София Конькова

Прошло уже 158 лет со времени издания Чарльзом Дарвином своего главного и наиболее известного труда - «Происхождения видов». И за это время произошли глобальные открытия в биологии, способные перевернуть понимание ученых того времени об устройстве мира. Но, как ни странно, «Происхождение видов» - до сих пор актуально, его перечитывают и изучают в ВУЗах.

Во время прочтения четвертой главы меня не покидала мысль о том, что г-н Дарвин всеми силами пытается доказать читателю, что естественный отбор, иллюстрируемый им во множестве примеров, существует. Для меня, как для читателя 21 века это констатация факта, но для Дарвина, живущего тогда в совершенно другом обществе, мире, в котором слово эволюция звучало впервые – это спор, это аргументированная дискуссия и попытка доказать оппоненту свою правоту, убедить читателя «поверить» ему. Чтобы расположить к приводимой информации, Дарвин очень часто сводит цепочку доводов к сравнению естественного и искусственного отбора, наиболее хорошо знакомого «простым» людям, научившимся у своих родителей (а те – у своих) селекции – избирательному «коллекционированию» тех животных и растений, чьи признаки были для них полезны. Кусты риса, случайно выросшие всего на 50 см от земли, намного ниже своих полутораметровых сородичей, но давшие столь же обильный урожай, были удобны для сбора и люди предпочитали высевать эти самые «хорошие» семена в надежде получить такой же полезный урожай. Имея доказательством эффективности этого метода опыт своих предков, люди могли вполне осознанно оставлять из всего разнообразия случайно приобретенных растениями и животными признаков лишь наиболее выгодные.

Многие ошибочно полагают, что в ежедневной «гонке на выживание», характерной для человеческого общества проявляется дарвиновский естественный отбор – как доказательство его всеобъемлющего распространения на живой мир. Это не совсем так. По Дарвину истинным естественным отбором является не столько выживание и умение приспособиться к изменяющимся окружающим условиям, сколько возможность оставить жизнеспособное потомство, унаследовавшее «гены приспособленности». Даже самый успешный по общественным меркам человек, обеспечивший себе безбедное существование, но не оставивший по каким либо физическим или моральным причинам ни одного потомка, оказывается не прошедшим этот самый отбор, потому что все уникальные гены, скомбинировавшиеся в его генотипе особым образом и позволившие такому человеку добиться небывалых успехов в этом случае бесследно исчезают вместе с ним.

Часто бывает так, чтоб особь, с первого взгляда превосходящая другие, оказывается «в проигрыше» в рамках отбора. В этом заключается интересная особенность естественного отбора: он не стремится оставить «самых лучших» подобно искусственному отбору и селекции – самых сильных, самых красивых, самых смелых. Естественный отбор – это выживание особи, наиболее приспособленной к данным условиям. Есть интересный и довольно забавный пример, известный многим: в популяции пятнистого оленя во время гона, или брачного периода, наблюдаются традиционные поединки между взрослыми половозрелыми самцами за право обладания всеми самками гарема. Победитель получает возможность распространить свои гены, и, казалось бы, сделать популяцию сильнее. Но находятся среди этого лаконичного сценария хитрецы – молодые самцы с невзрачными рогами, возможно, неспособными достичь размеров, позволяющих бросить вызов хотя бы одному из взрослых самцов, во время очередной «стычки» ловко осеменяют нескольких самок, пока взрослые самцы увлечены поединком. Таким образом молодой самец (возможно появившийся на свет по абсолютно такому же сценарию) распространяет не самые полезные с первого взгляда гены, но все же достаточно полезные для продолжения рода в конкретной ситуации. Подобные явления получили название полового отбора. К слову, Дарвин уделяет отдельное внимание половому отбору, считая что «половой отбор не так беспощаден, как естественный отбор», но в то же время он обеспечивает закрепление в популяции определенных признаков, иногда не совсем очевидным образом помогающих особям мужского пола иметь успех у самок. Бессчетные примеры полового диморфизма у птиц также демонстрируют этот процесс: самцы часто отличаются от самок не только более ярким окрасом, но и наличием не вполне объяснимых с точки зрения приспосабливаемости признаков.

Половой отбор явление интересное, но не вполне очевидное. «Самки выбирают то, что им нравится». Да, но каким образом они формируют предпочтения? Совсем недавно коллаборация британских и шведских исследователей в попытке найти ответ на этот вопрос пришла к интересному выводу, работая с тринидатскими гуппи (Poecilia reticulata). Самки гуппи, как и многих других видов, имеют невзрачную светлую окраску и прозрачный хвост. Окраска тела и хвоста самцов весьма вариабельна, но содержит несколько главных цветов: желтый, перламутровый и черный.

Рис.1 Слева – самцы с бледным слабоокрашенным хвостом, справа – яркие, «красивые» самцы.

Самки, как обычно, предпочитают более ярких самцов с разноцветными хвостами. Ученые предположили, что выбор партнера в зависимости от его отличительных внешних признаков является следствием развитых когнитивных способностей и поставили опыт следующим образом: отбирали две опытных линии гуппи в нескольких поколениях – в одной были особи с мозгом меньше среднего в популяции, в другой – больше. Таким образом удалось отобрать две линии, в которых самки довольно сильно отличались по размеру мозга (в группе «умных» мозг был больше примерно на 13,5% в сравнении с обычными гуппи). Животных помещали в специальный аквариум, состоящий из большого отсека, в котором плавала самка, и двух маленьких, изолированных, в каждом из которых находился один самец: в первом – «красивый» - яркий, с большим цветным хвостом, а во втором - бледный самец с несколькими цветными пятнами и прозрачным хвостом. При этом комплекция и физические параметры самцов одинаковы. Ожидаемый, но от этого не менее интересный вывод: «умные» самки, оценив обоих партнеров, почти безошибочно выбирали «красивого» самца, в то время как «глупые» плыли к первому попавшемуся и в случае обнаружения «некрасивого» оставались возле его отсека, не совершая попыток найти лучшую пассию. Возникает мысль о зависимости умственных способностей и разборчивости в выборе партнера, но в таком случае более сложно организованные животные с развитым интеллектом (память, умение решать логические задачи) предъявляли бы большие требования к своим спутникам, что не всегда верно. Например, у многих млекопитающих (в частности, хищников) половой диморфизм выражен слабо, что говорит и о слабом межполовом отборе.

У человека половой отбор давно приобрел изощренные формы и вышел за рамки чисто внешних проявлений. Интеллект стал преобладающим фактором при выборе полового партера. Еще в далеком 2008 году группа американских психологов решила подтвердить на опыте теорию эволюционного психолога Джеффри Миллера (Geoffrey Miller) о том, что щедрость и чувство юмора у мужчин являются приспособительными чертами и результатом полового отбора. Участниками эксперимента стали 185 студентов. «Каждый студент прошел тестирование на пять личностных характеристик, которые психологи называют «большой пятеркой»: открытость (openness), добросовестность (conscientiousness), экстравертность (extraversion), приятность в общении (agreeableness) и невротизм (neuroticism)». Затем студенты должны были продемонстрировать свое чувство юмора, выполнив серию несложных заданий, результатом каждого из которых оказывалась шутка. Оценку этому творческому конкурсу давало жюри, состоящее из 28 человек. Результаты показали, что наивысшие баллы в юмористическом конкурсе получали юноши с высокими тестовыми показателями в параметре «интеллект». На втором месте оказался параметр «экстравертность». Тест на проявление щедрости, или расточительности как приспособительного признака включал в себя анонимные опросы мужчин и женщин, которые содержали два основных аспекта: отношение к деньгам (легко ли люди тратят большее, чем необходимо, количество денег на себя и своего партнера) и количество партнеров в прошлом и планируемом будущем. Оказалось, что существует «сильная положительная корреляция между расточительностью, сексуальными притязаниями и сексуальным успехом мужчин». Таким образом, более расточительные мужчины имели более высокий успех у женщин и, очевидно, имели большие шансы на продление рода.

Дарвин рассматривает естественный отбор (natural selection) действительно как «selection» – селекцию, в которой в качестве селекционера выступает сама Природа, заботливо и с особой тщательностью отбирающая самых приспособленных особей. Конечно, это олицетворение природы является условным. Сам Дарвин пишет: «под словом «Природа» я разумею только совокупное действие и результат многих естественных законов, а под словом «законы» — доказанную нами последовательность явлений». Природа – к примеру, в лице львицы, преследующей антилопу; она гонится за всеми антилопами, но догоняет только самую медленную или больную, таким образом не позволяя «медленному бегу» унаследоваться в поколении антилопы. Если все антилопы будут слишком быстрыми – львица не сможет догнать ни одну из них и, отощав, не даст жизнеспособного потомства; произошла смена ролей и в качестве селекционера теперь выступает жертва, проверяющая хищника на стойкость. «Раз человек может достигать и действительно достигал великих результатов путем методического и бессознательного отбора, то чего же не может совершить естественный отбор?». «Человек отбирает только ради своей пользы, Природа — только ради пользы охраняемого существа.»

Модифицирование видов посредством естественного отбора

Дарвин особое внимание уделял видообразованию. Не зная на тот момент генетических основ процесса, он, тем не менее, пришел к некоторым выводам о появлении новых видов: он считал, что образование вида путем естественного отбора не является обязательным следствием географической изоляции вида-предшественника: «я ни в каком случае не могу согласиться с этим натуралистом в том, что миграция и изоляция — необходимые элементы в процессе образования новых видов». Таким образом, он поддерживал теорию о симпатрическом видообразовании, не имея явных генетических доказательств возможности такого процесса. Сейчас мы знаем, что образование нового вида в пределах популяции возможно в результате полиплоидизации или гибридизации, если такие изменения не привели к гибели или стерильности; в основном, проследить такое видообразование можно у растений, а у животных оно встречается крайне редко: в одних случаях из-за изменения плоидности зиготы возникают несовместимые с жизнью уродства, а в других, даже при удачном стечении обстоятельств и появлении на свет гибридов они оказываются полностью или частично стерильны. Наиболее известный пример раннего видообразования путем репродуктивной изоляции был зафиксирован в 1864г. на примере возникновения яблонной мухи (Rhagoletis pomonella). Изначально мухи вида Rhagoletis pomonella, обитающие в восточной части США, откладывали яйца лишь в плоды боярышника. После ввоза в страну яблонь европейцами (ХVII в.) образовалась отдельная раса мух Rhagoletis pomonella, спаривающихся на яблонях и откладывающих яйца в их плоды. Так как мухи размножались на разных растениях, к тому же, плодоносящих в разное время, произошла репродуктивная изоляция этих рас: мухи практически не скрещивались друг с другом. Но, как и обозначено ранее, это еще не образование отдельных видов, а лишь расхождение рас, которое может привести к появлению различных видов при накоплении ими мутаций, не позволяющих особям скрещиваться. При учитывании этих особенностей симпатрического видообразования эволюционисты более склонны относить модификации видов животных к аллопатрическим, или географическим, возникшим в результате пространственной изоляции одних особей популяции от других. В таком случае каждая часть разобщенной популяции неизбежно накапливает изменения вследствие произвольных нелетальных мутаций, сохраняющихся естественным и половым отборами. После образование отдельных видов животные, когда то разделенные изменением ландшафта, могут вновь заселить исходный ареал обитания. Примеры соседствующего обитания близкородственных видов в большинстве случаев обусловлены подобным повторным заселением. Это же явление наблюдал Дарвин на Галапагоссах, исследуя вьюрков (позже прозванных Дарвиновскими вьюрками) – эндемичной группы птиц, содержащей тринадцать близкородственных видов, являющихся потомками единственного континентального вида. Галапагосские вьюрки, как известно, резко отличаются по форме клюва, что явилось свидетельством расхождения видов по разным нишам в зависимости от добываемой и потребляемой пищи. Первой отделившейся от континентальных вьюрков линией стали насекомоядные птицы с тонким немного вытянутым клювом. Позднее отделились еще три группы: травоядные (питались плодами и почками растений), древесные (доставали личинок из-под коры деревьев) и наземные (поедали твердые семена). Последние две группы имели уже более мощный клюв, приспособленный к определенным манипуляциям при добывании пищи. Эти примеры видообразования являются классическими, коих не так много. На процесс полного расхождения одного вида животных на два близкородственных (то есть возникновении абсолютной несовместимости геномов при скрещивании), по подсчетам, основанным на изучении скоростей возникновения мутаций, требуется в среднем 3 млн. лет, поэтому отследить данный процесс довольно проблематично.

Благодаря Ч. Дарвину не только весь научный мир, но и люди, не связавшие свою жизнь с наукой, получили возможность детально изучить процесс образования всего разнообразия видов, обитающих на Земле. Идеи Дарвина из года в год остаются востребованными, на их основе ставятся многочисленные исследования и совершаются интереснейшие открытия. И я считаю, что интерес к «Происхождению видов» не должен угаснуть.

Список литературы:

Дарвин Ч. «Происхождение видов путем естественного отбора…», 1939.

Марков А. В. Чувство юмора и щедрость — результаты полового отбора?/ Элементы, 2008.

Марков А. В. Умные самки гуппи выбирают красивых самцов, а глупые — кого попало/ Элементы, 2017.

3авадский К. М., Вид и видообразование, Л., 1968