Доказательства эволюции
Палеонтологические доказательства

Как правило, останки растений и животных разлагаются и исчезают без следа. Но иногда биологические ткани замещаются минеральными веществами, и образуются окаменелости. Обычно находят окаменевшие кости или раковины, то есть твердые части живых организмов. Иногда находят отпечатки следов животных или следы их жизнедеятельности. Еще реже находят животное целиком - вмороженным в лед в районах современной вечной мерзлоты, попавшим в окаменевшую позже смолу древних растений (янтарь) или в другую естественную смолу - асфальт.

Изучением ископаемых останков занимается палеонтология. Как правило, осадочные породы залегают слоями, поэтому более глубокие слои содержат окаменелости из более раннего периода (принцип суперпозиции). А значит, сравнивая ископаемые формы из последовательных напластований, можно делать выводы об основных направлениях эволюции живых организмов. Для оценки возраста окаменелостей используются многочисленные методы геохронологии.

При взгляде на палеонтологическую летопись можно сделать вывод, что жизнь на Земле существенно менялась. Чем глубже в прошлое мы смотрим, тем меньше видим общего с современной биосферой. Первые прокариоты (простейшие одноклеточные, не обладающие оформленным клеточным ядром) появляются приблизительно 3,8 миллиарда лет назад. Первые одноклеточные эукариоты появляются 2,7-1,75 миллиардов лет назад. Примерно 840 миллионов лет назад в палеонтологической летописи появляются первые многоклеточные животные, представители хайнаньской фауны. Согласно опубликованному в 2009 году исследованию, вероятно, более 635 миллионов лет назад уже существовали многоклеточные, относящиеся к одному из современных типов - губки. В период "кембрийского взрыва", 540-530 миллионов лет назад, за геологически короткий промежуток времени, в геологической летописи появляются остатки представителей большинства современных типов, имеющих скелеты, а еще через 15 миллионов лет - первые примитивные позвоночные, похожие на современных миног. Челюстноротые рыбы появляются 410 миллионов лет назад, насекомые - 400 миллионов лет назад, и еще 100 миллионов лет на суше господствуют папоротниковидные, а основными группами наземной фауны остаются насекомые и земноводные. С 250 по 65 миллионов лет назад на Земле господствующее положение "верховных хищников" и крупных травоядных занимали динозавры и другие пресмыкающиеся, самыми распространенными растениями были саговники и другие группы голосеменных. Первые ископаемые остатки цветковых появляются 140-130 миллионов лет назад, а начало их широкого распространения относится к середине мелового периода (около 100 миллионов лет назад). Наблюдаемая картина соответствует происхождению всех видов от одноклеточных организмов и не имеет других научных объяснений.

Известное доказательство эволюции - наличие так называемых промежуточных форм, то есть организмов, сочетающих в себе характерные признаки разных видов. Как правило, говоря о промежуточных (или переходных) формах имеют в виду ископаемые виды, хотя промежуточные виды не всегда вымирают. На основе филогенетического дерева теория эволюции предсказывает, какие промежуточные формы могут быть найдены, а какие - нет. В соответствии с научным методом, сбывшиеся предсказания подтверждают теорию. Например, зная строение организмов пресмыкающихся и птиц, можно предсказать некоторые особенности переходной формы между ними. Можно прогнозировать возможность найти останки животных, подобных рептилиям, но с перьями, или останки животных, подобных птицам, но с зубами или с длинными хвостами со скелетом из несросшихся позвонков. При этом можно предсказать, что не будут найдены переходные формы между птицами и млекопитающими, например - ископаемые млекопитающие с перьями или подобные птицам ископаемые с костями среднего уха как у млекопитающих.

Вскоре после публикации "Происхождения видов" были обнаружены останки археоптерикса - промежуточной формы между рептилиями и птицами. Для археоптерикса характерно дифференцированное оперение (типичная птичья черта), а по строению скелета он слабо отличался от динозавров из группы компсогнатов. У него были когти на передних конечностях, зубы и длинный хвост со скелетом из несросшихся позвонков, а предполагаемые уникальные "птичьи" особенности скелета впоследствии были выявлены у других рептилий. Позднее были найдены и другие переходные формы между рептилиями и птицами.

Известно множество других переходных форм, в том числе - от беспозвоночных к рыбам, от рыб к четвероногим, от земноводных к рептилиям и от рептилий к млекопитающим.

В некоторых случаях ископаемые переходные формы обнаружить не удалось, например - нет следов эволюции шимпанзе (предположительно, это объясняется отсутствием условий для образования окаменелостей в лесах, где они живут, при этом не следует путать эволюцию шимпанзе с происхождением человека), нет следов ресничных червей, а этот класс объединяет более 3500 видов.

Однако чтобы фальсифицировать теорию эволюции, недостаточно указать на подобные пробелы в палеонтологической летописи.

Кембрийские отложения, сформировавшиеся примерно 600 миллионов лет назад, являются самыми старыми отложениями, в которых находится большая часть главных групп беспозвоночных. Многие из них обнаруживаются на весьма продвинутой стадии развития уже при первом появлении в отложениях. Как будто они были подсажены туда без эволюционной предыстории. Однако возникло это потому, что очень немногие окаменелости дошли до нас со времен более ранних, чем 600 миллионов лет назад. Одной из причин является отсутствие у многих из этих животных твердых раковин или костей, которые только и могут оставлять окаменелости.

Были найдены миллионы окаменелостей около 250 тысяч ископаемых видов, и каждая находка - это проверка теории эволюции, а пройденная проверка подтверждает теорию.

Если находится скелет, не соответствующий филогенетическому дереву или не укладывающийся в хронологическую последовательность, то это означает не неправильность эволюционной теории, а всего лишь ее неполноту.

Кроме этого, если мы не видим эволюционного события - возможно мы видим миграционное событие, прибытие нового вида из другой географической области. Т.е. большая часть эволюционных изменений происходила где-то в другом месте.

В тех случаях, когда палеонтологическая летопись оказывается особенно полна, появляется возможность построить так называемые филогенетические ряды, то есть ряды видов (родов и т.д.), последовательно сменяющих друг друга в процессе эволюции. Наиболее известны филогенетические ряды человека и лошади (см. ниже), также в качестве примера можно привести эволюцию китообразных.

 

Первый опознанный экземпляр неандертальца был найден в 1856 году, за три года до опубликования "Происхождения видов". На момент выхода книги не было известно никаких других ископаемых, подтверждающих эволюционное происхождение человека и человекообразных обезьян от общего предка. Хотя неандерталец является независимым видом из рода людей, с тех пор было найдено множество скелетов промежуточных форм между древними антропоидами и человеком.

Поскольку общий предок человека и шимпанзе передвигался на четырех конечностях, а мозг у него был не больше чем у шимпанзе, согласно теории Дарвина в процессе эволюции должно было развиться прямохождение, а также должен был увеличиться объем мозга. Таким образом, должен был существовать один из трех вариантов промежуточной формы:

1. Промежуточный размер мозга, развивающееся прямохождение.
2. Размер мозга примерно как у шимпанзе, развитое прямохождение.
3. Большой мозг, прямохождение не развито.

В 1920-х годах в Африке были обнаружены останки существа, которое Раймонд Дарт назвал австралопитеком. Позднее были найдены и другие останки австралопитеков. Австралопитеки жили в восточной и северной Африке 4-2 миллиона лет назад. Объем мозга австралопитека был немного больше, чем у шимпанзе. Кости таза по строению наиболее близки к костям таза человека. Строение черепа характерно для прямоходящих животных, что можно определить в частности по отверстию в затылочной кости, соединяющему полость черепа с позвоночным каналом. Более того, в Танзании в окаменевшем вулканическом пепле были обнаружены следы, оставленные двуногими гоминидами. Возраст следов составляет 3,6 млн лет. Таким образом, австралопитеки представляют собой "переходную форму номер два": у них было развито частичное прямохождение, но мозг был примерно как у шимпанзе.

Позднее были найдены останки ардипитека, возраст которых составляет 4,5 миллиона лет. Анализ скелета показал, что по земле ардипитеки передвигались на двух задних конечностях, а по деревьям лазали на всех четырех. Прямохождение у ардипитеков было слабо развито по сравнению с последующими гоминидами, они не могли преодолевать большие расстояния. Ардипитек представляет собой переходную форму между общим предком человека и шимпанзе и австралопитеком.

Итак, в ходе эволюции у гоминид сначала развилось прямохождение, и только затем началось существенное увеличение объема мозга. У австралопитеков, живших 4-2 миллиона лет назад, объем мозга был около 400 куб.см., примерно как у шимпанзе. Человек умелый (Homo habilis) жил 2,4-1,4 миллиона лет назад, размер мозга у него был 500-640 куб.см. Человек работающий (Homo ergaster) жил 1,9-1,4 миллиона лет назад, размер мозга - 700-850 куб.см. Человек прямоходящий (Homo erectus) жил 1,4-0,2 миллиона лет назад, размер мозга составлял от 850 куб.см. у ранних особей до 1100 куб.см. у поздних. Гейдельбергский человек (Homo heidelbergensis) жил 600-350 тысяч лет назад, размер мозга составлял 1100-1400 куб.см. Неандертальцы жили 350-25 тысяч лет назад, размер мозга составлял 1200-1900 куб.см. 200 тысяч лет назад появился человек разумный (Homo sapiens), размер мозга людей составляет 1000-1850 куб.см. Согласно современным представлениям, не все перечисленные виды были непосредственными предками современных людей. В частности, неандертальцы развивались параллельно с Homo sapiens. Тем не менее, на примере этих видов можно наблюдать направление эволюции гоминид. Перечисленные виды хорошо представлены в палеонтологической летописи.

Согласно Дарвину, "в ряду форм, незаметно переходящих одна в другую от какого-либо обезьянообразного существа до человека в его современном состоянии, было бы невозможно точно указать, которой именно из этих форм следует впервые дать наименование "человека". Именно с этой проблемой и столкнулись современные палеонтологи, вынужденные делить найденные останки гоминид на разные роды. Например, некоторые черепа в разное время классифицировались как австралопитек и как человек умелый, просто потому что они оказались на искусственной "границе", произвольно проведенной между практически неразличимыми родами.

 

Эволюция лошади достаточно полно прослеживается в Северной Америке. Древнейший представитель лошадиных - гиракотерий - был размером с лисицу и жил в Северной Америке 54 миллионов лет назад (нижний эоцен), а затем распространился в Европу и в Азию. Это было животное стройного телосложения, с короткими ногами, но приспособленное к бегу. У него было четыре пальца на передних ногах и три пальца на задних, пальцы располагались практически вертикально. Резцы были маленькие, коренные зубы приплюснуты и покрыты сверху эмалью.

Вероятный путь развития лошадей от гиракотериев к современному виду включает не менее 12 родов и несколько сотен видов. При этом произошли следующие изменения:

• Увеличение размера (от 0,4 до 1,6 м)
• Удлинение ног и стопы
• Редукция боковых пальцев
• Удлинение и утолщение среднего пальца
• Увеличение ширины резцов
• Замещение ложнокоренных зубов коренными
• Удлинение зубов
• Увеличение высоты коронки коренных зубов

Судя по ископаемым растениям из различных слоев, болотистая местность, в которой обитал гиракотерий, постепенно становилась суше. Предки лошадей стали полагаться на улучшенный за счет поднятой головы обзор и на высокую скорость бега для спасения от хищников. Если при ходьбе по мягкой болотистой почве большое число пальцев на конечностях было оправдано, то в измененных условиях жизни для первобытных лошадей стало более выгодным, когда боковые пальцы у них стали постепенно отмирать, а средние - развиваться. Изменение строения зубов объясняется изменением рациона, а именно - переходом с мягкой растительности на траву и листья.

Иногда у лошадей развиваются один или два лишних пальца, чаще всего встречается 2-й (внутренний) палец с вполне развитыми пястными или плюсневыми костями, вполне развитыми суставами пальца и копытом, которое, впрочем, редко касается земли. В случае развития двух лишних пальцев нога получает сходство с ногами предковых видов.

Кроме этого, на эволюцию лошади наложило отпечаток одомашнивание.

Генетики Копенгагенского университета секвенировали ДНК останков лощадей, датирующихся 14 и 41 тысячелетиями до нашей эры и сравнили результаты с геномами современных одомашненных лошадей. В ходе исследования они нашли 125 участков, которые были подвергнуты изменениям в ходе одомашнивания.

Первая группа генов имеет отношение к развитию мышц конечностей, суставов и сердечно-сосудистой системе. Эти изменения произошли вследствие физических нагрузок, несвойственных диким лошадям.

Вторая группа генов относятся те, которые отвечают за обучаемость, поведение, агрессивность и страх. Именно они способствовали приручению лошади и превращению ее из дикого животного в послушное домашнее животное, которое понимает команды хозяина.

Также были найдены другие изменения. Предполагается, что они появились из-за близкородственного скрещивания, характерного для размножения в неволе.