Общая Биология

По мнению ученых, некоторые виды растений в поймах крупных рек образовали виды, дающие семена до или после разлива. Виды, считающиеся исходными, растут на незаливае-мых местах и опыляются, как правило, во время разлива.

Образование новых видов в прежнем ареале эволюционисты называют симпатрическим (<греч. sym вместе + patris родина) видообразованием. Предполагают, что симпатрическое видообразование может быть вызвано не только внешними условиями, но и изменением кариотипа. В результате в одном ареале возникают генетически изолированные популяции. В роде хризантем все виды имеют число хромосом, кратное 9: 18, 27... 90, в роде картофеля — кратное 12: 24, 48, 72. Предположение о симпатрическом видообразовании основано на морфологической близости возможных исходных видов и дочерних форм.

Справедливо заключить, что вариации признаков, а также относительно правдоподобные гипотезы видообразования ограничены пределами групп очень сходных существ.

Главное биологическое значение изменений в популяциях состоит в обеспечении жизнеспособности организмов при наиболее полном использовании пространства и пищевых ресурсов. По мнению православных ученых, способность к изменениям заложена Творцом и позволяет организмам расселяться по планете, заполняя различные экологические ниши в соответствии с Его планом, направленным не только на обеспечение жизнеспособности организмов. Неповторимая красота планеты, ее флоры и фауны, — тоже реализация Его плана, поэтому использование термина «эволюция» в значении саморазвития (без участия Бога) применительно к изменениям в популяциях не вполне правомерно.

Закон Харди—Вайнберга. Рассмотрим бесконечно большую изолированную популяцию, скрещивания в которой происходят случайно (панмиксия), новые мутации не возникают, а особи с разными генотипами имеют одинаковую приспособленность.

Если в такой идеальной популяции частота встречаемости аллеля А будет р, то частота аллеля а будет q = 1 - р. Предположим, что все особи одновременно сформировали гаметы. Встречаемости разных гамет также будут p и q. После скрещивания встречаемость доминантных гомозигот будет р2 = рр (обе гаметы должны нести аллель А), рецессивных гомозигот — q2, а гетерозигот — 2рq = рq + qр (от «папы» — А, от «мамы» — а и наоборот). Таким образом, справедлив закон Харди—Вайнберга: в идеальной популяции соблюдается неизменное соотношение между доминантными и рецессивными аллелями (соответственно между гомо- и гетерозиготами). В аналитическом виде:

(рА + qа) х (рА + qа) = (рА + qа)2 = р2АА + 2рqАа + q2аа = 1

Генетическая структура популяции станет неизменной уже после первого панмиксного скрещивания, ведь после того как гены оказались в гаметах, абсолютно неважно, какова была доля гомозигот среди родителей (так, если бы все люди высыпали содержимое своих кошельков в одну кучу, то стало бы неважно, сколько было монет у каждого, но важно лишь, сколько монет всего). Если, к примеру, в исходной популяции все особи были гомозиготами, половина — доминантными, другая — рецессивными, то в F^. 'ААА + УАа + !Лаа. Такая же структура F1 будет и в случае, если все родители гетерозиготны.

Закон был открыт в 1908 г. английским математиком Дж. Харди и независимо от него немецким врачом Г. Вайнбергом. Пользуясь законом Харди—Вайнберга, можно узнать, какой процент людей имеет рецессивный ген по какому-нибудь наследственному заболеванию. Пусть встречаемость заболевания 1 %, то есть q2 = 0,01, тогда q = 0,1, а р = 0,9. Встречаемость рецессивных носителей — 2рq = 0,18, то есть 18 %о людей!

Популяционные волны численности

В природных популяциях действуют так называемые факторы эволюции: естественный отбор аллелей, мутации, изоляция, дрейф генов. Действие этих факторов нарушает равновесие, отвечающее закону Харди—Вайнберга.

Дрейф генов. Если сравнить генофонд популяции с кувшином, полным разноцветных горошин, то сокращение численности будет соответствовать случайной выборке горсти горошин (аналогичным образом далеко не все гаметы родителей реализуются в потомстве). В новой популяции будет иная цветовая пропорция горошин-генов, некоторых цветов вообще может не оказаться. Соотношение между встречаемостью гомо- и гетерозиготных особей изменится, произойдет дрейф ге-Годы нов — случайное ненаправленное измене

ние частот, аллелей в ряду поколений. Наиболее отчетливо дрейф проявляется при резком сокращении численности популяции в результате пожара, засухи, морозов, а также при заселении частью особей новых территорий с образованием новой популяции.

В природе наблюдаются чередующиеся подъемы и спады численности особей — популяционные волны (тип дрейфа). Размножение хищников находится в тесной взаимосвязи с колебаниями количества белок, зайцев, мышей. У насекомых и однолетних растений наблюдаются сезонные популяционные волны.

При изучении мтхДНК (митохондрий) выяснилось, что у европейцев широкий спектр аллелей одного из генов, у населения северной р. Пинеги — всего несколько аллелей, а у малочисленных и долгое время изолированных лопарей и саамов — единственный аллель. Дрейф по мтхДНК особенно силен, поскольку митохондрии передаются лишь по материнской линии (с цитоплазмой). В маленькой популяции немногочисленные носители аллеля могут не передать его потомству, и тогда этот аллель из генофонда популяции выпадет. Вследствие дрейфа сокращается наследственная изменчивость, увеличивается однородность популяции.

§ 41. Естественный отбор

Осетр выметывает по 2 млн икринок, но только незначительная часть мальков достигает зрелого возраста. В одном плоде кукушкиных слезок около 200 тыс. семян, но лишь ничтожная их часть дает начало новому растению. Пара слонов за всю свою жизнь (около 100 лет) рождает в среднем 6 слонят, их потомство теоретически способно за 800 лет образовать популяцию в 20 млн слонов. Наблюдается явное несоответствие теоретической репродуктивности существ и их реальной численности. Существа пожирают друг друга, гибнут от болезней, чрезмерно низких или высоких температур, им не хватает корма. Такая дисгармония в природе, если следовать Писанию, была не всегда, а появилась в мире после грехопадения первых людей в раю. Мир был сотворен «хорошо весьма» (Быт. 1,31). Толкователи обращают наше внимание на мысль Библии об отсутствии смерти и тления до грехопадения Адама (см. приложения).

Межвидовая борьба. Волки и лисы охотятся на зайцев. Успех одних означает неуспех других. Существование зайцев в свою очередь зависит от наличия корма. Сорняки вытесняют культурные растения, лишая их света, влаги и питательных веществ.

Два вида скальных поползней в местах перекрывания ареалов соперничают в добывании корма. В этих районах длина клюва и способ добывания пищи у поползней существенно различаются, а в неперекрывающихся зонах эти признаки у них одинаковы. Серые крысы крупнее и агрессивнее черных. В европейских поселениях человека серая крыса практически вытеснила черную. Привезенная из Европы в Австралию пчела вытесняет не имеющую жала маленькую туземную пчелу. Интенсивное размножение вида дрозда-дерябы привело в некоторых районах Шотландии к сокращению численности певчих дроздов.

Молодые ели на открытых местах вымерзают, а под защитой сосен, берез, осин — хорошо растут. Когда кроны подросших елей смыкаются, лишенный достаточного количества света подрост лиственных деревьев перестает развиваться.

Внутривидовая борьба. Принято считать, что внутривидовая борьба характеризуется особой интенсивностью из-за сходства потребностей особей одного вида. Расплодившимся хищникам не хватает жертв, размножившимся грызунам — растительных кормов. Но есть практика и групповых посевов растений, и стадного содержания (или природного обитания) животных, когда большая численность особей одного вида обеспечивает его процветание. Среди животных кроме соперничества наблюдается взаимопомощь и сотрудничество в совместном выкармливании, воспитании и охране потомства (например, в табунах лошадей или в пчелиных семьях).

Индустриальный меланизм у бабочек

Особи каждого вида используют способы, позволяющие избежать прямого столкновения. Зяблики и синицы возвещают о занятии кормового участка песней, медведи обозначают его границы царапинами на деревьях, а зубры обдирают рогами часть коры. Соболи на подошвах лап имеют особые пахучие железы.

Борьба с неблагоприятными внешними условиями. Во время холодных малоснежных зим гибнет множество растений, вымерзают обитающие в почве насекомые, личинки, дождевые черви. В результате другие животные, например кроты, оказываются без пищи. В таких условиях выживают не самые крупные и сильные, а, наоборот, наиболее мелкие существа. Суровые и продолжительные зимы 1940-х гг. стали причиной уменьшения размера кротов.