Неоспоримые свидетельства этого события удалось предоставить Луису Алваресу и его сыну, Уолтеру Алваресу. В тонком слое глины, отделяющем меловые отложения мезозойской эры от отложений кайнозойской эры, они нашли высокое содержание иридия. Впервые они обнаружили эту прослойку в центре Италии, а позднее в Мексике, Антарктиде и Тунисе. И везде, где ученые исследовали границу мел-палеоцен, они находили повышенное содержание иридия. Этот элемент содержится в глубоких слоях мантии, но редко на поверхности. Иногда он появляется на поверхности в результате вулканической активности, но также содержится в метеоритах и кометах.
На полуострове Юкатан в Мексике был найден кратер Чикшулуб, который вполне мог быть следом столкновения с небесным телом. Возникновение такого кратера можно объяснить столкновением с астероидом около 10 километров в диаметре. В 1996 году нашлись доказательства, что роковой астероид врезался в полуостров под углом 20–30° с южной стороны, вызвав дождь расплавленных обломков на северо-западе. В результате возникло огромное облако расплавленной и превращенной в пар горной породы, сжигающее все на своем пути по направлению на запад Северной Америки. Фрагменты горных пород и метеорита могли быть выброшены в атмосферу и снова выпасть на поверхность в виде мелких метеоритов, усиливая эффект разрушения. Сильный порыв ветра унес большую часть атмосферы Земли в космическое пространство. Компьютерные модели свидетельствуют о том, что ветры достигали скорости по меньшей мере 500 километров в час, а остатки горения образовали 70 миллиардов тонн сажи, что равнозначно сгоранию 25 % всего органического материала планеты.
См. также статью «Катастрофы».
ВИДЫ
Существует почти столько же определений термина «вид», сколько самих видов. Проблемы с определением возникают, потому что с точки зрения таксономии видом называются организмы, обладающие особыми морфологическими признаками, которые описываются по некоторым мертвым типичным представителям. Однако в природе виды различаются во времени и пространстве; существуют градации в форме, что приводит к неясности, где заканчивается один вид и начинается другой. Например, американский певчий воробей, распространенный в США, имеет много местных разновидностей, различающихся по оперению и свисту. Но все эти разновидности принадлежат к одному виду так же, как и люди разных рас. Они могут скрещиваться и давать смешанное потомство. Именно возможность скрещиваться и объединяет организмы одного вида, ограничивая их от представителей других видов. Расы и разновидности дают плодовитое потомство, что невозможно у видов. Наиболее продуктивное определение вида, которое используется в биологии, дано известным зоологом Эрнстом Майром:
«Вид — это группа скрещивающихся или обладающих такой возможностью популяций, которая репродуктивно изолирована от других подобных групп».
Такое определение, конечно же, не подходит к самооплодотворяющимся организмам или организмам, размножающимся неполовым путем. Тем не менее такие группы тоже обычно называются видами, потому что они состоят из очень похожих друг на друга организмов. Таким образом, виды — это крупнейшие группы организмов с общим генофондом. Всего на Земле в настоящее время существует около 3 миллионов таких групп, но их число и признаки со временем изменяются. Некоторые из этих видов находятся в устойчивой связи с окружающей средой, другие вымирают, а третьи развиваются и образуют новые виды.
С развитием новых генных технологий, таких, как генетический анализ, определение общего генофонда становится более плодотворным методом выделения видов, нежели субъективные таксономические методы, основанные на внешних признаках.
См. также статью «Генетический анализ».
ГАЛАПАГОС, ОСТРОВА
Чарлз Дарвин посетил острова Галапагос в 1835 году во время кругосветной экспедиции на корабле «Бигл». Там ему пришла идея о естественном отборе. Острова Галапагос получили свое название от испанского слова galapago — черепаха; иногда их также называли Заколдованными островами. Это группа островов вулканического происхождения, лежащая в 580 милях к западу от побережья Эквадора, обладает уникальной экосистемой животных, которые за время изоляции развили различные специализированные приспособления. Дарвин писал о них: «Нигде больше не найдешь маленький мир с такими обитателями». Там встречаются морские игуаны до полуметра длиной, питающиеся водорослями; их Дарвин называл «демонами тьмы, черными, как пористые камни, по которым они ползают». Он обнаружил гигантских черепах, различающихся по размеру панцирей и способу добывания пищи, в зависимости от того острова, на котором они обитают. Эти гигантские черепахи уже не живут в глубине островов, хотя там находят их ископаемые останки. Сегодня на Галапагосах существует десять различных пород черепах (изначально там было по меньшей мере 15 разновидностей, но за последние 400 лет 5 из них исчезли по вине людей). И только одна порода, потомок вида, который некогда обитал на острове Пинта, обитает сейчас на воле. Остальные разновидности содержатся на исследовательской станции имени Чарлза Дарвина на острове Санта-Крус.
В 1957 году группа ученых в сотрудничестве с защитниками окружающей среды и журналом «Лайф» предложила сделать некоторые из островов заказниками, в которых сохранялись бы уникальные фауна и флора. Была образована станция имени Чарлза Дарвина, служащая международным исследовательским центром.
Пожалуй, самым известным наблюдением Дарвина является изучение островных птиц, прежде всего вьюрков. Дарвин обнаружил 13 разновидностей, которые произошли от общего предка, прибывшего с Большой Земли. Он предположил, что птицы колонизировали острова в основном в процессе адаптации, которая позволила им эксплуатировать доступные пищевые ресурсы.
См. также статьи «Дарвинизм», «Дарвиновы вьюрки», «Естественный отбор», «Экспедиция "Бигла"».
ГЕККЕЛЬ, ЭРНСТ ГЕНРИХ
Эрнст Генрих Геккель (1834–1919) — известный немецкий натуралист, пропагандировавший теорию Дарвина и первый составивший генеалогическое древо животного мира. Он родился в Потсдаме; в 1862 году стал профессором сравнительной анатомии и директором Зоологического института в Йене. Основную часть жизни провел в Йене, за исключением экспедиций и поездок с курсом лекций.
В то время в ученом мире велось много споров по поводу работы «Происхождение видов», которую Дарвин опубликовал в 1859 году. Геккель стал убежденным сторонником этой теории и сделал многое для популяризации идей дарвинизма в Германии. Он известен прежде всего тем, что сформулировал биогенетический закон и теорию рекапитуляции. Впервые свои взгляды на процесс формирования индивида (онтогенез) еще в 1828 году изложил Карл Эрнст фон Бэр; в 1863 году последовало более подробное исследование Иоганнеса Мюллера.
Однако именно Геккель интерпретировал законы развития эмбрионов с точки зрения эволюционной теории и расширил границы первоначальных идей, так что начиная с 1866 года авторство этих законов стали приписывать ему.
Биогенетический закон гласит, что эмбрион любого вида повторяет в своем развитии основные этапы эволюции своего вида или, выражаясь научным языком, что «онтогенез повторяет филогенез».
Карл Эрнст фон Бэр в своей публикации писал, что ранние стадии развития зародыша животных не повторяют поздние стадии развития животных, находящиеся на нижних ступенях формирования, а соответствуют ранним стадиям развития этих животных. Геккель в своей теории рекапитуляции утверждал, что у эмбриона повторяются признаки поздних этапов развития взрослых животных. В качестве примера он приводил жаберный карман эмбриона птицы, который якобы повторяет по структуре жаберные щели взрослых рыб. Данная теория рекапитуляции оказалась ложной, поскольку жаберный карман эмбриона птицы имеет сходство с жаберными щелями эмбрионов рыб.
См. также статьи «Дарвинизм», «Биогенетический закон как свидетельство эволюции».
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
В 1980 годах профессор Алек Джеффрис из Лестерского университета доказал наличие многочисленных участков ДНК, которые не следует считать кодом аминокислот. Эти участки назвали минисателлитные ДНК. Тысячи ДНК разбросаны по всем хромосомам; возможно, это результат ошибок при воспроизведении ДНК. Количество раз, которое повторяются эти участки, почти уникально для каждого индивида. Если изучить участки ДНК, то можно получить генный профиль человека.
Шанс, что два человека имеют один и тот же генный профиль, равен одной миллионной, если только они не однояйцовые близнецы.
Генный профиль получают следующим образом:
1. Из любой ткани выделяют клетки.
2. Из ядра клеток выделяют ДНК.
3. ДНК разрезают на фрагменты при помощи рестрикционных ферментов.
4. Фрагменты отделяют друг от друга при помощи электрофореза. Это процесс, при котором смесь взвешенных частиц в электропроводящем растворе подвергают действию электрического поля. Электрически заряженные ДНК движутся к противоположно заряженным электродам: позитивно заряженные движутся к катоду, а негативно заряженные — к аноду. Скорость передвижения различна и зависит от размеров фрагмента.
5. Фрагменты переносят на нейлоновую мембрану и подвергают так называемому саузерн-блоттингу. Нейлоновая мембрана помещается между гелем и листами промокательной бумаги. Фрагменты ДНК переходят в мембрану.
6. На мембрану наносят гидроокись натрия. Она разделяет ДНК на отдельные нити, не повреждая последовательности оснований.
7. Фрагменты ДНК идентифицируются посредством ДНК — зонда. Это часть ДНК с базовым основанием, комплементарным (взаимно дополняющим) к основанию минисателлитной ДНК. Зонд метят радиоактивным индикатором, который оставляет следы на рентгеновской пленке.
8. Рентгеновскую пленку помещают на мембрану и проявляют. В результате получают рисунок полосок, похожий на штрих-код товара. По ним видно, где зонд соединился с ДНК.