БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004

26. ЭВОЛЮЦИЯ, ИЛИ ИСТОРИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

26.5. Естественный отбор

Согласно Дарвину и Уоллесу, механизмом, с помощью которого из предсуществовавших видов возникают новые виды, служит естественный отбор. Эта гипотеза, или теория, основана на трех наблюдениях и двух выводах, которые можно сформулировать следующим образом:

Наблюдение 1. Особи, составляющие данную популяцию, производят больше потомков, чем это необходимо для поддержания численности популяции.

Наблюдение 2. Число особей в каждой данной популяции остается приблизительно постоянным.

Вывод 1. Многим особям не удается выжить и оставить потомство. В популяции происходит «борьба за существование».

Вывод 2. В «борьбе за существование» те особи, признаки которых наилучшим образом адаптированы к среде, обладают репродуктивным преимуществом и производят больше потомков, чем менее адаптированные особи. Вывод 2 содержит гипотезу о естественном отборе, который может служить механизмом эволюции.

26.5.1. Данные, свидетельствующие в пользу существования естественного отбора

Наблюдение 1. Именно Мальтус привлек внимание к репродуктивному потенциалу человека и отметил, что численность народонаселения возрастает по экспоненте (разд. 10.7). Способность к размножению свойственна всему живому и представляет собой ту основную силу, которая обеспечивает сохранение вида. Это относится к самым разным организмам (табл. 26.2). Если бы каждая женская гамета была оплодотворена и развилась в половозрелую особь, то Земля в течение нескольких дней оказалась бы перенаселенной.

Таблица 26.2. Репродуктивный потенциал некоторых видов

Наблюдение 2. Численность всех популяций лимитируется различными факторами среды, такими как пищевые ресурсы, пространство и свет. Размеры популяций возрастают до тех пор, пока среда еще в состоянии выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается некоторое равновесие. Численность популяции колеблется вблизи этого уровня (разд. 10.7.3). Таким образом, численность популяции обычно остается относительно постоянной в течение времени, продолжительность которого зависит от продолжительности жизненного цикла данного организма.

Вывод 1. Непрерывная конкуренция между индивидуумами за факторы среды приводит к «борьбе за существование». Происходит ли конкуренция в пределах одного вида (внутривидоваяконкуренция) или между представителями разных видов (межвидовая конкуренция), не имеет значения в смысле ее влияния на численность популяции (см. разд. 10.7), но в любом случае некоторые организмы не смогут выжить или оставить потомство.

Наблюдение 3. Изучение жуков в студенческие годы в Кембридже, наблюдения, сделанные во время путешествия на «Бигле», и знания, приобретенные при разведении и селекции голубей с целью получения определенных признаков, убедили Дарвина в важном значении внутривидовой изменчивости. А адаптивное значение межвидовой изменчивости, обнаруженной у галапагосских вьюрков, дало Дарвину ключ к его второму выводу. Материалы, собранные Уоллесом в Малайзии, подтверждали существование межпопуляционных различий. Однако Дарвин и Уоллес не смогли выявить источники всех форм изменчивости. Вопрос оставался неясным до тех пор, пока Мендель не открыл корпускулярную природу наследственности.

Вывод 2. Поскольку все особи, входящие в данную популяцию, подвержены изменчивости и поскольку наличие «борьбы за существование» установлено, особи, обладающие определенными признаками, окажутся более приспособленными к тому, чтобы выжить и оставить потомство. Решающий фактор, который определяет выживание, — это адаптация к среде. Любое, пусть даже самое незначительное, физическое, физиологическое или поведенческое изменение, дающее одному организму преимущество перед другим, будет действовать в борьбе за выживание как селективное преимущество. Термин «селективное преимущество» имеет не столь эмоциональную окраску, как термин «выживание наиболее приспособленных», созданный философом и социологом Гербертом Спенсером. Выражение «выживание наиболее приспособленных» часто понимают неверно. Между членами данного вида не происходит физического поединка, что представлялось викторианцам как «природа с обагренными кровью клыками и когтями». Поэтому, вероятно, лучше не пользоваться выражением «выживание наиболее приспособленных».

Благоприятные изменения будут наследоваться следующим поколением. Неблагоприятные изменения отметаются отбором, так как их наличие неблагоприятно для организма. Действуя таким образом, естественный отбор ведет к повышению «мощности» вида и обеспечивает его выживание. Вся суть теории естественного отбора Дарвина и Уоллеса в самом сжатом виде выражена самим Дарвином:

«Так как рождается больше особей каждого вида, чем может выжить, и так как между ними поэтому часто возникает борьба за существование, то из этого следует, что любое существо, если оно хотя бы незначительно изменяется в направлении, выгодном для него в сложных и нередко меняющихся условиях его жизни, будет иметь больше шансов выжить и, таким образом, будет сохраняться естественным отбором. В силу действия закона наследственности всякая сохраненная отбором разновидность будет размножаться в своей новой видоизмененной форме» (Дарвин, 1859).

Теория эволюции, сформулированная Дарвином, обросла множеством неверных представлений, которые можно суммировать следующим образом.

1. Дарвин не стремился объяснить возникновение жизни на Земле; его интересовало, каким образом из существующих видов могут возникать новые виды.

2. Естественный отбор — это не просто негативная разрушающая сила; он может быть механизмом, с помощью которого в популяцию вносятся позитивные новшества (см. разд. 27.5.). В процессе популяризации идеи «борьбы за существование» распространились неудачные выражения, такие как «выживание наиболее приспособленных» и «устранение неприспособленных», введенные философом Гербертом Спенсером и подхваченные тогдашней прессой.

3. Упрощенная, слишком прямолинейная трактовка прессой концепции о «происхождении человека от обезьяны» болезненно задевали чувства как клерикальных, так и мирских слоев общества. Церковь рассматривала это как оскорбление ее учения о том, что Бог создал человека по своему образу и подобию, а общество было возмущено принижением «высокого» положения человека в царстве животных.

4. Явное противоречие между описанным в Книге Бытия сотворением Вселенной за шесть дней и концепцией постепенного формирования все новых видов еще более обострилось после заседания Британской ассоциации по распространению научных знаний, состоявшегося в июне 1860 г. На этом заседании епископ оксфордский Сэмюэль Уилберфорс неистово обрушился на выводы Дарвина, изложенные в «Происхождении видов», но, поскольку он не был биологом, его выступление страдало неточностями. Заключая свою речь, епископ обратился к одному из защитников дарвиновской теории, профессору Томасу Гекели, с вопросом, считает ли он себя связанным с обезьяньими предками через дедушку или бабушку. В ответ на это Гекели изложил основные идеи Дарвина и указал на искажения, допущенные Уилберфорсом. В заключение он дал понять, что предпочел бы иметь своим предком обезьяну, чем «находиться в родстве с человеком, использующим данные ему таланты на то, чтобы затемнять истину». Эта досадная дискуссия имела продолжение, и известна под названием «Книга Бытия против эволюции». Профессор Р. Дж. Берри охарактеризовал две группировки, придерживавшиеся резко противоположных взглядов, следующим образом:

1) те, кто преклоняется перед учеными и считает, что библейская история опровергнута;

2) те, кто остается под влиянием Священного писания и своей собственной его интерпретации, закрывая глаза на то, что творение Господа можно изучать научными методами.