Можно ли наблюдать эволюцию?

Статья хороша в первую очередь подборкой фотографий «было — стало», относящейся к привычным нам культурным растениям и домашним животным.

Пишет Виталий Белоусов: Я не знаю, кто в этом виноват, современное образование или рептилоиды, но очень многие сегодня считают эволюцию чем-то абстрактным и оторванным от реальной жизни. Мол, выкопали ученые из земли несколько странных косточек, а потом начали защищать диссертации и писать про это всякие умные книжки. Нет, ну может что-то и правда было миллионы лет назад. Но какое отношение все это имеет к сегодняшнему миру?

Такое обывательское представление об эволюции охотно используют в своих проповедях креационисты:

— Рассказы эволюционистов не более чем сомнительные гипотезы. Разве мы наблюдаем эволюцию в повседневной жизни? Посмотрите внимательно по сторонам! Обезьяны не превращаются в людей, рыбы не вылезают на сушу, а рептилии не отращивают крылья и не становятся птицами. Неужели вы по-прежнему верите этим яйцеголовым?

Верить на слово действительно никому не стоит (особенно креационистам). Тем более что увидеть работу эволюции даже легче, чем это кажется на первый взгляд.

Эволюция своими руками

Могут ли организмы кардинально меняться с течением времени? Могут! И самый простой способ увидеть эти изменения — посмотреть на результаты селекции животных и растений, которую человек проводил на протяжении тысяч лет.

Все что сделали наши предки — это заменили естественный отбор на искусственный. Этого оказалось достаточно, чтобы «приручить» эволюцию и направить ее в нужном для человечества направлении. А в результате на планете появилось множество полезных для нас организмов, которые заметно отличаются от тех, что существуют в дикой природе.

Для примера давайте посмотрим на собаку, которая стала нашим верным помощником еще на заре цивилизации. Самое удивительное, что ее предком был обыкновенный волк, которого уж точно нельзя назвать другом человека.

Но приблизительно 15 тысяч лет назад люди сумели-таки приручить этого хищника. В результате сегодня на Земле существуют более четырехсот собачьих пород, которые настолько отличаются от своего прародителя, что доказать их родство удалось лишь в XX веке с помощью генетического анализа.

Похожие метаморфозы произошли и с другими животными. Дикий кабан за 12 тысяч лет превратился в современного поросенка, дикий тур — в привычных для нас коров, а муфлоны — в домашних овец.

Но если животные все-таки сохранили какое-то сходство со своими дикими предками, то в области селекции растений человек порою творил настоящие чудеса. Рассмотрим только несколько примеров.

1. Ячмень

Ячмень люди начали выращивать около 10 тысяч лет назад во времена неолитической революции. Первоначально в колосьях этого злака содержалась мало зерен, да и те были довольно мелкими.

Но главная проблема заключалась в следующем: у дикого ячменя зерна осыпались сразу после созревания, и собирать урожай нашим предкам было очень нелегко. Спустя тысячелетия урожайность ячменя увеличилась в разы, а осыпаться он стал только после обмолачивания.

2. Кукуруза

Кукурузу стали выращивать в Мексике приблизительно в 5 тысячелетии до нашей эры. Дальновидные индейцы вывели ее из растения, которое называется теосинте.

Как можно заметить, зерна у теосинте малочисленные и мелкие (да к тому же ужасно твердые).

3. Бананы

Родиной бананов считается Малайский архипелаг. Однако в самом начале они ничем не напоминали тот замечательный фрукт, который продается в современных магазинах.

Во-первых, дикие бананы были мелкими и зеленым. Во-вторых, их плоды содержали очень мало мякоти и очень много косточек (до 200 штук). Если бы не работа древних селекционеров, то вряд ли бананы пользовались сегодня таким успехом.

4. Арбузы

Дикие арбузы до сих пор произрастают в Африке в пустыне Калахари. Выглядят они совсем непривлекательно: плоды у них мелкие (до 10 см) и, как правило, горькие.

Культивировать арбузы начали еще 4 тысячи лет назад, но свои современные качества арбузы приобрели далеко не сразу. Вот, например, как выглядели арбузы в XVII веке на картине итальянского художника Джованни Станки:

5. Огурцы

Огурцы «одомашнили» в Индии 6 тысяч лет назад, но дикие растения произрастают там до сих пор.

Плоды у них мелкие, горькие и колючие, и больше напоминают плоды эхиноцистиса, которым у нас украшают изгороди.

6. Капуста

А вот капуста — это наш, европейский овощ. Впервые люди «распробовали» его 4 тысячи лет назад, после чего начали массово выращивать и использовать в кулинарии.

Дикая капуста произрастает в Европе и сегодня. Она вполне съедобна, но листья ее жесткие и никаких кочанов она, естественно, не образует.

Не стоит думать, что преобразование животных и растений — это дела минувших дней. Более того: современные селекционеры, вооружившись знаниями в области генетики, научились выводить новые сорта и породы в кратчайшие сроки.

Например, шиншилл начали разводить только в 1919 году. И за это время заводчики сумели вывести множество окрасов этого зверька:

При этом селекция сегодня не ограничивается только изменением внешних форм. В свое время очень интересный эксперимент провел советский генетик Дмитрий Константинович Беляев. Всего за шесть поколений он сумел превратить крайне агрессивную чернобурую лисицу в доброжелательного домашнего питомца.

Итак, мы убедились, что в кардинальном изменении животных и растений нет ничего невероятного. Благодаря селекции, человек сумел за относительно короткий промежуток времени получить абсолютно новые, никогда до этого не существовавшие организмы.

А это значит, что нет ничего невероятного и у эволюции в дикой природе. Ведь у природы в запасе были не тысячи, а миллионы и даже сотни миллионов лет.

Возражения креационистов

Естественно, что креационисты не считают селекцию убедительным доводом в пользу эволюции. Поэтому, прежде чем двигаться дальше, давайте коротко разберем самые популярные их возражения.

Возражение №1. При селекции сущность организмов не меняется

Креационисты говорят:

— Чтоб вы не делали с животными и растениями — они остаются сами собой, а человек способен менять только их внешний облик. Но собака всегда остается собакой, сколько бы пород люди ни создали.

Этот аргумент антиэволюционисты часто повторяют совсем уж бездумно. Ведь если бы какой-нибудь биолог вдруг встретил в природе дикого тойтерьера (ну, допустим), то никогда не отнес бы его к тому же виду, что и дикого мастиффа. Да и любимый креационистами пример с собакой не очень удачный, поскольку собаки — это все-таки потомки одомашненных волков.

Действительно ли дикие виды остались неизменными? Давайте проведем небольшой эксперимент. Попробуйте глядя на эту фотографию сказать: «Волк всегда остается волком!»:

Или: «Кукуруза всегда остается кукурузой!»:

Постарайтесь говорить это с максимально серьезным лицом и не улыбаться. Лично у меня не получилось.

Возражение №2. Искусственный отбор не создал ни одного вида

Креационисты говорят:

— Как бы люди ни старались, как бы они ни кичились своими знаниями, они так и не сумели создать новые виды. Все что они могут — это пользоваться тем, что существовало в природе до них.

Да, создавать новые виды очень непросто. Даже природе для этого требуются десятки и сотни тысяч лет. Однако человек все-таки сумел вывести несколько видов, которые никогда до этого не существовали.

Прежде всего, это различные гибриды растений. Например:

— Домашняя слива — гибрид алычи и терновника.

— Черноплодная рябина, выведенная Мичуриным (от исходной аронии она отличается даже количеством хромосом).

— Тритикале — гибрид ржи и пшеницы.

…и многое другое.

Но создание новых видов не ограничивается гибридами. К разным видам биологи сегодня относят:

— Домашнюю корову (Bos taurus) и тура (Bos primigenius). Последний, к сожалению, был начисто уничтожен в XVII столетии.

— Домашнюю кошку (Felis silvestris catus) и ее предка — европейскую лесную кошку (Felis silvestris).

— Волка (Canis lupus) и собаку (Canis lupus familiaris). Кстати, собаку динго (Canis lupus dingo), одичавшую когда-то домашнюю собаку, тоже относят к отдельному виду.

Ошибка у креационистов здесь часто возникает из-за неправильного понимания самого термина «вид». Как известно, вид — это совокупность особей, которые свободно скрещиваются друг с другом, но при обычных условиях не скрещиваются с остальными особями. Но речь здесь не обязательно идет о несовместимости генов, как полагают креационисты.

Обычно полная репродуктивная изоляция в природе достигается в среднем за 3 миллиона лет. Сегодня биологи причисляют особи к разным видам, исходя не из генетической, а из фактической несовместимости. То есть, особи относятся к разным видам, когда они фактически не скрещиваются между собой, даже если проживают на одной территории и способны дать потомство.

Например, волки, собаки, койоты и шакалы вполне способны скрещиваться друг с другом. Но в реальности этого не происходит, а потому их относят к разным видам.

Возражение №3. Все это только искусственные изменения

Иногда креационисты говорят:

— Да, искусственный отбор реален. Но в природе нет искусственного отбора, а значит подобные изменения там происходить просто не могут.

О том, где можно наблюдать эволюцию в природе, мы поговорим чуть дальше. Однако замечу, что граница между естественным и искусственным отбором не такая уж и четкая.

Может быть это прозвучит немного оскорбительно, но когда люди только начали заниматься сельским хозяйством, они и сами действовали словно слепая природа. Например, наши предки пускали на мясо тех коров, которые давали меньше молока. Это было вполне естественно, и ни о какой селекции при этом они не думали.

Или, например, те семена пшеницы, которые осыпались сразу после созревания, люди просто не могли снова высадить. А то зерно, которое они благополучно донесли до амбара, и становилось новым семенным материалом. Сильно ли это отличается от естественного отбора?

Но даже и в дикой природе отбор не всегда бывает естественным. Вспомним, к примеру, о грибах, которые выращивают термиты. Благодаря их стараниям, грибы не только приобрели множество полезных для муравьев качеств, но и напрочь утратили способность к самостоятельному размножению.

Однако самый яркий пример искусственно-естественного отбора — это половой отбор. В этом случае селекцией целенаправленно занимаются существа, которые обладают если не разумом, то хотя бы мозгами. Ведь именно павы создали тот удивительный узор, который сегодня украшает хвосты павлинов.

Во второй части этой статьи мы поговорим о том, можно ли доказать существование эволюции в лабораторных условиях и примерах эволюционных изменений в природе, которые происходят прямо сейчас.

По неизвестным причинам все еще остаются люди, для которых эволюция — это некая теория, не заслуживающая доверия. Но эволюция — это очевидный реально происходящий процесс. В первой части мы рассмотрели различные примеры кардинального изменения разных видов растений и животных с течением времени, подтверждающие эффективность искусственного и естественного отбора. В этой части мы познакомимся с примерами появления новых видов живых существ в лабораториях (не без участия коварных ученых, конечно) и природные изменения некоторых земных обитателей, которые происходят прямо сейчас!

Эволюция в лаборатории

Можно ли доказать эволюцию опытным путем или наблюдать ее в лабораторных условиях? Можно, и такие эксперименты ученые проводят уже давно. Вот только некоторые из них:

1. Опыты с Escherichia coli

Самый известный и самый длительный эксперимент по изучению эволюции проводят биологи из университета штата Мичиган. Он стартовал в 1988 году и продолжается до сих пор. Для своих исследований ученые взяли штамм кишечной палочки Escherichia coli, разделили его на 12 популяций и начали наблюдать, как проходит их эволюция.

За эти 30 лет биологи сделали множество интересных открытий в области эволюционной теории. Но наибольший резонанс в научной прессе вызывало изменение метаболизма у этих популяций.

Дело в том, что в питательный раствор, которым кормили бактерий, входил один «несъедобный» для них компонент — цитрат натрия. В один прекрасный день ученые заметили, что раствор у одной из популяций помутнел, что свидетельствовало об увеличении плотности бактерий. Оказалось, кишечные палочки научились усваивать цитрат и тем самым резко повысили свои шансы на выживание.

2. Опыты по выращиванию тлей Dysaphis

Не такой масштабный, но более наглядный эксперимент провел в 60-х годах советский энтомолог Георгий Христофорович Шапошников. Для исследований он использовал вид тлей Dysaphis anthrisci maicopica, который обычно живет на купыре дубравном (Anthriscus nemorosa).

Сперва ученый пересадил тлю на бутень клубненосный (Chaerophyllum bulbosum), который для этого вида был малосъедобен. От такой непривычной диеты у насекомых увеличилась смертность и возросла изменчивость. Но вскоре тля приспособилась к новой пище и кризисный период закончился.

Затем энтомолог опять пересадил насекомых на новое растение. Теперь это был бутень золотистый (Chaerophyllum maculatum), который для этого вида считался совсем уж несъедобным. У тли снова начался кризис, и снова она благополучно приспособилась к новой еде.

В результате этих манипуляций появилась популяция репродуктивно несовместимая с контрольной группой насекомых, которую никуда не пересаживали. Другими словами, Шапошникову фактически удалось в течение небольшого отрезка времени получить новый вид.

Самое забавное, что у нового вида наблюдалась частичная репродуктивная совместимость с тем видом тлей, которые изначально обитали на бутене золотистом.

3. Опыты с дрожжами Saccharomyces cerevisae

Еще один интересный эксперимент провели биологи из Торонтского университета.

Для своих исследований они взяли дрожжи Saccharomyces cerevisae, выделили из одной клетки 12 популяций и поместили их в экстремальные условия. Половина из них оказалась в среде с повышенной соленостью («соленые популяции»), а другая половина — в среде с пониженным содержанием глюкозы («голодные популяции»).

Спустя 500 поколений ученые сравнили подопытные популяции с предковой линией, которая все это время жила в нормальных условиях. Выяснилось следующее:

1. Все 12 популяций с разным успехом, но приспособились к своей среде и размножались в ней лучше, чем контрольная популяция.

2. Все гибридные формы (помеси «голодных», «соленых» и контрольных популяций) были приспособлены к экстремальным условиям значительно хуже, чем чистые линии. Такой эффект называется постзиготической изоляцией и считается предпосылкой для образования нового вида.

Я рассказал лишь о самых, на мой взгляд, интересных экспериментах, которые фактически приводили к появлению новых видов. Что же касается различных одиночных мутаций, то они уже давно не являются событием и их легко можно наблюдать в любой лаборатории.

Эволюция в природе сегодня

Эволюция никогда не прекращается. Каждый из живущих на земле видов продолжает подстраиваться под окружающую среду и накапливать изменения в своих генах. Другое дело, что большинство этих изменений станут для нас заметными лишь через тысячи и миллионы лет.

Впрочем, кое-какие эволюционные процессы мы легко можем наблюдать и сегодня. И увы, отнюдь не всегда они сулят нам что-то хорошее.

В 1928 году Александр Флеминг открыл пенициллин, а еще через десять лет ученые из Оксфорда смогли получить его в чистом виде. Наступила эра антибиотиков, и ожидаемая продолжительность жизни в Европе подскочила сразу на двадцать лет. В мире началась легкая эйфория: «Наконец-то человечество смогло победить микробов!».

Но праздник продолжался недолго. Оказалось, что вредоносные организмы очень быстро мутируют и приспосабливаются к чему угодно. Прошло время, и гонококки справились с пенициллином, палочки Коха стали неуязвимыми для стрептомицина, изониазида и рифампина, а золотистый стафилококк, в конце концов, победил ваномицин.

Такая же проблема возникла и с инсектицидами. Малярийные комары сегодня выработали устойчивость к ДДТ, а яблонная плодожорка даже приспособилась к вирусу CpGV, который долгое время считался панацеей от этого вредителя.

Началась непрерывная «гонка вооружений» между человеком и вредными организмами. Ученые вынуждены постоянно искать новые средства борьбы с вредителями. А те, в свою очередь, снова и снова вырабатывают против них защитные мутации.

Проблема осложняется еще и тем, что в природе периодически появляются новые вредители.

Например, до прибытия в США первых европейцев мухи-пестрокрылки (Rhagoletis pomonella) обитали только в плодах боярышника. Но в XVII веке люди завезли в Америку яблони, и уже через двести лет пестрокрылки открыли для себя новую пищевую нишу.

В наши дни яблонные мухи-пестрокрылки превратились в новый вид. Они почти не скрещивается со своими предками и наносят огромный ущерб американским фермерам.

(Примечание. Самое интересное, что эволюция произошла и у наездников Diachasma alloeum, которые паразитируют на этих мухах. Они тоже разделились на два вида: одни питаются исключительно яблонными пестрокрылками, а другие — боярышниковыми. В природе это не редкость: изменения у одного вида из экосистемы часто вызывают цепную реакцию и приводят к изменению других видов).

Впрочем, не будем больше о грустном. Давайте лучше посмотрим вот на этих симпатичных существ:

Эти ящерицы проживают в Австралии и называются желтобрюхими трехпалыми сцинками (Saiphos equalis). И сегодня, прямо у нас на глазах, они поднимаются на новый эволюционный уровень.

Те из них, которые живут в теплых прибрежных районах, по-прежнему продолжают откладывать яйца, как и полагается нормальным ящерицам. А те, что живут в холодных горных районах, неожиданно перешли к живорождению.

Все разница между первыми и вторыми фактически заключается только во времени, которое яйцо находится внутри самки. У живородящих сцинков оболочка яйца постепенно истончается и в результате молодая ящерка появляется на свет лишь укрытая тонкой пленкой. Эти изменения показали, что переход между двумя видами рождения не такой сложный, как считалось ранее.

На самом деле статьи о современной эволюции видов появляются в научной прессе довольно часто. Другое дело, что эволюционные изменения редко бывают настолько «эффектными» как у сцинков. А поэтому публикации на эту тему, как правило, интересуют лишь соответствующих специалистов.

Выводы

Эволюция кажется абстрактной только тем, кто далек от биологии. Сегодня эволюция считается научным фактом, то есть явлением вполне наблюдаемым. Биологи и их коллеги из смежных дисциплин регулярно сталкиваются с ее проявлениями, а потому уже давно не ставят ее под сомнение.

Более того, в наши дни теория эволюция имеет широкое практическое применение. Знания, накопленные эволюционистами, сейчас активно используются в генетике, сельском хозяйстве, медицине, фармацевтике и даже в программировании. А это значит, что теорию эволюции уж никак нельзя назвать «теорией, оторванной от реальной жизни».