Знание-сила, 2009 № 11 (989) - [13]
Эволюционная ситуация
Автору время от времени приходится разговаривать с теми, кто скептически относится к идее эволюции на основе естественного отбора. Мои оппоненты — люди очень разные во всех отношениях. Одни не приемлют дарвинизм в силу своих религиозных или философских убеждений, другие следуют за модой, третьи исповедуют постмодернистскую идею «равноценности всех гипотез», четвертые — просто жертвы ложного представления о том, что представляет собой эта теория. Но почти всегда в беседе такого рода наступал момент, когда мой собеседник патетически вопрошал: так что же, вы хотите сказать, что все проблемы успешно решены и никаких трудностей нет?
Будем считать, что в нашем сегодняшнем разговоре мы уже достигли этого момента. И потому самое время поговорить о действительных трудностях и проблемах теории эволюции.
Начнем с того, как вообще представляет себе эволюцию «по Дарвину» современный более-менее образованный человек. Наследственная информация передается от поколения к поколению с помощью особых частиц — генов. Изредка в этом процессе случается ошибка — мутация. Большинство мутаций вредны, но некоторые оказываются полезны их обладателям. Носители таких полезных мутаций получают преимущество в борьбе за существование, в каждом следующем поколении их доля становится все больше, и в конце концов мутантная форма становится видовой нормой. И так — до следующей полезной мутации.
Из этой модели почти неизбежно следуют заведомо неверные выводы. Получается, что эволюция идет «от мутации до мутации» — и, следовательно, чем чаще гены мутируют, тем выше скорость эволюции. При этом любое приспособление мыслится возникшим одним скачком, в результате случайной мутации — отбору остается только оценивать изменения и распространять те, которые оказались удачными. Наконец, совершенно непонятно, какие силы порождают новые виды: ведь любое полезное изменение должно распространиться по всему исходному виду.
На самом деле эволюционная наука давно отказалась от такого упрощения. Первый шаг к более адекватному представлению об эволюции был сделан еще в 1926 году знаменитой статьей Сергея Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики». Из нее следовало, что природные популяции должны быть насыщены мутантными версиями самых разных генов, накопленными за всю его предыдущую историю. И значит, естественному отбору нет нужды ждать, когда произойдет очередная мутация, — материал для его работы всегда имеется.
В дальнейшем, как уже говорилось, направление, обозначенное статьей Четверикова, развилось в синтетическую теорию эволюции (СТЭ), остающуюся по сей день наиболее распространенной версией современного дарвинизма. В центре ее внимания находится именно процесс видообразования. Предельно кратко и упрощенно ее основные положения можно сформулировать так: биологический вид — это система популяций, способных обмениваться генами. Вид может занимать весьма обширную территорию, на разных участках которой условия жизни различаются довольно сильно. Направление естественного отбора для разных популяций может быть разным, однако межпопуляционный обмен генами сглаживает и размывает эти различия, поддерживая единство вида. Если же обмен генами по каким — либо причинам становится невозможным, изолированные друг от друга популяции начинают эволюционировать независимо. Различия между ними из плавных и статистических со временем превращаются в резкие и однозначные. Теперь, даже если разделившая их преграда исчезнет, они могут «не узнать» друг в друге соплеменников. Когда процесс закончится и скрещивание вновь возникших форм станет в природе биологически невозможным (или превратится в редкую, не имеющую последствий случайность), это будет означать, что акт видообразования свершился: исходный вид разделился на два новых. Когда-нибудь они, эволюционируя независимо друг от друга и порождая новые молодые виды, накопят различия, соответствующие уровню разных родов, потом — разных семейств и т. д. Правда, такого никто не видел, но ведь эти процессы должны идти в геологическом масштабе времени, так что прямое наблюдение их просто невозможно.
Отметим принципиальный момент: всякий акт видообразования — результат взаимодействия множества факторов, большинство из которых (точнее, все, кроме отбора) случайны и ненаправленны. Поэтому один вид не может возникнуть дважды, даже от одной и той же исходной формы и в одних и тех же условиях — это так же невероятно, как то, что независимо зачатые дети одних и тех же родителей будут идентичны, как близнецы.
Еще в начале 60-х годов советский энтомолог Георгий Шапошников изучал процессы видообразования у тлей. Тля — высокоспециализированный паразит, каждый вид тлей способен питаться строго ограниченным набором растений, часто — всего одним видом. Если лишить тлей доступа к «своему» кормовому растению, они умрут — даже сидя на сочном побеге, который с аппетитом сосут их ближайшие родичи.
С помощью некоторых ухищрений и ценой высокой смертности среди подопытных Шапошникову все же удалось заставить тлей, питавшихся на купыре, потреблять другое зонтичное растение — бутень. При этом уже через несколько десятков поколений тли — переселенцы приобретали морфологическое сходство с аборигенами их новой родины. И самое неожиданное — они утрачивали способность скрещиваться с исходным «купырным» видом, зато могли вступать в брак с «бутеневыми» тлями. Получалось, что ученый в своих экспериментах независимо воссоздал уже существующий конкретный вид. Опыты Шапошникова получили немалую известность — но долгое время не находили никакого теоретического объяснения. Позднее случаи «повторного видообразования» были обнаружены и в природе: приспосабливаясь в разных местах или в разное время к одним и тем же факторам, «родительский» вид дает настолько сходные формы, что специалисты, не задумываясь, считают их одним видом (см., напри мер, заметку «Параллельные вьюрки»).
