101 ключевая идея: Эволюция - Дженкинс Мортон

Хорошо известен эффект, который оказывает улучшение питания на фенотип людей. Еще в 1950 годах проводились исследования зависимости фенотипа от питания среди японских детей. Две группы мальчиков росли в разных условиях: некоторые родились и воспитывались в США, где условия в то время были лучше, а другие в Японии (с тех пор условия в Японии значительно улучшились). Те, кто рос в Америке, были в любом возрасте выше тех, кто рос в Японии. Улучшение питания и жизненных стандартов в Японии привело к тому, что сейчас дети в ней выше тех, что росли в период с 1900 по 1952 годы. То же самое произошло и в Великобритании — современные дети выше своих бывших сверстников, живших 60 лет назад.

ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ МЕЛАНИЗМ

Теория эволюции, предложенная Чарлзом Дарвином, испытывала недостаток доказательств. Он не мог привести пример эволюционного изменения, имевшего места в настоящий момент, но за время его жизни действительно произошел процесс, приведший к значительным изменениям одного вида. Это был так называемый «индустриальный меланизм» (изменение цвета бабочек). Впервые его механизм был продемонстрирован на примере березовой пяденицы (Biston betularia). Точные данные относительно изменений в популяциях этого вида представил в 1950 годах биолог Кетлуэлл. Его исследования продемонстрировали ход эволюции на примере изменения формы одного вида в результате естественного отбора.

Существуют три разновидности окраски пяденицы березовой. Типичная форма — крапчатая, с черными пятнышками, которые иногда образуют черные линии. Другая, называемая «карбонария», — черная или меланическая форма с повышенным содержанием меланина, пигмента черного цвета. Третья форма, переходная — крапчатая с белыми пятнами, которую еще иногда называют «инсулярия». До эпохи индустриальной революции меланическая разновидность была очень редкой формой мутации. Затем, когда города и окружающая их местность начали покрываться слоем сажи от сжигаемого угля, который применяли на фабриках и при отоплении домов, меланическая форма стала более распространенной, и в некоторых местах крапчатая разновидность просто исчезла. Сажа не только делала темными стволы деревьев, но и убивала лишайники, на фоне которых крапчатая разновидность была незаметной. В таких условиях типичная разновидность хорошо смотрелась на фоне темных деревьев, и ее легко распознавали хищники. Черная разновидность получила преимущество; она смогла выжить и дать потомство.

Этот феномен коснулся 10 % из приблизительно 700 видов больших бабочек Британии и привел к увеличению соотношения темных разновидностей в популяциях. Во всех случаях бабочки днем отдыхали на коре деревьев или на темных предметах. Однако не следует полагать, что таким образом образовался новый вид, так как светлая и темная разновидности могли скрещиваться и давать потомство. Тем не менее этот феномен доказал, что признаки животных могут изменяться под действием естественного отбора, вызванного изменениями среды. В 1956 году был принят закон о контроле над загрязнением воздуха и были образованы «бездымные зоны». С тех пор ситуация изменилась в противоположную сторону, и светлая разновидность стала вновь более распространенной.

См. также статью «Естественный отбор».

ИСКОПАЕМЫЕ

Ископаемые — это останки вымерших организмов или отпечатки их следов в камне. Большинство ископаемых находят в виде твердых частей скелета, поскольку мягкие ткани и органы умерших животных либо поедаются другими животными, либо разлагаются. В процессе так называемого окаменения минеральные соли из окружающих пород постепенно заменяют твердый органический материал. Органический материал может также раствориться, оставив отпечаток в окружающих его горных породах. Окаменелые следы, такие, как отпечатки ног динозавров или ходы и норы червей, также предоставляют ценные сведения об исчезнувших организмах. К ископаемым относят и окаменелые экскременты, копролиты.

Иногда организмы сохраняются иным образом, например многочисленные насекомые, попавшие в смолу древних деревьев и сохранившиеся в янтаре. В Сибири часто находят останки замерзших мамонтов, иногда настолько хорошо сохранившиеся, что можно даже изучать содержимое желудка. Когда их впервые обнаружили путешественники на собачьих упряжках, то собаки могли даже есть мясо этих вымерших животных.

Изучая ископаемые останки животных, можно прийти к следующим выводам:

• Сначала появились простейшие формы жизни, которые существовали в течение сотен миллионов лет до того, как в процессе эволюции появились более совершенные формы.

• Если ископаемые останки расположить в хронологическом порядке, то становится очевидным ход эволюционного развития. Изменения в структуре можно объяснить как приспособление к изменившимся условиям в результате давления отбора на организмы с прежней формой.

• Вымирание — настолько частое явление, что в наши дни в животном мире представлено лишь небольшое количество видов, произошедших от вымерших предков.

Часто находят множество прекрасно сохранившихся окаменелостей, представляющих ход эволюционного развития определенных групп организмов, например аммониты и морские ежи. Для этих животных существует большое число переходных форм.

См. также статьи «Ископаемые свидетельства эволюции», «Периодически нарушаемое равновесие».

ИСКОПАЕМЫЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

Надежные доказательства эволюции можно получить, изучая тысячи окаменелых остатков животных и растений, которые палеонтологи и геологи обнаруживают в горных породах. Они говорят нам о том, как развивалась жизнь на Земле в течение миллионов и миллиардов лет. Они также повествуют и об изменениях самой Земли. Например, в пустыне Вайоминг, которая в наше время находится выше уровня моря более чем на милю, встречаются останки сотен типов рыб, которые некогда населяли море, плескавшееся в этом районе. Дальше к югу, в Аризоне, есть пустыня, где находят окаменевшие деревья, произраставшие в густых лесах миллионы лет назад. Это доказательство больших климатических изменений, имевших место в прошлом. Когда-то климат здесь был мягким и влажным, но затем превратился в засушливый.

Окаменелости образовались и сохранились до нашего времени благодаря случайному стечению обстоятельств. Обычно организмы поедаются другими организмами или разлагаются. Возможность обнаружить окаменелые останки довольно невелика, еще менее вероятно обнаружить серию остатков, показывающих процесс эволюционного преобразования одного вида в другой. Однако бывают примеры почти полного процесса развития. Обычно это окаменелости животных с раковинами, скелетом или зубами. Например, в осадочных породах возрастом 60 миллионов лет были найдены останки четырехпалого существа размером с кошку. Затем обнаруживались останки их видоизменяющихся потомков, увеличивавшихся в размере. Последняя ступень этого развития — современная лошадь, близкие предки которой попадаются в сравнительно молодых отложениях. Похожую эволюционную последовательность можно проследить и для слона, жирафа, верблюда. Обнаружены более подробные свидетельства эволюции некоторых беспозвоночных, включая моллюсков и иглокожих.

Окаменелые останки неоспоримо доказывают, что жизнь на Земле за миллионы лет постепенно изменялась, один вид превращался в другой. В наше время уже не приходится серьезно сомневаться в истинности теории эволюции и в том, что она происходила всегда, начиная с зарождения жизни.

См. также статьи «Биогеографические свидетельства эволюции», «Сравнительная анатомия», «Биогенетический закон как свидетельство эволюции».

ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР ЖИВОТНЫХ

На протяжении многих тысяч лет люди высоко ценили породистых животных. Такие животные получились в результате искусственного отбора. Главная цель искусственного отбора — вывести животных с определенными желаемыми признаками; скотоводы, например, желали получить коров, которые бы давали больше молока, охотники — хороших собак, которые служили бы им помощниками. Но вплоть до недавних пор этот отбор носил случайный, несистематический характер. До опытов Грегора Менделя, проведенных в 1860 годах, никто ничего не знал о законах наследственности, поэтому новые породы выводились путем проб и ошибок, хотя результат часто получался неплохой. Все современные породы кур произошли от дикого предка, обитающего в джунглях Дальнего Востока, предками домашних свиней были кабаны, предками коров — дикие быки, а жирной индейки, приготавливаемой на Рождество, — довольно худая птица, на которую когда-то охотились переселенцы в Новой Англии.

В качестве примера важности и эффективности искусственного отбора (селекции) можно привести историю с улучшением индийских пород коров. В течение многих столетий за индийскими коровами почти никто не ухаживал, и они стали полудикими. Надои молока резко снизились. Таких животных можно увидеть и сегодня. Индусы считают коров священными животными и позволяют им свободно ходить по улицам поселков в поисках пищи. На государственных фермах решили улучшить местные породы. Для начала их стали хорошо кормить, но это не привело к значительному увеличению надоев. Проблема заключалась в том, что коровы — довольно нервные животные и легко пугаются, когда их пытаются доить. Но через несколько лет искусственного отбора вывели менее восприимчивых коров, которые позволяли доить себя людям. Через 20 лет надои возросли втрое. Сегодня для получения желаемых пород научные принципы отбора сочетают с искусственным осеменением.