Борис Жуков - Три возраста эволюции

В центре внимания новой теории находится процесс видообразования.

Согласно СТЭ, биологический вид – это система популяций, способных обмениваться генами. Вид может занимать весьма обширную территорию, на разных участках которой условия жизни различаются довольно сильно.

Соответственно, направление естественного отбора для разных популяций может быть разным, однако межпопуляционный обмен генами сглаживает и размывает создаваемые отбором различия, поддерживая единство вида. Если же обмен генами по каким-либо причинам становится невозможным, изолированные друг от друга популяцим начинают эволюционировать независимо. Различия между ними из плавных и статистических со временем превращаются в резкие и однозначные. Теперь даже если разделившая их преграда исчезнет (как растаял ледник, загнавший когда-то теплолюбивую флору и фауну на противоположные края Евразии), они могут «не узнать» друг в друге соплеменников. Более того, зачастую естественный отбор начинает целенаправленно работать против скрещивания между ними: ведь обе новые формы приспособлены каждая к своим условиям обитания, а их гибрид почти неизбежно будет уступать обеим в эффективности использования этих условий. Когда процесс закончится, и скрещивание вновь возникших форм станет в природе биологически невозможным (или превратится в редкую, не имеющую последствий случайность вроде иногда рождающихся в природе гибридов тетерева и глухаря или куницы и соболя), это будет означать, что акт видообразования свершился: исходный вид разделился на два новых.

В последующие десятилетия вооруженные новой концепцией исследователи обнаружили немало подтверждений механизмов СТЭ – видов, «захваченных» в процессе разделенияч и становления.

Некоторые составляющие процесса видообразования (в частности, возникновение репродуктивной изоляции внутри популяции, подвергнутой разнонаправленному отбору) удалось даже воспроизвести в эксперименте – причем на таких разных группах, как насекомые и дрожжи. Было, например, показано, что если разделить исходно однородную популяцию на две части и вести в них отбор в противоположных направлениях, через определенное число поколений скрещивание между представителями этих групп становится затрудненным или даже невозможным. Правда, все наблюдавшиеся таким образом события относились к популяционному, максимум – видовому уровню: никто не видел становления хотя бы нового семейства или отряда, не говоря уж о классах и типах. Но ведь эти процессы должны идти в геологическом масштабе времени, так что прямое наблюдение их просто невозможно. Во всяком случае, теоретики СТЭ не видели здесь никаких принципиальных трудностей: по их мнению, эволюционное становление крупных групп ничем принципиально не отличается от видообразования. Если потомкам разделившегося вида повезет, то они, эволюционируя независимо друг от друга, постепенно накопят различия, соответствующие уровню разных родов, потом – разных семейств и т. д.

Конечно, на самом деле СТЭ гораздо глубже и сложнее: наряду с тем, о чем говорилось выше важную роль в ней играют случайные изменения генных частот («дрейф генов»), резкие колебания численности популяций и другие факторы, вплоть до поведенческих изменений. Но в любом случае

в центре внимания эволюционной теории ХХ века оказались именно генетические механизмы эволюции.

До поры до времени это было лишь смещение фокуса внимания: традиционные исследования «кто кому родня» никуда не делись, просто теперь они стали уделом специалистов по конкретным группам. Впрочем, по мере развития молекулярно-биологических методов генетический подход стал все больше проникать и в эту область. В самом деле, зачем спорить, происходит ли группа А от группы В, с которой ее роднит тип эмбрионального развития, или от группы С, имеющей тот же уникальный ротовой аппарат? Надо просто взять у представителей каждой группы несколько белков (желательно таких, которые есть в каждой клетке), определить их последовательность и подсчитать число отличающихся аминокислот. (Еще лучше брать не белки, а сразу гены – в нуклеотидных «текстах» всегда найдется немало «разночтений», не отраженных в белке.) А дальше нехитрая компьютерная программка сама построит наиболее вероятное филогенетическое дерево...

Пожалуй, только одна область биологии оставалась практически недоступной для такого подхода – палеонтология. У ископаемых организмов (за исключением мамонтов и других существ ледникового периода, чью плоть сохранила вечная мерзлота) нет ни белков, ни нуклеиновых кислот. Их ткани давно заместились минеральными соединениями, хранящими форму древних существ, но не их генетические тексты.

Палеонтологам волей-неволей приходится работать «по старинке», опираясь исключительно на морфологические признаки (причем зачастую плохо различимые или представленные не полностью – многие ископаемые животные описаны на основании нескольких разрозненных костей или даже одного-единственного фрагмента) и интуитивно определяя их эволюционный «вес».

Правда, это компенсируется немаловажным преимуществом: в отличие от специалистов по современной флоре и фауне палеонтологи могли рассматривать не только «мгновенные снимки» эволюции, но и целые «фильмы» или, по крайней мере, значительные их фрагменты – последовательно сменяющие друг друга формы. Разумеется, то, что одни кости или панцири залегают над другими, еще не следует, что обладатели первых – прямые потомки владельцев вторых. Но в некоторых случаях полнота и сохранность останков были настолько высоки, что не допускали сомнений в том, кто от кого произошел и когда именно.

Одной из таких счастливых находок стали отложения соленого озера Туркана (Рудольф) в Кении, где палеонтологи обнаружили огромное количество хорошо сохранившихся раковин десятков видов пресноводных моллюсков, населявших этот водоем в течение последних 5 млн лет. За это время в озере возникло несколько новых видов моллюсков. И всякий раз процесс формирования нового вида занимал сравнительно небольшое время (5 – 50 тысяч лет), а между этими сравнительно редкими событиями виды оставались стабильными по миллиону и более лет.

История турканских моллюсков вызвала ожесточенные споры: критики резонно указывали, что большинство скачкообразно возникших видов появляются в отложениях сразу после слоев вулканического туфа (следов катастрофических извержений), т. е. строго говоря, их возникновение приходится на разрывы в осадочной «летописи». Однако свидетельств крайней неравномерности темпов эволюции находилось все больше.