Кирилл Еськов - Доказательства эволюции

Биолога Алексея Оскольского донимал один антиэволюционист, напиравший на «отсутствие переходных форм». Оскольский спросил его: «Между тобой и твоими родителями тоже нет переходных форм, как же доказать, что именно эти люди являются твоими родителями? — «ДНК посмотреть», — не задумываясь, ответил антиэволюционист. «Ну так вот у человека и шимпанзе тоже можно ДНК посмотреть», — сказал Оскольский. Оппонента проняло.

Судя по палеонтологической летописи и по измерениям скорости мутаций, полная репродуктивная изоляция (несовместимость геномов) достигается в природе в среднем за 3 миллиона лет. Иногда больше: например, у африканских цихлид на это уходитобычно от 4 до 14 млн лет. Однако на практике биологи в большинстве случаев считают разными видами такие группы особей, которые не скрещиваются или почти не скрещиваются в природе, независимо от того, могут ли они скрещиваться в принципе. Например, тетерев и глухарь — бесспорно разные виды, хотя в принципе могут скрещиваться и давать плодовитое потомство. Другие примеры: собака, волк и шакал; очень многие виды оленей; большинство видов и даже родов африканских цихлид. Поэтому ключевым событием в видообразовании является появление не «полной» изоляции (генетической несовместимости), а фактическойизоляции, когда особи из двух популяций перестают скрещиваться в природных условиях, даже если проживают на одной территории. А значит, наблюдение образования нового вида в естественных условиях в принципе возможно, но это редкое событие. Например, рассчитано, что одних только жуков появляется в среднем по два новых вида в столетие (см.: Невероятное разнообразие жуков получило эволюционное объяснение )В то же время, в лабораторных условиях скорость эволюционных изменений может быть увеличена, поэтому ученым неоднократно удалось зафиксировать основные этапы видообразования у лабораторных животных (см. ниже: Опыты по искусственному видообразованию).

Известны многие случаи видообразования посредством гибридизации и полиплоидизации у таких растений, как конопля, крапива, первоцвет, редька, капуста, а также у различных видов папоротников. У растений видообразование в природе часто происходит в результате межвидовой гибридизации и последующей полиплоидизации (удвоения хромосомного набора). Этот механизм видообразования интересен тем, что он ведет к мгновенному и автоматическому формированию полной генетической несовместимости нового вида с видами-предками. В ряде случаев видообразование у растений происходило без гибридизации и полиплоидизации (кукуруза, Stephanomeria malheurensis ).

Дрозофилы, также известные как плодовые мушки, входят в число наиболее изученных организмов. С 70-х годов детально изучены многие случаи видообразования у дрозофил, а отдельные этапы видообразования воспроизведены в экспериментах. Видообразование происходило в частности за счет пространственного разделения, разделения по экологическим нишам в одном ареале, изменения поведения при спаривании, дизруптивного отбора (= отбора на расхождение), а также за счет эффекта бутылочного горлышка(в ходе экспериментов founder-flush).

Видообразование наблюдалось в лабораторных популяциях комнатных мух, мух Eurosta solidaginis , яблонных мух-пестрокрылок, мучных жуков, комаров и других насекомых. Зелёные водоросли и бактерии были классифицированы как отдельные виды из-за превращения одноклеточных в многоклеточные и из-за изменения строения, такого как превращение коротких отростков в длинные — все это в результате давления отбора.

Видообразование также наблюдалось и у млекопитающих. Шесть случаев видообразования у домовых мышей на острове Мадейра за последние 500 лет были следствием географической изоляции, генетического дрейфа и слияния хромосом. Слияние двух хромосом — это наиболее заметное различие геномов человека и шимпанзе, а у некоторых мадейрских мышей за 500 лет было девять подобных слияний ( Britton-Davidian et al., 2000).

Яблонные мухи-пестрокрылки Rhagoletis pomonella, а также паразитирующие на них наездники Diachasma являются примером наблюдаемого симпатрического видообразования (= видообразования без разделения популяции физическими барьерами). Первоначально вид обитал в восточной части США. До появления европейцев личинки этих мух развивались только в плодах боярышника. Однако с завозом в Америку яблонь (первое упоминание яблонь в Америке — 1647 год), открылась новая экологическая ниша. В 1864 году личинки Rhagoletis pomonella были обнаружены в яблоках, тем самым зафиксирована яблонная раса этого вида. За полтора века наблюдений расы очень сильно разошлись. Они почти не скрещиваются друг с другом (уровень гибридизации не превышает 4–6 %). Яблоневая раса спаривается почти исключительно на яблонях, а боярышниковая — на боярышнике, что, учитывая разное время созревания плодов, приводит к репродуктивной изоляции. Подробный «разбор полетов» яблонной мухи и ее паразитов-наездников см. в заметке: « Цепная реакция видообразования«.

У пестрокрылок известно еще несколько видов-двойников, которые живут на разных видах растений — предположительно, видообразование у них протекало именно по описанной схеме (см. также: Для видообразования достаточно одного гена).

1) Рыбы Amphilophus citrinellus и A. zaliosus в озере Апойо в Никарагуа ( Для видообразования не нужны барьеры).

2) Пальмы Howea forsteriana и H. belmoreana на острове Лорд-Хау в 580 км от восточного побережья Австралии ( Эволюция без преград: ботаники нашли новое доказательство видообразования без географических барьеров).

3) Бабочки Heliconius в Центральной и Южной Америке ( Зафиксирован начальный этап видообразования у тропических бабочек)

4) Трехиглая колюшка Gasterosteus aculeatus , подразделившаяся на два вида — донный и пелагический — в озерах Канады ( Экспериментально подтверждено влияние видообразования на свойства экосистем).

5) Вьюрки Nesospiza acunhae и N. wilkinsi на островах Тристан-да-Кунья ( Видообразование на разных островах идет параллельными путями).

6) Палочник Timema cristinae ( Sandoval, 2008).

7) Стеблевой мотылек Ostrinia nubilalis .

8) Рыбы-цихлиды рода Pundamilia ( Carleton et al., 2005).

9) Морская улитка Littorina saxatilis ( Cruz et al., 2004).

10) Растения Mimulus lewisii и M. cardinalis .

11) Бабочка-листовертка Zeiraphera diniana ( Emelianov et al., 2001).

12) Гороховая тля Acyrthosiphon pisum ( Frantz et al., 2009).

13) Рыба Gambusia hubbsi ( Langerhans et al., 2007).

14) Растение Anthoxanthum odoratum ( Snaydon & Davies, 1976).

15) Рыбы Hypoplectrus ( Puebla et al., 2007).