Происхождение жизни. Наука и вера - Коллектив авторов

Джерри Голлаб (Jerry P. Gollub), профессор естествознания и профессор физики, Хаверфордский колледж (J. B. B. Professor in the Natural Sciences and Professor of Physics, Haverford College)

Сьюзан Готтесман (Susan Gottesman), заведующая секцией биохимической генетики лаборатории молекулярной биологии Национального института рака Национальных институтов здравоохранения (Biochemical Genetics Section, Laboratory of Molecular Biology, National Cancer Institute, National Institutes of Health)

Маргарет Кивелсон (Margaret G. Kivelson), профессор астрофизики факультета астрофизики и геологии и Института геофизики и физики планет Университета Калифорнии (Distinguished Professor of Space Physics, Department of Earth and Space Sciences and Institute of Geophysics and Planetary Physics, University of California)

Джеффри Коплан (Jeffrey P. Koplan), вице-президент по академическому здравоохранению Университета Эмори (Vice-President for Academic Health Affairs, Emory University)

Алан Лешнер (Alan I. Leshner), генеральный директор и исполнительный издатель журнала Science Американской ассоциации содействия развитию науки Шэрон Лонг (Sharon R. Long), профессор факультета биологических наук Стэнфордского университета (Steere-Pfizer Professor, Department of Biological Sciences, Stanford University)

Бернард Лоу (Bernard Lo), профессор медицины и директор программы по медицинской этике Университета Калифорнии, Сан-Франциско

Джойс Маркус (Joyce Marcus), профессор антропологии Музея антропологии Университета Мичигана (Robert L. Carneiro Distinguished University Professor of Anthropology, Museum of Anthropology, University of Michigan)

Эллиот Мейеровиц (Elliot M. Meyerowitz), профессор и председатель отдела биологии Калифорнийского технологического института (George W. Beadle Professor and Chair, Division of Biology, California Institute of Technology)

Элизабет Набель (Elizabeth G. Nabel), директор Национального института сердца, легких и крови Национальных институтов здравоохранения (National Heart, Lung and Blood Institute, National Institutes of Health)

Мэтью Нисбет (Matthew C. Nisbet), профессор коммуникаций Школы коммуникаций Американского университета (Professor of Communications, School of Communication, American University)

Гордон Орианс (Gordon H. Orians), заслуженный профессор биологического факультета Университета Вашингтона (Department of Biology, University of Washington)

Филип Пиццо (Philip A. Pizzo), декан, профессор педиатрии, профессор микробиологии и иммунологии Школы медицины Стэнфордского университета (Dean, Carl and Elizabeth Naumann Professor of Pediatrics and of Microbiology and Immunology, Stanford University School of Medicine)

Дэвид Поликански (David J. Policansky), стипендиат Комиссии по исследованиям окружающей среды и токсикологии Национального исследовательского совета (Scholar, Board on Environmental Studies and Toxicology, National Research Council)

Стэнли Прузинер (Stanley B. Prusiner), профессор нейробиологии и директор Института нейродегенеративных болезней Университета Калифорнии (Professor of Neurology and Director, Institute for Neurodegenerative Diseases, University of California), Сан-Франциско

Стивен Райан (Stephen J. Ryan), президент Института глаза Доэни (Doheny Eye Institute)

Юджини Скотт (Eugenie C. Scott), исполнительный директор Национального центра научного образования (National Center for Science Education, Inc.), Окленд, Калифорния

Джудит Скотчмур (Judith G. Scotchmoor), директор образовательных и общественных программ Палеонтологического музея Университета Калифорнии (Education and Public Programs, University of California Museum of Paleontology), Беркли

Джон Стейвер (John R. Staver), профессор и содиректор Центра исследований и связей естественных наук и математики Университета Пердью (Professor and Co-Director, Center for Research and Engagement in Science and Mathematics, Purdue University)

Джудит Суэйн (Judith L. Swain), профессор медицины Национального университета Сингапура и исполнительный директор-основатель Сингапурского института клинических исследований (Lien Ying Chow Professor of Medicine, National University of Singapore and Founding Executive Director of Singapore Institute of Clinical Sciences) и приглашенный профессор медицины Университета Калифорнии (Adjunct Professor of Medicine, University of California), Сан-Диего

Харви Файнберг (Harvey V. Fineberg), президент Института медицины (Institute of Medicine)

Вики Чэндлер (Vicki L. Chandler), директор института BIO5 Университета Аризоны (BIO5 Institute, University of Arizona)

Эдвард Шортлифф (Edward H. Shortliffe), декан Колледжа медицины Университета Аризоны (Dean of the Faculty, The University of Arizona College of Medicine), Финикс

Джойс Эплби (Joyce Appleby), заслуженный профессор факультета истории Университета Калифорнии (Department of History, University of California), Лос-Анджелес

Перечисленные выше рецензенты помогли работе над пособием, сделав множество конструктивных замечаний, но к ним не обращались за одобрением содержания пособия и они не видели окончательный вариант рукописи непосредственно перед опубликованием книги. Ответственность за окончательное содержание книги лежит полностью на авторах и на Советах Национальной академии наук и Института медицины.

Глава первая.

Эволюция и природа науки

Ученые уже больше полутора веков собирают свидетельства, благодаря которым наши знания о самом факте биологической эволюции и о процессах, лежащих в ее основе, неуклонно расширяются. Ученые изучают как эволюцию, происходившую в прошлом, так и ее продолжение, происходящее в наши дни.

К примеру, в 2004 году группа исследователей сделала следующее выдающееся открытие. На острове на крайнем севере Канады они обнаружили ископаемое более метра длиной, обладающее признаками, промежуточными между рыбой и четвероногим позвоночным. Это животное имело жабры, чешую и плавники и, по-видимому, проводило большую часть своей жизни в воде. Но оно также имело легкие и могло изгибать шею, а скелет плавников позволял конечностям поддерживать вес его тела даже на таких мелководьях, где совсем мало воды, или на суше.

Благодаря уже открытым на тот момент ископаемым растениям и животным науке было известно немало о среде, в которой обитало это существо. Около 375 миллионов лет назад то, что сейчас называется островом Элсмир (он входит в состав канадской территории Нунавут), было частью обширной равнины, пересеченной множеством извилистых рек. Берега этих рек были покрыты деревьями, папоротниками и другими древними растениями, что создавало подходящую среду для бактерий, грибов и примитивных животных, питавшихся разлагающейся растительностью. Ни одно крупное животное еще не обитало на суше, но океаны уже были населены множеством видов рыб. Некоторые виды рыб жили и в пресной воде рек и болот, питаясь там различными растениями и животными.

[Биологический вид — у организмов, размножающихся половым путем, видом называют совокупность особей, которые могут успешно скрещиваться друг с другом.]

Палеонтологи и раньше находили ископаемые остатки таких мелководных рыб. Кости, лежащие в основании их плавников, были прочнее и сложнее устроены, чем у других рыб. По-видимому, это позволяло им пробираться через заросшие протоки. Кроме того, у них имелись не только жабры, но и слаборазвитые легкие. Палеонтологи также обнаружили, в несколько более поздних осадочных породах, остатки похожих на рыб животных, которые, вероятно, проводили часть жизни на суше. Их называют примитивными четвероногими за их передние и задние плавники, напоминающие слаборазвитые ноги. Обладали они и другими приспособлениями к жизни на суше. Однако открытие новой формы интересно не только тем, что это хорошо сохранившиеся скелетные остатки, но и тем, что ученые, исходя из эволюционных построений, предвидели, что именно они найдут.

[Палеонтолог —ученый, изучающий древние организмы по их ископаемым остаткам.]

Исследователи, обнаружившие новую находку, работали именно в этом районе на севере Канады, потому что знали из учебников, что там расположены осадочные породы, отлагавшиеся приблизительно 375 миллионов лет назад, как раз тогда, когда, согласно представлениям эволюционистов, мелководные рыбы должны были выйти на сушу. Чтобы добраться до места, исследователям приходилось лететь несколько часов на самолете и на вертолете, и каждое лето они могли проводить раскопки только в течение пары месяцев, пока не выпадал новый снег. На четвертое лето работы в поле им удалось найти именно то, что они ожидали найти. Из обнажения горной породы на склоне холма они извлекли ископаемые остатки организма, которому дали название «тиктаалик» (это слово означает большую пресноводную рыбу на языке эскимосов, живущих на севере Канады). Тиктаалик сохранил многие черты рыбы, но обладает также признаками, свойственными примитивным четвероногим. Что особенно важно, кости внутри его плавников включают дополнительный придаток, напоминающий вершину конечности четвероногого, который, вероятно, помогал животному двигаться и приподниматься на плавниках.