KSE_Zhulanov_A_L

отличительные признаки. Но если условия изменятся, то неприспособленные к ним организмы раньше или позже погибнут, не доживая до половой зрелости и не оставляя потомства, то есть произойдет элиминация неприспособленных организмов. Напротив, организмы, получившие некоторые признаки, оказавшиеся благоприятными для выживания в данной среде обитания, достигают половой зрелости и благодаря высокой репродуктивной способности дают многочисленное потомство, которое заполняет целиком экологическую нишу. Таким образом, при изменении условий существования в некотором ареале со временем происходит полная замена одного видового многообразия другим. Например, в результате промышленной революции в городах Англии угольная копоть покрыла здания и растения, что привело к смене популяций бабочек светлой окраски на популяции с темной окраской. Бабочки со светлой окраской, хорошо видимые на темном фоне, были съедены птицами. Напротив, в сельской местности сохранилась популяция светлоокрашенных бабочек.

Термин «борьба за существование» вызвал негативную реакцию в научном мире, поскольку ассоциировался с мальтузианской теорией народонаселения, выдвинутой в конце 18 в. английским экономистом Т.Р. Мальтусом. По Мальтусу, численность населения растет в геометрической прогрессии – это вечный закон природы, а производство пищевых ресурсов, ограниченное плодородием почвы, может возрастать только в арифметической прогрессии, темпы роста которой несравнимо ниже первой. Результатом этого несоответствия является избыточное население, для которого не хватает пропитания, что неизбежно порождает борьбу за существование. Поэтому, заявляет Мальтус, детская смертность, эпидемии и войны – это средства, которые уменьшают численность населения, предупреждают перенаселение и спасают человечество от анархии и гибели. Их следует считать благими и богоугодными. Эта «теория» была признана в 19 в. антинаучной и человеконенавистнической, поскольку возлагала ответственность за те бедствия трудящихся (безработица, нищета, бродяжничество), которые породила промышленная революция в Англии на рубеже 18-19 вв., на самих пролетариев. Поэтому Дарвин последовал предложению философа Г. Спенсера заменить этот одиозный термин другим – «переживание наиболее приспособленного организма» (отнюдь не сильнейшего, как иногда ошибочно говорят;

161

динозавры, мамонты и саблезубые тигры были сильнейшими в свое время, но вымерли).

Третий основной принцип теории происхождения новых видов получил название естественного отбора по аналогии с искусственным отбором, применяемым селекционерами. Естественный отбор – это совокупность процессов, обусловливающих выживание наиболее приспособленных и элиминацию неприспособленных к существующим или изменившимся условиям окружающей среды организмов. Принцип естественного отбора опирается на два других принципа как на свое логическое основание и дает целостное представление об эволюции органического мира. Именно он объясняет относительную целесообразность строения и функций организмов. Подобно всякому научному принципу, он образует основу теории и требует дальнейшей разработки, как путем выведения частных следствий, так и формулированием других, дополнительных, принципов, что было сделано в следующем столетии при создании современной (синтетической) теории эволюции.

Одним из механизмов отбора, открытых Дарвином, является дивергенция, то есть образование внутри вида двух разновидностей с противоположными свойствами, обеспечивающими их выживание, последующее расхождение разновидностей вследствие их специализации и образование новых видов. Особи исходного вида, не получившие благоприятных признаков и, следовательно, преимуществ, естественным отбором были элиминированы, попросту говоря, вымерли. Например, некогда существовавший в Америке вид волка, охотившегося и на бизонов, и на кроликов, исчез, а ему на смену появились два других вида: более крупные и сильные, но не резвые волки охотились на бизонов, меньшие по размерам и массе, но зато более резвые – на кроликов. Механизм дивергенции как раз и объясняет дискретность таксонов, отсутствие переходных органических форм между ними.

Итак, теория Дарвина объяснила многообразие органического мира его происхождением и развитием из нескольких (возможно, одного) простейших видов, указав основные факторы и закономерности этого процесса. Но значение теории эволюции не ограничилось только биологией; она оказала мощное воздействие на стиль научного мышления второй половины 19 в. и способствовала формированию диалектического метода познания естественных и

162

общественных наук в большей степени, чем любая другая отрасль науки того времени.

Однако не все проблемы она могла решить. Одна из них состояла в следующем. Если отдельная особь получит полезный наследственный признак, то в результате последующих скрещиваний этот признак в потомстве данной особи должен будет уменьшаться, пока не исчезнет. Если на поле красного клевера есть единственное растение с белым цветком, то, согласно вышесказанному, через несколько поколений его потомство должно будет иметь розовые цветки, а затем красные. Поле цветущего клевера должно стать однородно красным, чего, однако, не происходит. Отдельные растения будут иметь цветки белого цвета. Ф. Дженкин, английский инженер, привел этот факт в качестве опровержения теории Дарвина. Дарвин не нашел способа объяснить его, и переживания Дарвина по этому поводу вошли в историю биологии как «кошмар Дженкина».

Эволюционная теория Дарвина была великим научным открытием середины 19 в. Но не все ученые приняли ее, не говоря уже о теологах, встретивших ее в штыки, поскольку она подрывала веру в божественное творение. Распространение идей дарвинизма и их защиту от необоснованных и враждебных нападок взяли на себя такие ученые, как Т. Хаксли (Гексли) в Великобритании, Э. Геккель в Германии, К.А. Тимирязев в России.

Возникло несколько направлений антидарвинизма. Одно из них – неоламаркизм, объединявший ряд течений, использовавших учение Ламарка для доказательства идеи прямого наследования приобретенных признаков (механо-, психо-, ортоламаркизм). Например, основным эволюционным фактором психоламаркисты считали волевое сознательное стремление организмов к совершенствованию, а ортоламаркисты – присущее организмам свойство, предопределяющее прямолинейный характер эволюции. Идеи неоламаркизма лежали в основе созданной Т.Д. Лысенко антинаучной «мичуринской биологии», которую он использовал для дискредитации и устранения своих научных оппонентов-генетиков.

Другое течение отрицало роль борьбы за существование, в частности, из-за того, что придало этому выражению «узкий смысл - прямой схватки, кончающейся непременно гибелью одной из сторон» (К.А. Тимирязев). Поскольку в природе имеет место такой вид симбиоза, как взаимовыгодное и обязательное сожительство организмов, вне которого они не смогли бы существовать (например,

163

микрофлора кишечника млекопитающих животных), то такое сотрудничество некоторых видов было противопоставлено господствующим в природе конкурентным отношениям. Например, П.А. Кропоткин ведущим фактором эволюции считал не борьбу, а взаимопомощь организмов. На основе этой идеи он сформулировал биосоциологический закон взаимной помощи, единый для природы и общества.

Еще одним противником дарвинизма стал генетический антидарвинизм. Поскольку гены и хромосомы достаточно устойчивы и передаются из поколения в поколение без существенных изменений, как это видно из законов Менделя и Моргана, был сделан вывод о неизменности видов и, следовательно, об отсутствии биологической эволюции. Однако этот вид антидарвинизма в 20 в. не мог привлечь много сторонников, так как за столетие своего существования эволюционизм как принцип мышления прочно укоренился в науке, и не только в естествознании. Другая форма генетического антидарвинизма – мутационизм. Эта концепция, считавшая внезапные и резкие мутации основными факторами возникновения новых видов, отрицала вообще роль естественного отбора в эволюции органического мира или считала ее незначительной. Мутационизм приводил к представлению о скачкообразном характере биологической эволюции - сальтационизму (итал. salto – прыжок), вопреки тому представлению, которое вложил Дарвин в слово «эволюция» (развертывание, плавное изменение).

К середине 20-х гг. генетики пришли к пониманию того, что только одними мутациями, происходящими в отдельных организмах, невозможно объяснить направленный характер эволюции видов, приводящей к целесообразному приспособлению их к условиям окружающей среды. Ведь мутации имеют случайный и разнонаправленный характер, они, как правило, рецессивны и нейтральны, а если они доминантны, то чаще всего имеют летальный характер. Результатом стало создание синтетической (или современной) теории эволюции (СТЭ), которая объединила достижения дарвинизма и генетики.

Современная теория эволюции основывается на следующих основных положениях. Во-первых, ареной эволюционных изменений является не вид, как утверждалось в теории Дарвина, а популяция. Этот факт установил С.С. Четвериков, доказавший, что отбор

164

осуществляется не на уровне отдельных признаков или особей, а на уровне генофонда всей популяции (генофондом популяции называется совокупность генотипов всех особей данной популяции). Поскольку популяция длительное время находится в относительной изоляции, то

врезультате многочисленных скрещиваний особей происходит обмен генами, что приводит к генотипической однородности популяции. Под действием различных мутагенов в генотипе популяции накапливаются рецессивные мутации, которые до определенного времени не проявляются фенотипически (т.е. в виде наследственных признаков организмов). Однако с ростом численности особейносителей рецессивных мутаций может произойти скрещивание таких особей, и тогда это изменение генотипа проявится в фенотипе, то есть в виде действительного признака дочернего организма. И здесь наступает очередь естественного отбора. Если данный признак

вкритических для популяции условиях существования даст преимущества своим обладателям в борьбе за жизнь, в размножении и т. п., то они оставят многочисленное потомство. В популяции начнется эволюционный процесс. Следовательно, именно популяция является элементарной таксономической единицей, где происходят эволюционные процессы. Согласно СТЭ основными факторами эволюции являются мутации, обособленность популяций (изоляция), колебания численности особей («популяционные волны», или «волны жизни»), естественный отбор.

Мутации – это поставщики генетического материала для эволюционных процессов. Они представляют собой необходимый фактор эволюции, без которого естественный отбор не мог бы начаться, так как выбирать было бы не из чего. Именно этот фактор под именем неопределенной изменчивости Дарвин положил в основу теории эволюции.

Обособленность популяции от других популяций того же вида позволяет закрепиться полезному признаку, в противном случае скрещивание с особями других популяций привело бы к снижению частоты модифицированных генов, определяющих полезный признак, и их вытеснению доминантными генами. Например, если в популяции численностью 50 особей 5 особей с новым признаком будет составлять 1/10 часть, то в популяции в 150 особей – только

165

пустыни и др.). Биологическая изоляция популяций имеет такие формы. Морфо-физиологическая изоляция связана с различиями в размерах особей, строении тела или отдельных его органов, делающими невозможным их скрещивание, наличием опознавательных признаков (окраска, запахи) и развитием органов чувств. Экологическая изоляция определяется тем, что популяции занимают различные экологические ниши ареала обитания (например, городские и лесные популяции птиц) или имеют разные сроки размножения (например, одни популяции сельди нерестятся весной, другие – осенью). Выделяют также генетическую (несовместимость организмов при размножении ввиду хромосомных перестроек, приводящая к появлению нежизнеспособного или неплодоносящего потомства), этологическую (различия в поведении особей) и психическую (связанную с перестройкой полового инстинкта) формы изоляции.

Одним из важных факторов эволюции являются популяционные волны, обусловленные сезонными колебаниями условий среды обитания или другими факторами, как биотическими, так и абиотическими (засуха, наводнение, пожары и т. д.). Например, в системе «хищник – жертва» рост численности популяции «жертвы» ведет к последующему росту численности популяции хищника, который со временем вызовет снижение численности популяции «жертвы» и т. д. Изменения численности этих популяций можно графически представить в виде двух синусоид, отстающих одна от другой на некоторый временной интервал. Когда численность популяции по тем или иным причинам снизится, в ней резко возрастет доля особей, обладающих полезными признаками, благодаря которым они выжили. При последующем воспроизводстве эти особи дадут многочисленное потомство, которое будет преобладать в составе популяции, а это приведет к эволюционным изменениям всей популяции. Поэтому одним из условий сохранения популяции является ее оптимальная численность. Уменьшение численности популяции до нижнего порога грозит ей вымиранием.

Поскольку мутации имеют случайный и разнонаправленный характер (т. е. могут быть как полезными, так и вредными), то вопрос об их дальнейшей судьбе решает естественный отбор. Выделяют три его вида. Наиболее важной в эволюционном отношении является движущая форма естественного отбора. Она закрепляет некоторые уклонения от установившейся ранее нормы и элиминирует

166

представителей прежней нормы. В результате этого меняется генетическая структура популяции. Движущая форма отбора обеспечивает непрерывное приспособление организмов к меняющимся условиям существования. Это типичная форма отбора, по Дарвину, которая, суммируя наследственные изменения в онтогенезе, ведет к возникновению новых приспособлений.

Стабилизирующая форма естественного отбора проявляется при относительно стабильных внешних условиях и отношениях популяций в биоценозе. Она состоит в элиминации всех вредных уклонений от средней нормы признаков и сохранению организмов, признаки которых близки к средней номе. Этот вид отбора ведет к стабилизации генетической структуры популяции, но вместе с тем к уменьшению ее генетического разнообразия, и, как следствие, ослаблению ее генетической пластичности.

Существует также дизруптивная (разрывающая) форма естественного отбора, элиминирующая организмы со средней нормой признака и сохраняющая организмы с отклонениями от нормы или лишенными этого признака. Этот вид отбора ведет к дивергенции популяции и образованию новых популяций. Дарвин обнаружил на Галапагосских островах различных представителей одного вида насекомых: бескрылых, которые могли только ползать, и насекомых с мощными крыльями, в то время как на ближайшем материке жили насекомые с крыльями средних размеров. Насекомые с нормальным размером крыльев, когда-то занесенные на острова и положившие начало позднее возникшим популяциям, были унесены штормами в океан и погибли, а мутации, породившие организмы с крайними значениями признака, оказались полезными.

Творческая роль отбора выражается в следующем:

-в выработке на основе материала, даваемого мутациями, наиболее благоприятных комбинаций признаков;

-в согласовании и объединении органов и частей организма в одно гармоническое целое, обладающее устойчивостью по отношению к внешним влияниям;

-в приспособлении организма к условиям внешней среды и к другим организмам;

-в преобразовании популяций путем сохранения и распространения наиболее жизнеспособных форм;

-в образовании прерывистого многообразия органических форм (видов);

167

- в определении направления эволюционного процесса по линии усложнения и повышения организации, а также специализации (И.И. Шмальгаузен, с. 248).

В СТЭ эволюционные процессы разделяют на два вида: микро-

имакроэволюцию. Микроэволюция включает наследственные изменения отдельных популяций вида, происходящие за относительно небольшой период (сотни, тысячи лет). Макроэволюция – процессы образования крупных таксонов (от родов до надцарств), охватывающие геологические периоды в миллионы лет. Макроэволюция не имеет специфических механизмов

иосуществляется на основе микроэволюционных изменений. Эволюционный процесс может совершаться в

противоположных направлениях – прогресс и регресс (деградация). Биологический прогресс выражается в повышении уровня организации, дифференциации органов, в большей приспособленности организмов к разнообразным условиям существования. Регресс, напротив, означает снижение уровня организации, отставание эволюции приспособительной способности от изменений среды (например, паразитизм). Однако прогресс и регресс взаимосвязаны: прогресс в одних отношениях сопровождается регрессом в других и наоборот. Например, появление волосяного покрова у млекопитающих сопровождалось утратой роговых чешуй, защищавших тело от механических повреждений. У паразитов же при их общей деградации развивается прогрессивная специализация органов (присоски, крючки). Учение о биологическом прогрессе создал А.Н. Северцов.

Выделяют несколько путей биологического прогресса. Укажем два основных: ароморфоз и идиоадаптацию. Ароморфоз (морфофизиологический прогресс) – это общее повышение уровня организации жизни, обеспечивающее более широкое взаимодействие организмов с окружающей средой (например, появление фотосинтеза у растений, обусловившее использование видимого света и углекислого газа для синтеза глюкозы; появление позвоночных животных, млекопитающих и т. п.). Идиоадаптация – это эволюционные изменения видов организмов в рамках определенного уровня их организации, обусловленные их приспособлением к определенным условиям среды (например, образование семейств и родов видов цветковых растений, млекопитающих и др.).

168

Одной из закономерностей эволюции, имеющих сугубо важное экологическое значение, является следующая: группа, однажды исчезнувшая, никогда не появляется вновь (Ч. Дарвин). Другими словами, исчезнувшие таксоны (виды, семейства, классы и т. д.) никогда не восстанавливаются. В свете ранее сказанного о единстве биосферы, о круговороте ее вещества это значит, что потеря одного звена ведет к гибели целой цепи, что может нанести ущерб всей биосфере. Поскольку же человечество – часть биосферы Земли и вне породившей его биосферы существовать не может, то задача сохранения биосферы, ее видового состава является самой жизненно значимой для человечества, и этой задаче должна быть подчинена вся его деятельность.

5.ЧЕЛОВЕК И ПРИРОДА

5.1.ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА И ЕГО ЭВОЛЮЦИЯ

Проблема происхождения человека занимала умы философов и ученых с незапамятных времен, но только создание Дарвином эволюционной теории поставило поиски ее решения на научную почву. В 1871 г. Дарвин опубликовал книгу «Происхождение человека и половой отбор», в которой обосновал выводы о том, что человек мог произойти от некоторой животной формы и что предком человека и современных человекообразных обезьян (антропоидов) был некогда существовавший, но впоследствии исчезнувший вид обезьян. Созданная Дарвином симиальная (лат. simia – обезъяна) гипотеза антропогенеза опиралась на множество фактов (анатомических, физиологических, эмбриологических и др.). Подтверждением гипотезы является биогенетический закон ГеккеляМюллера, согласно которому онтогенез (индивидуальное развитие особи) есть краткое воспроизведение основных этапов филогенеза того таксона, к которому принадлежит данная особь. Эмбриология установила, что зародыш человека на начальных ступенях развития неотличим от зародышей рыб (наличие жаберных щелей), пресмыкающихся, млекопитающих (в частности, обезьян). Современная наука добавила еще несколько фактов, в частности, следующий: чем ближе к человеку находится в эволюционном ряду вид животных, тем больше в его геноме генов, идентичных генам человека. Так, у насекомоядных млекопитающих, эволюционных

169

предков отряда приматов, их доля составляет 60 – 70 %, у гориллы –

98 %, шимпанзе – 98,5 %.

Если исходить из посылки, что предком человека был некогда существовавший вид обезьян, то логично предположить, что существовали переходные формы от обезьяны к человеку (питекантропы, как их назвал Геккель), костные остатки которых могут быть найдены в природе. Палеонтология, основоположником которой был Кювье, накопила достаточно много фактов, позволяющих подтвердить симиальную гипотезу Дарвина. Опираясь на имеющиеся факты, современная наука сформулировала следующую гипотезу происхождения человека (антропогенеза).

Общим предком человека и современных антропоидов считается вид дриопитеков (древесных обезьян), возникший около 20 млн. лет назад и живший на территории от Индии до Африки. Дриопитеки положили начало двум эволюционным ветвям, приведшим к появлению человекообразных обезьян и австралопитеков. Последний вид, судя по найденным костным остаткам нескольких сотен особей, существовал в Южной Африке, Юго-Восточной и Восточной Азии около 5-2,5 млн лет назад. Он и стал, по-видимому, непосредственным предком вида homosapiens (человек разумный). В пользу этой гипотезы говорят следующие факты. Австралопитеки передвигались на двух ногах, что освободило передние конечности для выполнения других жизненных функций, а именно, зачатков орудийной деятельности. Они использовали камни и другие предметы для защиты от хищников, для охоты (о чем свидетельствуют скопления костей разных животных рядом со скелетами этих обезьян) и добывания пищи. Прямохождение вело к перестройке их скелета, к развитию мозга, поскольку этот вид перемещения требовал сохранения равновесия тела и сложной координации работы систем органов. Рост австралопитековых составлял 120-150 см, вес – 20-50 кг, объем мозга – примерно 550 куб. см (как у современной гориллы). Около 3-2 млн лет существовал вид обезьян, относящихся к австралопитековым, объем мозга которых составляла примерно 670 куб. см. Они умели обрабатывать камни для изготовления орудий охоты и разделки туш (найдено около 20 типов орудий), совершать примитивные трудовые действия. Этот вид обезьянолюдей получил название «человек умелый» (homohabilis), «человек-ремесленник» (homofaber), зинджантроп. Следы его существования найдены английским антропологом Л. Лики в 1959 г.

170