101 ключевая идея: Эволюция

горчица. Каждое растение имеет диплоидный набор из 18 хромосом, но хромосомы редьки содержат некоторые гены, которые не встречаются в хромосомах капусты и наоборот. Гибрид Карпеченко имел в каждой клетке по 18хромосом, девять от редьки и девять от капусты. Во время мейоза разные наборы генов не могут образовать пары, и гибрид не дает потомства. Однако, помимо обычных генов, образовывались немногочисленные 18 — хромосомные гаметы, и в поколении F2 появлялось несколько аллотетраплоидов. Они были полностью плодородными, так как два набора хромосом от редьки и два от капусты обеспечивали образование парных гомологичных хромосом во время мейоза. Аллотетраплоид, или амфидиплоид, получил научное название Paphanobrassica. У этого растения корни напоминали капустные, а листья были как у редьки, но, к сожалению, он не имел экономической ценности. Однако на его примере удалось продемонстрировать принцип образования плодовитых межвидовых и межродовых гибридов. По меньшей мере половина из природных полиплоидов — аллополиплоиды, например культурная пшеница. Она имеет 42 хромосомы, представляющие полный диплоидный набор из 14 хромосом от каждого из трех предков.

См. также статью ««Мутация».

АРХЕОПТЕРИКС

Птицы, несомненно, произошли от вымерших типов рептилий. До 1990 годов археологи называли самой ранней птицей археоптерикса (Archaeopteryx lithographica). Его название буквально означает «древнее крыло из литографского камня» и образовано от archaeo — древний, pteryx — крыло и lithographica — обработанный известняк для особого вида печати (литографии). При жизни археоптерикс весил до 270 грамм, а площадь его крыльев составляла 480 квадратных сантиметров, то есть он был размером приблизительно с сороку.

У археоптерикса был длинный хвост, как у ящерицы, челюсти, похожие на клюв, острые зубы, но его ключицы были объединены и образовывали вилочковую кость, как у птиц; при этом он был покрыт перьями, похожими на перья современных птиц. Он обитал во время триасовой эпохи, около 140 миллионов лет назад. Окаменелое перо археоптерикса было найдено в 1860 году в обработанном известняке из Золенгофена (Бавария); год спустя научное название ему дал Гермон фон Мейер. В том же году здесь был найден почти целый окаменелый скелет. Сейчас он находится в естественноисторическом отделе Британского музея, куда попал благодаря хранителю музея Ричарду Оуэну, купившему его за 700 фунтов стерлингов.

Второй, более полный образец, был найден в 1877 году. Его приобрел Музей Гумбольдта, где он находится до сих пор (так называемый «берлинский экземпляр»). По всей видимости, в юрский период на территории современной Баварии было много мелких грязевых водоемов, куда попадали древние птицы и со временем превращались в окаменелости. За последние 140 лет было обнаружено еще семь окаменелых остатков археоптерикса. В 1994 году крестьяне китайской провинции Ляонин нашли сотни окаменелых остатков древних птиц. Одна из них была названа Confuciusornis sanctus, то есть святая птица Конфуция, и предположительно жила она раньше археоптерикса. В 1996 году были обнаружены останки другой птицы, протоархеоптерикса (Protoarchaeopteryx) которые заставили усомниться в том, что именно археоптерикс был предком современных птиц. Протоархеоптерикс, скорее всего, древнее археоптерикса на 30 миллионов лет.

См. также статью «Оуэн, Ричард».

АУТОПОЛИПЛОИДИЯ

Так называется тип полиплоидной мутации, при котором умножается набор хромосом только одного вида (ауто — само, полиплоос — многократный, эйдос — образ, набор хромосом). Аутополиплоиды могут возникать от слияния диплоидных гамет одного и того же вида; такие гаметы образуются вследствие неразделения хромосом при мейозе (тип деления клеток, при котором образуются половые клетки). Либо они образуются вследствие неразделения хроматид во время развития оплодотворенной яйцеклетки. Гибрид, получившийся в результате аутополиплоидии, может быть плодовитым или стерильным, в зависимости от набора хромосом. Гибриды с четным количеством гомологичных хромосом (4, 6, 8… 28) будут плодовитыми, потому что их хромосомы могут образовывать пары при мейозе.

Когда при мейозе образуется нередуцированная диплоидная гамета (2х), она может слиться с нормальной гаплоидной гаметой (х), что приведет к появлению триплоидного потомства. Слияние двух нередуцированных гамет (2х) приведет к появлению аутотетраплоида. Триплоиды могут также возникать от скрещивания диплоидов и тетраплоидов. Еще один источник — отсутствие веретена при митозе, что дает прямое удвоение соматических хромосом и ведет к появлению полиплоидной клетки. От удвоенной клетки могут образовываться клетки с набором 4х, 6х или 8х, а затем они образуют полиплоидные части растений, которые имеют набор 2х, 3х или 4х. Аутополиплоиды имеют набор всегда гомологичных друг другу хромосом.

Хризантема (Chrysanthemum), чистотел (Ranunculus ficaria), гиацинт (Hyacinthus orientalis) и некоторые разновидности яблок сорта пепин (Malus pumila) — представители именно этого типа полиплоидов. Благодаря искусственно вызванной аутополиплоидии появились более сильные и выносливые разновидности культивируемых растений, таких, как помидоры и сахарная свекла.

См. также статьи «Аллополиплоидия», «Мутация».

БИОГЕНЕЗ

Биогенез — гипотеза, утверждающая, что все живое происходит только от живого. Сегодня это положение считается очевидным, но потребовалось более 300 лет, чтобы оно утвердилось вместо гипотезы абиогенеза. В начале XVIII века ученые, как те, что верили в биогенез, так и те, что верили в абиогенез, для экспериментального доказательства своих теорий использовали один и тот же материал, а именно, настой сухой травы, который легко было получить, приготовить и исследовать при помощи постоянно усовершенствовавшихся микроскопов. Измельченную сухую траву кипятили в течение 10 минут в воде и затем выставляли на воздух. В первые несколько дней жидкость оставалась стерильной. Спустя неделю жидкость становилась мутной, в ней появлялись живые организмы. Приверженцы абиогенеза и биогенеза сходились во мнении, что кипячение воды убивало любые живые существа, которые могли в ней находиться. Следовательно, заключали они, живые существа могли развиваться в воде только после того, как она остыла.

Сторонники теории абиогенеза объясняли, что живые существа зарождались из сухой травы и воды. Им казалось недостоверным утверждение сторонников теории биогенеза, что в воздухе могут содержаться споры, проникающие в жидкость после ее охлаждения. Приверженцы теории биогенеза предполагали, что споры превращались в активные живые организмы. По всей видимости, говорили они, чистый воздух представляет собой сложную смесь, и каждый раз, когда человек делает вдох, внутрь него попадает множество странных существ! Время показало, что они оказались правы.

Те, кто верили в биогенез, пришли к выводу, что если оградить сосуд с кипяченым настоем от контакта с воздухом, то микробы в нем не зародятся. Проверить это предположение пытался еще в 1711 году Луи Жобло (1645–1723), но окончательно подтвердить гипотезу биогенеза удалось лишь великому биологу Луи Пастеру (1822–1895). Он доказал, что:

• все наблюдения и эксперименты по получению живых существ из неживых материалов оказались ложными;

• ни один эксперимент не показал, что возможно спонтанное самозарождение организмов.