Со времени своего появления в 1859 г. теория Дарвина о происхождении видов приобрела огромную популярность. Видоизменяясь и совершенствуясь под воздействием новых фактов и идей, дарвинизм сохранил свою сущность и играет ведущую роль в современных представлениях об эволюции.
Ключевой принцип дарвинизма – изменчивость. Дарвин всегда подчеркивал постепенность внутривидовой изменчивости, что теперь определяют как непрерывную изменчивость. В противоположность этому в случае явных различий между видами говорят о прерывистой изменчивости. Тщательное изучение именно этих форм изменчивости и стало первым серьезным вызовом дарвинизму.
Вызов теории Дарвина
В 1894 году английский биолог Уильям Бэтсон (1861-1926) опубликовал книгу «Материалы по изучению изменчивости», в которой он настаивал на существовании непрерывной и прерывистой изменчивости. Из этого следовал вывод, что благодаря прерывистой изменчивости эволюция происходит скорее скачками, чем путем плавных непрерывных изменений.
Выводы Бэтсона были с энтузиазмом восприняты нидерландским ботаником Хуго Де Фризом (1848-1935), занимавшимся селекцией культурных растений. Он заметил, что в популяциях растений время от времени появляются особи, сильно отличающиеся от остальных. По мнению ученого, эти вариации определенно выходили за рамки непрерывной изменчивости. Де Фриз назвал этот феномен «мутацией» и разработал совершенно новую концепцию эволюции путем прерывистой изменчивости.
Так возникла мутационная теория эволюции, суть которой Де Фриз изложил в первый год XX столетия: эволюция идет за счет внезапных спонтанных изменений, а не в зависимости от естественного отбора, опирающегося на непрерывную изменчивость. Примерно в это же время, после 40 лет забвения, была «открыта» работа Менделя. Тогда-то и родилась наука генетика, которая, опираясь на мутационную теорию, лишь на первый взгляд противоречила классическому дарвинизму.
Теперь, зная о наличии хромосом и оперируя понятием гена, генетики могли рассматривать эволюцию и в ракурсе более значительных «скачков». Используя рентгеновское излучение или некоторые химические препараты, можно было вызвать изменения в хромосомах или их перегруппировку, что приводило к существенному изменению внешних признаков.
Результаты хромосомных перегруппировок
Одним из ярких примеров образования нового вида в результате хромосомных изменений послужила рисовая трава (Spartina townsendii). Число х ромосом у этого растения, найденного в 1870 г. на болотах южной Англии, равно 126. Рисовая трава, несомненно, была гибридом двух других видов Spartina, один из которых имел 56 хромосом, а другой – 70. Новый вид оказался исключительно преуспевающим и плодовитым — наглядный пример формы, порожденной прерывистой эволюцией, занявшей подходящую экологическую нишу и успешно выжившей. Явления такого рода, вероятно не редкие у растений, почти не встречаются у более или менее сложно организованных животных, видимо, из-за того, что механизм их полового размножения препятствует подобному объединению хромосом.
Мутационные процессы, безусловно, играют очень важную роль в эволюции. Наследственная информация, заложенная в генах, кодируется последовательностью нуклеотидов, триплеты которых соответствуют определенным аминокислотам. Если одно из этих оснований заменить, код может измениться, что в свою очередь слегка изменит структуру белка, образование которого контролируется этим геном. Замена аминокислоты в какой-либо несущественной части белковой молекулы может не сказаться на фенотипе организма, но создаст материал для естественного отбора.
Однако мутация в наиболее важной части молекулы может заставить себя почувствовать, а степень проявления изменений в фенотипе будет зависеть от числа генов, ответственных за тот или иной признак. Если признак определяется единственным геном, мутация в нем может проявляться самым впечатляющим образом, давая тем самым наглядный пример прерывистой изменчивости. Если же признак определяется группой генов, то мутация в одном из них окажет лишь незначительный эффект.
Отсюда ясно, что резкой границы между классическим дарвинизмом и мутационной теорией провести нельзя – они перекрываются. Поскольку принцип отбора остается в силе, совокупность новых идей стали называть неодарвинизмом.
Проблема «альтруизма» и индивидуума
По своей природе отбор действует на особь: выживание особей обеспечивает в конечном счете успех и всей их группе (популяции). Именно на особь действуют факторы внешней среды. Однако факт действия отбора не на группу, а на особь ставит у животных проблему «альтруизма» – явления, несомненно, существующего. Например, рабочая пчела, защищая свой улей, обязательно ужалит грабителя и погибнет. Как же такое самоубийство может поощряться естественным отбором и принципом выживания наиболее приспособленных? Ответ на эту загадку кроется в обеспечении выживания генов, идентичных таковым у погибшей особи.