Пространственная изоляция может существовать в двух видах – изоляция, обусловленная наличием естественных географических барьеров, и изоляция, обусловленная расстоянием между популяциями или отдельными особями.
При биологической изоляции скрещиванию препятствуют не географические, а биологические причины. Примером такой изоляции могут служить популяции одуванчиков, растущие на открытых и затененных местах. У птиц изолирующими факторами могут служить сдвиги времени спаривания и гнездования, инстинкты строения гнезд, приводящие к их различному расположению, или же разные демонстративные позы при спаривании.
Какой бы ни была изоляция, принципиальное значение ее одно и то же – изоляция вызывает и закрепляет различия между группами. Важно понимать, что, выступая в роли эволюционного фактора, изоляция не создает новых генотипов, как это делает мутационный процесс. Изоляция дает генетическим изменениям возможность распространиться в популяции до значимых пределов, до такого момента, когда можно будет говорить о появлении и закреплении новых признаков. В каждой изолированной группе особей вектор естественного отбора имеет свое направление.
Если бы эволюционный процесс протекал без многочисленных изоляций, то жизнь на нашей планете могла бы быть представлена одним-единственным биологическим видом. Глядя на многообразие живой природы, такое невозможно представить, но мы же говорим о теоретической условной модели.
Эволюция представляет собой последовательно осуществляемый процесс, который должен приводить к определенному результату.
Дарвин выделял несколько результатов эволюции.
Главным ее результатом является совершенствование приспособленности организмов к условиям обитания. Эволюция целесообразна, и целесообразность эта проявляется в выживании наиболее приспособленных организмов. Те, кто не сумел приспособиться, вымирают.
Обратите внимание на слова «совершенствование приспособленности». Главным результатом эволюции является не приспособление организмов к условиям обитания, а совершенствование этой приспособленности. В результате эволюции приспособленность не появляется, а улучшается!
Вариантов повышения приспособленности организмов к условиям среды, обусловленной естественным отбором, существует великое множество, начиная с маскировочной окраски, делающей организмы менее заметными, и заканчивая различными инстинктами (самосохранения, заботы о потомстве и др.).
Важно понимать (Дарвин указывал на это особо), что приспособленность организмов к среде обитания носит относительный характер. При изменении условий окружающей среды полезные признаки могут оказаться бесполезными или вредными. Так, например, заяц-беляк, обитающий на севере Евразии, обладает способностью сезонной смены окраски в маскировочных целях. Летом его мех имеет рыжевато-серую или просто серую окраску, делающую зайца малозаметным на фоне растительности, а зимой окраска становится белой, позволяющей зайцу не выделяться на снежном фоне. Однако в случае аномально теплой зимы, когда снег не покрывает землю, белая зимняя окраска идет зайцу во вред – он становится хорошо заметным.
Другим примером могут служить водные растения, которые способны поглощать воду всей поверхностью тела и потому не нуждаются в развитой корневой системе. И это правильно, поскольку поглощение воды всей поверхностью более эффективно, чем впитывание ее одними лишь корнями. Но при пересыхании водоема слабые корни и большая площадь тела, активно испаряющего влагу, из преимущества превращаются в недостаток, приводящий растения к гибели от обезвоживания.
Вторым по значимости результатом эволюции является увеличение многообразия видов в природе. Это приводит к повышению общего уровня организации жизни и придает стабильность биосфере нашей планеты.
Каким образом многообразие видов приводит к повышению общего уровня организации жизни?
Нарастание многообразия усложняет взаимоотношения между организмами. Высокоорганизованные формы организмов имеют преимущество перед остальными, в результате чего развитие живого мира осуществляется от низших форм к высшим, то есть происходит морфофизиологический прогресс (в основном, в подавляющем большинстве случаев).
Третий результат эволюции следует из второго и тесно с ним связан – эволюция приводит к преобразованию биосферы нашей планеты в целом.
Любое научное учение динамично, а не статично. Наука не стоит на месте, она перманентно развивается. Теории и концепции дополняются и уточняются, гипотезы подтверждаются или отвергаются, а время от времени совершаются открытия, которые переворачивают научные системы вверх ногами (или, если точнее – ставят их с головы на ноги).
Теория эволюции, созданная Дарвином, тоже претерпела значительные изменения. Современное учение, существенно отличающееся от изначального дарвинизма, было создано в первой половине XX века. Оно называется синтетической теорией эволюции. Термин «синтетическая» произошел от названия книги известного английского эволюциониста Джулиана Хаксли «Эволюция: современный синтез», опубликованной в 1942 году, основы «нового дарвинизма» были заложены задолго до Хаксли советским биологом Сергеем Четвериковым, опубликовавшим в 1926 году статью «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики». В этой работе Четвериков связал эволюционное учение Дарвина с законами наследственности, можно сказать – примирил генетику с дарвинизмом.
Для современного человека слова «примирил генетику с дарвинизмом» звучат странно – как можно и зачем нужно мирить то, что тесно связано друг с другом. Но дело было почти сто лет назад, а тогда имел место конфликт между генетикой и дарвиновской теорией эволюции. Юная генетика, родившаяся в 1900 году, вела себя словно взбалмошный подросток – по любому поводу конфликтовала с дарвинизмом. Ограниченность знаний часто приводила генетиков к ложным выводам. Чуть ли ни каждое новое открытие в области генетики приводило к нападкам на дарвиновскую теорию.
Справедливости ради надо сказать, что нападки возникали не на пустом месте, почва для них имелась. У эволюционного учения Чарльза Дарвина было одно слабое звено – представления о наследственности.
В 1867 году, спустя 8 лет после публикации «Происхождения видов», по дарвиновской теории был нанесен сокрушительный удар. Британский инженер Генри Дженкин, известный широтой своих интересов, в числе которых была и биология, высказал в адрес дарвиновской теории ряд критических замечаний, главным из которых было поглощающее влияние свободного скрещивания в популяции.
Суть естественного отбора – в закреплении полезных признаков, верно? Особь, имеющая полезный приспособительный признак, оставляет больше потомства… и так далее.
Допустим, что в популяции появилась особь с неким полезным признаком.
Но как может этот признак закрепиться в популяции? Ведь обладающая им особь будет скрещиваться только с особями, которые этого признака не имеют. И потомство особи, обладающей полезным признаком, будет скрещиваться только с «обычными» особями. Таким образом через несколько поколений полезный признак будет поглощен условным «болотом» обычных признаков. Произойдет «растворение» признака.
Вот отрывок из статьи Дженкина: «Представим белого человека, потерпевшего кораблекрушение на острове, населенном чернокожими. Возможно, наш герой станет их королем. В борьбе за выживание он убьет очень много чернокожих, он будет иметь очень много жен и детей, в то время как многие из его подданных будут жить холостяками и умрут, не оставив потомства… Но даже при столь благоприятных условиях никто из потомков нашего героя в каком-либо поколении не станет полностью белым…».
Разумеется, этот расистский пример заслуживает осуждения, но в ХIХ веке взгляды были иными, и никто из современников Генри Дженкина не осудил.
Дженкин считал, что полезный признак мог сохраниться лишь в том случае, если он возникал одновременно в короткий промежуток времени (то есть в одном поколении) у большого числа особей. Но в таком случае теряла смысл дарвиновская идея случайной изменчивости. Согласитесь, что многократно повторяющееся «случайным» назвать нельзя.
Критика Дженкина была абсолютно справедливой и выглядела на тот момент абсолютно логичной. Биологи XIX века считали, что при зачатии наследственный материал отца количественно смешивается с наследственным материалом матери (так называемая теория слитной наследственности) и наследственность потомка представляет собой «среднее арифметическое» наследственного материала отца и матери. Дарвин, также придерживавшийся теории слитной наследственности, критику Дженкина опровергнуть не смог и назвал ее своим кошмаром. Эти нападки на Дарвина вошли в историю под названием «кошмар Дженкина».
В результате массовой критики конца XIX – начала XX века наступил кризис дарвинского учения, который английский биолог Джулиан Хаксли метко окрестил «затмением дарвинизма». Сам Дарвин тоже поспособствовал этому кризису. Он внес в шестое издание «Происхождения видов» ряд изменений, которые противоречили его прежним взглядам. Критики стало меньше, но и логики в учении тоже стало меньше.
Речь шла не о смерти дарвинизма, обратите внимание, а именно о затмении. Подавляющее большинство биологов принимало дарвиновскую концепцию эволюции, но мало кто считал естественный отбор ее главной движущей силой – да, разумеется, все живое развивается, но вот как оно развивается, этого никто точно объяснить не может.
Объяснить пытались с различных позиций.
Одни ученые воскресили ламаркизм, признав наследование приобретенных признаков. Все особи в популяции стремятся к одному и тому же одними и теми же путями, поскольку находятся в схожих условиях. Они массово, большинством особей, «упражняют» свои органы, приобретают в течение жизни полезные признаки и так же массово передают их потомству. Никакого «болота» при таком положении дел существовать не может, поскольку полезные признаки появляются не у единиц, а у большинства.