Краткая история биологии

как происходит этот процесс, детально он был описан только в 1879 г. швейцарским зоологом Германом Фолом, который наблюдал оплодотворение яйца морской звезды. К 1861 г. Келликер опубликовал руководство по эмбриологии позвоночных, где дал оценку работам Бэра с точки зрения клеточной теории. Каждый многоклеточный организм развивается из единственной клетки — оплодотворенного яйца. Оплодотворенное яйцо делится. Получившиеся в результате этого деления клетки еще не дифференцированы, однако постепенно они специализируются в различных направлениях, пока не образуются сложные взаимосвязанные структуры взрослых форм. В этом и состоит эпигенез, выраженный в терминах клеточной теории.

Мысль о единстве жизни заметно укрепилась. Оказалось, что оплодотворенные яйцеклетки человека, жирафа и макрели незначительно отличаются друг от друга. Только по мере развития зародыша постепенно начинают проявляться различия. Мельчайшие, еле уловимые структуры эмбриона превращаются в одном случае в крылья, в другом — в руки, в третьем — в лапы, в четвертом — в плавники. Бэр сознавал, что родственные отношения животных легче установить при сопоставлении эмбрионов, нежели при сравнении взрослых организмов, поэтому его следует считать основателем сравнительной эмбриологии.

Видовые отличия, оцениваемые с точки зрения клеточной теории, казались незначительными и вполне воспроизводимыми в процессе эволюционного развития.

Бэр смог показать, что у зародышей позвоночных спинная струна, или хорда, — плотный стержень, тянущийся вдоль спины, — присутствует временно, и лишь примитивные рыбоподобные существа сохраняют ее на протяжении всей жизни. Эти примитивные животные были впервые изучены и описаны в 60-х годах XIX в. русским зоологом Александром Онуфриевичем Ковалевским (1840–1901). У позвоночных хорда быстро замещается состоящим из позвонков позвоночным столбом. Тем не менее и позвоночные и эта немногочисленная группа беспозвоночных объединены в один тип хордовых. Хорда, существующая столь короткое время в процессе эмбрионального развития всех позвоночных (даже человека), свидетельствует о единстве происхождения всех позвоночных от каких-то примитивных, имевших хорду предков.

Из уст представителей всех направлений биологии — сравнительной анатомии, палеонтологии, биохимии, гистологии, цитологии и эмбриологии — раздавались сперва робкие, а к середине XIX в. все более настойчивые голоса о неизбежности признания эволюционной концепции. Оставалось лишь понять, каким образом осуществлялась эволюция.

Глава VI Эволюция

Естественный отбор

Английский естествоиспытатель Чарлз Дарвин (1809–1882) первым понял механизм эволюции и утвердил его в умах биологов.

В юности Дарвин пытался изучать медицину, а позднее — богословие, но с детства его увлекала естественная история и в годы студенчества захватила настолько серьезно, что биология стала его специальностью. В 1831 г. Дарвину предложили занять место натуралиста на корабле английского флота «Бигль», который готовился к кругосветной научной экспедиции. За время пятилетнего плавания Дарвин проявил себя как талантливый натуралист; и именно благодаря его участию эта экспедиция стала самой важной исследовательской экспедицией в истории биологии.

Перед путешествием Дарвин прочел первый том «Основ геологии» Лайеля и поэтому уже имел четкое представление о древности Земли и длительности развития жизни на ней. Продвигаясь с экспедицией вдоль берегов Южной Америки, он не мог не обратить внимания на то, как постепенно, лишь незначительно отличаясь друг от друга, сменяются виды животных и растений.

Наиболее удивительными были наблюдения, которые Дарвин сделал во время недельной стоянки на Галапагосских островах, за тысячу километров от побережья Эквадора. Здесь Дарвин изучил группу птиц, известную теперь под названием Дарвиновы вьюрки. Эти во многих отношениях очень близкие птицы делятся по меньшей мере на 14 видов, ни один из которых не встречается на ближайшем материке или где-либо еще в мире. Дарвин предположил, что какой-то материковый вид вьюрка очень давно заселил острова и что постепенно на протяжении веков происходило превращение этого исходного вида в различные ныне живущие. У одних птиц развилась способность употреблять в пищу один сорт семян, у вторых — другой, третьи стали насекомоядными. В зависимости от образа жизни у каждого вида сформировался специфический клюв, свои размеры и особое строение тела. Таким образом, родительский вид вьюрков нашел на Галапагосе сравнительно малонаселенную страну и достаточно подходящие условия для образования многих разновидностей, в то время как на материке этого не произошло.

Но один момент, и притом основной, оставался необъясненным. Что вызывает такие эволюционные изменения? Что заставляет зерноядный вид вьюрка превращаться в насекомоядный? Дарвин не принял гипотезы Ламарка, согласно которой следовало бы предположить, что вьюрки, случайно попробовав питаться насекомыми, приобретали вкус к этой пище и передавали потомкам повышенную способность к ее усвоению и тенденцию к соответствующему изменению упражняемых органов (клюва, например). Ученый понял, что в естественных условиях в основе изменчивости растений и животных лежит тот самый отбор, который практиковался человеком при выведении культурных сортов растений и пород домашних животных еще с эпохи неолита. Он заключил, что наиболее приспособленные растения и животные оставляют более многочисленное потомство, чем менее приспособленные. Однако законов действия естественного отбора он еще не знал.

Через два года после возвращения в Англию Дарвин познакомился с книгой «Опыт о законе народонаселения, или изложение прошедшего и настоящего действия этого закона на благоденствие человеческого рода, с приложением нескольких исследований о надежде на устранение или смягчение причиняемого им зла», написанной сорока годами ранее английским экономистом Томасом Робертом Мальтусом (1766–1834). Утверждая, что прирост населения в человеческом обществе всегда выше, чем рост производства средств существования, Мальтус оправдывал голод, эпидемии и войны как факторы, сокращающие численность населения.

Дарвин использовал идею Мальтуса о регуляции численности населения недостаточностью пищи и пришел к выводу, что в природе в первую очередь гибнут особи, не обладающие преимуществами в борьбе за существование. Так, первые вьюрки беспрепятственно размножались на Галапагосе, пока не истощились запасы семян, служивших им пищей. Часть вьюрков стала голодать, в первую очередь те, кто был послабее и менее приспособлен к поискам семян. А что если некоторые из птиц стали питаться более крупными или крепкими семенами и даже иногда проглатывать насекомых? Голодание должно было понизить размножение тех, у кого не проявились такие способности. В то же время стали быстро размножаться вьюрки, нашедшие какие-то новые, пусть не очень привычные для них, но нетронутые запасы пищи.

Иными словами, влияние среды благоприятствует возникновению различий и расхождению признаков, пока не образуются самостоятельные виды, которые отличаются и друг от друга и от общего предка. Сама природа, так сказать, производит отбор более выносливых особей, и путем такого «естественного отбора» жизнь разветвляется на бесконечное множество форм.

Дарвин пытался уяснить, каким образом возникают необходимые изменения. Занимаясь выведением новых пород домашних животных, он мог заметить, что в любой группе животных наблюдаются случайные отличия особей: в размерах, окраске, поведении. Использовав преимущества такой изменчивости, сознательно содействуя размножению одних вариантов и уничтожая другие, человек на протяжении ряда поколений смог создать различные породы крупного рогатого скота, лошадей, овец и кур, а дав волю фантазии, получил собак и золотых рыбок самых причудливых форм. Не может ли природа, подобно