Ученые оценивают численность живущих на Земле видов примерно в 8,7 млн. Современное биоразнообразие возникло в процессе эволюции благодаря изменчивости, наследственности и естественному отбору.
Яна Шурупова, к.б.н., сотрудник кафедры биологической эволюции биологического факультета МГУ, спикер курса Skillbox "Эволюция жизни на Земле", рассказывает о том, как приспосабливаются и выживают разные организмы. От эврибионтов-крыс, расселившихся по всей планете, и тихоходок, выживающих в открытом космосе, до «живых ископаемых», которые освоили узкую экологическую нишу и практически не отличаются от предков, существовавших миллионы лет назад.
Классификация организмов: сходства и различия как основа жизни
Человечество всегда пыталось классифицировать живую природу, систематизировать то разнообразие организмов, с которым вступало во взаимодействие. Это помогало выстраивать отношения с окружающим миром — и определять, какое место в нем занимает человек.
Первые классификации строились на внешнем сходстве. В одну группу попадали организмы, похожие друг на друга внешне или обладающие общими свойствами. Например, до развития зоологии и систематики, из-за поверхностного внешнего сходства и водного образа жизни, китов относили к рыбам. От правильного определения вида растений или животных зависело выживание человека. Очень важно понимать, что перед тобой: съедобное или несъедобное растение, хищник или добыча.
Ископаемый мечехвост
Современная систематика шагнула далеко вперед со времен первых попыток классификации живого мира. Внешнее сходство все ещё сохранило значение, но ученые открывают новые виды и все более детально изучают уже описанные. Благодаря развитию научных методик и открытиям в области эмбриологии, палеонтологии, эволюционной биологии развития, молекулярной биологии мы более детально понимаем родство живых организмов, их происхождение, особенности жизнедеятельности. Вспомним уроки биологии и древо жизни: от крупных ветвей — царств — отходят ветви поменьше: типы, классы, отряды, семейства. Самые «мелкие» таксономические единицы — род и вид. И каждый год классификация живых организмов совершенствуется. Из-за горизонтального переноса генов ветви некоторых деревьев пересекаются. А мега-систематика изменилась кардинально: вместо знакомых и простых ветвей «растения-грибы-животные-бактерии», теперь мы видим пышный «куст» (см. иллюстрацию). Жизнь оказалась интереснее и разнообразнее, чем мы полагали раньше. И мы все больше узнаем об особенностях разных организмов, причем на разных уровнях: вид, популяция, особь, клетки, вплоть до молекулярного.
Один из последних взглядов на филогенетическое дерево жизни эукариот. Люди и животные относятся к ветви "Animals", изображенной в левом нижнем углу (отмеченной значком дрозофилы)
Чтобы объяснить, как возникло известное нам биоразнообразие, важно понимать механизмы и законы, по которым оно менялось и развивалось во времени. В XIX веке Чарльз Дарвин сформулировал теорию эволюции, в которой описал механизмы. Так как ресурсы ограничены, возникает борьба за существование, и, как правило, выживает не все потомство, а наиболее приспособленные особи. И именно их признаки передаются по наследству потомкам. Так работает естественный отбор — выживает наиболее приспособленный.
Современная эволюционная биология, помимо «классической» теории эволюции Дарвина, опирается на данные генетики, эпигенетики, молекулярной биологии, палеонтологии, EvoDevo и ряда других научных дисциплин. Но приспособленность, представление о которой дополняется актуальными научными данными, остается одним из ключевых понятий.
Об узких специалистах и космических тихоходках
Для разных групп организмов отличается спектр условий, в которых они обитают. И различают:
- Эврибионтов, которые могут обитать в широком спектре условий и переносить их колебания.
- Стенобионтов (или «Узких специалистов»), которые могут существовать только при определенных и постоянных условиях.
- Экстремофилов, которые способны выживать практически при любых условиях, даже при самых экстремальных.
Хороший пример эврибионта — серая крыса. Этот вид распространен практически по всему Земному шару. Крысы могут приспособиться к разным условиям, местообитаниям, могут питаться самой разной пищей, они быстро размножаются. А вот «узкий специалист», например, коала: этот вид занимает более ограниченную экологическую нишу — условия существования, соответственно, и ареал у этих животных не такой большой, как у крыс. Коалы питаются листьями эвкалипта. С одной стороны, у них нет конкуренции, потому что другие животные не питаются эвкалиптом. С другой, они зависят от этого растения. Если условия резко изменятся и деревья погибнут, то коалы тоже будут под угрозой исчезновения, так как они не смогут быстро переключиться на другую пищу.
Мы заблуждаемся, когда считаем, что выживает сильнейший. Правильнее сказать, что выживает наиболее приспособленный. Приспособленность измеряется в том, насколько эффективно организм выживает и оставляет жизнеспособное потомство.
В процессе эволюции появляются и передаются по наследству признаки, которые повышают шансы на выживание. Например, такой признак как покровительственная окраска, которая делает организм незаметным. Она защищает, например, кузнечиков и гусениц бабочек, которых сложно заметить на фоне зеленой растительности. Или, наоборот, делает незаметным хищника, помогая ему добывать пропитание. Белый медведь «сливается» со снегом, гепард — с травами саванны. Причем, при разных условиях полезными будут разные признаки: на крайнем севере это может быть более густая шерсть, короткие уши и короткие лапы, а вот в пустынях — длинные уши и способность экономно расходовать влагу.