Дарвин, Уоллес и происхождение видов в результате естественного отбора

 

Чарлз Дарвин родился в 1809 г. Он был сыном врача. В 1831 г. он принял предложение отправиться в качестве натуралиста (без жалования) в путешествие на военном корабле «"Бигль»", который уходил на пять лет в море для проведения топографических съемок у восточного побережья Южной Америки. «"Бигль»" возвратился в октябре 1836 года. Большую часть этого времени Дарвин занимался геологическими исследованиями, но во время пятинедельного пребывания на Галапогосских островах его внимание привлекло сходство между флорой и фауной этих островов и материков. Он собрал много данных об изменчивости организмов, которые убедили его в том, что виды нельзя считать неизменяемыми. После возвращения в Англию Дарвин занялся изучением практики разведения голубей и других домашних животных, что привело его к концепции искусственного отбора. Однако он все еще не мог представить себе, каким образом отбор мог бы действовать в природных условиях.

В 1778 г. священник Томас Мальтус опубликовал свой труд «"Трактат о народонаселении»", в котором показал, к чему бы привел рост населения, если бы он ничем не сдерживался. Дарвин перенес такой подход на другие организмы и обратил внимание на то, что все-таки численность популяций остается относительно постоянной. Он начал понимать, что в условиях интенсивной конкуренции между членами популяции любые изменения, благоприятные для выживания в данных условиях, повышали бы способность особи размножаться и оставлять плодовитое потомство, а неблагоприятные изменения, очевидно, не выгодны, и у организмов, переживающих эти неблагоприятные изменения, шансы на успешное размножение понижались бы. Эти соображения послужили отправным пунктом для создания теории эволюции путем естественного отбора, сформулированной Дарвином в 1839 г. В сущности, наибольший вклад Дарвина в науку заключается не в том, что он доказал существование эволюции, а в том, что он объяснил, как она может происходить.

Тем временем другой естествоиспытатель, Альфред Рассел Уоллес, много путешествовавший по Южной Америке и островам Юго-Восточной Азии и тоже читавший Мальтуса, пришел к тем же выводам, что и Дарвин.

В 1858 г. Уоллес изложил свою теорию на двадцати страницах и послал их Дарвину. Это стимулировало и ободрило Дарвина, и в июле 1858 г. Дарвин и Уоллес выступили с докладами о своих идеях на заседании Линнеевского общества в Лондоне. В ноябре 1859 г. Дарвин опубликовал свой труд «"Происхождение видов путем естественного отбора»".

Согласно Дарвину и Уоллесу, механизмом, с помощью которого из предшествующих видов возникают новые виды, служит естественный отбор. Эта гипотеза (или теория) основана на трех наблюдениях и двух выводах.

Наблюдение 1: Особи, входящие в состав популяции, обладают большим репродуктивным потенциалом.

Наблюдение 2: Число особей в каждой данной популяции примерно постоянно.

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

Наблюдение 3: Во всех популяциях существует изменчивость.

Вывод 2: В «"борьбе за существование»" те особи, признаки которых наилучшим образом приспособлены к условиям существования, обладают «"репродуктивным преимуществом»" и производят больше потомков, чем менее приспособленные особи.

Современное представление об эволюции

 

Теория эволюции, предложенная Дарвином и Уоллесом, была расширена и разработана в сфере современных данных генетики, палеонтологии, молекулярной биологии, экологии, этологии и получила название неодарвинизма. Неодарвинизм можно определить как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически.

Термин «"эволюция»" может означать как сам этот процесс, так и его результат; соответственно, разные аспекты неодарвинизма опираются на доказательства разного типа. Для того чтобы признать сформулированную неодарвинистскую эволюционную теорию, необходимо:

1) установить факт изменения форм жизни во времени (эволюция в прошлом); выявить механизм, производящий эволюционные
изменения (естественный отбор генов);

2) продемонстрировать эволюцию, происходящую в настоящее время («"эволюция в действии»").

Не существует пока твердо установленных законов эволюции; у нас есть лишь хорошо подкрепленные фактами гипотезы, которые в совокупности составляют достаточно обоснованную теорию;

3) подтверждение теории эволюции.

Сведения, подтверждающие современные представления об эволюции, поступают из разных источников, среди которых главное место занимают палеонтология, биогеография, систематика, селекция растений и животных, морфология, изучение адаптивной радиации, сравнительная эмбриология и сравнительная биохимия. В числе этих данных немало также доказательств, нуждающихся в подтверждении, а также исключений или сведений, которым можно дать иную интерпретацию; однако концепция эволюции в широком смысле основана на огромном количестве научных сведений.

Палеонтология

 

Палеонтология занимается изучением ископаемых остатков, т. е. любых сохранившихся в земной коре остатков, предположительно принадлежащих каким-либо живым организмам. Это могут быть целые организмы, твердые ске­летные структуры, наружные и внутренние ядра, окаменелости, отпечатки, следы и копролиты (окаменевшие экскременты).

Ископаемые остатки были хорошо известны еще до того, как мысль об эволюции получила всеобщее признание. Их считали либо остатками существ, сотворенных раньше других, либо артефактами, помещенными в горные породы Богом. В самых древних породах, содержащих ископаемые остатки, встречаются организмы очень немногих типов, и все они имеют простое строение. Более молодые породы содержат и более разнообразные ископаемые остатки со все более сложным строением. Во всей палеонтологической летописи многие виды, появляющиеся на каком-либо стратиграфическом уровне, на более позднем уровне исчезают. В эволюционном смысле это истолковывают как возникновение и вымирание видов в соответствующие эпохи.

Геофизические данные указывают на то, что географические области и климатические условия изменялись на всем протяжении истории Земли. Поскольку каждый организм приспособлен к определенной среде, непрерывно изменяющиеся условия могли благоприятствовать возникновению некоего механизма эволюционного изменения, что позволяет объяснить прогрессивные изменения в строении организмов. Экологические соображения тоже согласуются с палеонтологическими данными: так, например, растения появились на суше раньше, чем животные, насекомые -— раньше, чем опыляемые ими растения.

Одно из главных возражений против использования ископаемых остатков для доказательства эволюции -— отсутствие непрерывности в палеонтологической летописи. Разрывы в ней («"недостающие звенья»") считают веским доводом против теории образования новых форм путем постепенного изменения. Однако существует ряд соображений, позволяющих объяснить неполноту палеонтологических данных:

1) мертвые организмы быстро разлагаются;

2) мертвые организмы поедаются животными, питающимися падалью;

3) животные с мягким телом плохо поддаются фоссилизации;

4) лишь небольшая часть особей погибла в условиях, благоприятных для фоссилизации;

5) обнаружена только часть ископаемых остатков.

Данные в пользу эволюционного процесса пополняются по мере нахождения все большего числа «"недостающих звеньев»" -— либо недостающих остатков, таких как сеймурия (амфибии => рептилии), археоптерикс (рептилии => птицы) и циногнатус (рептилии => млекопитающие), либо ныне живущих, как латимерия, близких по своему строению к вымершим формам.

Возможно также, что новые виды возникли внезапно и промежуточных форм не существовало. Элдредж и Гоулд описали процесс, позволяющий объяснить внезапное появление некоторых видов в палеонтологической летописи. По их мнению, скорости эволюции варьируются и некоторые новые виды возникают очень быстро, что и приводит к неполноте палеонтологической летописи. Эти «"скачки»" в эволюционной последовательности породили термин «"скачкообразная эволюция»".

Эволюция лошади служит тому одним из лучших примеров.