Современное представление о виде сложилось только к середине ХХ в. в рамках синтетической теории эволюции благодаря трудам многих выдающихся биологов: Н.И. Вавилова, Э. Майра, Дж. Гексли и др.
Виды могут очень резко отличаться друг от друга. А есть ли в их организации нечто общее, что и позволяет использовать термин «вид»? Именно выделение этих общих характеристик составляет основу биологической концепции вида. Сущность ее заключается в следующем: все виды реальны, состоят из популяций, а все особи вида имеют общую генетическую программу, которая возникла в результате предшествующей эволюции.
Важным положением биологической концепции является утверждение о том, что виды определяются не столько различиями, сколько обособленностью.
Традиционно важным критерием существования двух видов считалась нескрещиваемость их представителей. Э. Майр в рамках биологической концепции вводит важное уточнение: решающим критерием служит не сама по себе невозможность межвидового скрещивания, а наличие вторичной изоляции в природных условиях. Справедливость этого уточнения легко продемонстрировать на примере успешной гибридизации яков и крупного рогатого скота в искусственных условиях. Между тем ни у кого из специалистов не возникает ни малейших сомнений в том, что это два вполне самостоятельных вида, которые в природе надежно изолированы многими барьерами, включая поведение.
Из биологической концепции вида вытекают конкретные положения – критерии, позволяющие отличать один вид от другого.
Морфологический критерий вида (один из важнейших) – характеристика особенностей строения вида, совокупность его признаков.
В природных условиях существуют виды, имеющие очень высокую степень морфологического сходства, однако жестко изолированных и не скрещивающихся между собой. Это так называемые виды-двойники, например лисица и песец. Это означает, что морфологический критерий не является достаточным в целом ряде случаев.
Развитие генетических исследований позволило ввести в практику изучения видов генетический критерий.
Каждый вид имеет свойственный ему набор хромосом, характеризующийся их определенным числом, структурой и дифференциальной окраской. Использование такого подхода весьма эффективно и позволяет надежно различать виды, почти не отличающиеся по морфологическим признакам, – виды-близнецы. Но несмотря на большие разрешающие возможности генетический критерий также не является абсолютным.
Эколого-географический критерий вида включает в себя как ареал обитания, так и непосредственную среду обитания вида, его экологическую нишу. Каждый вид имеет свою нишу обитания и свой ареал распространения. Однако и данный критерий далеко не всегда достаточен для отнесения живого организма к тому или иному виду.
К важней характеристике вида живых организмов, размножающихся половым путем, относится репродуктивная изоляция. Она является результатом эволюции всей генетической системы данного вида и охраняет его от проникновения генетической информации извне.
Отсутствие гибридизации между двумя группами популяций, непосредственно контактирующих между собой, указывает на их различную видовую принадлежность. Но и в тех случаях, когда гибридизация происходит, генетические системы обоих видов, как правило, не разрушаются благодаря своей высокой устойчивости. Таким образом, репродуктивная изоляция хотя и очень важный критерий, но не абсолютный.
Итак, очевидно, что каждый критерий в отдельности недостаточен для определения вида. Только в совокупности они позволяют точно выяснить видовую принадлежность того или иного живого организма.
Определение вида.Наиболее существенной характеристикой вида является то, что он представляет собой генетически единую систему. Особи разных популяций одного вида могут скрещиваться и давать плодовитое потомство. Вследствие этого гены могут распространяться из одной популяции вида в другую, образуя новые комбинации. Но они не могут перейти из одного вида в другой из-за обособленности видов, обеспечиваемой специальными барьерами. В тех редких случаях, когда скрещивание все-таки происходит, включаются в действие многочисленные изоляционные механизмы, ведущие к гибели или неполноценности эмбрионов и взрослых особей.
На основании сказанного можно сделать следующее определение вида. Вид – совокупность географически и экологически близких популяций, способных в природных условиях скрещиваться между собой, обладающих общими морфологическими признаками и биологически изолированные от популяций других видов.
Разнообразие видов, существующее в природе, огромно, их число оценивается в несколько миллионов. Со времени возникновения жизни на Земле число существовавших когда-либо видов, как полагают специалисты, вероятно, в 50…100 раз больше.
Как же возникло это гигантское разнообразие?
Признаки и гены.Одной из важнейших особенностей каждого вида является изменчивость составляющих его особей. Термином признак обозначают любую особенность организма как в его внешнем облике, так и во внутреннем строении.
Устойчивость к болезням, низким и высоким температурам, способность бегать, плавать и т.д. – все это признаки. К ним относятся и особенности инстинктивного поведения.
Каждый организм появляется на свете с набором определенных признаков, который у разных особей одного вида всегда проявляется неодинаково.
Наследственная основа признаков любого вида закодирована в молекулах ДНК, присутствующих в каждой клетке организма. Эти молекулы образуют гены организма. Их совокупность называются генотипом.
Наследственная изменчивость. Генетика практически всех организмов представлена не одним, а двумя наборами генов. При этом гены в парах могут быть разными или одинаковыми. Например, один ген пары может соответствовать крови группы А, второй – группы В, а иногда оба относятся к крови одной и той же группы. Таким образом, у каждой особи может быть только два гена данного признака. В крупной популяции обычно существует множество их вариантов, или аллелей. То же можно сказать о многих тысячах генов, составляющих генотип каждого организма. Следовательно, его признаки отражают сложное взаимодействие всех его генов.
Рост тела сопровождается делением клеток, в ходе которого каждая новая клетка получает точную копию генов обоих наборов. Однако при образовании сперматозоидов и яйцеклеток процесс деления происходит иначе, и в них попадает только по одному набору генов. Так как этот процесс носит случайный характер, при оплодотворении происходит объединение генных наборов с возникновением новых комбинаций генов отличных от родительских. Таким образом, все потомки, а следовательно, и все члены популяции (за исключением идентичных близнецов) отличаются друг от друга своими генотипами.
Эта генетическая изменчивость и лежит в основе наследственной изменчивости признаков. Будучи врожденной, она отличается от изменчивости, возникающей в результате обучения или тренировки. Обучение и тренировка могут способствовать развитию какого-либо признака, но не меняют его генетической основы.
Мутации.Еще одним источником наследственной изменчивости служат мутации. Они представляют собой случайные изменения ДНК и могут затрагивать любой ген или любую группу генов.
Мутации возникают спонтанно, т.е. без видимых причин. Хотя они сравнительно редки, именно таким путем возникали и продолжают возникать различные генные аллели (например, определяющие цвет глаз – голубой или карий). Сейчас известно, что частоту мутаций можно значительно повысить, воздействуя на организм рентгеновским или радиоактивным излучением и различными химическими соединениями, многие из которых используются в промышленности или присутствуют в отходах производства. К сожалению, такие индуцирования нередко могут приводить к неконтролируемому делению клеток и развитию раковых заболеваний, или, если затрагиваются яйцеклетки и сперматозоиды, к появлению в следующем поколении особей с тяжелыми врожденными дефектами.
В целом благодаря мутациям, а также расхождению и рекомбинации генов в процессе полового размножения наследственная изменчивость организмов неизбежна.
Иная картина наблюдается при клонировании, т.е. бесполом воспроизведении особей. В этом случае новый организм появляется в результате простого клеточного деления, сопровождающегося точным копированием родительской ДНК, а все особи клона (за исключением мутантов) генетически идентичны.