Эволюционное древо: Эволюционное дерево человека. АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ

Эволюционное древо: перезагрузка. Часть I

Великий шведский биолог Карл Линней разделил весь
природный мир на три царства: минералы, растений и животных;
отношения между отдельными видами он не учитывал. Столетие спустя
Дарвин опубликовал «Происхождение видов», и картина начала
усложняться. Наконец, в 1969 г. в журнале
Science вышла статья эколога
Роберта Уиттекера, и его концепция царств живой природы на
полвека стала канонической: простейшие прокариоты, затем
одноклеточные эукариоты, а надо всем этим царства
растений, грибов и животных. Но теперь генетические исследования
поставили ее под сомнение.

От Линнея до Уиттекера

Как известно, основу современной систематики живых существ
заложил великий шведский биолог Карл Линней. В своем эпохальном
труде «Система Природы» (Systema Naturae, 1735) он разделил
весь природный мир на три царства: минералы, растений и животных.
Отношения между отдельными видами — то, как они происходили
друг от друга, конкурировали, появлялись и исчезали — при
этом не брались в расчет: Линней хотел всего лишь создать
упорядоченную классификацию «божьих творений». До выхода
«Происхождения видов» Дарвина оставалось еще 124 года.

После торжества дарвиновской теории и по мере того, как
накапливались все новые знания о живых существах, картина начала
усложнятся. Стало ясно, что грибы стоят особняком от животных и
растений. Кроме того, были изучены одноклеточные животные
— как имеющие в своих клетках ядро (эукариоты), так и
лишенные его (прокариоты). Всем им тоже нужно было найти места на
эволюционном древе.

В результате, в 1969 г. эколог Роберт Уиттекер (Robert
Whittaker), обобщив и несколько упростив собранные своими
предшественниками данные, предложил в своей статье в
журнале Science новую концепцию царств живой природы
(камни биологов, естественно, уже не интересовали):

Как мы видим, на схеме Уиттекера основание «ствола» эволюционного
древа представляют собой простейшие прокариоты (Monera),
верхушку — царство одноклеточных эукариот
(Protista), а венчают всю конструкцию три мощных
ветви — царства растений (Plantae), грибов
(Fungi) и животных (Animalia). Именно эта схема
стала канонической на многие десятилетия и вошла в учебники, по
которым учились мы с вами.

Экология и генетика

Схема Уиттекера не случайно снискала такое широкое признание
— она проста, удобна и, как тогда казалось, хорошо
согласуется с фундаментальными принципами существования живой
материи.

Например, с точки зрения экологии (мы не зря упомянули, что
Уиттекер был экологом) все живые существа по типу питания делятся
на три типа. Растения-продуценты занимаются тем, что продуцируют,
то есть создают биомассу с помощью фотосинтеза, вдыхая на
солнечном свету углекислый газ и выделяя кислород.
Животные-консументы не создают, а только потребляют эту созданную
растениями биомассу. Причем собственно траву едят только
консументы 1-го порядка (травоядные), консументы 2-го порядка
(хищники) едят консументов 1-го порядка, и так далее, выше по
пищевой цепочке. Наконец, грибы — редуценты, они разлагают
биомассу на более простые соединения, чтобы снова включить ее в
круговорот. Простое эволюционное древо как раз и отражало
историческое разделение живых существ в соответствии с этими
тремя стратегиями.

Первые данные генетических исследований тоже, казалось бы,
подтверждали правильность схемы Уиттекера. Сравнение вариаций
одного гена, кодирующего одну из частей рибосомной РНК у разных
живых существ давало схожую картину с тремя мощными
ветвями — растениями, животными и грибами — наверху и
одноклеточными внизу.

Но что-то пошло не так…

Однако затем картина стала резко усложнятся. Все началось с
исследований одноклеточных паразитических животных
— трихомонады (Trichomonas) и лямблий
(Giardia). Эти существа не имеют собственных митохондрий
— органелл-«энергетических станций» клетки, поэтому питаются
за счет хозяина. Согласно господствующей теории возникновения
митохондрий, они когда-то были самостоятельными одноклеточными
существами, а потом наши одноклеточные же предки поглотили их и
заставили работать на себя. Так может быть, подумали ученые,
трихомонады и лямблии – это реликты тех давних,
до-митохондриальных времен, когда упомянутого поглощения еще не
произошло? Тогда их место в основании эволюционного древа
полностью оправдано.

Однако генетический анализ показал другое. Оказалось, что
некоторые митохондриальные гены присутствуют в клетках лямблий и
трихомонад. Посмотрев внимательнее в электронные микроскопы,
исследователи заметили там и рудименты самих митохондрий
— крошечные редуцированные пузырьки, которые невозможно
заметить, если не знаешь, что искать.

Итак, оказалось, что некоторые одноклеточные паразиты отнюдь не
всегда были столь примитивными, а утратили некоторые свои важные
черты в процессе эволюции. Уже одно это заставляло усомниться в
верности схемы Уиттекера. Окончательный и сокрушительный удар по
ней нанесли дальнейшие генетические исследования. Например,
выяснилось, что первоначальный анализ по вариациям одного гена
ошибочно поместил микроспоридий — еще одних одноклеточных
паразитов — в основание эволюционного древа, в то время как
они являются грибами, также утратившими ряд важных приспособлений
в процессе эволюции.

Одним словом, выяснилось, что старое эволюционное древо «по
Уиттекеру» ложно трактует родственные отношения между живыми
существами, которые на проверку оказались гораздо более сложными.
Чтобы отразить современные уточненные представления об этом,
биологи недавно «нарисовали» новое, более сложное эволюционное
древо, в котором вместо царств главную роль играют супергруппы, а
животные (включая людей) оказываются ближе к одноклеточным
хоанофлагеллятам, чем к другим многоклеточным организмам. Об этой
новой схеме мы расскажем во второй части статьи.

Эволюционное древо человека | Коротко и ясно о самом интересном

93. Эволюционное древо человека

Благотворительная стенгазета для школьников, родителей и учителей Санкт-Петербурга «Коротко и ясно о самом интересном». Выпуск №93, май 2016 года. Сайт к-я.рф.

Схема составлена по новейшим научным данным портала

Антропогенез.ру (Составитель: Георгий Попов, к-я.рф)

 
«Наши предки прошли длинный и удивительный путь развития. Они менялись сами и меняли окружающий мир. Некоторые группы попадали в эволюционные тупики и вымирали, но оставшиеся вновь заселяли планету. Они изобретали орудия, укрощали огонь, открывали континенты и творили первое искусство. Изучением всего этого занимается антропогенез – интереснейшая и стремительно развивающаяся научная дисциплина».
– Научный редактор портала Антропогенез.ру – кандидат биологических наук, доцент кафедры Антропологии Биологического факультета МГУ им. Ломоносова Станислав Дробышевский.
  
Дорогие друзья! Цель, которую мы преследуем этим выпуском, достаточно амбициозна: в тесном сотрудничестве с порталом Антропогенез.ру мы задумали составить «самое лучшее» филогенетическое древо человека. Если у вас возникнут замечания и пожелания, транслируйте их нам, пожалуйста, и мы уверены, что древо станет ещё лучше. Наша газета уже не раз сопровождала своих читателей в «путешествие в каменный век». В выпуске 63 мы проследили путь, который прошли наши предки, прежде чем стать такими, как мы с вами. В выпуске 81 – «разобрали по косточкам» заблуждения, сложившиеся вокруг интереснейшей темы происхождения человека. В выпуске 87 – обсудили «недвижимость» неандертальцев и кроманьонцев. В выпуске 89 – изучили мамонтов и познакомились с уникальными экспонатами Зоологического музея. В выпуске 90 «Путешествие в каменный век» – опубликовали специально подготовленные для нашей газеты материалы музея-заповедника «Костёнки» – «жемчужины палеолита», как называют его археологи.
 
Этот выпуск подготовлен по материалам портала Антропогенез.ру (создатель и главный редактор – научный журналист, автор книги «Мифы об эволюции человека» Александр Соколов; научный редактор – кандидат биологических наук, доцент кафедры Антропологии Биологического факультета МГУ им. Ломоносова Станислав Дробышевский. Им – наша огромная признательность). Помимо самой полной и современной информации о происхождении человека здесь легко можно найти ответы на «детские» вопросы, а также задать свои: редакторы обстоятельно и с удовольствием на них отвечают.
 

Пургатóриус

Эти возможные предки всех приматов появились около 65 миллионов лет назад. Они были во многом похожи на грызунов: размеры с мышь или крысу, вытянутая мордочка, маленький просто устроенный мозг, глаза, расположенные по бокам головы, короткие массивные лапы, длинный хвост. Они жили на деревьях, ловили насекомых и ели растения. Даже на ранних этапах эволюции приматы отличались чрезвычайным многообразием.

1. Человекообразные

Проконсул

В строении представителей этого семейства ещё встречаются многочисленные черты, свойственные низшим мартышкообразным обезьянам. У некоторых видов, возможно, был хвост. Руки и ноги – примерно одинаковой длины. Однако особенности строения черепа (более плоское лицо, уменьшенные клыки, увеличенный до 300 г мозг) указывают на принадлежность этих существ к человекообразным обезьянам. Пищей им служили мягкие плоды и фрукты.

Накалипитек

Накалипитек, живший около 10 миллионов лет назад, является наиболее вероятным последним общим предком горилл, шимпанзе и человека. Это одно из «недостающих звеньев», стоящее перед ранними австралопитеками, поэтому открытие Накалипитека – одно из важнейших в палеоантропологии. Скорее всего, он был ещё четвероногим. Зубы ископаемого существа покрыты толстым слоем эмали, что указывает на питание твёрдой пищей, вероятно, семенами и орехами.

Хоратпитек

Хоратпитеки – наиболее вероятные предки орангутанов – жили от 14 до 7 миллионов лет назад в тропических лесах. В Юго-Восточной Азии (Таиланд) обнаружены два ископаемых вида. Анализ строения их зубов показал, что эти человекообразные обезьяны предпочитали мягкие фрукты и семена. Видимо, они не были приспособлены к жизни на деревьях и передвигались по земле.

Гигантопитек

Гигантопитеки – самые большие в истории приматы. Они отделились от «человеческой» ветви около девяти миллионов лет назад, а вымерли лишь около 100 тысяч лет назад, почти миллион лет просуществовав бок о бок с нашими предками. Челюсти и зубы гигантопитеков были порой в два раза больше, чем у современных горилл, так что размеры черепа и тела должны были быть просто огромными. Рост в три, а то и четыре метра – вполне достоверная для них величина.

Орангутан

Орангутаны обитают в лесах Юго-Восточной Азии: на островах Калимантан и Суматра. Это крупные обезьяны, достигающие роста до 160 см. Телосложение неуклюжее: длинные руки — их размах достигает трёх метров — могучие, толстые, с коротким первым пальцем, большой живот. Волосяной покров редкий, но длинный. Цвет шерсти красновато-рыжий. Кисти и стопы орангутанов приспособлены исключительно к древесному образу жизни. Эти обезьяны не «летают», подобно гиббонам, а лазают и ходят по ветвям, причем делают это медленно и осторожно. Живут на высоких деревьях, где и размещают свои гнёзда-постели на ночь. На землю спускаются редко, ходят на четырёх конечностях с опорой на фаланги пальцев рук. Слово «орангутан» малайского происхождения, составлено из двух слов, означающих «человек лесной». Добавление буквы «г» в конце резко искажает смысл, означая уже «человек должник». Никому этот замечательный антропоид ничего не должен.
 

Горилла

Горилла живёт исключительно в Экваториальной Африке. Имеются сведения, что рост горилл превышал и два метра. Туловище грузное, бочкообразное, с широкой грудной клеткой (до 175 см в обхвате), с толстым животом, короткой шеей, широкими плечами, крупной головой. Передние конечности длиннее задних. Мозг — крупный, до 600 см3. Многие годы сообщались невероятные сведения о необыкновенной свирепости горилл. Однако «кровожадный великан» является довольно добродушным вегетарианцем, ведущим неторопливую, спокойную жизнь в группах, где отношения весьма мирные. Для горилл характерен в наземный образ жизни, хотя конечности у них приспособлены и для лазания по деревьям. Горилла свободно может становиться на ноги, освобождая руки не только для громовых ударов по собственной груди, но и для весьма тонкого пищевого манипулирования. Естественные популяции горилл опасно сокращаются.

Шимпанзе

Обыкновенный шимпанзе живёт в Экваториальной Африке с прилегающими районами. Карликовый шимпанзе, или бонобо, – в тропических лесах Центральной Африки между реками Конго и Луалаба. Шимпанзе мельче орангутана и гориллы. Пальцы на руках длинные, с ногтями. Руки значительно длиннее ног. Конечности шимпанзе приспособлены для хождения по земле, а также для лазания по деревьям, где обезьяны строят гнёзда на ночь. Шимпанзе могут совершать огромные переходы, иногда проходя в день более 50 км. Преимущественно растительноядны. Бонобо едят также насекомых, мёд, многие культивируемые растения и даже рыбу. Обыкновенные шимпанзе питаются фруктами, листьями, сердцевиной стеблей, почками и бутонами растений, нередко охотятся на млекопитающих. Шимпанзе обладают богатейшими средствами общения. Находятся под угрозой вымирания

Описание современных обезьян основано на материале книги: Фридман Э.П. Приматы. – М. : Наука, 1979. – 208 с.
 

2. Австралопитеки ранние

Сахелáнтроп

Сахелантроп, живший 7,2 – 6,8 миллиона лет назад, – древнейший известный предок человека из тех, которые уже не были также предками шимпанзе. Он был также древнейшим прямоходящим приматом. О его прямохождении говорит строение черепа: позвоночник крепился к черепу не сзади, как у четвероногих, а снизу. «Обезьяньи» черты такие: отсутствие лба, мощное надбровье, внушительные челюсти и небольшой мозг (около 350 г, как у современных шимпанзе). Местом обитания сахелантропов могли быть берега озёр, покрытые редкими лесами.

Оррорин

Бедренные кости Оррорина имеют множество признаков, отличающих его от человекообразных обезьян, и достаточно явно указывают на двуногий способ передвижения. В то же время, строение верхних конечностей указывает на то, что их обладатель иногда передвигался и по деревьям (впрочем, как и более поздние австралопитеки). Рост Оррорина был примерно 1,1–1,2 метра или чуть выше. В популярной литературе этот австралопитек известен как «Человек Тысячелетия».

Ардипитéки

Ардипитеки, хоть и жили на два миллиона лет позже Сахелáнтропа, не так уж и сильно приблизились к человеку разумному. Например, стопа, несмотря на приспособленность к прямохождению, была скорее похожа на ладонь с полностью отводящимся, хватательным большим пальцем. В своём облике Ардипитеки идеально сочетали признаки обезьяны и человека. Эти существа ростом чуть более метра могли жить и на деревьях, и на земле, лазить по ветвям и ходить на двух ногах, а иногда опускаться на четвереньки. Питались они, видимо, очень разнообразной пищей, что стало залогом будущей человеческой всеядности. Ряд признаков (например, незначительное отличие самок от самцов и совсем небольшие клыки) указывает на то, что в ардипитековом «обществе» было принято, скорее, «договариваться» друг с другом, нежели выяснять отношения грубой силой. Такое качество постепенно привело наших предков к умению объединяться в группы, слаженно выполнять трудовую деятельность, согласовывать свои поступки с другими членами группы. Именно эти склонности отличают человека от обезьяны.

Австралопитéк анáмский

Этот австралопитек – потомок ардипитека и предок более поздних австралопитеков. В строении его скелета сочетаются признаки человека и обезьяны в примерно равной пропорции. При развитом прямохождении Австралопитек анамский иногда, вероятно, ходил на четвереньках с опорой на согнутые пальцы рук (о чем говорит строение лучевой кости). Подобно своим предкам и в отличие от потомков, Австралопитеки анамские питались в основном лесной растительностью.

3. Австралопитеки грацильные

Австралопитéк афáрский

Австралопитеки, жившие 4–2,5 миллиона лет назад, получили название «грацильные» (от латинского «грáцио» – «изящный»). От этих удивительных существ найдены все части скелета от множества особей, поэтому реконструкции их внешнего облика и образа жизни весьма достоверны. Грацильные австралопитеки были прямоходящими существами около до 1,5 м ростом и 50 кг весом. Походка их несколько отличалась от походки человека. Видимо, австралопитеки шагали более короткими шажками, а тазобедренный сустав при ходьбе разгибался не полностью. Руки были несколько удлинены, а кисти всё ещё приспособлены для лазания по деревьям. Днём австралопитеки кочевали по саванне или лесам, по берегам рек и озёр, а вечером забирались на деревья. Возможно, австралопитеки использовали палки и необработанные камни в качестве орудий. Афарские австралопитеки являются наиболее вероятными предками человеческой линии эволюции.

Австралопитéк африканский

Австралопитек африканский имел более прогрессивный по строению череп, чем Австралопитек афарский, но в целом более архаичный скелет. Пропорции тела, видимо, были промежуточными между шимпанзе и современным человеком. Рост был от метра до полутора, вес – от 20 до 40 кг. Большой палец стопы, вероятно, обладал значительной подвижностью. Тазовые кости по подавляющему большинству признаков ближе к человеческому варианту, чем к тазу человекообразных обезьян. Именно форма таза является наиболее сильным аргументом, подтверждающим двуногий способ передвижения австралопитеков. Строение зубов (наклон резцов и клыков и их небольшие размеры) также отличают Австралопитека африканского от человекообразных обезьян, делая его больше похожим на человека. Строение мозга, судя по его отпечаткам на внутренней стороне черепа, близко к шимпанзе и достаточно далеко от современного человека.

Австралопитéк седиба

Это существо, жившее около двух миллионов лет назад, хоть и считается австралопитеком, «накопило» в себе достаточно человеческих черт: слабо выступающие скулы, форму носовых костей, небольшие коренные зубы, некоторые черты строения мозга, кистей рук, таза. По совокупности признаков Австралопитек седиба занимает строго промежуточное место между австралопитеками и ранними представителями рода Хомо (люди). Собственно, даже не ясно, к какому роду следует относить его – столь равномерно распределены австралопитековые и человеческие черты в его строении. Интересно, что находка останков Австралопитека седиба сделана с использованием популярного сервиса Гугл Земля, позволившего в одном из районов Южной Африки выявить многочисленные пещеры, в одной из которых и были сделаны первые находки.

Австралопитéк гáри

«Гари» в переводе с афарского означает «удивительный» или «сюрприз». Вместе с останками были найдены примитивные орудия, датируемые возрастом 2,5 миллиона лет назад. Это означает, что Австралопитек гари начал использовать каменные орудия едва ли не раньше человека умелого. Также, найдены кости антилоп с надрезками, что говорит о том, что Австралопитек гари охотился. Он вполне мог развиться в свой разумный вид. Что ему помешало – мы не знаем. Судя по датировке и специализированным чертам, нашим прямым предком не являлся. Рост гари – 1,2–1,5 м, объём мозга около 440 см3. Размеры его передних зубов превосходят таковые у любых других видов австралопитеков.

Кениантроп плосколицый

Специализированный вид гоминид. Существовал 3,5–3,2 миллиона лет назад параллельно с афарскими австралопитеками и в целом походил на них, отличаясь однако значительной шириной и уплощённостью лица. В одних слоях с костями Кениантропа обнаружены крупные и крайне примитивные орудия. Таким образом, Кениантроп был первым существом, начавшим изготавливать каменные орудия труда. Между ними и орудиями наших прямых предков – почти миллион лет. Судя по размерам и форме, орудия Кениантропа использовались не для резки мяса, а для раскалывания чего-то твёрдого.

4. Австралопитеки массивные

Парáнтроп массивный

Парантропы были крупными, до 70 кг весом, растительноядными существами, жившими по берегам рек и озёр в густых зарослях Южной Африки 2,5–0,9 миллиона лет назад. Отличительная черта парантропов – очень крупные челюсти с огромными жевательными зубами. Образ жизни их в чём-то напоминал образ жизни современных горилл. Тем не менее, они сохранили двуногую походку. Эти существа, возможно, использовали костяные орудия для вылавливания термитов.

Парáнтроп эфиопский

Это древнейший из массивных австралопитеков и единственный среди этой группы, имевший резко выступавшие вперёд челюсти. Череп парантропа эфиопского сочетает в себе примитивные признаки, сближающие его с ранними и грацильными австралопитеками, и специализированные черты массивных австралопитеков. Парантроп эфиопский — вероятный предок более поздних восточноафриканских массивных австралопитеков – Парантропа Бóйса.

Парáнтроп Бóйса

При росте до полутора метров Парантроп Бойса мог весить до 90 кг. На его черепе бросаются в глаза огромные челюсти и большие костные гребни, служившие для прикрепления жевательных мышц. У этих австралопитеков челюстной аппарат достиг максимального развития. Первый открытый череп этого вида из-за размеров зубов даже получил прозвище «Щелкунчик». Его рацион, вероятно, состоял из огромного количества жёсткой грубоволокнистой растительности.

5. Ранние Хомо

Человек рудольфский

Древнейший человек, обладавший крупным (по сравнению с австралопитеками) мозгом (более, чем 700 см3), и в то же время более массивный и крупнозубый, чем Человек умелый. Около двух миллионов лет назад оба вида обитали вместе на территории Восточной Африки. Находки, сделанные в Кении в последние годы, позволили выделить Человека рудольфийского в самостоятельный вид и уточнить его положение на лестнице эволюции человека. Некоторые учёные считают его потомком Кениантропа, другие предполагают близкое родство с Парантропами.

Человек из Дманиси

Это вид раннего человека, описанный по останкам, найденным на территории Грузии. Гоминиды из Дманиси – древнейшие люди, вышедшие за пределы Африки (1,8–1,9 миллиона лет назад). По объёму мозга Человек из Дманиси ненамного превосходит грацильных австралопитеков. Его «первобытный» облик подчёркивают плоский лоб, огромное надбровье, гигантские торчащие вперёд челюсти. У одного из найденных черепов (пожилого мужчины) полностью отсутствовали зубы (видимо, за ним ухаживали и кормили мягкой пищей; в этом случае мы имеем дело с древнейшим свидетельством заботы о старых и больных соплеменниках).

Человек умелый

Человек умелый (2,3–1,5 миллиона лет назад) – первый из наших предков, который стал регулярно изготавливать каменные орудия труда и перешёл на всеядность. С него начинается бурный рост размеров головного мозга. Череп его стал более округлым и высоким, мозговая полость – более крупной, лобная кость – более выпуклой, хоть и наклонена назад. Челюсти и зубы стали меньше, чем у австралопитеков, но всё ещё превосходили размерами зубы более поздних представителей рода хомо. Таким образом, отчетливо проявляется эволюционная тенденция к общему постепенному уменьшению размеров зубов. Стопа человека умелого почти неотличима от современной: большой палец полностью приведён к остальным. Затылочное отверстие вытянутое, смещено вперед на основании черепа, что свидетельствует о прямохождении. Человек умелый был создателем ранней галечной (так называемой «олдувайской») культуры. Он иногда определяется как поздний грацильный австралопитек, однако ряд прогрессивных признаков в строении приближает его к более поздним гоминидам. Хабилис – наиболее вероятный предок всех более поздних людей.

Человек наледи

Многочисленные кости этих древних людей были обнаружены спелеологами в одной из южноафриканских пещер в 2013 году. Исследовавшая эти останки группа антропологов описала новый вид древних людей – Хомо наледи. Эти люди имели маленький рост (около полутора метров) и довольно большой, хоть и примитивный по строению, мозг (460–560 см3). Характерны также очень маленькие зубы, прогрессивное строение кисти и почти человеческая стопа. Главная проблема – пока не удалось определить возраст этой уникальной находки, так что главные открытия, связанные с Хомо наледи, ещё впереди.

6. Архантропы

Человек работающий

Человек работающий (1,8-1,4 миллиона лет назад) выделился среди ранних представителей рода Хомо. Судя по пропорциям скелета (высокий рост, длинные ноги и узкие плечи), он освоил новую экологическую нишу – саванны. Объём мозга часто достигал значений современного человека. Бурно развивались зоны мозга, отвечающие за зрение, память, координацию движений. Быстро развивались способности к речи. Использовали огонь и охотились.

Человек прямоходящий (Африка)

Человек прямоходящий (Хомо эрéктус) – наиболее массивный представитель древнейших людей. Являясь уже несомненными людьми, Хомо эректус всё же сильно отличались от современного человека, так что многие антропологи склоняются к выделению для них особого рода Питекантропов. Эректусы появились в Восточной Африке и через территорию Ближнего Востока широко распространились по Евразии, достигнув на востоке Индонезии, а на западе – Испании. При этом население, судя по всему, концентрировалось в южных областях и не выходило за пределы субтропического пояса. Видимо, существовало как минимум две основных географических ветви этих гоминид – западная или афро-европейская и восточная или азиатская. От более поздних гоминид Хомо эректус отличались в основном заметно более низким черепом и деталями строения лица. Создатели ранней и средней ашельской культуры каменных орудий.

Синантроп

Это азиатская форма Человека прямоходящего, многочисленные находки которой сделаны в пещере Чжоукоудянь около Пекина. Судя по обилию материалов, древние люди обитали в пещере в течение сотен тысяч лет. Интересно, что черепа в верхних слоях пещеры прогрессивней, чем в нижних: здесь происходила локальная эволюция. Синантропы – вероятные предки азиатского Гейдельбергского человека.

Человек флорéсский

Люди с острова Флорес — пожалуй, наиболее интригующая палеонтологическая находка XXI века. Карликовые человечки с крошечным мозгом поражают своим причудливым внешним видом – крайне низким ростом (чуть более метра), маленьким (меньшим, чем у шимпанзе) мозгом, а также непропорционально большими руками. За эти особенности журналисты окрестили Человека флоресского «хоббитом».

7. Палеоантропы

Человек предшествующий

Этот вид известен пока только из одного местонахождения в Испании. Скорее всего, Человек предшествующий — предок гейдельбергского человека, и, возможно, общий предок неандертальца и человека разумного. У него были крупные надбровные дуги, длинная и низкая черепная коробка, массивная нижняя челюсть без подбородка и крупные зубы, как у неандертальца. Лицо, напротив, было относительно плоским и не выдавалось вперёд, то есть было похожим на лицо современного человека. Рост — 1,6–1,8 м, вес взрослого мужчины — примерно 90 кг, объём мозга — около 1000 см3.

Человек гейдельбéргский

В промежутке времени примерно от 500 до 130 тысяч лет назад разные части света были населены людьми, сильно отличающимися друг от друга. Однако их особый промежуточный облик позволяет объединить их под обобщающим названием Человек гейдельбергский. Форма мозга Человека гейдельбергского говорят о резком прогрессе в разных областях (особенно – в использовании речи). Он заселил не только тёплые, но и области с умеренным климатом в Европе и Азии, что потребовало нового уровня приспособленности, более активного использования огня, строения жилищ, изготовления новых видов орудий.

Человек хельмéи

Человек хельмеи, обитавший в Африке 500–130 тысяч лет назад, – африканская форма палеоантропов, не имеющая специализированных признаков европейских неандертальцев. Часто их относят к «архаичным Хомо сапиенс». Наши прямые предки. В строении черепа Человек хельмеи мозаично сочетаются архаичные и «сапиентные» черты. Отдельные представители этого вида уже ничем не отличались от нас, но в среднем имели всё же более покатый лоб, выступающее надбровье и крупные челюсти. Первые люди, у которых появился подбородочный выступ. Люди хельмеи изготавливали настоящие наконечники и начали делать орудия из кости.

Человек неандертальский

Наиболее изученный вид ископаемых людей, описанный ещё 150 лет назад. Обладали множеством вполне человеческих черт строения и поведения, но всё же заметно отличались от нас – в том числе, значительной массивностью скелета и черепа. Вероятно, их многие особенности сформировались под влиянием тяжелейших условий ледникового периода около 70–60 тысяч лет назад. У некоторых представителей объём головного мозга превышал значения, типичные для современного человека. Неандертальцы могли скрещиваться с людьми современного типа, и современные неафриканские популяции Хомо сапиенс имеют от 1 до 4% неандертальских генов.

Человек денисовский

Загадочный вид, описанный на основании анализа ДНК из фаланги мизинца, найденной в Денисовой пещере на Алтае. Выяснилось, что сначала разошлись линии сапиенсов и общих предков неандертальцев с денисовцами, а несколько позже – линии неандертальцев и денисовцев. В период 20–40 тысяч лет назад на Алтае и в ближних регионах жили три «вари­анта» людей: денисовцы, неандертальцы и типичные сапиенсы. Исследование генома древних людей из Денисовой пещеры показало, что и они (как и неандертальцы) внесли свой вклад в генофонд некоторых популяций современных людей.

8. Неоантропы

Человек разумный

Человек разумный (Хомо сапиенс) – единственный ныне существующий вид гоминид. Время существования данного вида: 45 тысяч лет назад – современность (иногда нижнюю границу отодвигают до 160 и более тысяч лет назад). С момента около 40-45 тысяч лет назад люди современного облика (разве что несколько более массивные, чем мы) – неоантропы – известны практически по всей территории планеты: в Африке, Европе, Азии и Австралии. Только Америка была заселена позже – по последним данным, около 15 тысяч лет назад. Население Европы, относящееся к современному виду людей, жившее в эпоху позднего палеолита (40–10 тысяч лет назад), называется кроманьонцами (по названию пещеры Кро-Маньон во Франции, где в 1868 году были сделаны важные находки скелетов людей и орудий). Кроманьонцы 5 тысяч лет подряд соседствовали с неандертальцами. Процесс возникновения современного вида человека (сапиентация) заключается как в биологической перестройке (увеличении мозга, округлении черепа, уменьшении размеров лица, появлении подбородочного выступа), так и в социокультурных новшествах – возникновении искусства, символического поведения, техническом прогрессе, развитии языков.

 
Стенгазеты благотворительного образовательного проекта «Коротко и ясно о самом интересном» (сайт к-я.рф) предназначены для школьников, родителей и учителей Санкт-Петербурга. Они бесплатно доставляются в большинство учебных заведений, а также в ряд больниц, детских домов и других учреждений города. Издания проекта не содержат никакой рекламы (только логотипы учредителей), политически и религиозно нейтральны, написаны лёгким языком, хорошо иллюстрированы. Они задуманы как информационное «тормошение» учащихся, пробуждение познавательной активности и стремления к чтению. Авторы и издатели, не претендуя на академическую полноту подачи материала, публикуют интересные факты, иллюстрации, интервью с известными деятелями науки и культуры и надеются тем самым повысить интерес школьников к образовательному процессу. Отзывы и пожелания на­правляйте по адресу: [email protected] или через диалоговое окошко на сайте к-я.рф. Мы благодарим Отдел образования администрации Кировского района Санкт-Петербурга и всех, кто бескорыст­но помогает в распространении наших стенгазет.

 
Дорогие друзья, спасибо, что вы с нами!

Как вырастить эволюционное дерево

Вы видели их в научно-популярных новостях, учебниках биологии, настенных табличках в музеях, возможно, даже в виде татуировок. Эволюционные деревья являются одними из самых узнаваемых, вездесущих и знаковых образов науки.

Одно из моих любимых — дерево млекопитающих, опубликованное в журнале Science (чтобы его увидеть, нужна бесплатная учетная запись), — не показывает всех из более чем 5000 млекопитающих, но содержит представителей многих основных групп.

Дерево млекопитающих, созданное с помощью веб-сервера Phylodendron.
Джонатан Кейт, автор предоставил

Я упростил это дерево, включив в него общие названия ряда хорошо известных млекопитающих.

Результирующее дерево (показанное выше) может содержать сюрпризы для некоторых людей: например, люди имеют более позднего общего предка с кроликами и грызунами, чем с любым другим млекопитающим, не являющимся приматами; или что киты имеют гораздо более позднего общего предка с коровами, чем дюгони.

Другие исследовательские группы создали деревья млекопитающих, которые выглядят похожими, но некоторые виды расположены немного иначе.

Тогда вы можете задаться вопросом, кто решает, что куда идет, и до какой степени вы должны считать такие деревья надежными.

Немного истории

Идея использования дерева для представления генеалогии видов возникла у английского натуралиста Чарльза Дарвина. Древовидные отношения между видами предполагались и раньше, но они либо не претендовали на то, чтобы представить историческое происхождение, либо не имели решающей концептуальной основы, согласно которой существующие виды произошли от общих предков, которые с тех пор вымерли.

Страница из записных книжек Дарвина, показывающая самый ранний известный набросок эволюционного дерева, нарисованный в 1837 году.
Викимедиа/Чарльз Дарвин

Большинство набросков деревьев Дарвина были концептуальными и не претендовали на представление отношений, определенных на основе данных. Но эмпирические деревья стали появляться вскоре после публикации его работы «О происхождении видов».

Эти ранние деревья были основаны на общих персонажах. Например, деревья британского биолога Святого Джорджа Джексона Миварта сравнил черты позвонков и костей конечностей. Виды, расположенные близко на дереве, имеют больше общих характеристик и, таким образом, более похожи, чем виды, расположенные далеко друг от друга.

Этот подход к выводу деревьев по-прежнему актуален и был формализован как концепция экономичности.

Лучшее или самое экономичное дерево — это то, которое допускает наименьшее количество эволюционных изменений. Это применение бритвы Оккама: убежденность в том, что самое простое объяснение предпочтительнее при прочих равных условиях.

Существуют эффективные алгоритмы для определения того, сколько эволюционных изменений требуется для объяснения данного дерева. Имея любые два дерева, легко определить, какое из них более экономно.

Но определить самое экономичное из всех возможных деревьев по-прежнему сложно. Это сложно, потому что количество деревьев огромно: всего на 50 видов приходится примерно 10 ⁷⁶ возможных деревьев. Это примерно столько же, сколько атомов во Вселенной!

Еще одной проблемой для методов экономии является конвергентная эволюция. Два вида могут иметь общие характеристики, которых не было у их общего предка, возможно, потому, что они адаптировались к похожему образу жизни или окружающей среде. Такие характеристики могут создать ложную видимость недавнего общего происхождения. Например, киты и дюгони имеют похожие хвосты, но не являются близкими родственниками.

Еще одна проблема экономии, выявленная Мивартом и до сих пор актуальная, заключается в том, что при выборе другого набора характеристик можно вывести другое дерево.

Хуже того, большее количество характеристик не обязательно делает экономичные деревья более точными. Говорят, что бережливость не обладает свойством постоянства.

Статистические методы

Проблему непротиворечивости можно решить с помощью статистических методов, таких как метод максимального правдоподобия и байесовский вывод. В основе этих подходов лежит модель эволюционного процесса. Такие модели связывают вероятности с каждым возможным эволюционным изменением.

Чаще всего это делается с использованием молекулярных последовательностей. Например, последовательности ДНК содержат четыре химических вещества, помеченных как A, C, G и T, и можно оценить вероятность того, что A будет заменен, скажем, на G.

Методы максимального правдоподобия вычисляют вероятность генерации наблюдаемого набора последовательностей при заданном дереве. Затем они ищут дерево, которое максимизирует эту вероятность. Байесовский вывод делает обратное: он вычисляет вероятность дерева с учетом последовательностей.

Эти методы непротиворечивы, но это верно только в том случае, если лежащая в основе вероятностная модель достаточно похожа на реальный эволюционный процесс. Поэтому крайне важно выбрать подходящую модель.

Множественные доказательства

Возможно, наиболее убедительным доказательством правильности эволюционного дерева является то, что методы, основанные на разных данных, делают вывод об одном и том же или очень похожем дереве.

Например, одно дерево млекопитающих было выведено путем отслеживания мобильных элементов.

Это фрагменты ДНК, которые вставляют свои копии в геном хозяина, так что эти копии передаются по наследству. Такие копии могут сохраняться в течение длительного периода времени, так что их можно использовать для идентификации общего эволюционного происхождения группы видов.

Дерево, полученное с использованием мобильных элементов, удивительно похоже на дерево млекопитающих, о котором я упоминал ранее, которое было получено путем сравнения последовательностей ДНК.

Можно ли доверять эволюционному дереву?

К любому эволюционному дереву следует относиться со здоровым скептицизмом. Это рабочие гипотезы, которые, вероятно, будут пересматриваться по мере появления новых данных.

Невозможно отбросить все предубеждения и предубеждения при выводе эволюционных деревьев, потому что даже методология основана на предположениях о том, как работает эволюция.

Но чем лучше человек разбирается в моделях и методах, тем больше понимает, что деревья — это не просто догадки и даже не резюме мнений экспертов.

Они являются продуктами тщательной и принципиальной науки, основанной на статистике.

Наконец-то у бабочек появилось большее и лучшее эволюционное дерево – Музей науки Флориды

На протяжении сотен лет коллекционирование бабочек часто вызывало особый фанатизм, стимулируя длительные экспедиции, разжигая соперничество и побуждая некоторых коллекционеров рисковать своим состоянием и кожей в поисках следующего неуловимого экземпляра.

Результатом является кладезь научной информации, хранящейся в виде миллионов экземпляров бабочек, дающей представление об экологии сообщества, о том, как виды возникают и развиваются, об изменении климата и взаимодействии между растениями и насекомыми.

Но полной карты того, как бабочки связаны друг с другом, не было — до сих пор.

Лепидоптеры Акито Кавахара и Марианна Эспеланд возглавили совместную работу по созданию большего и лучшего эволюционного дерева бабочек с 35-кратным увеличением генетических данных и в три раза большим количеством таксонов — классификационных единиц организмов — по сравнению с предыдущими исследованиями. Затем они откалибровали дерево на основе летописи окаменелостей, присваивая даты определенным вехам развития.

«Нам еще предстоит пройти долгий путь, но это первая всеобъемлющая карта эволюции бабочек», — сказал Кавахара, доцент и куратор Центра чешуекрылых и биоразнообразия Макгуайра Музея естественной истории Флориды в кампусе Университета Флориды. . «Многие предыдущие исследования охватывают эволюцию бабочек в меньших масштабах — по местности или таксону, — но на удивление лишь немногие охватывают всю широту разнообразия бабочек».

Исследование было опубликовано сегодня в журнале Current Biology.

Эволюционное дерево, созданное Марианной Эспеланд, Акито Кавахарой ​​и их сотрудниками, обеспечивает столь необходимую основу для пересмотренной классификации бабочек.

Рисунок Espeland et al. in Current Biology

Встряски и сюрпризы

Команда проанализировала набор данных из 352 генетических маркеров от 207 видов бабочек, представляющих 98 процентов триб, которые рангом выше рода, но ниже семейства и подсемейства. Их результаты рисуют подробную картину отношений между бабочками и указывают на некоторые изменения в названиях.

Данные подтверждают, что парусники являются сестринской группой для всех других бабочек, а это означает, что они были первым семейством на генеалогическом древе бабочек, которое отделилось. Но в то время как предыдущая литература группирует парусников, птицекрылых, зебровых парусников и меченосцев вместе, это исследование показывает, что у них нет общего предка, что подтверждается тем фактом, что эти бабочки питаются разными растениями-хозяевами.

— Это говорит нам о том, что бабочки и растения могли развиваться вместе, — сказал Кавахара.

Открытие, которое удивило Эспеланда, ведущего автора исследования, заключается в том, что голубизна заключена в прядях волос.

«Обе эти группы оставались довольно стабильными с течением времени, но наше исследование показывает, что необходима существенная перестройка классификации», — сказал Эспеланд, который начал проект в качестве исследователя с докторской степенью в Музее Флориды, а сейчас является куратором и руководителем. секции чешуекрылых в Зоологическом исследовательском музее Александра Кенига в Германии.

Эти синие пятнистые анютины глазки, Junonia oenone, принадлежат к семейству Nymphalidae, кистеногим бабочкам.

Второе по величине семейство бабочек, Lycaenidae, традиционно делится на голубых, медных, волосатых и харвестеров. Это новое исследование показывает, однако, что голубые оттенки связаны с прядями волос.

Сумеречнокрылый шкипер, Ephyriades brunnea, сидит на звездчатой ​​канифоли. Шкиперы принадлежат к семейству Hesperiidae.

Исследование подтверждает предыдущие исследования, в которых предполагалось, что парусники, такие как этот Papilio thoas, являются сестринским семейством всех других бабочек.

Большинство голубых пятен и полос волос, а также некоторые металлические знаки имеют взаимовыгодные отношения с муравьями: личинки бабочек дают сладкий нектар в обмен на защиту муравьев от хищников. Исследователи обнаружили, что эта ассоциация развилась один раз в голубых тонах и прядях волос и дважды в металлических отметинах.

Предыдущие исследования показывают, что первые бабочки появились более 100 миллионов лет назад, и данное исследование подтверждает эту дату. Но большинство существующих сегодня линий возникло после массового вымирания, которое уничтожило нептичьих динозавров около 65 миллионов лет назад.

«На самом деле очень приятно, что возраст, полученный в этом исследовании, относительно аналогичен возрасту, найденному в предыдущих исследованиях, поскольку это означает, что мы постепенно приближаемся к консенсусу, который должен быть близок к правильному возрасту», — сказал Эспеланд.

Одно любопытное открытие, сказал Кавахара, заключается в том, что филогения предполагает, что бабочки-бабочки — единственные известные ночные бабочки — развили органы слуха до того, как появились летучие мыши, их основной хищник.

«Я заинтригован тем, когда и почему развились эти органы слуха, — сказал Кавахара. «Здесь много тайны и неопределенности».

Он указал на ценность музейного Центра чешуекрылых и биоразнообразия Макгуайра, где находится одна из крупнейших в мире коллекций бабочек и мотыльков, в предоставлении необходимых данных — особенно по редким экземплярам — для исследования.

«Коллекции в Центре Макгуайра сделали это возможным», — сказал он. «Вероятно, в мире есть всего несколько других исследовательских институтов, которые могли бы осуществить этот проект».

Выяснение тайн того, как бабочки связаны друг с другом, было делом всей жизни лепидоптерологов Акито Кавахара.

Бабочки-бабочки семейства Hedylidae долгое время ошибочно принимались за мотыльков из-за их ночного поведения, тусклых крыльев и органов слуха.

Детская мечта

Как и многие любители бабочек, Кавахара рано увлекся бабочками. К 5 годам у него была крошечная коллекция, и он мог отличить бабочку-парусник от бабочки-щетки, шкипер от синей. Он использовал ксерокс своей матери, чтобы фотокопировать простую филогению бабочки, чтобы помочь ему идентифицировать образцы, и повесил ее на стене своей спальни.

«Это была очень скучная картинка, серая с линиями на ней», — сказал он. «Я ничего не знал об эволюционных деревьях, но был озадачен неизвестным. Многие линии были пунктирными — явно предстояло сделать открытие. Помню, как смотрел на него и думал: «Было бы здорово когда-нибудь изучить это».

Еще большее дерево

что составляет каждый описанный вид бабочек. Создание этого дерева является основной целью проекта ButterflyNet, финансируемого Национальным научным фондом США, который организует всех бабочек в зависимости от того, как они связаны друг с другом. Для каждого вида проект будет включать связанные данные, такие как его географическое распространение, растения-хозяева и особенности жизненного цикла.

«Это дерево представляет 207 видов из примерно 18 800», — сказал Кавахара. «Итак, это крошечная, крошечная фракция. Но это первый шаг».

Джесси Брейнхольт, Кит Уиллмотт, Эндрю Уоррен, Эммануэль Туссен и Роберт Гуральник из Музея Флориды также были соавторами исследования.

NSF и Комитет по исследованиям и исследованиям Национального географического общества предоставили финансирование для исследования.