Эволюция: Неопровержимые доказательства - Джерри Койн

Важно сознавать, что виды не возникают, чтобы заполнить пустующие ниши в природе, как считал Дарвин. Различные виды появляются не потому, что природа каким-то образом в них нуждается. Вовсе нет. Изучение процесса видообразования позволяет утверждать, что виды – это эволюционные случайности. Группы, которые так важны для биоразнообразия, появляются не потому, что увеличивают это многообразие, и не потому, что они обеспечивают равновесие экосистем. Они просто представляют собой неизбежный результат действия генетических барьеров, которые возникают, когда пространственно изолированные популяции развиваются в разных направлениях.

Биологическое видообразование во многом напоминает видообразование двух близкородственных языков, происходящих от общего предка (примером могут служить английский и немецкий – языки-братья). Как и виды, языки могут разделиться в изолированных популяциях, у которых некогда был общий язык-предок. Кроме того, когда представители разных популяций меньше смешиваются между собой, языки изменяются быстрее. В то время как популяции генетически меняются посредством естественного отбора (а иногда и генетического дрейфа), человеческие языки меняются посредством лингвистического отбора (люди изобретают новые слова, которые им нравятся или для чего-то нужны) и лингвистического дрейфа (произношение изменяется вследствие имитации и культурной трансмиссии). В ходе биологического видообразования популяции генетически изменяются до такой степени, что их представители перестают воспринимать «соседей» как брачных партнеров или же их гены теряют способность взаимодействовать, чтобы произвести фертильную особь. Сходным образом языки способны разделиться до такой степени, что их носители перестанут понимать друг друга: носители английского языка не могут автоматически понять немецкоговорящего человека, и наоборот. Языки напоминают биологические виды в том, что они существуют в дискретных группах, а не представляют собой континуум: как правило, речь любого человека может быть однозначно отнесена к одному из нескольких тысяч существующих языков.

Параллель идет гораздо дальше. Эволюция языков прослеживается вглубь далекого прошлого, и существует языковое генеалогическое древо, которое составлено на основании сходства слов и грамматики. Это очень напоминает реконструкцию эволюционного древа организмов, основанного на прочтении их генетического кода. Кроме того, мы можем реконструировать протоязыки или языки-предки, проанализировав общие черты, объединяющие различные языки. Именно так биологи прогнозируют, как должны выглядеть недостающие звенья или предковые гены. Наконец, происхождение языков, как и происхождение видов, случайно: народы не принимаются говорить на разных языках, просто чтобы отличаться друг от друга. Новые языки, как и новые виды, формируются как побочные продукты других процессов, как это произошло в Италии в ходе трансформации латыни в итальянский. Аналогии между видообразованием и языками первым провел – кто же еще? – Дарвин в «Происхождении видов».

Однако не стоит безоглядно заводить эту аналогию слишком далеко. В отличие от биологических видов, языки способны к «перекрестному оплодотворению», они впитывают слова и выражения друг друга. Примеров тому множество: например, английский язык впитал из немецкого слово angst, обозначающее экзистенциальный страх, а также kindergarten – «детский сад». В своей замечательной книге «Языковой инстинкт» (The Language Instinct) Стивен Пинкер описывает и другие поразительные сходства и различия между расхождением языков и биологических видов.

Идея, что географическая изоляция служит первым шагом к образованию вида, называется теорией географического видообразования (аллопатрия). Формулируется она просто: эволюция генетической изоляции между видами требует, чтобы сначала они были изолированы географически. Почему географическая изоляция так важна? Почему два новых вида не могут просто возникнуть в той же местности, что и их предок? Теория популяционной генетики, а также множество лабораторных экспериментов показывают, что разделение одной популяции на две генетически изолированные части крайне затруднено, если они сохраняют способность скрещиваться. Без изоляции отбор, который мог бы разделить популяции, будет вынужден бороться со скрещиванием, постоянно объединяющим особей и перемешивающим их гены. Представьте насекомое, обитающее в лесу, где произрастает два типа растений, на которых оно может кормиться. Для употребления в пищу каждого из растений насекомому требуется свой набор адаптаций, поскольку у растений разные токсины, питательные вещества и запахи. Но по мере того как каждая группа насекомых на этой территории начнет адаптироваться к одному растению, она также начнет скрещиваться с насекомыми, адаптирующимися к другому растению. Такое постоянное перемешивание генов будет мешать генофонду разделиться на два вида. В конечном итоге, возможно, получится некий «общий» вид, который питается обоими растениями. Видообразование подобно разделению масла и уксуса: хотя они стремятся разделиться, но при постоянном перемешивании им это сделать не удастся.

Каковы доказательства географического видообразования? Нас интересует не вопрос о том, существует ли оно, но то, как именно оно происходит. Из палеонтологической летописи, эмбриологии и других данных нам уже известно, что виды произошли от общих предков. Сейчас мы хотим убедиться, что новыми видами становятся те популяции, которые оказались разделены географически. Это задача не из простых. Прежде всего видообразование у всех организмов за вычетом бактерий обычно идет очень медленно – гораздо медленнее, чем разделение языков. Мы с коллегой Алленом Орром подсчитали, что, начиная с одного общего предка, для развития двух репродуктивно изолированных видов требуется примерно от 100 000 до 5 млн лет. Видообразование движется со скоростью ледника, и это означает, что, за считаными исключениями, нам нечего и надеяться, что в течение одной человеческой жизни мы сможем проследить весь процесс видообразования или даже его малую часть. Чтобы изучить процесс видообразования, нам придется обратиться к косвенным методам и проверять прогнозы, полученные исходя из теории географического видообразования.

Первый прогноз гласит, что если видообразование во многом зависит от географической изоляции, то на протяжении истории жизни у популяций наверняка было множество возможностей испытать подобную изоляцию. В конце концов, сейчас на Земле существуют миллионы биологических видов. Но географическая изоляция – явление распространенное, обычное. Растут горные хребты, распространяются ледники, формируются пустыни, континенты меняют свое местоположение, а засуха разделяет сплошной лес на участки, перемежающиеся степями. Каждый раз, как происходит нечто из этого перечня, у вида появляется шанс быть разделенным на две или более популяций. Когда около 3 млн лет назад сформировался Панамский перешеек, поднявшаяся порода разделила популяции морских организмов, очутившиеся по обе стороны от него, – организмов, изначально принадлежавших к одному виду. Даже река может сыграть роль географического барьера для многих птиц, которые не любят летать над водой.

Однако популяции не всегда оказываются изолированными за счет формирования географических барьеров. Бывает, что их разделяет случайное рассеивание на большие расстояния. Предположим, что несколько особей или даже одна беременная самка, отбившаяся от остальных сородичей, заблудилась и колонизировала отдаленный берег. Таким образом разовьется колония, изолированная от материковых предков. Именно это и происходит на океанических островах. Еще выше шансы на такую изоляцию путем расселения на архипелагах, где особи по воле случая странствуют туда-сюда по соседним островам и каждый раз оказываются в географической изоляции. Каждый раунд изоляции создает еще один шанс для видообразования. Вот почему на архипелагах обнаруживаются знаменитые случаи адаптивной радиации у близкородственных видов: например, дрозофилы на Гавайях, игуанообразные ящерицы анолис на Карибах и вьюрки на Галапагосах.