Если говорить об одноклеточном организме, то ДНК, самая важная единица клетки, репродуцируется без изменений. В начале возникновения жизни на Земле это была первая стадия репродукции: она называется митозом. При митозе клетка делится на две части, и получаются две клетки, идентичные первой. Таким способом не могло произойти никаких эволюционных изменений, ибо в этом случае мы имеем дело только с клонами. В то же время, чтобы мы могли убедиться в существовании гена посредством проявления фенотипических признаков, как, например, зеленые или карие глаза, необходимо, чтобы ген активировался и получил стимул. В самом деле, ген, представленный в цепочке ДНК, может молчать, и тогда никто не узнает о его существовании!

У клетки есть пол

Итак, революция началась. Вопросы «почему» и «как» продолжают оставаться предметом ученого спора. Первые клетки, появившиеся 3,8 млрд лет назад, не скапливаются, чтобы образовать многоклеточные организмы: каждая клетка сидит в своем углу. Они не соблазняют друг друга, не спариваются, потому что для репродукции им достаточно поделиться пополам. Они черпают энергию из солнечных лучей, заливающих нашу планету. Эти живые одноклеточные организмы, называемые эубактериями или прокариотами, представляют собой клетки без ядра, но с ДНК. Они существуют по сей день. Под действием фотонных лучей, испускаемых Солнцем, они начинают преобразовывать господствовавший в то время на нашей планете углекислый газ в кислород. Механизм этого преобразования называется фотосинтезом. Проходит около 2 млрд лет. Наша атмосфера преображается. Воздух в достаточной степени наполнился кислородом. В нем могут существовать живые многоклеточные организмы, или эукариоты. Теперь ДНК вытеснена в клеточное ядро, представляющее собой мембрану. Клетка обретает пол – мужской или женский. Это больше не та клетка, что при делении производит идентичные клетки, это уже слияние двух клеток, дающее рождение третьей. Третья клетка несет в себе характеристики материнских клеток, но отличается от них. Первые шаги навстречу эволюции человека сделаны.

Синева окружает Землю

Есть небо, есть океан. Горы и долины образуют рельеф Земли. Их заселяют живые организмы. У них появляются половые органы. Встреча самца и самки позволяет свершиться чуду эволюции. Слияние двух половых клеток, или гамет, каждая из которых обладает половинным набором хромосом той особи, которая будет зачата, происходит у всех животных.

Каждая клетка существа, имеющего пол, обладает парным набором хромосом, что позволяет образовать одну гамету с одинарным набором хромосом и дать жизнь потомству, у которого будет парный набор хромосом. У мужчины 46 хромосом: 44 аутосомы и 2 хромосомы, называемые половыми хромосомами – X и Y. У женщины также 44 аутосомы и 2 половые хромосомы XX. Гамета является единицей размножения. У мужчин сперматозоиды содержат 22 пары аутосом (нумеруемые от 1 до 22) плюс одна половая хромосома с двумя возможными типами гамет – Y или Х. У женщин только один тип гамет – яйцеклетка. У нее есть также 22 пары аутосом (нумеруемые от 1 до 22) и одна половая хромосома Х. Когда две гаметы встречаются, мы получаем мужскую особь, если в яйцеклетку проникнет сперматозоид Y, и женскую, если проникнет сперматозоид Х.

Митохондрия хранит верность матери

Сперматозоид передает только свою нуклеиновую кислоту ДНК. Яйцеклетка также передает свою нуклеиновую кислоту ДНК, но сохраняет свои митохондрии, а следовательно, после оплодотворения сохраняет свою митохондриальную ДНК. Ребенок, вне зависимости от пола, получит митохондрии матери и хромосомы матери и отца. Проникнув в яйцеклетку, сперматозоид теряет свой хвостик. Сквозь мембрану яйцеклетки проникает только ядро, не содержащее митохондрий, так что в оплодотворенном яйце будет только мужская хромосомная информация. На этом утверждении основана теория митохондриальной Евы. Согласно этой теории, мы все произошли от одной африканской матери. Об этом мы расскажем несколько позже.

Ключ эволюции – организм, имеющий пол

Какое преимущество получила природа более миллиарда лет назад, когда усложнила форму жизни, оказав предпочтение половому хромосомному методу размножения вместо простого деления? Это усложнение открыло живым организмам феноменальные возможности эволюции. Больше ни один цельный организм не будет скопирован точь-в-точь. Гены, подлинные повелители наших предков и нашего потомства, подверглись многочисленным изменениям. Эти изменения могут быть вторичными как по отношению к мутации, так и к генетическому смешиванию хромосом из гамет матери и отца во время формирования эмбриона. Организм, который в результате появится на свет, не будет похож ни на кого, но вместе с тем будет содержать в себе признаки прошлых поколений.

ДНК практически бессмертна. Меняется только ее оболочка

После первой революции, заключавшейся в появлении живых организмов с половым размножением, наступает вторая, когда возникает пищевая цепочка: хищники и добыча. Естественный отбор идет полным ходом. Одни особи оказываются более приспособленными к охоте, чем другие. Удивительно: к виду, не претерпевшему изменений на протяжении 400 млн лет, относится акула! Ископаемые образцы свидетельствуют о том, что 570 млн лет назад в море появились многоклеточные организмы, а чуть позже, около 400 млн лет назад, трилобиты и папоротники. Трилобиты уже представляют собой довольно сложные организмы. Глаза трилобитов состоят из сотни фасеток, как у современной мухи. Точно так же, как глаза трилобитов можно назвать самыми первыми глазами на планете, можно сказать, что человек, без сомнения, первое живое существо на нашей Голубой планете, овладевшее даром речи.

Трилобиты, первыми увидевшие Землю, передали способность видеть многочисленным видам. Возможно, человек является исходной точкой для других видов, которые получат способность разговаривать. За время эволюции акула сохранила свой внешний облик. Тело акулы состоит из хрящевых тканей, ибо костной ткани в то время еще не существовало. Став непревзойденным океанским охотником, акула сумела выжить как вид. Она находится на вершине пищевой цепочки. Вместе со скатами она бороздит океанские воды, пожирая гладкокожих, без плавников и зубов, рыб, появившихся 530 млн лет назад. Эти первые рыбы питаются планктоном. Но вскоре появляются организмы, обладающие костным скелетом. Фосфат кальция, основной строительный материал для костей, устоявших перед испытанием временем, позволяет нам узнать о существовании этих животных на основании их ископаемых остатков. Течет время, изменяется климат, многочисленные виды появляются и исчезают. Разнообразие живого мира впечатляет. Эволюция медленно подготавливает появление приматов.

Известные нам сегодня рыбы имеют внутренний осевой скелет, состоящий из окостеневшей хрящевой ткани. Рыбы бороздят океаны. С появлением амфибий и рептилий формируется дыхательная система, пригодная для жизни на суше. Промежуточным звеном между рыбой и саламандрой является акантостега, жившая 350 млн лет назад. Метаморфоза, позволившая животным завоевать землю, начинается 330 млн лет назад. Изменяется скелет. Локомоторный аппарат, прежде не соединенный с тазовым поясом, теперь плотно с ним соединяется, чтобы удержать тяжесть собственного тела на твердой земле. Отныне важную роль играет сила тяжести. Чтобы передвигаться по твердой земле, надо иметь достаточно прочный и стабильный костяк. Надо развивать дыхательную систему, приспосабливая ее к нашей земной атмосфере. По мере того как море отступает, освобождая место для суши, по мере того как озера постепенно исчезают, животные морских глубин, чтобы выжить, вынуждены приспосабливаться к твердой земле и воздуху. Повелителями нашего земного мира постепенно становятся рептилии. Множатся растения. Водный мир делится на моря и реки. Акула сохраняет свое доминирующее положение. Рептилия медленно, но уверенно движется по тропе эволюции к млекопитающему. Утконос – промежуточное звено между ними – дожил до наших дней. Это чудно́е существо, очень странное. У него теплая кровь, он выкармливает детенышей молоком, но откладывает яйца.