В 1831 году, отправляясь в кругосветное путешествие, в качестве натуралиста, на топографическом судне «Бигль», Ч. Дарвин прихватил с собой I том «Основ геологии» Ч. Лайеля, а через пять лет, вернувшись в Англию, привез из плавания убежденность, что виды изменчивы, животное и растительное царство, каким мы его знаем – это результат длительного и сложного развития органического мира. Правота этой идеи подтверждалась огромным количеством материалов. Осталось решить вопрос о движущих силах этого развития. Так Дарвин подошел к рубежу, перед которым прежде остановился Ламарк. Но, в отличие от Ламарка, Дарвин решительно исключил из рассмотрения «стремление организмов к совершенству». Особое внимание он обратил на человеческую деятельность, он обратился к практике сельского хозяйства Англии. В первой половине XIX века в Англии имел место бурный породообразовательный процесс. Было выведено более 50 новых пород, среди них специализированные мясные породы крупного рогатого скота как шортгорны, герефорды, молочные породы как джерзейская (очень жирномолочная), самая резвая в мире лошадь –
чистокровная верховая, целый ряд тяжеловозных пород и др., около 30 различных пород овец, 10 пород свиней, среди них крупная белая и др. Каждая порода была полезна по – своему и были выражены, особенно, те признаки, которые отвечали требованиям человека. Но особенно поразило Дарвина множество пород голубей. В его времена было 150 пород, он доказал, что все породы голубей имеют монофилитическое происхождение, т.е. происходят от одной дикой формы – сизый скалистый голубь (Columbia livia). Проанализировав мировой опыт практики сельского хозяйства – селекционеров – животноводов и растениеводов, Дарвин пришел к выводу, что ведущим фактором в эволюции домашних животных и растений является отбор, проводимый человеком или искусственный отбор. Он выделил 2 формы искусственного отбора:
1) Отбор бессознательный. Это выбраковка худших и оставление лучших экземпляров безо всякого намерения изменить породу или вывести новую породу. Однако, отбирая лучших по продуктивности и не ставя задачу изменить породу, селекционеры не только ее изменяли, но даже выводили новые породы. Путем бессознательного отбора были выведены местные примитивные породы животных.
2) Отбор методический. Это выбраковка худших и оставление на племя лучших с целью изменить породу или вывести новую. Методический отбор по Дарвину характеризуется 3 чертами: наличие заранее определенной цели работы; недопущение свободного бессистемного скрещивания; систематическое спаривание оставленных на племя животных.
Но как писал Ч. Дарвин в своей биографии: «Какую роль может играть отбор применительно к организмам, живущим в естественных условиях, в течение некоторого времени оставалось для меня загадкой?» В 1838 году Ч. Дарвин прочитал книгу Т. Мальтуса «Трактат о народонаселении», в котором Мальтус ярко обрисовал к чему мог бы привести рост населения, если бы он ничем не сдерживался. Дарвин перенес эти рассуждения на другие организмы и обратил внимание, что несмотря на их высокий репродуктивный потенциал численность популяции постоянна. Несоответствие между численностью и средствами их к жизни неизбежно ведет к борьбе за существование. Даже медленно размножающиеся животные потенциально способны оставить огромное число потомков. Самки слонов приносят детенышей в возрасте между 30 и 90 годами. За 60 лет они рождают в среднем 6 слонят. Расчеты показывают, что даже при такой низкой интенсивности размножения через 750 лет потомство одной пары слонов составило бы 19 млн. особей. Дарвин приходит к выводу, что в природе любой вид стремиться к размножению в геометрической прогрессии. В то же время число взрослых особей каждого вида остается относительно постоянным, т.к. большая часть появившихся на свет организмов гибнет, не достигнув половой зрелости.
Дарвин выделил три основных формы борьбы за существование: а) внутривидовую, б) межвидовую, в) борьбу с неблагоприятными условиями среды. В борьбе за существование выживают и оставляют потомство индивидуумы, обладающие комплексом признаков и свойств, который позволяет наиболее успешно конкурировать с другими, лучше приспособленные к жизни в условиях окружающей среды. Следствием борьбы за существование является естественный отбор, или выживание наиболее приспособленных, и преимущественное оставление ими потомства. Он является движущей силой эволюции. Следует подчеркнуть, что естественный отбор не отбирает более приспособленных, они просто сохраняются в результате элиминации менее приспособленных. В результате этого процесса любая сохранившиеся организация, структура или функция соответствует состоянию приспособленности друг к другу и к окружающей среде, т.е. оказывается биологически целесообразной.
Как же возникло то многообразие видов, которое мы наблюдаем сегодня? Для ответа на этот вопрос Дарвин предложил принцип дивергенции, или расхождения признаков. Говоря об эволюционных процессах, необходимо четко осознавать, что особь не имеет возможности эволюционировать. Такой способностью, как показал Ч. Дарвин, обладают виды, представляющие собой совокупность географических и экологически сходных популяций, каждая из которых способна эволюционировать, т.е. изменяться и приспосабливаться во времени и пространстве. Популяция – это совокупность особей одного вида, длительно населяющих определенное пространство, размножающихся путем свободного скрещивания и в той или иной степени изолированных друг от друга. Главный фактор, определяющий единство популяции и ее относительную обособленность – свободное скрещивание особей. Популяцией считают простейшей эволюционной единицей. При изменении условий существования внутри популяции идет процесс расхождения признаков – дивергенция, которая приводит к образованию новых группировок особей внутри популяции. Этот процесс связан с возникновением наследственной изменчивости под воздействием факторов окружающей среды. От исходного вида берет начало целый «пучок» форм, но не все они получат дальнейшее развитие. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают большими возможностями оставлять плодовитое потомство и выживать, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные, которые постепенно вымирают в борьбе за существование под действием естественного отбора в бесконечном ряду поколений. Таким образом, идет процесс видообразования, за счет образования внутри вида новых внутривидовых группировок – популяций и подвидов. Этот процесс получил название микроэволюции.Она доступна непосредственному наблюдению и изучению, так как может происходить в исторически короткое время (рис. 35).
Рис. 35. Эволюция систематических групп
Таким образом, по Ч. Дарвину, основными факторами эволюции являются а) изменчивость – это материал для отбора, она носит направленный, адаптивный характер, б) наследственность – закрепляет изменчивость в ряду поколений, в) естественный отбор, который накапливает, суммирует полезные отклонения. Результатом отбора является возникновение приспособлений и на этой основе – видового разнообразия. По выражению Ч. Дарвина – «отбор – это волшебный жезл, с помощью которого можно придавать какие угодно формы».
К сходным выводам независимо от Ч. Дарвина пришел зоолог А. Уоллес, на 20 страницах он изложил свои воззрения, но его рукопись не имела успеха. В 1858 году Ч. Дарвин опубликовал книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение избранных пород в борьбе за жизнь». 1250 экземпляров разошлись за один день и по воздействию на умы человечества она уступает только библии. Дарвин впервые предложил естественно-научное объяснение эволюционного процесса. Он указал на движущие силы эволюции: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор; дал объяснение механизма видообразования и причин многообразия видов, а также объяснил причины возникновения целесообразности.
После выхода своей книги Ч.Дарвин получил письмо от инженера Дженкина, который в сущности сделал попытку опровергнуть идею Дарвина о естественном отборе, как движущей силы эволюции. Дженкин писал: «если представить поле красных маков, то среди них вследствие изменения условий среды и в результате изменчивости могут возникнуть маки с белым цветом. В первом поколении при скрещивании белых маков с красными возникнут маки с розовым цветом, во втором цветки приобретут еще более красный цвет, а в третьем белый цвет исчезнет совсем, и как бы не были цветки с белым цветом более приспособленными к изменившимся условиям среды, подействовать естественный отбор на них не успеет». Ч. Дарвин ни чего не смог ответить Дженкину и «кошмар Дженкина» мучил его всю жизнь. Ошибка биологов XIX века заключалась в том, что они считали, что наследственные задатки сливаются, хотя до выхода книги Ч. Дарвина чешский ученый Г. Мендель выпустил книгу «Опыты над растительными гибридами», где он смог сформулировать законы наследственности, открыл явление доминирования. Законы Г. Менделя были переоткрыты в 1900 г. независимо друг от друга Г. де Фризом, К. Корренсом и Э. Чермаком и этот год считается годом основания генетики как науки.