К двадцатым годам ХХ века у генетиков накопилось столько критических замечаний в адрес дарвиновской теории эволюции, что они стали отрицать теорию Дарвина, как ложную. В ответ, наиболее рьяные дарвинисты доходили до того, что отрицали генетику как науку. В биологии возник хаос, который можно охарактеризовать отрывком из известной басни Крылова про лебедя, рака и щуку:
«Из кожи лезут вон, а возу все нет ходу!
Поклажа бы для них казалась и легка:
Да Лебедь рвется в облака,
Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.
Кто виноват из них, кто прав – судить не нам;
Да только воз и ныне там».
Нужно было мирить генетиков и дарвинистов, общая ошибка которых заключалась в нежелании посмотреть на проблему с чужой точки зрения. Каждый из оппонентов, образно говоря, кидал камни в чужой огород, не видя, что там растет. «Нередко приходится встречаться со взглядами и мнениями, если и не прямо враждебными генетике, то во всяком случае характеризующими крайне сдержанное и недоверчивое отношение к ней… – писал Четвериков. – В чем же причина этого недоверия? Мне думается, что причину этому надо искать в том, что генетика в своих выводах слишком резко и определенно затрагивает некоторые уже давно сложившиеся общие теоретические взгляды, слишком жестко ломает привычные, глубоко гнездящиеся представления, а наша теоретическая мысль неохотно меняет хорошо накатанные колеи привычных логических обобщений на неровную дорогу новых, хотя и более соответствующих нашим современным знаниям, построений».
Четвериков показал, что между данными генетики и эволюционной теорией никакого противоречия не существует. В частности, он объяснил, что признаки (мутации) не растворяются в популяциях, а сохраняются в генах отдельных особей. По мере старения вида в нем накапливается все больше и больше мутаций.
Дело, начатое Четвериковым, продолжили другие ученые и в результате дополненная (и кое-где исправленная) эволюционная теория Дарвина стала называться синтетической теорией эволюции.
Название «синтетическая», возникшее случайным образом, приобрело глубокий смысл. Лучшего названия невозможно было и придумать. Во-первых, эта теория стала продуктом синтеза, то есть обобщения взглядов многих ученых. Во-вторых, синтетическая теория эволюции обобщила данные многих направлений биологии (см. рисунок).
Основные положения синтетической теории эволюции следующие:
Материалом для эволюции служат наследственные изменения – мутации (и их комбинации).
Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование.
Наименьшей единицей эволюции является популяция.
Эволюция в большинстве случаев носит дивергентный или расходящийся характер. Иначе говоря, один вид может стать предком нескольких дочерних видов.
Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование, как этап эволюционного процесса, представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.
Вид состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но не изолированных репродуктивно[72] групп – подвидов и популяций.
Вид существует как целостное и замкнутое образование. Целостность вида поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, которые приводят к обмену генами между популяции.
Эволюция имеет ненаправленный характер (то есть она не идет в направлении какой-либо определенной конечной цели) и она бесконечна.
Эволюция носит необратимый характер. Еще Дарвин писал о необратимости эволюции: «Если даже среда обитания полностью повторяется, то вид никогда не может вернуться к прежнему состоянию». У организма, приспособившегося к новым условиям окружающей среды, происходят определенные изменения в строении и функциях. При возвращении условий окружающей среды к прежним параметрам или же при возвращении организма в прежнюю среду обитания, изменений к обратному не происходит. Проще говоря, если какой-то орган исчезает в результате эволюции, то он не восстановится при возвращении условия окружающей среды к прежним значениям. Наземные животные, будучи потомками водных обитателей, при возвращении в водную среду не становятся рыбами – посмотрите на тюленя или моржа. Они всего лишь приобретают необходимое для жизни в водной среде строение конечностей, которые превращаются в ласты и еще ряд свойств, облегчающих жизнь в водной среде.
Тюлень
Морж
Именно в рамках синтетической теории эволюции в качестве элементарной единицы эволюции выделена популяция, а не отдельная особь или вид, включающий в себя несколько популяций.
Глава одиннадцатая. Гипотеза Черной Королевы[73]
«Алиса в изумлении огляделась.
– Что это? – спросила она. – Мы так и остались под этим деревом! Неужели мы не стронулись с места ни на шаг?
– Ну, конечно, нет, – ответила Королева. – А ты чего хотела?
– У нас, – сказала Алиса, с трудом переводя дух, – когда долго бежишь со всех ног, непременно попадешь в другое место.
– Какая медлительная страна! – сказала Королева. – Ну, а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте! Если же хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать по меньшей мере вдвое быстрее!»
Суть гипотезы Черной королевы заключается в том, что для того, чтобы остаться на том же месте, приходится бежать со всех ног, для того, чтобы сохранять свою приспособленность на постоянном уровне, видам приходится активно эволюционировать. Кто остановится, того безжалостная природа сразу же снимает с дистанции и отправляет в небытие.
О гипотезе Черной королевы написано много и большинство того, что написано, слишком сложно для понимания человека, не разбирающегося в тонкостях биологии, нюансах статистики и хитросплетениях эволюции. Мозг начинает плавиться, внимание рассеивается, доводы путаются, а ночью может присниться Черная королева, которая на кровать садится и спать не дает всю ночь.
Мы разберемся с Черной королевой по-простому, без традиционного английского тумана и прочих заморочек.
Суть вы уже уяснили – тот, кто развивается, остается на своем месте в эволюционной гонке. Теперь надо уяснить смысл этой сути.
Как вы уже знаете, все живое на нашей планете может размножаться двумя путями – половым и бесполым. Бесполое размножение в целом выгоднее полового.
Во-первых, оно происходит быстрее. Не нужно тратить время и силы на поиск партнера и ждать (как это нередко случается) определенного периода для совокупления.
Во-вторых, половое размножение может представлять опасность для жизни. Самцам нередко приходится утверждать свое право на оплодотворение самок в поединках, яркая демаскирующая окраска самцов многих птиц помогает привлечь внимание не только самок, но и хищников,[74] а о самке богомола, которая после полового акта съедает самца, даже и вспоминать не хочется.
«А как же любовь?! – возразят сейчас многие из читателей. – Да ради такого замечательного чувства и всех прилагающихся к нему положительных эмоций, можно пойти на любые жертвы…».
Возможно, что и так. Но давайте не будем путать причину и следствие. Влечение к особям противоположного пола (назовите его хоть «любовью», хоть «вожделением», хоть «похотью» – суть едино) – это стимул, побуждающий к половому размножению, к совершению половых актов. Образно говоря, любовь – это пряник, созданный для стимулирования особей, размножающихся половым путем. Половой способ размножения первичен, а влечение вторично, и если вы думаете, что мать наша Эволюция будет поддерживать процесс ради прилагающегося к нему пряника, то вы слишком хорошего мнения о ней.
В-третьих, при половом размножении может теряться понапрасну огромное количество половых клеток. Самки млекопитающих регулярно теряют неоплодотворенные яйцеклетки, самцы всех животных во время полового акта выделяют гораздо больше сперматозоидов, чем нужно для оплодотворения, рыбы могут откладывать астрономические количества икринок, подавляющее большинство которых никогда не превратится в рыб… А вот при бесполом размножении клетками налево-направо швыряться не приходится, ценные ресурсы не тратятся впустую.
В-четвертых, при бесполом размножении численность особей увеличивается быстрее, чем при половом размножении. Надо ли объяснять, насколько выгоден в эволюционной борьбе быстрый прирост?
А у полового способа размножения всего одно эволюционное преимущество – рекомбинация, возможность сочетания генов, полученных от каждого из родителей. При половом размножении виды лучше приспосабливаются к среде.
Но скажите, положа руку на сердце, стоит ли эта рекомбинация таких жертв? Микроскопические обитатели водоемов – коловратки из подкласса бделоидных (гугл вам в помощь!), добрую сотню миллионов лет обходящиеся без полового размножения, не вымерли, а продолжают жить да процветать.[75]
Одним из важнейших преимуществ, которое дает организмам половое размножение, является сопротивление к паразитам. Если организм размножается бесполым путем, то все потомство генетически одинаково или практически одинаково. При таком раскладе паразиты очень быстро приобретут способность эффективно бороться с защитой организма-хозяина, что может привести к вымиранию «хозяйского» вида. Однако же если хозяева будут быстро изменяться, в результате чего время от времени станут появляться «защитные» комбинации генов, то паразитам придется туго. Им придется перманентно приспосабливаться к изменяющимся условиям среды существования (организму-хозяину) и не факт еще, что приспособление всегда будет удачным. Образно говоря, между хозяевами и паразитами идет непрекращающаяся «гонка вооружений» – паразиты повышают приспособленность к организмам хозяев, а хозяева повышают способность противостоять паразитам. Вот вам «Черная королева» во всей ее красе – развитие идет бурными темпами, а баланс сил «хозяин-паразит» стоит на месте.