Анастасия Силантьева

Вначале хочется написать пару слов о самом знаменитом человеке и его вкладе в науку. Ч. Дарвин был человеком, учёным не сидевшим в кабинете, а изучавшим природу близко с глазу на глаз. Его гордо можно назвать зоологом, геологом, ботаником, объединяющие в себе чуть ли не все современные биологические знания. Все огромные данные – это результат трудов целой жизни, результат изучения природы и в огороде у соседей, и в нетронутых лесах Бразилии, и на своей голубятне, и в водах Мирового океана – настолько он был увлечён, подчинен, что растворялся в этой идее. В истории науки, пожалуй, не найдется другого такого примера деятельности, в которой бы сочетался единый замысел при столь многом разнообразии.

Дарвиновская теория эволюции оказалась крайне важна для развития современной науки. В журнале «Наука из первых рук» в опубликованной статье «Генетики «редактируют» родословное древо птиц» за 2015 год было следующее высказывание, на мой взгляд, хорошо отражающее ситуацию с Дарвиновской теорией: «Важным следствием стало понимание, что жизнь на земле можно представить в виде своеобразного древа – что ныне живущие виды происходят от каких - то вымерших предков, а те, в свою очередь, восходят к каким - то еще более далеким предкам. По мере удаления в прошлое «ветви», представленные современными видами, сливаются во все более толстые «сучья» и заканчиваются единым «стволом» предполагаемым предком всего живого на Земле. Очень примечательно, что именно такое дерево жизни, которое можно уподобить генеалогическому дереву человеческого рода, было единственной иллюстрацией в первом издании знаменитой книги Ч. Дарвина «происхождение видов». С момента зарождения теории эволюции Дарвина ученые пытаются воссоздать древо жизни для всех живущих на земле организмов».

Пример с птицами из этой же статьи за последние 15 лет, представления о дереве птиц были полностью пересмотрены благодаря тщательному исследованию их генома. Зеленков в 2013 году предложил определять птиц России с гусей, уток и фазанов, а не с гагар, поганок как было раньше, которые к тому же, оказались ближайшими родственниками поганок и фламинго. Попугаи и соколы могут быть близкими родственниками певчих птиц. Намного интересней обстоят дела с ястребами, которые считались ближайшими родственниками соколов, и тем не менее размещаются в другой эволюционной ветви. Уже нет сомнений, что дрофы - отдельная ветвь птиц, к тому же не родственная журавлеобразным. «Такая классификация учитывает современные молекулярные достижения биологии и палеонтологии», - пишет автор. В связи с полученными важными результатами геномного исследования филогенетического древа птиц авторы построили новое филогенетическое древо и опубликовали полученные труды в журнале «Science». «Это очередной существенный шаг вперед к пониманию родства между современными пернатыми», - отмечают авторы. Так же не новостью были обнаруженные ими ветки, например, поганок и фламинго, но есть и интересные результаты, что ближайшие родственники фламинго и поганок в нашей фауне оказались голуби, а близкие родственники дроф – кукушки.

Большинство идей Дарвина подтвердились с помощью современных методов биологических исследований. Но всё же несколько поправок к труду учёного стоит сделать. Учёные со всей планеты делают важные открытия, которые меняют представления об устройстве ранних достижений, например, представление об устройстве клеток и механизмах хранения, передачи и реализации наследственной информации, которая заключена в нуклеиновой кислоте, важнейшем компоненте всех клеток живых организмов. На данном этапе известно, что существование генетического кода определяет возможность записи аминокислоты при помощи четырех азотистых оснований. В зависимости от последовательности аминокислот образуется определенный белок, а вместе белки определяют признаки данного организма. К тому же ДНК содержит последовательности, которые кодируют регуляторные нуклеиновые кислоты, например, такие как малые интерферирующие РНК, микроРНК, которые участвуют в регуляции экспрессии генов. Эти открытия объясняют предположения Ч. Дарвина, и подтверждают пользу его работы.

Когда я выбрала в книге Ч. Дарвина «Происхождение видов» главу, по которой нужно писать сочинение, меня привлекло название 14 главы «Взаимное родство организмов. Морфология. Эмбриология. Рудиментарные органы». «Взаимное родство организмов…». А не одно и то же ли это с популярной теорией о шести рукопожатиях?», - посетила меня мысль. И тут я поняла о чем писать. Согласно этой теории мы все знакомы друг с другом через общих знакомых. Но почему именно шесть рукопожатий? Оказывается, шесть – это средняя длина цепочки рукопожатий, возможно и все десять, и даже пятнадцать рукопожатий, что до папуаса Новой Гвинеи, вьетнамского рыбака или монаха в Тибете, если, конечно, удастся построить цепочку. А не так же ли обстоит дело со взаимным родством организмов?

Дарвин считал, что между организмами возникают сложные взаимоотношения. И это он высказывался по поводу конкуренции. Тогда стоит разобраться поближе с конкуренцией и родством. Для этого обратимся к принципу Красной Королевы. Необходимо постоянно меняться с той же скоростью, чтобы оставаться на прежнем месте и не исчезнуть в постоянно эволюционирующем мире.

«– Что это? – спросила она.

– Мы так и остались под этим деревом!

Неужели мы не стронулись с места ни на шаг?

– Ну, конечно, нет, – ответила Королева

– А ты чего хотела?

- У нас, сказала Алиса, с трудом переводя дух,

— когда долго бежишь со всех ног,

непременно попадёшь в другое место.

- Какая медлительная страна! — вскричала Королева.

— Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать

со всех ног, чтобы только остаться на том же месте».

Льюис Кэрролл, Алиса в Зазеркалье, глава II «Сад, где цветы говорили»

Как правило, важно достигнуть определенной цели, а не то, какими путями она достигалась. Цель организмов, а именно их генов, в том, чтобы особь оставила потомков. Потомство – это гарантия того, что ген «продолжит свое существование». Эту идею озвучил Р. Докинз в своей ставшей бестселлером книге «Эгоистичный ген». Он написал, что эволюцию нужно рассматривать как эволюцию генов. Организмы эволюционируют, чтобы увеличить свою приспособленность, которая «крепится» в их генотипе, в следствие чего организмы увеличивают количество копий своего набора генов. Так жертвовать особь может не только своей жизнью, но и размножением. Интересно, что мерой эффективности естественного отбора является потомство, оставленное особью.

По словам Дарвина, естественный отбор, исходит из борьбы за существование и, в конце концов, приводит к вымиранию форм и дивергенции признаков у потомков каждого прародительского вида. Это объясняет важную единую черту в родстве всех органических существ, а именно их расположение группами. Он предлагал принять во внимание происхождение, соединяя в один вид особей обоих полов и всех возрастов, хотя у них может быть очень мало общих признаков. Он основывался на происхождении для классификации хорошо известных разновидностей, как бы сильно ни отличались они от родителей; и он думал, что общность происхождения и есть та скрытая связь, которую натуралисты разумеют под Естественной Системой.

Основываясь на определении степени различий, можно понять, какими правилами руководствоваться, чтобы составить классификацию. Надо понимать, что одни сходства значимее других, почему можно отбрасывать адаптивные признаки или пользоваться ими в пределах одной группы. Дарвин рассуждал о сродстве ныне живущих и вымерших форм, и о том, как они могут быть выделены в некоторые крупные классы, которые связанны друг с другом сложными линиями родства, а так - же говорил о запутанности «сети родства» между членами определенного класса и возлагал надежды на будущий успех науки в этих вопросах.

Например, змеи подсемейства Crotalinae. Известно, что змеи (Serpentes) произошли от ящериц и составляют монофилетическую группу. Благодаря современным молекулярным методам было установлено, что ближайшие родственники змей среди ящериц – это игуанообразные. А их история началась предположительно в конце Перми от примитивных диапсид отделились чешуйчатые (Squamata), ставшие многочисленными в Мелу. А в конце этого периода от ящериц произошли змеи. Впервые ямкоголовые змеи (Crotalinae) были описаны немецким естествоиспытателем Николасом Михаэлем Оппелем еще в студенческие годы в национальном музее естественной истории каталогизации и классификации видов рептилий во Франции в Париже. В 1811 году он издал книгу под названием «Порядок семейств и типов пресмыкающихся..», в которой он установил порядок Squamata, и семей Cheloniidae, Colubridae, а так же подсемейства Crotalinae и несколько родов, которые до сих пор используются систематиками.

Что касается классификации, то в главе четко прослеживается одна мысль – любая создаваемая классификация предполагает «глубинную связь», а не просто какое - либо сходство признаков, по которым она строилась многими систематиками. В наше время возможно выявить конвергенции - как скрытые расхождения, так и схождения, не проявляющиеся в явном виде из – за адаптаций и подтвердить родство с помощью молекулярной филогенетики. С опорой на молекулярные исследования сходства организмов методами XXI века, составляются филогенетические деревья. В сравнении с методами XIX века, основывающимися на морфологии и анатомическом сравнительном анализе. Вследствие чего пересматриваются и перестраиваются классификации, опирающиеся на морфологию.

Сам Дарвин писал, что натуралисты, к которым относился и он сам, стараются расположить виды, роды и семейства каждого класса по так называемой Естественной Системе. А что подразумевается под этой системой? Многие авторы выражают свое мнение по поводу этого так: «Это только схема, присоединяющихся, но разделенных на более не сходные организмов». Другие же говорят, что это искусственный метод краткого выявления общих положений. Эта система удобна и приносит пользу. Все эти перефразированные или завуалированные изречения повторяют высказывания Линнея: «Признаки определяют род, а род определяет признаки». А это, по мнению Ч. Дарвина, указывает на глубинную связь классификаций, нежели чем на простое сходство. Он действительно думал, что при помощи классификаций раскрывается различная степень модификаций, которая является причиной близкого сходства организмов, и которая указывает на общность происхождения.

К примеру, «молекулярные часы» изменили представление об эволюционном развитии муравьев (Formicidae). По палеонтологическим данным было установлено, что муравьи появились в меловом периоде. Но было предположение, что муравьи происходят от общего предка не в Эоцене, а намного раньше, потому что исследователи предполагали, что события предшествующие развитию эволюционного пути у муравьев, попадают на период экспансии цветковых растений. Это предположение оказалось верным. В известном журнале Science была издана статья, где ученые проанализировали последовательности шести генов у ста тридцати девяти родов. На основании полученных данных построенное эволюционное дерево, четко показало в каком месте произошло эволюционное расхождение муравьев. И оказалось, что прародитель современных муравьев жил примерно в конце юрского или начале мелового периода.

Вдобавок, в распоряжение современного молекулярного метода входит возможность не ограничиваться простым анализом родства между двумя организмами, а предполагать время разветвления предков у этих организмов. Все дело в том, что возникшие хромосомные изменения с какой – то относительной частотой передаются потомкам, следовательно, можно подсчитать скорость накопления мутаций в этих хромосомах у двух видов. Так появляется возможность оценки времени расхождения у исследуемых видов. Однако, всё живое на Земле использует один и тот же механизм – код переноса информации, состоящий из последовательности азотистых оснований в структуру белков, что, несомненно, является логичным доказательством общности всего живого и происхождения жизни на нашей планете.

Подводя итоги, сам Дарвин пишет в своей книге, что он попытался в этой главе объяснить следующие явления:

1) Определение всех существ в группы по временам, установление родства между существующими и вымершими организмами, определение их связи – это сложный трудоемкий процесс для натуралистов, делающих построения и классификации. Все это следует из предполагаемой общности происхождения родственных форм, сопровождаемой их модификацией посредствам вариации и естественного отбора с вымиранием и дивергенцией признаков.

2) Так - же нужно забыть про общность происхождения, используемую в качестве универсального основания при объединении в одну систематическую единицу разных полов, возрастов, диморфных форм и признанных разновидностей одного вида. И только тогда можно понять что такое Естественная система. Естественная система – это попытка генеалогической классификации, в которой разные степени приобретенного различия выражаются в терминах: разновидность, вид, род, семейство, отряд и класс. Т.е. имеют иерархию таксономических групп.

3) Модификация с точки зрения общности происхождения важна для морфологических данных: либо это становится в плане строения гомологичных органов у разных видов одного класса или же на латеральной гомологии у одной и той же особи.

4) Разные группы факторов, рассмотренные в этом разделе, указывают на бесчисленные виды, роды, семейства, населяющие земной шар. Произошли каждый в рамках своего класса или же группы от общих предков, а затем модифицировались в процессе наследования.

В завершение хочется добавить, что при изучении и составлении каких – либо морфологических или физических признаков, нужно учитывать и новые молекулярные методы, и уже на основе этого строить филогенетические деревья и делать выводы о эволюционном родстве.