Деннис Тейлор – Биология. В 3-х томах. Т. 3 (страница 89)

О вероятном механизме возникновения видов в результате естественного отбора можно говорить на основании распространения растений и животных на океанических островах. И Уоллеса, и Дарвина поразило огромное разнообразие видов, обитающих на таких группах островов, как Гавайские и Галапагосские острова. Как показывают геологические данные, эти острова образовались в результате вулканической активности, поднявшей их со дна океана, так что они никогда не имели прямой географической связи ни с каким массивом суши. Найденные на этих островах растения были, по всей вероятности, занесены туда ветром в виде спор и семян или по воде в виде плавучих семян и растительной массы. Водные и полуводные животные, как полагают, были принесены морскими течениями, а наземные организмы приплыли на бревнах или на плавучих скоплениях растений. Птицам, летучим мышам и летающим насекомым заселить эти острова было значительно проще.

Галапагосские острова находятся в Тихом океане, на экваторе, на расстоянии почти 1000 км от Эквадора и образуют архипелаг, описанный более подробно в разд. 25.8.3. В 1835 г., когда Дарвин впервые посетил эти острова, его внимание привлекло сходство обитающих на них видов с видами, населяющими ближайший континент; аналогичное сходство островных и материковых видов он обнаружил на островах Зеленого мыса, лежащих вблизи побережья Западной Африки. Однако на океанических островах растения и животные были в большинстве случаев заметно крупнее. Это можно объяснить отсутствием здесь крупных, более высокоорганизованных доминантных видов, с которыми более мелким родичам островных видов приходилось конкурировать на континенте. Например, слоновая черепаха (Geochelone elephantopus), которая питается имеющейся на островах обильной растительностью, достигла, вероятно, своих гигантских размеров — почти 2 м длины и 260 кг веса — благодаря отсутствию конкуренции со стороны различных млекопитающих, населяющих континент. Дарвин заметил также обилие на Галапагосских островах игуан, которые опять-таки были значительно крупнее своих континентальных родичей. Ящерицы обычно живут на суше, однако на Галапагосских островах из обнаруженных там двух видов игуан один обитает в море. Водная форма — галапагосская игуана (Amblyrhyncus cristatus) — питается морскими водорослями и приспособлена к передвижению в воде благодаря уплощенному с боков хвосту и хорошо развитым перепонкам между пальцами на всех четырех конечностях (рис. 24.7). Предполагают, что конкуренция между наземными игуанами за пищу, пространство и брачного партнера создала давление отбора в пользу тех особей, у которых намечались изменения, благоприятные для жизни в водной среде. Этот механизм воздействия факторов среды на изменчивый генотип называют естественным отбором, и он уже был нами описан. Возможно, что именно в результате такого отбора постепенно сформировался морской вид игуан. Однако самое сильное влияние на мысли Дарвина о механизме возникновения видов оказало разнообразие адаптивных признаков у 13 видов вьюрков, обитающих на островах. В Эквадоре, т.е. на континенте, имелись вьюрки только одного типа, у которых клюв был приспособлен для раздробления семян. На Галапагосских островах обнаружено шесть главных типов клюва, каждый из которых приспособлен для определенного способа питания. Различные группы вьюрков, особенности их питания и число видов в каждой группе представлены на рис. 24.8.

Рис. 24.7. Гигантская морская игуана Галапагосских островов

Рис. 24.8. А. Адаптивная радиация дарвиновых вьюрков (по Lack)

Рис. 24.8. Б. Самец кактусового вьюрка (Geospiza scan dens)

Дарвин предположил, что острова были колонизированы группой вьюрков с континента. Здесь они хорошо прижились, и неизбежная конкуренция, возникшая в результате роста их численности, а также наличие незанятых экологических ниш благоприятствовали освоению разнообразных ниш теми формами, у которых были соответствующие адаптивные вариации. Видовые особенности сводятся к небольшим различиям в размерах тела, окраске оперения и форме клюва. Несколько видов встречаются на всех крупных островах. Земляные и славковые вьюрки, которых считают самыми примитивными, живут на большей части островов. Насекомоядных древесных вьюрков и растительноядного древесного вьюрка нет на периферийных островах, а дятловые вьюрки обитают только на островах центральной группы. Современное распространение видов представляет большой интерес; согласно Лэку, его можно объяснить адаптивной радиацией и географической изоляцией. Например, на центральных островах обитает много видов, принадлежащих к разным группам (земляные, древесные, славковые и дятловые), а не к одной какой-то группе. Даже там, где обитают несколько видов из одной группы (как на периферийных островах), все они различаются по своим экологическим требованиям. Это соответствует принципу конкурентного исключения Гаузе (см. разд. 12.6), согласно которому два или большее число близко родственных видов могут занимать одну и ту же область только в том случае, если их экологические требования различны.

24.7.3. Классификация

Система классификации, описанная в Приложении 3, была создана Линнеем задолго до Дарвина и Уоллеса, но тем не менее она содержит кое-какие намеки в связи с проблемой происхождения видов и эволюции. Конечно, можно представить себе, что все виды, как ныне живущие, так и вымершие, были сотворены каждый в отдельности в какой-то отдельный момент времени или существовали всегда, однако структурное сходство между организмами, составляющее основу естественной филогенетической классификации, наводит на мысль о существовании эволюционного процесса. Черты сходства и различия между организмами можно объяснить как результат прогрессивной адаптации организмов в пределах каждой таксономической группы к определенным условиям среды на протяжении некоторого периода времени.

Специалисты по нумерической таксономии, занимающиеся главным образом сравнением фенотипических признаков, нашли возможным разработать фенетическую классификацию (см. Приложение 3), которая согласуется, насколько позволяют судить современные знания, с концепцией эволюции. Обе системы классификации могут иметь и самостоятельное значение как способы описания множества живых организмов, но в то же время они явно подсказывают мысль об эволюционном процессе.

24.7.4. Селекция растений и животных

Одним из самых ранних достижений человеческой цивилизации было выведение сортов растений и пород домашних животных от диких предков. Отбирая тех особей, которые обладали каким-либо желательным отклонением, например более крупными размерами или более приятным вкусом и запахом, человек сохранял эти признаки путем искусственного разведения с помощью избирательного размножения или опыления. В результате непрерывной селекции человек создал породы домашних животных и сорта культурных растений, которыми мы располагаем сейчас. Как показывают археологические данные, человек проявил большое искусство в разведении крупного рогатого скота, свиней и домашней птицы и в выращивании зерновых культур и некоторых овощей. До того как стали известны работы Менделя, теоретические основы генетики и селекции животных и растений оставались неясными, однако это не ограничивало практические усилия человека. Если перейти на генетическую терминологию, человек сохраняет гены, желательные для его целей, и элиминирует те, которые его не устраивают. Производя отбор, он использует существующую в природе генетическую изменчивость, а также возникающие время от времени случайные мутации.

Наибольшее внимание растениеводы и животноводы уделяли выведению хозяйственно ценных пород животных (рис. 24.9) и сортов растений, хотя создавались также разнообразные породы собак, кошек, птиц, рыб и сорта декоративных растений. Некоторые примеры фенотипических признаков, по которым вели искусственный отбор, перечислены в табл. 24.4. Недавно возникла новая форма искусственного отбора — неумышленный отбор на устойчивость к антибиотикам, пестицидам и гербицидам, которому подвергаются соответственно патогенные микроорганизмы, вредители и сорняки. Создается порочный круг: все возрастающее число химических веществ, изобретаемых для борьбы с вредными организмами, приводит к появлению новых форм, устойчивых к этим веществам.

Таблица 24.4. Некоторые фенотипические признаки, по которым ведется

Рис. 24.9. Результаты использования отбора в животноводстве. Из дикого кабана (А) -коренного обитателя Европы, Азии и Африки-путем отбора было выведено много домашних пород, в том числе английская крупная белая (Б), дающая превосходное мясо

Способность человека "создавать" признаки путем направленного отбора, как, например, при разведении собак и голубей, Дарвин использовал как довод в пользу того, что с помощью аналогичного механизма виды могут возникать и в естественных условиях: он полагал, что в природе вместо человека в роли фактора отбора выступает внешняя среда. Формы, созданные в результате искусственного отбора, вероятно, не могли бы возникнуть в природе: в большинстве случаев они были бы неспособны успешно конкурировать с близкими к ним неодомашненными формами.