Людмила Кухаренко

Умирает только хилое и слабое. Здоровое и сильное всегда выходит победителем в борьбе за существование.”

Свое небольшое эссе мне захотелось начать с цитаты одного из самого известного английского естествоиспытателя и путешественника Чарльза Роберта Дарвина, труды которого на сегодняшний момент известны большому кругу населения. Они уже в течение многих лет вызывают споры и дискуссии, как между учеными, так и среди простых любознательных людей. Идеи и открытия Дарвина являются основой для развития современной теории эволюции.

Как пишет сам Дарвин во введении к своей книге “Происхождение видов путем естественного отбора”, что во время поездки на корабле “Бигль”, он был поражен многими фактами о распространения существ и их геологических отношениях между прежними и нынешними обитателями. По возвращении домой он терпеливо собирал и обдумывал факты, имеющее отношение к происхождению видов и только в 1858 году его труд был почти закончен. Вот и мне довелось прочесть этот знаменитую книгу Дарвина “Происхождение видов путем естественного отбора” и хотелось бы прокомментировать одну из наиболее интересных глав, по моему мнению – главу 4 “Естественный отбор, или выживание наиболее приспособленного”.

Что же такое естественный отбор? “Сохранение благоприятных индивидуальных различий и вариаций и уничтожение вредных я назвал Естественным отбором, или выживанием наиболее приспособленного” – так описывает этот процесс Чарльз Дарвин. Разберем более подробно это высказывание. Встречается большое количество разных вариаций и индивидуальных различий у различных живых существ, одни из них полезные, другие бесполезные или вредные. Так как живые организмы размножаются в геометрической прогрессии, то между ними всегда идет борьба за существование и организмы с полезными вариациями имеют больше шансов выжить по сравнению с другими, и они передают свои полезные вариации следующим поколениям по наследственности. В результате число благоприятствуемых форм увеличивается, а другие организмы, со временем становятся редкими и вымирают по различным причинам: сильные колебания в природе, увеличение численности врагов и другое. Редкие виды будут улучшаться медленнее, чем потомки более обычных видов и проиграют борьбу за существование. При изменении условий жизни мы увидим картину наиболее усиленного действия естественного отбора, либо организмы адаптируются, приобретая положительные признаки, либо погибают, приобретая вредные. Вариации, которые бесполезны для организма, естественным отбором не сохраняются.

Во времена Дарвина не было известно ни что такое ген, ни что такое мутация. Сейчас же за счет накопленного опыта и знаний, развития науки многие гипотезы Дарвина находят свое научное подтверждение. Действительно организмы имеют большое количество индивидуальных различий, за которые отвечают различные аллели (различные формы) одного гена (структурная и функциональная единица наследственности живых организмов), которые передаются от родителя потомству при размножении. В процессе образования гамет (мейоз) происходит конъюгация хромосом и их кроссинговер (увеличивает генетическое разнообразие потомства). В результате хромосомы расходятся, и каждая гамета оказывается гаплоидной клеткой. При существовании организма происходит изменение генотипа, возникновение мутаций, как индуцированных, так и спонтанных. Это происходит при различных процессах: репликации, транскрипции, генетической рекомбинации и других. Возникшие мутации могут быть как полезными, так и наоборот вредными. В результате появления мутаций, которые приводят к появлению полезных признаков в организме, происходит адаптация к новым условиям жизни. Несомненно, мутации в генах это материал для естественного отбора. Помимо мутационного процесса следует напомнить и о процессе дрейфа генов (ненаправленное изменение частот аллельных вариантов генов в популяции, обусловленное случайными статистическими причинами), который так же является причиной эволюции.

Какие же обстоятельства, благоприятствующие естественному отбору, выделял Дарвин? Во-первых, большое число особей, ведь чем больше особей, тем больше вероятность появления полезных вариаций. Во-вторых, обширность ареала. Если некоторые виды усовершенствуются, то и другие, проживающие здесь, тоже должны будут быстро усовершенствоваться, иначе будут уничтожены. За счет этого модификации возникают быстрее. Кроме этого, чем больше область распространения, чем более сильные природные колебания оказывают влияние на вид. Изоляция так же является положительным условием для протекания естественного отбора, ведь при отсутствии миграции других видов, при изменении условий именно старые обитатели должны будут адаптироваться. Одно из наиболее важных условий это скрещивание с другой особью, в результате чего потомки будут обладать большей силой и фертильностью. Это происходит в результате усиленного накопления полезных мутаций при рекомбинации и кроссинговере в мейозе, а так же за счет избавления от вредных мутаций. Организм, который воспроизводит себя самостоятельно, не может избавиться от вредных генов (гипотеза «храповик Мюллера»), и они будут в нем накапливаться. Продолжительность времени всего лишь повышает частоту появления положительных вариаций, в результате накопления в генофонде полезных мутаций.

Для оценки эффективности и скорости действия естественного отбора ввели понятие адаптивная ценность генотипа, то есть возможность выживания и воспроизведения генотипа при борьбе с другими генотипами в группах популяций. Она обозначается W и варьирует в пределах от 0 до 1 (если W=1, то возможности размножения реализуются полностью, если W=0, то размножения нет). Адаптивная ценность генотипа зависит от коэффициента отбора S. Он показывает на сколько снизилось воспроизведение мутантного аллеля по сравнению с исходной формой. Он так же варьирует от 0 до 1. Если из 100 родившихся особей с определенным признаком до размножения доживут все, то S=0, для летальных мутаций S достигает 1. Таким образом, чем ниже S, тем выше адаптивная ценность.

В настоящее время выделяют различные типы естественного отбора, такие как стабилизирующий, групповой, индивидуальный, а не только движущий, дизруптивный и половой, которые описывал Дарвин. Что же это за формы отбора и чем они отличаются? Движущий отбор возникает при изменении условий жизни. Это приводит к тому, что особи с признаками, отклоненными от среднего в определенную сторону, получают преимущество, а особи с отклонением в противоположенную со временем вымирают. В результате среднее значение сдвигается в сторону из поколения в поколение. При действии движущего отбора может произойти утрата признака (редукция органа при его непригодности). Следующий тип отбора – дизруптивный. При сильном изменении условий, при котором у большинства представителей вида снижается приспособленность, крайние формы получают преимущество. В результате образуются новые формы. Дарвин считал, что именно этот отбор приводит к дивергенции признака, то есть со временем происходит расхождение вида по каким-то признакам и образуются крайние формы. Дарвин изображает в данной главе родство всех существ в форме большого дерева, в основании которого лежит небольшое число исходных форм, а развитие идет в сторону усовершенствования, с вымиранием менее приспособленных организмов. Что касательно стабилизирующего отбора, то в данном случае наоборот происходит отбор в пользу среднего состояния признака, а крайние формы оказываются не особо хороши. В качестве примера в данном случае можно привести особей со средней плодовитостью, так как при высокой плодовитости родителям трудно выкормить потомство. При выделении таких форм как индивидуальный и групповой отбор, индивидуальным является отбор по конкретным особям с преимуществами перед другими. В основе группового отбора лежит индивидуальный, но именно при групповом отборе закрепляются признаки полезные для группы, а не для конкретного организма (альтруизм).

Особое внимание Дарвин уделил половому отбору – соперничеству между особями одного пола, за спаривание с особями противоположенного пола, другими словами отбор за успех в размножении (в большинстве случаев соперничество идет между самцами). В результате отбираются признаки наиболее привлекательные для особей противоположенного пола, но они не всегда положительно влияют на жизнеспособность особи. Например, длинный хвост у ящерицы, из-за которого особи становятся более уязвимыми при встрече с хищником. Так почему же самкам нравится именно длиннохвостые самцы? С одной стороны, если самец с длинных хвостом сумел дожить до репродуктивного возраста, значит у него набор генов лучше, чем у других (гипотеза “хороших генов”). С другой стороны, сыновья от привлекательного самца унаследуют его гены и тоже будут привлекательны для самок (гипотеза “привлекательных сыновей”). Помимо этого имеются врожденные предпочтения, связанные с генами (гипотеза “врожденных сенсорных предпочтений”), например самки жаб одного вида любят больше песни другого вида, чем своего.

Выдвигалось множество возражений против теории Дарвина. Ученые в то время были убеждены, что виды были созданы Творцом и не менялись с момента творения. Сам Дарвин пишет, что многие неправильно поняли его термин “Естественный отбор” и даже возражали против него. Некоторые вообразили, что отбор вызывает изменчивость и что это сознательный выбор со стороны животных, но растения ведь лишены воли. Другие, что Дарвин говорит о естественном отборе как о божестве. Одним из принципиальных возражений был Кошмар Дженкина – появившийся полезный признак организма постепенно утратится в популяции в результате скрещивания с обычными особями. Но сейчас мы знаем, что рецессивные аллели присутствуют генофонде, так же как и доминантные, просто они могут не проявляться в результате гетерозиготности. Мечников критиковал роль перенаселения в эволюции. Данилевский полагал, что Дарвин переоценил роль искусственного отбора в образовании новых пород.

До сих пор многие люди отрицают теорию Дарвина и существование эволюции, например из-за нехватки палеонтологических данных. Но я думаю, что в результате дальнейшего развития науки будут открыты все тайны природы, ведь еще 100 лет назад мы не знали и половины того, что уже знаем сейчас.