Знаете ли вы, что фильмы с Джимом Керри настолько суровы, что могут нагибать законы эволюции?
— Имейте ввиду, что эволюция — это факт.
— Но должны же быть какие-то доказательства…
— И доказательств никаких не требуется!
Слова Воланда из известного романа подходят именно к эволюции как нельзя кстати. Всё потому что эволюция — это не какая-то особая, мистическая сила, которую нужно специально открывать, искать или доказывать. Эволюция — это прямое следствие самых базовых законов нашего мира, и в эмпирических доказательствах она, строго говоря, не нуждается. Даже если бы учёные никогда не находили австралопитека — эволюция всё равно бы работала. Она просто не может не работать.
Nothing in biology makes sense except in the light of evolution (с) Т. Добжанский
Начать стоит с того, что абсолютно всё в нашем мире меняется под воздействием окружающей среды. Бумага со временем желтеет и начинает пахнуть древностью, скалы и горные породы меняют форму и состав, а вода находится в непрерывном круговороте, становясь то тучами, то реками, то льдом. Примеры можно приводить до бесконечности.
И это неудивительно. Всё вещество, из которого состоит наш мир, находится в непрерывном движении и постоянно взаимодействует друг с другом. По физическим и химическим законам нашего мира, в нём в принципе не может быть такого, чтобы предмет пролежал тысячу лет и не поменялся вообще.
Уже этого достаточно, чтобы задуматься: животные, существующие в “первозданном” виде на протяжении тысячелетий — это что-то из области фантастики. Но конечно, это ещё не эволюция.
Наследственность
Удивительно, но всё огромное биоразнообразие Земли стало возможным благодаря одному простому свойству, присущему всему живому.
Любая группа объектов, обладающих свойством наследственности, неизбежно будет эволюционировать. В любом случае.
Наследственность — это способность передавать свои характеристики из поколения в поколение.
Именно благодаря наследственности живые организмы при размножении не просто плодят непойми что, выглядящее непойми как – а порождают собственные копии:
Наследственность возможна благодаря ДНК – молекуле, в химической структуре которой закодирована информация о признаках организма. Когда организм размножается, он снимает копию своей ДНК и передаёт её потомству – так у него оказываются те же признаки, что и у родителя.
Наследственность у живых организмов подтверждается как теоретически, так и миллионами экспериментов и просто бытовых наблюдений. Вряд ли кто-то будет спорить, что дети рождаются “в маму и папу”: у белых — белые; у чёрных — чёрные; да ещё и с похожими на родителей чертами лиц. Не говоря уж о том, что у зебр всегда рождаются зебры, а у носорогов — носороги. А не так:
Помимо наследственности, у ДНК есть и другая важная функция: она позволяет организмам “игнорировать” прежизненные изменения родителей. Как было сказано в начале, все предметы в природе постоянно меняются – в том числе одушевлённые. Они не только взрослеют и развиваются, но и, к примеру, получают травмы – и если бы родительские травмы передавались потомству, то ничего хорошего бы из этого не вышло.
Наследственность на основе ДНК решает эту проблему.
Неважно, какая у вас стрижка, загар, и на какой половинке попы у вас татуировка Пикачу — ваш ребёнок всё равно родится лысеньким с чистой кожей. Всё потому, что он будет “копироваться” не с вашего отражения в зеркале, а с ДНК, которую вы ему передадите – а оттого, что вы покрасите себе волосы, ваши гены не окрасятся вместе с ними.
Как и все предметы в этом мире, организмы меняются под воздействием окружающей среды – но на потомство эти изменения не влияют: каждый начинает жизнь, так сказать, с чистого листа.
Q: Разве из всего этого не следует, что организмы должны оставаться неизменными из поколения в поколение, и просто копироваться по подобию родителей?
Действительно, было бы всё так, если бы не одно маленькое “но”:
ДНК — тоже предмет
Наследственная информация живого организма — это конкретный, физический объект: длинная, двухцепочечная молекула. А раз так, то к ней так же применим ранее изложенный принцип: она неизбежно будет меняться.
В параллельном, фантастическом мире, где энтропия не повышается со временем и где предметы могут игнорировать воздействие внешней среды, эволюция может и не будет работать. Но в реальном мире невозможно в принципе копировать что-то из раза в раз со стопроцентной точностью. При копировании ДНК неизбежно возникают погрешности — учёные даже измерили их частоту. А фокус эволюции в том, что если в ДНК организма возникнет ошибка, то уже эту, ошибочную ДНК он передаст своему потомству – которое так же передаст её уже своему потомству.
Внося изменение в ДНК конкретного организма, мы автоматически вносим это изменение в ДНК всех его ещё не рождённых потомков.
Может, ДНК и позволяет организмам игнорировать прежизненные изменения, но вот саму её от таких изменений застраховать некому.
Такое возникновение у организмов новых наследуемых признаков из-за ошибок в ДНК принято называть изменчивостью. А благодаря наследственности, такие изменения будут накапливаться из поколения в поколение: любая “ошибка” в ДНК будет добавляться к уже имеющимся ошибкам и передаваться следующим поколениям.
Изменчивость так же имеет множество эмпирических доказательств. Все мы знаем, что наследственность, частенько даёт сбой: у низких родителей вдруг рождается высокий ребёнок; у родителей с наследственными болезнями вдруг рождается ребёнок здоровый. Не говоря о таких ярких случаях, когда у самых обычных родителей вдруг рождается ребёнок альбинос, или ребёнок с шестью пальцами на руке.
Надо понимать, что так называемая “изменчивость” — это не какое-то особое свойство, имеющееся только у живых организмов, а самые обычные непостоянство и подверженность воздействию окружающей среды, свойственные абсолютно всем предметам.
Таким образом, наследственность играет сразу две противоположных роли в эволюционном процессе: с одной стороны, она позволяет сохранять признаки неизменными из поколения в поколение, с другой — способствует закреплению и распространению новых признаков. Именно наследственность является краеугольным камнем изменения живых организмов из поколения в поколение. И что важно: с любой группой объектов или систем, обладающих свойством наследственности — языками, культурой, фамильной коллекцией старинных монет, — будет происходить то же самое.
Если передавать что-то из поколения в поколение, то это что-то будет постепенно изменяться.
Данный процесс — нехитрый тандем базовых законов нашего мира — и называется эволюцией.
Естественный Отбор
Однако, никакая статья об эволюции не будет законченной, если не упомянуть естественный отбор.
Итак, из-за динамичной природы нашего мира, в ДНК живых организмов постоянно возникают изменения, которые могут передаваться потомкам. Из этого факта следует ещё один важный принцип: все организмы отличаются друг от друга. Они могут отличаться массой, цветом, формой тела и другими характеристиками:
Название у этого феномена нехитрое – разнообразие.
И опять, разнообразие – это не уникальная черта живых организмов. Абсолютно все предметы отличаются друг от друга. Вы никогда не найдёте двух одинаковых камней, двух одинаковых островов, или двух одинаковых планет.
Связано это с тем, что предметы всегда меняются независимо друг от друга: если один железный гвоздь заржавеет, то это не значит, что все гвозди на свете должны заржаветь вместе с ним. Так же и с ДНК: если в генетическом коде одного животного возникает ошибка, то она затрагивает только его самого и его будущих потомков – а тем временем, другие животные могут нагулять совсем другие ошибки в совсем других участках своих ДНК.
Но разнообразие – не единственное, что объединяет живые и неживые объекты.
Неотъемлемый аттрибут пребывания в этом мире – это подверженность влиянию различных факторов окружающей среды. Температура, влажность, химические соединения, живые и неживые объекты – всё это непрырывно воздействует и на одушевлённые, и на неодушевлённые предметы.
Но что ещё более важно: окружающая среда воздействует на них не беспорядочно, а согласно их свойствами.
Например:
1) Цвет предмета определяет, насколько сильно он будет греться на солнце.
2) Плотность предмета определяет, к примеру, его плавучесть: поэтому тяжёлый камень в воде тонет, а кусок пенопласта – плавает.
3) Форма предмета определяет, насколько легко его сдуть ветром, или насколько легко его схватить. Поэтому предметы с приземистой формой более устойчивы, а предметы, покрытые иголками, невозможно взять в руки.
В широком смысле слова, это и есть естественный отбор – выборочное воздействие факторов среды на предметы согласно их свойствам.
Это было бы неважно, но в случае с живыми организмами, от того, как окружающая среда будет влиять на них, зависит, смогут ли он выжить.
Другими словами, выживание организма напрямую определяется его свойствами:
Если ящерица перегреется, она умрёт – значит, цвет определяет её выживаемость.
Если утка утонет, она умрёт – значит, плотность определяет её выживаемость.
Если ежа схватит хищник, он умрёт – значит, форма тела определяет его выживаемость.
Нет ничего удивительного в том, что если бросить белую и чёрную каменные плиты в пустыне, то через пять минут на чёрной можно будет варить пельмени, а на белой нет. Точно так же нет ничего удивительного в том, что если выпустить в пустыне белого и чёрного котов, то чёрный через пять минут перегреется и сдохнет, а белый нет.
Когда говорят “выживает самый приспособленный”, имеется в виду как раз это: выживает тот, чьи признаки позволяют ему избежать губительного воздействия окружающей среды. Самый плавучий в воде, самый белый в пустыне, самый колючий в волчьем лесу…
Поскольку сдохший кот уже не сможет дать потомство, то получается, что умирая, он забирает с собой всех своих нерождённых потомков. Происходит что-то вроде “отбраковки авансом”: если признаки организма препятствуют его нормальному существованию в заданных условиях, то естественный отбор ликвидирует его и предотвращает появление новых организмов с такими же признаками.
Немного нехитрой арифметики, и начинает складываться полная картина:
1) Организмы размножаются, передавая свой генетический код из поколения в поколение:
2) Время от времени, в коде возникают наследуемые ошибки, которые начинают передаваться из поколения в поколение в отдельных потомственных линиях:
3) Срабатывывает фактор естественного отбора – некий процесс окружающей среды, который воздействует на организмы по разному в зависимости от их признаков: к примеру, старое-доброе солнце, которое сваривает заживо организмы с тёмной окраской. Важно: когда естественный отбор выпиливает организм, он прерывает всю его потомственную линию. Организмы, которые проигрывают битву за выживание, теряют возможность создать новые организмы, похожие на себя: состав всей популяции меняется.
4) В выживших потомственных линиях возникают новые мутации: разнообразие в популяции растёт. Со временем, на неё будут накладываться всё новые факторы отбора: солнце, температура, хищники – всё то, что может привести к смерти организма при неудачном стечении его признаков.
Вместо Заключения
Эволюция – это просто эффект, накладываемый на популяцию объектов, способных к наследственному размножению; и выражается он накоплением изменений из поколения в поколение. Только и всего. При этом законы, которые заставляют объекты меняться и отбираться со временем – это привычные нам базовые законы природы, с которыми мы сталкиваемся каждый день.
Эволюция не требует привлечения никаких магических сил или таинственных свойств. Она работает, потому что иначе просто быть не может.
Вместо эпилога – небольшая симуляция эволюции и естественного отбора:
Рекомендуемое Чтиво:
Другие статьи по эволюции
Статья о подсчёте частоты мутаций у человека