их последовательных ступеней трудно поверить, что тот или иной тонко сбалансированный и превосходно скоординированный орган мог возникнуть в результате множества случайных событий, и многие до сих пор придерживаются точки зрения Пэйли. [Ридли (Ridley 1982) дал исторический обзор затруднений, с которыми сталкивается теория Дарвина, когда дело доходит до сложных коадаптированных органов.!]

Теперь на нашей стороне по крайней мере фактор времени— чего не было у Дарвина. Иными словами, мы теперь мо18 Глава 1

История формирования эволюционных принципов 19

жем с достаточной степенью уверенности утверждать, что с момента возникновения первого живого организма прошло примерно 3500 млн. лет, а с тех пор, как у животных, подобных плоским червям, появились первые рудиментарные фоторецепторы, прошло более 1000 млн. лег (табл. 1.1). За эти невообразимо длительные периоды времени даже невероятные события становятся мыслимыми. Однако Уильям Томсон (W. Thomson, 1824— 1907), впоследствии лорд Кельвин (Kelvin), сократил время, которым мог оперировать Дарвин, берясь доказать, что возраст Земли не может превышать 100 млн. лет. Эта ошибочная оценка ввергла Дарвина и дарвинистов в состояние неуверенности и подорвала веру к ним, во всяком случае со стороны их современников.

Сверх всего этого Дарвин связал свою теорию с механизмом наследственности, основанным на смешении наследственных задатков родительских особей, что было роковым для постулированных им мелких изменений. Он полагал, что вклады двух родительских особей смешиваются, давая потомство с промежуточными признаками. Однако на такой основе отбор благоприятных вариантов попросту невозможен, так как их в конечном счете неизбежно поглотили бы неблагоприятные варианты! Подумайте, что бы произошло, писал один из рецензентов «Происхождения видов» Флиминг Дженкин (Fleeming Jenkin, North Brit. Review, 1867, 149—171), с наследственными признаками белого человека, оказавшегося после кораблекрушения на острове, населенном неграми. Независимо от степени «превосходства» (слова рецензента) этих признаков с помощью простой арифметики можно показать, что всего за несколько поколений они были бы сведены на нет в результате смешения с признаками местного населения.

Для того чтобы справиться с затруднениями, возникшими в связи с представлениями о слитной наследственности, и с возражениями, выдвинутыми лордом Кельвином, Дарвину пришлось отвести в своей теории эволюции более важную роль наследованию признаков, приобретенных организмом в течение жизни. Таким путем вещество наследственности могло бы за короткое время ассимилировать относительно крупные и интегрированные изменения. Но при этом различие между дарвинизмом и ламаркизмом становится менее четким и вновь возникает старая проблема о том, почему одни приобретенные признаки оказываются закодированными в наследственном материале, а другие — нет. Из-за этого вера в дарвинизм еще больше ослабла, и в начале нашего века Норденшельд в своей классической «Истории биологии» (Nordenskiold, History of Biology, Tudor Publ. Co., 1929) посвятил большую главу упадку и даже полной отставке дарвинизма. «Дарвиновская теория происхождения видов, — писал он, — давно отброшена». Не говоря уже о переоценке длительности времени, которым располагала эволюция, необходимо было лучше представлять себе механизм наследственности, который мы рассмотрим в гл. 2 под рубрикой неодарвинизма (разд. 2.3). В течение короткого времени существовал также лагерь неоламаркистов (но см. разд. 2.2.4), отстаивавших естественный отбор вместе с приобретенными признаками. Например, Сент-Джордж Джексон Майварт в своей книге «К вопросу о происхождении видов» (St. George Jackson Mivart, «On the Genesis of Species*, Macmillan, 1871) писал, что он не может представить себе, как путем постепенного накопления мелких изменений могла происходить эволюция, поскольку признаки в промежуточном состоянии бывают по боль20 Глава 1

История формирования эволюционных принципов

шей части слабоадаптивными (см. разд. 5.3). Поэтому он высказал предположение, что эволюция происходит скачками и что основой для этих скачков служит приобретение полезных признаков. К этому вопросу мы еще вернемся в гл. 5.

1.6. Выводы

В заключение следует еще раз подчеркнуть различие между а) точкой зрения о том, что жизнь возникла в процессе эволюции, и б) теориями о том, как происходила эволюция. К тому времени, когда было опубликовано «Происхождение видов», многие были готовы признать внушительный ряд данных, свидетельствующих в пользу эволюции, и в частности:

1) существование ископаемых остатков, свидетельствующих об изменениях фауны и флоры с течением времени;

2) сходство, лежащее в основе морфологии, физиологии и эмбриологии разных видов, наводящее на мысль об их общих предках;

3) географическая прерывистость в фаунах и флорах, связанная с физическими преградами (например, Австралия с ее своеобразными сумчатыми млекопитающими или острова — подобно Галапагосской группе, которые посетил и описал Дарвин, — с характерными для них одних видами растений и животных), заставляла предполагать естественный процесс изменения признаков у видов, оказавшихся «в ловушке» в этих изолированных областях.

Были возможны, однако, и многие другие объяснения эволюционного изменения. Дарвин выдвинул одно объяснение — естественный отбор случайных изменений, — менее антропоморфное, чем другие, и подтверждавшееся рядом наблюдений, в частности:

1) у особей, составляющих природные популяции, наблюдается значительная и притом часто непрерывная изменчивость;

2) путем отбора такой изменчивости животноводы добиваются внушительных морфологических и физиологических изменений у домашних животных;

3) адаптации основаны на модификации обычных принципов и зачастую бывают не так хороши, как могли бы быть, если бы они создавались de novo, без ограничений, налагаемых предсу-ществующими структурами. Несовершенные решения, явно бесполезные признаки и рудиментарные органы, служат—несколько парадоксальным образом — доводом в пользу процесса эволюции, основанного на естественном отборе случайных изменений в рамках ограничений, создаваемых предсуществующими формами. Их трудно совместить с концепцией всемогущего творца.

1.7. Рекомендуемая литература

Общая история биологии хорошо изложена в книге Смита fPl Полные обзоры истории, философии и социального значения паовинизма содержатся в книгах Джиллеспи [2], Моора [4] и Рыоза [7, 8]. Сведения о Дарвине как человеке и его путешествии на «Бигле» можно найти у Мурхеда [5], Джорджа [1] и Хо-варда [3].

Глава 2

Механизмы наследственности 23

МЕХАНИЗМЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

2.1. Механизм наследственности по Менделю

2.1.1. Основные принципы

Дарвин сознавал, что для правильной оценки эволюционных процессов очень важно отчетливо понимать явление наследственности. А между тем он завяз в теории, согласно которой наследственность работала против естественного отбора, «разбавляя», а не «концентрируя» благоприятные варианты. Человеком, разработавшим теорию наследственности, более совместимую с дарвиновской эволюцией, и заложившим основы современной генетики, был Грегор Мендель (Gregor Mendel, 1822—1884) В 1865 г. он сообщил о результатах своих экспериментов по гибридизации растений на заседании Общества естествоиспытателей в Брюнне (Брно), а на следующий год опубликовал их в «Трудах» этого общества. Однако его работа почти не привлекала внимания до тех пор, пока в 1900 г. Корренс (Correns) в Германии, де Фриз (de Vries) в Голландии и Чермак (Tschermak) в Австрии не открыли обнаруженные Менделем закономерности вторично и не оценили их значение и важность для теории Дарвина.

Изучая горох (Pisum sativum), Мендель сумел выбрать у этого растения ряд особенностей, удобных для проведения экспериментов: 1) оно представлено многочисленными формами, четко отличающимися друг от друга по признакам, относящимся к семенам и к растению в целом; 2) предоставленные самим себе, эти растения могут самоопыляться, так как в каждом цветке имеются и тычинки, и пестики; 3) возможно проведение контрольных скрещиваний путем удаления тычинок из цветков (для предотвращения самоопыления) и опыления цветков пыльцой, взятой от других растений.

Мендель выбрал для своей работы несколько признаков (табл. 2.1) и путем многократных самоопылений вывел чистые линии по этим признакам. Таким образом он установил, что растения размножаются по этим признакам в чистоте на протяжении многих поколений, из чего следовало, что контролирующие эти признаки наследственные факторы, по-видимому,.

очень стабильны. Проводя дальнейшие экспериментальные скрещивания, Мендель заметил, что при скрещивании двух чистых линий, различающихся по какой-либо паре признаков, все потомки (первое дочернее поколение, или Fi) несут только один из этих признаков. Если, однако, скрещивать между собой растения этого первого поколения, то следующее поколение (поколение F2) содержит растения с признаками своих родителей, а также растения с исходными признаками, отсутствовавшими в поколении Fi. Это означает, что признаки исходных растений выщепляются в F2, а следовательно, в F| не происходит слияния генетического материала. Наконец, Мендель обнаружил, что в поколении F2 признаки одного и другого типа появляются в определенном соотношении — примерно 3 : 1.

Таблица 2.1. Признаки, изучавшиеся Менделем (доминантные признаки набраны прописными буквами)

Признак Варианты

Форма семян Окраска семян Оболочка семени Бобы

Окраска боба

Цветки

Стебель ГЛАДКИЕ и морщинистые ЖЕЛТЫЕ и зеленые ОКРАШЕННАЯ н белая ГЛАДКИЕ и морщинистые ЗЕЛЕНАЯ и желтая ПАЗУШНЫЕ и верхушечные ДЛИННЫЙ и короткий

Мендель интерпретировал эти данные следующим образом: 1) наследственные детерминанты (он называл их факторами, а теперь мы называем их генами) дискретны; 2) они не сливаются; 3) у каждой взрослой особи имеется по два таких детерминанта (теперь их называют аллелями) для каждого признака, и они распределяются между гаметами — по одному на каждую гамету; 4) каждая взро