Преходът към гръбначни - обръщане наопаки

Любим метод на всички креационисти е да внушават, че еволюционистите имат абсурдни идеи, които те самия си измислят. Ето цитат от книгата на Харун Яха "Еволюционната измама":

"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 това, какво се случва с 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 Х.Я.

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

схема: Different strategies for midline formation in bilaterians

През 1822г френският зоолог Жофроа Сент-Илер (Geoffroy Saint-Hilaire) публикува 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.

Да продължим 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".

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 погрешна.

При сравнение на протеиновите последователности се оказва, че homeobox гените, които участват в регулирането на моделите на анатомичното развитие (морфогенезата) в животни, гъби и растения са идентични в животинското царство. Илюстрация: L'origine des innovations évolutives dans le monde animal

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. Илюстрация: Des chimères, des clones et des gènes

Интересна хипотеза има френския ихтиолог Франсоа дьо Сар (François de Sarre), който обяснява прехода от безгръбначни към гръбначни с две завъртания на 90^о .

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

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

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!

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)

Морска звезда (Asteroidea) Снимка: wikidot

Морска лилия (Crinoidea) Снимка: bio1152

Морски таралеж (Echinoidea) Снимка: wikipedia

Ларва на морска звезда Asterias rubens Снимка: Mic-UK

Морска краставица (Peniagone diaphana) Снимка: MAR-ECO

Морска краставица (Peniagone diaphana) Снимка: MAR-ECO

Морска краставица Holothuroidea Снимка: Awesome wildlife:

Холотурия Снимка: MAR-ECO

Полухордови (Hemichordata)

Морски червей Bathypelagic Ctenophore Снимка: MAR-ECO

Морски червей (Enteropneust) Снимка: MAR-ECO

Phoronida Nemertea Снимка: starfish.ch

Enteropneust Снимка: MAR-ECO

Ланцетник (Branchiostoma lanceolatum)

Branchiostoma belcheri Снимка: Xiamen's

Снимка: Tayná Leoncio

Снимка: Arthur Anker EOL Rapid Response Team

Снимка: Dr. Alvaro Migotto

Ципести (Tunicata)

Salpa cylindrica solitary Снимка: Agrouniversidad Rhopalaea crassa Снимка: Cytochrome Ascídia Снимка: El Mundo Oceánico

Апендикулария Appendicularia Oikopleura Снимка: nature.com Corella parallelogramma Снимка: marinbi.com

Пиросома (Pyrosoma) Снимка: Nick Hobgood wikipedia Ойкоплейра (Oikopleura labradoriensis) Снимка: tieba.baidu.com

Appendicularia Larvacea Снимка: wikipedia Clavellina lepadiformis Снимка: marinbi.com Synoicum pulmonaria Снимка: marinbi.com

Безчелюстни (Agnatha)

Hagfish (Myxinidae) Снимка: wikitravel.org

Hagfish (Myxinidae) Снимка: Norvan Power

Минога (Petromyzontidae) Снимка: wikipedia

Устата на Hagfish (Myxinidae) Снимка: nature

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 след 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:

Оригинална схема: The origins of vertebrate adaptive immunity (допълнена)

Най-древните с хорда

Коя е точната дата на появата на общите предци на морските таралежи и на нас, хората, е трудно да се определи, защото те са живели в онези древни времена, когато още не е бил изобретен скелета. Най-примитивните предшественици на рибите, а и на всички гръбначни са намерени в камбрийските седименти. Те са прости хордови с цилиндрично тяло, храносмилателна система и минаващ през цялото тяло нервен ствол, наречен нотохорда.

През последните години китайските палеонтолози са открили изкопаеми организми учудващо добре запазени, дори с отпечатъци на структурите, образувани от меките тъкани. Намерени са в централната част на Юнан (Южен Китай) в долнокамбрийските шисти формирали Маотяншан, чиято възраст е около 530 милиона години.

Yunnanozoon

Организмът, чиито останки бяха открити през 1995 година в Шенян, е наречен с името на провинцията - юнанозоон, (Yunnanozoon) (Chen J.-Y. et al. // Nature. 1995. V.377. P.720-722). Някои експерти го смятат за най-старият представител безчерепните хордови, (Acrania), други го причисляват към полухордовите (Hemichordata).

Yunnanozoon. Ясно се забелязват хриле и кутикулярни сегменти, различни от миомерите (мускулни структури) на хордовите (по гърба). Изображения от сайтове: bioteaching, geo.tu-freiberg.de

С много по-голяма вероятност се определя като хордова друга китайска находка:

Haikouella

През 1999г. в Хайкоу, близо до Кунмин, било разкопано цяло гробище - 305 екземпляра на друго хордово животно, наречено Хайкоуела (Haikouella). Това изобилие и добрата съхраненост помогнали на палеонтолозите да възстановят строежа й с достатъчна пълнота(Chen J.-Y. et al. // Nature. 1999. V.402. P.518-521).

Изображение от сайта pigeonchess

Хайкоуелата била дълга от 20 до 40 мм. Тялото й е било ланцетовидно с отчетливи глава, торс и опашка.От двете страни на главата има чифт заоблени образувания, които се интерпретират като очи.

На долната страна на главата е устния отвор, заобиколен от малки пипала като пипалата на съвременния, но по-примитивен ланцетник. След устата е обемисто гърло, чиито страничните стени са пронизани от хрилни отвори и се укрепва с шест чифта хрилни дъги. Във фаринкса има много малки (0,1 мм) образувания, които вероятно са зъби. Храносмилателната система е по продължение на цялото тяло и завършва с ануса на вентралната (коремната) страна на тялото, в основата на опашката.

Над стомаха е разположена хрущялна хорда. Над нея е нотохордата - надлъжен нервен ствол, който в главата се превръща в примитивен мозък, който се състои от три дяла.

Главните кръвоносни съдове - коремната и гръбната аорта са свързани с хрилните артерии, а самата коремна аорта започва от нещо, подобно на мехур, което е очевидно сърце - трябва да отбележим, че съвременният ланцетник няма сърце. Гръбната част на тялото на Хайкоуелата, над хордата е заета от метамерни мускули, чиито сегменти миомери са разделени от змиевидни прегради - септи. Интересно е, че мускулите на съвременния ланцетник са също метамерни, т.е. има сегментирана.

Все пак някои палеонтолози оспорват тълкуването на някои детайли на отпечатъците и причисляват Хайоуелата към полухордовите.

Haikouichthys ercaicunensis

От ранния камбрий е едно друго изкопаемо водно животно, което безсъмнено е от най-примитивните хордови безчелюстни - Haikouichthys ercaicunensis (Shu et al., 2003. Head and backbone of the Early Cambrian vertebrate Haikouichthys).

Снимка: vertebresfossiles.free.fr

Изкопаемите останки на Хайкуихтиса били открити през 1999 г. близо до град на Хайкоу (Китай). Оттогава, учените са открили няколко десетки добре запазени вкаменелости на животното, което позволява детайлно да се изучи структурата дори и на очите и вътрешните му органи.

Реконструкция: Shudong.com

Примитивният хрущялен гръбнак на Haikouichthys му позволява да плува по доста по-различен начин от членестоногите. Малкото му тяло (2,5 см) е лишено от плавници, но е имало хрилни дъги, нормални очи и мозък като някои от детайлите на предния край на тялото му напомнят главата на Pikaia (за която ще говорим малко по-нататък).

Myllokunmingia

Myllokunmingia е хордово от Долния Камбрий, намерено в шистите Маотяншан (Китай). Смята се, че е гръбначно, но засега това не е доказано убедително.

Снимка: vertebresfossiles.free.fr

Myllokunmingia е с дължина 28 мм и 6 мм. Тя е сред най-старите на възможни черепни, намерени в Долния Камбрий преди 524 милиона години. 

На отпечатъкът личи череп и скелет, направени от хрущял. Животното има обособена глава и тяло. Главата има пет или шест хрилни торбички. По тялото си има ориентирани назад, V-образни 25 сегменти - миомери. Налице е нотохорда, устна кухина и храносмилателен тракт, разположен по продължение на цялото тяло на животното. Няма радиални перки.

Малко по-късно, се отделя групата на цефалохордовите, отличаващи се с опашка и група на нерви в предната част на тялото. Сред тях е:

Pikaia gracilens

В по-късните от китайските, камбрийски седименти на Бърджес Шейл (Burgess Shalе) също са намерени отпечатъци от разнообразни мекотели (без скелет или някаква твърда обвивка) животни, приличащи на примитивни хордови.

Събран е достатъчен материал за да могат палеонтолозите да реконструират подробно анатомията на едно същество - Pikaia gracilens.

Снимка (фрагмент): Smithsonian Institution

Pikaia gracilens се определя като най-"базално", (най-примитивно) от познатите до момента хордови.

Pikaia се различава от всички известни нисши хордови по някои уникални признаци. Тя е имала малка плоска глава с чифт дълги пипала и девет двойки разклонени издатъци на предния край на тялото (вероятно външни хриле). В основата на тези издатъци има малки дупки, свързващи устната кухина с околната среда. Имала е горна и долна тесни перки. Дългото, сплескано странично тяло на Pikaia има характерните само за хордовите извити мускулни сегменти - миомери и хорда.

Реконструкция: Phlesch Bubble (преработена)

Получените от палеонтолозите данни са в съответствие с хипотезата за произхода на хордовите от древните морски червеи, които са близо до нивото на организация на съвременните полухордови (Enteropneusta). Може би в най-ранните етапи на еволюцията на хордовите, у техните предци са се развили нови приспособления (нотохорда, сегментиране на мускулите на тялото, по-сложни сетивни органи и централната нервна система).

Тези нововъведения са им дали възможност да преминат от придънен начин на живот и червеобразен начин на придвижване към свободно активно плуване. Запазили са старият начин на хранене на морските червеи - филтриране на микроорганизми и частици утайка с устата. Може би в онези времена хордовите са се разделили на три групи, които се разделят в хода на еволюцията на трите съвременни подтипа: ципести, безчерепни и гръбначни животни.

Съдейки по описаните находки, хордовите се оформят в началото на периода камбрий - по време на "Камбрийския взрив", но както показват последните изследвания на ДНК, прадедите на гръбначните изглежда да са се разделили от безгръбначните още в Докамбрий, преди около 600 милиона години.

Фактът, че базални гръбначни като представените се появяват във фосилните данни, много преди истинските гръбначни животни и са морфологично подобни едновременно и на хордови и на безгръбначни е точно това, което човек би очаквал, съгласно еволюционната теория.

Приложение 1: Филм за Еволюцията на Хордовите - част 1

Приложение 2: Таблица на геоложките периоди

(oт Википедия)

Източници:

Hypotheses for the transition from radially symmetrical to bilaterally symmetrical animals.
Classification of the Chordates
Etienne Geoffroy Saint-Hilaire revu et corrigé par l'embryologie et la génétique -Thibaut BRUNET
The origins of vertebrate adaptive immunity
Пикайя — самое примитивное хордовое? - elementy.ru
Simon Conway Morris and Jean-Bernard Caron. Pikaia gracilens Walcott, a stem-group chordate from the Middle Cambrian of British Columbia // Biological Reviews. 2012. Advance online publication (PDF, 7 Мб).
Haikouichthys - wikipedia
There’s something fishy about that fish-pigeonchess.com
Myllokunmingia- wikipedia
Haikouella - wikipedia
Pikaia gracilens, is the precursor of modern vertebrates, including humans
Геном ланцетника помог раскрыть секрет эволюционного успеха позвоночных-elementy.ru

Още по темата

19/01/2015

Животът

Древнo изкопаемo може да пренапише еволюционното дърво на рибите

17/11/2014

Земята

Кратка геохронологична таблица