Джерри Койн - Эволюция: Неопровержимые доказательства

Возможно, вы задались вопросом: почему, если эти виды-двойники так похожи внешне, мы считаем их разными биологическими видами? Ответ таков: они сосуществуют на одной и той же территории, но при этом никогда не обмениваются генами; представители разных видов никогда не скрещиваются между собой. (Это можно проверить в лаборатории: провести эксперименты по скрещиванию или напрямую рассмотреть гены и убедиться, что виды ими не обмениваются.) Таким образом, эти группы репродуктивно изолированы друг от друга: они представляют собой отдельные генофонды, которые не смешиваются. Резонно допустить, что при отражающем истинное положение вещей взгляде на причины, приводящие к обособлению этих групп в природе, эти виды-двойники на самом деле различаются.

А если мы думаем или чувствуем, что кареглазые и голубоглазые люди или эскимосы и финны – это представители одного биологического вида, мы осознаем: это потому, что они могут спариваться друг с другом и производить потомство, наделенное совокупностью их генов. Иными словами, у них один генофонд. Размышляя о видах-двойниках и вариациях среди людей, мы приходим к выводу, что виды обособлены не только потому, что различаются внешне, но потому, что между ними есть преграды для скрещивания.

Первыми это осознали Эрнст Майр и русский генетик Феодосий Добжанский, и в 1942 г. Майр предложил научное определение вида, которое стало золотым стандартом в эволюционной биологии. Используя для определения вида репродуктивный критерий, Майр характеризовал вид следующим образом: « Группы действительно или потенциально скрещивающихся естественных популяций, репродуктивно изолированных от других таких же групп ». Это определение известно как биологическая концепция вида, или БКВ. Репродуктивная изоляция попросту означает, что представители разных видов наделены такими чертами – различиями во внешности, повадках и физиологии, – которые не позволяют им успешно скрещиваться, в то время как представители одного вида могут скрещиваться с легкостью.

Что мешает представителям двух родственных видов скрещиваться между собой? Существует множество разных репродуктивных барьеров. Например, виды могут не скрещиваться по той простой причине, что у них не совпадают брачные сезоны или время цветения. Например, некоторые кораллы размножаются только одну ночь в году, выбрасывая массу яйцеклеток и сперматозоидов в море в течение считаных часов. Близкородственный вид, который обитает на той же территории, остается обособленным, потому что пик его размножения происходит на несколько часов раньше или позже, поэтому яйцеклетки одного вида не встречаются со сперматозоидами другого. У близких, но обособленных видов животных зачастую брачные ритуалы или феромоны различаются, поэтому они не находят представителей родственного вида сексуально привлекательными. Феромоны самок дрозофил, которых я изучаю, не привлекают самцов другого вида. Кроме того, виды бывают репродуктивно изолированы за счет того, что предпочитают разную среду обитания и поэтому попросту не встречаются. Многие виды насекомых питаются и размножаются только на одном определенном виде растения, и разные виды насекомых строго привязаны к различным видам растений. Это и препятствует их встрече в брачный период. Близкородственные виды растений не скрещиваются потому, что у них разные опылители. Например, два вида губастика ( Mimulus ) произрастают в одном и том же месте Сьерра-Невады, но редко скрещиваются, потому что один вид опыляют шмели, а другой – колибри.

Изолирующие барьеры могут действовать и после спаривания. Пыльца одного вида растений может просто не прорасти на пестике другого. Если зародыш и сформировался, он может погибнуть, так и не появившись: именно это происходит, если скрестить овцу с козой. Даже если гибриды выживают, они могут оказаться стерильными: классический пример – это крепкий, но стерильный мул, плод скрещивания кобылы и осла. Виды, которые порождают стерильных гибридов, совершенно точно не в состоянии обмениваться генами.

Конечно, случается, что разные изолирующие барьеры действуют и сообща. Большую часть 2000-х гг. я изучал два вида дрозофил, которые обитают на тропическом вулканическом острове Сан-Томе к западу от побережья Африки. Эти два вида до некоторой степени взаимоизолированы за счет местообитания: один вид живет в верхней части вулкана, а второй – у подножия, хотя их ареалы отчасти накладываются друг на друга. Но у этих дрозофил еще и разные брачные ритуалы, поэтому, даже когда они встречаются, представители двух видов редко спариваются. Если же им удается спариться, то сперматозоиды одного вида крайне плохо оплодотворяют яйца другого, поэтому при скрещивании появляется очень мало потомства. И половина этого гибридного потомства (если быть точным, все самцы) оказывается стерильна. Суммируя влияние всех этих барьеров, мы заключаем, что в природе разные виды практически не обмениваются генами между собой, и этот вывод получает подтверждение при секвенировании ДНК. Следовательно, это явно разные биологические виды.

Преимущество БКВ в том, что она решает многие вопросы, на которые не могут ответить определения видов, основанные на внешнем облике. Что это за загадочные группы комаров? Это различные виды, потому что они не обмениваются генами. Как насчет эскимосов и канг? Возможно, эти популяции и не скрещиваются напрямую (сомневаюсь, чтобы когда-либо существовал подобный союз), однако потенциально существует вероятность переноса генов (генетического потока) из одной популяции в другую через промежуточные географические регионы, и, несомненно, если бы представители этих двух популяций скрестились, то произвели бы фертильное потомство. А мужчины и женщины являются представителями одного вида, потому что их гены соединяются при размножении.

Таким образом, согласно БКВ, вид – это репродуктивное единство, генофонд. А это означает, что вид также и эволюционное единство . Если в пределах вида происходит «хорошая мутация», например мутация у тигров, которая увеличивает приплод детенышей у тигрицы на 10 %, то ген, содержащий подобную мутацию, распространится внутри этого вида. Но за пределы вида данная мутация не выйдет, поскольку тигры не обмениваются генами с другими видами. Следовательно, биологический вид – это такая единица эволюции, в рамках которой происходит развитие. Вот почему представители всего вида в целом выглядят и ведут себя очень похоже: ведь у них общие гены и они сходным образом реагируют на факторы эволюции. А отсутствие скрещивания между видами, обитающими в одном и том же месте, не только сохраняет различия в их внешности и повадках, но и дает возможность неограниченной дивергенции [44].