Идеи развития органического мира на Земле

Ин­те­рес­но, что даже на Земле могут су­ще­ство­вать вполне «ино­пла­нет­ные» эко­си­сте­мы, где эво­лю­ция идет па­рал­лель­ным путем. Это до­ка­за­ла на­ход­ка пе­ще­ры Пе­сте­ра в Ру­мы­нии в 1986 году. Со­дер­жа­ние кис­ло­ро­да в воз­ду­хе пе­ще­ры было мень­ше 5 про­цен­тов, а вода – обиль­но на­сы­ще­на серой. Более пяти мил­ли­о­нов лет в этой пол­но­стью за­кры­той от внеш­них вли­я­ний пе­ще­ре жили изо­ли­ро­ван­ные пред­ста­ви­те­ли зем­ной фауны. За это время в пе­ще­ре воз­ник­ли более 30 новых видов бес­по­зво­ноч­ных, ко­то­рые не встре­ча­ют­ся ни в одном дру­гом месте пла­не­ты.

Живой мир земли огро­мен и мно­го­об­ра­зен, но даже при всем этом раз­но­об­ра­зии все живые ор­га­низ­мы со­сто­ят из одних и тех же хи­ми­че­ских эле­мен­тов и ор­га­ни­че­ских ве­ществ, все имеют общий план био­син­те­за, раз­мно­жа­ют­ся сход­ным путем, и при по­ло­вом раз­мно­же­нии жизнь всех живых ор­га­низ­мов на­чи­на­ет­ся с од­ной-един­ствен­ной клет­ки – зи­го­ты.

Как же тогда объ­яс­нить мно­го­об­ра­зие видов при таком сход­стве их свойств? Как воз­ник­ли слож­ные ор­га­низ­мы? Как у живых ор­га­низ­мов воз­ник­ли при­спо­со­би­тель­ные черты к из­ме­ня­ю­щим­ся усло­ви­ям внеш­ней среды? От­ве­ты на эти во­про­сы дают эво­лю­ци­он­ные уче­ния.

Эво­лю­ци­он­ные уче­ния – это наука о при­чи­нах, дви­жу­щих силах и ре­зуль­та­тах ис­то­ри­че­ско­го раз­ви­тия живой при­ро­ды на Земле.

 

Эво­лю­ци­он­ная био­ло­гия, как и любая дру­гая наука, про­шла длин­ный и из­ви­ли­стый путь сво­е­го раз­ви­тия. Одна за дру­гой воз­ни­ка­ли ги­по­те­зы, ко­то­рые про­ве­ря­лись фак­та­ми, и боль­шин­ство из них такой про­вер­ки не вы­дер­жи­ва­ло. Лишь немно­гие из них стали тео­ри­я­ми, силь­но из­ме­нив­шись при этом. Од­на­ко важно знать не толь­ко по­бе­ды, но и ошиб­ки любой науки для того, чтобы впо­след­ствии не по­вто­рять их вновь.

Пер­вые пред­став­ле­ния об эво­лю­ции были сфор­ми­ро­ва­ны ан­тич­ны­ми фи­ло­со­фа­ми Ге­рак­ли­том, Де­мо­кри­том и Эм­пе­до­к­лом (V в. до н.э.). Эти уче­ные вы­ска­зы­ва­ли идеи об из­ме­ня­е­мо­сти при­ро­ды во вре­ме­ни, т.е. ее ис­то­ри­че­ском раз­ви­тии. Хотя эво­лю­ци­он­ные пред­став­ле­ния ан­тич­но­го пе­ри­о­да но­си­ли до­ста­точ­но умо­зри­тель­ный ха­рак­тер, они ос­но­вы­ва­лись на име­ю­щих­ся к тому вре­ме­ни фак­ти­че­ских све­де­ни­ях. Важ­ную роль в этом от­но­ше­нии сыг­ра­ли труды Ари­сто­те­ля (IV в. до н.э.), ко­то­рый от­ста­и­вал идею о неиз­мен­но­сти и из­на­чаль­ной це­ле­со­об­раз­но­сти живой при­ро­ды.

Од­на­ко со вре­ме­нем на­кап­ли­ва­лось все боль­ше све­де­ний о том, что виды живых ор­га­низ­мов в при­ро­де могут из­ме­нять­ся.

 

Со вре­ме­нем были най­де­ны ис­ко­па­е­мые остан­ки древ­них жи­вот­ных и рас­те­ний, ко­то­рые с одной сто­ро­ны были очень сход­ны с со­вре­мен­но жи­ву­щи­ми ор­га­низ­ма­ми, но при этом недо­ста­точ­но силь­но от них от­ли­ча­лись.

Вы­да­ю­щий­ся фран­цуз­ский уче­ный Жорж Кювье про­вел срав­не­ние между че­ре­пом ма­мон­та и слона и при­шел к вы­во­ду, что, по его сло­вам, раз­ли­чий у этих че­ре­пов даже боль­ше, чем у че­ре­пов со­ба­ки, ша­ка­ла и гиены (см. Рис. 1, 2). Таким об­ра­зом, впер­вые было на­уч­но до­ка­за­но вы­ми­ра­ние неко­гда су­ще­ство­вав­ших видов живых ор­га­низ­мов.

 

Рис. 1

Рис. 2

Для того чтобы как-то объ­яс­нить эти вы­ми­ра­ния, Кювье пред­по­ло­жил, что на Земле про­ис­хо­ди­ли ка­кие-то ка­та­стро­фи­че­ские на­вод­не­ния, ко­то­рые сти­ра­ли с лица земли ста­рые фауны. На их место при­хо­ди­ли новые. При­хо­ди­ли как в бук­валь­ном смыс­ле, то есть, ми­гри­руя с мест оби­та­ний, не за­тро­ну­тых ка­та­стро­фа­ми, так и были со­тво­ре­ны за­но­во.

Люди все­гда пы­та­лись при­ве­сти в си­сте­му раз­но­об­ра­зие живой при­ро­ды. И пер­вой на­уч­ной по­пыт­кой была си­сте­ма, раз­ра­бо­тан­ная ве­ли­ким швед­ским уче­ным Кар­лом Лин­не­ем (см. Рис. 3).

Карл Лин­ней со­здал свою си­сте­му при­ро­ды на ос­но­ве ана­то­ми­че­ско­го сход­ства. Близ­кие виды он объ­еди­нил в роды, роды в се­мей­ства, се­мей­ства в от­ря­ды. Таким об­ра­зом, его си­сте­ма живой при­ро­ды имела иерар­хи­че­скую струк­ту­ру.

Рис. 3

Од­на­ко при­зна­ки клас­си­фи­ка­ции были вы­бра­ны Лин­не­ем про­из­воль­но и не по­ка­зы­ва­ли ни сте­пе­ни род­ства, ни про­ис­хож­де­ния одних видов от дру­гих. Да и сам Лин­ней из­ме­ня­е­мость видов от­ри­цал. В своих ра­бо­тах он писал, что видов столь­ко, сколь­ко их со­зда­ло бес­ко­неч­ное су­ще­ство, то есть Бог.

Рис. 4

Такие иде­а­ли­сти­че­ские взгля­ды по­лу­чи­ли на­зва­ние кре­а­ци­о­низ­ма. Кре­а­ци­о­низм при­зна­вал со­тво­ре­ние мира и от­ри­цал воз­мож­ность из­ме­не­ния видов.

По­сте­пен­ное на­коп­ле­ние све­де­ний об из­ме­ня­е­мо­сти ор­га­ни­че­ско­го мира при­ве­ло к воз­ник­но­ве­нию идей транс­фор­миз­ма – пред­став­ле­нию о том, что живой ор­га­низм может из­ме­нять­ся под вли­я­ни­ем внеш­ней среды, и что одни виды жи­вот­ных или рас­те­ний могут пе­ре­хо­дить в дру­гие.

Пер­вым вы­ска­зал эти идеи фран­цуз­ский уче­ный Жорж-Луи Бюф­фон (см. Рис. 4) в своей ра­бо­те «Есте­ствен­ная ис­то­рия». Но, к со­жа­ле­нию, в этом труде Жорж-Луи Бюф­фон не при­вел ни­ка­ких до­ка­за­тельств вы­дви­ну­той им тео­рии.

Первую эво­лю­ци­он­ную тео­рию раз­ви­тия ор­га­ни­че­ско­го мира, под­креп­лен­ную фак­та­ми, со­здал фран­цуз­ский на­ту­ра­лист Жан-Ба­тист Ла­марк. В своем труде «Фи­ло­со­фия и зоо­ло­гия» 1809 года Ла­марк пред­ло­жил при­чи­ны эво­лю­ци­он­ных из­ме­не­ний и три эво­лю­ци­он­ных за­ко­на, по ко­то­рым, с его точки зре­ния, про­ис­хо­дят эти из­ме­не­ния.

 

Со­глас­но этой тео­рии, все живое на нашей пла­не­те из­ме­ня­ет­ся от про­сто­го к слож­но­му. Глав­ной при­чи­ной эво­лю­ции по Ла­мар­ку яв­ля­ет­ся стрем­ле­ние живых ор­га­низ­мов к са­мо­со­вер­шен­ство­ва­нию, ко­то­рое за­ло­же­но в каж­дом из них. А вот от­ку­да взя­лось это стрем­ле­ние, Ла­марк  не объ­яс­нял, счи­тая этот во­прос недо­стой­ным вни­ма­ния.

Стрем­ле­ние к са­мо­со­вер­шен­ство­ва­нию по­сто­ян­но на­тал­ки­ва­ет­ся на необ­хо­ди­мость при­спо­саб­ли­вать­ся к среде. При­спо­соб­ле­ния могут воз­ни­кать на­пря­мую – это пер­вый закон Ла­мар­ка, закон пря­мо­го при­спо­соб­ле­ния. Он дей­ству­ет для живых ор­га­низ­мов, у ко­то­рых нет нерв­ной си­сте­мы. Так, на­при­мер, рас­те­ние стре­ло­лист, ко­то­рое рас­тет по бе­ре­гам во­до­е­мов, об­ла­да­ет тремя фор­ма­ци­я­ми ли­стьев (см. Рис. 5, 6, 7):

1)     стре­ло­вид­ны­ми воз­душ­ны­ми,

2)     округ­лы­ми пла­ва­ю­щи­ми,

3)     лен­то­вид­ны­ми под­вод­ны­ми ли­стья­ми.

 

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Если же живой ор­га­низм об­ла­да­ет вы­со­ко­раз­ви­той нерв­ной си­сте­мой, то его при­спо­соб­ле­ния воз­ни­ка­ют в ре­зуль­та­те упраж­не­ний или не упраж­не­ний ор­га­нов – это вто­рой закон Ла­мар­ка, закон упраж­не­ний и не упраж­не­ний. Так, на­при­мер, шея у жи­ра­фа раз­ви­лась в ре­зуль­та­те по­сто­ян­ных упраж­не­ний при по­еда­нии ли­стьев с вы­со­ких де­ре­вьев (см. Рис. 8). А от­сут­ствие ног у змеи – это ре­зуль­тат неупраж­не­ния этих ор­га­нов ее пред­ка­ми (см. Рис. 9).

Рис. 8

Рис. 9

При­зна­ки, при­об­ре­тен­ные в ре­зуль­та­те пря­мо­го при­спо­соб­ле­ния, а также упраж­не­ний и не упраж­не­ний ор­га­нов, обя­за­тель­но пе­ре­да­ют­ся потом­ству – это тре­тий закон Ла­мар­ка, закон на­сле­до­ва­ния бла­го­при­ят­ных при­зна­ков.

За­слу­га Жан-Ба­ти­ста Ла­мар­ка со­сто­ит в том, что он пер­вый со­здал эво­лю­ци­он­ную тео­рию, под­креп­лен­ную на­уч­ны­ми фак­та­ми, и стал пер­вым, кто пред­ло­жил рас­ши­рен­ную тео­рию транс­фор­миз­ма. Од­на­ко в своих ра­бо­тах он не от­ве­тил на глав­ный во­прос: как же воз­ни­ка­ет огром­ное ко­ли­че­ство при­спо­соб­ле­ний у живых ор­га­низ­мов к окру­жа­ю­щей среде?

Ответ на этот во­прос лишь спу­стя 50 лет смог дать дру­гой ве­ли­кий уче­ный Чарльз Ро­берт Дар­вин.

«Лест­ни­ца су­ществ» Ари­сто­те­ля

 

Древ­не­гре­че­ский уче­ный Ари­сто­тель был пер­вым, кто пы­тал­ся осу­ще­ствить клас­си­фи­ка­цию живых ор­га­низ­мов. Он раз­де­лил жи­вот­ный мир на жи­вот­ных с кро­вью, ко­то­рых сей­час мы на­зы­ва­ем по­зво­ноч­ны­ми, и жи­вот­ных без крови, то есть бес­по­зво­ноч­ных.

Он также пер­вым ввел тер­мин «вид» для опи­са­ния групп живых ор­га­низ­мов, сход­ных по внеш­не­му и внут­рен­не­му стро­е­нию. Ари­сто­тель пред­по­ла­гал, что пер­вые виды живых ор­га­низ­мов воз­ник­ли са­мо­про­из­воль­но из сол­неч­но­го света и почвы, а дру­гие уже воз­ник­ли в ре­зуль­та­те скре­щи­ва­ния этих пер­вых видов.

Клас­си­фи­ка­ция живых ор­га­низ­мов Ари­сто­те­ля немно­го на­по­ми­на­ет со­вре­мен­ную есте­ствен­ную клас­си­фи­ка­цию. Он рас­пре­де­лил все из­вест­ные живые ор­га­низ­мы по сту­пень­кам во­об­ра­жа­е­мой лест­ни­цы. В самом низу он по­ста­вил нежи­вые тела, то есть ми­не­ра­лы. На сле­ду­ю­щую сту­пень­ку он по­ме­стил рас­те­ния, затем жи­вот­ных, при­креп­лен­ных к грун­ту, таких как губки и ко­рал­лы. Еще выше ока­за­лись сво­бод­но жи­ву­щие мор­ские жи­вот­ные. А на самом верху Ари­сто­тель по­ме­стил жи­вот­ных суши.

Од­на­ко в этой лест­ни­це су­ществ от­сут­ство­ва­ла идея о раз­ви­тии живых ор­га­низ­мов от про­стых форм к слож­ным. Ари­сто­тель про­сто кон­ста­ти­ро­вал факты их неоди­на­ко­во­сти. Более того, он был сто­рон­ни­ком идеи о неиз­мен­но­сти видов.

На­уч­ный ав­то­ри­тет Ари­сто­те­ля был на­столь­ко велик, что на мно­гие века на­ту­ра­ли­сты по­ве­ри­ли в неиз­мен­ность видов. И лишь в эпоху Воз­рож­де­ния по­яви­лись пер­вые идеи об эво­лю­ции живой при­ро­ды.

Ра­бо­ты Лин­нея

Швед­ско­го уче­но­го Карла Лин­нея счи­та­ют ос­но­во­по­лож­ни­ком си­сте­ма­ти­ки. В своей книге «Си­сте­ма живой при­ро­ды» в 1735 году Лин­ней опи­сал более де­ся­ти тысяч видов жи­вот­ных и рас­те­ний и при­вел прин­ци­пы их клас­си­фи­ка­ции. Тем самым он, на­ко­нец, по­ло­жил конец той нераз­бе­ри­хе, ко­то­рая ца­ри­ла в науке со вре­мен Ари­сто­те­ля.

Лин­ней пред­ло­жил счи­тать вид ос­нов­ной си­сте­ма­ти­че­ской еди­ни­цей. Близ­кие виды он объ­еди­нял в роды, роды в от­ря­ды и по­ряд­ки, от­ря­ды и по­ряд­ки в клас­сы. Он со­здал иерар­хи­че­скую лест­ни­цу си­сте­ма­ти­че­ских еди­ниц.

Кроме того Лин­ней пред­ло­жил ис­поль­зо­вать би­нар­ную но­мен­кла­ту­ру – такую но­мен­кла­ту­ру, в ко­то­рой на­зва­ние лю­бо­го жи­во­го су­ще­ство со­сто­ит из двух слов. Пер­вое слово – это обя­за­тель­но су­ще­стви­тель­ное, обо­зна­ча­ю­щее на­зва­ние рода, а вто­рое слово – при­ла­га­тель­ное, обо­зна­ча­ю­щее на­зва­ние вида. На­при­мер, для рас­те­ния фи­ал­ка со­ба­чья слово «фи­ал­ка» стало на­зва­ни­ем рода, а при­ла­га­тель­ное «со­ба­чья» – на­зва­ни­ем вида.

Кроме того Лин­ней пред­ло­жил всем есте­ство­ис­пы­та­те­лям го­во­рить на одном на­уч­ном языке и пред­ло­жил в ка­че­стве та­ко­го на­уч­но­го языка ла­тынь.

С тех пор био­ло­ги­че­ское на­зва­ние фи­ал­ки со­ба­чьей зву­чит на ла­ты­ни как Viola canina, а двой­ную но­мен­кла­ту­ру уче­ные всего мира успеш­но ис­поль­зу­ют и по сей день.