Мария Живень

Еще в начале девятнадцатого века исследователи заметили, что фоссилии находятся в определенном порядке в разных осадочных слоях. Окаменелости примитивных организмов располагаются в более глубоких слоях осадка, чем те которые образовались в результате более поздней фоссилизации. И те окаменелости, которые образовались в результате более позднего осадконакопления, имели некоторые сходства с современными организмами. Многие ученые замечали преобразование организмов в формациях, но Чарльз Дарвин первый установил определяющую роль естественного отбора как движущую силу эволюции. Он изложил две главные проблемы эволюционной теории-происхождение приспособлений и видообразование в своей книге «Происхождение видов». Своей работой Чарльз Дарвин внес крупный вклад в развитие биологии и его заслуги невозможно переоценить.

Книга «Происхождение видов» была написана почти двести лет назад, и за это время наука значительно продвинулась вперед: появились более точные методы временных реконструкций. Во-первых, появился радиоизотопный анализ. Этот метод датировок стал возможным после открытия явления радиоактивности в 1896 году Беккерелем. Каждый радиоактивный атом характеризуется определенным периодом полураспада, тогда можно сопоставить долю радиоактивного элемента в исследуемом образце с долей продукта полураспада. Для анализа используются гелий, уран, углерод и другие элементы, которые обладают определенными рамками точности датировки. Например, радиоуглеродный анализ применяется, когда исследуемый материал не старше сорока тысяч лет. Конечно, есть высокая вероятность загрязнения образцов при изъятии пробы из окружающей окаменелость осадочной породы. Другой метод – ленточные глины, который основан на подсчете отложенных слоев песка и глины в приледниковых озерах. Эти слои переходят друг в друга, образуя годичные слои, которые и называют лентами. Слои образуются в результате неравномерного отложения осадочного материала в разное время года (зимой-глинистые, летом-песчанистые). Время отложения определяется подсчетом лент.

Третий метод - оптической датировки. Этот метод основан на определении момента времени, когда образец был на свету в последний раз. Проводят измерения интенсивности люминесценции при облучении материала зеленым, инфракрасным или синим цветом. Интенсивность света зависит от времени нахождения атомов под влиянием радиоактивных элементов, тоесть от количества энергии поглощаемой кристаллической решеткой облучаемого элемента. При воздействии света наколенная энергия выделяется, и ее величина характеризует время образования фоссилии. Метод применяется в промежутке времени от сотни до ста тысяч лет. Но существует вероятность, что при образовании окаменелости останки не сразу были скрыты под осадочной породой и какое-то время еще находились на свету.

Четвертый метод - термолюминесцентный метод, основанный на возможности атомов некоторых элементов накапливать энергию, ионизирующего излучения и при последующем нагревании высвобождать ее в виде вспышек света. Следовательно, количество вспышек возрастает при увеличении возраста исследуемого материала.

«Лишь небольшая часть земной поверхности была исследована теологически, и ни одна местность не исследована с достаточной полнотой, что доказывает важные открытия, которые ежегодно делаются в Европе»

В эпоху Дарвина большая часть осадочных пород Земли была еще не обнаружена и малоизученна, а палеонтология находилась лишь в стадии формирования. Все фоссилии найденные двести лет назад были не старше 500 млн. лет, тоесть самая ранняя эпоха, известная ученым, Кембрийская. Именно во время этой эпохи произошло резкое появление практически всех крупных таксонов современных животных, окаменелости которых найдены в раннекембрийских отложениях. Многие ископаемые остатки той эпохи сочетают в себе признаки сильно отличающихся друг от друга типов животных. Например, найдены фоссилии, имеющие признаки моллюсков и кольчатых червей. В Кембрии появились разнообразные многоклеточные формы, которые обладали хорошо выраженным экзоскелетом, что благоприятно влияло на сохранение в ископаемой форме.

Недавно исследователи обнаружили окаменелость губки, которой больше 650 млн. лет, что увеличило время существования многоклеточных животных на планете.

Но живые организмы появились на Земле намного раньше: более 3,5 млрд. лет назад. Многие годы ученых озадачивали минеральные образования – строматолиты, находящиеся на западе Австралии. Оказалось, что это окаменелые остатки синезеленых водорослей с возрастом 3,4 млрд. лет.

«Однако главная причина того, что бесчисленные промежуточные звенья не встречаются теперь повсеместно в природе, лежит в самом процессе естественного отбора, благодаря которому новые разновидности непрерывно вытесняют свои родоначальные формы и становятся на их место. Но ведь в таком случае количество существующих когда-то промежуточных разновидностей должно быть поистине огромным масштабом, в каком совершался процесс истребления. Почему же в таком случае каждая геологическая формация и каждый слой не переполнены такими промежуточными звеньями?»

Палеонтологи за последние полтора века обнаружили большое количество переходных форм, которые не были известны Дарвину. Ископаемые остатки древних организмов сохранили информацию о своей структурной организации, что позволило ученым сопоставлять ископаемых между собой и таким образом находить степень родства.

Но структурная организация образуется не случайно - она развивается постепенно из раннее существующих типов структур. Эти промежуточные звенья сочетают признаки более примитивных форм и также более высокоразвитых организмов, которые располагаются на более высоких ступенях эволюции

Сейчас найдено большое количество переходных форм, которые заполняют пробелы в геологической летописи Земли и одной из таких переходных форм является тиктаалик.

Ископаемое было обнаружено на севере Канады в 2004 году и существовало во времена позднего Девона (около 380 млн. лет назад). Голова животного напоминала крокодилью, с челюстями достигающими 1,5 м. в поперечном разрезе, глазами, находящимися сверху. Чешуя покрывала трехметровое тело. Эти признаки в совокупности с жабрами говорят о родстве с рыбами, но в тоже время животное обладало особенностями в строении грудных плавников: в сочленении костей найдены предплечье, зачатки кистей и локтей, а также подвижным шейным отделом и ребрами, похожими по строению на ребра четвероногих.

Все перечисленные признаки говорят о том, что ископаемое животное является переходной формой между рыбами и примитивными четвероногими, хотя его нельзя называть прямым предком современных наземных позвоночных. Анатомические особенности костей грудного пояса, видимо, позволяли тиктаалику передвигаться по заросшим мелководьям. Известно, что эволюционная ветвь ископаемого вымерла, но линия предка современных четвероногих животных могла сформироваться раньше или позже существования тиктаалика.

Через несколько лет после издания книги «Происхождения видов» была найдена другая переходная форма. Археоптерикс является самой известной и хорошо изученной фоссилией самой древней и примитивной птицы известной науке, жившей около 150-147 млн. лет назад. Археоптерикс является промежуточным звеном между птицами и пресмыкающимися. Его строение включает ряд признаков характерных для обеих форм. Он обладал крыльями и перьями, покрывающим все тело, что делало его похожим на птицу, но отличался от нее когтями пальцев на передних конечностях, костистым хвостом, двояковогнутыми позвонками и челюстями с рядом зубов.

Представления Дарвина о закономерностях образования окаменелостей сегодня также актуальны: фоссилии практически не образуются на суши, а лишь там, где происходит мощное плотное образование слоев осадконакопления, которые устойчивы к действию внешних факторов. На особенности образования окаменелостей также влияет скорость осадконакопления и его затвердения, тоесть насколько быстро остатки и порода смываются водой, тогда нельзя достоверно воспринимать взаиморасположение фоссилий в одном и том же геологическом слое.

«Неполнота геологической летописи» как и сама книга «Происхождения видов путем естественного отбора» остается актуальной и в наше время. Новые открытия, совершенные за последние 150 лет, лишь подтверждают теорию эволюции.