Российские ученые утверждают: древний предок человека имел щупальца и сложную нервную систему. "Огонек" выяснял, как это открытие может сказаться на качестве нашей жизни
600 млн лет назад Землю населяли загадочные существа. Как теперь угадать, от кого из них произошли мы?
Фото: Getty Images/Fotobank
Животные, напоминающие перья, листья папоротника, стеганые одеяла и яйца с тончайшей скорлупой, настолько не похожи на существ, населяющих Землю сегодня, что, скорее всего, мы бы приняли их за инопланетян. Тем не менее в вендскую эпоху (примерно 600 млн лет назад) именно эти странные мягкотелые обитатели наполняли холодные, богатые кислородом моря. Они еще не научились пожирать друг друга, поэтому ловили питательные частицы многочисленными ртами и вырастали до внушительных, по тем древним временам, размеров. Найти среди этих первых многоклеточных предка человека — задача сложнейшая, над ее решением билось не одно поколение зоологов. Все, что дошло до наших дней с той эпохи,— отпечатки в песчано-глинистых отложениях, которые лучше, чем где-либо в мире, сохранились в Архангельской области. Сегодня благодаря ученым из МГУ и Института биологии развития РАН, чья работа опубликована в престижном американском журнале PLOS One, мы знаем, как выглядел предок человека миллионы лет назад.
— Мы можем попытаться реконструировать не только его внешность, но и образ жизни,— говорит "Огоньку" один из авторов работы, ведущий научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных биофака МГУ Елена Темерева.— Это был довольно сложный организм, чья нервная система имела один или два нервных центра. Внутри его организма располагались целомы — замкнутые вторичные полости тела, выполнявшие опорную функцию, что-то вроде гидроскелета. Это червеобразное существо, состоявшее из 5-6 сегментов, передвигалось по дну благодаря конечностям и собирало пищу щупальцами.
Конечно, гипотетическому стороннему наблюдателю сложно было бы предположить, что именно это существо ждет великое будущее и его потомки будут летать в космос, танцевать балет и строить гражданское общество. Тем не менее уже тогда одно важное отличие от прочей живности просматривалось: его тело было зеркально симметрично, или, как скажут ученые, билатерально-симметрично. Это оказалось очень удобно, так как позволяло успешно реагировать на внешние раздражители сразу с двух сторон. Сегодня большая часть живых существ, включая человека, обладает именно таким телом.
Чтобы определить, как именно выглядел общий предок для всех билатерально-симметричных животных, российские биологи с помощью современных методов изучали устройство самых древних существ, как вымерших, так и доживших до нас, в частности плеченогих моллюсков. Особое внимание они обращали на строение нервной системы в тканях, так как именно оно дает основания причислять разные виды к родственным. В первую очередь это открытие поможет разобраться в эволюции животного царства. Но эта перспектива далеко не единственная.
Комар как венец творения
По мнению ученых, если мы узнаем, какие именно животные входили в родословную человека, нам будет проще понять, как устроен наш собственный организм, многие части которого "заимствованы" от древних форм жизни.
— Человек принадлежит к так называемым вторичноротым, а они обладают набором очень архаичных признаков, унаследованных от очень примитивных предков,— рассказал "Огоньку" завкафедрой беспозвоночных биофака МГУ профессор Владимир Малахов.— Например, в репродуктивной системе женщин фаллопиевы трубы открываются в брюшную полость так же, как у морских многощетинковых червей, поэтому зачастую оплодотворенная яйцеклетка может прикрепиться не там, где надо, и возникает внематочная беременность, которую можно устранить только хирургическим путем. У комара или таракана такого просто не может быть. Они с точки зрения эволюции наиболее совершенные организмы на Земле.
Сглаживает это сравнение разве что то, что наши родословные с комаром шли рука об руку (с точки зрения эволюции) довольно долго — от примитивных одноклеточных до кольчатых червей. Но потом мы с ними непреодолимо разошлись.
Именно изучение древней родословной живых существ породило серию открытий, которая потрясла научный мир в начале XXI века. Они стали возможны благодаря появлению новых методов исследования. Например, после расшифровки генома человека и ряда других существ ученые начали сравнивать строение организмов на более тонком уровне и выявили "консервативные гены", то самое наследство первых живых существ, которые с одинаковым успехом несет и человек, и гидра, и бактерия. Изучая их, можно понять, в какой момент стали расходиться стволы животного царства. Чем больше таких расхождений, тем раньше разошлись те или иные эволюционные ветви, тем дальше располагаются сравниваемые группы животных на эволюционном древе. Таким образом, ученые получили мощный инструмент для эволюционных исследований.
— Последние сто лет в биологии господствовала парадигма, которая предполагала идею биологического прогресса, то есть эволюцию от простого к сложному,— говорит профессор Малахов.— Но в начале 2000-х годов произошел слом парадигмы, и появилась новая зоология, основанная на сочетании классических методов (сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии) и методов молекулярной биологии. Пути эволюции оказались значительно богаче, разнообразнее и даже во многом парадоксальнее, чем мы думали раньше.
Так, если судить по генетическим текстам, от кишечнополостных (или полипов) эволюционная ниточка сразу идет к позвоночным, то есть к высшим организмам. Круглые черви, которые раньше располагались на нижних ветвях эволюционного древа, переместились на его верхние этажи, ближе к насекомым. А вторичноротые, к которым принадлежат позвоночные и человек, оказываются рано обособившейся примитивной группой. То есть фактически оказывается перевернутой почти вся зоологическая система.
Разбуди в себе дельфина
Конечно, тот факт, что теперь ученые более точно могут определить родословную животного мира, сам по себе замечателен. Мы знаем, к примеру, что общий предок был у воробья с крокодилом и у обезьяны с лягушкой, а человек долго развивался одинаково с будущими дельфинами — вплоть до появления плацентарных животных. Причем все эти знания интересны не только специалистам, на самом деле они могут быть применены и на практике. По словам профессора Малахова, если правильно классифицировать животное, можно предсказать все его свойства. Так теперь ясно, что круглые черви очень близки к насекомым, у них даже один и тот же гормон линьки — экдизон. Больше того, при лечении заболеваний, вызываемых круглыми червями, надо использовать препараты, эффективные при борьбе с вредными насекомыми. И таких примеров хватает.
Есть и еще более масштабные проекты, связанные с изучением и излечением многих болезней, возникших в ходе эволюции, например рака. Все больше ученых, которые считают, что задача медицины в принципе в том, чтобы отключить процесс естественного отбора, действующего в эволюции. А для этого хорошо бы знать, как он шел до сих пор.
Впрочем, иногда звучат и более фантастические варианты использования знаний об эволюции. Если в человеке заложено такое множество спящих генов, доставшихся нам от совершенно разных предков, нельзя ли их как-нибудь активировать и получить, к примеру, ихтиандра — человека с жабрами? Пока что-то подобное удалось сделать лишь с муравьями: группа ученых из канадского Университета Макгилла изучила геном насекомых и нашла у них ген "большеголовости", благодаря которому 35-60 млн лет назад муравьи достигали величины с ладонь. Чтобы разбудить спящий ген, достаточно было обработать личинки особым синтетическим гормоном, созданным в лаборатории. Теперь эта же команда биологов собирается заняться "пробуждением" генов некоторых важных с точки зрения сельского хозяйства растений, за плечами у которых славное эволюционное прошлое.