Вчені оцінюють чисельність видів, що живуть на Землі, приблизно в 8,7 млн. Сучасне біорізноманіття виникло в процесі еволюції завдяки мінливості, спадковості та природному відбору.
Яна Шурупа, к. б.н., співробітник кафедри біологічної еволюції біологічного факультету МДУ, спікер курсу Skillbox «Еволюція життя на Землі», розповідає про те, як пристосовуються і виживають різні організми. Від еврибіонтів-щурів, що розселилися по всій планеті, і тихоходок, які виживають у відкритому космосі, до «живих копалин», які освоїли вузьку екологічну нішу і практично не відрізняються від предків, що існували мільйони років тому.
Класифікація організмів: подібності та відмінності як основа життя
Людство завжди намагалося класифікувати живу природу, систематизувати ту різноманітність організмів, з якою вступало у взаємодію. Це допомагало вибудовувати відносини з навколишнім світом - і визначати, яке місце в ньому займає людина.
Перші класифікації будувалися на зовнішній схожості. В одну групу потрапляли організми, схожі один на одного зовні або володіють загальними властивостями. Наприклад, до розвитку зоології і систематики, через поверхневу зовнішню схожість і водний спосіб життя, китів відносили до риб. Від правильного визначення виду рослин або тварин залежало виживання людини. Дуже важливо розуміти, що перед тобою: їстівна або неїстівна рослина, хижак або видобуток.
Викопний мечехвіст
Сучасна систематика зробила крок далеко вперед з часів перших спроб класифікації живого світу. Зовнішня схожість все ще зберегла значення, але вчені відкривають нові види і все більш детально вивчають вже описані. Завдяки розвитку наукових методик і відкриттям в області ембріології, палеонтології, еволюційної біології розвитку, молекулярної біології ми більш детально розуміємо спорідненість живих організмів, їх походження, особливості життєдіяльності. Згадаймо уроки біології та древо життя: від великих гілок - царств - відходять гілки поменше: типи, класи, загони, сімейства. Найбільш «дрібні» таксономічні одиниці - рід і вид. І щороку класифікація живих організмів удосконалюється. Через горизонтальне перенесення генів гілки деяких дерев перетинаються. А мега-систематика змінилася кардинально: замість знайомих і простих гілок «рослини-гриби-тварини-бактерії», тепер ми бачимо пишний «куст» (див. ілюстрацію). Життя виявилося цікавішим і різноманітнішим, ніж ми вважали раніше. І ми все більше дізнаємося про особливості різних організмів, причому на різних рівнях: вид, популяція, особина, клітини, аж до молекулярного.
Один з останніх поглядів на філогенетичне дерево життя еукаріот. Люди і тварини належать до гілки «Animals», зображеної в лівому нижньому кутку (позначеної значком дрозофіли)
Щоб пояснити, як виникло відоме нам біорізноманіття, важливо розуміти механізми і закони, за якими воно змінювалося і розвивалося в часі. У XIX столітті Чарльз Дарвін сформулював теорію еволюції, в якій описав механізми. Оскільки ресурси обмежені, виникає боротьба за існування, і, як правило, виживає не все потомство, а найбільш пристосовані особини. І саме їхні ознаки передаються у спадок нащадкам. Так працює природний відбір - виживає найбільш пристосований.
Сучасна еволюційна біологія, крім «класичної» теорії еволюції Дарвіна, спирається на дані генетики, епігенетики, молекулярної біології, палеонтології, EvoDevo і ряду інших наукових дисциплін. Але пристосованість, уявлення про яку доповнюється актуальними науковими даними, залишається одним з ключових понять.
Про вузьких фахівців і космічні тихоходки
Для різних груп організмів відрізняється спектр умов, в яких вони мешкають. І розрізняють:
- Еврібіонтів, які можуть мешкати в широкому спектрі умов і переносити їх коливання.
- Стенобіонтів (або «Вузьких фахівців»), які можуть існувати тільки за певних і постійних умов.
- Екстремофілів, які здатні виживати практично за будь-яких умов, навіть за найбільш екстремальних.
Гарний приклад еврибіонта - сірий щур. Цей вид поширений практично по всій Земній кулі. Щури можуть пристосуватися до різних умов, місць, можуть харчуватися різною їжею, вони швидко розмножуються. А ось «вузький фахівець», наприклад, коала: цей вид займає більш обмежену екологічну нішу - умови існування, відповідно, і ареал у цих тварин не такий великий, як у щурів. Коали харчуються листям евкаліпту. З одного боку, у них немає конкуренції, тому що інші тварини не харчуються евкаліптом. З іншого боку, вони залежать від цієї рослини. Якщо умови різко зміняться і дерева загинуть, то коали теж будуть під загрозою зникнення, оскільки вони не зможуть швидко переключитися на іншу їжу.
Ми помиляємося, коли вважаємо, що виживає найсильніший. Правильніше сказати, що виживає найбільш пристосований. Пристосованість вимірюється в тому, наскільки ефективно організм виживає і залишає життєздатне потомство.
У процесі еволюції з'являються і передаються у спадок ознаки, які підвищують шанси на виживання. Наприклад, така ознака як покровительське забарвлення, яке робить організм непомітним. Вона захищає, наприклад, ковальців і гусениць метеликів, яких складно помітити на тлі зеленої рослинності. Або, навпаки, робить непомітним хижака, допомагаючи йому добувати їжу. Білий ведмідь «зливається» зі снігом, гепард - з травами савани. Причому, за різних умов корисними будуть різні ознаки: на крайній півночі це може бути більш густа шерсть, короткі вуха і короткі лапи, а ось в пустелях - довгі вуха і здатність економно витрачати вологу.