УЧЕНИЕ Ч. ДАРВИНА О ПРОИСХОЖДЕНИИ ВИДОВ
Додарвиновские представления о происхождении
и развитии жизни на Земле
В античную эпоху некоторые мыслители высказы-
вали идею о том, что все живые существа, в том числе и
человек, возникли из неодушевленной материи. Эти
взгляды были чисто умозрительными догадками. С уста-
новлением господства христианской церкви в Европе
распространяется точка зрения, основанная на библей-
ских текстах: все живое было создано Богом и остается
неизменным. Однако во второй половине XVIII в. вместе
с ростом научных знаний появляются сомнения в неиз-
менности живой природы. Первая эволюционная теория
была создана Ж.-Б. Ламарком в начале XIX в. Ламарк
правильно отметил прогрессивное усложнение живых
организмов в процессе исторического развития. Он
высказывал представления о связи эволюции живых
организмов с изменениями условий окружающей среды.
Но Ламарк не смог вскрыть механизмы эволюции. Он
считал, что виды изменяются в результате внутреннего
стремления организмов к совершенствованию. По его
мнению, приспособление к условиям окружающей среды
достигается животными в результате упражнений орга-
нов и приобретенные таким образом изменения переда-
ются по наследству. Эти положения эволюционной тео-
рии Ламарка ошибочны, они не выявили подлинных
механизмов изменяемости видов.
Движущие силы эволюции вскрыл Ч. Дарвин, разра-
ботав теорию естественного отбора.
Предпосылки возникновения учения Дарвина
К середине XIX в. накопилось много научных дан-
ных, противоречащих утверждениям церкви о сотворе-
нии мира творцом и неизменности видов животных и
растений.
Клеточная теория, разработанная Т. Шванном
(1839), доказывала принципиальное единство живого
мира. В переднем отделе пищеварительной трубки заро-
дышей птиц эмбриологами были обнаружены жаберные
щели. Жаберные щели у наземных животных никак
нельзя было объяснить иначе, чем происхождение их от
предков, обитавших в водной среде. Геолог Ч. Лайель
-135-
доказал, что земная поверхность постепенно изменяется
под действием природных сил. Естествоиспытатели опи-
сали большое количество новых видов растений и жи-
вотных из разных областей земного шара. Оказалось,
что многие виды чрезвычайно близки по строению. На
вулканических островах недавнего происхождения
Дарвин обнаружил близкие виды вьюрков, сходные
с материковым видом, но приспособившиеся к разным
источникам питания - твердым семенам, насекомым,
нектару цветков растений. Нелепо было бы предполо-
жить, что для каждого вновь возникающего вулкани-
ческого острова творец создает свои особые виды жи-
вотных. Разумней сделать другой вывод: птицы попали
на острова с материка и изменились вследствие приспо-
собления к новым условиям обитания. Сравнительно-
анатомические исследования показали единство плана
строения крупных групп животных - птиц, зверей и др.
Реконструкция строения ископаемых животных
(Кювье) позволила установить черты сходства некото-
рых из них с современными. Возникла мысль о родстве
вымерших и существующих форм. Эти и многие другие
факты привели Дарвина к мысли об изменяемости видов
и побудили исследовать механизмы эволюционного про-
цесса.
Моделью процессов, происходящих в природе, по-
служила для Дарвина практика сельского хозяйства
в Англии. Он обратил внимание на то, что селекционеры
могут очень быстро вывести новый сорт растений или
породу домашних животных, отбирая среди большого
числа особей те, у которых желаемый признак наиболее
выражен, и оставляя их для размножения. Среди по-
томства снова проводится отбор и т. д. Такой отбор был
назван искусственным. Искусственный отбор может
быть бессознательным (когда для размножения остав-
ляют особи, лучшие по многим признакам) и методи-
ческим (когда селекционером ставится определенная
цель по улучшению какого-либо признака или свойст-
ва). Поскольку уклонения желаемого признака от сред-
ней нормы встречаются редко и обычно едва заметны,
условием успешности методического отбора служит
большое количество исходного материала. Это было
возможно только в условиях крупнотоварного сельско-
хозяйственного производства, которое и существовало
в то время в Англии.
-136-
Учение Дарвина о естественном отборе
Все организмы оставляют значительное, иногда
очень многочисленное потомство. Основываясь на боль-
шом числе фактов, Дарвин приходит к выводу о сущест-
вующем в природе стремлении каждого вида к размно-
жению в геометрической прогрессии. Каждая пара
организмов дает гораздо больше потомства, чем их до-
живает до взрослого состояния. Одна особь сельди
выметывает в среднем около 40 тыс. икринок, осетр -
2 млн. икринок, лягушка-до 10 тыс. икринок. Одно
растение мака ежегодно дает до 30 тыс. семян. В то же
время число взрослых особей каждого вида остается
относительно постоянным. Следовательно, огромная
часть появившихся на свет организмов гибнет, не оста-
вив потомства. Причины гибели-недостаток корма
из-за конкуренции с представителями своего же вида,
нападение врагов, действие неблагоприятных абиоти-
ческих факторов.
Отсюда следует второй вывод, к которому пришел
Дарвин: в природе происходит непрерывная борьба за
существование. При этом Дарвин имел в виду не только
жизнь одной особи, но и оставление ею жизнеспособ-
ного потомства. Неуспех в борьбе за существование не
обязательно сопровождается гибелью организма (хотя
это и имеет место), но и устранением от размножения.
В этом случае генотип, обусловивший меньшую конку-
рентоспособность особи по сравнению с другими, исче-
зает из генофонда вида.
Дарвин выделил три основные формы борьбы за
существование: а) внутривидовую - наиболее напря-
женную, потому что особи одного вида живут в одинако-
вых условиях и имеют одинаковые потребности при
ограниченности пищевых ресурсов; б) межвидовую-
борьбу с особями других видов, в том числе с хищника-
ми, паразитами, болезнетворными микроорганизмами;
в) борьбу с неживой природой - засухой, наводнения-
ми, сильными морозами и т. п.
Кто же выживает в этой постоянной борьбе за су-
ществование? Наблюдения показывают, что для расти-
тельных и животных организмов характерны всеобщая
изменчивость признаков и свойств и бесконечное разно-
образие их комбинаций. Даже в потомстве одной пары
родителей нет совершенно одинаковых особей (за
исключением однояйцевых близнецов). В борьбе за су-
-137-
ществование выживают и оставляют потомство особи,
обладающие таким комплексом признаков и свойств,
который позволяет наиболее успешно конкурировать
с другими. Таким образом, в природе происходят про-
цессы избирательного уничтожения одних особей и пре-
имущественного размножения других - явление, на-
званное Ч. Дарвином естественным отбором или выжи-
ванием наиболее приспособленных. При изменении ус-
ловий внешней среды полезными для выживания ока-
зываются какие-то иные признаки по сравнению с су-
ществующими: меняется направление давления отбора,
перестраивается генетическая структура вида, благо-
даря размножению широко распространяются новые
признаки, появляется новый вид.
Следовательно, виды изменяются в процессе приспо-
собления к условиям внешней среды. Движущей силой
изменения видов, т. е. эволюции, является естественный
отбор. Материалом для отбора служит наследственная
(индивидуальная, мутационная) изменчивость. Измен-
чивость, обусловленная прямым влиянием внешней
среды на организм (групповая, модификационная), для
эволюции не имеет значения, поскольку по наследству
не передается.
Ч. Дарвин убедительно показал, что принцип естест-
венного отбора объясняет возникновение всех без
исключения основных характеристик органического
мира: от признаков, свойственных крупным системати-
ческим группам живых организмов, до мелких приспо-
соблений.
Теория Дарвина завершила длительные поиски
естествоиспытателей, которые пытались найти объясне-
ние многим чертам сходства, наблюдаемым у организ-
мов, относящихся к разным видам. Дарвин объяснил
это сходство родством и показал, как происходит видо-
образование, как происходит эволюция.
ВИД И ЕГО КРИТЕРИИ
В основе эволюционной теории Ч. Дарвина лежит
представление о виде. Что же такое вид и насколько
реально его существование в природе?
Видом называется совокупность особей, сходных по
строению, имеющих общее происхождение, свободно
скрещивающихся между собой и дающих плодовитое
потомство. Все особи одного вида имеют одинаковый
-138-
кариотип, сходное поведение и занимают определенный
ареал обитания.
Одна из важных характеристик вида - его репро-
дуктивная изоляция, т. е. наличие механизмов, препят-
ствующих скрещиванию с особями других видов и
вследствие этого предотвращающих поток генов извне.
Защищенность генофонда от притока генов из других,
в том числе близкородственных видов, достигается
разными путями.
Сроки размножения у близких видов могут не сов-
падать. Если сроки одни и те же. то не совпадают пред-
почитаемые места размножения. Например, самки
одного вида лягушек мечут икру по берегам рек, дру-
гого вида - в лужи. Случайное осеменение икры сам-
цом другого вида исключается. У многих видов живот-
ных существует строгий ритуал поведения при спарива-
нии. Если у одного из потенциальных партнеров для
скрещивания ритуал поведения отклоняется от видо-
вого, спаривания не происходит. Если все же спарива-
ние произойдет, сперматозоиды самца другого вида не
смогут проникнуть в яйцеклетку и яйца не оплодотво-
рятся. Но иногда при межвидовом скрещивании опло-
дотворение происходит. В этом случае образовавшиеся
гибриды либо отличаются пониженной жизнеспособ-
ностью, либо оказываются бесплодными и не дают по-
томства. Известный пример - мул - гибрид лошади и
осла. Будучи вполне жизнеспособным, мул бесплоден
из-за нарушений в мейозе: негомологичные хромосомы
не конъюгируют. Перечисленные механизмы, предотвра-
щающие обмен генами между видами, имеют неодина-
ковую эффективность, но в комплексе в природных усло-
виях они создают практически непроницаемую генети-
ческую изоляцию между видами.
Следовательно, вид - реально существующая, гене-
тически неделимая единица органического мира.
Популяции
Каждый вид занимает более или менее обширный
ареал. Иногда он сравнительно невелик: для видов,
обитающих в Байкале, он ограничивается этим озером.
В других случаях ареал вида охватывает огромные
территории. Так, черная ворона почти повсеместно рас-
пространена в Западной Европе. Восточная Европа и
Западная Сибирь населены другим видом - серой во-
-139-
роной. Существование определенных границ распрост-
ранения вида не означает, что особи свободно переме-
щаются внутри ареала. Степень подвижности особей
выражается расстоянием, на которое может переме-
щаться животное,- радиусом индивидуальной актив-
ности. У растений этот радиус определяется расстоя-
нием, на которое распространяется пыльца, семена или
вегетативные части, способные дать начало новому ра-
стению. Для виноградной улитки радиус активности
составляет несколько десятков метров, для северного
оленя - более ста километров, для ондатры - не-
сколько сот метров. Вследствие ограниченности ради-
усов активности лесные полевки, обитающие в одном
лесу, имеют немного шансов встретиться в период раз-
множения с лесными полевками, населяющими соседний
лес. Травяные лягушки, мечущие икру в одном озере,
изолированы от лягушек другого озера, расположен-
ного в нескольких километрах от первого озера. В обоих
случаях изоляция неполная, поскольку отдельные по-
левки и лягушки могут мигрировать из одного место-
обитания в другое. Особи любого вида распределены
внутри видового ареала неравномерно. Участки терри-
тории с относительно высокой плотностью населения
чередуются с участками, где численность вида низкая
или вид совсем отсутствует. Поэтому вид рассматри-
вается как совокупность отдельных групп организмов -
популяций.
Популяция - это совокупность особей данного ви-
да, занимающих определенный участок территории
внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между
собой и частично или полностью изолированных от
других популяций.
Реально вид существует в виде популяций. Популя-
ция является элементарной единицей эволюции.
Микроэволюция.
Видообразование как результат микроэволюции.
Эволюционная роль мутаций
Постоянно действующий источник наследственной
изменчивости - мутационный процесс.
Гены мутируют с определенной частотой. Подсчеты
показывают, что в среднем одна гамета из 100 тыс.-
1 млн. гамет несет вновь возникшую мутацию в опреде-
ленном локусе. Поскольку одновременно мутируют мно-
-140-
гие гены, в среднем 10-15 % гамет несут те или иные
мутантные аллели. Природные популяции насыщены
самыми разнообразными мутациями. Благодаря комби-
нативной изменчивости мутации могут широко рас-
пространяться в популяциях. Однако многие мутации
встречаются редко и в течение неопределенно долгого
времени число носителей таких мутаций в популяции
сохраняется на низком уровне. Это не удивительно, так
как генотипы особей природных популяций - резуль-
тат длительного отбора лучших комбинаций генов.
Поэтому большинство мутаций - отклонений от нор-
мы - оказывается вредным. В гомозиготном состоянии
такие мутации, как правило, снижают жизнеспособ-
ность особей, но, поскольку подавляющее большинство
вновь возникающих мутаций рецессивно, в гетерозигот-
ном состоянии вредный эффект снимается. Более того,
в гетерозиготном состоянии многие мутации повышают
жизнеспособность особей.
1 2 3