Британский натуралист Чарльз Дарвин - один из самых знаменитых людей в области биологических наук. Одним из его главных достижений было кругосветное путешествие на корабле HMS Beagle. Во время путешествия он собрал и описал множество странных и необычных форм жизни. Для большинства ученых того времени этого было бы достаточно, чтобы заслужить признание; однако благодаря этому путешествию Дарвин также смог сформулировать одну из самых важных концепций в биологии — теорию естественного отбора. Естественный отбор - это процесс, который стимулирует эволюцию, или изменения внутри вида. Его классическая теория была впервые опубликована в книге "О происхождении видов" в 1859 году, более 150 лет назад. Спустя более чем столетие технологических изменений и открытий, насколько точными были труды Дарвина в описании того, как эволюционировала жизнь на Земле? Здесь мы рассмотрим несколько точных утверждений Дарвина и его грубейших ошибок.
Правильно: Как работает естественный отбор внутри вида
Анагенез - это технический термин, обозначающий эволюционное изменение в группе, в которой один вид заменяет другой, но разветвления на отдельные виды не происходит. Можно утверждать, что по мере того, как вид путешествует во времени, он постоянно адаптируется к окружающей среде. Черты особей, которые не выживают достаточно долго для размножения, исчезают из вида. Со временем могут появиться заметные изменения (в размере, окраске или других признаках), поскольку внутри вида действует естественный отбор. Сотни поколений спустя вид будет отличаться от того, каким он был когда-то, но никаких новых ветвей эволюционного пути вида создано не будет.
Правильно: Как естественный отбор создает новые виды, вообще говоря
Видообразование, создание новых и отличных друг от друга видов в ходе эволюции, является просто продолжением анагенеза, но с допустимым ветвлением. Видообразование также включает естественный отбор, но его легче всего наблюдать в популяциях. Если одна или несколько популяций изолированы от остального вида на протяжении многих поколений (и члены каждой изолированной популяции размножаются только друг с другом), каждая популяция может стать отличной от исходного вида. Каждая изолированная популяция может столкнуться с уникальным набором условий окружающей среды, к которым ей необходимо будет адаптироваться. Если это так, то каждая популяция может эволюционировать по-разному. Популяция в более теплой среде может развить адаптацию, чтобы пережить жару, в то время как популяция в более холодной и влажной среде может развить другой набор адаптаций, чтобы справляться с более холодными и влажными условиями. По прошествии многих поколений у представителей одной популяции могут возникнуть адаптации, которые могут помешать им успешно размножаться с представителями других популяций. Эти адаптации могут быть физическими (например, изменения в размере, окраске или химическом составе тела), или они могут быть поведенческими (например, в развитии танцев ухаживания или брачных криков). Со временем различия между изолированными популяциями могут стать настолько значительными, что каждая популяция превратится в новый вид.
Правильно: доказательства Дарвина в поддержку теории
Одним из отличительных признаков построения хорошей теории является использование отдельных строк свидетельств в качестве доказательства. Чтобы подкрепить свою теорию естественного отбора, Дарвин привел примеры из биогеографии, палеонтологии, эмбриологии и морфологии. Он отметил несколько примеров “близкородственных видов” (то есть близкородственных видов, которые, вероятно, произошли или ответвились от общего родительского вида), населяющих одну и ту же территорию или смежные территории. Он отметил, что различные виды зебр были обнаружены вместе на равнинах Восточной Африки и, возможно, в его самом известном примере, что несколько ныне живущих видов галапагосских вьюрков сосуществовали на Галапагосских островах - группе изолированных островов в восточной части Тихого океана. Структура таких близкородственных видов в космосе подтверждала идею о том, что эти виды имели сходное происхождение. Дарвин также заметил закономерности группировки близкородственных видов во времени. Летопись окаменелостей показала несколько примеров похожих на вид видов, встречающихся рядом друг с другом в одном и том же слое или в последовательных слоях породы. Свидетельства влияния естественного отбора также появились в развивающихся эмбрионах, где структуры, наблюдаемые на ранних стадиях развития высших позвоночных (рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих), напоминали структуры более примитивных животных.
Дарвин также использовал морфологию (то есть общие аспекты биологической формы и расположения частей растения или животного) в поддержку своей теории. Таксономия, классификация различных форм жизни, основана на наблюдаемых признаках, которые группируют отдельные живые существа в виды, рода, семейства и так далее. Вообще говоря, чем больше общих черт у различных форм жизни, тем теснее их эволюционное родство. С помощью процесса таксономии (который включает в себя сравнение наблюдаемых признаков живых форм с такими же признаками в окаменелостях) можно развить достойное понимание того, как различные линии растений, животных и других форм жизни возникали с течением времени.
Неверно: возраст Земли
В 19 веке Библия (а не летопись окаменелостей) широко считалась основным источником информации о возрасте Земли. В нем говорилось, что Земле всего около 6000 лет. Однако большинство ученых того времени признавали, что Земля, безусловно, была старше. К началу 1860-х годов, всего через несколько лет после публикации "Происхождения видов", шотландский инженер и физик Уильям Томсон (позже лорд Кельвин) указал, что Земля теряет тепло за счет теплопроводности и что вследствие этого геологические процессы, возможно, изменились. Более того, Томсон пришел к выводу, что это похолодание установило верхний предел возраста Земли, который, по его мнению, составляет менее 100 миллионов лет. Эта идея вскоре была принята многими другими учеными, включая Дарвина — отчасти потому, что его собственный сын Джордж, который был астрономом, также вычислил возраст Земли во много десятков миллионов лет. Дарвин не считал, что 6000 лет - достаточный срок для того, чтобы жизнь разнообразилась и развилась в свои различные формы в соответствии с теорией естественного отбора. Однако промежуток в 100 миллионов лет казался ему более правдоподобным. Хотя Дарвин, похоже, был на верном пути относительно возраста Земли, современные приборы показали, что Земля на 4,5 миллиарда лет старше расчетов Уильяма Томсона (и Джорджа Дарвина).
Неверно: механизмы вариации у отдельных людей
Хотя теория естественного отбора Дарвина была в основном правильной, в конце 1860-х годов он предложил теорию, которая была совершенно неверной. Эта теория — ”пангенезис” — была попыткой объяснить вариации между особями вида. Потомство у половых видов демонстрирует сочетание черт обоих своих родителей. Братья и сестры внешне отличаются друг от друга, но у них также есть общие черты. Во многом основываясь на работах австрийского ботаника Грегора Менделя, мы знаем, что признаки продуцируются генами — в частности, аллелями (любым из двух или более генов, которые могут альтернативно встречаться в данном участке хромосомы). Гены составляют схему ДНК всех форм жизни, определяя такие физические черты, как цвет глаз и риск развития определенных заболеваний. Однако, согласно пангенезису Дарвина, “геммулы” были семенами клеток, полученными каждым из родителей во время зачатия. Геммулы были произведены всеми органами и другими структурами в организме каждого родителя. Геммулы матери и отца смешались бы друг с другом в оплодотворенной яйцеклетке. Если бы этих семенных клеток было достаточно и если бы они развивались должным образом, потомство было бы здоровым и жизнеспособным. Врожденные дефекты, такие как недоразвитый орган, являются результатом либо недостатка геммул, обеспечиваемых этим же органом в телах родителей, либо соединения неправильных геммул для построения этого органа. Дарвин также утверждал, что дети имеют большее сходство с одним родителем, чем с другим, потому что геммулы, происходящие от одного родителя, могут быть сильнее, лучше адаптированы или более многочисленны, чем геммулы, происходящие от другого родителя. Но двоюродный брат Дарвина сэр Фрэнсис Гальтон в эксперименте с использованием крови кролика не смог обнаружить геммулы, поэтому теория была отвергнута.
