Очерки теории эволюции полностью

Постепенно в науке накапливались все новые данные. Особую роль в становлении современной генетики сыграли работы сотрудников Колумбийского университета, начатые в 1909 г. под руководством Томаса Ханта Моргана (1866–1945), получившего за эти исследования Нобелевскую премию (1933). В качестве объекта была выбрана плодовая мушка дрозофила (Drosophila melanogaster), ставшая с того времени классическим объектом генетических исследований. Работы Т. Х. Моргана и его сотрудников А. Стертеванта, Г. Мёллера и К. Бриджеса привели к созданию хромосомной теории наследственности. Особенно следует отметить работы Алфреда Генри Стертеванта (1891–1970), который, установив закономерности сцепления генов и кроссинговера, первым обосновал теорию линейного расположения генов в хромосомах и предложил метод картирования расположения генов (1913). Установленные Морганом и его сотрудниками закономерности сцепления генов и кроссинговера полностью разъяснили цитологический механизм законов Менделя и послужили стимулом к разработке генетических основ теории естественного отбора. В результате к началу 1920-х годов сформировалось новое представление о механизме эволюции, которое часто называют генетическим Дарвинизмом. Суть этих представлений сводится к следующему:

1. Генотип представляет собой сумму генов, а фенотип — сумму признаков, каждый из которых, как правило, определяется одним геном.

2. Иногда происходят скачкообразные изменения генов (мутации), которые приводят к изменению соответствующих признаков.

3. Мутации крайне редки, их вероятность составляет 10″⁵ — 10″⁶. Но поскольку генов много, в популяции (совокупности особей, между которыми происходит свободное скрещивание) в каждом поколении всегда имеется некоторая доля мутантов.

4. Большинство мутаций вредны (снижают приспособленность организма), но изредка появляются полезные или условно вредные мутации. Предположим, у какой-то особи изменились требования к температуре. В типичных для вида условиях эта мутация оказывается вредной, но становится полезной при изменении климата.

5. Естественный отбор, как сито, устраняет носителей вредных мутаций и сохраняет особей, несущих мутации, полезные в данных условиях.

6. В результате концентрация полезных мутаций в генофонде (совокупности генов) популяции возрастает, что и приводит к прогрессивной эволюции.

Эта простая и четкая концепция оказалась настолько привлекательной, что до сих пор излагается в школьных учебниках под названием дарвинизм. Но она не могла удовлетворить серьезно мыслящих биологов, поскольку на самом деле не может объяснить реально наблюдаемых явлений. Виды животных и растений всегда отличаются от их предков (или ближайших видов) комплексом полигенных (определяемых многими генами) признаков, причем каждая из мутаций по отдельности часто является вредной.

Английский эволюционист Дж. Б. С. Холдейн поясняет это на простой аналогии: допустим, необходимо увеличить скорость самолета. Для этого нужно установить более мощный двигатель и одновременно уменьшить площадь крыльев. Но сами по себе и увеличение мощности без изменения конфигурации крыла, и уменьшение площади крыльев без изменения мощности двигателя будут снижать летные качества самолета. Отбор не может сохранять мутации, снижающие приспособленность. Следовательно, комбинация возможна лишь тогда, когда обе мутации возникнут одновременно у одной особи. Но если вероятность возникновения одной мутации равна 10″⁶, то вероятность одновременного возникновения составляет 10″¹², трех — 10″¹⁸ и т. д. Таким образом, на эволюцию не хватит даже миллионов лет.

Генетический дарвинизм не мог объяснить и таких известных явлений, как фиксация адаптивных модификаций и появление в ходе отбора новых признаков, ранее не существовавших у исходного вида, что в то время рассматривалось как доказательство существования соматической индукции (наследования благоприобретенных признаков по Ламарку). Загадкой оставались и причины повторения филогенеза в онтогенезе (биогенетический закон Геккеля).