Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №04 за 2009 год
Выводы Четверикова полностью подтвердились в экспериментах на мушках-дрозофилах, взятых непосредственно из природных популяций. Это вызвало волну эволюционно-генетических исследований: теперь ученые могли работать с четкими и однозначными объектами — генами — и строго измерять происходящие изменения. Результаты экспериментальных и полевых наблюдений, математических моделей и теоретических построений десятков авторов из разных стран к середине 1940-х годов сложились в довольно стройную концепцию, которая с легкой руки одного из ее авторов — Джулиана Хаксли — получила название «синтетической теории эволюции» (СТЭ). Слово «синтетическая» здесь подчеркивает соединение достижений генетики с идеями классического дарвинизма.
Происхождение вида
В центре внимания СТЭ находится процесс видообразования. Биологический вид — это система популяций, своего рода местных поселений, члены которых, как правило, скрещиваются между собой. Однако регулярно случаются и межпопуляционные «браки», обеспечивающие постоянный обмен генами. Вид может занимать обширную территорию, охватывающую участки с весьма различными условиями жизни. Соответственно направление естественного отбора для разных популяций может быть разным, однако межпопуляционный обмен генами сглаживает и размывает создаваемые отбором 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 (как растаял ледник, загнавший когда-то теплолюбивую флору и фауну на противоположные края Евразии), они могут «не узнать» друг в друге соплеменников. Более того, зачастую естественный отбор начинает целенаправленно работать против скрещивания между ними: ведь обе новые формы приспособлены каждая к своим условиям обитания, где гибриды вряд ли окажутся столь же успешными. Когда процесс размежевания закончится и скрещивание вновь возникших форм в естественных условиях станет практически невозможным, это будет означать, что акт видообразования свершился: исходный вид разделился на два новых.
В последующие десятилетия вооруженные новой концепцией исследователи обнаружили немало подтверждений механизмов СТЭ — видов, «захваченных» в процессе разделения и становления. Часть постулированных ею процессов удалось даже воспроизвести в эксперименте, причем на таких разных группах, как насекомые и дрожжи. Так, если разделить исходно однородную популяцию на две части и вести в них отбор в противоположных направлениях, скрещивание их представителей со временем становится затрудненным или даже невозможным. Правда, никто не наблюдал становления нового семейства или отряда, не говоря уж о классах и типах, поскольку эти процессы должны идти в геологическом масштабе времени. Теоретики СТЭ не видели здесь никаких принципиальных трудностей: по их мнению, эволюционное становление крупных групп ничем принципиально не отличается от видообразования. Если потомкам разделившегося вида повезет, то они, эволюционируя независимо друг от друга, постепенно накопят различия, соответствующие уровню разных родов, а потом и более высоких уровней биологической классификации.
Конечно, на самом деле СТЭ гораздо глубже и сложнее: важную роль в ней играют случайные изменения генных частот («дрейф генов»), резкие колебания численности популяций и другие факторы вплоть до изменений в поведении групп животных. Но именно генетические механизмы оказались в центре внимания эволюционной теории ХХ века. При этом традиционные морфологические исследования «кто кому родня» не прекратились, но стали уделом специалистов по конкретным группам. Впрочем, и в эту область все больше проникает генетический подход. В самом деле, зачем спорить, происходит ли группа А от группы В, с которой ее роднит тип эмбрионального развития, или от группы С, имеющей тот же уникальный ротовой аппарат, надо просто взять белки или фрагменты генома представителей каждой группы, расшифровать их, а дальше компьютерная программа, сопоставляя «разночтения», сама построит наиболее вероятное филогенетическое дерево.
Противники дарвинизма говорят, что созданные селекцией сорта растений и породы животных не выходят за пределы исходного вида. Но в природе не найдена, например, дикая кукуруза, известны только близкие виды злаков. Один (а может, и не один) из них послужил древним селекционерам сырьем для культурной, которую ботаники признают самостоятельным видом. Фото: AGE/EAST NEWS
Расхожие аргументы против эволюции
Теория эволюции не доказана и остается лишь гипотезой. Как показал еще в 1930-е годы классик философии науки Карл Поппер, никакая научная теория не может быть доказана окончательно. Любая научная теория — это обобщение известных фактов. И всегда остается возможность, что завтра будет открыт факт, не укладывающийся в данную теорию. Верно и обратное: принципиально неопровержимая теория не может считаться научной. Именно поэтому сообщество ученых отказывается признавать так называемую теорию разумного замысла (Intelligent Design Theory). Невозможно представить факт, который мог бы опровергнуть предположение, что живые существа целенаправленно созданы некой разумной силой. Следовательно, оно лежит вне науки. Живые существа слишком сложно устроены, чтобы возникнуть в результате случайности. Сторонники этого тезиса ссылаются на расчеты времени, необходимого для случайного возникновения самого простенького белка. Оно на много порядков превышает возраст Вселенной. Но странно: никто из них не замечает, что во всех подобных расчетах отсутствует... естественный отбор. Сторонники подобных взглядов ломятся в открытую дверь, доказывая невозможность самозарождения живого организма из случайно собравшихся вместе молекул. Кроме того, теория Дарвина, строго говоря, не содержит утверждений о том, как появилась жизнь, и не опирается на какие-либо гипотезы в этой области. Никто никогда не видел, чтобы один вид превращался в другой. Случаи распадения единой популяции на нескрещивающиеся формы под действием разнонаправленного отбора зафиксированы в экспериментах и полевых наблюдениях над дрозофилами, рачками-бокоплавами, дрожжами, лососями и т. д. Однако вид — это не просто множество особей, способных к взаимному скрещиванию, но прежде всего уникальная экологическая ниша. Поэтому о появлении нового вида можно говорить лишь тогда, когда созданная форма займет определенное место в какой-либо экосистеме. Наибольшим успехом в «видотворчестве» можно считать опыты советского энтомолога Георгия Шапошникова на тлях, каждый вид которых способен питаться только одним видом растений. Тли, пересаженные со «своего» растения на близкородственное, пройдя за несколько десятков поколений через тяжелый кризис, утрачивали способность скрещиваться с исходным видом и приобретали сходство с тлями нового хозяина. В палеонтологической летописи нет переходных форм между известными группами. Редкость переходных форм смущала еще Дарвина, полагавшего, что если они не будут найдены, это станет опровержением его теории. Однако согласно современным взглядам крупные эволюционные изменения весьма скоротечны по сравнению со временем стабильного существования вида (и, вероятно, происходят на ограниченных территориях). Поэтому среди ископаемых останков переходные формы должны попадаться неизмеримо реже стабильных, что и наблюдается в действительности. Тем не менее известно немало ископаемых существ, сочетавших в себе признаки рыб и амфибий, рептилий и млекопитающих, голосеменных и цветковых растений и т. д. Но, как замечает известный популяризатор эволюционной теории Ричард Докинз, когда ученые находят ископаемое, попадающее в середину очередного «разрыва», креационисты только радуются: теперь в этой линии будут два «разрыва» вместо одного. Восстановить же облик каждого поколения предков той или иной группы заведомо нереально.
Возраст третий: история сообществ
Пожалуй, только одна область биологии оставалась практически недоступной для такого подхода — палеонтология. У ископаемых организмов (за исключением мамонтов и других существ ледникового периода, чью плоть сохранила вечная мерзлота) нет ни белков, ни нуклеиновых кислот. Их ткани давно заместились минеральными соединениями, хранящими форму древних существ, но не их генетические тексты. Палеонтологам волей-неволей приходится работать «по старинке», опираясь исключительно на морфологические признаки и интуитивно определяя их эволюционный «вес». Зато они, в отличие от специалистов по современной флоре и фауне, могли рассматривать не только «мгновенные снимки» эволюции, но и целые «фильмы»: в некоторых случаях полнота и сохранность останков столь высоки, что не оставляют сомнений в том, кто, когда и от кого произошел.
