников и инициируют обмен едой чаще, чем получатели. Это отвергло гипотезу обязательного родства или принуждения. Тщательное наблюдение за поведением вампиров открыло интересные детали. Накормленные стараются возвратить долг. То есть в первую очередь делятся кровью с теми вампирами, которые в прошлом помогли им. В среднем это происходит в четырех из возможных шести случаев.

Как уверяют ученые такая связь в 8,5 раз сильнее, чем родство. И это не удивительно, ведь делясь пищей, они спасают друг другу жизни в буквальном смысле.

Desmodus rotundus мордочка

Интересно, что самки, в первую очередь подкармливают потомство, во вторую очередь самок-родственниц и лишь потом могут помочь кому-то постороннему.

Подобное сотрудничество увеличивает количество членов группы не только за счет родственников. А чем больше членов в социальной группе, тем больше количество потенциальных «помощников». Так шансы на выживание возрастают и у всего сообщества, и у каждой отдельной особи.

Вампиры — еще один пример социального взаимодействия и взаимопомощи с целью более эффективного выживания. Мыши делятся едой друг с другом, расширяют свои не родственные связи, увеличивая численность своей группы для того, чтобы быть уверенным в завтрашнем сытом дне.

Читайте также предыдущую статью о супер-социальных млекопитающих — голых землекопах. — https://xren.su/heterocephalus-glaber/

Первым ученым, изучившим и описавшим голубоногих олушей был знаменитый Чарльз Дарвин.

Где обитают такие красавцы? На западном побережье Северной и Южной Америки, начиная с северо-запада Мексики и Панамы до Перу, Галапагосский островов и Эквадора. Причем, примерно половина из всего поголовья голубоногих олушей гнездится на Галапагосских островах, где они находятся под охраной закона.

Олуши – рыбоядные птицы. Они летают стаей над морем, высматривая добычу, и найдя ее, складывают крылья и стрелой вонзаются в воду. Пикируя таким образом, олуша может уходить под воду на глубину до 25 метров! Что особенно интересно, рыбку олуша хватает, не входя в воду, а выходя из нее, когда в толще воды можно отлично рассмотреть серебристое брюшко лакомой добычи. А если мимо, выпрыгивая из моря, движется стайка летучих рыб, то олуши с удовольствием хватают их прямо в воздухе. Свой клюв голубоногие олуши могут раскрывать очень широко, чтобы заглатывать даже крупную добычу.

Голубоногая олуша входит в воду

Олуши охотятся, в основном, стаей

Еще одна интересная особенность клюва олушей – закрытые ноздри. Дышат птицы через уголки рта.

Несмотря на довольно неуклюжий вид, олуши великолепно плавают и отлично летают. Полет у них маневренный и достаточно быстрый – они могут развивать скорость до 60-90 км/ч, при этом в воздухе они могут находиться достаточно долгое время.

А вот по суше олуши, как и большинство водоплавающих птиц, передвигается неуклюже, вразвалочку. Из-за этой забавной походки и доверчивости по отношению к человеку, в английском языке эта птица получила имя booby , что переводится как балбес, дуралей, олух. И вправду, на фотографиях олуши выглядят забавными!

Гнездятся олуши большими колониями по склонам морских побережий. Их гнезда выглядят как небрежно набросанная кучка водорослей и прибрежных растений. Пара откладывает 2-3 яйца и насиживают их в течение 40 дней, причем в процессе участвуют оба партнера. Сидя на яйцах, олуша прикрывает их плавательными перепонками лапок.

А теперь перейдем к самой яркой детали этой птицы – ее ногам. Ноги у голубоногих олушей бывают всех оттенков голубого – от серо-голубого до аквамаринового. Цвет лапок зависит от возраста и здоровья птицы, а также от пола: у самцов они ярче, чем у самок. И самки, и самцы отдают предпочтение партнерам с наиболее яркими лапками. А мы знаем, что когда какому-то признаку при размножении отдают предпочтение, то именно он закрепляется в популяции.

Ухаживая за самкой, самец, в первую очередь, преподносит ей символический «подарок» — веточку или камушек. А после исполняет для нее танец, демонстрируя ярко-голубые лапки, задирая к небу клюв, хвост и крылья, стараясь привлечь внимание дамы сердца. Если ухаживания принимаются, то следует взаимный поклон с касанием клювами. А дальше влюбленные птицы танцуют уже вместе. Причем «танец любви» голубоногих олушей может длиться до нескольких часов.

Ну и, напоследок, небольшое видео о брачных ухаживаниях голубоногих красавчиков.