Защитная функция поведения. Для всех животных важнейшую роль в борьбе за существование играет активное поведение. Одноклеточные простейшие стараются избегать вредного воздействия яркого света, окрашенные личинки насекомых сохраняются на зеленом фоне ветвей и листвы, пчелы способны отыскивать своими локаторами медоносные растения за несколько километров и возвращаться к родным ульям. Некоторые животные формой тела поразительно схожи с частями растений и становятся совершенно незаметными для хищников, причем выбирают для маскировки подходящие места на деревьях. Поразительный пример сходства с листьями растения и затаивания в неподвижной позе демонстрирует листохвостный геккон, у которого даже трудно разобрать, где голова, а где туловище.
Листохвостный геккон
Эволюция шла по пути совершенствования форм поведения от беспозвоночных животных с примитивной ганглиозной системой управления внутренними процессами к позвоночным животным с централизованной регуляцией физиологического обмена веществ и поведенческих реакций. В итоге появился человек, обладающий второй сигнальной системой, на ее основе сознательным поведением и обменом информацией посредством членораздельной речи.
Популяционно-видовые адаптации. В природе организмы не живут изолированно друг от друга, как может показаться, на первый взгляд, они организованы в популяции, которые являются основной единицей существования и эволюции вида. Только фантасты и шарлатаны от науки показывают мифического «снежного» человека в виде отшельника, подобного некоему Робинзону Крузо. С момента эволюционного становления предки человека могли существовать в суровых условиях жизни только в организованных сообществах (микропопуляциях).
Популяционно-видовые адаптации связаны с размножением организмов, начиная с образования брачных пар и заканчивая воспитанием и защитой потомства. Они не всегда столь очевидны как индивидуальные, подобно покровительственной окраске, и требуют определенного абстрактного восприятия. К таким адаптациям относится мутабильность – частота возникновения мутаций на один ген или на одно поколение. Средняя мутабильность у плодовой мушки дрозофилы по окраске глаз (желтые, бесцветные) составляет одно изменение на сто тысяч особей, частота заболеваний гемофилией у человека одно на двадцать тысяч здоровых людей. Приведенные примеры относятся к отрицательным мутациям, в качестве адаптивного признака вида, мутабильность регулируется отбором. Высокая концентрация вредных мутаций, как и низкая частота полезных мутаций уменьшают приспособленность популяции и эволюционную пластичность вида в целом. Поэтому для экологической устойчивости и способности вида к эволюционному развитию необходима оптимальная величина мутационной изменчивости.
Биоценотические адаптации. Представляют класс приспособлений у системы взаимосвязанных популяций разных видов – биоценозов (или экосистем). Типичным примером простого биоценоза является зеленая роща из разных видов растений, которыми кормятся насекомые, грызуны, копытные, представляющие пищу паразитам и хищникам. Следовательно, биоценоз состоит из двух блоков: продукционного и деструкционного. В продукционном блоке зелеными растениями из углекислого газа, воды и солнечного света путем фотосинтеза создаются органические вещества (глюкоза). В деструкционном блоке органика потребляется растительноядными и плотоядными животными, в том числе человеком.
Таким образом, если популяционная форма организации жизни обеспечивает размножение организмов, биоценотическая форма ее существование и развитие. Поэтому связи в биоценозе между организмами разных видов и являются его адаптациями. Особенно наглядно они проявляются в системе «жертва-хищник»: волки снижают численность жертв и тем самым поддерживают ее на оптимальном уровне, что препятствует полному уничтожению кормовых растений и массовому распространению среди них болезней. Все пищевые отношения между организмами разных видов имеют для каждого из них определенное полезное значение, а вместе они составляют систему адаптаций биоценоза как целостного образования.
Биосферные адаптации. В свою очередь, взаимосвязанные биоценозы создают высшую форму организации жизни на планете – биосферу, со своим специфическим комплексом адаптаций. Фотосинтезирующий блок Мирового океана в виде гигантской массы фитопланктона, вместе с лесами Амазонии и Сибири, являются основными поставщиками атмосферного кислорода для всех организмов. Биосфера находится под защитным от космической радиации озоновым экраном, которая в свободном доступе к земной поверхности губительна для всего живого. В начале эволюции жизни на Земле не было свободного кислорода, фотосинтезирующие организмы не только создали самозащиту от радиации, но и обеспечили процесс кислородного дыхания для всего живого. В этих двух полезных функциях заключается основная адаптация биосферы.
Образование видов
Первобытному человеку был очевиден сам факт видового многообразия животных и растений, но недоступен пониманию процесс образования видов. Для ответа на вопрос оставалось снова просить помощи у всевышних сил и не получить ничего сколько-нибудь вразумительного.
Научное понятие «вид» впервые четко сформулировал Джон Рей (1686) по трем основным критериям: морфологической определенности, эколого-географической приуроченности, размножению по поколениям. Зайцы-беляки похожи друг на друга по внешнему виду, обитают в лесной зоне, имеют сходное с родителями потомство. Отсюда определение понятию: вид есть совокупность одинаковых по внешним признакам и поведению индивидов, обитающих на одной территории и оставляющих похожее на себя потомство. С таким определением понятия появился инструмент для практической систематизации (классификации) видов.
Впервые с научных позиций объяснение видообразования получает в теории эволюции на основе естественного отбора (natural selection, по Ч. Дарвину). Эволюционный процесс начинается с наследственной изменчивости (мутаций), поставляющей материал отбору в виде отклоняющихся от родительских признаков, полезность которых оценивается выживанием в борьбе за существование. Секрет явления борьбы за существование, как фактора эволюции, заключается в том, что организмы конкурируют между собой не непосредственно, а на фоне общих условий среды. Хищник гонится за двумя зайцами, и выживает тот из них, кто оказывается более приспособленным по скорости бега в сравнении с его неудачным собратом. Дарвин раскрыл этот простой секрет в понятии «внутривидовая борьба за существование», как главный фактор эволюции, и увековечил свое имя.
Постепенно полезные признаки усиливаются в том же направлении, происходит отклонение от родительской формы настолько, что образуется новый вид. Так в теорию эволюции вводится еще одно понятие – дивергенция, или отхождение от прежней формы, схема видообразования и более крупных таксонов (родов, отрядов, классов) приобретает аналогию с разветвленным древом. Логически стройная картина эволюции подтверждается фактами практической селекции, где исходной является также наследственная изменчивость, борьба за существование исключается, естественный отбор заменяется искусственной селекцией (artificial selection).
Итак, число видов в разных группах животных очень сильно различается от нескольких до сотен тысяч. Объяснить столь огромное расхождение можно двумя эволюционными факторами: генетическим разнообразием исходных групп и способностью адаптироваться к разным условиям среды. Первый фактор определяется наличием в генофонде популяций широкой мутационной изменчивости, второй – мобилизацией ее соответственно новым требованиям экологической среды (адаптивной дивергенцией).
Прогрессивная эволюция
Существует высказывание, что если хотя бы один факт противоречит концепции, ее надо отправить на свалку и не пытаться искать выход из безнадежного положения. Свободное падение тела на поверхности Земли есть непреложный факт, подтверждаемый каждым на собственном опыте, к примеру, в приземлении на скользком тротуаре. Закон Ньютона о всемирном тяготении объясняет его и с научной точки зрения. На околоземной орбите закон опровергается невесомостью физических тел, космонавты свободно «плавают» внутри корабля. Не следует ли из этого факта ошибочность закона Ньютона? Все дело в том, что любой естественный закон работает в определенных условиях, космический корабль находится на удаленным от Земли расстоянии, на котором закон всемирного тяготения перестает действовать.
Нечто подобное происходит при анализе морфофункционального прогресса, с которым столкнулся Дарвин в попытке объяснить его теорией естественного отбора. В самом деле, и земляной червь, и обезьяна приспособлены к условиям своей среды и не нуждаются в совершенствовании морфофизиологической организации. Выходит, что адаптивная эволюция, объяснимая принципом естественного отбора, не соответствует ему для случаев прогрессивного усложнения организмов. Данное расхождение теории и практики оставалось в свое время одним из самых серьезных возражений дарвинизму.
Противоречие разрешилось в предложении разделять понятия морфофизиологического и биологического прогресса. Согласно первому, показателями прогресса являются высота организации, оцененная по сложности строения организма, а также физиологической экономичности затрат вещества и энергии. По обоим критериям обезьяна несравненно прогрессивнее червя. Биологический прогресс характеризуется числом видов в группе организмов, общей численностью особей, экологической экспансией занимаемого пространства. По этим показателям черви вообще не подлежат сравнению с обезьянами: представлены множеством видов и гигантской численностью, заселяют огромное жизненное пространство. Изложенная выше систематика животных наглядно демонстрирует постепенное усложнение морфологического строения и функций организма от простейших до млекопитающих.
Исследование проблемы эволюционного прогресса включает еще много предполагаемых знаний, начиная с определения исходной группы в каждом классе животных, вставшей на путь морфофункционального совершенствования, движущих сил и закономерностей этого процесса. Трудности решения данных задач хорошо видны при изучении происхождения человека. Прежде всего, встает вопрос, является ли возникновение гомо сапиенса фактом морфофизиологического прогресса или рядовым событием по пути эволюционной специализации?
С точки зрения общественного прогресса, появление человеческого вида в биосфере со всеми неописуемыми последствиями цивилизации является живым экспонатом биологического и социального прогресса. Морфофизиологическая же организация сапиенса в сравнении с исходными австралопитеками, за исключением эволюции головного мозга, изменилась не настолько, чтобы рассматривать это эволюционное событие в масштабе истинного прогрессивного преобразования.
***
Из краткого обзора систематики животных видно, насколько многообразны их формы, созданные в процессе эволюции от одноклеточных организмов до класса млекопитающих включительно. Систематические единицы (тип, класс, семейство, отряд, вид) являются зафиксированными вехами на магистрали прогрессивного развития животного мира. Эволюция от простых организмов к сложным по строению происходила в результате борьбы за существование и естественного отбора. Борьба за существование возникала из противоречивых отношений между организмами на фоне одинаковых требований к среде, которые разрешались в процессе выживания и размножения более жизнеспособных (естественного отбора).
Палеонтологам, биологам-эволюционистам, селекционерам удалось собрать информацию о происхождении одних видов от других на общей магистрали исторического развития органического мира, пытаться воссоздать вымершие виды путем «оживления» их ДНК, селекционным путем получить новые формы животных и растений. В целом этой информацией заполнены страницы величественной книги «Эволюция живой природы».
На пути реартиации
Бог не может изменить прошлое,
но историки могут.
С. Батлер
Существует обоснованное утверждение, что без знания прошлого невозможно изучать настоящее, однако не всегда понятно, откуда и какими путями произошло настоящее. В частности, установлено, что предками людей были высшие антропоидные обезьяны, но не известен в деталях путь эволюционного происхождения гомо сапиенса. Научная информация о прошлом и настоящем дает возможность ответить на вопросы, относящиеся к великим загадкам исторического развития живой природы и даже воспроизвести его результаты.
Экскурс в прошлое
Много столетий решение этих вопросов связывали с таинственной божественной силой, породившей жизнь на Земле, растения, животных и самого человека. Библейские сказания о днях творения организмов с финалом в лице Адама и Евы своей простотой были понятны людям, в настоящее время в церковных проповедях о них редко упоминается за явной нелепостью придуманного. Только к середине XIX века прогрессивная научная общественность признала естественный ход биологической эволюции, а также ее движущие факторы в виде борьбы за существование и естественного отбора. Объяснение этих вопросов выдвинуло еще две, связанные с эволюцией проблемы – причины вымирания и возможности воскрешения уже не существующих видов.
Здравому смыслу в голову не приходит представить воочию оживленных динозавра или предка человека, останков же многих вымерших видов в палеонтологических документах предостаточно. Конечно, возникало совершенно фантастическое желание увидеть прошлое в его живой реставрации, однако имелось непреодолимое объективное затруднение. В конце XIX века голландский палеонтолог Л. Долло обосновал теоретическое положение о необратимости эволюции природных видов, следовательно, и невозможности их восстановления, даже если будут воссозданы экологические условия прежней жизни.
Реальное восстановление возможно для исчезнувших видов растений, если сохранились способные к росту семена. В древнеегипетских пирамидах были найдены семена пшеницы, возрастом около шести тысяч лет, которые проросли в нормальном состоянии. Не исключено, что в «летаргическом сне» сохраняются семена и плоды не существующих ныне видов растений. Надежду на успех дает огромная коллекция семян культурных растений в количестве 250 тысяч образцов, собранная академиком Н.И.Вавиловым и сотрудниками в Институте растениеводства, часть из которых может оказаться вымершими видами. Если семена многих видов растений долгое время остаются способными к прорастанию, о животных такого не скажешь в связи с совершенно другими условиями сохранения и способом размножения.