3.9. Концепция биологической эволюции

Способность живой материи к самовоспроизводству – ее важнейшая отличительная особенность. Живые организмы неизменно рождают себе подобных, живая клетка при делении воспроизводит свою копию благодаря наличию уникального механизма сохранения и передачи по наследству генетической информации. В каждом организме каждый ген, являющийся участком молекулы ДНК, контролирует химическую реакцию синтеза определенного белка. В совокупности набор генов полностью определяет признаки организма, его конституцию, т. е. то, что называется генотипом.

Уникальное свойство генов состоит в сочетании двух противоположностей. С одной стороны, генетический код обладает высокой устойчивостью, т. е. неизменяемостью, обеспечивая наследственность – свойство организмов повторять в ряду поколений сходность индивидуального развития. С другой стороны, ему свойственна изменчивость, приводящая к разнообразию признаков у особей, состоящих в родстве. Можно сказать, что природа, создавая мир живых организмов, позаботилась о том, чтобы они, оставаясь в основном такими же, как и их предки, были готовы за счет тех или иных флуктуаций приспосабливаться к изменению условий жизни, а главное – продолжать развитие, эволюционировать.

Представления о том, что все виды растений и животных постепенно и непрерывно изменяются от поколения к поколению, сложились достаточно давно. Эволюционные идеи, в частности, высказывал в конце ХVIII в. выдающийся французский биолог Жан Батист Ламарк, объяснявший очевидную изменчивость организмов направляющим влиянием условий окружающей среды, стимулирующей приобретение новых благоприятных признаков, передаваемых затем по наследству.

Выдающийся последователь Ж. Б. Ламарка английский естествоиспытатель Чарлз Роберт Дарвин на основе обобщения огромного фактического материала, обогащенного результатами собственных наблюдений (плавание на корабле «Бигль» в 1831–1836 гг.), вскрыл основные факторы эволюции органического мира. Именно учение Ч. Дарвина, составившее целую эпоху в биологии, положило начало распространению эволюционной парадигмы в другие области науки, что, впрочем, произошло далеко не сразу.

Нельзя забывать, что дарвиновская теория эволюции была разработана почти за сто лет до открытия механизма наследственности. Тем не менее, она вполне согласуется с современными представлениями о механизме передачи наследственной информации. В отличие от Ж. Б. Ламарка, Ч. Дарвин выделил два основных типа изменчивости. Первый из них он определил как индивидуальную (неопределенную) изменчивость, отнеся к нему изменчивость, передаваемую по наследству. Ко второму типу он отнес изменчивость, обусловленную действием факторов внешней среды, которую назвал групповой (определенной). Это тот самый тип изменчивости, который положил в основу своей концепции Ж. Б. Ламарк.

Именно неопределенные, т. е. случайные, индивидуальные изменения, по мнению Ч. Дарвина, играют главную роль в процессе эволюции. На современном научном языке такие изменения называются мутациями и связаны они с изменением генетического кода. Что же касается изменений второго типа (определенных), то они считаются ненаследственными и носят название модификаций.

Итак, сочетание наследственности и изменчивости открывает возможность передачи по наследству новых, измененных признаков. Однако какие же из них полезны с точки зрения процесса эволюции и как они отбираются? В качестве движущей силы эволюции Ч. Дарвин ввел принцип естественного отбора.

По сути, Ч. Дарвин выдвинул гипотезу общего характера, предполагающую существование в природе фундаментального механизма отбора, который проявляется в уничтожении, выводе из процесса эволюции организмов, оказавшихся неприспособленными к существующим на определенный момент или изменившимся условиям окружающей среды.

Таким образом, дарвиновская теория эволюции объясняет многообразие живой природы действием трех взаимосвязанных факторов: наследственности, изменчивости и естественного отбора. Действительно, наблюдения на уровне популяций живых организмов показывают:

• в любой популяции имеет место изменчивость признаков составляющих ее особей;

• некоторые из этих изменений унаследованы от родительских особей, т. е. имеют генетическую основу, другие приобретаются при жизни в результате приспособления к условиям окружающей среды;

• доживает до размножения значительно меньшее количество организмов, чем рождается, причем с наибольшей вероятностью выживают организмы, которые не просто попали в благоприятные условия или выработали признаки, способствующие выживанию, но обладают определенным сочетанием генов, повышающих вероятность выживания в конкретных условиях.

Отсюда следует вывод о том, что процесс эволюции состоит в закреплении генетических и иных признаков, обеспечивающих выживание популяции в условиях флуктуации параметров окружающей среды. Это закрепление состоит в том, что признаки, способствующие выживанию, встречаются от поколения к поколению всё чаще, причем частота их повторения на определенном этапе превышает некоторый пороговый уровень.

Речь уже шла о том, что дарвиновская теория эволюции опередила свое время. Поэтому определенные ее принципы и механизмы вводились и объяснялись интуитивно – на основе обобщения эмпирического материала. Достаточно сказать, что до современных знаний об аппарате наследственности было еще далеко, да и первые идеи генетики еще только «витали в воздухе». Поэтому теория эволюции, и особенно ее представления о наследственности, подвергалась оппонентами Ч. Давина серьезной критике.

Действительно, если основным для эволюции является случайное возникновение полезных признаков и их передача по наследству, то, на первый взгляд, непонятно, как они могут сохраняться и усиливаться в дальнейшем. Ведь при скрещивании особей, обладающих такими признаками, с особями, таковыми не обладающими, эти признаки должны передаваться потомству в ослабленном виде и в конце концов исчезнуть, «раствориться». Однако вскоре выяснилось, что эти, казалось бы, непреодолимые затруднения классической теории эволюции без труда преодолеваются на основе закономерностей наследственности, открытых основателем генетики Г. Менделем. В самом деле, как установил Г. Мендель, наследственные признаки родителей при скрещивании не дробятся и не сливаются, а комбинируются, оставаясь в первоначальном виде. На современном языке это означает передачу наследственной информации в виде генов, являющихся неделимой дискретной единицей наследственности.

Современная теория органической эволюции, базируясь на классической концепции Ч. Дарвина и используя достижения всёх биологических дисциплин, заметно продвинулась вперед по ряду важнейших позиций, существенно углубив сами основы теории.