Контрольная работа по "Биологии"

Несколько менее надежен  метод аминокислотного датирования. Многие химические соединения существуют в двух формах, которые различаются только по пространственной структуре – в какой-то мере аналогично перчаткам на левую и правую руки. Большинство аминокислот в костях живых организмов являются L-изомерами (формы «левой руки»). Когда организм погибает, L-изомеры постепенно превращаются в D-изомеры (формы «правой руки»). Измеряя соотношение D- и L-изомеров, определяют возраст костей; однако в связи с тем, что скорость такого превращения зависит от температуры, а температурные условия, которые в прошлом действовали на ископаемые остатки, оценить трудно, можно получить результат с довольно большой ошибкой.

Один из методов датирования  основан на регистрации следов тех  изменений, которые претерпевают магнитные  поля Земли. Минералы горных пород сохраняют  отпечаток магнитных полей Земли, существовавших в период их формирования, как и предметы из обожженной глины, например горшки. Таким образом, изменения  магнитного поля фиксируются во времени. Если для большей точности провести соответствующую калибровку, эти  древние вариации магнитных полей  можно использовать в целях датирования.

Эволюция: к австралопитеку. Самые первые и наиболее примитивные  млекопитающие появились в далекую  геологическую эпоху, известную  как мезозойская эра, по-видимому, в ее начальный период, называемый триасовым, ок. 200 млн. лет тому назад. В течение более 100 млн. лет эти  очень маленькие существа не играли сколь-либо значительной роли; преобладающими животными на громадном отрезке  времени были динозавры и другие рептилии. Вероятно, ко времени завершения мелового периода (ок. 75 млн. лет тому назад) на Земле появились наши отдаленные предки – первые приматы. По-видимому, это были мелкие зверьки, питавшиеся травой и плодами и приспособившиеся к древесному образу жизни. Затем  мезозойская эра подошла к  концу, динозавры вымерли, и началась кайнозойская эра. На протяжении первых двух ее эпох – палеоцена и эоцена, т.е. ок. 40–60 млн. лет тому назад, к  семейству Paromomyidae, паромомиид (приматов) добавилось еще два крупных семейства приматов, вероятно древних родственников полуобезьян – лемуров и долгопятов. Точнее говоря, считается, что появление лемуров и долгопятов произошло в конце эоцена.

Эта ранняя стадия эволюции приматов характеризуется тремя  важными изменениями: мозг стал значительно  крупнее, морда сильно уменьшилась, а передние конечности становились  все более приспособленными для  хватательных движений, причем вместо когтей появились плоские ногти.

В позднем эоцене обозначилась также линия, ведущая к обезьянам, человекообразным обезьянам и человеку; ее начало связывают с появлением семейства Omomyidae, происходящего от наиболее древних приматов – паромомиид. Формируясь, линия высших приматов, или антропоидов, приобрела некоторые  особенности, в частности значительно  увеличилась подвижность передних конечностей и возросла зависимость  от зрения.

Следующая геологическая  эпоха – олигоцен, условно датируемая периодом примерно от 38 до 25 млн. лет  тому назад, богата ископаемыми находками, но эти находки трудно связать  с эволюцией человека. В это  время линия высших приматов начинает разделяться на ветви, идущие в нескольких направлениях: к цебоидам (Ceboidea), или  обезьянам Нового света; к церкопитекоидам (Cercopithecoidea), или обезьянам Старого  света (мартышкообразным); и к гоминоидам (Hominoidea), т.е. к надсемейству, включающему  современного человека, горилл, шимпанзе, орангутанов и гиббонов.

Одна из находок эпохи  олигоцена вызвала большие споры  в научной среде. Это был парапитек (Parapithecus), найденный в Файюме (Египет). Многие антропологи полагают, что  существо такого типа было древним  предком современных гоминоидов, другие же полностью исключают саму принадлежность парапитека к приматам. Трудность проистекает из ограниченности имеющихся остатков этого существа – только нижняя челюсть – и  из сложности определения его  зубной системы (типа и числа зубов). По мнению некоторых антропологов, парапитек родствен амфипитеку (Amphipithecus), обнаруженному в Бирме, хотя его остатки могут датироваться эпохой эоцена. Вкратце, важность этой интерпретации состоит в следующем: если она правильна, то и человекообразные обезьяны, и человек могут восходить напрямую к первым приматам, минуя стадию церкопитекоидов (обезьян Старого света), поскольку у амфипитека и парапитека обнаруживаются антропоидные характеристики на тот момент, когда еще не произошло полного утверждения церкопитекоидов; если же нет, то скорее всего такая стадия существовала.

Вовлеченной в подобного  же рода дискуссии оказалась и  более поздняя находка, известная  как ореопитек (Oreopithecus), сделанная  более полувека назад, но ставшая  центром новой полемики в 1958, когда  были обнаружены новые ископаемые остатки. К сожалению, эта спорная находка  дошла до нас в очень плохом состоянии, спрессованной в слое лигнита. Как полагают, ореопитек  существовал в нижнем плиоцене ок. 10 млн. лет тому назад. На основании  этого нового свидетельства эксперты по анатомии обезьян считают, что  находка не принадлежит к церкопитекоидному  типу. Если данное мнение подтвердится и ореопитек будет вполне надежно  связан с более поздними гоминоидами, это станет дополнительным свидетельством в пользу того, что линия гоминоидов начала обособляться, минуя стадию подобия мартышкообразных.

Обращаясь вновь к эпохе  олигоцена, упомянем ряд похожих  находок из Европы и Африки. В  их числе: проплиопитек (Propliopithecus) и  прохилобат (Prohylobates) – оба из Египта, плиопитек (Pliopithecus) – из Франции, и  лимнопитек (Limnopithecus) – из Кении. По мнению большинства специалистов, эти  ископаемые не относятся к предкам  человека, но ведут более или менее  прямо к современным гиббонам. Однако, как полагают, они были схожи  в важных элементах с каким-то другим современным им приматом –  предположительно предком крупных  человекообразных обезьян и человека. Эпоха олигоцена длилась ок. 13 млн. лет, и у нас нет возможности датировать ископаемые остатки точнее. Тем не менее очевидно, что олигоцен был периодом лучевого адаптивного расхождения антропоидов.

Из следующей эпохи  миоцена до нас дошла чрезвычайно  интересная и, по-видимому, связанная  с предыдущей группа ископаемых остатков. Это дриопитеки (Dryopithecinae) –широко  распространенная группа существ, по размерам сравнимых с шимпанзе и живших в разных частях Африки, Европы и  Азии. По некоторым признакам, например по жевательной поверхности моляров, дриопитеков можно расположить  на линии происхождения гоминид  или, точнее, вблизи той точки, от которой  началось расхождение человека и  обезьян. Одно из этих ископаемых существ  – рамапитек (Ramapithecus), найденный  в Индии, – считается некоторыми учеными самым ранним из гоминид. Его возраст оценивают в 9–12 млн. лет.

Представление о рамапитеке как первом из гоминид было сильно поколеблено, когда позднее в  Пакистане были обнаружены остатки  сходного существа, названного Sivapithecus indicus. Фактически ряд антропологов в  настоящее время использует название Sivapithecus для всех остатков Ramapithecus. Изучение остатков сивапитека показало, что  он ближе к орангутану, чем к  африканским видам человекообразных обезьян. (По существу, это подтверждает данные биомолекулярных исследований, также свидетельствующие о том, что орангутан – более отдаленный родственник человека, чем горилла  и шимпанзе, и его отделение  в ходе эволюции от группы «человек – шимпанзе – горилла» произошло  в период от 10 до 11 млн. лет назад.)

Австралопитек. До недавнего  времени самым большим белым  пятном в ископаемой летописи эволюции человека оставался плиоцен –  эпоха длительностью ок. 6 млн. лет, завершившаяся ок. 2 млн. лет назад. Для изучающих эволюцию человека плиоцен особенно важен, поскольку  он предшествует непосредственно эпохе  плейстоцена, в котором были впервые  обнаружены ясные и неоспоримые ископаемые остатки гоминид, известных как австралопитековые (Australopithecinae).

Эти тонкокостные существа с небольшим мозгом являются самыми ранними из известных настоящих  гоминид. Первая из находок австралопитековых, состоящая из части черепа ребенка, была сделана в 1924 в известковом  карьере близ Таунса в Бечуаналенде (ныне Ботсвана) южноафриканским анатомом Р.Дартом. Дарт определил находку  как новую форму гоминид и  назвал ее Australopithecus africanus. Другие формы, названные парантропом (Paranthopus) и  плезиантропом (Plesianthropus), были найдены  позже и также в Африке. В 1959 в ущелье Олдовай в нынешней Танзании Луис Лики обнаружил одного из самых  древних представителей этой группы – зинджантропа (Zinjanthropus).

К настоящему времени найдены  остатки или значительные фрагменты  скелета более ста особей австралопитековых. Они особенно интересны тем, что  раскрывают относительные темпы  эволюции различных частей тела гоминид. Австралопитековые имели рост в  среднем 122–152 см и были прямоходящими, что следует из формы их длинных  костей ног и рук и подтверждается формой таза и характером сочленения черепа с позвоночником. Но объем  их черепной коробки был не больше, чем у современных шимпанзе и  горилл, – ок. 500 куб. см. По современным  представлениям, увеличение размеров черепной коробки и мозга произошло  несколько позже начала прямохождения, увеличения подвижности рук, гибкости кисти и развития зубов.

Находки последних десятилетий  проливают свет на происхождение  австралопитековых. В 1974 в Эфиопии, в районе Афар, Д.Джохансон обнаружил  при раскопках примитивный вид  этих человекообезьян, первая представительница  которого (обнаружены были кости женской  особи) получила уменьшительное имя  Люси. Научное название этого вида – A.afarensis, его возраст оценивается  в 3–4 млн. лет, и большинство специалистов считает, что он был общим предком  двух линий, разошедшихся в ходе эволюции: австралопитековых и гоминид. Линия австралопитековых, включавшая такие виды, как A.africanus, A.ethiopicus, A.boisei и A.robustus, угасла немногим более миллиона лет назад. Линия гоминид, к которой принадлежали исчезнувшие виды Homo habilis и H.erectus, привела к современному человеку – H.sapiens. Хотя A.afarensis находится в точке разветвления двух названных линий, он недостаточно похож на человекообразных обезьян, чтобы быть единственным связующим звеном между австралопитековыми и той древней «человекообразной обезьяной», от которой он произошел в ходе эволюции. «Обезьяна-прародитель» в действительности являлась не совсем человекообразной обезьяной, а скорее общим предком как человекообразных обезьян, так и человека, и жила (что следует из результатов биомолекулярных исследований) 4–6 млн. лет тому назад. Следовательно, должны были существовать одна или несколько форм, которые еще более примитивны, чем A.afarensis.

В декабре 1992 такая примитивная  форма была обнаружена в Эфиопии, неподалеку от места находки Люси, т.е. A.afarensis. Исследование этого примитивного вида, названного A.ramidus (в публикации 1994), показало, что его возраст 4,4 млн. лет; он имел по всем признакам  значительное сходство с шимпанзе, но обладал и некоторым человекоподобием, например относительно коротким основанием черепа и клыками той же формы, что и у гоминид. Неожиданным  оказалось то, что A.ramidus был лесным жителем. Это удивительно, поскольку  считается, что предок человека жил  в районах открытой саванны, и  именно условия открытой саванны  стали важным, если не ключевым, фактором развития в ходе эволюции вертикального  положения тела, т.е. хождения на двух ногах. Был ли A.ramidus существом двуногим, остается неизвестным.

Homo habilis (человек умелый). В 1961 в ущелье Олдовай в Восточной  Африке Джонатан Лики нашел  остатки первого представителя  Homo habilis. В дальнейшем в Восточной  Африке были сделаны и другие  находки, подтверждающие существование этого вида. Датирование ископаемых остатков определяет их возраст примерно в 2 млн. лет, т.е. H.habilis сосуществовал с австралопитековыми. Некоторые антропологи рассматривают его как высокоразвитый вид австралопитековых, но большинство признает его старейшим из рода Homo. H.habilis имел мозг объемом ок. 750 куб. см. – значительно больший, чем мозг австралопитеков, – и более «человеческую» зубо-челюстную систему. Считается, что к этому типу древнего человека относится первое свидетельство использования каменных орудий труда (хотя, по некоторым данным, галечные «праорудия» иногда обнаруживаются и вместе с остатками австралопитековых). Есть веские основания полагать, что H.habilis был непосредственным предшественником следующей ступени эволюции человека: Homo erectus .

Homo erectus (человек прямоходящий). Первой находкой H.erectus был знаменитый  яванский человек, ранее классифицировавшийся  как питекантроп (Pithecanthropus erectus); он  был найден в 1891 датским анатомом  Э.Дюбуа, который предсказал, что  древний человек должен был  существовать на о.Ява, и, отправившись  туда, блестяще подтвердил свою  догадку. Позже, в конце 1920-х  годов, целая группа ископаемых  остатков была обнаружена в  местечке Чу-Ку-Тьен близ Пекина  в Северном Китае. Эту группу  назвали Sinanthropus pekinensis, пекинский  человек. Сегодня эта находка  вместе с другими экземплярами  подобного типа из того же  региона считается принадлежащей  к виду H.erectus и переименована в  H.erectus pekinensis. В течение 1930-х годов  были найдены ископаемые экземпляры  того же общего типа (названные  Pithecanthropus robustus) и на о.Ява. Две  другие важные находками на  о.Ява, определенно принадлежащие  к H.erectus, – это обладающий очень  крупными челюстями Meganthropus paleojavanicus и представленный молодой особью (что усложняет анализ данных) Pithecanthropus modjokertensis. Кроме того, к H.erectus относятся еще две находки:  одна, известная как Atlanthropus из  Тернифина, сделана в Оране  (Алжир), другая – в 1962 в Кении.  Существует еще несколько других  экземпляров, классифицируемых как H.erectus, включая т.н. гейдельбергского человека, чья массивная челюсть была найдена в Мауэре (Германия), и человека Vertesszollos из Венгрии. Таким образом, география распространения H.erectus была чрезвычайно обширной. По оценкам, существование H.erectus датируется периодом от 1,5 до 0,3 млн. лет назад.

Представители H.erectus по росту  были вполне соразмерны современному человеку. Их тело отличалось полностью  вертикальным положением и мощной костной  системой, служившей, судя по точкам крепления  мышц, основой крепкой мускулатуры. Учитывая отставание развития черепа в процессе эволюции гоминид, неудивительно, что наиболее примитивные характеристики этих ископаемых связаны со строением  головы. Объем черепной коробки относительно мал, но необходимо отметить, что при  усредненном по всем экземплярам H.erectus объеме в 1000 куб. см. он почти укладывается в параметры современных норм, составляющих в среднем 1300 куб. см. Данные о строении мозга H.erectus ограниченны; известно, однако, что у них был  низкий лоб и не было, предположительно, развитых лобных долей мозга, с которыми мы связываем человеческий интеллект. К примитивным характеристикам  черепа H.erectus относятся также отсутствие подбородка и сильно развитое надбровье. Вместе с тем зубо-челюстная система  претерпела прогрессивные изменения: моляры стали мельче, челюсти уменьшились  и отступили назад, уже не выдаваясь  так, как у более обезьяноподобных австралопитеков. В результате наиболее развитые формы H.erectus, такие как пекинский  человек, имели слегка выступающие  носы и походили на H.sapiens.