Детерминированность эволюции морфогенеза

[Проходящий Кот]

Каким? У меня другие данные.

[Olweg]

Цитирую Карла Циммера, "Эволюция: триумф идеи". Выделил важное.

У нас почти нет ископаемых остатков плацентарных млекопитающих из ныне существующих отрядов старше 65 млн лет, но те немногие, что все же имеются, позволяют предположить, что разделение их на современные отряды началось примерно 100 млн лет назад.

В северной Италии можно найти чудесный розовый известняк, который здесь называют Scaglia rossa и любят использовать для строительства вилл. К северу от городка Губбио есть ущелье Боттачоне; его стены на всю глубину- 350 метров - состоят из этого красивейшего камня. Геологи определили, что порода на дне ущелья сформировалась 100 млн лет назад, когда плацентарные млекопитающие только начинали расходиться на современные группы. Слой этой горной породы формировался непрерывно в течение следующих 50 млн лет. Его формирование продолжалось и 65 млн лет назад, в конце мелового периода, когда динозавры вымерли - и одновременно с ними вымерло 70% всех видов живых существ на планете. Он продолжал формироваться еще 15 млн лет; к концу этого периода млекопитающие успели стать доминирующими позвоночными суши. Интересно отметить, что между породами мелового периода и следовавшего за ним палеоцена залегает тонкая - всего полдюйма толщиной - прослойка глины, напоминающая кремовую прослойку торта. Ниже этой прослойки в породе содержится карбонат кальция из планктонных скелетов; собственно, их тела в основном и составляют эту горную породу.
   В глинистой прослойке никакого планктона нет; выше вновь начинается известняк, но многие прежние виды планктона в нем отсутствуют.

В ста с лишним местах по всему миру геологи нашли глиняную прослойку, отмечающую конец мелового периода, - и в ней неизменный иридий. Исследователи также обнаружили в глине кусочки ударно-метаморфизованного кварца, который мог возникнуть только под громадным давлением - к примеру, таким, какое возникает в момент столкновения и взрыва.

Прошло несколько тысяч лет, и океаны вновь наполнились планктоном, а суша - растениями. Но экосистемы начала третичного периода отличались своеобразным перекосом - они были богаты производителями в нижних звеньях пищевых цепочек и бедны потребителями на верхних уровнях.

Вообще, во время меловой катастрофы млекопитающие пострадали точно так же, как все остальные; по оценкам ученых, с лица земли исчезло две трети их видов. Но те, что уцелели, наследовали землю. За 15 млн лет после мелового вымирания эти животные эволюционировали в двадцать отрядов современных плацентарных млекопитающих и множество других, ныне вымерших отрядов. Поначалу новые млекопитающие оставались мелкими и не слишком заметными. Копытные размером с енота объедали нижние листья с кустов, а на них охотились хищники размером с ласку. Но за несколько миллионов лет они вышли из прежних экологических ниш и заняли новые - те, где раньше властвовали динозавры.

Помнится, была хорошая тема, где AlexAV детально рассмотрел подробности вымирания, надо бы поискать. Помимо прочих, вымерли почти все отряды (классы?) птиц, существовавших тогда.

[Olweg]

Нашёл:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,119413.0.html

Прекрасная тема, на мой взгляд, закрывающая вопрос.

[Olweg]

Что касается основного вопроса, то да, он интересен, сам им задавался и создал в своё время тему о детерминированности эволюции, но сейчас всё-таки занимаю не то чтобы противоположную, но промежуточную позицию: количество удачных конструктивных решений эволюции ограниченно, но велико.

NB Осьминоги, строго говоря, такие же билатеральные существа, как и кальмары

[Проходящий Кот]

Вопрос  ---- насколько велико.

[Olweg]

Может быть, когда-нибудь можно будет моделировать искусственные биосферы... Тогда и узнаем.

[Nucleosome]

Вроде всё правильно, но неужели всё так предопределено?

конечно нет. автор это просто придумал - по тому, что он пишет и так видно, что он не только не биолог, но и о биологии имеет слабое представление, это видно по тому, как он пишет про 8 осьминожьих ног и начинает с симметрии - радиальной и двустроенней. радиальная вообще не пошла дальше малоподвижных форм в нашем случае, и к 8 ногам головоногих, которые:.

Осьминоги, строго говоря, такие же билатеральные существа, как и кальмары

и не строго говоря тоже. автор видимо осминога в глаза никогда не видел, потмоу он ему и кажется радиальным. радиального в нём не больше, чем в самом авторе.
также, кальмары и каракатицы (о которых он забыл, но вообще лучше говорить про головоногих, о которых он тоже забыл - осминоги просто как-то больше на слуху) имеют по 10 ног и обтекаемое тело. также - сама по себе скорость перемещения ещё ничего не говорит о том насколько широко расселится популяция - планктонные виды нередко космополиты, хотя плавать активно вообще не умеют. также, у насекомых 6 ног и для передвижения по суше именно это оптимум, а совсем не 4 - что нашим предкам мешало выходить пока у них не повилась грудина (у амфибий её нет). членистоногие твёрдо живующие на суше имеют 6, 8 или вообще сколько хотят ног, но автор про это не знает. он наверное таких животных не видел как и осминогов. далее, скелет. да, на суше он очень важен - просто чтобы тела не сбивалось в бесформенную массу. однако будет ли он внешним или внутренним - не суть важно, и уж будет ли у него ось в виде позвоночника или будет это этакая сеть чего твёрдого внутри - тоже не важно. кальций или хитин или рог или что ещё (циллюлоза - почему нет?) - тоже не имеют никакого значения. правда хитин твёрже двух других... будь наши кости из хитина, вряд ли они пробивались бы даже пулей на излёте, но не судьба...
так что никакого отношения к реальности текст не имеет. как импакт к вымираниям (но это уже другая тема)

[Olweg]

А могла бы быть и пара ног, если бы от илистых прыгунов произошли...

[kirv]

это видно по тому, как он пишет про 8 осьминожьих ног и начинает с симметрии - радиальной и двустроенней. радиальная вообще не пошла дальше малоподвижных форм в нашем случае, и к 8 ногам головоногих

Это вы правы. Я потом уже задним числом понял, что тут сел в лужу... Та же 5-ти конечная морская звезда вполне себе зеркально-симметричное относительно вертикальное плоскости животное, это если строго-геометрически.

Остальное вырвано из контекста. Во-первых там тема была о выходе на сушу полноразмерных формы (больше нескольких сантиметров).
Про головоногих я прекрасно знаю, читайте внимательнее.

кальций или хитин или рог или что ещё (циллюлоза - почему нет?) - тоже не имеют никакого значения. правда хитин твёрже двух других... будь наши кости из хитина, вряд ли они пробивались бы даже пулей на излёте, но не судьба...

А тут Вы пишите чушь.
Подумайте еще над тем, почему насекомые проиграли в полноразмерном классе (да, я выдумал этот термин ) позвоночным: хитиновый скелет не может расти вместе с организмом. Вы можете придумать муравья размером с автобус, но ему надо линять, а тут приходит хитрая белка и оп, - откусила кусок от беззащитного муравьишки.

PS: там тема была про альтернативную биосферу, под "n-подом", "белкой", "муравьем" можете представить любого осьминого-подобного (даже позвоночного), любого четвероногого хищника и любого существа с хитиновым экзоскелетом.
В типе членистоногих Вы забыли многоножек еще. А амфибии вполне себе наземные животные.
В общем, все мы тут хороши и в биологии разбираемся как известное животное в известных фруктах, сюда бы профессионального биолога...

[kirv]

А могла бы быть и пара ног, если бы от илистых прыгунов произошли...

Илистые прыгуны сами произошли от клады, которая разделилась на ранних лучеперых рыб и класса, который впоследствии эволюционировал в кладу тетрапод. Так что не случилось да. "Развилка" произошла так давно, что это равнозначно почти вопросу "а чего не 8 ног".

[Макс1]

У нас почти нет ископаемых остатков плацентарных млекопитающих из ныне существующих отрядов старше 65 млн лет, но те немногие, что все же имеются, позволяют предположить, что разделение их на современные отряды началось примерно 100 млн лет назад.

Экспансия млекопитающих - сумчатых в Австралии и Южной Америке и плацентарных с образованием современных отрядов на остальных континентах характерна для последних 15 миллионов лет мела и примерно 5 первых миллионов лет палеогена.

Интересно отметить, что между породами мелового периода и следовавшего за ним палеоцена залегает тонкая - всего полдюйма толщиной - прослойка глины, напоминающая кремовую прослойку торта. Ниже этой прослойки в породе содержится карбонат кальция из планктонных скелетов; собственно, их тела в основном и составляют эту горную породу.
   В глинистой прослойке никакого планктона нет; выше вновь начинается известняк, но многие прежние виды планктона в нем отсутствуют.

Осадконакопление не имеет постоянной скорости, для него типичны перерывы, особенно для периода мел-палеогенового вымирания. При изучении разрезов без перерыва в осадконакоплении были выявлены слои толщиной до несколько десятков метров, по которым можно проследить динамику вымирания планктона, продолжительность которого оценивается в несколько сотен тысяч лет. Слой с аномалиями различных элементов - иридия в сторону повышения, кальция и магния в сторону понижения и прочими имеет в таких разрезах меньшую толщину, чем слой, в котором можно проследить динамику вымирания.

В общем, на быстрое вымирание в результате падения астероида это не похоже.

Подробнее писал здесь:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,119413.msg3029741.html#msg3029741

Слово моллюски означает мягкие. На суше они проигрывали бы животным со скелетом, раковина улиток не самое удобное приспособление для развития разума и трудовой деятельности, а форма слизня слишком уязвима. О проблемах насекомых с линькой написали, но некоторые рептилии линяют и достигают больших размеров. Стадные животные могли бы защищать линяющих животных от хищников. Перепончатокрылые - пчелы и муравьи а также термиты, близкие к тараканам, занимаются достаточно сложным трудом, но их относительно высокая интеллектуальная организация носит коллективный характер, где одна особь мало, что значит. Для развития мозга я не вижу особых проблем для существ с наружным скелетом, а примеры трудовой деятельности у них есть.

[Проходящий Кот]

Вопрос модератору.
Почему тема про стандартные пути эволюции открыта, а про нестандартные закрыта?

А конкретно, кроме слова "нестандартная" что-то сказать можете?

[Streamflow]

Осадконакопление не имеет постоянной скорости, для него типичны перерывы, особенно для периода мел-палеогенового вымирания. При изучении разрезов без перерыва в осадконакоплении были выявлены слои толщиной до несколько десятков метров, по которым можно проследить динамику вымирания планктона, продолжительность которого оценивается в несколько сотен тысяч лет. Слой с аномалиями различных элементов - иридия в сторону повышения, кальция и магния в сторону понижения и прочими имеет в таких разрезах меньшую толщину, чем слой, в котором можно проследить динамику вымирания.

В общем, на быстрое вымирание в результате падения астероида это не похоже.

Вроде бы наоборот. Простейшее логическое построение - какая-то "быстрая" катастрофа запустила глобальный процесс, типа оледенения или ещё чего-то, в котором бОльшая часть биоты вымерла в геологически очень короткий срок, ну, а по человеческим меркам - за достаточно долгий, в несколько сотен тысяч лет. Падение астероида как бы укладывается в эту схему.

Да, и "несколько" - это сколько?

[OratorFree]

К сожалению ничего другого кроме примера эволюции на Земле у нас нет. И то, как пишут "палеонтологическая летопись" неполная.
Лично мое мнение заключается в том, что "стандартизация" высока на нижних ступенях эволюции и дисперсируется (не могу найти другого слова) все более по мере усложнения организмов.

На первых этапах, когда в воде/атмосфере СO2  единственный источник углерода (про метан знаю, но он в воде нерастворим) у эволюции единственный способ получить нужный для жизни углерод, это "оторвать" от него кислород и выбросить (фотосинтез). Когда кислорода как отхода накопится достаточно много, то тут только два варианта - либо научится его утилизировать, либо жизнь прекратиться (или периодически замирать, до рассасывания кислорода, тогда на эволюция могла бы на этом этапе завершиться - "мерцающая жизнь").
Случилось, что получилось научиться "дышать" (спасибо митохондриям?).
 
Далее (вот тут, похоже, факультативный шаг, но единственный возможный многоклеточность (водоросли).  Не случись этого, жизнь продолжала бы существовать, но количество кислорода оставалось бы мизерным из-за отсутствия процесса захоронения органики. Т.е. на этом тоже могла остановиться эволюция, но произошло то, что произошло. Началось захоронение органики, начался рост кислорода и тогда у эволюции появилась возможность существования многоклеточных  животных.

До этого момента  выбор в развитии был небольшой - либо остановка на сбалансированном уровне, либо единственный вариант. Многоклеточные животные это уже богатство альтернатив, что и показал "Кембрийский взрыв". Думаю далее события развивались по непредсказуемому сценарию. Есть только базовые признаки. Глаза, конечности, мозг, мышцы - остальное вариабельно и просто должно пройти апробацию. И закрепляется приемлемые варианты из тех, что просто случайно появились раньше.   


   

[kirv]

На первых этапах, когда в воде/атмосфере СO2  единственный источник углерода

Хемосинтез.
Фотосинтез - более эффективный энергетически процесс, поэтому многоклеточные растения используют его.

Эволюция как раз может порождать многочисленные формы. По утверждению ученых та же многоклеточность независимо появлялась раз двадцать.

Я не могу не отписаться, являясь невольным автором темы. Но я отвечал прежде всего оппоненту на его заявление, что если прилетят инопланетяне там будет неведомая хрень чуть ли не с тремя головами и десятью глазами или вообще разумные грибы.

Я вполне могу себе представить и шестиногих сухопутных животных и с пропеллерами и с колесами (кстати, почти реал) и живые аэростаты и живой океан; я даже не углеродный шовинист.

Однако техническую цивилизацию разумных кристаллов, грибов, океанов и прочих веществ, увы, нет.
Это красивые художественные приемы, которые используют гениальные (и не очень) писатели фантасты чтобы гиперболизировать, выделить наши собственные недостатки или проблемы именно человеческой цивилизации...

Но на землеподобной планете я уверен что разумными могут быть только гуманоидные социальные организмы с внутренним минерально-ограническим скелетом, для которых зрение является самым важным органом чувств. А будут они млекопитающими которые произошли от амфибий, которые от рыб, которые от хордовых или же какими нибудь архозаврами - не суть.

[OratorFree]

Хемосинтез.

Вряд ли. В первичной атмосфере Земли все исходные элементы энергетически устойчивы.
Пример возможного хемосинтеза можете привести?

[Starк]

Вопрос модератору.
Почему тема про стандартные пути эволюции открыта, а про нестандартные закрыта?

[Dem]

Касаемо начальных этапов эволюции - там могло быть всё очень по-разному, но дальше неизбежна конвергенция.
Т.е. вершину эволюции неизбежно займёт двусторонне-симметричное (которое есть частный случай лучевой симметрии) со сквозным пищеварительным трактом и жестким стержнем вдоль тела. А будет он внутри или снаружи - частности.
Далее, необходимость развития лёгких и желудка приведёт к тому, что с одной стороны организма снаружи будут мягкие ткани. И наиболее вероятно снизу, где они прикрыты грунтом.
Что касается дальнейшей эволюции после выхода на сушу - тут надо учитывать такой факт, что эволюция очень резко отсекает всё лишнее.
И здесь уменьшение числа конечностей неизбежно. Потому как как только вместо ходьбы животные начинают бегать - лишние конечности становятся очень мешающими. И тут скорей будет уменьшение до двух или даже одной (те же кенгуру к последнему варианту близки, и только особенности физиологии мешают ногам срастись в одну)

Почему тема про стандартные пути эволюции открыта, а про нестандартные закрыта?

Потому что одного вопроса мало.
Напиши про нестандартные пути объёмом не ниже чем тут в первом посте - может и не закроют 

[Nucleosome]

Та же 5-ти конечная морская звезда вполне себе зеркально-симметричное относительно вертикальное плоскости животное, это если строго-геометрически.

ну перестаньте городить одну нелепость на другой... да, иглокожие конечно двусторенне-симметричные, но не потмоу что вы так пишите - так любого можно двусторонним считать, а потому что у них есть осевой огран - где соединены два нервных кольца, находится аналог сердца, часть половой системы и т. д. общая их структура можно сказать функционально-радиальная - посольку каждый из пяти секторов достаточно автономен и может дать новую звезду, а также перемещаться (если они могут конечно) они могут в любом направлении с равной эффективностью, ничего этого и близко нет у головоногих - их щупальца только окружают рот, но у них нет никакой лучевой симметрии вообще, а у каракатиц и кальмаров нет и одинаковых щупалец...

По утверждению ученых та же многоклеточность независимо появлялась раз двадцать.

однако многоклеточность в полном смысле слова - то есть полностью разделённых и независимые друг от друга клетки специализированные по функциям - только дважды - растения и животные... (оба в узком смысле конечно)

Во-первых там тема была о выходе на сушу полноразмерных формы (больше нескольких сантиметров).

очень странный термин. а как это определять - полно- от не полно? размер это не набор каких-то компонент, а онтогенез - не эволюция. кроме того размер некоторых насекомых незадолго после выхода на сушу не смущает?

хитиновый скелет не может расти вместе с организмом.

не может, но может и меняться частями - такое не наблюдается, потому что не надо. кроме того, есть у них и внутренний скелет тоже - не настолько прочный как внушний конечно, но есть - в голове например он называется тенториум.

Вы можете придумать муравья размером с автобус, но ему надо линять, а тут приходит хитрая белка и оп, - откусила кусок от беззащитного муравьишки.

организм размером с автобус - это скорее эволюционный курьёз, чем что-то другое... кроме того - есть жуки-голиафы, весят которые поболе многих млекопитающих.

В типе членистоногих Вы забыли многоножек еще.

или вообще сколько хотят ног

А амфибии вполне себе наземные животные.

ага. головастики уже отменены. не, ну есть и те кто проходит эту стадию в икринке, но икринкам нужна вода всё равно - амниона у них нет

сюда бы профессионального биолога...

вообще-то я и есть...

[Космосвин]

Смотря по стреле времени в прошлое, всегда создается иллюзия, что все предопределено.
А обратно нифига. Всегда найдется теория, объясняющая неизбежность эволюции
маленького трилобита в магадаскарского лемура). В прошлом.
Ну какая  предопределенность в случайных космических событиях, или в вулканической активности?
А случайные квантовые эффекты при реакции молекул днк?
Говорят в квантовой механике вообще всё из вероятностей состоит. Случайных.