Чому не варто сумніватися в теорії еволюції

1
409

Еволюція — одна з найвидатніших теорій у всій науці. З її допомогою ми пояснюємо життя, як перший найпростіший росток породив величезну різноманітність життя, від бактерій до дубових дерев і синіх китів. Ось як ми до цього прийшли.

Для вчених еволюція є фактом. Ми знаємо, що життя еволюціонувало, з такою ж упевненістю, з якою знаємо, що Земля майже кругла, що гравітація утримує нас на її поверхні тощо.

Але в деяких країнах, теорію еволюції називають «просто теорією, негідною звання об’єктивної істини». Чому біологи так впевнені в ній? Які докази? Важко зрозуміти, з чого почати. Але список доказів того, що життя дійсно еволюціонувало, великий.

Можливо, варто почати з розмови про те, що насправді говорить теорія еволюції. Більшість з нас мають про неї загальне уявлення: види зміняться з часом, виживає найсильніший, і якимось чином з мавпи вийшов чоловік.

Дарвинська теорія еволюції стверджує, що кожен новий організм трохи відрізняється від своїх батьків, і ці відмінності іноді можуть допомогти нащадкам або перешкодити їм. Оскільки організми конкурують за їжу і партнерів, вигідні риси дозволяють виробляти більше потомства, тоді як непотрібні риси, навпаки, перешкоджають цьому. Таким чином, всередині конкретної популяції вигідні риси стають звичайними, а даремні зникають, не маючи продовження.

Ці зміни можуть накопичитися і привести до появи нових видів і нових типів організмів. Крок за кроком, стали черв’яки рибою, риба вийшла на землю і придбала чотири ноги, чотириногі тварини відростили шерсть і — в кінцевому підсумку — деякі з них почали ходити на двох ногах, називати себе людьми і читати цю статтю.

Можливо, в це важко повірити. Одна справа — зрозуміти, що ви не ідентичні своїм батькам: у вас можуть бути волосся різного кольору, різний зріст, характер. Але куди складніше визнати, що всі ми вийшли з хробаків, пройшовши через незліченні покоління. Звичайно, багато людей не погодяться з цим. Звичайно, багатьом простіше уявити, що нас зліпили з глини, занесли з іншої планети, розплодили в матриці або створили з ребра. Але поки опустимо філософію. Почнемо, як Чарльз Дарвін, з порога.

Книга Дарвіна «Походження видів», вперше опублікована в 1859 році, починається з пропозиції читачеві поглянути по сторонах. Не на недосліджені тропічні острови або далекі джунглі, а на скотний двір і сад. Там ви легко можете побачити, що організми передають потомству свої характеристики, і природа цих організмів змінюється з часом.

Дарвін підкреслює процес культивації та розведення. Фермери і садівники поколіннями виводили тварин, щоб ті були більше і сильніше, і культури, які дають більший урожай. Ось ці фермери працюють так, як дарвинська уявна еволюція. Припустимо, ви хочете вивести курчат, які дають більше яєць. Спочатку потрібно знайти курей, які відкладають більше яєць, ніж інші. Потім потрібно дати їх яйцям вилупитися і переконатися в тому, що нові курчата дають потомство. Ця курка теж повинна давати більше яєць.

Якщо повторювати процес з кожним поколінням, в кінцевому результаті у вас будуть кури, які дають набагато більше яєць, ніж дикі кури. Самка джунглевой курки — найближчого родича домашніх курей — може відкласти 30 яєць в рік, в той час як кури на фермі можуть давати в десять разів більше.

Ці зміни з покоління в покоління називають «спуск з модифікацією».

«У цьому вся еволюція, — говорить Стів Джонс з Університетського коледжу Лондона у Великобританії. — Це серія помилок, яка зростає».

Розведення, як Дарвін припустив, — це по суті еволюція під наглядом людини. Воно показує нам, що невеликі зміни з покоління в покоління можуть підсумовуватися. «Це неминуче, — говорить Джонс. — Це має відбуватися».

Згідно теорії еволюції, кури походять від динозаврів, а якщо піти далі, то і риби. Справа в тому, що еволюції потрібно багато часу, щоб робити серйозні зміни. Щоб побачити докази цього, вам доведеться пошукати більш старі записи. Доведеться звернутися до скам’янілостей.

Оскільки породи складаються шарами, один над іншим, скам’янілості фактично покладені в хронологічному порядку: найстаріші глибше всіх.

Вивчаючи скам’янілості, ми розуміємо, що життя змінилося з плином часу.

Найдавніші скам’янілості з усіх є останками одноклітинних організмів на зразок бактерій; набагато пізніше з’явилися більш складні речі на зразок тварин і рослин. Серед тварин скам’янілостей риби з’явилися набагато раніше амфібій, птахів або ссавців. Наші найближчі родичі серед мавп були виявлені лише в самих молодих породах.

«Я завжди кажу, що найпереконливішим доказом еволюції є палеонтологічний літопис, — говорить Джонс. — Невипадково одна з шести сторінок «Походження видів» звертається до скам’янілостей. Дарвін знав, що вони були незаперечним доказом того, що еволюція мала місце».

Уважно вивчаючи скам’янілості, вчені змогли зв’язати багато вимерлих види з тими, що вижили на сьогоднішній день, іноді відзначаючи походження одного виду з іншого. Приміром, у 2014 році вчені описали скам’янілості м’ясоїда Dormaalocylon віком 55 мільйонів років, який може бути спільним предком всіх сьогоднішніх левів, тигрів і ведмедів. До цього висновку приводять форми зубів Dormaalocyon.

І все ж таки вас це навряд чи переконає. У цих тварин можуть бути схожі зуби, але леви, тигри і Dormaalocyon — це все різні види. Звідки ми можемо знати, що один вид еволюціонував в інший? Палеонтологічний літопис поганий тим, що він неповний. «Якщо ви подивитеся на більшість викопних знахідок, ви виявите, що одна форма перебувала досить довгий час, а після неї з’явилася зовсім інша форма, відмінна від колишньої».

Раніше ми сказали про те, що курки походять від динозаврів. У 2000 році група вчених на чолі з Сін Сюй з Китайської академії наук описала невеликого динозавра Microraptor, який володів пір’ям, чим нагадував сучасних птахів, можливо, вмів літати.

Можна також спостерігати за еволюцією нових видів по мірі того, як вона відбувається.

У 2009 році Пітер і Розмарі Грант з Прінстонського університету в Нью-Джерсі описали, як на одному з Галапагоських островів з’явився новий вид в’юрків; ці острови відвідував Дарвін.

Річард Ленскі з Університету штату Мічиган проводить самий тривалий еволюційний експеримент у світі. З 1998 року Ленський спостерігає за 12 популяціями кишкової палички (Escherichia coli, E. coli) у своїй лабораторії. Бактеріям були надані власні контейнери, живильне середовище і група Ленського регулярно заморожує невеликі зразки.

«У всіх 12 популяціях бактерії розвивалися і росли швидше, ніж їх предки, — каже Ленський. Вони адаптувалися до конкретної живильної суміші хімічних речовин. — Це сама пряма демонстрація дарвінівської ідеї адаптації в процесі природного відбору. Через 20 років проведення експерименту типовий лінійний ріст бактерій відбувається на 80% швидше».

У 2008 році група Ленський повідомила, що бактерії зробили величезний стрибок вперед. Суміш, в якій вони живуть, включає цитрат, яке кишкова паличка переварити не може. Але через 31 500 поколінь одна з дванадцяти популяцій почала харчуватися цитратом. Це як якщо б люди раптово почали успішно їсти деревну кору.

Цитрат завжди там був, каже Ленський, «тому у всіх популяцій була можливість виробляти здатність до його використання. Але тільки одна з 12 популяцій змогла навчитися цьому».

Всі живі створіння переносять гени у формі ДНК.

Гени контролюють, як організм росте і розвивається, і передаються від батьків до потомства. Коли мама-курка відкладає багато яєць і передає цю рису своєму потомству, це відбувається за допомогою генів. За минуле століття вчені склали каталог генів самих різних видів. Виявилося, що всі живі істоти зберігають інформацію в ДНК однаково: всі використовують один і той же «генетичний код».

Більш того, організми мають багато ідентичних генів. Тисячі генів, виявлені в людській ДНК, можна також знайти в ДНК інших істот, включаючи рослини і навіть бактерії. Ці два факти означають, що все сучасне життя сталася від одного спільного предка, «останнього універсального предка, який жив мільярди років тому.

Порівнюючи, як багато спільних генів мають організми, ми можемо з’ясувати, як вони між собою пов’язані. Наприклад, люди поділяють гени з мавпами, з шимпанзе і горилами.

Ми також можемо використовувати генетику для відстеження деталей еволюційних змін.

«Ви можете порівняти різні типи бактерій і виявити спільні гени, — говорить Ненсі Моран з Техаського університету в Остіні. — Як тільки ви визначите ці гени, ви можете поглянути на те, як вони розвивалися в різних популяціях».

Коли Ленський повернувся назад до ранніх зразків кишкової палички, він виявив, що поїдаючі цитрат бактерії отримали кілька змін в ДНК, на відміну від інших бактерій. Ці зміни називаються мутаціями.

Деякі з них відбулися задовго до того, як бактерії виробили свою нову здатність. «Самі по собі ці мутації не включили здатність рости в цитраті, але заклали основу для наступних мутацій, які і підключили цю здатність», — говорить Ленський.

Цей ланцюжок подій допомагає пояснити, чому тільки одна популяція виробила цю здатність. Також вона ілюструє важливий момент еволюції. Окремий еволюційний крок може здаватися вкрай малоймовірним, але якщо занадто багато організмів до нього прагнуть, один з них напевно захоче і зможе його здійснити.

Кишкова паличка показує нам, що еволюція може дати організмам абсолютно нові здібності. Але еволюція не завжди робить краще. Її наслідки частенько здаються нашому оку випадковими.

Мутації, що призводять до змін в організмі, дуже рідко ведуть до кращого, каже Моран. Більшість мутацій не мають ніякого впливу, позитивного чи негативного, на те, як здійснюється діяльність організму.

«Це дійсно процес еволюції, — каже Моран. — Це не просто адаптація і дорога до кращого, все може піти ой як недобре».

Іноді організми втрачають свої здібності. Приміром, тварини, які віддають перевагу темним печерам, часто втрачають свої очі. Це може здатися дивним. Ми звикли вважати еволюцію процесом біологічного поліпшення вигляду, прагненням втекти від примітивності. Але це зовсім не так.

Про прагнення до поліпшення заговорив ще учений Жан-Батіст Ламарк, який просував ідею еволюції організмів ще до Дарвіна. Внесок Ламарка виявився дуже цінним. Але, на відміну від Дарвіна, Ламарк вважав, що організми все більше звикають до свого середовища і поліпшення їх властивостей є навмисною реакцією на ці середовища.

«Дарвін писав про Ламарке в приватному порядку і називав його теорію абсолютно безглуздою, — говорить Джонс. — Що саме вони хотіли покращити? Як це перевірити?».

У Дарвіна була альтернативна теорія: природний відбір. Він запропонував абсолютно інше пояснення довгих ший жирафів. Уявіть собі предка сучасного жирафа, якого-небудь оленя. Якби в місцях проживання цих тварин було багато високих дерев, тварини з довгою шиєю отримували б більше їжі і почували себе краще короткошеих тварин.

Через кілька поколінь, у всіх тварин були б шиї довше, ніж у предків. Знову ж таки, виграли б тварини з самими довгими шиями, тому через багато років шиї жирафів поступово подовжувалися б, так як довгошиї тварини давали б більше потомства. Мутації, які лежать в основі всього цього, відбувалися випадково.

Тварини на зразок жирафів дивують нас, оскільки здається, що вони ідеально адаптувалися. Вони живуть у місцях, де дерева високі, їх листя перебувають високо над землею, тому у жирафів обов’язково повинні бути довгі шиї, щоб їсти.

Тепер у нас є всі шматочки доказів, і якщо їх скласти разом, вони покажуть, що життя еволюціонувало.

Спуск з модифікацією, який був викликаний випадковими мутаціями в генах, в кінцевому рахунку привів до поступових змін і утворення нових видів — багато чого з цього обумовлено природним відбором, який відсіює ті організми, які менше всього підходять для навколишнього середовища.

  • Микола

    Раджу переглянути передачі Кента Хованда на цю тему. Буде дуже цікаво.