101 ключевая идея: Эволюция - Дженкинс Мортон

Сходство между представителями родственных групп объясняется тем, что они произошли от одного предка. Классы типа хордовых схожи между собой потому, что в прошлом имели одного и того же предка. Сходство между представителями одного класса (например, млекопитающими) более заметно, так как у них был общий предок, обладающий всеми основными чертами млекопитающего.

Эволюция — это довольно консервативный процесс: вместо того чтобы изобретать что — то новое, она, скорее всего, преобразует уже существующие модели. Так, у рыб некогда развилась довольно сложная жаберная структура. У наземных позвоночных она преобразовалась в другие органы, такие, как верхние и нижние челюсти, а также кости среднего уха. Мышцы человеческого лица во многом произошли от мышц жаберных дуг древних рыб.

Иногда старый орган не преобразуется в новый орган, а утрачивает свои функции в процессе эволюции, нередко становясь вовсе бесполезным. Такие органы называются рудиментарными. Примерами рудиментарных органов могут послужить копчик, ушные мышцы и аппендикс у людей. У китов сохранились скелетные останки задних конечностей — в толще плоти, рядом с тем местом, где начинается хвост. У питона под кожей тоже есть маленькие образования, оставшиеся от его задних ног.

См. также статьи «Биогеографические свидетельства эволюции», «Ископаемые свидетельства эволюции», «Генетический анализ», «Биогенетический закон как свидетельство эволюции».

УОЛЛЕС, АЛФРЕД РАССЕЛ

Алфред Рассел Уоллес (1823–1913) родился в Аске (гр. Монмутшир, Великобритания) и после окончания школы сменил много профессий, занимаясь самообразованием. В 21 год поступил преподавателем в Лестерскую школу, где познакомился с Г. Бейтсом, известным энтомологом. В 1848 году Уоллес убедил Бейтса отправиться в экспедицию на Амазонку. Экспедиция была успешной, но на обратном пути на их судне случился пожар и основная часть собранной коллекции была уничтожена.

В 1854 году Уоллес отправился на Малайский архипелаг, где пробыл восемь лет. Его статья «О законе, регулирующем возникновение новых видов», написанная в Сараваке в 1855 году, содержала размышления о теории эволюции, сходные с теорией Дарвина, но не привлекла внимания ученых, кроме самого Чарлза Дарвина. Прочитав труд Мальтуса «Опыт о законе народонаселения», Уоллес пришел к идее естественного отбора, которая была разработана Дарвином приблизительно в то же время. В 1858 году Уоллес написал статью «О стремлении разновидностей бесконечно удаляться от первоначального типа» и послал ее Дарвину с просьбой высказать свое мнение. Дарвин писал: «Я никогда не видел настолько поразительного сходства. Если бы перед Уоллесом находились мои наброски 1842 года, то и тогда он не мог бы составить более точное изложение». Дарвин был готов уступить приоритет Уоллесу, но в 1858 году, когда в Линнеевском обществе были зачитаны обе статьи, Уоллес из скромности уступил право первооткрывателя Дарвину, теории которого он изложил в своей книге «Дарвинизм», вышедшей в 1889 году.

Основной интерес Уоллеса касался области географического распределения животных. Согласно его наблюдениям, животные Малайского архипелага строго делились на две группы: восточную фауну на западе и австралийскую фауну к востоку от пролива между островами Бали и Ломбок. Его работа «Географическое распределение животных» (1876) явилась синтезом всех доступных на то время свидетельств о распространении животных и заложила основы современной зоогеографии.

См. также статьи «Дарвин, Чарлз. «Естественный отбор».

УСТОЙЧИВОСТЬ К АНТИБИОТИКАМ

Устойчивость некоторых болезнетворных бактерий к антибиотикам может представлять серьезную проблему для лечения заболеваний, особенно в тех странах, где антибиотики широко распространены и их можно приобрести в любой аптеке. Грозным предупреждением явилась эпидемия тифа 1972 года в Мексике. Трагические обстоятельства показали, что бациллы тифа выработали устойчивость к хлорамфениколу. С эволюционной точки зрения устойчивость к антибиотикам возникает в результате отбора преадаптированных устойчивых мутантов. Еще в начале 1950 годов стало известно, что можно селекционировать и производить резистентные штаммы, никогда не имевшие контакт с антибиотиками.

Генно-клеточный механизм возникновения устойчивости может быть разным, в зависимости от конкретных антибиотиков и видов бактерий; может различаться и скорость выработки устойчивости. Даже внутри вида механизм выработки устойчивости к данному химическому веществу может быть различен. Устойчивость некоторых бактерий к пенициллину была отмечена еще в 1940 годах; она связана с действием одного фермента бактерии, который может расщеплять пенициллин (большинство существующих в природе бактерий устойчивы к пенициллину именно благодаря этому ферменту). Устойчивость к антибиотикам снизила эффективность многих ранее очень действенных лекарств или же вовсе лишила их пригодности. При наличии лекарства отбор резистентных бактерий происходит с большой скоростью. Недавние исследования показали это на примере выработки устойчивости к антибиотикам некоторых штаммов туберкулезных бактерий.

Наряду с этой проблемой существует и другая, специфическая именно для случаев с бактериями. Некоторые штаммы могут передавать гены, ответственные за устойчивость к другим штаммам (это называется «конъюгация»), среди тех индивидов, которые ведут половую жизнь. Это открытие было сделано в 1959 году японскими учеными, которые продемонстрировали, как передаются гены по цепочкам ДНК между двумя «скрещивающимися» штаммами бактерий. Открытие передаваемой сопротивляемости заставило пересмотреть использование антибиотиков в животноводстве, где их ранее применяли не только для лечения инфекционных заболеваний, но и для предотвращения инфекций, а в некоторых случаях в качестве пищевых добавок для увеличения роста животных.

УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗООКУМАРИНУ

Зоокумарин — это химическое вещество, антикоагулянт, которое широко используется для борьбы с крысами и мышами. Впервые его применили в 1950 году, и с тех пор он стал распространенным ядом благодаря своей низкой токсичности и безвредности для домашних животных. Он воздействует на комплекс биохимических реакций с участием витамина К, от которых зависит свертываемость крови. Когда чувствительные крысы съедают приманку, их капилляры становятся более тонкими, чем обычно, и кровь теряет способность свертываться; происходит ряд серьезных кровоизлияний и животное погибает.

Резистентные породы крыс впервые обнаружились в Шотландии в 1958 году. К 1972 году они появились в 12 районах Великобритании. Причиной такой эволюции могла послужить мутация одного гена, резистентность которого можно считать доминантным аллелем. В резистентных линиях крыс зоокумарин не оказывает воздействия на процесс свертываемости крови; свертываемость происходит как обычно, но при этом потребляется больше витамина К. Одна из резистентных популяций, обитающих в районе Уэлшпула в центральном Уэльсе и позже распространившаяся к границе Шропшира, была изучена особенно хорошо. Впервые резистентные крысы были замечены в Уэлшпуле в 1959 году. Впоследствии территория их обитания расширялась со скоростью три мили в год, что является обычной скоростью, с какой крысы осваивают новую территорию. Их распространение зависело от продолжающегося применения яда и от давления отбора, который продолжал действовать на популяцию в течение нескольких лет.

После начала применения яда среда обитания этих крыс неожиданно изменилась. Это привело к изменению селективной ценности генов, от которых зависит нормальная свертываемость крови, и их наличие в гомозиготном виде неожиданно стало летальным. Несколько мутантов, у которых имелись доминантные резистентные аллели гена, оказались в благоприятном положении. В новых условиях генетический набор популяции изменился. Это пример того, насколько быстро может происходить естественный отбор.

См. также статью «Отбор».

УСТОЙЧИВОСТЬ К ИНСЕКТИЦИДАМ

В 1939 году швейцарский химик Пауль Мюллер впервые использовал ДДТ в качестве инсектицида. Это химическое вещество, дихлордифенилтрихлорэтан, получили и описали еще в 1874 году, но в то время его способность эффективно поражать насекомых не была известна. Когда же поняли, что ДДТ можно успешно применять в борьбе с насекомыми — вредителями, оно распространилось во всем мире. По сути, многие регионы в настоящий момент избавлены от малярии и других заболеваний, переносимых насекомыми, именно благодаря ДДТ. В 1940 годах предполагалось, что с течением времени все вредные насекомые будут уничтожены. Однако громадные популяции насекомых обладают обширным генофондом, который позволяет легко приспособиться к любым условиям под воздействием давления отбора, и некоторые мутанты вскоре передали гены устойчивости всем своим потомкам. Они выжили и передали гены следующим поколениям. Популяции насекомых, устойчивых к инсектицидам, увеличивались и эволюционировали: через несколько лет ДДТ стал гораздо менее эффективен в борьбе, например с комнатной мухой. Некоторые случаи устойчивости были отмечены уже в 1947 году. Сегодня любой вид насекомых, который прежде можно было уничтожать при помощи ДДТ, имеет устойчивые разновидности. При всех технологических разработках, какие удалось создать людям, мы так и не уничтожили ни один вид нежелательных насекомых.