Знание-сила, 2009 № 11 (989) - Цыбанова Страница 10

На самом деле эволюционная наука давно отказалась от такого упрощения. Первый шаг к более адекватному представлению об эволюции был сделан еще в 1926 году знаменитой статьей Сергея Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики». Из нее следовало, что природные популяции должны быть насыщены мутантными версиями самых разных генов, накопленными за всю его предыдущую историю. И значит, естественному отбору нет нужды ждать, когда произойдет очередная мутация, — материал для его работы всегда имеется.

В дальнейшем, как уже говорилось, направление, обозначенное статьей Четверикова, развилось в синтетическую теорию эволюции (СТЭ), остающуюся по сей день наиболее распространенной версией современного дарвинизма. В центре ее внимания находится именно процесс видообразования. Предельно кратко и упрощенно ее основные положения можно сформулировать так: биологический вид — это система популяций, способных обмениваться генами. Вид может занимать весьма обширную территорию, на разных участках которой условия жизни различаются довольно сильно. Направление естественного отбора для разных популяций может быть разным, однако межпопуляционный обмен генами сглаживает и размывает эти различия, поддерживая единство вида. Если же обмен генами по каким — либо причинам становится невозможным, изолированные друг от друга популяции начинают эволюционировать независимо. Различия между ними из плавных и статистических со временем превращаются в резкие и однозначные. Теперь, даже если разделившая их преграда исчезнет, они могут «не узнать» друг в друге соплеменников. Когда процесс закончится и скрещивание вновь возникших форм станет в природе биологически невозможным (или превратится в редкую, не имеющую последствий случайность), это будет означать, что акт видообразования свершился: исходный вид разделился на два новых. Когда-нибудь они, эволюционируя независимо друг от друга и порождая новые молодые виды, накопят различия, соответствующие уровню разных родов, потом — разных семейств и т. д. Правда, такого никто не видел, но ведь эти процессы должны идти в геологическом масштабе времени, так что прямое наблюдение их просто невозможно.

Отметим принципиальный момент: всякий акт видообразования — результат взаимодействия множества факторов, большинство из которых (точнее, все, кроме отбора) случайны и ненаправленны. Поэтому один вид не может возникнуть дважды, даже от одной и той же исходной формы и в одних и тех же условиях — это так же невероятно, как то, что независимо зачатые дети одних и тех же родителей будут идентичны, как близнецы.

Почему они параллельны?

Еще в начале 60-х годов советский энтомолог Георгий Шапошников изучал процессы видообразования у тлей. Тля — высокоспециализированный паразит, каждый вид тлей способен питаться строго ограниченным набором растений, часто — всего одним видом. Если лишить тлей доступа к «своему» кормовому растению, они умрут — даже сидя на сочном побеге, который с аппетитом сосут их ближайшие родичи.

С помощью некоторых ухищрений и ценой высокой смертности среди подопытных Шапошникову все же удалось заставить тлей, питавшихся на купыре, потреблять другое зонтичное растение — бутень. При этом уже через несколько десятков поколений тли — переселенцы приобретали морфологическое сходство с аборигенами их новой родины. И самое неожиданное — они утрачивали способность скрещиваться с исходным «купырным» видом, зато могли вступать в брак с «бутеневыми» тлями. Получалось, что ученый в своих экспериментах независимо воссоздал уже существующий конкретный вид. Опыты Шапошникова получили немалую известность — но долгое время не находили никакого теоретического объяснения. Позднее случаи «повторного видообразования» были обнаружены и в природе: приспосабливаясь в разных местах или в разное время к одним и тем же факторам, «родительский» вид дает настолько сходные формы, что специалисты, не задумываясь, считают их одним видом (см., напри мер, заметку «Параллельные вьюрки»).

Тем временем палеонтологи обнаруживали все больше примеров поразительного параллелизма в процессах другого масштаба — макроэволюции. Например, всем известный и вошедший во все учебники археоптерикс при детальном исследовании оказался вовсе не предком современных птиц, а «конкурирующей моделью» — представителем совсем другой ветви юрских рептилий, независимо освоившей полет на перьевых крыльях. Сегодня палеонтологам известно как минимум пять таких эволюционных попыток, и представителям, по крайней мере, двух ветвей (настоящих птиц и так называемых энанциорнисов, к которым относится и археоптерикс) удалось реально подняться в воздух.

Представители стегоцефалов

И птицы далеко не уникальны в этом отношении. Когда ученые попытались разобраться, от какой же именно группы триасовых рептилий произошли современные млекопитающие, выяснилось, что различные признаки будущих млекопитающих (специфическое строение слуховых косточек, мягкие губы и т. д.) возникали независимо в шести разных группах зверозубых ящеров (териодонтов). Одна из них, наиболее успешно продвигавшаяся по этому пути, дала начало практически всем современным млекопитающим — как плацентарным, так и сумчатым. От другой до наших дней дожили утконосы и ехидны — странные существа, откладывающие яйца, но выкармливающие детенышей молоком. Еще четыре вымерли полностью — но они существовали довольно долго, более-менее успешно конкурируя с будущими победителями.

Академик Леонид Татаринов, описавший эту «гонку в млекопитающие», назвал ее «параллельной маммализацией териодонтов». Позднее выяснилось, что подобные «-зации» предшествуют появлению на свет очень многих (возможно — всех) крупных групп животных и растений. Например, те же териодонты принадлежат к ныне полностью вымершей ветви рептилий — синапсидам, предки которых приобрели характерные черты рептилий независимо от предков современных пресмыкающихся. Еще раньше, в девонском периоде, проходила «тетраподизация» кистеперых рыб — сразу несколько групп этого надотряда начали независимо приобретать признаки четвероногих существ. А в конце юрского периода разные семейства голосеменных растений начинают рваться в цветковые. И словно бы навстречу им среди тогдашних насекомых возникают формы, удивительно похожие на будущих опылителей — бабочек. Причем если обычно в гонке за право породить новую перспективную группу соревнуются хоть и не близкие, но все же самыхродственники (все «недоптицы» принадлежат к группе архозавров, все «недомлекопитающие» — к териодонтам, все «недоамфибии» — к кистеперым), то претенденты на должности цветковых растений и их опылителей возникали в самых разных группах голосеменных и насекомых.

Археоптерикс

Широкое распространение параллелизмов на разных уровнях эволюции — не единственное слабое место СТЭ. С точки зрения ее постулатов трудно объяснить, например, крайнюю неравномерность темпов эволюции: вид может оставаться неизменным миллионы или даже сотни миллионов лет, а может резко измениться (или разделиться надвое) за считанные столетия. Странным выглядит и само существование видов у организмов, так или иначе обходящихся без полового размножения: если единство