Деннис Тейлор – Биология. В 3-х томах. Т. 3 (страница 87)

Не существует пока твердо установленных законов эволюции; у нас есть лишь хорошо подкрепленные фактическими данными гипотезы, которые в совокупности составляют достаточно обоснованную теорию. Преждевременное принятие современных концепций как неких догматических истин на достигнутом сейчас уровне, равно как и на любом уровне научного исследования, может подавить интеллектуальный рост и поиски истины. Некритическое принятие ряда представлений эволюционной теории служит тому примером. Некоторые из событий, приводимых в качестве доказательств эволюционной теории, могут быть воспроизведены в лаборатории, однако это не значит, что они действительно имели место в прошлом; они просто свидетельствуют о возможности таких событий. В современных научных дискуссиях об эволюции обсуждается не самый факт ее существования, а то, что она происходит путем естественного отбора случайно возникающих мутаций.

24.7. Подтверждения теории эволюции

Сведения, подтверждающие современные представления об эволюции, поступают из разных источников, среди которых главное место занимают палеонтология, биогеография, систематика, селекция растений и животных, морфология, изучение адаптивной радиации, сравнительная эмбриология и сравнительная биохимия.

Большая часть данных, приводимых в этой главе, не была доступна Дарвину и Уоллесу в то время, когда они публиковали свои статьи о происхождении видов путем естественного отбора. Многие великие ученые обладают большими способностями к индукции, чем к дедукции, основанной на наблюдении и эксперименте, однако у Дарвина и Уоллеса, по-видимому, имелось удачное сочетание того и другого. Дарвин так пишет о совмещении этих двух подходов:

"В октябре 1838 г., т.е. спустя 15 месяцев после того, как я начал свое систематическое исследование, я взялся читать просто для развлечения работу Мальтуса о народонаселении, и поскольку длительные наблюдения над жизнью животных и растений вполне подготовили меня к тому, чтобы оценить происходящую повсеместно борьбу за существование, я вдруг понял, что в таких условиях благоприятные изменения должны сохраняться, а неблагоприятные — отметаться. Результатом всего этого должно быть формирование новых видов. Итак, я, наконец, получил теорию, с которой можно работать".

Представленные здесь данные в значительной мере подтверждают теорию эволюции путем естественного отбора, изложенную в разд. 24.5, хотя и не могут быть бесспорными доказательствами. Эти данные получены в разных областях знания, и их интерпретация во всех случаях исходит из предположения о достоверности принятой здесь концепции эволюции. Большая часть этих данных подтверждает доводы в ее пользу, полученные из других источников. Среди них немало также доказательств, в свою очередь нуждающихся в подтверждении, а также исключений или сведений, которым можно дать иную интерпретацию; однако концепция эволюции в широком смысле основана на огромном количестве научных сведений, которые на нашем уровне изложения трудно представить в понятной и притом совершенно свободной от догматизма форме.

24.7.1. Палеонтология

Палеонтология занимается изучением ископаемых остатков, т. е. любых сохранившихся в земной коре остатков, предположительно принадлежавших каким-либо живым организмам. Это могут быть целые организмы, твердые скелетные структуры, наружные и внутренние ядра, окаменелости, отпечатки, следы и копролиты (окаменевшие экскременты) (табл. 24.3).

Таблица 24. 3. Типы ископаемых остатков, их образование и примеры

Одних лишь ископаемых данных недостаточно для обоснования какой-либо эволюционной теории, однако они подтверждают факт прогрессивного возрастания сложности организмов и отвергают представление о неизменяемости видов. Ископаемые остатки были хорошо известны еще до того, как мысль об эволюции получила всеобщее признание. Их считали либо остатками существ, сотворенных раньше других, либо артефактами, помещенными в горные породы богом. Большую часть найденных до сих пор остатков можно распределить по тем же самым таксономическим группам (типам и классам), что и ныне живущие виды, однако вопрос о том, являются ли они предками современных форм, можно обсуждать, но доказать с помощью одной лишь палеонтологии ничего нельзя.

В самых древних породах, содержащих ископаемые остатки, встречаются организмы очень немногих типов, и все они имеют простое строение. Более молодые породы содержат более разнообразные ископаемые остатки со все более сложным строением. Во всей палеонтологической летописи многие виды, появляющиеся на каком-либо стратиграфическом уровне, на более позднем уровне исчезают. В эволюционном смысле это истолковывают как возникновение и вымирание видов в соответствующие эпохи.

Геофизические данные указывают на то, что географические области и климатические условия изменялись на всем протяжении истории Земли. Поскольку каждый организм приспособлен к определенной среде, непрерывно изменяющиеся условия могли благоприятствовать возникновению некоего механизма эволюционного изменения, что позволяет объяснить прогрессивные изменения в строении организмов, отраженные в палеонтологической летописи. Экологические соображения тоже согласуются с палеонтологическими данными: так, например, растения появились на суше раньше, чем животные, а насекомые — раньше чем опыляемые ими растения.

Одно из главных возражений против использования ископаемых остатков для доказательства эволюции — отсутствие непрерывности в палеонтологической летописи. Разрывы в ней ("недостающие звенья") считают веским доводом против теории образования новых форм путем постепенного изменения. Однако существует ряд соображений, позво-ляющих объяснить неполноту палеонтологических данных:

1) мертвые организмы быстро разлагаются;

2) мертвые организмы поедаются животными, питающимися падалью;

3) животные с мягким телом плохо поддаются фоссилизации;

4) лишь небольшая часть особей погибла в условиях, благоприятных для фоссилизации;

5) обнаружена только часть ископаемых остатков. Данные в пользу эволюционного процесса пополняются по мере нахождения все большего числа возможных "недостающих звеньев" — либо ископаемых остатков, таких как сеймурия (амфибии → рептилии), археоптерикс (рептилии → птицы) и циногнатус (рептилии → млекопитающие), либо ныне живущих, как, например, Peripatus (см. рис. 24.18) и латимерия, близкие по своему строению к вымершим формам.

Возможно также, что новые виды возникали внезапно и что промежуточных форм не существовало. Элдредж и Гоулд описали процесс, позволяющий объяснить внезапное появление некоторых видов в палеонтологической летописи. По их мнению, скорости эволюции варьируют и некоторые новые виды возникают очень быстро, что и приводит к неполноте палеонтологической летописи. Эти "скачки" в эволюционной последовательности породили термин "скачкообразная эволюция". Сам Дарвин обсуждал такую возможность и написал в "Происхождении видов": "Я не думаю, что этот процесс [видообразование]... происходит непрерывно; гораздо более вероятно, что каждая форма долгое время остается неизменной, а затем вновь претерпевает модификацию".

Палеонтологическая история лошади

Эволюция лошади служит одним из лучших примеров филогении, основанной на почти полном палеонтологическом материале из североамериканских осадочных отложений от нижнего эоцена до настоящего времени.

Самые первые непарнокопытные появились 54 млн. лет назад; к современным представителям непарнокопытных относятся лошади, тапиры и носороги. Самое древнее животное, напоминающее лошадь, остатки которого обнаружены в палеонтологической летописи, принадлежало к роду Нуrасоtherium, широко распространенному по всей Северной Америке и Европе в раннем эоцене. К началу олигоцена оно сохранилось только в Северной Америке. Это было небольшое субтильное животное, приспособленное к бегу. Его короткие тонкие ноги оканчивались вытянутыми ступнями, а пальцы располагались почти вертикально. На передних ногах имелось по четыре, на задних — по три пальца. Резцы были небольшими, а коренные зубы имели низкую коронку с округлыми бугорками, покрытыми эмалью.

Рис. 24.3. Фотография ископаемого трилобита из кембрийских отложений

В предполагаемый эволюционный ряд лошадей от Hyracotherium до Equus входит не менее 12 родов и несколько сот видов. Главные направления в эволюции лошадей касались передвижения и питания. Они отражали адаптацию к изменявшимся условиям среды и включали следующие тенденции:

1) увеличение размеров тела;

2) удлинение ног и, в частности, стопы;

3) редукцию боковых пальцев;

4) удлинение и утолщение третьего пальца;

5) выпрямление спины и увеличение ее жесткости;

6) совершенствование органов чувств;

7) увеличение и усложнение головного мозга (связанное с развитием органов чувств);

8) увеличение резцов в ширину;

9) замещение ложнокоренных зубов коренными;

10) удлинение зубов;

11) увеличение высоты коронки коренных зубов;

12) укрепление зубов благодаря развитию цемента между складками;

13) увеличение поверхности зубов благодаря развитию складок эмали.

На рис. 24.4 представлено прогрессивное развитие лошади в кайнозое; в качестве примеров выбраны роды, доминирующие в данной геологической эпохе. Однако нет данных, которые позволяли бы утверждать, что эти формы связаны прямым родством.