Мария Кузнецова

Давно искал я случая познакомиться с Вами, жаждал, потому что наука в некотором роде мать наша родная, все одно как и цивылизацыя и потому что сердечно уважаю тех людей, знаменитое имя и звание которых, увенчанное ореолом популярной славы, лаврами, кимвалами, орденами, лентами и аттестатами гремит как гром и молния по всем частям вселенного мира сего видимого и невидимого т.е. подлунного.

А.П. Чехов, Письмо к ученому соседу.

Здравствуйте, уважаемый мистер Дарвин.

Вам пишет Кузнецова Мария, студентка Новосибирского Государственного Университета, Факультета Естественных Наук. Прежде всего, хочу выразить свое восхищение Вашими научными трудами и Вашим гением в целом. Во многом благодаря Вам современная наука смогла принять свой современный облик, которому Вы наверняка приятно изумились бы, будь у Вас возможность пронаблюдать её состояние на сегодняшний день своими глазами.

Я прочла Вашу книгу «Происхождение видов путем естественного отбора» и хочу прокомментировать, в частности, 4 главу, посвященную естественному отбору.

В своём труде Вы ввели понятие Естественного отбора, определив его как выживание наиболее приспособленных жизненных форм, «сохранение благоприятных индивидуальных различий и вариаций и уничтожение вредных». Интересно, что Вы пришли к идее о естественном отборе, отталкиваясь в своих рассуждениях именно от искусственного отбора и доместикации. Вы предположили, что «принцип отбора, столь могущественный … в руках человека, может быть применим к природе», и оказались правы. Проведение аналогии с вариациями при доместикации позволило Вам строить дальнейшие верные рассуждения, касающиеся естественного отбора. Но нужно отметить, сколь существенны отличия в самой сути понятий естественного и искусственного отбора. Искусственный отбор во все века с момента первых его проявлений всегда был направлен на получение качеств организма, полезных человеку, но не обязательно сколько-нибудь необходимых самому организму. Естественный же отбор подразумевает сохранение и накопление только полезных для конкретного организма вариаций. Это свойство естественного отбора, как и другие, я более подробно опишу далее в письме, привлекая современные знания, которыми Вы в свое время располагать, к сожалению, не могли.

Не могу сначала не прокомментировать Ваши слова об искусственном отборе: «… Но эта вариабельность, с которой мы встречаемся почти у всех наших домашних форм, не создана, как справедливо заметили Хукер и Эйса Грей, непосредственно человеком; он не может ни вызвать новые разновидности, ни предотвратить их возникновение; он может только сохранять и кумулировать те из них, которые появляются сами собой». Несомненно, в Ваше время это утверждение и в правду было справедливым. Дело в том, что сейчас искусственный отбор является далеко не единственным способом разведения живых организмов с полезными для человека качествами. Это связано с появлением таких наук как генетика, молекулярная биология, и ряда других. Поэтому Вам наверняка будет интересно узнать, что в наши дни люди способны самостоятельно создавать новые формы живых организмов, используя приемы и методы генной инженерии.

Таким образом, благодаря развитию генетики, цитологии и других биологических наук, ученым удалось во многом подтвердить Ваши выводы на генетическом уровне и существенно развить и дополнить знания о естественном отборе.

Теперь, в общих чертах познакомив Вас с состоянием современной науки, я могу перейти непосредственно к описанию введенного Вами понятия естественного отбора глазами современного человека, с учетом накопленных к данному моменту знаний.

Итак, согласно современному определению, «естественный отбор – это дифференциальное выживание и размножение особей, которые отличаются друг от друга генетически детерминированными признаками». Иными словами, суть естественного отбора в том, что особи, отличающиеся друг от друга признаками, заложенными и передающимися на генетическом уровне, имеют неодинаковый уровень выживания, или неодинаковую приспособленность. Понятие приспособленности можно объяснить через способность особи оставлять потомство – чем больше доля ее потомков среди особей следующего поколения – или, в генетических терминах, чем больше генов особь внесла в генофонд следующего поколения, – тем выше приспособленность конкретной особи.

«Объектами отбора всегда являются отдельные особи, а не популяции и не виды», –вот одна из постулируемых сегодня характеристик естественного отбора. Вы утверждали: «Естественный отбор будет модифицировать строение детёнышей сравнительно с родителями и родителей сравнительно с детёнышами. У «общественных» животных он будет адаптировать строение каждой особи к потребностям всей общины, если изменение, вызванное отбором, полезно для общины». На самом же деле, сейчас стало очевидно, что каждая конкретная особь способна сохранять и передавать в ходе естественного отбора только те изменения, которые полезны непосредственно для этой особи. И эти изменения, вообще говоря, не обязаны быть полезными для популяции в целом. Вы можете подумать, что особи в пределах популяции в таком случае должны вести себя крайне «эгоистично» по отношению к другим ее особям. И тогда этому должно противоречить существование явления взаимопомощи среди родственных животных внутри популяций. Надо сказать, и здесь наука смогла найти объяснение на генетическом уровне: «В современной эволюционной биологии выделяется два компонента приспособленности: непосредственная приспособленность и расширенная. Под прямой приспособленностью особи понимается вклад ее собственных аллелей в генофонд популяции. Чем выше жизнеспособность и плодовитость особи, чем лучше она обеспечивает выживание своих потомков, тем выше ее непосредственная приспособленность. Расширенная приспособленность особи тем выше, чем больше аллелей, идентичных ее аллелям, передается следующему поколению. …

Мать, защищая своих потомков, защищает по существу свои гены, переданные этим потомкам. Каждый из них имеет половину генов, полученных от матери, половину – от отца. Следовательно, коэффициент родства между родителем и потомком равен ½. Отсюда следует, что если ценой своей жизни, мать спасет жизнь двум своим детям, то ее совокупная приспособленность не снизится». Такое понимание приспособленности помогло ученым нашего времени устранить противоречия в понимании взаимоотношений конкурирующих за выживание родственных особей.

Естественный отбор – не единственный фактор эволюции. Полагаю, эта новость заинтересует Вас более всего. К другим факторам эволюции современная наука относит такие явления, как Мутационный процесс и Дрейф генов. Для пояснения этих явлений мне теперь необходимо подробнее остановиться на уже упоминавшемся мной выше понятии гена. Геном называют функциональную и структурную eдиницу наслeдствeнности, контролирующую развитие определённого признака или свойства организма. Именно передача генов от родителей к потомкам лежит в основе сохранения новых признаков особей в следующих поколениях. Каждый ген представляет собой определенную последовательность нуклеотидов в нуклеиновой кислоте – полимерном соединении, обнаруженном внутри ядер всех живых клеток. Нуклеиновые кислоты подразделяют на дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Современная наука показывает: «Копирование генетических программ – репликация ДНК – происходит с высочайшей, но не абсолютной точностью. Изредка возникают ошибки – мутации. … Мутационный процесс изменяет гены и порядок их расположения в хромосомах и тем самым увеличивает генетическое разнообразие популяций. Он создает избыточные копии генов и тем самым открывает возможность усложнения организмов. Мутации возникают случайно и не направленно». Дрейф генов – явление ненаправленного изменения частот аллельных вариантов генов в популяции, которое также обусловлено cлучайными cтатистическими пpичинами.

Таким образом, мы имеем еще два не контролируемых нами фактора, влияющих на эволюционный процесс. Здесь важно отметить наличие принципиальной разницы между этими факторами эволюции и естественным отбором. Естественный отбор – это «единственный фактор, который обеспечивает приспособление всех живых организмов к постоянно меняющимся условиям внешней среды и регулирует гармоничные взаимодействия между генами внутри каждого организма». Остальные же факторы не являются и изначально не могут быть адаптивными, так как являются процессами ненаправленными и случайными, а значит, могут приводить как к «хорошим», так и к «плохим» изменениям организма.

«Эффективность естественного отбора зависит от его интенсивности и запаса наследственной изменчивости, накопленного в популяции».

В главе о естественном отборе вы рассмотрели также факторы, влияющие на его эффективность. Среди них были изоляция популяций, возможность миграции, величина ареала, а также величина самого рода, виды (а сейчас уже будет правильней сказать, особи данных видов) которого подвергаются естественному отбору. Но сегодня ученым известно, что основным фактором, определяющим эффективность естественного отбора является количество особей популяции, участвовать в размножении и давать потомство. «Чем меньше эта доля, тем больше интенсивность отбора. Если, например, из 10 000 особей в каждом поколении выживают и размножаются только 100 самых крупных, то средний размер особей в этой популяции растет гораздо быстрее, чем в случае более мягкого отбора, когда, например, половина всех особей в популяции участвует в размножении». Кроме того, показано, что интенсивность естественного отбора не бывает нулевой. «Даже в человеческих популяциях, которые благодаря достижениям современной цивилизации в сильной степени защищены от действия отбора, его интенсивность весьма значительна. Около 30% всех беременностей заканчиваются выкидышами на самых ранних стадиях; 5% новорожденных гибнет при рождении, еще около 3% не доживает до зрелости; 20% людей, доживших до зрелости, не вступают в брак, и 10% вступивших в брак не имеют детей».

Что касается упомянутых Вами условий окружающей среды, современными учеными установлено, что они не способны влиять на интенсивность отбора, если изменчивость особей не обусловлена генетической изменчивостью. Ведь если все особи в популяции генетически одинаковы, то приспособленность каждой особи будет зависеть только от случая, так как шансы выжить или умереть для каждой такой по сути будут равны. В таком случае генофонд популяции будет неизменным в ряду поколений.

Примером таких генетически одинаковых популяций являются так называемые «чистые линии», которые часто специально выводятся для использования в различных целях генетики и других биологических наук. К естественным чистым линиям можно отнести сорта растений, при самоопылении дающие генeтически идентичное и морфологичeски сходное потомство.

Наконец, в своих трудах Вы отмечали, что «известная разновидность будет отличаться по какому-нибудь признаку от своих родителей, а ее потомство в свою очередь будет отличаться от одного из своих родителей по тому же признаку, но в еще большей степени». И эта мысль нашла полное подтверждение в современной эволюционной генетике. «Важнейшим свойством естественного отбора является его способность накапливать и совмещать полезные аллели», – утверждает современная наука.

«Отбор действует в каждом поколении, и в каждом поколении он начинается не с нуля, не с «чистого листа», а того состояния популяции, в которое она была приведена в результате предыдущего цикла отбора. … Результаты действия естественного отбора аккумулируются, накапливаются из поколения в поколение. Все новые и новые аллели возникают в популяции за счет мутационного процесса. Каждая мутация случайна, но ее носители регулярно отбираются, и размножаются в популяции, если она хоть чуть-чуть повышает приспособленность ее носителей».

Именно этим свойством отбора накапливать и совмещать полезные аллели и удалять вредные обусловлена постепенность эволюции. Кроме того, благодаря именно этому свойству естественного отбора существуют живые формы с крайне сложно устроенными и крайне узкоспециализированными органами и функциями.

В рассматриваемой главе Вы также описали Половой отбор как особую форму естественного отбора. Впоследствии это положение было также принято учеными, кроме того были выделены также и другие формы отбора. К ним относятся Движущий, Стабилизирующий и Дизруптивный отборы.

Движущим отбором называется форма отбора, с помощью которого генетический состав популяций постоянно поддерживает соответствие изменениям во внешней среде так, чтобы средняя приспособленность популяций всегда оставалась максимальной.

В качестве примера движущего отбора в современной литературе приводится эволюция окраски у березовой пяденицы: «Окраска крыльев этой бабочки имитирует окраску покрытой лишайниками коры деревьев, на которых она проводит светлое время суток. Очевидно, такая покровительственная окраска сформировалась за многие поколения предшествующей эволюции. … Загрязнение атмосферы привело к массовой гибели лишайников и потемнению стволов деревьев. Светлые бабочки на темном фоне стали легко заметны для птиц. Начиная с середины XIX века, в популяциях березовой пяденицы стали появляться мутантные темные (меланистические) формы бабочек. Частота их быстро возрастала. К концу XIX века некоторые городские популяции березовой пяденицы почти целиком состояли из темных форм, в то время как в сельских популяциях по-прежнему преобладали светлые формы. Это явление было названо индустриальным меланизмом. Ученые обнаружили, что в загрязненных районах птицы чаще поедают светлые формы, а в чистых – темные. Введение ограничений на загрязнение атмосферы в 1950-х годах привело к тому, что естественный отбор вновь изменил направление, и частота темных форм в городских популяциях начала снижаться».

С появлением понятия Стабилизирующего отбора была показана ошибочность мнения о том, что в неменяющихся условиях существования естественный отбор прекращается. Эту форму отбора можно условно назвать отбором «средних значений». Его суть, в противоположность движущему отбору, заключается в поддержании максимальной приспособленности в постоянных условиях среды. А в таких условиях, как оказалось, наиболее выгодно поддерживать именно средние значения по множеству признаков. Потомство особи, с одной стороны, должно быть большим для повышения уровня приспособленности. Но с другой стороны слишком большие потомства трудно прокормить, в результате чего большая его часть не способна выжить и дать новое потомство.

Дизруптивным, или разрывающим отбором называют форму, при которой преимущество получают особи с обеими крайними формами проявления признаков. Такой отбор может быть связан с такими особенностями экологии, как временя размножения, предпочтение разных видов корма, разных местообитаний, и в этом случае он способен приводить к образованию экологически обособленных рас внутри вида и затем к видообразованию.

Половой отбор сейчас интерпретируется как «естественный отбор на успех в размножении». Согласно сложившемуся представлению, «самец, который живет недолго, но нравится самкам и поэтому производит много потомков, имеет гораздо более высокую совокупную приспособленность, чем тот, что живет долго, но оставляет мало потомков».

Итак, как Вы можете теперь видеть, Ваша теория получила широчайшее распространение и достигла существенного развития спустя века.

Если Вас заинтересовали сведения о состоянии современной теории эволюции, приводимые мной выше, рекомендую изучить подробней сайт http://evolution2.narod.ru/ которым я пользовалась как основным информационным источником.

С уважением, Кузнецова Мария.