Дарвин, Уоллес и происхождение видов. Естественный отбор

Чарлз Роберт Дарвин родился в 1809 г. Он был сыном со­стоятельного врача и, подобно многим великим людям, вначале как ученый особенно не выделялся. В 1831 г. он принял предло­жение отправиться в качестве натуралиста (без жалования) в путешествие на военном корабле «Бигль», который уходил на пять лет в море для проведения топографических съемок у вос­точного побережья Южной Америки. «Бигль» возвратился в Фалмут в октябре 1836 г., проделав путь вдоль берегов Чили, через Галапагосские острова, Таити, Новую Зеландию, Тасма­нию и Южную Африку. Большую часть этого времени Дарвин занимался геологическими исследованиями; однако во время пятинедельного пребывания на Галапагосских островах его вни­мание привлекло сходство между флорой и фауной этих остро­вов и материка. Особенно его заинтересовало распространение черепах и вьюрков. Он собрал множество данных об изменчиво­сти организмов, которые убедили его в том, что виды нельзя считать неизменяемыми. После возвращения в Англию Дарвин занялся изучением практики разведения голубей и других пород домашних животных, что привело его к концепции искусственно­го отбора, однако он все еще не мог представить себе, каким образом отбор мог бы действовать в природных условиях. В 1778 г. священник Томас Мальтус опубликовал свой труд «Трак­тат о народонаселении», в котором ярко обрисовал, к чему мог бы привести рост населения, если бы он ничем не сдерживался. Дарвин перенес его рассуждения на другие организмы и обратил внимание на то, что, несмотря на их высокий репродуктивный потенциал, численность популяций остается относительно по­стоянной. Сопоставляя огромное количество сведений, он начал понимать, что в условиях интенсивной конкуренции между чле­нами популяции любые изменения, благоприятные для выжива­ния в данных условиях, повышали бы способность особи раз­множаться и оставлять плодовитое потомство, а неблагоприят­ные изменения, очевидно, невыгодны, и у обладающих ими ор­ганизмов шансы на успешное размножение понижались бы. Эти соображения послужили остовом для теории эволюции путем естественного отбора, сформулированной Ч. Дарвином в 1 839 г.

В сущности, наибольший вклад Ч. Дарвина в науку заключается не в том, что он доказал существование эволюции, а в том, что он объяснил, как она может происходить.

Тем временем другой естествоиспытатель, А. Уоллес, много путешествовавший по Южной Америке и островам юго-восточной Азии и тоже читавший Мальтуса, пришел к тем же выводам о естественном отборе, что и Ч. Дарвин.

В 1858 г. А. Уоллес изложил свою теорию на 20 страницах и послал их Дарвину. Это стимулировало и ободрило Дарвина, и в июле 1 858 г. Ч. Дарвин и А. Уоллес выступили с докладами о своих идеях на заседании Линнеевского общества в Лондоне. Спустя год с небольшим, в ноябре 1859 г., Ч. Дарвин опублико­вал «Происхождение видов путем естественного отбора». Все 1 250 экземпляров книги были проданы в первый же день, и гово­рят, что по своему воздействию на человеческое мышление она уступала только Библии.

Естественный отбор

Согласно Дарвину и Уоллесу, механизмом, с помощью кото­рого из предшествовавших видов возникают новые виды, служит естественный отбор. Эта гипотеза (или теория) основана на трех наблюдениях и двух выводах, которые можно сформулировать следующим образом:

Наблюдение 1. Особи, входящие в состав популяции, обла­дают большим репродуктивным потенциалом.

Наблюдение 2. Число особей в каждой данной популяции примерно постоянно.

Вывод 1. Многим особям не удается выжить и оставить по­томство. В популяции происходит «борьба за существование».

Наблюдение 3. Во всех популяциях существует изменчи­вость.

Вывод 2. В «борьбе за существование» те особи, признаки которых наилучшим образом приспособлены к условиям жизни, обладают «репродуктивным преимуществом» и производят больше потомков, чем менее приспособленные особи.

Вывод 2 содержит гипотезу о естественном отборе, который может служить механизмом эволюции.

Доказательства существования естественного отбора

Наблюдение 1 . Мальтус привлек внимание к репродуктив­ному потенциалу человека и отметил, что численность народо­населения возрастает по экспоненте. Способность к размноже­нию свойственна всему живому и представляет собой ту основ­ную силу, которая обеспечивает сохранение вида. Это относится к самым разным организмам. Если бы каждая женская гамета была оплодотворена и развилась в половозрелую особь, Земля через несколько дней оказалась бы перенаселенной.

Наблюдение 2. Численность всех популяций ограничивается или контролируется различными факторами среды, такими как пищевые ресурсы, пространство и свет. Размеры популяций возрастают до тех пор, пока среда еще может выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается некое равнове­сие. Численность колеблется вокруг этого равновесного уровня. Таким образом, величина популяции обычно остается относи­тельно постоянной в течение периода времени, продолжитель­ность которого зависит от продолжительности жизненного цикла данного организма.

Вывод 1 . Непрерывная конкуренция между индивидуумами за факторы среды приводит к «борьбе за существование». Про­исходит ли конкуренция в пределах одного вида (внутривидовая конкуренция) или между представителями разных классов (меж­видовая конкуренция), не имеет значения в смысле ее влияния на численность популяции, но в любом случае некоторые орга­низмы не смогут выжить или оставить потомство.

Наблюдение 3. Изучение жуков в студенческие годы в Кем­бридже, наблюдения, сделанные во время путешествия на «Бигле», и знания, приобретенные при разведении и селекции голу­бей с целью выработки определенных признаков, убедили Дар­вина в важном значении внутривидовой изменчивости. А адап­тивное значение межвидовой изменчивости, обнаруженной у галапагосских вьюрков (род Geospiza), дало Дарвину ключ к его второму выводу. Материалы, собранные Уоллесом на Малай­ском архипелаге, подтверждали существование межпопуляцион-ных различий. Однако Дарвин и Уоллес не смогли выявить ис­точники всех этих форм изменчивости. Вопрос оставался неяс­ным до тех пор, пока Мендель не открыл корпускулярную природу наследственности и не показал, каким образом сохраняются генетические различия.

Вывод 2. Поскольку все особи в пределах данной популяции подвержены изменчивости и поскольку ясно, что неизбежна «борьба за существование», из этого следует, что особи, обла­дающие определенными признаками, будут более приспособле­ны к тому, чтобы выжить и оставить потомство. Решающий фак­тор, определяющий выживание, - это приспособленность к сре­де. Любое, пусть самое незначительное физическое, физиологи­ческое или поведенческое изменение, дающее одному организму преимущество перед другими, будет действовать в «борьбе за существование» как селективное преимущество (термин «селек­тивное преимущество» имеет не столь эмоциональную окраску, как термин «выживание наиболее приспособленных», созданный философом и социологом Гербертом Спенсером). Благоприят­ные изменения будут передаваться следующим поколениям, а неблагоприятные отметаются (элиминируются) отбором, так как они не выгодны организму. Действуя таким образом, естествен­ный отбор ведет к повышению «мощности» вида, а в филогене­тическом плане - обеспечивает его выживание (если условия среды остаются постоянными). Вся суть теории естественного отбора Дарвина и Уоллеса в наиболее сжатом виде выражена самим Дарвином: «Так как рождается гораздо больше особей каждого вида, чем может выжить, и так как между ними поэтому часто возникает борьба за существование, то из этого следует, что любое существо, если оно хотя бы незначительно изменится в направлении, выгодном для него в сложных и нередко меняю­щихся условиях его жизни, будет иметь больше шансов выжить и, таким образом, будет сохраняться естественным отбором. В силу действия закона наследственности всякая сохраненная отбором разновидность будет размножаться в своей новой, ви­доизмененной форме» (Дарвин, 1 859).

Теория эволюции, сформулированная Дарвином, обросла множеством неверных представлений; поэтому необходимо сде­лать следующие замечания:

1. Дарвин не пытался объяснить возникновение жизни на Земле; его интересовало, каким образом из существующих видов могут возникать новые виды.

2. Естественный отбор - это не просто негативная, разру­шающая сила; он может быть механизмом, с помощью которого в популяцию вносятся позитивные новшества. В процессе популяризации идеи «борьбы за существование» распространялись неудачные выражения, такие как «выживание наиболее приспо­собленных» и «устранение неприспособленных», введенные философом Гербертом Спенсером и подхваченные тогдашней прессой.

3. Упрощенная, слишком прямолинейная трактовка прессой концепции о «происхождении человека от обезьяны» болезненно задевала чувства как клерикальных, так и мирских слоев обще­ства. Церковь рассматривала это как оскорбление ее учения о том, что бог создал человека «по своему образу и подобию», а общество было возмущено принижением «высокого» положения человека в царстве животных.

4. Явное противоречие между описанным в Книге Бытия со­творением Вселенной за шесть дней и концепцией постепенного формирования все новых видов еще более обострилось после заседания Британской ассоциации по распространению научных знаний, состоявшегося в июне 1860 г. На этом заседании епи­скоп Оксфордский Самуэль Уилберфорс неистово обрушился на выводы Дарвина, изложенные в «Происхождении видов», но, поскольку он не был биологом, его выступление страдало неточ­ностями. Заключая свою речь, епископ обратился к одному из защитников дарвиновской теории - профессору Томасу Гексли -с вопросом, считает ли он себя связанным с обезьянами пред­ками через дедушку или бабушку. В ответ на это Гексли изложил основные идеи Дарвина и указал на искажения, допущенные Уилберфорсом. В заключение он дал понять, что предпочел бы иметь своим предком обезьяну, чем «находиться в родстве с человеком, который использует большие таланты для того, что­бы затемнять истину». Эта досадная дискуссия продолжалась и известна под названием «Книга Бытия против Эволюции». Про­фессор Р. Дж. Берри охарактеризовал крайние группировки в этих дебатах следующим образом:

а) те, кто преклоняется перед учеными и считает, что биб­лейская история опровергнута;

б) те, кто остается под влиянием Священного писания и собственной его интерпретации и закрывает глаза на тот факт, что творение господа бога можно изучать научными методами.

Теорией Дарвина завершились длительные поиски естест­воиспытателей объяснения многим чертам сходства, наблюдае­мым у организмов, относящимся к разным видам. Дарвин объяс­нил это сходство родством и доказал, как идет образование новых видов, как происходит эволюция - направленный процесс, связанный с выработкой приспособлений по мере прогрессивно­го усложнения строения и функций животных и растений.

С возникновением дарвинизма на первый план биологиче­ских исследований выдвинулись четыре задачи:

- сбор доказательств самого факта эволюции;

- накопление данных об аддитивном характере эволюции и единстве организационных и приспособительных при­знаков;

- экспериментальное изучение взаимодействия наследст­венной изменчивости, борьбы за существование и есте­ственного отбора как движущей силы эволюции;

- изучение закономерностей видообразования и макро­эволюции.

Основные успехи в развитии эволюционной теории были достигнуты во второй половине XIX века в двух областях. Был доказан принцип эволюции на фактическом материале из разных областей эволюционной биологии. Было доказано, что эволюция имеет адаптивный характер, и положено начало изучению отбо­ра как причины формирования адаптаций. Но это было лишь косвенным доказательством эволюционной теории. Одной из главных причин возникновения антидарвинизма была слабая экспериментальная база дарвинизма, которая позволила бы на практике доказать, что отбор действительно является основной движущей силой адаптациогенеза и видообразования.