Жизнь на Земле не смогли уничтожить даже самые страшные природные катаклизмы

Даже полное оледенение, случившееся на Земле 600 миллионов лет назад, не смогло уничтожить все живые организмы. Жизнь сохранилась и продолжила свое развитие.

Позже, 250 миллионов лет назад, произошло гигантское трапповое извержение в Западной Сибири, земная кора треснула и миллионы кубических километров лавы вылились на поверхность, резко изменив состав атмосферы и кислотность вод океана. Эти события, известные сейчас как пермское вымирание, уничтожили 96 % всех морских видов и 70 % наземных видов позвоночных, но оставшиеся приспособились к новым условиям среды и смогли развиваться дальше.

Живые организмы эволюционируют в сторону повышения выживаемости

Все существа на планете борются за жизнь тем или иным способом. Они пытаются остаться в живых сами и произвести на свет жизнеспособное потомство, которое обеспечит сохранение их вида. Практически все существующие ныне виды проявили чудеса приспособляемости к изменяющимся условиям внешней среды, и это помогло им выжить во времена природных катаклизмов.

Первая последовательная теория биологической эволюции, выдвинутая французским натуралистом Жаном Батистом Ламарком в 1809 году, объясняла прогрессивное развитие с передачей по наследству приобретенных признаков тем, что у организмов существует внутреннее «стремление» к совершенствованию. А любое совершенствование живого организма всегда идет только в одном направлении - повышения выживаемости вида и увеличение продолжительности его жизни.

В качестве примера, подтверждающего свою теорию, Ламарк приводил жирафа. Известно, что это самое высокое из млекопитающих животных обитает во внутренних областях Африки и водится в местах, где почва почти всегда сухая и лишена растительности. Это заставляет жирафа объедать листву деревьев и делать постоянные усилия, чтобы дотянуться до неё. Вследствие этой привычки, существующей с давних пор у всех особей данной породы, передние ноги жирафа стали длиннее задних, а его шея настолько удлинилась, что это животное, даже не приподнимаясь на задних ногах, подняв только голову, достигает шести метров в высоту.
Как известно, семейство жирафовых миллионы лет назад насчитывало множество видов. Но после ледникового периода в живых остались только два, наиболее приспособившихся к новым условиям жизни вида - жираф и окапи.

Еще один пример – верблюды. Они были одними из основных представителей так называемой мамонтовой фауны, существовавшей в северной Евразии вплоть до окончания последнего оледенения 10—12 тыс. лет назад. Другие представители этой фауны - мамонты, шерстистые носороги и большерогие олени – вымерли, а верблюды сохранили свой вид, приспособившись к жизни в суровой и безводной местности. Они прекрасно чуют запах влаги и могут почувствовать свежее пастбище или пресную воду за 40-60 километров. Даже влага, выделяемая из ноздрей при дыхании, у верблюдов собирается в особой складке и попадает в рот. Они могут подолгу обходиться без воды, теряя при этом до 40% веса тела, а добравшись до водоема, выпить сразу до ста литров. Широкие двупалые ступни верблюдов отлично приспособлены для передвижения по сыпучим пескам или мелким камням, а в горбах концентрируются все жировые запасы организма.

360 миллионов лет назад, чтобы выжить, животным пришлось перебраться из воды на сушу, в принципиально иную среду. Позднее некоторые из них снова вернулись в водную стихию. Так, все китообразные, включая китов, дельфинов и морских свиней, являются потомками сухопутных парнокопытных. Киты и бегемоты произошли от одного предка, жившего 54 миллиона лет назад. А 50 миллионов лет назад киты снова перешли к водному образу жизни. При этом они дышат при помощи легких, кормят детенышей молоком, являются теплокровными и даже имеют шерсть. При этом гренландские киты, способные жить более 200 лет, являются рекордсменами по продолжительности жизни среди позвоночных животных.

Оленям, типичным лесным жителям, в эпоху великих оледенений, когда северная заболоченная тундра завоевала огромные пространства, тоже пришлось привыкать к новым условиям существования. Лучше всех с этой задачей справились болотные олени, которые уже были приспособлены к жизни на зыбкой почве лесных болот. Так около миллиона лет назад они превратились в настоящих обитателей тундры – северных оленей. Это животное чует ягель, свой основной продукт питания, даже под слоем снега. Лишайниковые вещества, получаемые с пищей, спасают его от кишечных паразитов. Широкие копыта позволяют перемещаться по рыхлому снегу и раскапывать его в поисках пищи. А теплая шерсть состоит из полых волосков, что не только улучшает теплоизоляцию, но и помогает также держаться на плаву при переходе рек вброд.

Медведи, появившиеся около 2 миллионов лет назад, стали родоначальниками более десяти видов, но большинство из них вымерли в период антропогена. Предки нынешних бурого и белого медведей выжили, но приспособились к условиям жизни абсолютно по-разному, 600 тысяч лет назад дав начало двум разным видам.
Бурые медведи всеядны, но рацион у них на 3/4 растительный, поэтому чтобы пережить голодный зимний период, они впадают в спячку, которая в разных районах длится от от 75 до 195 дней.
А белые медведи – хищники, питающиеся морскими животными, активны практически круглый год. В зимнюю спячку на 50-80 дней могут впадать только беременные самки. Остальные животные совершают сезонные кочёвки, летом отступая вместе с полярными льдами ближе к полюсу, зимой перемещаясь на юг, заходя на материк. Они приспособились добывать еду и на суше, и в воде. Свою добычу медведь может увидеть за несколько километров, кольчатую нерпу может учуять за 800 м, а, находясь прямо над её гнездом, слышит малейшее шевеление. Как и у северных оленей, шерстинки у белых медведей полые, а подошвы ног подбиты шерстью, чтобы не скользить по льду и не мёрзнуть. Между пальцами есть плавательная перепонка.

Высокогорные насекомые, живущие в холодном разряженном воздухе, потеряли способность к полету, так как в полете резко увеличивается испарение, и возрастают расходы энергии. Поэтому в Гималаях выше границы леса больше половины всех насекомых лишены крыльев.
У высокогорных позвоночных возрастает концентрация эритроцитов и гемоглобина в крови, заметно увеличиваются размеры сердца, что способствует насыщению крови и тканей тела кислородом в условиях его недостаточности. Приспособлением к низким температурам служат темная окраска и густая опушенность тела. Темноокрашенные тела поглощают тепловое солнечное излучение и нагреваются на 10—30° выше, чем воздух.

 

 

Но не только модификация тела, изменение режима питания и смена ареала обитания помогали живым организмам выживать в меняющемся мире. Некоторые приобретали социальные навыки, другие – совершенно уникальные свойства организма

Так, семейство муравьев, возникшее примерно 110—130 млн лет назад, пережило гигантские извержения вулканов, гибель динозавров, расхождение континентов, и сегодня насчитывает более 12 000 видов и распространено по всему миру, за исключением Антарктиды и некоторых удалённых островов. Успех муравьев объясняется их способностью образовывать гигантские суперорганизмы, которые существуют тысячи лет и состоят из множества связанных муравейников, обменивающихся между собой рабочими особями. Кстати, муравьиная королева может жить до 20 лет, в 100 раз дольше, чем большинство одиночных насекомых аналогичного размера.

В экстремальных погодных условиях некоторые виды бесхвостых погружаются в состояние анабиоза и могут не проявлять никакой активности в течение нескольких месяцев. Наземные виды (например, американская жаба) роют себе на зиму нору и спят в ней. Водные виды (например, лягушка-бык) залегают на дне водоёма, частично погружаясь в ил, но сохраняя, тем не менее, доступ к кислороду, растворённому в воде. Их метаболизм замедляется, и они выживают за счёт потребления внутренних энергетических резервов. Многие бесхвостые могут выжить после замерзания. Несмотря на то, что под их кожей и в полостях тела образуются кристаллы льда, жизненно важные органы защищены от замерзания вследствие высокой концентрации глюкозы в тканях. С виду безжизненная, замёрзшая лягушка может начать дышать и возобновить работу сердца, если её отогреть.

Летучие мыши, как и большинство рукокрылых в темноте полагаются не на зрение, а на слух, ориентируясь методом эхолокации. Летучая мышь испускает высокочастотные сигналы, которые человеческое ухо почти не воспринимает. При этом, когда мышь издает ультразвук, специальные мышцы в ее ушах закрывают ушные раковины для предотвращения повреждения слухового аппарата. Во время полёта летучие мыши поют песни, используя сложные сочетания слогов, на высоких частотах. С помощью этих песен они общаются между собой.
Интересно, что способность к эхолокации в процессе эволюции появилась и у дельфинов – животных, живущих в совершенно другой, водной среде. И они тоже имеют свою систему звуковых сигналов: эхолокационные, испускаемые на очень высоких ультразвуковых частотах, недоступных человеческому слуху, служащие для обнаружения добычи, и около 200 видов «свиста» для коммуникации с сородичами.
Три года назад британские исследователи выяснили, что эти две совершенно разные группы животных – летучие мыши и дельфины, имеют общий белок, который и позволяет им осуществлять эхолокацию.

 

В природе существуют виды, остающиеся неизменными на протяжении сотен миллионов лет, иногда их называют живыми ископаемыми

Так, крокодилы в почти неизменном виде существуют более 200 миллионов лет. За это время Солнце успело сделать виток вокруг центра Галактики, но среда обитания крокодилов — пресные водоёмы тропиков и субтропиков, по сути, мало изменилась с древнейших времён. При этом продолжительность жизни крокодилов достигает 100 лет.

В реках и озерах северной Америки живет хищная Ильная рыба, способная дышать атмосферным воздухом. Останки этого вида были найдены в отложениях середины триасового периода (237—228 млн лет назад) в Китае, Испании и США

Акулы, предки которых появились примерно 400 миллионов лет назад, сумели пережить пермское вымирание, уничтожившее 245 миллионов лет назад 96% морской жизни. Они несколько видоизменились, но на протяжении последних 150 миллионов лет существуют практически в неизменном виде.

Мечехвосты бороздили морское дно примерно 230 млн лет назад. Их можно встретить и сегодня почти по всей экваториальной и тропической зоне, а также в умеренном поясе. Численность этих морских членистоногих достаточно велика, в Японии и США их даже используют для получения удобрения.

Латимерия – единственная сохранившаяся до наших дней кистеперая рыба. Считается, что она не меняла своего строения более 400 млн лет. Она обладает неповторимым строением черепа, точнее мозговой коробки, которая состоит из двух половинок и соединена специальным суставом. Кроме того, латимерия обладает сетевой электросенсорной системой, характерной только для этого вида животных.

Утконосы и ехидны, обитающие ныне в Австралии практически, в неизменном виде существуют на протяжении 110 миллионов лет.

Животные показывают чудеса приспособляемости, ухитряясь выживать в самых неподходящих для жизни условиях

Ни давление морских глубин, ни разряженный холодный воздух высокогорий, ни самые жестокие засухи не могут остановить развитие жизни.

Даже на огромной глубине, на расстоянии нескольких километров от поверхности Земли, обитают более 120 видов одноклеточных животных, 17 видов кишечнополостных, 50 видов червей, около 60 видов моллюсков, более 110 видов ракообразных, около 26 видов губок, порядка 60 видов иглокожих и несколько видов рыб.
Морские моллюски неопилины живут в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах на глубине от 1,8 до 6,5 км, а глубоководные рыбы породы мешкорот - от 2 до 5 км.
Почти на самом дне Марианской впадины, на глубине 10,6 км, где давление достигает 108,6 МПа (в 1100 раз больше обычного атмосферного) океанологи обнаружили гигантских амеб, достигающих в размерах 10 см.

На высоте 6800 м, выше постоянной снеговой линии, среди скал и осыпей, лишенных высших растений, в Гималаях были обнаружены мелкие пауки-скакунчики.
Бабочки лишайницы обитают в горах на высоте до 5700 м над уровнем моря, а ледниковые блохи добрались до высот около 6 км – они даже способны выдерживать замораживание и снова оживать при оттаивании.
На высоте 6 км также могут жить копытные (бараны, козлы), охотящиеся за ними снежные барсы и грызуны (шиншилла, пищухи).
Самый высокогорный вид птиц - альпийские галки, которых альпинисты встречали во время восхождения на Джомолунгму на высоте 8100 м.

В самых засушливых районах Австралии, где дождя не бывает по много месяцев, а иногда и лет, животные выработали свой механизм самосохранения. Лягушка, носящее название Роющая лопатница, во время жаркого сухого сезона впадает в состояние эстивации (летней спячки), обходясь без пищи и воды 9-10 месяцев в году. Она зарывается в землю и сворачивается в защитном коконе, который образует её сброшенная кожа. Исследования показали, что во время эстивации метаболизм лягушки меняется так, что КПД митохондрий увеличивается, позволяя более эффективно использовать ограниченное количество энергетических ресурсов, доступных лягушке в состоянии спячки.

 

Микроогранизмы способны выживать повсюду, кроме кратеров действующих вулканов

Их не пугают ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жёсткое облучение атомных реакторов.

В ноябре 2012 года на глубине 4 км в подледном антарктическом озере Восток обнаружена жизнь, которая самостоятельно существует несколько миллионов лет. Это несколько видов простейших бактерий, которые спокойно переносят отрицательные температуры до минус 14 градусов Цельсия.

В водах горячих источников с высоким содержанием кислоты и серы живут и прекрасно себя чувствуют археобактерии термоацидофилы, считающиеся самыми древними из ныне существующих живых организмов. Они предпочитают температуру 70—80 °C и pH в пределах между 2 и 3. Такая удивительная живучесть объясняется тем, что их плазматическая мембрана содержит большое количество насыщенных жиров, а их ферменты не денатурируют при этих экстремальных условиях.

На глубине 580 метров под морским дном в отложениях возрастом 3.5 млн лет обнаружены бактерии, получающие энергию за счет химических реакций, не связанных с солнцем, а именно за счет хемисинтеза. Такие бактерии могли бы жить и на других планетах и даже в недрах астероидов.

Еще более интересное открытие сделали ученые, пробурившие скважину у берегов Ньюфаундленда на океанской глубине 4560 м. На глубинах от 860 до 1626 м под уровнем морского дна они взяли пробы донных отложений, формировавшихся на протяжении более 100 млн лет. Во всех девяти пробах обнаружилось большое количество микроорганизмов - 1,5 млн клеток на куб. см. — это типичная плотность для глубоких слоев морских осадков. Примерно 60% клеток были живыми, более того, многие из них делились. Больше всего делящихся клеток обнаружилось в самой нижней пробе, где была максимальная концентрация углеводородов, а также максимальная температура. Здесь преобладали археи, которые могут расти при экстремально высоких температурах (до 100–103°С), не нуждаются в кислороде и питаются готовыми органическими соединениями, возможно, высокомолекулярными углеводородами, образующимися без участия живых существ.

В середине прошлого века впервые была обнаружена бактерия Deinococcus radiodurans, которая может переносить дозу облучения в 5000 греев (для человека смертельная доза составляет 5 греев). Эта бактерия может размножаться на ядерном реакторе, потому что обладает мощными механизмами репарации ДНК. Сначала даже думали, что эти бактерии попали на землю с Марса, но потом оказалось, что они имеют земных родственников. Просто кольцевая бактериальная ДНК имеется в цитоплазме бактерии в нескольких копиях, и даже если все кольца разорваны, специальный белок может собрать новое работоспособное кольцо из остатков других. Эту способность к высокоточному хранению информации предложили использовать, чтобы записывать в этот род бактерий данные, которые смогут пережить ядерную катастрофу. Например, в нее записали слова песни «Этот маленький мир», и они остались без изменений после 100 поколений репликации бактерий. А сам «ген бессмертия», обеспечивающий восстановление поврежденной ДНК, оказался нужен не для борьбы с радиацией, а для борьбы с высушиванием, которое оказывает сходное повреждающее действие на клетку.
Эта бактерия может жить в открытом космосе, выдерживать очень кислую и очень горячую среду. Ее красноватые колонии были найдены в пустыне, на дне океана, во льдах Антарктиды и в стерилизованных консервах.

 

В природе существуют животные, обладающие удивительно высокой продолжительностью жизни по сравнению с аналогичными видами

В 2006 году у берегов Исландии британские биологи обнаружили старейшее животное на Земле – двустворчатого моллюска вида Arctica islandica, возраст которого, определенный по кольцам его раковины, составил 507 лет. Животное получило собственное имя Мин, в честь династии китайских императоров, которые правили в те времена, когда оно появилось на свет в 1499 году. Механизмы, обеспечивающие моллюскам столь высокую продолжительность жизни, пока неясны.

Среди млекопитающих животных аномальное долголетие демонстрируют грызуны голые землекопы и летучие мыши ночницы Брандта, которых сейчас активно изучают биологи.

Ночница Брандта, небольшая летучая мышь, обитающая в районах с умеренным климатом в Европе и Азии, может прожить до 40 лет в то время, как продолжительность жизни ее ближайших сородичей - максимум 2-3 года. У мыши Брандта вообще нет основных признаков старения — не дряхлеют мышцы, нет проблем с костями и, что особенно важно, никогда не встречается рак, очень распространенный у обычных грызунов.
Пытаясь выявить гены, которые могли бы отвечать за её долголетие, ученые секвенировали геном мыши. Выяснилось, что, как и у большинства других млекопитающих он состоит из 22 тысяч генов и содержит типичные для летучих мышей генетические вариации, позволяющие им использовать в полёте ультразвуковую эхолокацию. Но помимо всего прочего, исследователи обнаружили также изменение генов двух белков, участвующих в росте организма: рецептора гормона роста и рецептора инсулиноподобного фактора-1, которые запускают в клетках каскад реакций, ведущих к росту и делению клеток при одновременном отключении клеточных механизмов стрессоустойчивости. Снижение чувствительности к этим гормонам приводит к карликовости при деблокировании клеточных систем противодействия стрессам, в результате продолжительность жизни возрастает. Кроме того, в геноме ночницы Брандта наблюдается увеличение количества гена FBXO31, играющего ключевую роль в остановке клеточного цикла в ответ на повреждение ДНК, он получил у ночницы Брандта дополнительные 52 копии в геноме.

Голые землекопы – грызуны, обитающие в Африке, живут до 32 лет, в 6-10 раз дольше, чем их ближайшие сородичи. При этом они практически не меняются с возрастом, не имеют ни внешних признаков старения (четырехлетние и 20-летние особи почти не имеют отличий), ни внутренних (с возрастом не появляется дряхлость мышц, ослабление минерализации костей, не нарушается способность к воспроизводству). Кроме того, у голых землекопов до сих пор не было зафиксировано ни одного случая заболевания раком и даже, искусственно спровоцировать у них эту болезнь тоже не удается.
Ученые выяснили, что секрет их устойчивости к раку – наличие гилауроновой кислоты во внеклеточном матриксе - структуре, заполняющей пространство между клетками. Именно она разделяет клетки грызуна, не позволяя им накапливаться и создавать опухоль. При этом у голых землекопов каждая молекула гиалуроновой кислоты по размеру в 5 раз больше, чем у других грызунов и даже человека. Ученые считают, что такое количество гиалуроновой кислоты землекопы приобрели в процессе эволюции для того, чтобы их кожа стала достаточно эластичной и не разрывалась, когда животное пытается пролезть по узкому проходу.

 

В растительном мире есть свои долгожители. Секвойи и баобабы могут жить более 5000 лет , остистые сосны - более 4000 тысяч лет, тисы и баньяны – около 3000 лет, а дубы и серебристые тополя – до 1000 лет.
Возраст самой древней ели, произрастающей в шведской провинции Доларна, оценивают в 9550 лет. Ученые провели генетический анализ и выяснили, что она имеет тот же генетический материал, что и останки под ней. Оказывается, после отмирания древнее дерево, по неустановленным причинам, дало молодой побег, тем самым продлив себе жизнь.

 

Удивительные способности к регенерации позволяют некоторым живым организмам не стареть и сохранять жизнеспособность неограниченно долго

Практически бессмертным существом можно считать медузу Turritopsis Nutricula, которая умеет обращать вспять процесс старения. Ученые выяснили, что в отличие от большинства медуз, которые после участия в репродуктивном цикле умирают, она после спаривания возвращается к ювенильной стадии. Иначе говоря, достигнув зрелости, эта медуза снова превращается в молодую особь и способна повторять этот цикл бесконечно. По одной из гипотез, клетки в ее организме способны перепрограммироваться из одного типа в другой и тем самым снова и снова омолаживать организм.

Моллюск жемчужница Маргаритифера практически не стареет, она способна прожить до 250 лет, и погибает не от старости, а от голода, так как всё время растёт, и в конце концов её раковина становится такой большой, что не позволяет ей передвигаться. Даже в возрасте более 100 лет Маргаритифера способна производить до 6 миллионов зародышей, в то время как её 30-летние собратья - лишь 1 миллион. Более того, она может делиться своей способностью не стареть с другими живыми существами. Установлен такой поразительный факт: нестареющая жемчужница, паразитирующая на атлантическом лососе, способна в несколько раз продлить ему жизнь.

 

Гидра – животное размером 1—20 мм, обитающее в стоячих водоёмах и реках с медленным течением, практически бессмертна, поскольку обладает удивительными регенеративными способностями. Если разрезать ее тело на несколько частей, то они в итоге вырастут в новые гидры. Целый организм может восстанавливаться из отдельных небольших кусочков тела (менее 1/100 объёма), из кусочков щупалец, и даже из взвеси клеток.
Недавно генетики сделали вывод – бессмертие гидрам обеспечивает ген FoxO, именно он отвечает за поддержание активного состояния стволовых клеток, обеспечивающих постоянное обновление тканей организма.

Растения тоже показывают удивительные способности к выживанию. Оливки в Гефсиманском саду в Израиле растут уже 2000 лет, хотя за это время прошло почти 100 поколений людей, кончилась римская империя, началась космическая эра.
Из дюжины семян, обнаруженных в закрытой алебастровой вазе, пролежавшей в гробнице фараона 3000 лет, одно проросло, дало стебель, заколосилось.
Удалось прорастить семена смолевки узколистной, извлеченные из вечной мерзлоты на глубине 38 метров, возраст которых по радиоуглеродной датировке составил 30-32 тысячи лет.

 

Существуют живые организмы, которые демонстрируют удивительную живучесть и практически могут быть бессмертными

Животные организмы, известные как тихоходки (Tardigradae), наверное, самые живучие на планете. В состоянии спячки они могут сохранять жизнеспособность в течение 20 мес. в жидком воздухе при -193 °C, в течение нескольких часов выживать, будучи охлажденные жидким гелием до -271°С; выдерживают кратковременное прогревание до +150° С и прекрасно переносят получасовое пребывание в вакууме.
Радиация для них практически не страшна. 570 000 рентген (для человека смертельны уже 500) убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок.
«Спящие» тихоходки выживали, когда японские биофизики помещали их в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его 6000 атмосфер, что почти в 6 раз выше уровня давления в самой низкой точке Марианской впадины.
Шведские ученые отправили тихоходок в космос. По прибытии на орбиту они оказались в условиях вакуума и были подвергнуты воздействию космической радиации. После 10 дней, проведенных в открытом космосе, практически все организмы были иссушены, но на борту космического аппарата тихоходки вернулись к нормальному состоянию, и смогли принести потомство.

Исследовав процессы, происходящие в телах тихоходок во время спячки, ученые выяснили, что в их клетках происходит замена воды на многоатомные спирты вроде глицерина. Именно они, по мнению исследователей, и являются для тихоходок "эликсиром бессмертия" — ведь подобные соединения хорошо предохраняют органические вещества от разрушения, вызванного временем.

Когда ученые рассчитали, сколько времени тихоходки могут находиться в состоянии сна, то выяснилось, что оно может измеряться… многими сотнями лет. Так, совсем недавно, когда в Швеции разбирали коллекции мхов, сделанные еще самим Карлом Линнеем (XVII век), то случайно обрызгали растения водой. От этого пробудились мирно спавшие в них тихоходки, которых, судя по всему, "усыпил" сам великий биолог. Когда ученые исследовали клетки животных, то обнаружили, что за истекшие 200 лет они ни капли не постарели.
Теоретически эти маленькие существа могут находиться в состоянии сна больше миллиона лет и при этом никак не изменяться. Некоторые ученые предполагают, что у тихоходок отсутствуют гены, вызывающие старение клеток.

 

-------------------

 

⇐ Предыдущая130131132133134135136137138139Следующая ⇒

Поделиться: