§ 5. Значение изменчивости в эволюции

Еще во введении мы говорили о том, что в природе не существует полного и точного единообразия, что нет двух абсолютно идентичных особей внутри любого биологического вида. Даже генетически равноценные однояйцевые близнецы отличаются друг от друга фенотипически. Внутри каждого вида, будь то микроорганизм, гриб, растение, животное или человек, встречается неисчерпаемая изменчивость всех морфофизиологических, биохимических, экологических, этологических особенностей, отличий по всем признакам как качественным, так и количественным.

Такая всеобщая изменчивость, определяемая первично генетически (как возникающими в каждом поколении с достаточно высокой частотой новыми мутациями, так и особенно комбинациями уже возникших мутаций в процессе полового размножения организмов) приводит к тому, что каждая особь любого вида, размножающегося половым путем, оказывается генетически уникальной.

Особи внутри ареала (область распространения) вида распределены неравномерно. Всегда есть пространства, менее пригодные для жизни, где данный вид встречается редко или не встречается вообще, тогда как в других местах образуются постоянные и устойчивые концентрации особей. Эти концентрации особей всегда достаточно многочисленны (не менее нескольких сотен) и длительное время существуют в тех или иных местообитаниях, члены их имеют реальную возможность спариваться друг с другом и реже с особями из других таких объединений. Такие концентрации особей называются популяциями^*.

^* (Популяцией (от лат. popularus - население) называется группа особей одного вида, объединенных взаимным скрещиванием, в той или иной мере изолированная от других групп особей данного вида.)

Популяции являются элементарными единицами эволюции: в них конкретно происходит изменение частот разных мутаций, появление новых мутаций, протекают процессы отбора, приводящие к возникновению новых признаков и свойств.

Мутации могут накапливаться, повышать свою концентрацию в популяциях, а также возникать вновь и вновь с определенной частотой. Если такие мутации захватывают в той или иной степени жизненно важные свойства организма, то они играют значительную роль в эволюционном процессе, являясь элементарным материалом эволюции.

Главным эволюционным фактором, изменяющим популяции, их генотипический состав, оказывается естественный отбор. Основное значение естественного отбора состоит в том, что он дает возможность лишь немногим из появившихся на свет организмам дожить до взрослого состояния и оставить потомство. Эти немногие особи неизбежно должны чем-то положительным отличаться от остальных, погибающих в борьбе за существование. При наличии огромной генетической изменчивости всех признаков и свойств, а также уникальности каждой особи создаются надежные предпосылки для выбора, отбора в любой ситуации самых лучших особей, тех, чьи фенотипические и генотипические качества наиболее соответствуют окружающей среде.

Н. И. Вавилов (1887-1942)

Направление естественного отбора определяется сложным комплексом условий среды. Совершенно ясно, что в пустыне отбор будет благоприятствовать сухолюбивым формам, а на болоте - влаголюбивым. Во всех случаях отбор поддерживает особей, обладающих более эффективными способами добывания пищи, использования полученной пищи, более удачно скрывающихся от врагов, более устойчивых к паразитам и болезням.

В природных условиях, где нет скопления промышленных объектов и городов, встречается около 70 видов различных бабочек со светлой окраской крыльев, например некоторые совки (совка Мома - Moma orion), пяденицы (пяденица березовая - Biston betularia) и др.

Развитие промышленности изменило (благодаря загрязнению и исчезновению лишайников) фон, на котором хорошо были заметны темные мутанты светлых видов бабочек и не заметны обычные. В таких районах отбор "подхватил" редкие темные мутации, и в настоящее время в районах со значительным загрязнением среды (например, в западной части Европы) наблюдается явление так называемого индустриального механизма - появление в массе темных форм бабочек.

С. С. Четвериков (1880-1947)

Один из классиков генетики, советский ученый С. С. Четвериков, в 1926 г. в своей работе "О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики", объединившей менделизм и дарвинизм, доказал, что наличие спонтанного (самопроизвольного) мутагенеза, свойственного всем живым существам, неизбежно приводит к накоплению мутаций в популяциях. В результате, по выражению С. С. Четверикова, "популяции, как губки, насыщены мутациями".

Поскольку внешние условия никогда не остаются совершенно постоянными длительное время, то и действие естественного отбора никогда не прекращается. Действие отбора в сочетании с влиянием других эволюционных факторов, не имеющих направленного действия, но как бы поставляющих для отбора разные генетические комбинации и все новые и новые свойства, приводит к глубоким изменениям исходных форм в отдельных популяциях. Если в процессе эволюции накопится столь много изменений в данной группе популяций (или одной популяции), что при встрече с другими популяциями ее особи не смогут давать плодовитое потомство, возникает репродуктивная изоляция и создаются условия для возникновения нового вида. Поэтому говорят, что процесс видообразования - это превращение генетически открытых систем (популяций и их групп, члены которых могут успешно скрещиваться друг с другом) в генетически закрытые системы (особи разных видов не могут в природе давать плодовитого потомства).

Возникновение нового вида в эволюции - это огромной важности качественный этап эволюционного процесса, ведущего к увеличению "суммы жизни" (Ч. Дарвин), более разнообразного использования наличных условий существования.

Рис. 33. Схема процесса видообразования (по Добжанскому). Объяснения в тексте

Процесс видообразования схематически изображен на рис. 33.

До уровня А отдельные, не изолированные веточки - популяции составляют один вид. За промежуток времени от А до Б начинается разделение совокупности на две группы. Окончательное разделение на два изолированных вида можно рассмотреть в периоде от Б до В.

Процессы, текущие внутри вида, называются микроэволюционными в отличие от эволюционных процессов большого масштаба (возникновение новых родов, семейств, отрядов, классов), которые называются макроэволюционными. Основа микро- и макроэволюции единая: генетические же процессы, текущие в популяциях и направляемые действием естественного отбора.

Следовательно, мы можем считать прочно установленным факт, что весь современный мир живых существ возник в результате эволюции, которая происходила благодаря отбору благоприятных для вида признаков.

Искусственный отбор (селекция) и элементарный материал для него - положительные мутации, по выражению крупнейшего советского генетика Н. И. Вавилова, сделают в будущем эволюцию на Земле процессом, направляемым и управляемым человеком, его волей.