Приступая к написанию своего масштабного труда «Происхождение видов путем естественного отбора», Чарльз Дарвин переработал огромный объем теоретического и практического материала, в результате чего свет увидела не голословная гипотеза, а оформленная, подкрепленная множеством различного рода аргументов и примеров теория, нашедшая впоследствии еще больше подкреплений и вырастившая уже не одно поколение людей, смотрящих на окружающий мир явно иначе, чем раньше. Однако, затрагивая щепетильную и священную для многих людей тему, он не мог не получить разнообразной критики и возражений, стирающих порой, в глазах отдельных людей, всякий смысл Дарвиновских доводов. Однако Дарвин смело указал на моменты, объяснить которые затруднялся, а мы, используя полученные уже после создания теории знания, постараемся использовать их, чтобы проверить состоятельность его воззрения.

Об отсутствии и редкости переходных разновидностей

Для любой теории, несомненно, весомым аргументом будут вещественные доказательства, и в поисках этих доказательств Дарвин обратился к палеонтологии, предоставлявшей с давних времен скелеты и прочие следы жизни разнообразных существ, населявших Землю в прошлом. Трудностью же стала обрывочность геологической летописи и сложность интерпретации любых полученных данных. Как же возможно это объяснить?

Согласно теории естественного отбора каждый генетически новый организм получается сохранением выгодных изменений, которые становятся таковыми под действием различных факторов. Со временем уже новая популяция, научившаяся в лучшей, чем предок, степени противостоять окружающей среде, станет заселять новые подходящие ей территории, производить большее количество потомков и, возможно, просуществует большее время. Однако до выработки полноценной приспособленности (речи не идет о приспособленности идеальной, о возможности подобного речь пойдет далее) популяция, создатель нового вида, имела больший шанс погибнуть на пути к успеху и имела меньшую численность. Наоборот, более многочисленные виды, имея бо̀льшую вероятность получить и распространить полезное новоприобретение, вытесняют малочисленные соседствующие виды или подвиды. Кроме того, любой биоценоз имеет крайне ограниченное количество ниш и, даже если произойдет экспансия нового вида, старый вид (а может и не один) погибнет, не выдерживая конкуренции, не имея более ресурсов для питания и жизни или будучи поедаемым видом-новопоселенцем.

Данные аргументы говорят нам о явной ограниченности количества видов животных, которые могут быть найдены в ископаемом виде одного периода, а трудности сохранения останков или их следов накладывают еще большие ограничения. Вывод: отсутствие ископаемых переходных разновидностей вовсе не доказывает их отсутствия в прошлом. Кроме того, переходные формы все же обнаруживаются. Недавно были найдены сохранившиеся в янтаре ископаемые останки предковой формы современных пауков.[1] Так же в XX веке были обнаружены казавшиеся ранее невозможными предки камбалы, один глаз у которых еще не повернулся на «спинную» поверхность и утыкается в песок. [2]

О происхождении органических существ с своеобразными привычками и строением и переходами между ними

Убедившись в принципиальном существовании некоторых переходных форм, следовало бы подробнее рассмотреть их. Дарвином было описано множество примеров: разные по строению тела и образу жизни птицы, обитающие рядом с человеком, а потому приспосабливающиеся к извлечению пользы из сожительства, белки, которые не только обладают ловкостью и быстротой для прыжков с ветки на ветку, но и освоили парение при помощи разросшихся складок кожи между передними и задними лапами. Данные крайне точные описания, снабженные подробными объяснениями, разрешили многие противоречия и позволили науке продвинуться далеко вперед, а описание, например, имеющих различное поведение и образ жизни дятлов, помогло не разделять их по крупным таксонам, однако Дарвин и его современники не знали и не могли знать о сути «выгодных приобретений».

Сутью этих приобретений является ген – единица наследственности любого живого организма. Мутации, единицы новообразований, позволяют с крайне низкой скоростью продвигаться вперед, приспосабливаясь к новым условиям, совершенствуя своих потомков и уничтожая предков. Именно их комбинации создают огромное количество промежуточных форм, создающих впоследствии летяг и белок, не имеющих приспособлений для планирования. Филогенетическая систематика позволила правильнее (на основе не только внешнего сходства, которое может быть обманчивым) соотнести таксоны, указать время расхождения видов от предковой формы, что можно было бы сделать только лишь приблизительно на основе останков и морфологии ныне живущих форм. Например, было установлено, что вторая хромосома человека есть сошедшиеся «встык» 2 и 3 хромосомы предка-примата [3], на основе анализа полных геномов было скорректировано родословное древо птиц – выяснилось, в частности, что поганки и фламинго являются близкими родственниками [4].

Огромное количество исследований позволило выявить гены и их комбинации, имеющие повышенный риск мутаций, или же защищенные от них максимально. Например, крайне консервативный цитохром прошел сквозь миллионы лет со считанными изменениями, в то время как другие гены создавались и исчезали. Причина такой стабильности цитохрома в том, что его молекула должна иметь строго определенную конформацию для выполнения заданных (жизненно важных) функций, поэтому любые отклонения от нее приводили к гибели. А трисомия по 21 хромосоме у человека (синдром Дауна), являясь физически более крупным, по сравнению с точковой мутацией, изменением, оставляет особь жизнеспособной, а в ряде случаев (30-50% у женщин и иногда у мужчин) сохраняется и способность к репродукции. [5]

Все огромное количество переходных форм, потерявшихся в сотнях и тысячах себе подобных, не имело бы смысла и возможности существования без борьбы за выживание и следующего из этого естественного отбора. Он побуждает каждый организм искать применение своим особенностям (прыгать или парить с ветки на ветку), подстраиваться под условия среды с максимальной эффективностью и оставить в этих условиях максимум потомства. Описанные в свое время Дарвином переходы и странные модели поведения внутри одного вида были максимально частными на тот момент, ибо описанию подлежали лишь различия внешнего и внутреннего строения и образа жизни.

В целом можно заключить, что описанное в XIX веке «своеобразное строение и переходы» подтверждается современными методами. Особенности поведения же будут рассмотрены ниже.

Органы высокой степени совершенства и сложности

Пытаясь представить себе переходные формы, имеющие лишь «наполовину развитый» крайне сложный орган, можно предположить, что предку такой, например, «протоглаз» только вреден, так как не позволяет иметь зрение как у человека, но требует вынести часть мозга и сделать его сетчаткой. Однако это совершенно не так: начиная от примитивной эвглены, имеющей светочувствительный глазок, до человека – большинство организмов имеет органы или органоиды для восприятия света и активно их использует, несмотря на то, что глаз планарии устроен проще человеческого. Каждый организм имеет свой набор органов (сложно или просто они устроены) и использует его с максимальной выгодой. Однако это не означает, что добавление планарии человеческого глаза дало бы ей преимущество – её бы просто съели из-за неспособности передвигаться и прятаться. Набор признаков (в данном случае - органов) выработан огромным количеством различных экспериментов и представляет собой наилучшую для данного организма комбинацию.

При этом же нельзя сказать что строение планарии или человека для их среды обитания является идеальным – природа скупа на нововведения. Нововвведения, в том числе и выгодные здесь и сейчас, должны генерироваться, сохраняться и приумножаться постоянно, иначе смерть через изменяющиеся условия среды и, что важнее, конкуренцию, нагонят популяцию и истребят ее.

Выгодная находка будет использована организмом, но он при этом не избавится от лишнего, как не избавились, например, собаки от подверженности чумке. Слепость отбора позволяет лишь выжить более приспособленному, однако потенциально вредные или полезные генетические новоприобретения никак не проявятся, возможно, закрепятся, что приведет к гибели популяции или ее выживанию при изменении условий, как выжили в пересыхающих водоемах рыбы, имеющие развитый плавательный пузырь, посредством которого мог осуществляться газообмен (а изначально он вообще служил для поддержания плавучести), но погибла колония бактерий на чашке Петри, не имевшая плазмиды резистентности к антибиотику, которая до добавления в чашку антибиотика казалась бесполезной. Но ситуация осложняется сцепленностью генов (находящийся рядом с явно полезным геном ген вредный получит распространение, так как их не так уж просто разделить), отсутствием полового процесса (сложности в получении новых комбинаций за счет «дешевых в производстве» гамет), его наличием (это как минимум сложности с поиском партнера и невозможностью быстро размножаться делениями) и множеством других факторов.

Кроме того, доказать появление новых признаков под действием среды можно и не ожидая миллионы лет эволюции. Естественное скрещивание представителей двух видов вьюрков за одно поколение породило новый их вид [6], E. Coli за 31000 поколений, находясь в среде с цитратом, научились перерабатывать его в аэробных условиях (обычно же такая способность есть только в условиях анаэробных) [2].

Говоря о важных используемых органах, следует упомянуть об их схожести у совершенно неродственных групп. Возникнуть одними и теми же новоприобретениями они не могли по причине слишком далекой связи, значит, признаки образовались самостоятельно, но при этом в обоих случаях достигли очень сложного устройства и высокой эффективности. Как такое возможно? Объясняется сходство крыльев летучих мышей и птиц, плавников рыб и дельфинов сходством условий, в которых оказывались эти неродственные организмы. Данные условия вынуждали сохранять все новые и новые изменения сходной направленности, что позволило плавать дельфину не хуже рыбы, а кальмару иметь устроенный не менее сложно чем у человека глаз.

Способы перехода

Описанные ранее органы и признаки имеют явную важность, от которой зависит выживаемость популяции здесь и сейчас, но что если данный признак сейчас не находится под давлением факторов или же условия внешней среды резко изменились? Рыбы научились использовать плавательный пузырь для дыхания атмосферным кислородом, описанные выше E. Coli станут использовать поглощенную заранее плазмиду резистентности к антибиотику, воздушные корешки вьющихся растений стали использоваться ими для удержания на вертикальных поверхностях, некоторые животные освоили неотению – амбистомы размножаются в личиночной стадии, голые землекопы (грызуны) резко отличаются от сходных видов неотенией, социальным поведением и сильно увеличенной продолжительностью жизни [7], половая хромосома начала образовываться вследствие инверсии. Факторы, по которым не происходит немедленного отбора, могут сильно видоизменяться, находясь в тени. Например, неиспользуемые «взрослые» гены амбистом могут накопить множество мутаций, которые впоследствии приведут к летальности. Также и на мужской половой хромосоме человека не получалось избавиться от мутаций, поскольку сама хромосома была необходима, а рекомбинаций и потенциального очищения она создать не могла, так как не имела гомолога.

Особые трудности теории естественного отбора

Полтора века назад Дарвин признавал, что ему понятны не все механизмы, органы и признаки; с трудом вписываются в теорию виды, являющие собой исключения из рода или семейства, и имеющие признаки, непохожие на сородичей. Например, не было дано объяснений существованию органов электрогенерации у ряда рыб. Но в то время, несомненно, не было возможности в полной мере оценить работу и свойства этих органов, в то время как в ХХ веке у латимерий был обнаружен орган электрорецепции, вызывавшей одинаковую у всех особей ответную реакцию[8]. Таким образом, можно предположить, что хорошая электропроводность воды была использована рыбами не только для рецепции, но и, подобно свету у удильщика, использовалась для обмана восприимчивых жертв угрями. Цветовосприятие раков-боголомлов намного превосходит наше, и это можно было бы счесть за несправедливость природы или божественный промысел, но дело в том, что рак богомол, в отличие от человека, не будет в силу холоднокровности иметь помех от своего тела при инфракрасном зрении, а уфльтрафиолет лучше видимого света проходит под водой. Не все адаптации человек способен объяснить как в силу антропоцентризма, так и за счет недостаточного уровня развития науки, и крайне важно, следуя примеру Дарвина, не скрывать слабые места своей теории, но не стоит считать такие обстоятельства непреодолимыми.

Краткий обзор

Не следует буквально и в виде нескольких десятков признаков рассматривать генотип, а мутации – вторыми головами или зеленой кожей. Тысячи признаков сплетаются сложнейшими, порой и чисто случайными взаимодействиями, виды возникают и вымирают миллионами лет, а кажущиеся вредными признаки случайно оказываются прорывными и дают новый шанс на жизнь популяции.

В данном обновленном варианте главы «Трудности теории» я попытался изложить основные аспекты, описанные Чарльзом Дарвином, переписать их, опираясь на современные достижения науки. Трудности любой теории, на мой взгляд, всегда являются самым важным звеном, так как позволяют развиваться теории и изменяться, чтобы в дальнейшем стать чем-то большим.

Помните, что нет смысла ни в одном признаке и новоявлении нет вне света эволюции, а каждый из Вас оказался удачливее миллионов конкурентов)

Список литературы

[1]https://elementy.ru/novosti_nauki/433200/Khvostatyy_pauk_iz_yantarya_perekhodnoe_zveno_evolyutsii/t2253632/Evolyutsiya

[2] Марков А. В., Наймарк Е. Б. Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий // Издательская группа АСТ, 2014 г.

[3] http://evolbiol.ru/evidence06.htm

[4]https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/432972/Genetiki_redaktiruyut_rodoslovnoe_drevo_ptits

[5]http://vse-pro-geny.ru/ru_disease_type_Chromosomna-syndromy_1_syndrom-Dauna_%D0%A1%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BC-%D0%94%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B0-%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B0%D1%8F.html

[6]https://elementy.ru/novosti_nauki/433159/Novyy_vid_darvinovykh_vyurkov_voznik_na_glazakh_u_issledovateley/t2253632/Evolyutsiya

[7]https://elementy.ru/novosti_nauki/432949/Chto_obshchego_u_golykh_zemlekopov_i_golykh_obezyan

[8]https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0