Михаил Цыганов

153 года назад Чарльз Робертович Дарвин опубликовал знаменитейший из своих трудов – «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение успешных пород в борьбе за существование», более известный как «Происхождение видов». По праву признанная одним из величайших научных трудов во всех рейтинговых антологиях современности, эта книга произвела настоящую революцию в научных и общественных кругах своего времени. Идеи Дарвина были новы и необычны, хотя и основывались на ранее известных фактах и теориях. Именно с его книги началася истинно научный этап развития эволюционной биологии — одного из важнейших направлений развития современной биологической науки.

Времена Дарвина давно прошли, но его идеи и его книга не потеряли своей актуальности. Хотя книга и является научным трудом, лёгкость и доступность изложения вполне позволяют читать этот труд не как заполненный терминами трактат, а как «книгу для всех», позволяющую каждому ознакомится с воззрениями Чарльза Робертовича. Единственной помехой для желающих приобщиться к эволюционной теории является стиль изложения — книга Дарвина написана в стилистике 19-го века, изобилующей точностью и подробностью изложения, изящными, но сложночитаемыми оборотами и вставочными конструкциями. Но за полтора века, прошедших с момента опубликования «Происхождения видов», эволюционная биология пополнилась великим множеством фактов и теорий, открытий и переоткрытий. Большинство идей Дарвина (в том числе его главная идея — происхождение каждого из существ на Земле в ходе многовековой и последовательной эволюции) были подтверждены и дополнены за счёт новейших наук, таких как генетика и микробиология, геологическая физика и палеобиология. Появились новые доказательства естественного отбора, борьбы за существование и прочих постулатов «создателя эволюции». Некоторые из открытий Дарвина были объяснены, некоторые — опровергнуты, но все эти метаморфозы только увеличили ценность «Происхождения видов» для современной науки. Поэтому, основываясь на труде Чарльза Робертовича и на знаниях современной эволюционной биологии, я хочу ознакомить широкую публику с основными идеями теории эволюции (хотя современные знания позволяют отбросить слово «теория» из её названия) с помощью этого эссе.

Я рассмотрю 12 и 13 главы «Происхождения видов», объединённые общим названием и тематикой – «Географическое распространение». Обе этих главы на самом деле являются одной (что подтвердил даже сам автор, дав для этих глав общее заключение) и разделены только по принципу местообитания рассматриваемых организмов: 12 главу Чарльз Робертович посвятил общим принципам герографического расселения организмов, а 13-ю — частным случаям, таким как заселение островов и пресноводных водоёмов.

К написанию этих глав своей книги Дарвин отнёсся крайне серьёзно: ещё бы, ведь приведённые в этих главах аргументы в открытую оспаривали догму креационизма (один из разделов 12 главы затрагивает этот вопрос в открытую, а в 3-м разделе 13 главы Дарвин саркастически интересуется: почему же «предполагаемая творческая сила» не смогла создать на океанических островах никаких млекопитающих, кроме летучих мышей). Поэтому перед написанием книги Чарльз Робертович провёл большое количество экспериментов для подтверждения своих теорий: вымачивал семена растений в морской воде; собирал у знакомых охотников лапы подстреленных птиц; проращивал семена из экскрементов птиц и приставшей к их лапам земли. Всё это позволило ему сформулировать и подтвердить фактами удивительно точную даже для нашего времени систему расселения различных животных и растений в различных географических условиях.

Вот основные тезисы, сформулированные Дарвином на основании его исследований и наблюдений:

-Видовой состав определённой территории не может быть объяснён исключительно климатическими и географическо-барьерными условиями;

-Видовой состав соседних регионов представляет постепенные изменения фауны и флоры;

-Степень сходства близких географически представителей одного таксона обратно пропорциональна разности сложностей заселения территорий их обитания;

-Разорванность ареалов некоторых видов вызвана географическо-климатическими условиями прошлого;

-Одним из основынх факторов создания изолированных ареалов послужила глобальная смена климатических условий при наступлении и прекращении «Ледникового периода»;

-Это же обусловило независимое развитие видов Евразии и Северной Америки;

-Возможно заселение удалённых от центра расселения мест растениями через перенос семян по морю течениями, дрейфующими объектами, птицами или насекомыми;

-То же верно для водных обитателей: моллюсков, водных растений, ракообразных;

-Заселение океанических островов происходило с ближайшего материка;

-Отсутствие на удалённых от материка земноводных и млекопитающих (кроме рукокрылых) только подтверждает это (а заодно опровергает полицентричесое творение);

-Видообразование на островах происходит в тесном взаимодействии с обитателями континента и соседних островов (ибо заселение не единично);

-Все вышеупомянутые факторы создают схему нынешнего расселения видов и опровергают теорию независимого их происхождения.

Как видим, все тезисы Дарвина логичны и верны, подтверждены фактами, результатами экспериментов самого Чарльза Робертовича и дргуих исследователей. Они вполне объясняют большую часть аномалий в расселении видов: разорванные ареалы горных животных (остатки цельного ареала, разрушенного климатическими изменениями «Ледникового периода»), сходство растительности на удалённых друг от друга островах (занос течениями), различияя в видовом составе фауны севрного голоарктического региона (вызваны независимой эволюцией видов различных районов, разделённых ледниками), etc. Но все факты объяснить Дарвин не смог, хотя пытался. Поставившую многих учёных в тупик схожесть видового состава южных оконечностей Новой Зеландии, Австралии и Южной Америки Чарльз Робертович объяснил происхождением общих предковых видов в Антарктиде во времена, когда она не была покрыта льдом, и позднейшим заселением упомянутых материков через приантарктические острова. Феномен фолклендской лисицы (единственное не-рукокрылое млекопитающее, населявшее во времна Дарвина удалённые океанические острова) был объяснён заносом лисицы на айсбергах с материка во времена «Ледникового периода». Существовало и много других феноменов, которые прямо противоречили дарвиновской теории или не находили в ней логичного объяснения (расселение страусов или опоссумов, к примеру). Но это никоим образом не значит, что Дарвин ошибался. Все его тезисы верны и вполне соответствуют современным научным воззрениям. Но было и то, что оставалось вне поле зрения науки дарвиновских времён просто потому, что было открыто позже. И эти поздние открытия могут значительно расширить список дарвиновских фактов о географическом расселении с точки зрения эволюции и объяснить многие оставшиеся непонятными факты. Поэтому далее последует рассказ о современных добавлениях к тезисам Дарвина.

Добавление первое — от геологов.

В середине 19-го века, когда была опубликована книга Чарльза Робертовича, среди геологов и географах преобладала концепция тектонического фиксизма. Согласно этой теории, части земной коры неподвижны друг относительно друга и имеют только одну степень свободы — вертикальное перемещение. Участки земной коры могут опускаться в мантию, образуя океаны и отделяя острова от материков, или подниматься, соединяя континенты или образуя горы. Эта теория объясняла схожесть фауны Индонезии и Индокитая (раньше проливов между ними не существовало), нахождение морских раковин в горах и пустынях (раньше там было море, но потом земная кора поднялась) и многие другие загадки науки того времени, но не могла объяснить причин этих изменений и такой разницы в их проявлениях. Только в 1913 году Альфред Вегенер выдвинул гипотезу дрейфа материков, согласно которй земная кора состоит из мобильных элементов — плит и платформ, способных смещаться друг относительно друга (хотя Чарльз Робертович упоминает Эдуарда Форбса, выдвигавшего теорию о былом единстве континентов, правда, не соглашаясь с ней). В 30-х годах эта теория была дополнена представлениями о конвекции в мантийном слое Земли, объяснявшей подобную динамику, и с тех пор стала основной парадигмой современной геологической науки.

Эта теория превосходно объясняет многие факты, остававшиеся загадкой для науки 19-го века. Существование родственных видов, обитающих на разных континентах (многие земноводные, пресноводные рыбы вроде веслоноса, тот же опоссум) легко объясняется тем, что ранее эти участки находились на одном суперконтиненте: Лавразия объединяла Северную Америку и Евразию (отсюда и значительное сходство их фауны и флоры), Гондвана — все остальные материки, Индию и Аравию. Суперконтиненты постепенно распадались, разделяя удалённые друг от друга виды и популяции, которые начинали развиваться независимо. Яркий пример — страусы: во времена Дарвина (до появления преобладающих мобилистических теорий в геологии) невозможно было объяснить существование столь сходных видов в столь различных районах: Африка, Южная Америка, Австралия и Папуа-Новая Гвинея. Объединение этих материков в суперконтинент Гондвану легко объясняет подобное расселение: предки страусов обитали в Гондване, а при расхождении её составляющих приспосабливались к поменявшимся условиям, смещаясь в подходящие для них климатические пояса. Дрейф континентов обясняет присутствие сумчатых опоссумов и двоякодышащих рыб в Южной Америке, а безлёгочных саламандр и лопатоносов — в северной.

Добавление второе — от палеонтологов.

Во времена Дарвина палеонтологическая наука была развита слабо. Да, уже были найдены ископаемые животные и динозавры, но их систематизация и изучение оставляли желать лучшего. Современные палеонтологи обладают намного большими возможностями: найдено огромное количество ископаемых останков растений и животных, позволяющих построить филогенетические ряды и выявить центры происхождения определённого таксона. Помогают в этом программы компьютерной обработки, позволяющие по обломкам костей восстановиь внешний облик существа (не без погрешностей, конечно: неандертальцев различные версии подобных программ представляют и как человека, и как обезьяну). Сочетание палеонтологических находок со схемами дрейфа континентов позволило разрешить многие загадки нынешнего расселения животных и лишить креафионистов излюбленных контрдарвинистских аргументов. Теория дрейфа континентов позволяет нам предположить, что опоссум переселился в Южную Америку с территории соединённой с ней Австралии, что не объясняет отсутствия там других сумчатых. Палеонтологи же, изучив ископаемые остатнки предков сумчатых, установили, что сумчатые возникли в северной части единого континента Пангеи, на территории нынешней Северной Америки, откуда через Южную Америку (оставив там приспособившегося опоссума) мигрировали в Австралию, где и сохранились ввиду её географической изоляции. Соотечественниками австралийских сумчатых оказались и верблюды с лошадьми, также появившеся в прериях Северной Америки и расселившиеся в Евразию и Южную Америку, но вымершие на родине.

Добавление третье — от генетиков.

Генетика с момента своего появления считалась наукой, поставившей точку на креационизме. Будь она открыта до Дарвина, не знал бы Чарльз Робертович «кошмара Дженкинса» и мог бы объяснить многие непонятные факты причудливого расселения живых организмов по поверхности планеты. Современная биогеография многим открытиям обязана именно генетикам.

Основной методикой работы с географическим расселением теперь считается сравнительный анализ ДНК, позволяющий определить степень родства организмов и являющийся единственным относительно надёжным способом разделять виды и популяции (хотя генетики понятние вида отрицают как устаревшее). Например, объяснение феномена расселения страусов было бы опровергнуто, если бы страусы появились в Африке позже, чем она откололась от Гондваны. Генетики решили эту проблему, подвергнув ДНК страусов анализу и подтвердив совпадение по времени дивергенции различных видов страусов и расхождению континентов. Подтвердили генетики и гипотезу Дарвина о видообразовании фолклендской лисицы, опровергнув версию о занесении её туда людьми и заселением с территории антарктических островов.

Добавление четвёртое — от современных эволюционистов.

Эволюционная биология — созданная Дарвином наука. И кому же, как не учёным этого направления, продолжать исследования своего учителя? Эволюционисты исследуют принципы видообразования и эволюции, обращаясь к сложной смеси других наук. Конкретно в изучение принципов географического распространения вклад эволюционистов следующий:

Современная эволюционная теория объяснила один из антидарвиновских аргументов креационистов — сходство фауны и флоры различных континентов в аналогичных условиях обитания. Объяснение этому — принцип конвергенции: одинаковая окружающая среда рождает сходные принципы приспособления к ней. Акула, дельфин и ихтиозавр — это не созданные «творческой силой» однотипные создания, а результаты независимого друг от друга приспособления животных к одинаковой среде обитания при схожих занимаемых экологических нишах. К отмеченному Дарвином сходству агути и кроликов применимо более узкое понятие паралеллизма — сходного развития родственных видов при попадании в одинаковую среду обитания. Объясняются оба принципа генетиками — в сходных условиях сходными будут и благоприятные для организма мутации, что при их преобладании в популяции приведёт к формированию двух неззависимых схожих видов.

Другой объяснённый эволюционистами парадокс — обилие эндемичных наземных моллюсков на острове Мадейра. Как доказал Чарльз Робертович, заселение островов происходит с ближайшего материка (Африка). Занос моллюсков происходил небольшими группами, на лапах залетавших на Мадейру с континента птиц. Подобные группы создавали изолированные от основного ареала популяции, которые постепенно перипатрически образовывали новый вид. При последующем заносе новая порция переселенцев взаимодействовала со старой, давая гибридов и также проходя путь видообразования (то же и с гибридами). Неоднократные заносы и взаимодействие позднее занесённых особей с дифференцировавшимися ранними и дало такое разнообразие сходных взаимозамещающих видов. При массовом заносе материкового вида с пришествием человека эндемичные виды уже не могли с ним скрещиваться, посему (по причине малой численности каждого из них) вынуждены были оставить пришельцам доминирующее положение.

Таким образом, вся схема географического расселения видов Чарльза Дарвина прошла проверку временем и прогрессом, сохранившись, развившись и получив новые агрументы и доказательства. Заселение вулканических островов (например, Кракатау или западных Гавайев) и городов (новая для природы среда обитания, изолированная внешними границами) происходит в точном соответствии с теми принципами, что сформулировал Чарльз Робертович в далёком от нас 1859 году. Подтверждения его законов встречаются повсевместно: так, Михаил Георгиевич Сергеев во время экспедиции в леса Горного Алтая обнаружил там дикорастущий американский клён, занесённый в Евразию человеком и распространяющийся ветром. Возможно, через несколько лет это дерево размножится, создаст изолированную популяцию, а затем и отдельный вид, став живым свидетельством неостановимой эволюции. «Происхождение видов» не остановилось с приходом цивилизации — оно актуально по сей день.