3. Прямі докази творчої ролі природного добору

Розглянуті факти показують, що в природі відбувається переживання пристосованих і загибель непристосованих особин; ці факти нічого не говорять ще про творчу, видоутворюючу роль добору. Добір тут тільки зберігає або знищує вже сформовані форми. Одержати прямі докази творчої дії добору виявилося не так просто, і насамперед тому, що процеси добору (як і припускав Ч. Дарвін) діють досить довго і тонко. Для достовірного спостереження добору в природі необхідно було не тільки знайти особин, що усуваються від розмноження, але і визначити напрям добору – його вектор, довести, що відбулося саме вибіркове знищення одних і вибіркове виживання інших особин усередині популяції. І це тільки частина труднощів, що стоять перед дослідженням процесу природного добору. Щоб із упевненістю говорити про добір, що здійснився, треба ще бути упевненим, що не відбулося вселення якої-небудь групи особин або, навпаки, не відбулося виселення якихось особин в інші частини ареалу.

Звернемося тепер до прикладів, що показують творчу, видоутворюючу роль добору.

Явище індустріального меланізму. Через майже століття з дня виходу у світ «Походження видів...», у 1955 р., співвітчизниками великого Ч. Дарвіна були отримані різноманітні дані, що з абсолютною точністю доводять існування добору як ведучого фактора в еволюції. У цьому дослідженні взяли участь сотні вчених протягом десятків років. Отриманий ними доказ існування природного добору в природі по значимості виявився настільки великим, що в центральному павільйоні Всесвітньої виставки 1958 р. у Брюсселі, де демонструвалися найбільші наукові досягнення нашого століття, поруч зі стендами, присвяченими оволодінням атомною енергією, стояв стенд, на якому документально був продемонстрований перший у світі виявлений у природі і цілком проаналізований випадок дії природного добору.

На території Великобританії за останнє сторіччя істотно змінилися природні умови в зв'язку з так званою промисловою революцією. Розвиток фабрик і заводів привів до помітного забруднення атмосфери часточками кіптяви, диму і сажі. Ці часточки, осідаючи на поверхні ґрунту і рослин, ведуть до потемніння загального фону навколишньої місцевості. Аналіз збирання комах з різних районів Великобританії (як і інших промислових країн Європи) показав, що близько 70 різних видів метеликів у цих районах стали в середньому більш темними. Це виразилося не в поступовому потемнінні всіх особин, а в більшій частоті зустрічальності темних особин у порівнянні зі світлими.

В околицях Бірмінгема перша меланістичний березовий п'ядун (Biston betularia) був виявлений у 1848 р. У 1953 р. в околицях Бірмінгема меланістична форма цього виду складала вже 90% загального числа метеликів. Для пояснення такої зміни були висловлені різні припущення, у тому числі і ламаркіські, що виходили з того, що личинки метеликів, поїдаючи чорні листки, передають темне забарвлення дорослим формам. Спеціальні генетичні дослідження показали, що це не так. Темне забарвлення визначається домінуючим геном С (СагЬоnaria — так стали називати цю форму). Виходить, світлу форму будуть давати тільки сполучення рецесивних її генів, тоді як темну— Сс і СС. Виявилося, крім того, що ген С викликає і деякі інші відмінності у фізіології й особливостях темпу розмноження.

Треба було довести, що в природі поширення гену С визначається саме добором, а не випадковими порушеннями генетичної рівноваги. Гарним побічним доказом служить підвищена зустрічальність меланістичної форми метеликів у задимлених районах. Одночасно було зроблено просте зіставлення захисних властивостей забарвлення тієї чи іншої форми на світлому і темному тлі кори дерев.

Однак усі ці докази знову були непрямими, могли тлумачитися неоднозначно. І дослідники проводять копітку роботу, безпосередньо спостерігаючи в природі поведінку комахоїдних птахів, що знищують цього березового п'ядуна. Незважаючи на те, що метелик цей нічний (саме тому противники добору стверджували, що вдень ніякого добору знайти неможливо), знищують її денні комахоїдні птахи — славки і синиці. Спостереження показали, що метелики знищуються вибірково: у більшій кількості гинуть темні особи, що сидять на світлому тлі, і світлі особи, що сидять на темному тлі. У сільськогосподарських районах гинуть в основному темні особи, у промислових районах – світлі. Ці спостереження були документовані кінозйомкою, зробленою в природі.

Були проведені і такі досліди: крила метеликів мітили кольоровими крапками, і цих метеликів відпускали ранком на волю. Наступною ночі (за допомогою надзвичайно ефективних, приваблюючих усіх комах ультрафіолетових світлових пасток) усіх метеликів у даному районі виловлювали, після чого визначали, скільки з позначених білих і темних комах прилітало на світло. Тим самим установлювали, скільки темних і світлих особин загинуло протягом дня в різних місцях проживання. Результат завжди був дуже визначений— світлі метелики знищувалися переважно в задимлених районах, темні — у районах з чистим повітрям.

Виникло і більш складне питання: чому, якщо повною перевагою користуються в задимлених районах темні метелики, меланістична форма швидко і цілком не витісняє світлу форму? Відповідь дали генетики. Виявилося, що гетерозиготна форма Сс має підвищену життєздатність (загальна і звичайна властивість усіх гетерозигот) і тому повного й остаточного витіснення світлої форми, ймовірно, ніколи не відбудеться, оскільки в популяції завжди буде зберігатися визначене число генів рецесивного білого забарвлення. Аналогічні спостереження, втім, далеко не такі детальні, але у всіх деталях підтверджують принципові висновки з викладеного вище прикладу, проведені тепер у промислових районах багатьох країн світу на багатьох видах метеликів.

Поширення серповидно-клітинної анемії. Розглянемо інший приклад добору в природі, що також пов'язаний з тим, що окремі ознаки зустрічаються в популяції в різних кількісних співвідношеннях. У деяких районах нашої планети, де лютує малярія, широко поширена важка хвороба крові – серповидно-клітинна анемія. Захворювання анемією виявляється тільки в гомозигот (аа). У гетерознгот (аА й Аа) захворювання зовсім не виявляється, незважаючи на присутність летального гена. Ретельний аналіз випадків смерті від анемії показав, що рівень смертності зберігається постійним, чого не повинно було б бути, виходячи з природного припущення, що в результаті добору всі гени анемії повинні бути дуже швидко усунуті з популяції. Виявилося, що існує тиск природного добору, що зберігає цей летальний ген. Це відбувається тому, що гетерозиготні організми виявляються несприйнятливі до малярії. У такій ситуації видалення з популяції всіх генів анемії привело б до повного знищення популяції в результаті епідемії малярії.

Переконливість тільки що приведеного прикладу з поширенням гена серповидно-клітинної анемії була значно підкріплена дослідженням частот зустрічальності цього гена в новонароджених і дорослих людей. Виявилося, що в дорослих людей цей ген зустрічається значно більш часто, що говорить ще раз про якісь процеси, що визначають перевагу особин, що володіють таким геном.

Вужі островів озера Ері. Прийом порівняння населення дорослих організмів і немовлят був застосований ще в одному випадку, що доводить існування в природі добору. На островах озера Ері (Північна Америка) дуже рідко зустрічаються вужі з різкими смугами і дуже часто майже без смуг, дуже світлі. Це зв'язано з тим, що на вапняних скелях, що покриває острови, світлозабарвлені вужі менше впадають в око хижим птахам. Порівнювалося забарвлення новонароджених вужів (серед яких виявилися смугасті дитинчата в значній кількості) і забарвлення пійманих дорослих вужів (Matrix sipedon). Серед дорослих вужів смугастих була незначна кількість. При відсутності імміграції можливі тільки два припущення: або існує вікова зміна забарвлення, або відбувається вибіркова елімінація, тобто добір. Експерименти по вирощуванню вужів у лабораторії показали відсутність вікових змін у фарбуванні, і в такий спосіб ще раз було доведене існування природного добору.

Поліморфізм сонечок. Цікаве дослідження, так само що об'єктивно свідчить про процеси добору, що протікають у природі, було проведено в 1935—1940 р. Н. В. Тимофеєвим-Ресовським на сонечках (Adalia bipunctata). У Європі зустрічаються дві головні форми цього виду (темна і червона). Причому співвідношення між цими формами підтримується увесь час на тому самому рівні. Червона форма виявилася з підвищеним виживанням влітку, тоді як на зимівлі чорна форма відрізняється більшою холодостійкістю. Була точно врахована кількість червоних і чорних жуків, що ідуть на зимівлю (сонечка зимують у глибоких щілинах), і кількість успішно перезимувавших жуків, і так само безпосередньо підраховане число жуків, що загинули під час зимівлі. У цьому дослідженні був точно визначений тиск і напрямок добору. Отже, безпосередніми спостереженнями в природі був розкритий сам процес добору, існування і творча роль якого вже не можуть викликати сумніву.

Згодом були проведені і більш тонкі спеціальні експерименти, які показали, що добір здатний приводити до зміни організмів, до зміни будь-яких їхніх ознак і властивостей. Класичними в цій області вважаються досліди, проведені Н. В. Тимофеєвим-Ресовським на дрозофілі. У цих дослідах на абсолютно «чистому» генетичному матеріалі експериментально виведених ліній дрозофіли було показано, що окремі мутації мають різну життєздатність при різній температурі утримання комах. У цьому експерименті виявлено, що при культивуванні мух у різних умовах існування добір йде в різних напрямках і приводить до добре помітних зрушень не тільки в зовнішніх ознаках, але і генетичних особливостях популяції в цілому, тобто приводить як раз саме до елементарного еволюційного явища, про яке йшла мова вище. Аналогічні досліди були проведені вченим Г. Ф. Гаузе на найпростіших, що показали, зокрема, що в результаті добору в інфузорії відбувається підвищення витривалості до солоності води.

Тут доречно підкреслити, що при уважному і постійному спостереженні в природі число детально вивчених прикладів добору може бути збільшено.

Величезна кількість прикладів добору дає селекційна практика людини. Аналіз способів виведення більшості сортів культурних рослин і порід тварин підтверджує положення про реальність існування добору в природі. Для Ч. Дарвіна штучний добір був одним з вихідних пунктів в уявленні про природний добір.