Геомагнетизм, радиоактивность и эволюция человека

Влияние магнитного поля Земли и космического излучения на эволюцию человека.

Выясняется, что кроме климатического фактора на эволюцию человека оказывет сильнейшее воздействие фактор геомагнитный. Почему? Попробую обосновать.

Оказывается, что магнитное поле Земли - непостоянно, как по величине, так и по направлению. В настоящее время Северный магнитный полюс расположен вблизи Северного географического полюса. Но так было не всегда. В некоторые периоды времени магнитные полюса  сильно смещались, таким образом, что оказывались не вблизи географических полюсов , а на экваторе, или даже перемещались в противоположное полушарие. Если такое смещение полюсов происходит кратковременно за времена около 1000 - 10000 лет, то такое смещение называется экскурсом. При этом сильно изменялись не только направление, но и величина, магнитного поля Земли. Причем величина геомагнитного поля во время экскурсов падала практически до нуля - более, чем в 10 раз от современного уровня. В это время разрушалась магнитосфера Земли и все живое подвергалось усиленной бомбардировке космическими лучами, поскольку заряженные частицы в слабом магнитном поле практически не изменяют траектории движения и не направляются к полюсам, как это происходит в условиях сильного магнитного поля.

Влияние  геомагнитного поля Земли на  эволюцию человека в 2011 году описал выдающийся био и геофизик Владимир Викторович Кузнецов в работе:
"ИНВЕРСИИ И ЭКСКУРСЫ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ: ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВИДООБРАЗОВАНИЯ" Н.Д. Кузнецова, В.В. Кузнецов  (в дальнейшем Авторы).

В этой работе проводится сопоставление событий в эволюции человека с экскурсами и инверсиями геомагнитного поля. Привожу здесь опубликованную Авторами Таблицу:


Экскурсы и инверсии, млн лет назад         События в эволюции человека, млн лет
                назад
Mono Lake 0,0265                Авторы не отметили никаких событий

Laschamp 0,041                0,042 – мутация гена FOXP2
                0,037 – мутация гена микроцефалина
 
Norwegian – Greenland Sea 0,070            0,070 – разделение предковой
                популяции на три группы, давших
                начало трем расам,африканской,
                монголоидной и европеоидной(по мтДНК)

Blake  0,120                0,1 – возраст современного человека
                (по Y-хромосоме)

Pringle Falls  0,211                0,23 – возраст общего предка
                современного человека (по мтДНК)

Big Lost 0,56–0,58                0,66 ± 0,14 – разделение линий
Stage 17  0,67                человека и неандертальцев(по мтДНК)

Matuyama – Brunhes 0,78
Brunhes precursor  0,797

Olduvai  1,95–1,79                1,8 – появление Homo erectus

Gauss – Matuyama  2,6                2,4 ± 0,3 – мутация, обеспечившая
                увеличение объема головного мозга
                представителей линии Homo
                2,8 –мутация, инактивировавшая ген,
                кодирующий наработку сахарозы на
                поверхности клетки

Gilbert – Gauss  3,62                3,5 – разделение линии человека на
                грацильную и массивную

Epoch 5 – Gilbert 5,2                ~ 5 – разделение линий человека
                и шимпанзе
 
Смена полярности 6,90–6,95,                ~7 – разделение линий гориллы и
6,98–7,15, 7,18–7,25                человека               
 

Соглашаясь, в принципе,  с концепцией Авторов, считаю, что во время похолоданий, совпадающих  по времени с геомагнитными экскурсами, происходили не отдельные мутации, а происходили РЕОРГАНИЗАЦИИ ГЕНОМА предыдущих видов человека, приводившие к появлению новых видов человека.

Начнем с того, что экскурс Mono Lake в  Таблице не отмечен никаким эволюционным событием. В эту клетку Таблицы я поставлю событие -  «реорганизация генома homo sapiens fossilis - появление  homo sapiens sapiens» по классификации гоминидов С.В.Дробышевского.

Эволюционное событие в течение экскурса Лашамп   Авторами отмечен, как  мутация важного гена FOXP2. Последние расшифровки гена неандертальцев (см.Википедию) показывают, что ген  FOXP2 у современного человека и неандертальцев один и тот же. Поэтому это событие не имело место. В этой клетке Таблицы запишем «реорганизация генома неандертальца - появление костенковцев-кроманьонцев ( homo sapiens fossilis по классификации гоминидов С.В.Дробышевского), появление техники верхнего палеолита и символьного мышления».

Экскурс Norwegian – Greenland Sea  согласно Таблице отмечен событием - «разделение предковой популяции на три группы, давших начало
 трем расам, африканской, монголоидной и европеоидной (по мтДНК)». По моим представлениям, основанным на изучении ресурса antropogenes.ru , разделение на расы событие существенно более позднее, поэтому в эту клетку я бы поставил событие - «появление классического европейского неандертальца».

Эволюционное событие, произошедшее в течение экскурса Blake  0,120, Авторами отмечено, как
 «возраст общего предка современного человека  (по Y-хромосоме)». Считаю, что датировки генетиков не учитывающие процессов реорганизации генома в течение периодов видообразования дают существенно завышенные величины. Поэтому в эту клетку поставлю событие -  «появление  неандертальца, появление техники мустье».

Экскурсы Ямайка 0,250 - 0,230, Бива III 0,390 - 0,360 и Emperor 0,469 Авторами не отмечены никак. Эти экскурсы совпадают по времени с тремя фазами наибольшего оледенения. Поэтому следует ожидать эволюционных событий в эти промежутки времени. Отметим здесь появление подвидов гейдельбергского человека - раннего и позднего пренеандертальцов и появление протонеандертальца. Находки черепов гоминидов в Европе, соответствующие этим периодам времени, дают на это веские основания.

Экскурс Kamikatsara 0,931 Авторами не отмечен никак. В эту клетку поставим событие «появление гейдельбергского человека», появившегося  около 900 тысяч лет назад.  http://antropogenez.ru/species/23/.

В клетку таблицы соответствующую экскурсу Olduvai и отмеченную как «появление Homo erectus» можно записать, «появление  Homo rudolfensis».

Таким образом, приходим к следующей таблице соответствия экскурсов магнитного поля Земли (http://vvkuz.ru/books/16.pdf) эволюционным событиям истории человека.

Экскурсы и инверсии, млн лет назад     События в эволюции человека (фаза ледникового
                периода) - антропологические находки

Моно        0,026-0,032                появление homo sapiens sapiens (кроманьонцев) путем
                реорганизации генома homo sapiens fossilis-
                по классификации гоминидов С.В.Дробышевского
                ( оледенение Вюрм III C )

Каргаполово 0,041 - 0,047                реорганизация генома неандертальца - появление
                людей раннего верхнего палеолита (homo sapiens fossilis
                по классификации гоминидов
                С.В.Дробышевского),появление техники "ранний
                перигор" и символьного мышления
                ( оледенение Вюрм II C ) - Сен-Сезер, Оазе 1,2; черепные крышки: сходненская,
                подкумская; скелет ребенка из Староселья

Хаджимус 0,07                появление "классического неандертальца",
                леваллуаская техника мустье мустье (по А.Л.Монгайту),
                ( оледенение Вюрм II А ) - черепа из пещер
                Денисовой, Тешик-Таш, Мезмайской и пр.

Блэйк 0,115 - 0,140                появление неандертальца
                появление техники мустье см. Википедию и
                http://alltecholog.ru/ ( оледенение Рисс III ) - череп
                из пещеры Фонтешевад, Саккопасторе

Днепр  0,270                появление протонеандертальца - изобретение
                метательных орудий ( оледенение Рисс II ) -
                черепа Эрингсдорф IX

Бива III 0,360 - 0,390                появление позднего пренеандертальца (по
                классификации Л.Б.Вышняцкого), изобретение
                копья  http://antropogenez.ru/article/71/2/
                ( оледенение Миндель II ) - черепа Атапуэрка
                (Сима де лос Уэсос) и Штейнгейм

Эиперор 0,460                появление раннего пренеандертальца
                (по классификации Л.Б.Вышняцкого)
                http://antropogenez.ru/article/71/2/, появление
                поздней ашельской техники, освоение огня - костры
                (оледенение Миндель 1)-  череп Араго 21

Елунино VII (Delta) 0,620 (0,660)                появление синантропа, черепа из Чжоукоудянь,
                (оледенение
                (VIII 16) Гюнц/Миндель В 3,
                теменная Синантроп
 
Kamikatsara 0,931                появление гейдельбергского (чепранского) человека , появление
или Matuyama – Brunhes 0,78                средней ашельской техники ( оледенение Гюнц II ) -
                черепа  из Чепрано

Cobb Mountain - 1,215 - 1,190                появление Homo antecessor ( оледенение Гюнц I ) -
                черепа Сима дель Элефанте

Ontong Java 1,440 - 1,370                появление Homo erectus ( оледенение Донау IV ) -
                черепа Олдувай II; Шелльский человек

Gilsa 1,675                появление Homo ergaster, появление ранней
                ашельской техники,  использование огня
                ( оледенение Донау III ) - "Мальчик из Турканы" ,
                череп KNM-WT 15000

Olduvai 1,95–1,79                появление Homo rudolfensis  ( оледенение Донау II )
                - череп KNM-ER 1470

Reunion 2,270 - 2,110                появление Homo habilis, появление
Gauss – Matuyama 2,6 - 2,4 ± 0,3          Олдувайской техники ( оледенение Бибер II )  -
               


В моей таблице приведены только те геомагнитные экскурсы, которые совпадали с максимумами оледенения (с минимумами уровня мирового океана http://abel-2.ru/downloads/2009.pdf). Экскурсы, попадающие на теплые периоды в таблице не указаны.
 
Уточненная Таблица показывает  хорошее соответствие дат геомагнитных экскурсов, совпадающих с максимумами оледенения, и событий эволюционной истории человека. Следует также отметить, что не все экскурсы геомагнитного поля приводят к эволюционным событиям. Из этого следует, что геомагнитный экскурс - событие важное, но не достаточное. Представляется, что повышенный космический радиационный фон, вызванный разрушением магнитосферы вследствие геомагнитного экскурса, облегчает и стимулирует РЕОРГАНИЗАЦИЮ ГЕНОМА, но направление этой реорганизации задают другие факторы —  в первую очередь, климатические, а также пищевые, социальные, социально-психологические и пр. Иными словами, повышенная радиоактивность приводит к возбуждению генома (АКТИВАЦИИ ГЕНОМА по МакКлинток), но не задает направление реорганизации. Излучение облегчает процесс РЕОРГАНИЗАЦИИ ГЕНОМА. Таким образом, для того, чтобы РЕОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА произошла, нужно совпадение по времени климатического фактора стресса и повышенной радиоактивности. Если стресса нет, то повышенная радиоактивность не приводит к РЕОРГАНИЗАЦИИ ГЕНОМА, поскольку не задано направление реорганизации. Поэтому эволюционные скачки происходят на северной границе обитания, где человеческая популяция находится в жестких климатических условиях, и не происходят в комфортных условиях. Ухудшение и без того жестких условий во время похолоданий ледникового периода ставило человеческие популяции, проживающие на Севере (за исключением Homo habilis, Homo rudolfensis и Homo ergaster, эволюционировавших в Африке) на грань выживания, что является необходимым условием образования нового вида.

Начало геомагнитных экскурсов, как правило, совпадает с глобальными похолоданиями, поскольку повышенный космический радиационный фон увеличивает в атмосфере концентрацию ионизационных центров конденсации паров воды, вызывая повышенную плотность облаков
http://abel-2.ru/downloads/2009.pdf

Таким образом, эволюция человека, как вида, связана с воздействием комплекса факторов. Направление эволюции — направление РЕОРГАНИЗАЦИИ ГЕНОМА, задают факторы прежде всего климатические, в комплексе с факторами пищевыми, социальными и психическими. Фактор повышенной радиоактивности во времена экскурсов геомагнитного поля способствует РЕОРГАНИЗАЦИИ ГЕНОМА, за счет АКТИВАЦИИ ГЕНОМА. Вследствие этого повышается вероятность перехода генома в новое квазистационарное состояние.

Каждое появление нового вида человека - это результат РЕОРГАНИЗАЦИИ ГЕНОМА предшествующего вида, происходящий практически мгновенно - предположительно, за время жизни восьми последовательных поколений, т.е. 200 лет.

В эволюционной истории человека нет недостающих звеньев. Все звенья найдены и описаны http://antropogenez.ru/article/71/2/. Переходы между ними происходили скачкообразно в результате РЕОРГАНИЗАЦИИ ГЕНОМА предшествующего вида. Эти скачкообразные видообразующие переходы происходили во времена похолоданий и экскурсов магнитного поля Земли, вызывавших повышение космического радиационного фона.

P.S. Влияние космического излучения и геомагнетизма на биологические системы было исследовано относительно недавно в докторской диссертации Белишевой Наталии Константиновны "ЗНАЧЕНИЕ ВАРИАЦИЙ ГЕОКОСМИЧЕСКИХ АГЕНТОВ
ДЛЯ СОСТОЯНИЯ БИОСИСТЕМ", Санкт-Петербург, 2005 г. Цитата из этой диссертации:

"Феномены, обнаруженные  в клеточных культурах во время солнечных протонных событий проявлялись одновременно во всех  клеточных  линиях,
практически, в идентичной форме. Это касалось эффектов слияния клеток.
образования многоядерных клеток, гигантских клеток, а также способов реорганизации клеточного монослоя, включавших распад гигантских ядер и реутилизацию клеточного материала. Более подробный морфо-функциональный анализ гигантских ядер и структуры ядерных конгломератов позволил выявить особенности, связанные с корпускулярной природой воздействующих агентов. Все аномальные структуры имели «следы» воздействия частиц в виде множественных «дыр» или пор. Подобные «отверстия» были найдены в липосомах при облучении их тяжелыми ионами (Koniarek et al., 2004). В некоторых случаях все поле зрения было испешрено «дырчатым» фоном, напоминающим треки, оставленные в фотоэмульсии элктронно-ядерными ливнями (Мурзин, 1970). В связи с такими находками, а также структурой распадающихся ядер, необычными размерами микроядер и микроклеток, «появлением шлейфов» хромосом с преждевременной конденсацией (Рингрц, Сэвидж, 1978), «россыпями» отдельных хромосом, хромосомных фрагментов и «обрывков» хроматина, обнаружением вихреобразных хромосомно-хроматиновых «шлейфов»,  «пузырчатых» образований около отдельных распавшихся ядер наподобие выделяющихся газов, а также возникновение экстраординарных структур, не подлежащих разумному описанию, для характеристики такого рода явлений позволило использовать термин «локальные радиационные эффекты», применяемый до этого в космической биологии (Акоев и др., 1989)."


P.P.S. Мне представляется, что влияние увеличения уровня радиоактивности на формирование новых видов определяется двумя факторами.
 
Первый фактор - общее возбуждение всех систем организма, в том числе и генетической системы, за счет ионизации биополимеров, в том числе ДНК и хроматина,  и образования перекисных соединений. Возможно также прямое воздействие на ДНК, например, путем  дезаминирования цитозина и пр.

Второй фактор - облегчение переноса генетической информации между клетками многоклеточного организма. Потоки космических протонов и нейтронов вызывают слияние клеток, появление многоядерных структур и появление, за счет слияния ядер, гигантских ядер.

P.P.P.S. Датировки последних четырех геомагнитных экскурсов в моей таблице взяты из работы
Г.А.Поспелова "ГЕОМАГНИТНЫЕ ЭКСКУРСЫ".
paleomag.ifz.ru/books/petrova-ifz-2004-book.pdf

Р.P.P.P.S. На картинке показано, как последовательно во время сильных похолоданий ледниковых периодов и соответствующих геомагнитных событий появлялись очередные виды человека. Белые ямы на графике показывают периоды наибольших оледенений: Валдай (Вюрмское), Московское (Рисское), Днепровское, Окское (Миндель), Донское (Гюнц). Виды человека, появившиеся во время этих похолоданий и геомагнитных экскурсов, показаны над ними.

Р.P.Р.P.P.S. Примерно через полгода после опубликования этого текста, я нашел, что мою гипотезу происхождения видов человека ранее еще в 1982 году сформулировал выдающийся русский советский археолог Геральд Николаевич Матюшин. Он, правда, не совсем точно связывал эволюционные скачки с инверсиями геомагнитного поля (т.е. со сменой полярности), которые происходят достаточно редко и не могут объяснить всех эволюционных переходов. Если несколько уточнить его гипотезу и учесть не только инверсии, но и экскурсы геомагнитного поля(сильные дрейфы магнитных полюсов без смены полярности) , то становиться возможным описать все эволюционные переходы, что и было сделано мной в настоящей работе.

Р.Р.P.Р.P.P.S. 2,6 млн. лет назад   произошла инверсия  геомагнитного поля Гаусс-Матуяма. По-видимому, она вызвала изменение климата (похолодание) и глобальную экологическую катастрофу - исчезло 17 процентов от общего разнообразия экологических функций в морской экосистеме, 21 процент изменился.

"Международная группа исследователей выяснила, что мегалодон вымирал не в одиночку. Животные вымерли порядка 2,6 миллионов лет назад, и в это же время с лица Земли исчезла треть других крупных морских существ. Ранее об этом массовом вымирании животных известно не было.

Специалисты сделали свои выводы после проведения метаанализа, который изучал многочисленные предыдущие научные работы, занимавшиеся окаменелыми останками акул, морских млекопитающих, морских птиц и морских черепах.

    "Работы большого количества палеонтологов в течение многих лет позволили нам выявить это вымирание, — говорит Пимьенто. – Большинство этих работ были занесены в общую базу данных палеонтологов (The Paleobiology Database)".

Исследователи выяснили, что, помимо мегалодонов, порядка двух-трёх миллионов лет назад вымерли также некоторые виды крупных ламантин и гладких китов. Более того, примерно в то же самое время исчезли не менее 43 процентов видов морских черепах, 35 процентов морских птиц и 9 процентов акул.

Есть несколько точек зрения, объясняющих факторы, послужившие причиной такого вымирания. В частности, исследователи отмечают, что оно совпало с резким колебанием уровня моря. В результате этого значительно сократилось количество прибрежных мест обитания. Количество морских млекопитающих, которыми питался мегалодон, начало также уменьшаться, а в это время к тому же развивались и новые конкуренты.

Учёные проанализировали явление, которое называется функциональное разнообразие. Оно, как правило, затрагивает ряд характеристик, которые организмы проявляют в сообществах и экосистемах. Во время недавно выявленного вымирания исчезло 17 процентов от общего разнообразия экологических функций в морской экосистеме, 21 процент изменился."
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2903715&cid=2161

В это же время -2,6 млн. лет назад появился Гомо Габилис - человек умелый.