Эволюционная теория Дарвина началась с изучения видов флоры и фауны; представление о том, что такое виды, как они изменяются, как приспосабливаются к окружающей среде и передают изменения потомкам, лежит в основе всего учения. Если говорить об эволюционных изменениях растений и животных, одомашненных человеком, то они осуществляются благодаря искусственному отбору, основными факторами которого являются видовая изменчивость и наследственность.

Изучая разнообразные сорта растений, исследуя породы животных, Дарвин не мог не заметить, что особи отличаются друг от друга. Два пиона одного сорта имеют определенные отличия, один может быть выше, другой – иметь более толстый стебель. То же относится к животным. Нет совершенно одинаковых овец или коров в стаде, принадлежащем одной породе. Это явление Дарвин, как и другие натуралисты, называл изменчивостью.

Изменчивость присуща абсолютно всем органическим видам. Исследуя изменчивость на многочисленных примерах, Дарвин пришел к выводам, что на изменение признаков растения или животного могут повлиять даже очень незначительные воздействия окружающей среды, небольшое изменение содержания и ухода. «Насколько я в состоянии судить после продолжительного изучения данного вопроса, жизненные условия действуют, по-видимому, двояким образом: непосредственно на всю организацию или только на известные ее части и косвенно – на воспроизводительную систему», – писал Дарвин.

Он различал четыре основных формы изменчивости. Первая – групповая, или определенная, изменчивость, в современной биологии ее называют модификационной. Это ненаследственный вид изменчивости, он происходит одновременно у всего потомства под воздействием каких-то внешних факторов. Например, температура содержания уменьшается, из-за этого у всех новорожденных телят шерсть становится гуще. Или улучшается качество и количество пищи, и куры вырастают более крупными.

Вторая форма изменчивости была названа Дарвином неопределенной, или индивидуальной, сейчас ее называют генотипической. Это разнообразные небольшие отличия, появляющиеся у представителей одного вида (сорта, породы), которые существуют в сходных условиях. В качестве примера можно рассмотреть потомство одной пары животных: детеныши будут чем-то отличаться друг от друга, хотя имеют одних родителей и содержатся вместе. Еще примеры: разная окраска крыльев божьих коровок, разная форма стручков бобовых одного сорта.

Третья форма изменчивости, коррелятивная, или соотносительная, обусловлена целостным воздействием любых факторов на организм. Так как в любом организме все системы взаимосвязаны, то и изменения зачастую происходят не в одном органе, а в нескольких. Дарвин рассматривает в качестве одного из примеров болотных птиц: обыкновенно те из них, что имеют длинную шею, отличаются и более длинными лапами.

Четвертая форма, компенсационная изменчивость, связана с тем, что развитие одних органов может приводить к угнетению других. Известно, что коровы, дающие много молока, отличаются субтильным строением. Те же породы, которых разводят ради мяса, молока дают немного.

Чарлз Дарвин посвятил немало времени изучению пород домашних животных и пришел к интересным выводам. Так, он определил, что, несмотря на все разнообразие пород крупного рогатого скота, отличающихся по очень многим признакам, от окраса до формы рогов, все европейские разновидности произошли всего от двух родоначальных форм. То же относится к породам овец, кроликов, гусей, собак и т. д. – все они имеют одного-двух общих предков.

Ученый особо интересовался голубями, из-за огромного внешнего разнообразия их пород. Казалось бы, птицы с такими значительными отличиями (одни имеют огромный зоб, другие чрезвычайно пышный хвост) должны иметь как минимум несколько десятков предков, но Дарвин доказал, что все они произошли от дикого скалистого голубя.

Та же закономерность действует в царстве фауны. Все сорта капусты были выведены человеком на протяжении веков из одного вида, до сих пор встречающегося в дикой природе. Все сорта любого декоративного цветка, тюльпана или анютиных глазок, имеют одного общего предка.

Продемонстрировав разнообразие видов и форм изменчивости, Дарвин обратился к причинам этих процессов. Кроме материальных внешних воздействий для изменчивости важна и реакция каждого конкретного организма. Ученый сравнивал это с простудой: кто-то легко перенесет ее на ногах, у кого-то она перейдет в ангину, а кто-то может и скончаться от осложнений.

Среди причин изменчивости Дарвин называл четыре основных. Во-первых, это прямое влияние условий жизни (климат, уход, питание) и опосредованное влияние через систему размножения. Во-вторых, упражнение (тренировка) органов или, напротив, отсутствие тренировки. В-третьих, изменения могут появляться в результате скрещивания, иногда у гибридов есть признаки, которых не было у исходных форм. Четвертая причина изменений – коррелятивная: изменение одних органов или систем может повлечь изменение других.

По определению Дарвина, наследственность – это способность организмов сохранять в потомстве свои видовые, сортовые и индивидуальные особенности. Эту способность можно также назвать наследственной изменчивостью. Она была известна и до Дарвина, но он взглянул на нее по-новому.

Исследуя гибриды первого поколения (экземпляры, получившиеся при первом скрещивании разных сортов), он обратил внимание на то, что они обычно бывают единообразны и при этом наследуют качества одного из сортов. Во втором поколении происходит расщепление признаков, растения получаются разными, единообразие исчезает. Над этими же проблемами приблизительно в то же самое время работал Грегор Мендель, но Дарвин ничего не знал об открытых им законах наследственности.

Дарвину были известны многие явления наследственности: половое наследование, появление атавизмов (возвращение к прежним формам) у гибридов и т. д. Но большая часть проблем, связанных с наследственностью, в то время еще не могла быть решена, так как наука не достигла необходимого для этого уровня. Так что, по сути, в том, что касалось наследственности, Дарвин совершил правильную постановку вопросов, но еще не дал на них удовлетворительных ответов.

Тем не менее, его знаний хватило на то, чтобы осознать важность наследственности и изменчивости для эволюции. При этом он понимал, что сами по себе эти процессы не объясняют возникновения новых пород животных и сортов растений, они лишь инструменты отбора, искусственного в случае домашних культур и естественного в случае диких.

В «Происхождении видов» Дарвин сначала рассматривает искусственный отбор и только после этого обращается к природе. Создавая новые разновидности, селекционеры всегда действовали по одному и тому же принципу: они оставляли для разведения те экземпляры животных и растений, у которых наиболее ярко были проявлены нужные им качества. За много поколений эти качества накапливались и достигали своего пика.

Ученый выделяет две разновидности искусственного отбора: методический и бессознательный. В первом случае происходит целеустремленное выведение новой породы или сорта, человек планомерно отбирает особи с гипертрофией нужных ему признаков. Вторая разновидность более древняя: не ставя себе определенной задачи, человек интуитивно отбирает для размножения наилучшие экземпляры и тем самым постепенно улучшает продуктивность.

Понимание механизмов искусственного отбора важно для теории эволюции, потому что позволяет понять процесс естественного видообразования в природе.