Жан-Батист Панафье - Дарвин на отдыхе [Размышляем над теорией эволюции] [litres]

Тогда ген определили как базовую единицу наследственности, определяющую конкретный признак живого организма (см. также главу 4). Биологи различают генотип – комплекс генов конкретной особи – и фенотип – ее внешний вид или функционирование. Каждый ген присутствует в популяции в различных формах, получивших название аллели, которые могут проявляться в различных признаках: цвет кожи или глаз, форма отдельного органа, физическая или физиологическая аномалия. Эти вариации составляют полифморизм данного вида.

Казалось, новая наука оспаривала идеи Дарвина, потому что описывала, как аллели переходят неизменными из поколения в поколение, что объясняет сходство детей с их родителями. Дарвинизм же вел речь, напротив, о вариациях, которые, проявляясь, закладывают основы для новых видов. Консервация против эволюции. Дарвин так и не узнал о механизмах, открытых Менделем, и никто не может сказать, удалось бы ему интегрировать их в свою теорию, по крайней мере до того, как появился термин мутация.

В 1911 году Томас Морган (в 1933 году он получит Нобелевскую премию по медицине) доказал, что гены переносятся хромосомами, иногда изменяясь в ходе мутаций, которые приводят к появлению новых аллелей. Экспрессия генов, их трансляция на анатомическом или физиологическом уровне кажется сложным процессом, но вскоре выяснилось, что мутации прекрасно соответствуют тому поведению, которое ожидал увидеть Дарвин. С одной стороны, мутации проявляются случайно, вне зависимости от образа жизни животных или событий, произошедших с ними за время жизни. С другой – они передаются из поколения в поколение хромосомами. Другими словами, мутации и их воздействие в точности соответствовали характеристикам дарвиновских вариаций.

В 1930-е годы одно из направлений генетики занялось темой распределения генов в популяции и их изменением с течением времени. Популяционная генетика и стала связующим звеном между изначальным дарвинизмом и генетикой.

Изучение актуальных популяций позволяет тестировать действие селекции на большой выборке, в нескольких поколениях. Для своих экспериментов по передаче мутаций Томас Морган выбрал дрозофил, или «уксусных мушек». Мы можем часто видеть их кружащимися над спелыми фруктами у нас на кухне. Это насекомое легко разводить, у него всего за две недели появляется новое поколение. Благодаря 25 поколениям в год они дают прекрасную модель для отслеживания эволюции в популяции.

Две дрозофилы

Дарвин объяснял наличие на островах бескрылых птиц отбором, произведенным ветром. По его мнению, крылатых особей уносило бурей, тогда как бескрылые особи оставались на земле в безопасности. В 1936 году французский биолог Филипп Леритье (1906–1994) предложил проверить эту гипотезу на дрозофилах, выращенных в стенах лаборатории Роскофф, в Бретани. Буквально за несколько дней мушки-мутанты с рудиментарными (атрофированными) крыльями, неспособные летать, составили большинство в популяции. А мушек с обычными крыльями действительно сносило ветром, и большинство их просто исчезло. Леритье сделал вывод: «Бескрылость насекомых, обитающих в условиях наличия морского ветра, оказывается полезным увечьем, и мы предполагаем, что если бы в результате случайной мутации у некоторых видов это проявилось, то отбор поддержал бы такую мутацию». Так была экспериментально подтверждена гипотеза Дарвина.

«Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции».

Теперь возникновение новых видов получило глобальное объяснение через модель «аллопатрического видообразования», то есть когда формирование нового вида происходит на двух различных «родинах». Представим, что некий вид животных оказался разделен на две популяции каким-то непреодолимым барьером: морским проливом, пустыней или горной цепью. Предположим также, что условия жизни по разные стороны барьера различаются. В таком случае у двух популяций будут происходить случайные мутации. При навязывании различных ограничений они будут эволюционировать в разных направлениях. Если разделение популяций продолжается достаточно долго, то эволюция приведет к возникновению двух различных видов, неспособных скрещиваться между собой. Именно такой случай Дарвин наблюдал на Галапагосских островах. Другие модели, учитывающие хромосомные механизмы, позволяют понять, как может произойти формирование нового вида без физического разделения популяций – «симпатрическое видообразование».

Классическая модель видообразования – появления двух видов из одного

Результаты, достигнутые популяционной генетикой, и открытия, сделанные в области палеонтологии биогеографии, дополнили концепцию естественного отбора и превратили ее в «синтетическую теорию эволюции», или неодарвинизм. Этот синтез наряду с другими учеными был произведен в первую очередь генетиком Феодосием Добжанским (1900–1975), биологом Джулианом Хаксли (1887–1945, внуком Томаса Гексли), зоологом Эрнстом Майром (1904–2005) и палеонтологом Джорджем Симпсоном (1902–1984). По их мнению, эволюция связана со слабыми мутациями, вызывающими постепенное видоизменение популяций. Если популяция оказывалась в изоляции, то различия усиливались и постепенно приводили к возникновению новых видов.

Ученые стали наблюдать примеры эволюции в природе, например, у березовой пяденицы, ночной бабочки с крыльями, на которых обычно присутствуют светло-серые и темно-серые пятнышки. У нее существует редкая, так называемая меланистическая форма, тело и крылья при этом имеют густой коричневый цвет, почти черный. Первых мутантов заметили примерно в 1850 году около Манчестера. А в конце XIX века они составляли уже 98 % популяции.

Эти бабочки откладывают яйца в щелях стволов деревьев, покрытых сероватым лишайником, где их не видят главные враги – птицы. Загрязнение воздуха в результате промышленной революции уничтожило лишайники, а стволы деревьев почернели, из-за чего обычные бабочки стали на нем хорошо заметны, а мутанты, напротив, получили хорошую маскировку. Впоследствии, когда в 1970-х годах качество воздуха улучшилось и лишайники опять появились на деревьях, пропорция численности двух форм этого вида бабочек снова радикально изменилась. Этот процесс адаптации к среде обитания путем естественного отбора был описан в 1955 году. Те же процессы происходили с березовой пяденицей и в Соединенных Штатах.