Мужчина и женщина. Почему в ходе эволюции не появились третий и четвертый пол
Популярная наука
Третий пол существует в природе
На самом деле, в природе есть примеры, когда существует еще один пол. И я сейчас не про ориентацию, самоопределение полов и т п - модная нынче тема.
В медицине есть случаи пересадки генома от третьего родителя, о них - в конце статьи. Но в природе передача ДНК происходит именно в паре.
К примеру, лосось кижуч, у которого один женский и два мужских пола. Есть много половых вариаций и у грибов - ученые насчитывают до 36 тысяч (!).
Но принципиально это ничего не меняет, ведь в их случае, сколько бы не было полов у вида, генетическим материалом обмениваются все равно только два пола. Поэтому все упирается в процесс взаимодействия двух полов.
Нельзя слишком сильно отличаться от предков
У геномного разнообразия есть предел, при котором оно сохраняет свою ценность.
Если потомство слишком отличается от жизнеспособной формы вида, то у него высоки риски либо гибели, либо бесплодия.
Сложное взаимодействие
Половое размножение дает безусловное преимущество, ведь оно создает большее разнообразие. Это повышает вероятность, что кто-то из потомства точно будет адаптирован и выживет. Но главный минус - для появления потомства нужно, чтобы взаимодействовала не одна особь, а, как минимум, две.
Представьте, если для появления потомства нужно будет три, четыре и более особей? А какие сложные коммуникации между ними будут выстраиваться!
Женщины с мужчинами то не всегда могут легко договориться. А если нужно договориться еще с кем-то, кто по характеру будет отличаться.
Процесс будет слишком трудным, а значит вероятность появления потомства будет неуклонно снижаться.
Мутации
Мутации двигают эволюцию вперед - ведь за счет них виды меняются! Однако всегда есть риски врожденных дефектов. И если вовлечь в процесс больше генетических родителей - риски сбоя в ДНК будут расти в геометрической прогрессии.
Двукратная стоимость полового размножения
Этот парадокс сформулировал английский эволюционный биолог и генетик Мейнард Смит.
У теории эволюции есть два парадокса в вопросе полового размножения.
1. Если цель особи - передать максимум генов, то не глупо ли ей выбрасывать половину из них?
2. Особь, не прибегая к половому размножению, может оставить, минимум, в два раза больше потомства. А значит будет больше потомства, у которого есть шанс укрепиться в природе, адаптироваться и найти свою нишу.
Чтобы половое размножение укрепилось в ходе эволюции, оно должно принести большую выгоду, чтобы компенсировать этот начальный недостаток 2:1.
И, на практике, так и происходит. При половом размножении особь получает генетические преимущества, которые компенсируют оба этих недостатка. К тому же, в природе самцы часто помогают самкам взращивать потомство, помогают пищей и дети получаются более жизнеспособными и стойкими.
Смит это и назвал двукратной стоимостью полового размножения. Такую цену мы платим за эти преимущества.
В случае двух полов соотношение цена/качество получается оптимальным. А вот в случае трех полов пришлось бы платить трехкратную цену, что было бы не обосновано.
Специализация
Чтобы половым клеткам сойтись, одна из них должна быть объемной (и статичной), другая - подвижной. Мы это хорошо знаем на примере животных.
И роли распределены идеально. Самки отвечают за фундаментальный набор генетической информации вида. Самцы - за изменчивость и адаптированность вида к внешним условиям.
Если в ходе эволюции появился бы третий пол, его половые клетки просто бы проиграли конкуренцию первым двум видам. Ведь у него не было бы такой четкой специализации.
Возможно, такое даже и было за долгую историю жизни на Земле. Просто третий пол не смог выжить в эволюционной борьбе.
Специфика ДНК
Все виды на Земле для записи генетической информации используют молекулы имеют ДНК или РНК. Эти молекулы имеют две нити. И при такой системе объединить ДНК нескольких родителей технически невозможно.
На других планетах возможны другие формы молекул для записи генетического материала.
Если на другой планете существуют варианты ДНК из четырех нитей, то там вполне эволюция может пойти по пути четырех генетических родителей.
На самом деле, случай, когда у человека три биологических родителя, возможен в реальности. Девочке со сложным врожденным заболеванием добавили митохондриальную ДНК от третьего родителя. Ранее про историю этой девочки я написал в статье: Алана Сааринен: как живет девочка, у которой три биологических родителя.
ß
Мир полон загадок. События, которые иногда происходят, не находят объяснения и не подчиняются логике. Прошлый век богат на тайны: корабли-призраки, Снежный человек, Лох-несское чудовище, НЛО, необычные находки, пропавшие люди – лишь небольшая часть загадок, которые до сих пор остаются неразгаданными. Поговорим о некоторых из них.
1902 год. В ночь с 29 на 30 декабря произошёл так называемый «Парижский сбой»: ровно в пять минут второго в городе остановились сразу несколько часов. Причём все замершие часы были оборудованы маятниковым механизмом – на пружинные часы сбой не подействовал.
1911 год. 14 июля в итальянской столице с железнодорожного вокзала вышел прогулочный поезд. На «борту» находились 106 состоятельных туристов, желающих отдохнуть и осмотреть местные достопримечательности. Некоторое время всё шло по плану: поезд двигался по рельсам, мимо пролетали залитые солнцем итальянские пейзажи и старинные постройки. Затем поезд стал приближаться к очень длинному (по тем временам) тоннелю. Состав въехал туда и бесследно исчез. Никаких следов поезда не нашли ни встревоженные железнодорожники, ни поисковые отряды. Единственной «находкой» стали два до смерти напуганных пассажира пропавшего состава, выпрыгнувшие с него на ходу. Их показания шокировали: по мере приближения к тоннелю воздух на улице и внутри вагонов стал густым, белым. После инцидента железнодорожные службы Италии решили закрыть входы в тоннель, а во время войны его своды обрушила сброшенная бомба.
1925 год. 25 августа Николай Александрович Григорович, отечественный хирург и фармаколог, увлекающийся археологией, отправился на раскопки в подмосковный посёлок Одинцово. Там, в глиняном карьере, он надеялся обнаружить останки мамонта (недавно в этом же месте был найден зуб животного). Кости мамонта учёным найдены не были, зато в куске глины он обнаружил странной формы кремниевый камень – точь-в-точь повторяющий контуры и строение человеческого мозга. Позднее учёный обратился к специальной комиссии, сформированной при Тимирязевском институте, которая определила возраст окаменелости – от 300 до 360 млн. лет. В те времена на планете пиком развития животных были рептилии, поэтому ни о каких людях вида Homo Sapiens речи идти не может.
1963 год. Во время проведения учений военно-морского флота США в территориальных водах Пуэрто-Рико американские военные обнаружили на воде движущийся с огромной скоростью объект. Развитая им скорость была слишком высокой для судна – около 280 км/ч. Что именно это было – неизвестно до сих пор.
1986 год. В румынской пещере Мовиле спелеолог, проводивший в этом районе геологические исследования, обнаружил замкнутую экосистему, изолированно существующую и развивающуюся уже тысячи, а может, и миллионы, лет. Многие из обнаруженных там видов растений и животных в то время науке известны не были.
ß
Какое отношение учёный из СССР имел к голливудскому фильму «Интерстеллар» и почему американцы считали Институт теоретической физики им. Ландау, который он возглавлял, самым сильным в мире?
После показа фантастического фильма «Интерстеллар» в обиход людей, далёких от науки и космоса, прочно вошли такие слова, как «горизонт событий» и «сингулярность». В Интернете всерьёз стали обсуждать вопросы, что же именно произойдёт с человеком, если он решит проникнуть в чёрную дыру, есть ли такие объекты в Солнечной системе и что случится с Солнцем, если возле него появится чёрная дыра размером с теннисный мяч.
Навстречу чёрным дырам
Если помните, главный герой фильма «Интерстеллар» пилот-астронавт Джозеф Купер отправился в далёкий космос через «червоточину» (или кротовую нору), чтобы найти новый дом для погибающего человечества. В безумной надежде вернуться домой он покинул космический корабль и на челноке отправился в чёрную дыру. Провалившись в неизведанное, он оказался вне времени в некоем кубе, который создали специально для него эволюционировавшие люди будущего (так решил сам герой) или, возможно, Бог. Из куба он умудряется передать сообщение своей взрослой дочери, а когда куб схлопывается, оказывается выброшенным в открытый космос где-то в районе Юпитера.
Кадр из фильма «Интерстеллар»
Однако спорщики могли бы не тратить время и воображение, если бы знали о расчётах легендарного советского физика-ядерщика Исаака Халатникова, который совместно с физиками Владимиром Белинским и Евгением Лифшицем решил уравнения гравитации Эйнштейна и ввёл в науку понятие БХЛ-сингулярности (или сингулярности Белинского — Халатникова — Лифшица).
Наука после Второй мировой войны шагала семимильными шагами. В те годы появились такие понятия, как «пространственно-временное поле», обладающее не только гибкостью и упругостью, но и вязкостью. Оказалось, оно искривляется при взаимодействии с гравитацией. Стало ясно, что возле чёрной дыры это поле закручивается воронкой. Появилось понятие «горизонт событий» — воображаемая линия, за которой гравитация чёрной дыры становится настолько сильной, что даже фотоны света не могут вырваться из неё.
Американские учёные Роберт Оппенгеймер и Хартланд Снайдер рассчитали, что попавший в чёрную дыру объект подвергнется «спагеттификации», то есть растянется в бесконечности. Это произойдёт потому, что ближайшая к чёрной дыре сторона подвергнется большему воздействию гравитации — и объект растянется в сверхтонкую струну.
Однако и советские физики были заняты разработкой теории коллапса сверхмассивной звезды, вопросом превращения её в чёрную дыру и процессами, которые происходят при этом. Был среди них и Халатников. Но, в отличие от Оппенгеймера, он учёл её вращение, неравномерное распределение вещества в массе, волновые процессы, разницу плотности, излучение вещества с поверхности и даже возможную несимметричность звёздного тела.
И оказалось, что на падающий в чёрную дыру звездолёт будут воздействовать асимметричные силы. Ещё до горизонта событий это будут искривления поля пространства-времени, сила которых у точки прохождения горизонта событий начнёт нарастать. Поле пространства-времени начнёт продавливаться с нарастающей скоростью, но искривление это будет несимметричным по осям пространства. Это приведёт к раскачиванию поля, нарастанию гравитационной турбулентности, что в конце концов разорвёт гипотетический звездолёт, едва он достигнет точки сингулярности.
Но это ещё не всё. Обломки звездолёта будет разрывать на ещё более мелкие части, каждая из которых в итоге разорвётся на элементарные частицы. В конце концов от звездолёта останется только чистая энергия. Время исчезнет, а пространство превратится в сверхвысокочастотную пену — это и будет гравитационная сингулярность.
Силы, воздействующие на звездолёт, получили название приливных сил БХЛ-типа, а само решение проблемы именовали БХЛ-сингулярностью. В общем, без вмешательства высших сил герой «Интерстеллара» Купер был бы обречён.
Счастливая ошибка
Так кто же он, человек, сделавший с коллегами теоретические расчёты гипотетической ситуации, над которой будут спорить через десятки лет? Академик Исаак Халатников ушёл из жизни в возрасте 102 лет, овеянный славой. Журналисты назвали его «атомным гением» и «человеком-эпохой». Но до сих пор о нём известно не так много.
Он родился в далёком 1919 году в Екатеринославе, с детства демонстрировал математические способности. В университете города Днепропетровска стал именным сталинским стипендиатом, после окончания физического факультета был приглашён в аспирантуру к знаменитому физику-теоретику Льву Ландау, но вместо этого попал в зенитчики — шёл 1941 год. Халатникова призвали в июне, направили в артиллерийское училище, а после отправили защищать Москву от налётов фашистской авиации в 1784-й зенитной воинской части. Он был награждён медалью «За победу над Германией», дослужился до капитана.
Но уже в 1944 году академик Пётр Капица потребовал, чтобы артиллерист Халатников вошёл в группу Ландау. В те годы Капица входил в Спецкомитет Лаврентия Берии по созданию атомной бомбы, и его распоряжение было выполнено в точности. Даже не сняв погоны, Халатников оказался зачислен в аспиранты в институт Ландау.
По поводу зачисления Халатникова к Ландау среди ядерных физиков ходил анекдот. Капицу несколько смущал тот факт, что среди учёных-ядерщиков слишком много евреев. И поэтому академик пообещал выдать Ландау премию, если в его группе появится хоть один русский. Взглянув на фото блондина Халатникова и прочитав его фамилию, Ландау решил, что премия ему не помешает, и попросил Капицу ходатайствовать о молодом учёном перед главным маршалом артиллерии Николаем Вороновым.
Два физика на 30 девушек
Так Халатников попал в теоретический отдел Ландау, где кроме него работали физик Евгений Лифшиц и ещё 30 девиц-математиков — компьютеров тогда не было, и они должны были вручную вычислять параметры процессов, происходивших внутри атомной бомбы.
Исаак Халатников (третий слева в первом ряду), Лев Ландау (второй справа в первом ряду).
Уравнения они получали от Халатникова в таком виде, что догадаться, о чём идёт речь, было нельзя, а сделать вычисления — можно. В результате Халатников пришёл к формуле «необычайной красоты и стройности». Ландау был доволен результатом и даже, расчувствовавшись, подарил Халатникову своё фото с подписью «Дорогому Халату».
Но самой сложной задачей, поставленной перед ним, Халатников считал расчёты водородной бомбы, над которой он работал совместно с академиком Сахаровым. За разработку водородной бомбы учёные получили Сталинскую премию. Дальнейшие исследования ядерного оружия до сих пор засекречены.
Ещё не всё потеряно
С 1965 по 1992 год Халатников возглавлял Институт теоретической физики им. Ландау Академии наук СССР. Защитил докторскую, в 1984 году стал академиком, был принят в Лондонское королевское научное общество. Преподавал в МФТИ, сотрудничал с журналом «Физика низких температур».
Много работал, создал основополагающие труды по квантовой теории поля, квантовых жидкостей и электродинамики, по сверхпроводимости, общей теории относительности, астрофизике и космологии.
Его ИТФ самым сильным институтом в мире называли даже американцы. Так, проректор Гарвардского университета Пол Мартин считал, что в США с физиками одного ИТФ могла бы соперничать только целая команда учёных, собранная из всех университетов Восточного побережья США.
В последние годы Халатникова сильно беспокоила ситуация в российской науке, «утечка мозгов» на Запад. Но он считал, что, несмотря на это, российская наука всё ещё остаётся лучше западной. Природные данные российских студентов, начальная подготовка и строгий отбор всё ещё позволяют учёным конкурировать с «партнёрами».
Лес Хох — сказочное место в США! Деревья покрытые мхом вызывают ощущение, будто тебя окружают мистические существа и кто-то постоянно следит. Тропический дождевой лес, получивший особую популярность после выхода фильма Сумерки Сага.
Лес Хох расположен в Национальном Парке Олимпик, в штате Вашингтон, США. Частые дожди превратили его в самое настоящее сказочное место, ветви деревьев переплетаются необычайно причудливыми образами. Мох свисающий с деревьев дополняет картину, возникает ощущение заколдованности и уже трудно прогнать мысли о мистическом происхождении этого волшебного места.
Тропический лес нетронутый цивилизацией способен похвастаться не только редкими видами деревьев, которые вы больше нигде не встретите, но и не обделен разнообразием фауны. Например, посетители парка часто встречают чернохвостого оленя.
Туристы прибывающие сюда на экскурсию с удовольствием остаются в палатках с ночевкой. Наибольшую популярность Национальный Парк Олимпик приобрел после съемок всемирно известного фильма «Сумерки». Поклонники фильма буквально нахлынули в эти места, чтобы почувствовать себя причастными к популярной саге.
Туристы посетившие лес рассказывают, что причудливые формы деревьев покрытые мхом создают иллюзию, будто их окружают мистические существа. И в самом деле, человек с богатой фантазией с легкостью обнаружит насколько свисающий мох напоминает персонажей различных былин и сказок.
Фотографии: тропический лес Хох в США
Когда взорвётся Бетельгейзе?
Бетельгейзе — это красный сверхгигант, который находится в созвездии Ориона на расстоянии 724 световых года от нас. Размеры этой звезды поражают: если вместо Солнца в центре Солнечной системы разместить Бетельгейзе, то она поглотила Солнечную систему вплоть до орбиты Юпитера, а масса этого гиганта, по некоторым данным, в 17 раз больше, чем масса Солнца.
Учитывая эти характеристики, учёные долгое время считали, что красный сверхгигант находится на последней стадии своей эволюции и в любой момент завершит своё существование вспышкой сверхновой, после чего, вероятно, превратится в белого карлика. Однако, недавние исследования показали, что Бетельгейзе ещё довольно молодая звезда и вспышку сверхновой мы увидим очень нескоро.
Как будет выглядеть взрыв Бетельгейзе с Земли?
Современное моделирование даёт астрономам более точное представление о том, что увидят люди на Земле, когда Бетельгейзе взорвётся. Конечно, существует некоторая неточность относительно того, как на самом деле всё будет происходить, но учёные постоянно увеличивают точность предсказаний благодаря наблюдениям, сделанным во время исследований других сверхновых.
По последним данным, когда Бетельгейзе взорвётся, она будет светить в девять раз слабее, чем полная Луна. Весь этот свет будет исходить из одной точки, следовательно, объект можно будет наблюдать на дневном небе, а ночью мы могли видеть свою тень, образованную этим светом.
По данным учёных, люди могли бы видеть сверхновую на дневном небе примерно год, а ночью последствия сверхновой было бы видно невооружённым глазом в течение нескольких лет, пока она не потускнеют.
К каким последствиям может привести радиация от сверхновой?
Бетельгейзе находится очень далеко. Согласно расчётам при её взрыве жизнь на Земле не пострадает, это не значит, что радиация не окажет никакого влияния на жизнь, но влияние это будет чрезвычайно мало. Сверхновая должна взорваться очень близко к Земле, чтобы радиация нанесла серьёзный ущерб жизни. По некоторым оценкам это должно произойти на расстоянии несколько десятков световых лет. Бетельгейзе же находится далеко за пределами этого диапазона и последние исследования показывают, что сверхгигант находится примерно в 724 световых годах, то есть далеко вне зоны опасности. Поэтому здесь не о чем волноваться.
Но сверхновая всё равно может повлиять на жизнь на Земле опосредованно. Например, многие животные используют Луну для навигации и их сбивают искусственные огни города. Появление в небе второго объекта, почти такого же яркого как Луна, может стать для них ещё одной помехой.
Ученые исследовали органические остатки на каменных зернотерках и керамических сосудах, извлеченных из гробниц в древнем городе Копан. Химический анализ показал, что майя использовали в качестве подношений алкоголь, полученный на основе кукурузы с добавлением маниока и перца чили. По мнению исследователей, в представлениях майя чича или атоле помогали умершим добираться в загробный мир. Результаты исследования опубликованы в Journal of Anthropological Archaeology.
Целенаправленным изготовлением алкоголя люди занялись с переходом к производящему хозяйству, то есть в эпоху неолита. Однако до прихода европейского населения многие коренные американцы не были знакомы с алкоголем, особенно в Северной Америке. В то же время в некоторых культурах ему отводилась значимая роль. Так, индейцы уари использовали пиво для расширения своего влияния в Перу, а у ацтеков вовсе существовало несколько богов пьянства. Мезоамерика с ее развитым сельским хозяйством оказалась центром производства и использования алкогольных напитков, которые включались в различные религиозные комплексы. По мнению исследователей, серьезное влияние на культуру пития в Центральной Америке оказали майя, которые производили целый ряд напитков похожих на пиво и вино, например, бальче, чичу или атоле.
На западе Гондураса находился один из крупнейших городов майя, исследования которого начались еще в XIX веке. Он возник в первых веках до нашей эры (изначально город не был связан с майя) и просуществовал вплоть до конца VIII — начала IX века нашей эры, когда в целом цивилизация майя пришла в упадок. В период своего расцвета Копан служил резиденцией правителей, а также центром царства Шукууп, существовавшего в V–IX веках. Сегодня руины древнего города внесены в список объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО. Археологи обнаружили здесь остатки многочисленных сооружений, в том числе дворцово-храмового комплекса, стадиона, предметы искусства, а также погребения местной знати.
Жань Чэнь (Ran Chen) из Стэнфордского университета совместно с учеными из Гондураса, Китая и США исследовала с помощью палеоботанических методов шесть керамических сосудов из Копана, относящихся к позднему классическому периоду. Все находки были сделаны в 2018 году в ходе раскопок погребений. Кроме того, ученые отобрали для анализа четыре зернотерки (два маноса и два метатеса), раскопанных в жилых районах. В образцах ученые обнаружили четыре типа крахмалов, относящихся к просовым (Panicoideae), стручковому перцу (Capsicum), маниоку (Manihot esculent) и корнеплодам.
На керамике содержалось 188 гранул крахмала, из которых 174 удалось идентифицировать. На зернотерках — 32, из которых идентифицируемыми признаками обладали 22 гранулы. Самые распространенные крахмалы относятся к первому типу (n = 176). Структура этих органических остатков подсказала исследователям, что они были выделены из кукурузы (Zea mays). Более того, часть гранул оказалась повреждена из-за процесса ферментации. Крахмалы второго типа (n = 8) относятся к перцу чили. Остатки третьего типа (n = 7) сопоставимы с маниоком, а четвертого (n = 5) — с разными корнеплодами, таксономию которых установить не удалось. Ученые также обнаружили 386 фитолитов на зернотерках и 59 на керамических сосудах, большинство из которых также относятся к кукурузе.
Прошлые исследования допускали, что алкоголь играл важную роль в пиршествах майя, связывая тело и душу, а также людей и богов. Кроме того, выпивка могла поддерживать душу в ее путешествии в загробный мир. Исследование керамических сосудов из гробниц соотносится с этим предположением. Примечательно, химический анализ не показал следов какао, хотя на подобной керамике нередко содержались иероглифы, связанные именно с этим напитком. Исследователи отметили, что в качестве подношения у майя из Копана использовался напиток на основе кукурузы. Возможно, он представлял собой атоле или чичу. Кроме кукурузы в качестве вторичного сырья для приготовления напитков использовались маниок и перец чили, причем последний мог быть не только специей, но и обладать символическим значением, обозначая мужчин.