Владимир Цымпилов

В этой главе Дарвин рассказывает о систематике, о том, какая классификация является естественной, с ее принципами, с какими трудностями можно столкнуться при определении систематического положения, а так же о значении морфологии и эмбриологии в выяснении родства организмов.

Натуралисты всегда стремились систематизировать живые существа, причем сделать это по некоей Естественной системе. Однако, как отмечает Дарвин, при этом разные натуралисты руководствовались разным пониманием этой самой системы – кто представлял это как отделение сходных организмов от несходных, кто выражал ею общие положения, присущие каждому таксону, и все усматривали в ней замысел творца, хоть и не было ясно, что же именно в этом замысле должно воплощаться. Дарвин же предложил основным принципом естественной классификации общность происхождения – «единственную известную причину близкого сходства организмов и связь между ними». Находящиеся на одной ступени расхождения от общего предка могут, однако, накопить разное число модификаций – в этом и заключается смысл размещения по разным таксономическим категориям.

Поскольку, как отмечает ученый, вследствие наклонности варьирующих потомков занять возможно большее число разнообразных мест в природе, признаки этих потомков постоянно дивергируют, а формы, менее дивергировавшие и менее улучшенные, вытесняются, то в настоящее время разнообразие различных признаков так велико, а градиент между ними составить трудно; интервал между различиями усугубляет вымирание. Дарвин указывает на критерии признаков, по которым возможно классифицировать виды: что, как правило, это комплекс признаков, которые зачастую не несут важной физиологической и приспособительной роли, и менее были подвержены действию отбора, зачастую такими признаками являются рудименты. Если этот комплекс признаков встречается у ряда организмов, то мы можем утверждать их родство. Так же важным в классификации Дарвин отмечает цепочку промежуточных сходств у родственных один другому видов, связывающих потому родственные виды , хоть и несхожие виды, и одинаковое географическое распространение, указывающее на вероятное родство двух видов.

Трудности, связанные с классификацией. Таковыми являются аналогичные, или приспособительные, признаки – то, что называют конвергенцией, когда под действием отбора даже очень далекие виды приобретают схожие черты, как плавники китов и рыб. Как интересный пример неконвергентного сходства приводится мимикрия вполне съедобной бабочки Leptalis, подражающей другим, менее съедобным бабочкам. Также у некоторых видов очень различаются стадии роста, особи разного пола, что так же затрудняет их систематику.

Как основной инструмент отыскания родства во время Дарвина использовалась морфология – а именно, сравнительная анатомия и эмбриология. Отыскивались гомологичные признаки, путем многих малых модификаций ставших хоть и очень разными, но все же указывающими на родство, с помощью сериальной гомологии можно прийти к мысли, что общий предок имел метамерное строение, либо метамерное строение какого-либо органа, причем ученый не относится к сериальной гомологии как простой метафоре, а воспринимает эти метамеры как субстрат для усложнения структуры в дальнейшем. Эмбриология может судить о родстве животных в силу значительного сходства зародышей, и зародыш, полагает Дарвин, указывает нам на затемненный образ предка этого организма.

В конце главы Дарвин возвращается к проблеме рудиментарных органов, отмечая их пользу для классификации, отметив, что, так как орган перестает выполнять приспособительную роль, он выпадает из области действия отбора; однако, Дарвин затрудняется ответить, почему же рудимент продолжает уменьшаться в размерах.

При прочтении отдельных строк главы порой возникает ощущение, что далее Дарвином будет описан молекулярно-генетический механизм явления, и словно сознательно перефразированы там описания, к примеру, мутаций; но сразу вспоминается, что Чарлз Дарвин жил во времена, когда не был известен не только материальный носитель наследственности, но и даже не существовало науки генетики, и от того еще более удивительна современность его суждений. В настоящие дни возросло количество известных видов, изменились представления о систематике некоторых организмов, и, как бы ни были важны для классификации методы морфологии, возникшие и далеко продвинувшиеся молекулярно-генетические методы, являются сейчас наиболее надежным методом классификации и построения филогении. Обнаружение консервативных последовательностей у далеких организмов указывает на общность их происхождения. Просеквенировав геномы, или определенные их участки, у нескольких видов, по количеству накопленных расхождений можно судить о степени родства этих видов, выстроить филогенетическое дерево. К примеру, рукокрылые, хищные и непарнокопытные состоят друг с другом в большем родстве, чем с другими млекопитающими, и объединяются в группу пегасохищных; установлено то, что птицы являются архозаврами. Существуют гомеозисные гены, одинаковые для всех животных. . При этом удивительное сходство можно обнаружить, сравнивая гомеобокс гена ММЗ лягушки и гена Antp дрозофилы: 59 из 60 аминокислотных остатков одинаковы, несмотря на то, что мухи и лягушки развивались независимо 600 миллионов лет.

Один из типов клеточных рецепторов – управляемые лигандами ионные каналы, являющиеся полимерными белковыми структурами. Мономером является субъединица,каждая кодирующаяся отдельным белком. Между членами каждого семейства субъединиц, формирующих трех-, четырех-, или пятимерные каналы, имеется заметное сходство, которое неочевидно при сравнении разных семейств, эволюционировавших, по-видимому, длительное время независимо друг от друга. Возникновение семейств этих субъединиц восходит к прокариотам, у которых они могут функционировать в качестве специфических рецепторов хемотаксиса, отвечающих на низкомолекулярные лиганды. Несмотря на большую дистанцию между прокариотами и животными, для субъединиц их рецепторов такого типа можно построить дерево, отражающее взаимное сходство этих субъединиц.

В качестве примера аналогичных, или приспособительных, признаков, можно привести реакцию растительной, животной клетки и некоторых одноклеточных на стероидные гормоны. Во всех случаях стероиды выполняют функцию сигнала к росту и размножению. Такое сигнальное значение стероиды приобрели вследствие того, что холестерин, производными которого являются стероиды, накапливается в результате остановки включения его в мембраны, то есть, остановки роста. И адаптивным ответом клетки было бы возобновить пролиферативные и ростовые процессы. Можно было бы подумать, что за одинаковый ответ клетки отвечают схожие гены, и, следовательно, схожие рецепторы, но на самом деле здесь участвуют даже рецепторы различных типов – у растений и одноклеточных это мембранный рецептор с ферментативной активностью, а у животных – ядерный фактор транскрипции.

Говоря о гомологичных органах, Дарвин говорит о множестве малых модификаций. Сейчас, зная о крайне малой частоте мутаций, почти невозможно представить одновременное возникновение нескольких полезных мутаций. Сперва возникло одно полезное изменение, закрепилось в популяции, затем возникло другое и т.д.

Дарвин воспринимает сериальную гомологию как субстрат для формирования более сложных органов, и пишет, что цветок растения, вероятно, являет собой видоизмененные листья. Сейчас этот факт подтвержден, и даже найдены отвечающие за это гены, так назваемые «ABC флорогенеза». У двудольных растений с двойным околоцветником в цветке имеется четыре типа органов, расположенных в четыре круга. У многих растений, таких как львиный зев (норичниковые) петуния (пасленовые), арабидопсис (крестоцветные), горох (бобовые) известны рецессивные мутации, превращающие одни органы в другие. Несмотря на то, что четыре упомянутых вида относятся к трем разным подклассам двудольных, такие мутации у всех из них приводят лишь к трем вариантам фенотипов: два круга чашелистиков, затем два круга пестиков; круг пестиков, два круга тычинок, круг пестиков; круг чашелистиков, два круга лепестков, круг чашелистиков. Такое сходство мутационных фенотипов у столь отдаленных двудольных растений, говорит об общем устройстве генетической программы развития цветка, которая, тем самым, имелась уже у их общего предка. Существуют три гена, А, В и С, которые, взаимодействуют друг с другом, и определяют нормальный фенотип цветка. И если же выключить все три гена, то цветок будет представлять собой четыре круга листьев.

Дарвин отмечает, что некоторые признаки свойственны определенному возрасту. Сейчас это можно объяснить тем, что отбором были закреплены гены, активирующиеся в различное время, тогда, когда это имеет приспособительное значение. Их экспрессия может регулироваться нейрогуморально.

Если говорить о рудиментах, то почему происходит дальнейшая редукция утратившего полезные свойства органа, то можно предположить, что мутации, вызывающие уменьшение утратившего функцию органа, являются полезными, так как организм сбережет пластические и энергетические ресурсы, хотя все зависит от размеров органа. Или же рано или поздно возникающие мутации, негативные по отношению к этому органу, не будут отсекаться отбором как вредные для организма.

В заключение следует сказать, что читать «Происхождение видов», хоть и всего одну главу, было очень интересно из-за непокидающего понимания того решаюшего влияния, которое эта книга оказала на биологическую науку. Выводы Чарлза Дарвина глубоки и современны поныне, и лишь пополняются новыми уточнениями и доказательствами его блестящей теории эволюции.