Дженкинс Мортон - 101 ключевая идея: Эволюция
Широкое распространение инсектицидов привело к таким обширным изменениям некоторых экосистем, в которых обитали насекомые, что у них произошли основательные адаптивные изменения, настолько повысившие уровень сопротивляемости, что некоторые средства уже через несколько лет оказались абсолютно бесполезными. К концу 1960 годов официально было зарегистрировано более 255 видов, устойчивых к инсектицидам. Большое их количество устойчиво к циклодиеновой группе химикатов (диелдрин, алдрин, линдан и т. д.); второй группе ДДТ (ДДТ, ДДД, метоксихлор) и третьей группе органофосфатов (малатион, фентион). 20 видов устойчиво к другим химическим веществам, не входящим в эти группы. Многие виды выработали устойчивость к инсектицидам, принадлежащим к разным группам. Возможно, самый поразительный пример — это комнатная муха, устойчивая в некоторых частях света почти ко всем инсектицидам, которые можно использовать без вреда для здоровья человека.
УСТОЙЧИВОСТЬ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ
Развитие устойчивости к тяжелым металлам в некоторых растениях — пример того, как давление отбора окружающей среды приводит к эволюции популяции. Определенные виды трав демонстрируют генетическую приспособленность к повышенной концентрации ионов металлов в тех областях, где имеется много отвалов обработанных пород из шахт, содержащих потенциально токсичные металлы. В Великобритании некоторым отвалам из цинковых и свинцовых шахт насчитывается более 100 лет, но на них до сих пор не растут растения; тем не менее некоторые виды трав, например Agrostis и Fetusca (овсяница), могут на них селиться. Растения на таких отвалах были тщательно изучены, и начиная с 1970 годов ученые обнаружили 21 вид цветковых растений, обладающих устойчивостью (толерантностью) к тяжелым металлам. Толерантность передается по наследству и контролируется несколькими генами.
Эволюция этих линий трав позволила им колонизировать ранее недоступные ниши. Толерантные особи Agrostis встречаются в обычных популяциях с частотой одна-две на тысячу. Согласно предположению, на рост толерантных растений на незагрязненной почве каким-то образом воздействует конкуренция со стороны нетолерантных особей, поэтому они так редки. Но это неудобство не так велико, поэтому толерантные особи встречаются в популяциях. Обратная же картина совершенно иная. На загрязненный почвах нетолерантные растения погибают и выживают только толерантные. В результате участки произрастания толерантных растений могут быть очень малы и ограничиваться краями отвалов, словно подчеркивая границу этих токсичных мест. Некоторые толерантные к цинку особи встречаются в полосе шириной не более 30 сантиметров под облицованной цинком оградой. Когда образуются свежие отвалы с высоким содержанием цинка, меди или свинца, можно ожидать довольно быстрой их колонизации со стороны некоторых видов растений, в нормальных популяциях которых встречаются толерантные особи. Отбор по признаку толерантности в этом случае очень высок; состав популяции за один сезон может измениться от многих почти нетолерантных особей до нескольких толерантных представителей вида.
См. также статьи «Ниша», «Отбор».
ФЕНЕТИКА
Фенетика — это метод классификации организмов, который отличается от кладистики. Он основан на наблюдениях за сходствами и различиями между организмами, которые можно использовать для указания на актуальное, а не эволюционное родство групп. Основные приверженцы метода — Питер Снит и Роберт Сокаль, опубликовали свои исследования на эту тему в 1970 годах. Они утверждали, что невозможно объективно классифицировать организмы, исходя из их генеалогии (нахождения их общих предков). Вместо этого они устанавливали сходства и различия во внешнем виде животных и сравнивали их. Для создания фенетической классификации необходимы точный математический аппарат и построение математических моделей, и потому этот тип классификации (которую теперь часто называют численной классификацией) приобретал все большее значение по мере развития компьютерного анализа. Прежде всего изучается и сравнивается большое число признаков разных организмов и вычисляется общий коэффициент сходства. Затем организмы с наибольшим количеством общих признаков распределяют по парам и сравнивают с другими парами и так до тех пор, пока не изучат все возможные признаки и коэффициент сходства всех изучаемых животных или растений.
Сторонники этого метода заявляют, что он якобы ликвидирует субъективный подход в классификации организмов. Все выбранные для анализа признаки можно измерить и вычислить объективно. Но здесь-то и возникает проблема — какие признаки следует выбирать для анализа и на каком основании? Любое суждение неминуемо окажется субъективным.
Другой недостаток этого метода состоит в том, что он во многом зависит от внешних признаков организма и не учитывает факта конвергенции. Различные группы животных могли выработать общий признак в процессе независимой эволюции, а не потому, что у них был общий предок.
Возможно, что с развитием техники генетического анализа и применением его при классификации любые методы классификации исключительно по внешним признакам станут избыточными и ненужными.
См. также статьи «Кладистика», «Конвергенция», «Генетический анализ».
ЦЕЛАКАНТ
В 1938 году близ берегов Южной Африки была сделана поразительная находка — в сеть попался целакант. Это все равно, как если бы люди обнаружили живого динозавра. Окаменевшие останки целакантов попадались в горных отложениях, датируемых 400—65 миллионами лет назад, но предполагалось, что после исчезновения динозавров эти животные загадочным образом исчезли. Пойманная живая рыба была голубовато-серого цвета с белыми пятнами и необычными плотными и короткими плавниками, поделенными на доли. 22 декабря первый образец доставили в южно-африканский город Ист — Лондон. О находке сообщили смотрительнице музея Марджори Куртене — Латимер, но она не смогла отождествить животное, потому что никто никогда его не видел. Наконец, в феврале 1939 года его плохо сохранившиеся останки опознал профессор Джеймс Л. Б. Смит из Родосского университета города Гремстауна. Он понял, что это представитель кистепёрых рыб (Crossopterygii) и назвал ее «древнее четвероногое», поскольку, как он ошибочно полагал, дольчатые брюшные и грудные плавники рыбы позволяли ей ползать по морскому дну. Он даже опубликовал книгу на эту тему, озаглавленную «Древние четвероногие».
Рыбу назвали латимерией (Latimeria chalumniae) в честь первооткрывательницы (Latimeria от фамилии мисс Латимер, а chalumniae — от наименования реки Чалумна, возле устья которой и поймали рыбу). На протяжении почти 14 лет после этого профессор Смит организовывал экспедиции с целью отлова очередных экземпляров, но это удалось сделать только в 1952 году в районе Коморских островов. Начиная с 1960 годов было отловлено довольно много представителей этого вида, и к 1980 годам ученые начали беспокоиться о судьбе редкого вида. С 1991 года целакант охраняется в соответствии с Конвенцией по международной торговле вымирающими животными (CITES).
В конце 1980 годов Ганс Фрике снял фильм о целакантах в естественной среде их обитания при помощи аппарата, погружающегося на 200 метров, и в 1991 году миллионы телезрителей увидели вымирающих животных в сериале «Жизнь на Земле» Дэвида Аттенборо. В 1997 году был открыт второй вид латимерии. Latimeria menadoensis обитает в море Сулавеси между Филиппинами и Борнео.
См. также статью «Живыю ископаемые».
ЭДИАКАРСКАЯ ФАУНА
Так называется группа окаменелых останков животных, впервые найденных в Эдиакарских холмах в Австралии (горы Флиндерс). Обнаружены они были в 1947 году благодаря энтузиазму австралийского геолога Рига Спригга. Первым среди палеонтологов их описал Мартин Гласснер, определив их как примитивных представителей группы, к которой принадлежат медузы и кораллы; некоторых других он отнес к кольчатым червям и членистоногим. Эти существа доминировали на Земле в течение десятков миллионов лет, появившись 680 миллионов лет назад, до известного взрыва жизненной активности в кембрийский период (эпоха беспозвоночных).
Эти останки давно вымерших животных сохранились до наших дней благодаря уникальному сочетанию геологических факторов. Животные были мягкотелыми и не имели скелета, но мягкий песчаник Эдиакарских холмов позволил сохраниться телам этих похожих на медуз животных. Доказательством того, что эдиакарская фауна не была чьей-либо хитроумной подделкой, служат останки этих животных, которые были найдены по всему миру. Согласно датировке некоторых ископаемых, обнаруженных в Намибии в конце 1990 годов, эти животные сохранились до кембрийского периода (540–505 миллионов лет назад). Они связаны родственными узами с современными беспозвоночными, но внешне не напоминают ни один из известных типов животных. Некоторые ученые полагают, что эдиакарские организмы не были животными и растениями, а сочетали признаки обеих групп.
