Как образуются новые виды? Это один из центральных вопросов эволюционной теории

Знание – силаНаука

Алхимия жизни, или Главное о видообразовании

Сергей Ястребов

Как образуются новые виды? Это один из центральных вопросов эволюционной теории. Недаром знаменитая книга Дарвина называлась не как-нибудь, а «Происхождение видов». Однако мало какой вопрос оказывался для эволюционистов настолько трудным. Мы поговорим о том, как решали проблему видообразования биологи XX века и как их взгляды соотносятся с современными знаниями.

Понятие «вид» с давних времен было одной из основных категорий европейского теоретического мышления. «С познания видов начинается всякое серьезное образование в области естественных наук, экономики, медицины, в конце концов всякое подлинное человеческое познание», – писал в середине XVIII века знаменитый Карл Линней в своей «Философии ботаники», как о чем-то само собой разумеющемся. Вот насколько фундаментальным виделось это понятие тогдашним людям. Но именно поэтому над вопросом «что такое вид?» ученые всерьез не размышляли: основные понятия часто кажутся людям интуитивно ясными.

Все изменил XIX век, когда биология стала эволюционной. Это было время великих свершений. Талантливая исследовательница Лариса Николаевна Васильева говорила в своих лекциях для студентов: «Как от каменноугольного периода остались основные запасы каменного угля на Земле, так и цветение науки XIX века оставило обширное накопление, которое называют фундаментом эволюционной теории». Это, несомненно, так и есть. Но вот именно в области теории вида биология XIX века многого не добилась. Что такое биологический вид? Ученые XIX века, конечно, задавались этим вопросом, но общепринятого ответа на него они так и не нашли. Трактовка вида осталась противоречивой.

Здесь можно выделить две крайние позиции. Одна из них – выдержанная в духе трезвой английской философии позиция Чарльза Дарвина, который говорил, что между видом и внутривидовой разновидностью нет никаких принципиальных отличий: разновидности – это только виды, захваченные в процессе становления, и наоборот, виды – это только сильно выраженные разновидности. Традиционное понятие «вид» Дарвин считал искусственным. Многие (хотя и не все) первые эволюционисты думали примерно так же: вид – это всего лишь произвольно выделенный фрагмент непрерывного эволюционного древа. Никакого более глубокого смысла они в этом понятии не видели.

Противоположную позицию занял французский академик Жан Луи Арман де Катрфаж, который с уважением относился к Дарвину, но критиковал его теоретические взгляды. Катрфаж умер в 1892 году и до самого конца умудрился так и не принять эволюционизм (или, как тогда еще говорили, трансформизм). Сохранилось высказывание Катрфажа: «Трансформисты – это алхимики». Он до конца жизни считал, что виды постоянны, как химические элементы, а эволюционисты так же неправы, как средневековые алхимики, которые мечтали производить из свинца золото. Причем сказано это было прямо накануне открытия радиоактивности – явления, которое как раз и основано на превращении разных химических элементов друг в друга.

Жан Луи Арман де Катрфаж

Итак, XIX век никакой общепринятой теории вида не создал. Некоторое движение в эту сторону стало происходить в начале XX века, в первую очередь в связи с необходимостью как-то упорядочить стремительно растущий зоологический и ботанический материал. Описывая разные виды с многочисленными подвидами, зоологи и ботаники довольно быстро пришли к пониманию того, что вид, как правило, не является неделимой единицей. Он имеет внутреннюю структуру. Но решающий концептуальный сдвиг в этом направлении произошел только в 1920-х годах, когда начался синтез генетики с классической дарвиновской эволюционной теорией. В 1926 году в «Журнале экспериментальной биологии» вышла статья Сергея Сергеевича Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики».

Программа Четверикова

Это поразительная работа. На пятидесяти двух страницах, заполненных убористым шрифтом с характерной для двадцатых годов отвратительной полиграфией, Четвериков довольно сжато, но в то же время предельно четко излагает программу теории микроэволюции (эволюции внутри вида), которая дальше развивалась и разрабатывалась в нескольких странах на протяжении примерно полувека. На зарубежных ученых эта статья повлияла в основном благодаря двум ученикам Четверикова, которые переехали на Запад – это были Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский и Феодосий Григорьевич Добржанский. Первый из них через двадцать лет с большими приключениями вернулся в Россию, а второй до конца жизни работал профессором в США. Статья Четверикова – настоящая исследовательская программа, в которой в компактном виде уже есть почти все необходимое для понимания микроэволюционных процессов. Он рассматривает микроэволюцию как изменение частот генов в природных популяциях и анализирует роли ее основных факторов, которых насчитывается четыре: мутационный процесс, дрейф генов (случайное изменение частот генов), естественный отбор и репродуктивная изоляция.

С. С. Четвериков (справа) с учителем, доцентом В. П. Зыковым в Кашинцеве. 1896 год

К сожалению, дальнейшая судьба Четверикова сложилась не особенно удачно. В 1929 году, когда внутренняя политика большевиков стала ужесточаться, его арестовали по политическому обвинению и выслали из Москвы. Какое-то время он перебивался в провинции случайными работами, в изоляции от научной среды. Потом стало получше, его пригласили заведовать кафедрой в Нижний Новгород (который тогда назывался Горьким), и там он относительно благополучно проработал больше десяти лет. Но когда случилась знаменитая сессия ВАСХНИЛ 1948 года и современная биология – во всяком случае, генетика – была в СССР фактически запрещена, Четверикова тут же отправили на пенсию. Оставшиеся годы жизни он работал дома, но ничего сравнимого по значению со своей статьей 1926 года так больше и не создал. Четвериков остался в истории науки как автор одной-единственной гениальной работы. Бывает и так.

Обложка работы С. С. Четверикова «Краткое наставление к собранию насекомых»

Почему нам это важно? Дело в том, что в статье 1926 года Четвериков сформулировал новое определение вида – то самое, которым пользуется большинство эволюционистов до сих пор. Цитата:

«Определение понятия вида как совокупности особей, составляющих единый свободно скрещивающийся комплекс, наиболее соответствует нашим генетическим и систематическим представлениям».

Итак, вид – это система природных популяций, между которыми есть скрещивание, или, говоря иными словами, есть потоки генов. Вот и все. Вид – это группа популяций, которые могут скрещиваться между собой, в то время как с другими подобными группами популяций они скрещиваться не могут. Это и есть та концепция вида, которую приняла на вооружение сложившаяся в XX веке синтетическая теория эволюции.

Затем Четвериков делает важное замечание, касающееся изоляции. Что такое изоляция? Это прекращение потока генов между популяциями. Изоляция наступает, если популяции, которые раньше скрещивались, теперь возможность скрещиваться по любой причине потеряли. Самый простой случай – географическая изоляция, когда, например, морской пролив образовался там, где его раньше не было, и разрезал на части ареалы наземных видов. Или наоборот: перешеек образовался там, где его раньше не было, и разрезал ареалы морских обитателей, как Панамский перешеек несколько миллионов лет назад. По этому поводу Четвериков пишет: «Изоляция совершенно автоматически ведет к дифференциации внутри вида, к тому, что изолированные друг от друга колонии одного вида начинают со временем обнаруживать разный характер отдельных признаков».

С. С. Четвериков в рабочем кабинете

Попробуем понять, почему он прав. Дело в том, что на фоне изоляции всегда действуют и другие факторы микроэволюции. Известно, что дрейф генов (случайное изменение частот генов) идет тем интенсивнее, чем популяция меньше. Поэтому после изоляции он усиливается. Кроме того, в новых маленьких популяциях, по разные стороны от изолирующего барьера, случайные процессы обязательно будут идти хоть немного по-разному. Естественный отбор в изолированных популяциях тоже пойдет слегка в разные стороны – просто потому, что условия в местах их обитания не могут точно совпадать. А скрещивания, которое могло бы нивелировать эти расхождения, как раз и не будет. Отсюда и вывод Четверикова: как только наступает изоляция, между изолированными популяциями совершенно автоматически начинают накапливаться генетические отличия. Это и есть тот самый процесс, который ведет к видообразованию. «Изоляция… сама по себе становится причиной внутривидовой (а следовательно, в дальнейшем и межвидовой) дифференциации»,– пишет Четвериков. И завершает свою мысль выводом: «Истинным источником видообразования, истинной причиной происхождения видов является не отбор, а изоляция».

Барельеф С. С. Четверикову на здании Горьковского (ныне – Нижегородского) университета

Действительно, если репродуктивная изоляция длится достаточно долго, то генетических отличий между популяциями рано или поздно накапливается столько, что их генотипы становятся несовместимыми, и тогда мы начинаем говорить, что это разные виды. Как мы сейчас понимаем, все это совершенно верно.

Концепция Майра

Развитием этих идей стала концепция, получившая не очень удачное название «биологическая концепция вида». Концепцию эту сформулировал Эрнст Майр, американский биолог, который занимался вопросами микроэволюции и работал вместе с тем же Феодосием Добржанским. Определение Майра таково: «Вид – это группа скрещивающихся естественных популяций, репродуктированно изолированных от других таких популяций».

Феодосий Добржанский

Мы видим, что определение Майра по существу ничем не отличается от определения Четверикова. Альфа и омега вида – в том, что это генетически замкнутая система. Потоков генов между видами либо нет совсем, либо они пренебрежимо малы.

Что можно добавить к этому определению? Во-первых, биологическая концепция вида признает, что виды, несомненно, существуют. Это важный и не столь уж очевидный тезис. Вид – не искусственное понятие, введенное для удобства (как считали многие в XIX веке), а реальный объект: совокупность скрещивающихся популяций, имеющая естественные границы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Новости науки Новости науки

Жизнь на далеких экзопланетах, тайна происхождения Луны и другие новости науки

Знание – сила
Восточное сияние. Тест-драйв седана Dongfeng Shine Max Восточное сияние. Тест-драйв седана Dongfeng Shine Max

Седан Shine Max метит на место ушедших бестселлеров

РБК
Кентавр из моря Кентавр из моря

Может ли кентавр существовать с точки зрения биологии?

Вокруг света
И полетели ножи: мемуары Бритни Спирс — клаустрофобный хоррор, в котором нет выживших И полетели ножи: мемуары Бритни Спирс — клаустрофобный хоррор, в котором нет выживших

Почему каждая глава в автобиографии Бритни Спирс выдающаяся

Правила жизни
Ярлык на княжение Ярлык на княжение

Чем были ярлыки? Позорным ярмом русских князей или наградой?

Дилетант
«Суд в Нюрнберге: Советский Союз и Международный военный трибунал» «Суд в Нюрнберге: Советский Союз и Международный военный трибунал»

Отрывок из книги: допрос генерала СС Отто Олендорфа

N+1
Как перестать критиковать близких: 3 шага Как перестать критиковать близких: 3 шага

Чтобы не ставить отношения под угрозу, важно не поддаться желанию критиковать

Psychologies
«Обучение служением» | Service Learning «Обучение служением» | Service Learning

Мировой тренд «Обучение служением» приходит в Россию

Позитивные изменения
Сколько должна стоить чашка кофе, чтобы владелец кафе получал прибыль Сколько должна стоить чашка кофе, чтобы владелец кафе получал прибыль

Отрывок из книги владелицы сети кофеен о локальном бизнесе

Forbes
Интерьер о природе Интерьер о природе

Натуральные материалы и сдержанная природная палитра: квартира для дизайнера

SALON-Interior
Шрёдингер в телевизоре Шрёдингер в телевизоре

Как нобелевские лауреаты по химии материализовали квантовые точки

N+1
Когда выбор становится невозможен: что такое FOBO — страх лучшего варианта Когда выбор становится невозможен: что такое FOBO — страх лучшего варианта

Что такое FOBO и как с ним жить?

VOICE
Что будет, если съесть хлеб с плесенью? Что будет, если съесть хлеб с плесенью?

Срезать плесень и съесть хлеб или не испытывать судьбу и выбросить весь батон?

ТехИнсайдер
История усталости: почему в XVI веке люди утомились от долгих путешествий История усталости: почему в XVI веке люди утомились от долгих путешествий

Глава из книги «История усталости от Средневековья до наших дней»

Forbes
Горные гориллы постарались не спариваться с родственниками Горные гориллы постарались не спариваться с родственниками

Обезьяны избегали спариваний с сородичами, с которыми вместе росли

N+1
Докричаться до небес: как извлечь пользу из самых популярных магических практик Докричаться до небес: как извлечь пользу из самых популярных магических практик

Какие психологические механизмы стоят за гаданием на кофейной гуще и гороскопами

Psychologies
Болезнь-загадка: причины и способы лечения эндометриоза Болезнь-загадка: причины и способы лечения эндометриоза

Что такое эндометриоз и почему его сложно не только предотвратить, но и выявить

Psychologies
Поэт-пророк, или Есть ли у России будущее? Поэт-пророк, или Есть ли у России будущее?

Об одной идее Михаила Лермонтова

Знание – сила
Маленькие взрослые: 4 типа парентификации и их последствия Маленькие взрослые: 4 типа парентификации и их последствия

В каких семьях возникает парентификация и как она влияет на нашу жизнь

Psychologies
Валери Зоидова Валери Зоидова

Валери Зоидова — о свободе, отношениях с религией и магии кино

Grazia
Энергия на длинную дистанцию Энергия на длинную дистанцию

Сможет ли управляемый термоядерный синтез заменить углеводородное топливо

Наука и жизнь
5 признаков, по которым легко вычислить дурака 5 признаков, по которым легко вычислить дурака

Определенный тип поведения моментально выдает недалекого человека

Maxim
Отцовский клуб: Суперсемейки Отцовский клуб: Суперсемейки

О семье с шестью детьми и о соло-папе с 10 подростками

Men Today
От Соломона Нортапа до Виктора Пелевина: 7 книг о свободе От Соломона Нортапа до Виктора Пелевина: 7 книг о свободе

Романы, в которых герои в том или ином смысле ищут свободы и освобождения

СНОБ
Как поддержать человека в трудную минуту: советы психологов Как поддержать человека в трудную минуту: советы психологов

Как вести себя с человеком, который попал в трудную ситуацию

РБК
Как главы КНДР превратились в полубогов и станет ли женщина новым великим лидером Как главы КНДР превратились в полубогов и станет ли женщина новым великим лидером

Какими мифами обросла история династии Ким

Forbes
Необычное решение! В Японии роботы-волки защищают людей от диких медведей Необычное решение! В Японии роботы-волки защищают людей от диких медведей

Дикие животные разбегаются в поисках укрытия при виде необычного зверя

ТехИнсайдер
Шоколадная «Аленка» оказалась не промах: почему она подала в суд на «Красный октябрь?» Шоколадная «Аленка» оказалась не промах: почему она подала в суд на «Красный октябрь?»

Как «Аленка» подала в суд на «Красный октябрь»

ТехИнсайдер
6 советов для тех, кто собирается запустить бизнес по франшизе 6 советов для тех, кто собирается запустить бизнес по франшизе

Старт бизнеса по франшизе выглядит практически беспроигрышным вариантом

Inc.
На МКС впервые вырастили мышиные эмбрионы На МКС впервые вырастили мышиные эмбрионы

Астронавты культивировали эмбрионы в течение 4-х дней в условиях микрогравитации

N+1
Открыть в приложении