В «Происхождении видов» собрано множество наблюдений за миром живой природы, все странности которого уместились в единой картине. Так, для анатомов было очевидно, что крылья птиц, плавники дельфинов, ноги лошадей и конечности человека построены по одному и тому же принципу. Для креационистов это служило всего лишь проявлением божьей воли, но Дарвин предпочитал придерживаться рациональных объяснений: «Следуя обычному взгляду о независимом сотворении каждого существа, мы можем только утверждать, что это так: что Творцу угодно было построить всех животных и растения большого класса по единому плану; но это – ненаучное объяснение». Для Дарвина схожесть черт служила признаком общего происхождения, наследием единого вида-предка, от которого произошли все современные позвоночные. Дарвин отказывался рассматривать в качестве объяснения божественные или сверхъестественные причины. В этом отношении он демонстрировал научную строгость, близкую к современным стандартам, а не к стандартам естественной истории XIX века.
Еще сильнее натуралисты были поражены тем фактом, что эмбрионы позвоночных походят друг на друга значительно больше, чем взрослые особи. У эмбрионов цыпленка, ящерицы и мыши оказалось много общих черт. Это сходство пропадает по мере развития эмбриона, когда особь приобретает черты сначала своей зоологической группы, а затем и вида. Именно это, в частности, объясняет наличие небольшого хвоста у человеческого эмбриона. Его развитие начинается так же, как и у других млекопитающих, имеющих общую структуру с человеком: позвоночник, голова и четыре конечности. У одних видов хвост сохраняется и развивается. У других, прежде всего у крупных обезьян, он регрессирует и сводится к копчику. Это произошло в результате эволюции, 25 миллионов лет назад, у предка современных крупных обезьян (гиббонов, орангутанов, шимпанзе и человека). По мнению Дарвина, «рудиментарные органы сами собой рассказывают разными способами о своем происхождении и назначении».
«Рудиментарные органы можно сравнить с буквами, которые удерживаются в написании слова, но сделались бесполезными для произношения, служа ключом для объяснения происхождения этого слова».
Чарльз Дарвин, 1859
В конце XIX века креационизм в научном сообществе почти полностью проиграл борьбу рационализму. Но суть дарвинизма, идея естественного отбора как главной действующей силы эволюции, стала забываться. Некоторые ученые по-прежнему предпочитали обращаться к божественному вмешательству: по их мнению, возможно, Творец и не создал все формы жизни, но он определил условия возникновения видов, и именно он направил эволюцию видов таким образом, чтобы она привела к появлению человека. Ученые держатся за природные механизмы. Идеи Ламарка остаются весьма популярны, особенно во Франции. Ученые ищут внутренние силы, направляющие эволюцию, например, в сторону более крупных и сложных форм. Для них суть осталась прежней: возможно, человек и не царь творения, но он представляет собой вершину эволюции!
Потребовалось участие представителей других дисциплин, чтобы окончательно вернуть естественный отбор на первый план научной сцены.
Глава 3. Эволюция в самом разгаре
В XX веке дарвинизм приобрел новое звучание, обогатившись достижениями генетики, а затем и молекулярной биологии. Получив определение «синтетическая теория эволюции», он предлагает общий контекст для всех направлений биологии, соединяя их в историю развития жизни.
Для Дарвина внутривидовые «вариации» служили непосредственно наблюдаемым доказательством правоты, но он не знал источника этих вариаций. В то время не существовало еще тех знаний, которые позволили бы ему добраться до причины различий, определяющих специфику конкретной особи любого вида. Он мог описывать только свойства: их разнообразие, произвольное возникновение и наследственный характер. Когда генетики начали устанавливать функции генов, очень быстро выяснилось, что мутации генов служат убедительным объяснением дарвиновских «вариаций». Его варианты оказались мутантами! На протяжении всего XX века дарвинизм обогащался и развивался благодаря работам биологов во всех направлениях естественных наук.
От вариаций к мутациям
В основе генетики лежат работы австрийского монаха Иоганна Грегора Менделя, опубликованные в 1866 году. В то время они не привлекли внимания научного сообщества. Он показал, как физические характеристики растений могут передаваться из поколения в поколение неизменными частицами, даже если их воздействие иногда скрыто (знаменитые доминантные и рецессивные признаки, которые на примере желтых и зеленых, гладких и морщинистых горошин преподают в школе). В конце XIX века три ботаника независимо друг от друга заново открыли «законы Менделя» и заложили основы генетики.
Тогда ген определили как базовую единицу наследственности, определяющую конкретный признак живого организма (см. также главу 4). Биологи различают генотип – комплекс генов конкретной особи – и фенотип – ее внешний вид или функционирование. Каждый ген присутствует в популяции в различных формах, получивших название аллели, которые могут проявляться в различных признаках: цвет кожи или глаз, форма отдельного органа, физическая или физиологическая аномалия. Эти вариации составляют полифморизм данного вида.
Казалось, новая наука оспаривала идеи Дарвина, потому что описывала, как аллели переходят неизменными из поколения в поколение, что объясняет сходство детей с их родителями. Дарвинизм же вел речь, напротив, о вариациях, которые, проявляясь, закладывают основы для новых видов. Консервация против эволюции. Дарвин так и не узнал о механизмах, открытых Менделем, и никто не может сказать, удалось бы ему интегрировать их в свою теорию, по крайней мере до того, как появился термин мутация.
В 1911 году Томас Морган (в 1933 году он получит Нобелевскую премию по медицине) доказал, что гены переносятся хромосомами, иногда изменяясь в ходе мутаций, которые приводят к появлению новых аллелей. Экспрессия генов, их трансляция на анатомическом или физиологическом уровне кажется сложным процессом, но вскоре выяснилось, что мутации прекрасно соответствуют тому поведению, которое ожидал увидеть Дарвин. С одной стороны, мутации проявляются случайно, вне зависимости от образа жизни животных или событий, произошедших с ними за время жизни. С другой – они передаются из поколения в поколение хромосомами. Другими словами, мутации и их воздействие в точности соответствовали характеристикам дарвиновских вариаций.
Неодарвинизм, «синтетическая теория эволюции»
В 1930-е годы одно из направлений генетики занялось темой распределения генов в популяции и их изменением с течением времени. Популяционная генетика и стала связующим звеном между изначальным дарвинизмом и генетикой.
Изучение актуальных популяций позволяет тестировать действие селекции на большой выборке, в нескольких поколениях. Для своих экспериментов по передаче мутаций Томас Морган выбрал дрозофил, или «уксусных мушек». Мы можем часто видеть их кружащимися над спелыми фруктами у нас на кухне. Это насекомое легко разводить, у него всего за две недели появляется новое поколение. Благодаря 25 поколениям в год они дают прекрасную модель для отслеживания эволюции в популяции.
