ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР

ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР. В книгах «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859) и «Изменения домашних жи-вотных и культурных растений» (1868) Дарвин подробно описал многообразие по-род домашних животных и анализировал их происхождение.

Он отмечал разнообра-зие пород крупного рогатого скота, которых насчитывается около 400. Они отлича-ются друг от друга рядом признаков: окраской, формой туловища, степенью разви-тия скелета и мускулатуры, наличием и формой рогов.

Ученый подробно исследовал вопрос о происхождении этих пород и пришел к заключению, что все европейские породы рогатого скота, несмотря на большие различия между ними, произошли от двух предков, одомашненных человеком. Чрезвычайно разнообразны и породы домашних овец, их более двухсот, но происходят они от ограниченного числа предков – муфлона и архара. Разные поро-ды домашних свиней выведены также от двух предков, которые в процессе одомаш-нивания изменили многие черты своего строения.

Необычно многообразны породы собак, кроликов, кур и других домашних животных. Большое внимание Дарвин уделял изучению различных сортов культурных растений. Так, сравнивая разнообразные сорта капусты, он сделал вывод о том, что все они выведены человеком из одного дикого вида. Таким образом, было показано, что в процессе одомашнивания человек может добиться больших изменений у растений и животных. Однако породы и сорта, соз-даваемые человеком, характеризуются одной особенностью: несмотря на то, что из-менчивость затрагивает все органы животных и растений, домашние породы отли-чаются теми признаками, которые особенно ценятся человеком.

Так, например, вы-веденные селекционером сорта капусты редко различаются формой листьев, а их цветки и семена остаются похожими. У декоративных растений, например у разных сортов анютиных глазок, получены разнообразные цветы, а их листья почти одина-ковы. У сортов крыжовника разнообразны плоды, а листья почти не различаются.

Новые сорта и породы улучшены, усовершенствованны, но их совершенство заклю-чается лишь в том, что они соответствуют потребностям человека. Например, быст-ро жиреющие свиньи вполне удовлетворяют человека, но в условиях дикой природы они не могли бы защитить себя от врагов и найти достаточное количество корма. Эти примеры показывают, что человек сам создает необходимые ему породы и сор-та. Каким же путем это достигается? Дарвин заметил, что во всех случаях селек-ционеры применяли один и тот же прием.

Разводя животных или раст6ения, они ос-тавляли для размножения только экземпляры, наиболее удовлетворявшие их по-требностям, и из поколения в поколение накапливали полезные для человека изме-нения. Такой способ получения пород и сортов называется искусственным отбором. Дарвин различает два вида искусственного отбора – методический, или созна-тельный, и бессознательный отбор. Сущность методического отбора заключается в следующем: приступая к работе, селекционер ставит перед собой определенную за-дачу в отношении тех признаков, которые он хочет развить у данной породы.

Преж-де всего, эти признаки должны быть хозяйственно ценными, а некоторые из них должны удовлетворять эстетические потребности человека. Признаки, с которыми работают селекционеры, могут быть и морфологиче- скими и функциональными. К ним может относиться и характер поведения живот-ных, например драчливость у бойцовых петухов. Решая поставленную перед собой задачу, селекционер выбирает из уже имеющегося материала все то лучшее, в чем проявляется хотя бы в малой степени интересующие его признаки.

Выбранные осо-би содержатся в изоляции во избежание нежелательного скрещивания. Затем селек-ционер выбирает пары для скрещивания. После этого, начиная уже с первого поко-ления, он ведет строгий отбор лучшего материала и выбраковку того, который не удовлетворяет предъявленным требованиям. Таким образом, методический отбор – это творческий процесс, приводящий к образованию новых пород и сортов.

Используя этот метод, селекционер, как скульп-тор лепит новые органические формы по заранее продуманному плану. Успех искусственного отбора зависит от степени изменчивости исходной фор-мы: чем сильнее изменяются признаки, тем легче найти нужные изменения. Нема-лое значение имеет и величина исходной партии: в большой партии большие воз-можности выбора. сохранению отобранного материала способствует устранение скрещивания с другими формами, то есть изоляция и накопляющее действие отбора, другими словами, усиление нужных признаков в поколениях вследствие отбора в одном и том же направлении.

Дарвин отмечал, что это усиление новых признаков достигается в процессе дивергенции, то есть уклонения от первоначальной формы. Бессознательный отбор производится человеком без определенной, заранее поставленной задачи. Дарвин показал, что такой отбор действительно имеет место. Так, например, крестьянин, имеющий двух коров, желая использовать одну из них на мясо, зарежет ту, которая дает меньше молока; из кур он использует на мясо са-мых плохих несушек.

В обоих случаях крестьянин, сохраняя наиболее продуктив-ных животных, производит направленный отбор, хотя и не ставит перед собой цели вывести новые породы. Именно такую примитивную форму отбора Дарвин называет бессознательным отбором. Во время своего путешествия, изучая жизнь народов Южной Африки и Авст-ралии, Дарвин убедился, что и эти народы применяют бессознательный отбор. Оче-видно, бессознательный отбор издавна производился человеком при одомашнива-нии диких животных. Все это дало возможность сделать важный вывод о том, что в практике сельского хозяйства новые формы животных и растений всегда получают только путем отбора.

Следовательно, в учении об искусственном отборе Чарльз Дарвин открыл закон, которому подчиняется процесс выведения новых пород жи-вотных и сортов растений. Несмотря на то, что методический отбор является более прогрессивной фор-мой, в своем учении особое значение Дарвин придает отбору бессознательному.

По его мнению, бессознательный отбор – это мостик между искусственным и естест-венным отбором. При бессознательном отборе человек не ставит перед собой цели выведения новой породы и выступает по отношению к полученному результату лишь как слепой отбирающий фактор, каким может быть любой другой фактор сре-ды. Дарвин указал условия, благоприятствующие проведению искусственного от-бора: высокая степень изменчивости организмов, большое число особей, подвергае-мых отбору, искусство селекционера, устранение случайных особей, достаточно вы-сокая ценность данных животных или растений для человека.

IV. ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР По Дарвину, эволюция видов в природе обусловливается факторами, анало-гичными тем, которые определяют эволюцию культурных форм. Предпосылкой эволюции видов является наследственная изменчивость. Дарвин и здесь различает те типы изменчивости, которые он выделил в отношении культурных форм, отмечая особую значимость неопределенной (индивидуальной) изменчивости.

Он считал, что незначительные индивидуальные изменения организмов ведет к образованию их разновидностей. Вот почему доказательства изменяемости видов он начинает с ана-лиза индивидуальной изменчивости, существующей в природе. Затем Дарвин дока-зывает наличие в природе и других факторов, обусловливающих возможность эво-люции: помимо наследственной изменчивости необходимо наличие отбирающего фактора. Роль отбирающего фактора выполняет естественный отбор, в основе кото-рого лежит борьба за существование, возникающая вследствие огромной интенсив-ности размножения организмов, приводящих к перенаселенности.

Частным случаем естественного отбора является половой отбор, который свя-зан не с выживанием данной особи, а лишь с ее воспроизводительной функцией, то есть с размножением. Половой отбор действует на признаки, связанные с различны-ми аспектами этой важнейшей функции. Половой отбор проявляется наиболее ярко при обостренной конкуренции осо-бей одного пола, возникающей в результате специфических форм организации жиз-ни вида (полигамия или полиандрия). Следствием полового отбора является разви-тие внешних признаков, различающих самцов и самок. 1. Борьба за существование Важнейшее место в теории естественного отбора занимает концепция борьбы за существование.

Согласно Дарвину, борьба за существование является результа-том тенденции организмов любого вида к безграничному размножению. Какие же силы осуществляют элиминацию части потомства в природе? Дарвин обращает внимание на широкую взаимосвязь между организмами и их связь с окружающей средой.

Хищник, для того чтобы жить, должен питаться, и пищей ему служат траво-ядные животные. Травоядное животное, чтобы жить, поедает многие тысячи луго-вых растений. Растения уничтожаются насекомыми. Насекомые же являются кор-мом для насекомоядных птиц, которые в свою очередь истребляются хищными пти-цами. Эти сложные взаимосвязи Дарвин назвал борьбой за существование.

Термин "борьба за существование" (struggle for existence) не вполне точно со-ответствует тому значению, которое вкладывал в него сам Дарвин, предлагая пони-мать этот термин "в широком и метафорическом смысле". Во-первых, Дарвин вклю-чал в понятие "существование" не только жизнь данной особи, но и успех ее в ос-тавлении потомства. Во-вторых, словом "борьба" обозначалась не столько борьба, как таковая, сколько конкуренция, часто происходящая в пассивной форме. Дарвин понимал под борьбой за существование совокупность всех сложных взаимоотноше-ний между организмом и внешней средой, определяющих успех или неудачу данной особи в ее выживании и оставлении потомства.

Борьба за существование принимает самые разные формы. Это, во-первых, непосредственное уничтожение одной особи другой, во-вторых, широко распро-страненная конкуренция в борьбе за свет, влагу, пищу и место на земле. Растение, отставшее в росте, вытесняется другими растениями, недостаток света еще больше угнетает его, и, наконец, оно погибает.

Различные проявления борьбы за существо-вание Дарвин сводил к трем видам: межвидовая, внутривидовая и борьба с условия-ми неорганической внешней среды. Примеры межвидовой борьбы многочисленны. Это отношения между хищни-ком и жертвой, травоядными животными и растениями, насекомыми и насекомояд-ными птицами; это конкурентная борьба между культурными растениями и сорня-ками, между деревьями разных видов в лесу и между травами на лугу. Сюда же можно отнести и явление антагонизма между разными видами микроорганизмов.

Поскольку под борьбой за существование Дарвин понимал зависимость орга-низма от физических факторов внешней среды и других живых существ, а также ус-пех особи "в обеспечении себя потомством", то в своей книге "Происхождение ви-дов" он рассматривает и внутривидовые отношения как один из основных видов борьбы за существование. Подчеркивая роль перенаселения как фактора, обуславливающего борьбу за существование, Дарвин сделал вывод, что наиболее ожесточенной должна быть внутривидовая борьба, как конкуренция между особями одного вида, которые обла-дают сходными жизненными потребностями. Кроме того, он проанализировал взаи-моотношения особей близких и отдаленных видов.

Особи отдаленных видов, как правило, имеют различные потребности. Иногда их потребности частично совпада-ют, и тогда между ними возникает конкурентная борьба за те или иные условия жизни. Напротив, у особей близких видов, и тем более у одного вида, почти все по-требности совпадают, поэтому конкурентная борьба между ними становится осо-бенно острой. Огромную роль в процессе элиминации особи в растительном и животном ми-ре играют условия неорганической внешней среды.

Дарвин приводит пример, когда во время суровой зимы в той местности, где он жил, погибло 80%птиц. Множество растений уничтожается почти ежегодно поздними заморозками, засухой, резкими климатическими колебаниями. При недостатке растворенного в воде кислорода в водоемах гибнут рыбы. Пропадает значительная масса семян, заносимых ветром в неблагоприятные условия. Перенаселение ¬- необходимая предпосылка возникновения борьбы за сущест-вование.

Однако самой общей причиной борьбы за существование является относи-тельная приспособленность организмов к окружающей их среде. Это объясняется тем, что физико-химические и биотические (создаваемые самими организмами) ус-ловия среды всегда колеблются, изменяются в том или ином направлении. Такие факторы окружающей среды, как количество пищи, влаги, освещенность, числен-ность и активность врагов и паразитов, постоянно меняются.

Гибель организмов из-за отсутствия необходимых условий для жизни обычно в природе, и они постоянно "борются" с неблагоприятными условиями окружающей среды. Борьба за существование приводит к гибели организмов или снижению пло-довитости, что в эволюционном плане одно и то же. Какие же особи выживают в процессе борьбы за существование, и какие гибнут? Является ли выживание чистой случайностью? Для решения этого вопроса вновь обратимся к практике сельского хозяйства.

При искусственном отборе селекционер оставляет для размножения особи, обла-дающие хотя бы небольшими полезными изменениями. Наличие полезных измене-ний должно играть определенную роль и при естественном отборе, только в первом случае речь идет об изменениях, полезных для человека, а во втором - об изменени-ях, полезных для самих организмов. Всякое, даже мелкое полезное организму изме-нение будет повышать вероятность его выживания.

Другими словами, выживают особи, наиболее приспособленные к условиям окружающей среды. Следовательно, естественный отбор - это идущий в природе процесс, при ко-тором в результате воздействия условий среды на развивающиеся организмы сохра-няются особи с полезными признаками, повышающими выживаемость в данных ус-ловиях среды и обусловливающими более высокую их плодовитость. Однако нельзя утверждать, что в процессе борьбы за существование выжива-ют самые сильные, так как это искажает смысл учения Дарвина.

Черви - паразиты кишечника - не являются самыми ловкими и сильными, но они хорошо приспособ-лены к жизни в кишечнике хозяина. Или такой пример: большинство насекомых имеют крылья и перелетают с цветка на цветок. Однако, встречаются и бескрылые формы, которые вынуждены в поисках пищи переползать с растения на растение. Казалось бы, крылатые насекомые должны победить в борьбе за существование бес-крылые формы, тем не менее, на океанических островах преобладают бескрылые формы, так как крылатые уносятся в океан и погибают. Следовательно, в результате естественного отбора выживают виды, наиболее приспособленные к тем конкретным условиям среды, в которых протекает их жизнь.

Приспособленные изменения возникают постепенно. Естественный отбор способст-вует накоплению полезных изменений из поколения в поколение, и через много по-колений особи данного вида значительно отличаются от своих предков. Таким образом, Дарвин установил, что отбор имеет место и в естественных условиях без участия человека. Именно благодаря естественному отбору происхо-дит непрерывный процесс адаптации, совершенствования приспособлений, дивер-генции и видообразования, то есть процесс эволюции.

В самом общем виде схема действия естественного отбора по Дарвину сво-дится к следующему. Из-за присущей всем организмам неопределенной изменчиво-сти внутри вида появляются особи с новыми признаками. Они отличаются от обыч-ных особей данной группы (вида) по потребностям. Вследствие различной приспо-собленности старых и новых форм борьба за существование приводит те или иные формы к элиминации.

Как правило, устраняются менее уклонившиеся, ставшие в процессе дивергенции промежуточными, организмы. Промежуточные формы попа-дают в условия напряженной конкуренции. Это означает, что однообразие, повы-шающее конкуренцию, является вредным, а уклоняющиеся формы оказываются в более выгодном положении и их численность увеличивается. Процесс дивергенции происходит в природе постоянно.

В результате образуются новые разновидности, и подобное обособление разновидностей в конце концов приводит к появлению новых видов. 2. Половой отбор В природе часто встречаются признаки, которые могут показаться на первый взгляд нецелесообразными, например яркая окраска и громкий голос у птиц, что выдает их присутствие. Это кажущееся противоречие с "ожидаемыми" результатами естественного отбора объясняет дарвиновская теория полового отбора. Такая форма отбора, по мнению Дарвина, определяется борьбой между особями одного пола, обычно самцами, за обладание особями другого пола. Следовательно, половой отбор - это частный случай внутривидового естественного отбора в период размножения.

Дарвин различает два типа полового отбора. В первом случае происходит борьба между самцами, во втором - активность проявляют самки, а самцы лишь конкури-руют между собой с целью возбудить самок, которые выбирают наиболее привлека-тельных самцов. Результаты обоих типов полового отбора различаются между со-бой. При первой форме отбора появляется сильное и здоровое потомство, хорошо вооруженные самцы (появление шпор, рогов). При второй усиливаются такие вто-рично-половые признаки, как яркость оперения, особенности брачных песен, изда-ваемый самцом запах, служащий для привлечения самки. Несмотря на кажущуюся нецелесообразность признаков, поскольку они привлекают хищников, у такого сам-ца повышаются шансы на оставление потомства, что оказывается выгодным виду в целом.

Важнейший результат полового отбора - появление вторично-половых при-знаков и связанного с ними полового диморфизма.

В различных обстоятельствах естественный отбор может идти с различной интенсивностью. Дарвин отмечает обстоятельства, благоприятствующие естественному отбору: • Достаточно высокая частота проявления неопределенных наследствен-ных изменений. • Многочисленность особей вида, повышающая вероятность проявления полезных изменений. • Неродственное скрещивание, увеличивающее размах изменчивости в потомстве.

Дарвин отмечает, что перекрестное опыление встречается изредка даже среди растений-самоопылителей. • Изоляция группы особей, препятствующая их скрещиванию с остальной массой организмов данной популяции. • Широкое распространение вида, так как при этом на границах ареала особи встречаются с различными условиями, и естественный отбор будет идти в разных направлениях и увеличивать внутривидовое разнообразие. Наряду с этими обстоятельствами главным условием успеха естественного от-бора является его накопляющее действие, в котором и заключается основа его твор-ческой видообразующей деятельности.

V. ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ ОРГАНИЗМОВ И ЕЁ ОТНОСИТЕЛЬ-НОСТЬ В работе "Происхождение видов " Дарвин отметил важнейшую черту эволю-ционного процесса - его приспособительный характер. Виды непрерывно приспо-сабливаются к условиям существования, и организация любого вида постоянно со-вершенствуется. Заслугой эволюционного учения и является объяснение этого со-вершенства организмов как результата исторического накопления приспособлений.

Процесс возникновения целесообразной организации можно проследить на примере любой, достаточно изученной в эволюционном плане группы организмов. Хорошим примером является эволюция лошади. Изучение предков лошади позво-лило показать, что ее эволюция была связана с переходом от жизни в лесах на топ-кой почве к жизни в открытых сухих степях. Изменение известных предков лошади произошло в следующих направлени-ях: увеличение роста в связи с переходом к жизни на открытых пространствах (вы-сокий рост является приспособлением к расширению горизонта в степях); увеличе-ние быстроты бега достигалось облегчением скелета ноги и постепенным уменьше-нием числа пальцев (способность к быстрому бегу имеет защитное значение и по-зволяет более эффективно находить водоемы и кормовые угодья). Интенсификация перетирающей функции зубного аппарата в результате раз-вития гребней на коренных зубах, что было особенно важно с переходом к питанию жесткой злаковой растительностью.

Наряду с этими изменениями происходили и коррелятивные, например удли-нение черепа, изменение формы челюстей, физиологии пищеварения и т. д. Вместе с развитием приспособлений в эволюции любой группы проявляется так называемое приспособительное многообразие.

Оно заключается в том, что на фоне единства организации и наличия общих систематических признаков предста-вители любой естественной группы организмов всегда отличаются специфическими признаками, определяющими их приспособленность к конкретным условиям обита-ния. В связи с жизнью в сходных условиях обитания неродственные формы орга-низмов могут приобретать сходные приспособления.

Например, такие систематиче-ски далекие формы, как акула и дельфин, имеют сходный внешний вид, являющийся приспособлением к одинаковым условиям жизни в определенной физической среде, в данном случае в воде. Сходство между далекими в систематическом отношении организмами называется конвергенцией.

Широкое распространение конвергенции между неродственными формами есть прямое следствие дивергентного развития большинства естественных групп в пределах сходных местообитаний. У сидячих простейших, губок, кишечно-полостных, кольчатых червей, ракообразных иглоко-жих, асцидий наблюдается развитие корнеподобных ризоидов, при помощи которых они укрепляются в грунте. Многим из этих организмов свойственна стебельчатая форма тела, позволяющая при сидячем образе жизни смягчать удары волны, толчки плавников рыб и т. д. Всем сидячим формам свойственна склонность к образованию скоплений особей и даже колониальности, где индивидуум подчинен новому целому - колонии, что снижает вероятность гибели в результате механических поврежде-ний. Конвергентное сходство всегда строится на разной генетической основе.

Как случаи дивергенции, так и случаи конвергенции есть ни что иное, как проявление эволюционных преобразований, проявление приспособительного харак-тера эволюции.

Чарльз Дарвин считал, что любое приспособление относительно и временно. Приспособление – это не какое-то особое свойство организма, а лишь проявление взаимодействий конкретных признаков в конкретных условиях. Если бы организмы обладали способностью всегда изменяться только приспособительно, то в их орга-низации нельзя было бы обнаружить признаков нецелесообразности. Однако такие примеры нецелесообразного в организации и поведении организмов встречаются довольно часто. В природе нет организмов, идеально приспособленных к условиям окружаю-щей среды. Это особенно четко прослеживается, когда поведение организмов не обусловлено их образом жизни.

Так, перепончатые лапы гусей служат приспособле-нием к плаванию и их наличие целесообразно. Однако перепончатые лапы имеют и горные гуси, что явно нецелесообразно, если учитывать их образ жизни. Птица фрегат обычно не опускается на поверхность океана, хотя, как и горные гуси, она имеет перепончатые лапы. Можно с уверенностью сказать, что предкам этих птиц перепонки были необходимы и полезны, как и современным водным пти-цам. С течением времени потомки приспособились к новым условиям жизни, утра-тили привычку плавать, но органы плавания у них сохранились.

Известно, что многие растения чувствительны к колебаниям температуры и это является целесообразной реакцией на сезонную периодичность вегетации и размножения. Однако подобная чувствительность к колебаниям температуры может привести к массовой гибели растений в случае повышения температуры осенью, стимулирующей переход к повторному цветению и плодоношению.

При этом ис-ключается нормальная подготовка многолетних растений к зиме, и они погибают при наступлении холодов. У многих животных имеются так называемые рудиментарные органы, то есть органы, утратившие свое приспособительное значение, в частности рудиментарные пальцы у копытных, рудименты задней конечности кита, третье веко у человека и его аппендикс. Эти органы утратили свое былое приспособительное значение, сви-детельствуют об эволюционном процессе и служат примером относительной целе-сообразности.

Относительность целесообразности проявляется при значительном изменении условий существования организмов, так как при этом особенно наглядна утрата приспособительного характера того или иного признака. В частности, рациональное устройство нор с выходом на уровне воды у выхухоли губительно в зимние паводки. Ошибочные реакции часто наблюдаются и у перелетных птиц. Иногда водоплаваю-щие птицы прилетают в наши широты до вскрытия водоемов, и отсутствие корма в это время приводит к их массовой гибели.

Целесообразность – это исторически возникшее явление при постоянном дей-ствии естественного отбора, и потому она проявляется по-разному на различных этапах эволюции. Кроме того, относительность приспособленности обеспечивает возможность дальнейшей перестройки и совершенствования имеющихся у данного вида адаптаций, то есть бесконечность эволюционного процесса. В качестве анало-гии с искусственным отбором можно привести результаты селекционной деятельно-сти человека, который постоянно совершенствует полезные для него признаки и свойства сортов растений и пород животных.