Глава десятая. Эволюция, как она есть

Возникновение жизни – это самая древняя научная проблема. Как только люди научились думать, они сразу же задумались о том, откуда все произошло.

Логика (а больше никаких инструментов у древних ученых не было) предлагала два объяснения. Согласно первому жизнь появилась сама по себе, а второе утверждало, что все живое и вообще все сущее создано высшей волей.

Иной раз можно ткнуть пальцем наугад и попасть в нужную кнопку на пульте. Древнегреческий философ и математик Фалес Милетский, считающийся основоположником философии и всей науки в целом, совершенно правильно предположил, что жизнь зародилась в воде. Но другие древние ученые с этим не согласились. Так, например, Анаксагор из Клазомен утверждал, что жизнь зародилась из воздуха, точнее – из некоего мирового эфира, а Демокрит Абдерский считал, что живое появляется из разных источников, например, мухи заводятся в гнилом мясе, а черви – в иле. Кстати говоря, по его версии люди тоже произошли из ила.

В IV веке до нашей эры великий античный философ Аристотель обобщил множество существовавших на то время версий и сформировал целостную теорию самозарождения жизни. Согласно Аристотелю, зарождение живых существ вызвано воздействием некоего духовного начала на безжизненную материю. В трудах Аристотеля можно найти множество примеров самозарождения разных живых существ в разных средах – от испорченного мяса до навоза. Теория Аристотеля была абсолютно логичной. Если не знать о яйцах, которые откладывают в мясо мухи, то волей-неволей поверишь в самозарождение личинок, которые вдруг появляются на протухшем куске мяса.

Теорией самозарождения жизни вклад Аристотеля в развитие биологии не ограничивается.

Он заложил основу эволюционного учения, создав теорию непрерывного и постепенного развития всего живого. Аристотель первым высказал мысль о том, что природа – это непрерывный ряд усложняющихся форм: от неживых тел к растениям, от растений к животным и так далее до человека.

Аристотель создал первую в истории классификацию животного мира. Всех животных он разделил на две большие группы: животные с кровью и бескровные. Животных с кровью Аристотель, в свою очередь, разделил на три вида яйцеродных (яйцекладущих) – рыбы, птицы, рептилии – и живородящих.

Классификация животного мира по Аристотелю

А еще Аристотель стал основоположником эмбриологии, науки о зародышевом развитии организмов. В труде «Возникновение животных» он описал развитие куриного эмбриона и высказал предположение относительно того, что зародыши живородящих животных тоже происходят из яйца, но особого, не имеющего твердой оболочки.

После Аристотеля в биологии долгое время ничего не происходило. С IV века до нашей по XVIII век, то есть – более двух тысяч лет, не было ни великих открытий, ни научных теорий, ни каких-то значительных достижений. А что вообще могло произойти, если у биологии не было фундамента – научной биологической систематики? Прежде, чем что-то изучать, это «что-то» надо как-то упорядочить, систематизировать, разложить по условным полочкам. Иначе вместо научных теорий будет хаос.

Основные принципы систематики, науки о классификации живых организмов, разработал шведский естествоиспытатель Карл Линней, которого по праву считают отцом биологии. В 1735 году двадцативосьмилетний Линней опубликовал трактат «Система природы», в котором расположил по классам, отрядам, родам и видам представителей трех царств природы – минерального, растительного и животного.

В основу своей классификации Линней положил принцип иерархичности (соподчинённости) структур, которые он назвал «таксонами». Таксоны Линнея соответствовали современному понятию видов.

Биологическая систематика

Несколько мелких таксонов у Линнея объединялись в более крупный род, роды – в отряды и т. д. Самой крупной единицей в системе Линнея был класс. С развитием биологии в систему таксонов добавились дополнительные категории, такие, например, как семейство и подкласс, но в целом принципы систематики, заложенные Линнеем, остались неизменными до нашего времени.

В научных взглядах Линнея была одна «прореха» – он считал, что виды существуют в природе в неизменном качестве. «Видов столько, сколько их вышло из рук Творца» было сказано в первом издании «Системы природы». Однако со временем взгляды Линнея изменились и в десятом издании «Системы природы», вышедшем в 1758 году, этой фразы уже не было. Эволюционистом Линней не стал, но он начал признавать, что в результате скрещивания могли возникать новые виды в дополнение к тем, которые были созданы Богом.

Линей признавал существование видов и отрицал историческое развитие в природе, а французский естествоиспытатель Жан-Батист Ламарк придерживался совершенно противоположных взглядов – развитие в природе Ламарк признавал, а существование видов отрицал, говоря, что они есть всего лишь плод воображения некоторых ученых. Согласно Ламарку, в природе существовали не виды, как таковые, а только отдельные особи. Природа находится в постоянном развитии и потому нельзя выделять группы особей, обладающих схожими признаками, и рассматривать их как виды. «Только тот, кто долго и усиленно занимался определением видов и обращался к богатым коллекциям, – писал Ламарк, – может знать, до какой степени виды сливаются одни с другими. Я спрашиваю, какой опытный зоолог или ботаник не убежден в основательности только что сказанного мною? Поднимитесь до рыб, рептилий, птиц, даже до млекопитающих, и вы увидите повсюду постепенные переходы между соседними видами и даже родами». Эволюция в представлении Ламарка носила плавный постоянный характер – природа не делает скачков.

Эволюционная концепция, изложенная Ламарком в трактате «Философия зоологии» (1809) получила название ламаркизма. Ламарк стал первым ученым, попытавшимся создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира и ему почти удалось это сделать. «Почти», потому что вместе с грязной водой (утверждением о неизменности живой природы) Ламарк выплеснул из ванночки и ребенка (существование видов).

Линней дал биологии фундамент – свою замечательную классификацию, но при этом опутал ее цепями «неизменности живого». Ламарк сорвал эти цепи, но заодно разрушил прочный фундамент, созданный Линнеем, и предложил вместо него свой, хлипкий и ненадежный. Всех животных Ламарк распределил по шести уровням, которые сам он называл «градациями», соответственно сложности их организации. На самом верхнем уровне находились млекопитающие во главе с человеком, а на самом нижнем – инфузории.

Всему живому, по мнению Ламарка, присуще стремление развиваться от простого к сложному, подниматься вверх по «ступеням» его лестницы. Изменения в живом мире постоянны, они происходят каждое мгновение, признаки постоянно меняются, границы между различными животными размыты, поэтому невозможно объединять животных в какие-то группы.

«Лестница» Ламарка

Ламарк совершенно правильно определил причину изменений, происходящих в живой природе. По его мнению, к развитию организмы побуждало изменение среды обитания. Ламарк писал: «Породы изменяются в своих частях по мере того, как наступают значительные перемены во влияющих на них обстоятельствах. Весьма многие факты убеждают нас, что по мере того, как особям одного из наших видов приходится менять местоположение, климат, образ жизни или привычки, они подвергаются влияниям, изменяющим мало-помалу состояние и соотношение их частей, их форму, их способности, даже их организацию…». Однако, говорить об эволюции, отрицая существование видов, это все равно что пытаться писать химические формулы, отрицая существование молекул. Ничего путного из этого не выйдет, то есть не получится создать цельной теории. Отрицание существования видов делает невозможным их изучение, «распыляет» внимание натуралистов на исследование отдельных особей и не дает возможности делать обобщения.

Если Ламарка спрашивали, почему никто не замечает постоянного превращения одних видов в другие, он давал такой ответ: «Допустим, что человеческая жизнь длится не более одной секунды в сравнении с жизнью вселенной, в этом случае ни один человек, занявшийся созерцанием часовой стрелки, не увидит, как она выходит из своего положения». На это оппонентам просто нечего было возразить. Увы, в научных дискуссиях нередко побеждает не тот, кто прав, а тот, у кого лучше подвешен язык.

Была у Ламарка и другая серьезная ошибка – он считал возможным наследование приобретенных признаков. В течение жизни одни органы используются чаще и интенсивнее, а другие – реже и слабее. Органы, которые все время «тренируются», должны расти и развиваться, а те, что используются редко, должны уменьшаться. Изменения, возникающие вследствие подобных избирательных тренировок, передаются потомкам по наследству.

Возьмем тех же жирафов. Когда-то давно их предки имели короткие шеи, но старательно вытягивали их, чтобы добраться до высоко расположенных листьев и плодов. В результате тренировок шеи в каждом новом поколении становились все длиннее.

Примером обратного развития органа может служить курица. Когда-то предки кур умели летать, но после перехода к наземному образу крылья перестали использоваться и в каждом поколении становились все меньше.

И ведь так все оно и было на самом деле! У далеких предков жирафов были короткие шеи, а прапракурицы умели летать. Только вот в основе происходящих изменений лежит не передача по наследству нажитого в течение жизни «добра», а отбраковка тех, кто плохо приспособлен к жизненным условиям.

Надо сказать, что возможность передачи приобретенных полезных признаков по наследству – это великое преимущество, обеспечивающее быстрое развитие. Но, к сожалению, у нас такого механизма нет (и у всего живого на нашей планете тоже). Приходится играть по правилам, навязанным нам безжалостной природой и открытыми гениальным Чарльзом Дарвиным.

Все знают, что Дарвин открыл эволюцию (правда, некоторые считают, что он ее придумал). Но многие ли могут назвать его фундаментальные труды?

Трудов этих два – «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь» (1859) и «Изменения домашних животных и культурных растений» (1868).

Дарвин сотворил невозможное. Он сумел скрестить условного ежа с условным ужом – соединил воедино все правильное, что было у Ламарка и Линнея, добавив к полученному многое от себя. Согласно дарвиновской теории эволюции, сформулированной в 1859 году, биологические виды:

реально существуют.

относительно постоянны.

являются результатом исторического развития.

Мир живой природы пребывает в постоянном изменении, которое приводит к появлению различных видов. Виды изменчивы, их нельзя рассматривать как нечто данное раз и навсегда, но при этом на протяжении какого-то периода виды можно считать постоянными, неизменяемыми.

Главная заслуга Дарвина состоит в том, что ему удалось правильно определить движущие силы эволюционного процесса, вскрыть его сущность и выстроить убедительную систему доказательств эволюции. Доказательства очень важны, ведь без них любая теория является не научной концепцией, а всего лишь предположением, гипотезой.

Дарвин установил, что всем живым существам присущи такие общие свойства как наследственность – способность сохранять в потомстве свои видовые и индивидуальные особенности, и изменчивость – способность приобретать новые признаки под влиянием условий окружающей среды. Изменчивость Дарвин разделял на наследственную и ненаследственную формы. О генах и хромосомах в то время понятия не имели, так что разговор о наследственности велся беспредметно или, если точнее – на основе наблюдений. Ни у кого не вызывало сомнений, что дети похожи на своих родителей.

Изменчивость дает возможность получения новых признаков, а наследственность обеспечивает передачу признаков потомству, но что управляет процессом развития?

Управления у эволюции нет, есть только движущая сила – естественный отбор. Обладатели полезных признаков выживают и оставляют много потомства с теми же полезными признаками. Потомки с полезными признаками тоже оставляют больше потомства… Таким образом полезные признаки закрепляются в популяции. Если же отбор осуществляется человеком (при выведении новых сортов культурных растений или пород домашних животных), то он называется искусственным. Суть естественного и искусственного отбора одна – закрепление полезных признаков. Разница между ними заключается в том, что природный естественный отбор носит стихийный характер, а искусственный отбор является следствием целенаправленной и осознанной деятельности человека.

Искусственный отбор: результаты селекции капусты

Выводя новые сорта растений или породы животных, человек сознательно отбирает особей с нужными для него свойствами, осуществляет скрещивание, получает потомство и снова производит отбор по данным признакам. Улучшение сорта растений или породы животных и выведение новых сортов и пород путем искусственного отбора называется селекцией. Проиллюстрировать селекцию нагляднее всего на примере собак. Как уже было сказано выше, все собаки принадлежат к одному подвиду вида волк (из рода волки семейства псовых). На сегодняшний день известно более 400 пород собак – оцените, какого разнообразия пород внутри одного подвида добились селекционеры!

Кстати говоря, породы собак не являются научно определяемой биологической классификацией. Ученые-биологи никогда не оперируют термином «порода», поскольку в биологии такого понятия не существует. Породы – это сугубо зоотехническая единица классификации животных.

И еще о породах. Чарльз Дарвин проявлял особый интерес к вопросу о происхождении голубей. В двухтомном трактате «Изменение животных и растений в домашнем состоянии» голубям посвящено две главы.

Дарвин доказал, что все существующие породы голубей произошли от одного дикого предка – скалистого или горного голубя. Вообще-то домашние породы голубей настолько различаются между собой, что любой орнитолог, обнаружив их в дикой природе, счел бы, что имеет дело с самостоятельными видами. Однако Дарвин, на основании ряда фактов, установил общее происхождение всех пород домашних голубей и принадлежность их к одному виду.

Скалистый голубь

Во-первых, ни один из видов диких голубей, кроме скалистого, не имеет общих признаков с голубями домашних пород.

Породы домашних голубей

Во-вторых, многие поведенческие черты голубей домашних пород сходны с поведением дикого скалистого голубя. Например, домашние голуби точно так же, как и их скалистый родственник, не вьют гнезд на деревьях и демонстрируют схожее поведение во время ухаживания за самками.

В-третьих, скрещивание любых пород домашних голубей дает плодовитое потомство, а иногда при этом появляются гибриды с признаками дикого скалистого голубя.

С голубями – все. Давайте вернемся к естественному отбору. Естественный отбор неразрывно связан с борьбой за существование. В борьбе за существование сохраняются и оставляют потомство наиболее приспособленные особи, а менее приспособленные погибают, оставляя мало потомства или же вообще не оставив его. Дарвин выделял три формы борьбы за существование: внутривидовую, заключавшуюся в конкуренции между особями одного вида, межвидовую, при которой конкурировали особи разных видов, и борьбу организмов с неживой природой, с неблагоприятными условиями окружающей среды.

Внутривидовая борьба – это наиболее острая форма борьбы за существование…

Почему наиболее острая?

Да потому что у всех особей одного вида есть одна-единственная экологическая ниша, в которой мало свободных мест (а то и вовсе нет). В процессе внутривидовой борьбы организмам приходится конкурировать за ограниченные ресурсы, а также за возможность оплодотворения самки… Для смягчения внутривидовой борьбы вырабатываются различные приспособления, начиная с установления иерархических отношений и заканчивая разграничением участков обитания.

Межвидовая борьба может протекать так же остро, как и внутривидовая, если у видов выраженно перекрываются экологические ниши. Примером могут служить волки и лисицы, относящиеся к одному и тому же семейству псовых, обитающие в одних и тех же ареалах, и в большинстве своем питающиеся одними и теми же животными. Однако межвидовая борьба за существование включает в себя не только отношения между конкурентами, но и отношения типа «хищник – жертва», «паразит – хозяин», «травоядное животное – растение».

В рамках борьбы за существование виды могут не только противостоять друг другу, но и оказывать взаимную поддержку. Известны ли вам такие понятия, как мутуализм и комменсализм?

Мутуализмом называется форма взаимополезного (именно взаимополезного!) сожительства, когда наличие партнера становится обязательным условием существования каждой из сторон. Так, например, в пищеварительном тракте коров и других жвачных животных обитают микроорганизмы, способные переваривать целлюлозу. Организм коров на это не способен, целлюлозу разрушают микробы. Жвачные животные не могут жить без этих микробов, потому что тогда они не смогут полноценно питаться, а микробы не могут жить вне организма своих хозяев. Коровы и целлюлозоразрушающие микробы навеки связаны одной цепью и от этой связи обоим видам нет ничего, кроме пользы.

Давайте разберемся с взаимодействиями представителей разных видов между собой.

Взаимная польза – это мутуализм. Ты – мне, я – тебе.

Односторонняя польза без причинения вреда другой стороне – это комменсализм. Примером комменсализма могут служить рыбы-прилипалы, которые прикрепляются к крупным морским животным и совершают вместе с ними длительные миграции, не нанося никакого вреда своим хозяевам. Ты мне приносишь пользу, а я тебе не делаю плохого.

Если же один вид в течение определенного времени использует другой вид в качестве источника питания и среды обитания, то такие отношения называются паразитизмом. Паразит всегда наносит вред своему хозяину поскольку крадет у него часть питательных ресурсов. А еще паразит может отравлять организм хозяина продуктами своей жизнедеятельности.

Аменсализмом называются межвидовые отношения, вредные представителю одного вида, но безразличные представителю другого вида. Аменсализм можно назвать «бескорыстным паразитизмом». Примером могут служить отношения деревьев с травами и мхами, растущими под сенью их крон. Кроны деревьев заслоняют находящиеся под ними растения от солнечного света. Вред налицо, но никакой пользы от нанесения этого вреда деревья не получают. Им, деревьям, безразлично, что растет внизу и вообще растет ли там хоть что-нибудь.

А в целом, взаимоотношения между организмами разных видов, при которых хотя бы один из них получает для себя пользу, называются симбиозом, что в переводе с греческого означает «совместная жизнь».

Борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды усиливает внутривидовую борьбу поскольку к борьбе между особями одного вида добавляется конкуренция за факторы неживой природы – за солнечный свет, минеральные вещества и т. п. В конечном итоге все виды борьбы, существующие в природе, сводятся к конкуренции между представителями одного и того же вида.

Природа запаслива – в ее системах обычно рождается больше организмов, чем может существовать. Многие организмы гибнут на стадии яйца, зародышей или семян, молодых растений, личинок или детенышей. Так, например, самка лягушки выметывает порядка 10 000 икринок в год, но бо́льшая часть их, а также значительное количество вылупившихся из икринок головастиков поедается хищными рыбами, птицами и млекопитающими. Много головастиков погибает от недостатка пищи и болезней. В результате половой зрелости достигают единичные особи, самые стойкие и наиболее приспособленные. Природа награждает их за стойкость и приспособленность возможностью дать потомство. Нет, лучше сказать так – естественный отбор награждает тех, кто победил в борьбе за существование.

Суть естественного отбора заключается в том, что выживают наиболее приспособленные. Это все, что вы хотели знать об эволюции, но боялись спросить. По формулировке самого Дарвина естественный отбор обеспечивает «сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных».

Наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор приводят к образованию новых биологических видов. Новый вид образуется за счет расхождения признаков, то есть – появления различий, у особей одного вида. На научном языке такое расхождение называется дивергенцией. Достигнув определенного предела, расхождение между особями внутри вида приводят к возникновению подвида. Так, в свое время, внутри вида волк возник подвид собака. По мере углубления различий между организмами подвидов возникают новые виды.

А теперь попробуйте ответить на такой вопрос – зачем природе нужен естественный отбор?

Для того, чтобы сделать экологические системы более устойчивыми за счет многообразия видов?

Или для чего-то еще?

Пока будете думать, рассмотрите картинку.

Дивергенция животных в связи с приспособлением к различным условиям среды: 1 – заяц-русак; 2 – белка-летяга; 3 – тушканчик; 4 – большая песчанка; 5 – слепыш; 6 – бобр

Ответ на вопрос можно прочесть в подписи к рисунку: «в связи с приспособлением к различным условиям среды».

Естественный отбор служит механизмом видового приспособления к определенным условиям окружающей среды.

Приспособление – девиз эволюции. Эволюция носит приспособительный характер и не понимает тех, кто поет: «Не стоит прогибаться под изменчивый мир, пусть лучше он прогнется под нас». Правда жизни заключается в том, что изменчивый мир никогда ни под кого не прогибается (и простите автору если он кого-то расстроил). Прогибаемся мы и вообще все живое. Эволюция представляет собой приспособительное развитие или развитие ради приспособления! Приспособление первично, а все остальное вторично. Кто приспособился – тот выжил, кто не сумел приспособиться – тот проиграл.

Эволюция – процесс скорее прогрессивный, чем регрессивный. Прогрессивная направленность эволюции заключается в движении от простого к сложному, от хорошего к лучшему. В результате эволюции уровень организации организмов усложняется. Усложняется в большинстве случаев, поскольку организмы, имеющие более сложную организацию, лучше приспосабливаются к условиям окружающей среды. Но в ряде случаев может наблюдаться обратный процесс. Например – многоклеточные грибы, приспособившиеся к обитанию в жидких средах, богатых питательными веществами, возвращаются к одноклеточному строению. Другим примером служит упрощение строения червей, перешедших от «вольной жизни» к паразитизму.

Кроме естественного отбора, который является не только движущей силой, но и фактором (или условием) эволюции, у эволюции существует еще три основных фактора – мутационный процесс, популяционные волны и изоляция.

Постоянные мутации дают новые сочетания генов и новые признаки. Мутации представляют собой материал для эволюции, а мутационный процесс является поставщиком этого материала.

Популяционными волнами называют периодические или не периодические колебания численности особей в популяции. Причинами таких колебаний могут являться различные факторы окружающей среды, как «живые», так и «неживые». Влияние популяционных волн на эволюцию заключается в «перетасовке» генотипов – результате случайного уничтожения особей при каком-то катаклизме или ином процессе, редкий до тех пор генотип может сделаться наиболее распространенным и будет подхвачен естественным отбором.

Для ясности давайте рассмотрим такой пример.

Жило у бабуси 10 пар гусей – 8 белых и 2 черных.

Жили гуси у бабуси давно, размножались, съедались, шли на продажу, но белых всегда было в 4 раза больше, чем черных и эта пропорция соблюдалась.

6 белых гусей утащили лисы. Одна белая пара убежала. 2 белые пары гусей бабуся продала, а еще одну у нее выпросила соседка. Осталось у бабуси 2 пары черных гусей и одна – белых.

И стали с тех пор у бабуси черные гуси преобладать над белыми в соотношении 2 к 1.

Пример этот предельно простой, но он хорошо показывает, каким образом популяционные волны становятся поставщиком эволюционного материала.

К популяционным волнам относятся следующие изменения численности:

– периодические, которые характерны для насекомых, микроорганизмов, однолетних растений и грибов, чаще всего эти изменения носят сезонный характер (в зимний период нет многих насекомых и растений);

– непериодические, зависящие от сочетания различных факторов (уменьшение естественных врагов, увеличение пищевых ресурсов и т. п.), обычно непериодические колебания затрагивают в биогеоценозах не один вид, а несколько;

– интенсивное размножение видов в новых районах обитания, обусловленное отсутствием естественных врагов;

– вызванные с природными катаклизмами (засуха, наводнение, землетрясение, пожар и т. п.); катаклизм создает условное «бутылочное горлышко» и выживает тот, кто в это «горлышко» проскочил, но неизвестно, кто именно в него проскочит, никакой закономерности здесь нет и быть не может, проскакивают не самые приспособленные, а те, кто оказался ближе к «горлышку».

Изоляция – это барьеры, которые препятствуют свободному скрещиванию. Эволюционное значение изоляции заключается в увеличении и закреплении различий между популяциями. Каждая из изолированных популяций развивается по-своему, движется своим путем. Чем больше изолированных популяций существует внутри вида, тем шире внутривидовое разнообразие. К слову будь сказано, что внутривидовое разнообразие служит не только материалом эволюции, но и фактором, стабилизирующим виды. Чем больше разнообразия, тем стабильнее вид. Соответственно, чем больше видов в экологической системе, тем эта система стабильнее.

В зависимости от природы барьеров, различают два типа изоляции: пространственную и биологическую или репродуктивную.

Пространственная изоляция может существовать в двух видах – изоляция, обусловленная наличием естественных географических барьеров, и изоляция, обусловленная расстоянием между популяциями или отдельными особями.

При биологической изоляции скрещиванию препятствуют не географические, а биологические причины. Примером такой изоляции могут служить популяции одуванчиков, растущие на открытых и затененных местах. У птиц изолирующими факторами могут служить сдвиги времени спаривания и гнездования, инстинкты строения гнезд, приводящие к их различному расположению, или же разные демонстративные позы при спаривании.

Какой бы ни была изоляция, принципиальное значение ее одно и тоже – изоляция вызывает и закрепляет различия между группами. Важно понимать, что, выступая в роли эволюционного фактора, изоляция не создает новых генотипов, как это делает мутационный процесс. Изоляция дает генетическим изменениям возможность распространиться в популяции до значимых пределов, до такого момента, когда можно будет говорить о появлении и закреплении новых признаков. В каждой изолированной группе особей вектор естественного отбора имеет свое направление.

Если бы эволюционный процесс протекал бы без многочисленных изоляций, то жизнь на нашей планете могла бы быть представлена одним-единственным биологическим видом. Глядя на многообразие живой природы, такое невозможно представить, но мы же говорим о теоретической условной модели.

Эволюция представляет собой последовательно осуществляемый процесс, который должен приводить к определенному результату.

Дарвин выделял несколько результатов эволюции.

Главным результатом эволюции является совершенствование приспособленности организмов к условиям обитания. Эволюция целесообразна и целесообразность эта проявляется в выживании наиболее приспособленных организмов. Те, кто не сумел приспособиться, вымирают.

Обратите внимание на слова «совершенствование приспособленности». Главным результатом эволюции является не приспособление организмов к условиям обитания, а совершенствование этой приспособленности. В результате эволюции приспособленность не появляется, а улучшается!

Вариантов повышения приспособленности организмов к условиям среды, обусловленной естественным отбором, существует великое множество, начиная с маскировочной окраски, делающей организмы менее заметными, и заканчивая различными инстинктами (самосохранения, заботы о потомстве и др.).

Важно понимать (Дарвин указывал на это особо), что приспособленность организмов к среде обитания носит относительный характер. При изменении условий окружающей среды полезные признаки могут оказаться бесполезными или вредными. Так, например, заяц-беляк, обитающий на севере Евразии, обладает способностью сезонной смены окраски в маскировочных целях. Летом его мех имеет рыжевато-серую или просто серую окраску, делающую зайца малозаметным на фоне растительности, а зимой окраска становится белой, позволяющей зайцу не выделяться на снежном фоне. Однако в случае аномально теплой зимы, когда снег не покрывает землю, белая зимняя окраска идет зайцу во вред – он становится хорошо заметным.

Другим примером могут служить водные растения, которые способны поглощать воду всей поверхностью тела и потому не нуждаются в развитой корневой системе. И это правильно, поскольку поглощение воды всей поверхностью более эффективно, чем впитывание ее одними лишь корнями. Но при пересыхании водоема слабые корни и большая площадь тела, активно испаряющего влагу, из преимущества превращаются в недостаток, приводящий растения гибели от обезвоживания.

Вторым по значимости результатом эволюции является увеличение многообразия видов в природе. Это приводит к повышению общего уровня организации жизни и придает стабильность биосфере нашей планеты.

Каким образом многообразие видов приводит к повышению общего уровня организации жизни?

Нарастание многообразия усложняет взаимоотношения между организмами. Высокоорганизованные формы организмов имеют преимущество перед остальными, в результате чего развитие живого мира осуществляется от низших форм к высшим, то есть происходит морфофизиологический прогресс (в основном, в подавляющем большинстве случаев).

Третий результат эволюции следует из второго и тесно с ним связан – эволюция приводит к преобразованию биосферы нашей планеты в целом.

Любое научное учение динамично, а не статично. Наука не стоит на месте, она перманентно развивается. Теории и концепции дополняются и уточняются, гипотезы подтверждаются или отвергаются, а время от времени совершаются открытия, которые переворачивают научные системы вверх ногами (или, если точнее – ставят их с головы на ноги).

Теория эволюции, созданная Дарвиным, тоже претерпела значительные изменения. Современное учение, существенно отличающееся от изначального дарвинизма, было создано в первой половине XX века. Оно называется синтетической теорией эволюции. Термин «синтетическая» произошел от названия книги известного английского эволюциониста Джулиана Хаксли «Эволюция: современный синтез», опубликованной в 1942 году, основы «нового дарвинизма» были заложены задолго до Хаксли советским биологом Сергеем Четвериковым, опубликовавшим в 1926 году статью «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики». В этой работе Четвериков связал эволюционное учение Дарвина с законами наследственности, можно сказать – примирил генетику с дарвинизмом.

Для современного человека слова «примирил генетику с дарвинизмом» звучат странно – как можно и зачем нужно мирить то, что тесно связано друг с другом. Но дело было почти сто лет назад, а тогда имел место конфликт между генетикой и дарвиновской теорией эволюции. Юная рождения генетика, родившаяся в 1900 году, вела себя словно взбалмошный подросток – по любому поводу конфликтовала с дарвинизмом. Ограниченность знаний часто приводила генетиков к ложным выводам. Чуть ли ни каждое новое открытие в области генетики приводило к нападкам на дарвиновскую теорию.

Справедливости ради надо сказать, что нападки возникали не на пустом месте, почва для них имелась. У эволюционного учения Чарльза Дарвина было одно слабое звено – представления о наследственности.

В 1867 году, спустя 8 лет после публикации «Происхождения видов», по дарвиновской теории был нанесен сокрушительный удар. Британский инженер Генри Дженкин, известный широтой своих интересов, в числе которых была и биология, высказал в адрес дарвиновской теории ряд критических замечаний, главным из которых было поглощающее влияние свободного скрещивания в популяции.

Суть естественного отбора – в закреплении полезных признаков, верно? Особь, имеющая полезный приспособительный признак, оставляет больше потомства… и так далее.

Допустим, что в популяции появилась особь с неким полезным признаком.

Но как может этот признак закрепиться в популяции? Ведь обладающая им особь будет скрещиваться только с особями, которые этого признака не имеют. И потомство особи, обладающей полезным признаком, будет скрещиваться только с «обычными» особями. Таким образом через несколько поколений полезный признак будет поглощен условным «болотом» обычных признаков. Произойдет «растворение» признака.

Вот отрывок из статьи Дженкина: «Представим белого человека, потерпевшего кораблекрушение на острове, населенном чернокожими. Возможно, наш герой станет их королем. В борьбе за выживание он убьет очень много чернокожих, он будет иметь очень много жен и детей, в то время как многие из его подданных будут жить холостяками и умрут, не оставив потомства… Но даже при столь благоприятных условиях никто из потомков нашего героя в каком-либо поколении не станет полностью белым…».

Разумеется, этот расистский пример заслуживает осуждения, но в XIX веке взгляды были иными, и никто из современников Генри Дженкина не осудил.

Дженкин считал, что полезный признак мог сохраниться лишь в том случае, если он возникал одновременно в короткий промежуток времени (то есть – в одном поколении) у большого числа особей. Но в таком случае теряла смысл дарвиновская идея случайной изменчивости. Согласитесь, что многократно повторяющееся «случайным» назвать нельзя.

Критика Дженкина была абсолютно справедливой и выглядела на тот момент абсолютно логичной. Биологи XIX века считали, что при зачатии наследственный материал отца количественно смешивается с наследственным материалом матери (так называемая «теория слитной наследственности») и наследственность потомка представляет собой «среднее арифметическое» наследственного материала отца и матери. Дарвин, также придерживавшейся теории слитной наследственности, критику Дженкина опровергнуть не смог и назвал ее своим кошмаром. Эти нападки на Дарвина вошли в историю под названием «кошмар Дженкина».

В результате массовой критики конца XIX – начала XX веков наступил кризис дарвинского учения, который английский биолог Джулиан Хаксли метко окрестил «затмением дарвинизма». Сам Дарвин тоже поспособствовал этому кризису. Он внес в шестое издание «Происхождения видов» ряд изменений, которые противоречили его прежним взглядам. Критики стало меньше, но и логики в учении тоже стало меньше.

Речь шла не о смерти дарвинизма, обратите внимание, а именно о затмении. Подавляющее большинство биологов принимало дарвиновскую концепцию эволюции, но мало кто считал естественный отбор ее главной движущей силой – да, разумеется, все живое развивается, но вот как оно развивается, этого никто точно объяснить не может.

Объяснить пытались с различных позиций.

Одни ученые воскресили ламаркизм, признав наследование приобретенных признаков. Все особи в популяции стремятся к одному и тому же одними и теми же путями, поскольку находятся в схожих условиях. Они массово, большинством особей, «упражняют» свои органы, приобретают в течение жизни полезные признаки и так же массово передают их потомству. Никакого «болота» при таком положении дел существовать не может, поскольку полезные признаки появляются не у единиц, а у большинства.

Другие вооружились концепцией ортогенеза, согласно которой развитие всего живого идет по заранее предначертанному природой пути и от внешних условий не зависит. Живые организмы не приспосабливаются к среде обитания, а делают то, что велит им природа. Во всем существует порядок. И точка!

Кстати говоря, «поправки», внесенные Дарвином в его учение под влиянием критиков, представляли собой смесь ламаркизма с ортогенетизмом.

Третьи были сторонниками абсолютной случайности развития всего живого, отрицающей любые закономерности. Нельзя объять необъятное и точно также нельзя искать закономерное в случайном.

К двадцатым годам ХХ века у генетиков накопилось столько критических замечаний в адрес дарвиновской теории эволюции, что они стали отрицать теорию Дарвина, как ложную. В ответ, наиболее рьяные дарвинисты доходили до того, что отрицали генетику как науку. В биологии возник хаос, который можно охарактеризовать отрывком из известной басни Крылова про лебедя, рака и щуку:

Нужно было мирить генетиков и дарвинистов, общая ошибка которых заключалась в нежелании посмотреть на проблему с чужой точки зрения. Каждый из оппонентов, образно говоря, кидал камни в чужой огород, не видя, что там растет. «Нередко приходится встречаться со взглядами и мнениями, если и не прямо враждебными генетике, то во всяком случае характеризующими крайне сдержанное и недоверчивое отношение к ней… – писал Четвериков. – В чем же причина этого недоверия? Мне думается, что причину этому надо искать в том, что генетика в своих выводах слишком резко и определенно затрагивает некоторые уже давно сложившиеся общие теоретические взгляды, слишком жестко ломает привычные, глубоко гнездящиеся представления, а наша теоретическая мысль неохотно меняет хорошо накатанные колеи привычных логических обобщений на неровную дорогу новых, хотя и более соответствующих нашим современным знаниям, построений».

Четвериков показал, что между данными генетики и эволюционной теорией никакого противоречия не существует. В частности, он объяснил, что признаки (мутации) не растворяются в популяциях, а сохраняются в генах отдельных особей. По мере старения вида в нем накапливается все больше и больше мутаций.

Дело, начатое Четвериковым, продолжили другие ученые и в результате дополненная (и кое-где исправленная) эволюционная теория Дарвина стала называться синтетической теорией эволюции.

Название «синтетическая», возникшее случайным образом, приобрело глубокий смысл. Лучшего названия невозможно было и придумать. Во-первых, эта теория стала продуктом синтеза, то есть обобщения взглядов многих ученых. Во-вторых, синтетическая теория эволюции обобщила данные многих направлений биологии (см. рисунок).

Основные положения синтетической теории эволюции следующие:

Материалом для эволюции служат наследственные изменения – мутации (и их комбинации).

Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование.

Наименьшей единицей эволюции является популяция.

Эволюция в большинстве случаев носит дивергентный или расходящийся характер. Иначе говоря, один вид может стать предком нескольких дочерних видов.

Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование, как этап эволюционного процесса, представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.

Вид состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но не изолированных репродуктивно групп – подвидов и популяций.

Вид существует как целостное и замкнутое образование. Целостность вида поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, которые приводят к обмену генами между популяции.

Эволюция имеет ненаправленный характер (то есть она не идет в направлении какой-либо определенной конечной цели) и она бесконечна.

Эволюция носит необратимый характер. Еще Дарвин писал о необратимости эволюции: «Если даже среда обитания полностью повторяется, то вид никогда не может вернуться к прежнему состоянию». У организма, приспособившегося к новым условиям окружающей среды, происходят определенные изменения в строении и функциях. При возвращении условий окружающей среды к прежним параметрам или же при возвращении организма в прежнюю среду обитания, изменений к обратному не происходит. Проще говоря, если какой-то орган исчезает в результате эволюции, то он не восстановится при возвращении условия окружающей среды к прежним значениям. Наземные животные, будучи потомками водных обитателей, при возвращении в водную среду не становятся рыбами – посмотрите на тюленя или моржа. Они всего лишь приобретают необходимое для жизни в водной среде строение конечностей, которые превращаются в ласты и еще ряд свойств, облегчающих жизнь в водной среде.

Тюлень

Морж

Именно в рамках синтетической теории эволюции в качестве элементарной единицы эволюции выделена популяция, а не отдельная особь или вид, включающий в себя несколько популяций.