Происхождение видов путем естественного отбора

Введение

Хотя Чарльза Дарвина именуют «отцом эволюции», теория развития животного мира существовала задолго до него. Дарвин бегло упоминает древних предшественников, подробнее останавливаясь на знаменитых натуралистах XVIII века Бюффоне и Ламарке. Граф Бюффон в споре с великим систематизатором Линнеем защищал идею изменяемости видов под воздействием среды и теорию геологических эпох Земли; Ламарк создал последовательную теорию эволюции, названную его именем. Однако в теории Ламарка было два существенных изъяна: во-первых, наследование приобретенных признаков (жираф вытягивает шею, и потомству передается длинная шея), а во-вторых, Ламарк все изменения идеалистически объяснял стремлением к совершенствованию (в таком случае непонятно, почему бы природе или Богу сразу не создать совершенные формы).

Еще прежде Ламарка его идеи предвосхитил Эразм Дарвин, полагавший, что вся органическая жизнь произошла от единой частицы, наделенной чувствами и волей. Это опять же «идеализм». А вот мысль своего деда об основных движителях живого организма – потребности в безопасности, утолении голода и размножении – автор «Происхождения видов» подхватил и развил.

Теория эволюции в начале XIX века выпала из мейнстрима прежде всего из-за своего слишком общего и идеалистического характера. Наследникам эпохи Просвещения казались странными рассуждения о природе, стремящейся к совершенству, и о наделенных чувствами и волей частицах. Кроме того, наследование благоприобретенных признаков явно не подтверждалось повседневными наблюдениями, а XIX век склонен к опыту и скепсису.

Заслуга Чарльза Дарвина заключается не только в возрождении теории эволюции, но и в том, что он придал ей научный и достоверный характер. Живой организм не наделяется в «Происхождении видов» волей или чувствами, он действует под влиянием среды, приспосабливаясь к ней и давая потомство. Законы природы, о которых постоянно рассуждает автор, понимаются лишь как постоянно наблюдаемая причинно-следственная связь.

Прежде всего, Чарльз Дарвин соотнес теорию и накопленный опыт наблюдений. Он начинает с очевидного: облик и повадки животных не представляют собой нечто неизменное, человек издавна целенаправленно улучшает породы домашнего скота и выводит новые разновидности собак, голубей и лошадей. Значит, в принципе изменчивость существует. Остается понять, как появляются и как закрепляются новые признаки.

Труд Дарвина сделался классическим благодаря тому, что он ответил на вопрос «как»: изменения возникают случайно (сейчас мы бы назвали их мутациями), а закрепляются удачные изменения потому, что особь выживает и передает их потомству. При достаточном количестве таких видоизменений под влиянием окружающей среды за множество поколений появляются новые породы, виды и даже семейства живых существ.

1. Искусственный отбор домашних животных

1.1. Изменчивость обуславливается двумя факторами: природой организма и условиями среды.Природа организма важнее: одни и те же условия могут вызывать разные отклонения (от вариаций до уродств) даже в одном помете.

Простудившись, одни люди всего лишь чихают, а другие маются ревматизмом: зависит от организма.

1.2. Для происхождения видов важны только наследуемые вариации. Любой животновод знает, что «подобное производит подобное», хотя сами законы наследственности почти неизвестны. Как правило, в потомстве признаки проявляются в том же возрасте, что и у родителей, или немного раньше. Многие признаки передаются только отпрыскам того же пола.

1.3. Влияние среды сказывается как на организме в целом, так и на репродуктивной системе. Эта система наиболее чувствительна: многие виды животных нетрудно приручить, но в неволе они не размножаются.

1.4. Между многими изменениями существует малоизученная связь (корреляция). Это приводит к закреплению как «выгодного» признака, так и сопутствующего.

Белые коты с голубыми глазами обычно глухи.

1.5. Человек с древности планомерно выводил от единого предка чрезвычайно разные породы домашних животных, растений и птиц. Какие-то изменения возникали спонтанно, но большинство были слабо выражены, и человек усиливал их кумулирующим отбором: оставлял на развод самых резвых, сильных, удойных особей и спаривал их.

Импорт отборных животных, запрет экспорта лучших производителей, выпалывание сорняков, истребление несоответствующего стандарту потомства – все эти меры известны задолго до научного отбора, сложившегося к концу XVIII века.

1.6. О происхождении пород от единого предка свидетельствуют три факта:

–  Они схожи по основным признакам, а породные отличия резко выражены и подчас граничат с уродствами.

–  При скрещивании они дают плодовитое потомство.

–  При многократном скрещивании происходит реверсия к признакам общего предка.

Известно, что при беспорядочном скрещивании собак проявляется сходство с волком. Дарвин изучал домашних голубей и убедился, что все они происходят от скалистого голубя: прослеживается непрерывный ряд, связывающий их с предком; потомство от скрещивания фертильно и возвращается к окраске скалистого голубя.

2. Естественный отбор и борьба за существование

2.1. Если человек получает такое разнообразие пород, действуя в своих интересах и не представляя себе, какие последствия может иметь накопление данного признака, то у естественного отбора есть явное преимущество: он действует в интересах животного, адаптируя его к среде. Вопрос в механизме: располагает ли природа достаточным числом вариаций и есть ли механизм отбраковки менее приспособленных особей.

2.2. Самая незначительная вариация дает животному лишний шанс выжить и дать потомство. Естественный отбор – принцип сохранения любой полезной вариации. Понятие «борьбы за жизнь» охватывает и прямую борьбу за жизнь и пищу, и метафорически борьбу с климатическими условиями, и соперничество за самку.

2.3. Если бы большая часть популяции не погибала до периода размножения, вид умножался бы в геометрической прогрессии и заполонил Землю. Если популяция чересчур возрастает, ее сокращают голод и эпидемии. Но определенная численность необходима для сохранения вида.

Наименьшая репродуктивная способность – у слона: не более шести детенышей у пары. Но если бы они все выживали, через 700 лет на Земле жило бы 19 миллионов слонов.

2.4. Изменение любого фактора среды имеет последствия для всей системы, поскольку растения, животные и паразиты находятся в сложных взаимоотношениях.

Анютины глазки и красный клевер опыляются шмелями. Основную часть шмелей уничтожают полевые мыши. Чем больше кошек, тем лучше растет красный клевер.

2.5. Наиболее ожесточенно соперничают особи и разновидности одного вида, конкурируя в борьбе за пищу и размножение. Тут могут сыграть определяющую роль даже слабые вариации, нарушающие сложное и хрупкое равновесие в общей системе. Особый вид отбора – половой, то есть различия в строении, окраске и т. д. самцов, которые привлекают самок или помогают победить соперников.

2.6. Важным фактором является изоляция: без влияния соседей модификации происходят в одном направлении и медленнее. Популяции не грозит вторжение конкурентов, и она не теряет часть своего состава за счет миграции. Наиболее разнообразно и быстро варьируют широко распространенные и многочисленные виды.

Сумчатые Австралийского континента оказались в более благоприятных условиях, чем животные Евразии, и потому «не спешили» развиваться. Завезенные колонистами млекопитающие поставили под угрозу их существование.

3. Вариации и адаптации

3.1. Поскольку весьма схожие разновидности обитают в разных условиях, и, напротив, далекие образуются в одной и той же среде, основным фактором вариаций нужно считать организм, а не внешние условия. Внешние же условия способствуют закреплению «выгодного» признака.

3.2. Неупотребление органа приводит к его атрофированию или изменению функции.

У крупных островных птиц крылья атрофировались, так как нет хищников, от которых пришлось бы спасаться. Страус не может летать из-за своего веса, зато у него укрепились ноги, и он спасается бегством или отбивается, лягая врага.

3.3. У разных видов и родов животных сходные условия ведут к сходному атрофированию органов. При этом развиваются компенсирующие органы. Компенсация. «Природа вынуждена экономить в одном направлении, чтобы расходовать в другом» (Гете). Этот фактор на деле трудно отличить от фактора употребления/неупотребления: нужный орган развивается, а ненужный атрофируется. Так естественный отбор ведет не только к усложнению, но и к упрощению.

У кротов и других живущих в земле грызунов рудиментарный глаз полностью зарастает шерстью. Слепы и пещерные животные Европы и Америки, но у них глаза не зарастают, могут привыкнуть к свету и начнут смутно различать предметы.

3.4. В родственных видах могут происходить аналогичные вариации, то есть конвергенция или же возвращение к признакам предка (реверсия). Различить эти случаи трудно.

Вероятно, реверсией объясняется появление «зеброобразных» полос у осла, лошади и кулана.

4. Основные проблемы теории происхождения видов

4.1. Две существенные проблемы, которые теория должна объяснить: происхождение инстинкта и фертильность/стерильность в результате скрещивания. Два существенных возражения: отсутствие переходных форм и наличие сложных модификаций.

4.1.1. Переходные формы в основном исчезли, вытесненные более совершенными. Если мы не находим их среди ископаемых, то это из-за малого развития палеонтологии.

4.1.2. Если мы наблюдаем в одном ареале два близкородственных вида, то это – крайние формы разновидностей, а промежуточные вытесняют друг друга, поскольку конкурируют за одну и ту же пищу и место жительства.

4.1.3. Отсутствие промежуточных форм на границе между ареалами объясняется непреодолимым в древности препятствием (на месте континента были острова) или узостью самой «нейтральной полосы», где нет места для целой популяции.

4.2. Поскольку вариации сами по себе незначительны и лишь накапливаясь в тысячах поколений дают новый вид, как же существовали переходные формы, которые еще не могли воспользоваться преимуществом неполной модификации? Ответ: значит, даже частичная модификация оказывалась выгодной. В некоторых случаях мы имеем возможность наблюдать переходные формы.

Между сухопутными и водными хищниками – бобр, выдра, белый медведь.

4.2.1. Формы перехода весьма разнообразны, как и функции развивающихся органов (или изменение функций уже существующих).

Разные птицы используют крылья как хлопушки, плавники, передние ноги, паруса.

4.2.2. Зачастую животное сначала усваивает новый образ жизни, а потом уж развиваются соответствующие органы и долго еще сохраняются «ненужные».

4.2.3. Сложные модификации могли сложиться постепенно. В этом случае полезно сравнение не только с предками (что затруднительно), но и с дальними родичами.

Глаз совершенствуется от оптического нерва, прикрытого прозрачной кожицей, до сложнейшего оптического инструмента.

4.3. Теория происхождения видов была бы уничтожена, если б нашелся сложный орган, который не мог возникнуть в результате последовательных модификаций. Но при усложнении происходит спецификация органов, выполнявших несколько функций, или двух органов, выполнявших одну и ту же функцию.

Существуют рыбы, дышащие и жабрами, и плавательным пузырем. Из плавательного пузыря у многих отрядов позвоночных развились легкие, а жабры у высших позвоночных исчезли бесследно. У насекомых из трахей возникли крылья.

4.4. Существует немало примеров того, как у представителей разный семейств и классов развились органы, сходные по внешнему виду и функции, но не по происхождению, что трудно объяснить, если виды были сотворены готовыми, но понятно, если естественный отбор «работал» в схожих условиях с разным исходным материалом. И наоборот: одна и та же цель достигается разными средствами.

Электрические органы рыб; органы свечения у насекомых; глаза у головоногих и позвоночных. Крылья птицы, летучей мыши, бабочки, мухи, жука.

4.5. Природа ничего не делает скачком. Зачастую трудно выстроить всю цепочку переходных форм, но хотя бы часть нам известна. Строение каждого органа является суммой последовательных унаследованных изменений и адаптаций.

4.6. Еще одно возражение: если какая-то функция полезна, почему же она не развивалась у всех видов? Потому что действует целый комплекс факторов, одна функция вызывает или ограничивает развитие другой, не для всех условий подходит одно и то же решение.

Почему страус не летает? Потому что в пустыне недостаточно пищи, чтобы прокормить летающую птицу таких размеров. Почему морские животные не дали наземных форм жизни на островах? Потому что им не хватило бы там пищи.

4.7. Происхождение сложных инстинктов – таких как строительство муравейников и сот, различные формы межвидового и межродового сотрудничества – объясняется, как и происхождение сложных модификаций, постепенным накапливанием привычки. Проблема в том, что привычка не оставляет ископаемых форм и наука не может описать, как она складывалась. Изредка переходные формы наблюдаются в природе.

Между полным паразитом – европейской кукушкой, всегда откладывающей яйца в чужие гнезда и приспособившейся настолько, что кукушонок имеет особое строение спины, чтобы выбрасывать из гнезда чужих птенцов, – и американской кукушкой, которая лишь изредка пользуется чужим «гостеприимством», наблюдаются промежуточные формы у неродственных им австралийских птиц: одни занимают чужие гнезда, но высиживают птенцов сами, другие подкладывают свои яйца чужакам, но птенец не выбрасывает приемных братьев и т. д.

5. Геология, география, морфология и эмбриология как основа классификации

5.1. Геология предоставила много данных в пользу происхождения видов. Заметно увеличился возраст Земли – до многих миллионов лет вместо 6 тысяч по Писанию. Обнаружены древнейшие и промежуточные формы. Однако геологическая летопись неполна и оставляет множество вопросов открытыми.

5.2. Современные формы в целом более приспособлены, чем древние. Фауна Евразии легко приживается в Южном полушарии, где развитие шло медленнее.

5.3. Характер распространения видов также свидетельствует в пользу эволюции, а не творения. Актом творения существа были бы либо расселены повсюду, либо отдельно создавались на каждом острове и материке. Но мы видим расселение, причины и возможности которого – а также препятствия – можем проследить.

Серьезным аргументом против теории Дарвина было присутствие некоторых видов растений на островах, куда они вроде бы не могли попасть с материка. Эксперименты доказали, что семена выдерживают морскую воду и могут приплыть, запутавшись в корнях деревьев, быть перенесены на лапках или в зобу птиц.

5.4. При сопоставлении с данными геологии выясняется, что суцессия во времени соответствует суцессии в пространстве. Чем дальше во времени или пространстве отстоят друг от друга формы, тем сильнее и дивергенция признаков. Отмечается роль ледниковых периодов в распространении и разделении видов.

5.5. Классификация должна строиться по генеалогическому принципу: разновидность – вид – род – отряд – класс – семейство.

5.5.1. Адаптивные сходства (признаки, определяемые внешними условиями) не являются доказательством родства. Также не означает родства мимикрия.

Внешнее сходство кита, дюгоня и рыб не означает их родства.

5.5.2. Чем меньше данный орган связан с условиями жизни данного существа, тем он важнее для классификации. Важны для классификации также рудиментарные и атрофированные органы.

Например, основой для классификации могут послужить половые органы.

5.5.3. Классификация основывается не на отдельном признаке, но на комплексе.

5.6. При несходстве функций и внешнего вида органов члены одного класса обладают «единством типа», то есть набором органов одинакового строения.

Рука человека, лапа крота, нога лошади, ласт дельфина и крыло летучей мыши.

5.7. Удивительное подтверждение родства дает эмбриология. Дарвин приводит слова Карла фон Бэра: «Зародыши млекопитающих, птиц, ящериц и змей, а вероятно, также и черепах в высшей степени сходны между собой на самых ранних стадиях».

Заключение

В полном соответствии с общей концепцией «Происхождения видов» теория Дарвина развивалась постепенно (и продолжает развиваться до сих пор), аккумулируя новые данные и постепенно расходясь с породившими ее идеями Ламарка и Дарвина-старшего. На пользу ей пошло также скрещивание с теорией Мальтуса, объяснившей невозможность неограниченного развития любого вида, прививка новой науки – палеонтологии, свежие сведения о географическом распространении видов, удивительные открытия морфологии и эмбриологии, доказавших родство используемых в разных функциях органов и удивительное сходство многих животных на ранних стадиях формирования зародыша.

В результате столь успешного взаимодействия возникла последовательная теория, объяснявшая родство и разнообразие видов борьбой за выживание. Изначально заложенная в каждом организме способность видоизменяться из поколения в поколение производит во множестве особей слабые вариации, и если эти видоизменения хоть чем-то полезны живому существу, то эти признаки наследуются и аккумулируются, приводя в конечном счете к появлению новых разновидностей, видов и родов. И эти более усовершенствованные формы вытесняют своих предков и промежуточные формы.

Теория Дарвина разводила науку и веру. Дарвин подчеркивает: часто повторяющееся в трактате выражение «Закон природы» не обожествляет природу и не превращает ее в личность; речь идет о таких же законах, как в физике, то есть о постоянно наблюдаемых причинах и следствиях, механизм которых объясним. Сам Дарвин, получивший образование священника, с годами утратил веру (его семья не первое поколение колебалась между одной из множества признанных в Англии сект и прохладной государственной религией). Характерно, что в Викторианскую эпоху, полную всевозможных табу и лицемерного ханжества, за веру никто особо не беспокоился, а автору «Происхождения видов» не вменялось в вину ни личное отсутствие благочестия, ни опубликованные им идеи. «Происхождение видов» явно вступало в противоречие с христианским учением о сотворении мира – но конфликта не возникало. Наука и религия мирно сосуществовали. Лишь в ХХ веке в США в иных школьных округах начались (и возобновляются до сих пор) протесты и даже судебные процессы, требования то изъять теорию эволюции из школ, то вернуть на равных правах креационизм.

Более всего, конечно, огорчало происхождение человека от обезьяны. Дарвин предусмотрительно не стал затрагивать эту провокационную тему в «Происхождении видов», посвятив ей отдельную книгу. Здесь же человек упоминается лишь под самый конец рассуждений, мимоходом, как если бы автор не придавал этому особого значения: Дарвин называет руку в ряду других удивительных вариантов развития передних конечностей, но топит эту подробность в многочисленных ссылках на мнение богословов, умеющих примирить религию с новыми данными науки.

И вполне в духе времени была общая мысль о непрерывном прогрессе, порождавшем все более совершенные и приспособленные к жизни формы. Мысль вроде бы и гуманная – допускавшая, что какие-нибудь аборигены не принципиально отличаются от белого человека, а лишь отстают от него, при этом весьма лестная для этого самого белого человека, а потенциально – опасная, но все опасности нового разделения, возникшего из попытки объединить человека с животными, раскрыл лишь ХХ век.