Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий
Шрифт:
Схема как будто проста, но, если поразмышлять о деталях процесса, все окажется интереснее. Вид быстро исчезает… Совсем исчезает? Ведь исчезнуть можно по-разному. В данном случае глубоководный вид слился с мелководным. Два вида начали скрещиваться, и в результате уцелевший мелководный вид приобрел некоторые черты исчезнувшего глубоководного. Это было доказано с помощью анализа морфологической (по числу жаберных тычинок) и генетической вариабельности.
В одном случае процесс обратного слияния видов удалось «поймать за хвост», увидеть его в действии. Этот пример исследовали на материале Цюрихского и Валенштадтского озер. Пример хорош тем, что к истории видов прилагается в качестве бонуса еще и история самих озер. Два озера когда-то были одним целым. В это послеледниковое праозеро заселился один предковый вид. Там же он разделился на два эндемичных вида — мелководный C. duplex и глубоководный C. heglingus. Затем в праозере обособились две части. Оба вида оказались в обоих частях озера — теперь в двух отдельных озерах, и генетический анализ действительно доказывает такое их происхождение. Однако генетическая удаленность видов друг от друга оказалась разной в двух озерах. В Цюрихском озере, сильно эвтрофицированном, они генетически ближе друг к другу и явно скрещиваются, а в чистом Валенштадском озере их генетическая вариабельность не перекрывается. Это значит, что в Цюрихском озере вовсю идет процесс стирания границ между видами: глубоководный вид сливается с мелководным.
Не менее интересен пример с Боденским озером. Там еще осталось три вида сигов, в том числе глубоководный и мелководный. Но если у глубоководного вида разнообразие аллелей осталось прежним по сравнению с историческими образцами, то у мелководного помимо своих «родных» аллелей обнаружены почти все аллели глубоководного вида. Мелководный вид постепенно ассимилирует в своем генофонде аллели глубоководного собрата. Так что его вымирание становится неочевидным с философских позиций — вид исчезнет, но гены его останутся.
Все эти озера образовались при таянии ледников около 10 тыс. лет назад. Вскоре эволюция развела специализированные формы по разным экологическим нишам. На этом этапе симпатрического видообразования сформировалась презиготическая изоляция: формы не скрещивались в силу различий в сроках и местах нереста. Этого оказалось достаточно, чтобы появились морфологически различимые виды. Но, как только неблагоприятная обстановка подорвала ресурсы одной из ниш — глубоководной, виды начали обратное схождение. Десяток тысяч лет естественной эволюции перечеркнут полувековым антропогенным вмешательством. Соотношение скоростей естественной и антропогенной эволюции поражает и настраивает на невеселые размышления. Как быстро можно разрушить долгую и кропотливую работу природы!
Но эмоции не должны умалить двух замечательных выводов швейцарско-канадского исследовательского коллектива: эволюция до какой-то степени обратима, и вымирание видов не всегда означает их совершенное исчезновение. Эволюция оказалась податливым процессом, а вид, точнее его генетические рудименты, может продолжить существование в генофонде близкого вида. И опять мы возвращаемся к началу этой главы — к рассуждению о сущности биологического вида, о зыбкости и неопределенности формального определения, хотя именно вид, дискретный и стабильный, составляет основу биологического разнообразия природы.
Глава 7
Переходные формы
Проблема переходных форм беспокоила Дарвина, настораживала его сторонников и неизменно радовала оппонентов. Забегая вперед, скажем, что сейчас для экспертов-биологов эта проблема видится совсем с другой стороны, хотя все еще настораживает малоинформированных приверженцев эволюции и, как и прежде, возбуждает ее противников. В этой главе мы разберем, почему изменилось отношение биологов к переходным формам, а эмоции неспециалистов оставим за скобками.
Переходные формы — это те, что выстраиваются в ряд постепенных переходов от предков к потомкам. Если известно, какой облик имел отдаленный предок, то переходными будут любые наборы промежуточных признаков между ним и потомками. На основе филогенетического дерева можно предсказать, какие промежуточные формы могли существовать (и поэтому могут быть найдены), а какие нет. В соответствии с научным методом сбывшиеся предсказания подтверждают теорию. Например, зная строение динозавров и птиц, можно предсказать кое-какие морфологические черты переходных форм между ними. Мы прогнозируем возможность найти останки животных, подобных рептилиям, но с перьями, или останки животных, подобных птицам, но с зубами и длинным хвостом. При этом мы предсказываем, что не будут найдены переходные формы между птицами и млекопитающими, например ископаемые млекопитающие с перьями или птицеподобные ископаемые с костями среднего уха как у млекопитающих. Иными словами, эволюционное дерево покажет нам, где и что искать, а чего не может быть и чего искать не стоит.
Кроме того, к переходным относят предковые формы со смешанными признаками дочерних групп. Если дочерние группы происходят напрямую от какого-то общего предка, то в его облике соберутся некоторые (не обязательно все) примитивные признаки. Другие его признаки могут оказаться, напротив, такими же продвинутыми, как у того или иного потомка. Такую форму можно тоже называть переходной — она совмещает в себе признаки нескольких линий в их примитивном состоянии. Впрочем, подобная ископаемая форма, скорее всего, при ближайшем рассмотрении окажется не прямым предком дочерних групп, а одним из рано ответвившихся и мало измененных потомков этого предка (потому что вероятность найти чьего-либо прямого предка в очень неполной палеонтологической летописи невелика). Такая форма может служить хорошим портретным приближением к общему предку.
Переходными называют также и виды с промежуточным состоянием сложного признака (если в качестве конечного состояния рассматривать то, что наблюдается у современных животных; с точки зрения наших потомков, нынешняя форма будет промежуточной по сравнению с их обновленным, изменившимся миром).
Суть проблемы переходных форм Дарвин обрисовал так. Если эволюция идет постепенно посредством отбора все более совершенных форм, то мы, казалось бы, должны повсюду видеть ряды бесконечных плавных переходов между формами. В действительности же мы чаще видим дискретные виды, которые либо совсем не могут скрещиваться между собой, либо делают это с трудом и неохотно. В крайнем случае, если ныне живущие «усовершенствованные» виды, победив в конкуренции, вытеснили своих менее приспособленных предков, эти последние должны бы найтись в ископаемой летописи. Пусть современные виды оказались удачливее и выносливее и пусть они теперь расселились повсюду, но ведь когда-то и их предки были победителями и проживали вольготными царями на своей территории. Это значит, что их останки должны во множестве захорониться, обратиться со временем в фоссилии (окаменеть) и стать достоянием палеонтологов. Но у Дарвина в середине XIX века было мало примеров ископаемых переходных форм.
Другая часть проблемы — это постепенное образование сложного признака. Казалось бы, глаз видит только потому, что в нем все части превосходно подогнаны друг к другу (на самом деле не все и не превосходно, но это уже мелочи). Легкие вдыхают и выдыхают, потому что вся грудная клетка сконструирована как совершенный вакуумный насос. Конструкция уха легка, изящна и математически технична, и потому ухо служит нам, позволяя улавливать мельчайшие оттенки голосовых эмоций, ориентироваться в пространстве и строить звуковые гармонии. Птичье перо — легкая и прочная маховая поверхность; без набора таких совершенных, упорядоченно налегающих друг на друга поверхностей птица не полетит…
Действительно, обретение четко видящего глаза — дело, кажется, исключительно трудное. Ведь его нужно было собирать постепенно, имея в самом начале лишь набор клеток, фиксирующих свет, а в итоге получить точный оптический прибор. И на каждом этапе эволюции этот протоглаз должен был с пользой служить животному, чтобы эволюция не бросила дело на полпути.
Схема строения глаз современных моллюсков разной степени сложности — от простейшего светочувствительного пятна (у некоторых брюхоногих; вверху) до глаза, сравнимого по сложности с человеческим (у осьминога; внизу) — наглядно показывает несостоятельность утверждений, будто такие сложные структуры, как глаза, не могли возникнуть постепенно. Каждое небольшое усовершенствование в этом ряду дает более четкую картинку, а значит, могло быть поддержано отбором. Из Science, Evolution, and Creationism // Washington, D. C.: The National Academies Press.