Бръсначът на Окам: Преходът към хорди и гръбнаци

Медиакафе и блогът "Бръсначът на Окам" продължават рубриката, която се надяваме да следите всеки вторник: предоставяне по лесно четаем, но пълноценен начин на различни теории от математиката, биологията, физиката и други свързани дисциплини. И тази седмица авторът на блога продължава темата с теорията на Еволюцията:

Любим метод на всички креационисти е да внушават, че еволюционистите имат абсурдни идеи, които те самите си измислят. Например: "Безгръбначните имат твърда част, намираща се от външната им страна, докато рибите са гръбначни и твърдата им част е разположена във вътрешността на тялото им. За осъществяването на една такава величествена “еволюция” е необходимо приключването на милиарди стадии, ето защо би трябвало да са останали вкаменелости на милиарди на брой междинни форми, отразяващи тези стадии." – тук

Как от бръмбар ще стане риба? Много просто – трябва да го обърнем наопаки! Това е шега естествено, но…

Обърнати наопаки

Според съдбата на бластопората (първичния отвор, получен от вгъването на зародиша) многоклетъчните билатерални (двустранно симетрични) животни се делят на две групи. Тези, при които бластопората става уста, се наричат първичноустни (Prostomia). Такива са повечето безгръбначни, в т.ч. членестоногите с хитинова обвивка, за които намеква Харун Яха.

Другата възможност е бластопората да стане анус. Устата при тях се образува от вторично вдлъбване на противоположната страна на бластопората. Това става при всички хордови (в т.ч. гръбначни) и малък брой безгръбначни, например бодлокожите. Общо тези животни се наричат вторичноустни (Deuterostomia) – справка от сайта на Майя Маркова. С други думи гръбначните и членестоногите са се разделили още в началото на еволюцията на многоклетъчните, още преди Камбрийския взрив. И са от две различни надгрупи, толкова различни, та чак обърнати надолу с главата!

На схемата: a – гаструла; b – първичноустни (Prostomia); c – вторичноустни (Deuterostomia); A – вход (уста), Anterior; P – изход (анус) Posterior

 

Saint-HilaireОригинална схема: Etienne Geoffroy Saint-Hilaire revu et corrigé (преработена)

През 1822г френският зоолог Жофроа Сент-Илер (Geoffroy Saint-Hilaire) публикувал статия, където отбелязал, че вътрешните системи при гръбначните са разположени огледално на подобните им при безгръбначните. Например при гръбначните централната нервна система се намира откъм гърба (дорзално), сърцето е откъм коремната страна (вентрално), а при членестоногите е обратно. Черният дроб се намира от лявата страна на стомаха на членестоногите и отдясно при гръбначните животни, посоката на кръвния поток в членестоноги и гръбначните също е противоположна и така нататък.

 

Аз бих продължила още по-нататък: Ако обърнем наопаки като ръкавица тялото на едно безгръбначно с екзоскелет, органите също биха се обърнали огледално, а скелетът би останал вътре. Дали не би могло да стане лесно с една "макромутация"?

 

Смелата за времето си хипотеза на Жофроа Сент-Илер била, че гръбначните и безгръбначните животни имат един и същ план за тялото, но в някакъв момент в своята еволюция са обърнати наопаки! След откритията в генетиката, тази идеята не изглежда толкова "луда". Както писах в За мутациите и сложността , за да се появи око на главата на какъвто и да е организъм, бил той гръбначен или не, е необходим само един ген: Pax-6. И не само последователността на този ген е идентична при мишки и мухите дрозофила, но и размяната на този ген не причинява значителна промяна. Генът Pax-6 от мишка, пренесен в дрозофила предизвиква образуването на око на дрозофила, както и обратното.

Традиционните възгледи за "независим външен вид" на очите (и други елементи от плана и организацията) в различните видове се оказва напълно погрешен.

tube_nevral

Генът, който предизвиква образуването на невралната тръба (съответстваща на гръбначния мозък при гръбначни животни) при дрозофилата е ген SOG, а при краставата жаба Xenopus (както е във всички гръбначни животни) е друг ген, наречен chordin.

 

Още веднъж се потвърждава хипотезата на Сент-Илер. Не само последователността на тези два гена е почти еднаква, но и замяната им един с друг не влияе върху крайното тяло. Само че са обърнати огледално.

Интересна хипотеза има френския ихтиолог Франсоа дьо Сар (François de Sarre), който обяснява прехода от безгръбначни към гръбначни с две завъртания на 90о . Свързващо звено е едно вертикално стоящо странно същество, наречено морски хомункулус (marine homonculus), което е плувало вертикално по древните морето с огромната си глава шамандура. Според него всички останали гръбначни са се развили от него чрез "дехуманизация", а човекът остава най-слабо еволюирал в тази компания.

Това: Aquatic proto-people and the theory hypothesis of initial bipedalism е статия на английски по темата

Нужно ли е да споменавам, че теорията му се приема в научните среди като по-скоро екзотична, отколкото имаща сериозни основания. Да кажем, че Жофроа Сент-Илер и Франсоа де Сар не отиват достатъчно далеч в миналото, а доста встрани в търсене на хипотетичния родоначалник на гръбначните. Червеите-анелиди са твърде специализирани – всичко е станало много, много по-рано.

Вторичноустните братовчеди

Между впрочем имаме един правостоящ далечен братовчед – Асцидията. Вляво е възрастен екземпляр, а вдясно – изненада – ларвата на асцидията, която външно наподобява попова лъжичка, но е много по-просто устроена, но има хорда!

ascidia

Нека ви запозная с други наши далечни братовчеди, също като нас вторичноустни, но предпочели спокойствието на морското дъно (понякога дори са прикрепени неподвижно за него като полипи), пред блестящата кариера на гръбначни;) Започвам с по-далечните:

  • Иглокожи (Бодлокожи) (Echinodermata)
  • Полухордови (Hemichordata)
  • Ланцетник (Branchiostoma lanceolatum)
  • Ципести (Tunicata)
  • Безчелюстни (Agnatha)

През последните десет години за изясняването на спорните въпроси за произхода и ранната еволюция на гръбначните се включват активно и молекулярно-генетични данни. Отначало са работили с отделни гени, а след това на разположение на учените са вече пълните текстове на геномите на различни видове гръбначни, а скед това и ципести. Еволюционните дървета стават все по-точни. След прочитането на генома на ланцетника (2008), последния липсващ елемент в сложния пъзел на взаимоотношенията на вторичноустните, е устрановено окончателното eволюционно дърво, основано на различията в аминокиселинните последователности на протеините в организмите:

Може да продължите в: Преходът към хорди и гръбнаци

Вашият коментар