Евгения Лаптева

Добрый день, уважаемый мистер Дарвин. Меня зовут Евгения. Я - студентка 3 курса, изучающая Ваш великий труд – «Происхождение видов». В своем письме я бы хотела поделиться с Вами современным взглядом науки на причины возникновения биологических процессов, определяющих дифференциальное выживание и размножение особей, которые отличаются друг от друга генетически детерминированными признаками, т. е. на феномен естественного отбора (глава 4).

Естественный отбор очевиден, так как организмы производят потомков больше, чем может выжить; в популяции существует наследственная изменчивость; организмы, имеющие разные генетические черты, имеют различную выживаемость и способность размножаться.

«Сохранение благоприятных индивидуальных различий и вариаций и уничтожение вредных я назвал Естественным отбором, или выживанием наиболее приспособленного» - так Вы определили сей феномен в своем труде. Таким образом, Вы подразумевали естественный отбор между особями уже родившимися, отбор идет по фенотипу – у кого признак для выживания в конкретной ситуации «лучше», тот и достоин жить. Безусловно, это так. Однако, благодаря развитию различных биологических отраслей науки, теперь мы знаем, что помимо естественного отбора, основного фактора эволюции, имеются и другие. Борьба за жизнь начинается задолго до рождения организма – на уровне генов. Беспрерывно возникают ошибки при репликации ДНК, из-за них возникают мутации, способные влиять на жизнеспособность особи (как отрицательно, так и положительно). Каждый живой организм на земле развивается из 2х гамет (за исключением партеногенеза), гены которых, как оказалось, могут совершать между собой так называемый кроссинговер – обмен гомологичными участками хромосом. Случается, что участки хромосом мигрируют, что также ведет к изменениям синтеза необходимых белков, всевозможным нарушениям и т. п. Дрейф генов - явление ненаправленного изменения частот аллельных вариантов генов в популяции, имеющее случайный характер – также считается фактором эволюции. Естественный отбор регулирует все генетические явления в популяции, накапливает и совмещает только самые лучшие.

Естественный отбор создает популяции из все более приспособленных особей. В современной эволюционной биологии рассматривают 2 вида приспособленности – непосредственная (вклад особи своих аллелей в генофонд популяции) и расширенная (вклад родственных особей, несущих те же аллели, что и рассматриваемая особь). Здесь проявляется явление альтруизма и взаимопомощи, заботе о родственниках, т. е. о сохранении и распространении собственных генов.

Эффективностью естественного отбора называется изменение частот генов в период времени. Его численно характеризует коэффициент отбора (S). Значение коэффициента варьирует от 0 до 1 (при S = 0 отбор не происходит, при S = 1 элиминируются все особи популяции.

Далее хотелось бы рассказать о ныне дифференцируемых формах естественного отбора:

1. Движущий отбор, описанный Вами, - форма естественного отбора, возникающая при изменениях среды или с расширением ареала, проявляющаяся в изменении генетической структуры популяции. Выживают особи с отклонением от средней выраженности признака, в результате чего со временем сдвигается и среднее значение популяции. Классический пример – «индустриальный меланизм». Окраска крыльев бабочек эволюционировала до имитации коры деревьев, покрытых лишайниками, но в связи с развитием индустрии и загрязнением среды лишайники перестали расти, кора деревьев стала голой, на ней бабочки стали хорошо заметны для птиц. И тогда начали все чаще появляться мутантные генотипы бабочек с темными пятнами на крыльях, постепенно вытеснившие бабочек со светлыми крыльями.

2. Стабилизирующий отбор, введенный Шмальгаузеном, направлен в пользу особей со средним значением. Примером служит плодовитость, с одной стороны особь стремится оставить больше потомков, но с другой чем их больше, тем сложнее их вырастить. Таким образом наиболее выгодно иметь среднее количество потомков. Другой пример – вес младенца оптимально должен быть не слишком большим и не слишком маленьким.

3. Дизруптивный отбор (разрывающий), открытый Симпсоном, – форма, при которой среда благоприятствует крайним направлениям изменчивости, но не благоприятствуют среднему значению признака. Это приводит к образованию экологически обособленных рас внутри вида и затем к видообразованию. Примером служит образование двух рас погремка лугового — ранне и позднецветущая.

Половой отбор – разновидность естественного отбора, подразумевающая отбор самками наиболее привлекательного самца для создания потомства. Самцы конкурируют между собой за право обладать самкой, благодаря чему часто развивается половой диморфизм. У самцов появляются признаки, многие из которых для выживания не полезны, зато дают преимущество в половой конкуренции (к примеру большие рога оленей, яркое оперение птиц). В эволюции человеческой популяции половой отбор играет чрезвычайно важную роль. Как Вы верно отметили «Половой отбор, таким образом, не так беспощаден, как естественный отбор», он не подразумевает смерть данной особи.

В настоящее время существует несколько гипотез полового отбора. Гипотеза «хороших генов» - самец, имеющий привлекательную внешность и сумевший дожить с ней до половой зрелости, не может иметь плохих генов, значит и потомство будет иметь хорошие гены. Гипотеза «привлекательных сыновей» - самки выбирают ярких привлекательных самцов, так как они передадут гены сыновьям, и те будут также привлекательны. Так яркость самцов с каждым поколением увеличивается до тех пор, пока этот признак не сделает особь нежизнеспособной. Гипотеза врожденных предпочтений - например, самки одного вида жаб предпочитают пение самцов другого вида. Гипотеза «дилеммы Мадам Бовари» - самка предпочитает иметь потомство от «интересного» самца, а воспитывать со «стабильным». Конечно, самки не задумываются о том, кого выбрать, они делают выбор инстинктивно. Естественный отбор – процесс автоматический.

Также Вы говорили о скрещивании: «Одни лишь эти факты побуждают меня признать в качестве общего закона природы, что ни одно органическое существо не ограничивается самооплодотворением в бесконечном ряду поколений и скрещивание с другой особью время от времени — быть может, через длинные промежутки времени — является необходимым». Действительно, потомство от двух разных особей намного жизнеспособнее, чем от одной, ввиду следующих причин. Первая - «храповик Мюллера» - потомки одной особи не могут избавиться от мутации и передают ее потомкам. От поколения к поколению мутации будут накапливаться. Так посредством скрещивания будет происходить очищении генофонда от вредных мутаций и усиленное накопление полезных.

Как Вы заметили, естественный отбор является причиной вымирания некоторых видов, которые оказываются неспособны приспосабливаться к новым условиям достаточно быстро. Вымирание происходит в силу различных причин, таких как уменьшение рождаемости, увеличение смертности, изменение границ ареала, и т. п.

В процессе эволюции четко выявляются два направления – дивергенция и конвергенция, о которых Вы упоминаете в главе. Дивергенция - расхождение признаков у близких видов. Вы выявили этот феномен как причину видообразования. Так все животные и растения произошли из небольшого количества видов, затем разошедшихся путем дизруптивного отбора, но имеющих все же некоторые сходные признаки. Конвергенция - это независимое развитие сходных признаков двух разных видов в результате приспособления к сходным условиям среды. Схожие органы таких животных имеют разное филогенетическое происхождение. Примером будет сходство крота и медведки, обитающих в земле.

Эволюция - направленный автоматический процесс, в котором идет разработка новых приспособлений, возникновение и вымирание видов. Главным эволюционным фактором является естественный отбор, изученный и замечательно описанный в главе 4 «Происхождения видов» Чарльза Дарвина. Очень бы хотелось выразить Вам почтение и благодарность за великий труд, позволивший понять механизмы развития живого на земле.

С уважением, Евгения Лаптева