Эволюция: почему кажется, что у нее есть направление и что ожидать дальше
Александр Алексеенко - 03.06.20 (обновлено 03.06.20) Разнообразие и сложность жизни на Земле поражают: 8 миллионов или более живых видов – от водорослей до слонов – все эволюционировали от простого одноклеточного общего предка около 3,5 миллиарда лет назад. Но значит ли это, что эволюция всегда и неизбежно порождает большее разнообразие и сложность, имея предсказуемое направление? В вопросе разбирался корреспондент ИА «Экспресс-Новости».
СОДЕРЖАНИЕ:
Фото: http://worldofschool.ru/
Три ингредиента Чарльза Дарвина
Чарльз Дарвин определил три ингредиента, необходимые для естественного отбора. Индивидуумы должны быть разными, поэтому есть различия в популяции. Они также должны быть в состоянии передать это изменение потомству. Наконец, люди должны бороться за ресурсы, которые ограничивают количество потомства, которое они могут произвести. Люди с вариациями, которые позволяют им получать больше ресурсов, могут производить больше потомства, чем они сами.
Эволюция также зависит от контекста и окружающей среды, которые, как известно, постоянно меняются непредсказуемым образом. Например, рыбы, которые начинают жить и развиваться в неосвещенных пещерах, часто теряют глаза, потому что затраты на их развитие перевешивают их преимущества.
Таким образом, естественный отбор действует из поколения в поколение. Он не может планировать заранее или иметь цель. Кроме того, не все эволюционные изменения являются ответом на выбор, но могут быть нейтральными или случайными. Даже не гарантируется, что вырастет больше видов, поскольку эволюция может происходить в одной линии, и это может исчезнуть в любое время. Как мы можем примирить такой бесцельный процесс с изумительным разнообразием и сложностью, которые мы видим?
Фото: http://i1.ytimg.com/
Экологическое влияние
Экология и эволюция – две стороны одной медали. Среда – это не только физическая среда организма, но и другие биологические виды, с которыми он взаимодействует. Мы можем видеть это экологическое взаимодействие глубоко в истории жизни. На протяжении миллиардов лет организмы «застревали» как отдельные клетки в морях. Несколько групп независимо развили мультиклеточность (возможно, 25 раз). Но первые животные, растения и грибы со сложным развитием, различными тканями и органами появились только около 540 миллионов лет назад, с кембрийским «взрывом» разнообразия.
Это могло быть вызвано повышением уровня кислорода в океанах, что, в свою очередь, стало результатом фотосинтеза – процесса, благодаря которому растения и другие организмы преобразуют солнечный свет в энергию, высвобождая кислород. Как только животные достигли больших размеров и образовали части тела и внутренние органы, стали возможны сложные пищевые сети – наряду с «гонками рук» между хищниками и добычей. Группы с адаптациями, которые позволили им жить на суше, открыли еще больше возможностей. После того, как эти инновации были извлечены из головы, их было трудно «изобрести» – поощряя разнообразие.
Единственная диаграмма в «Происхождении видов» Дарвина показывает расщепление видов во времени. Если больше видов происходит, чем вымирает, то богатство видов увеличивается. Дарвин задавался вопросом, может ли экологическое пространство просто «заполниться» однажды. Но, насколько мы можем судить, количество видов увеличивалось на протяжении большей части последних 250 миллионов лет. Даже прошлые естественные массовые вымирания были лишь временными неудачами, которые, возможно, создали еще больше возможностей для разнообразия в долгосрочной перспективе.
Фото: https://focus.ua/
Вариация не случайная
Поскольку организмы развивают более сложные системы, они могут, однако, становиться менее способными изменять некоторые аспекты своей анатомии. Отчасти это связано с тем, что гены, ткани и органы часто выполняют несколько различных функций, поэтому может оказаться трудным изменить один к лучшему без случайного «разрушения» чего-либо в другом месте.
Например, почти все млекопитающие – от жирафов до людей – застряли с семью костями шеи. Всякий раз, когда разные числа развиваются, они приносят другие анатомические проблемы. Птицы совершенно разные, и, кажется, с необычайной легкостью эволюционируют новые количества шейных позвонков: у лебедей только от 22 до 25. Но в целом, хотя эволюция производит новые виды, гибкость планов тела этих видов может уменьшаться с ростом сложности.
Довольно часто близкие виды в конечном итоге отбираются по сходным путям. Более того, «отклонение в развитии» означает, что анатомические изменения не производятся случайно. Возьмем млекопитающих. Они происходят от общего предка и принимают поразительно схожие формы, хотя они развивались на разных континентах. Это еще один пример того факта, что эволюция не является полностью непредсказуемой – существует очень много решений одних и тех же физических и биологических проблем, таких как видение, копание или полет.
Фото: https://pbs.twimg.com/
Будущее эволюции
Ясно, что в основе эволюционной биологии лежит явное противоречие. С одной стороны, механизмы эволюции не имеют предрасположенности к изменениям в каком-либо конкретном направлении. С другой стороны, позвольте этим механизмам запуститься, и за некоторым порогом переплетенные экологические и системы развития, которые они генерируют, имеют тенденцию давать все больше и больше видов с большей максимальной сложностью.
Так можем ли мы ожидать большего разнообразия и сложности в будущем? Сейчас мы находимся в начале шестого массового вымирания, вызванного людьми и не проявляющего никаких признаков остановки – уничтожения результатов миллионов лет эволюции. Несмотря на это, сами люди слишком многочисленны, широко распространены и способны к адаптации, чтобы в ближайшее время подвергнуться серьезному риску исчезновения. Гораздо более вероятно, что мы расширим наше распределение еще больше, создавая пригодные для жизни биосферы на других планетах.
На других планетах мы можем однажды найти инопланетную жизнь. Будет ли это следовать той же эволюционной траектории, что и жизнь на Земле? Из одной ячейки переход к многоклеточности может быть простым препятствием для прыжка. Хотя это пришло довольно поздно на Земле, тем не менее, это происходило много раз. Более сложное развитие с различными типами тканей развилось только в нескольких группах на Земле, поэтому может представлять более высокую планку.
Фото: https://www.youtube.com/watch?v=16Me-EsxNyo
Если чужеродная биология преодолевает некоторые препятствия, ее развитие, скорее всего, будет благоприятствовать моделям увеличения разнообразия и максимальной сложности. Но, возможно, доминирующий, разумный вид, такой как человек, всегда будет плохой новостью для многих других видов на планетах, где они развиваются.
Астроном Фрэнк Дрейк предложил уравнение, чтобы оценить, сколько разумных цивилизаций мы можем ожидать в нашей галактике. Это содержало термин о том, как долго такие цивилизации могут существовать, прежде чем уничтожить себя. Дрейк был пессимистичен по этому поводу: будем надеяться, что он ошибся.
Комментарии