Эта запись изначально была сделана в ответ на многочисленные заявления верующих в спорах, что дескать "эволюция не доказана", "в эволюцию просто поверили" и требования предоставить доказательства эволюции. Изначально она представляла собой, по сути, очень краткий конспект книги британского биолога-этолога, профессора Оксфордского университета Ричарда Докинза "Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции". Всё это произошло до того, как я узнал о существовании в интернете гораздо лучшего обзора "Доказательства эволюции" под ред. А. В. Маркова, написанного профессиональными биологами, палеонтологами и др. (в противном случае, скорее всего, я не взялся бы за написание этого "конспекта"). Впоследствии данный текст дополнялся сведениями из других источников.
– В частности, кроме книги Докинза "Самое грандиозное шоу на Земле" использовались его книги "Слепой часовщик", "Эгоистичный ген" и "Расширенный фенотип";
– книга американского анатома и палеонтолога Нила Шубина "Внутренняя рыба. История человеческого тела с древнейших времён до наших дней";
– книга профессора молекулярной биологии, генетики и медицинской генетики из Висконсинского университета в Мадисоне Шона Кэрролла "Приспособиться и выжить! ДНК как летопись эволюции";
– книги доктора биологических наук, ведущего научного сотрудника Института палеонтологии РАН (а ныне – заведующего кафедрой биологической эволюции Биологического факультета МГУ, профессора РАН) Александра Маркова "Рождение сложности" и "Эволюция человека" в 2-х томах;
– книга научного журналиста А. Соколова "Мифы об эволюции человека".
– Многое взято из вышеупомянутого обзора "Доказательства эволюции", написанного коллективом российских учёных, под редакцией того же А. В. Маркова, опубликованного на его сайте "Проблемы эволюции".
В этих источниках, а также в соответствующей статье в Википедии можно найти более полный перечень доказательств и более подробное изложение, написанное профессионалами. Поэтому, лучше, конечно, читать сразу вышеупомянутые источники. Возможно, там изложение более грамотное и неискажённое. Вероятные "достоинства" этого "конспекта" – разве что его краткость, с одной стороны, а также кое-какие дополнительные рассуждения, которых нет в других источниках, с другой стороны. Также настоятельно рекомендуется ресурс "РациоВики", где в специальном разделе приведён огромный список утверждений креационистов, направленных против эволюции, на каждое из которых дан подробный опровергающий ответ с ссылками на научные источники.
Последний пункт записи, посвящённый радиометрическим методам датировки и довольно неуспешным попыткам креационистов скомпрометировать их, написан по материалам ресурса "РациоВики" и статьи В. Левченко "Радиоуглерод и абсолютная хронология: записки на тему".
Часть 1. Наблюдаемые и экспериментальные доказательства существования эволюции под действием как искусственного, так и естественного отбора.
Во-первых, сам факт существования эволюции под действием отбора (искусственного или естественного) подтверждается экспериментами и практикой. Эволюция под действием искусственного отбора – это селекция, которая применяется в сельском хозяйстве. Уж факт её существования даже самый упёртый верующий не станет отрицать. Человек отбирает особи с нужными ему свойствами, и размножает именно их. У потомства этой особи наблюдается вариативность свойств, вызванная новыми комбинациями генов и случайными генетическими мутациями. Человек из них снова отбирает те, которые ближе к нужному ему идеалу, и размножает их. И так далее. В результате через некоторое число поколений получается популяция особей, которые очень сильно отличаются от первоначальных. Таким образом, например, из худосочной травки люди вывели сорта капусты с огромными кочанами (среди которых некоторые диаметром с человеческий рост), а советский генетик Дмитрий Беляев фактически превратил диких лис в домашних собак.
Эволюция под действием естественного отбора (а не искусственного) доказана в наблюдениях и экспериментах над организмами, которые достаточно быстро размножаются, чтобы изменения были заметны на временном интервале, сопоставимом с жизнью исследователя.
1) Эксперименты над бактериями Escherichia coli микробиолога Ричарда Ленски и его сотрудников из Мичиганского университета. В этом эксперименте исходная предковая популяция бактерий была помещена в 12 колб с питательной средой, состоящей в основном из глюкозы. На следующий день 1/100 часть популяции в каждой из 12-и колб переносилась в новую колбу с глюкозой. Затем из второй колбы такая же часть бактерий переносилась в третью, и т.д. При этом старые колбы замораживались для сохранения "ископаемой летописи". Таким образом было образовано 12 линий бактерий по 7000 поколений колб в каждой (рис.). Поскольку в каждой колбе за день сменялось по 6-7 поколений, то всего в каждой линии сменилось около 45000 поколений бактерий. Фактором, обусловливающим естественный отбор, в данном случае являлась ограниченность питательного вещества, которое быстро истощалось. Выживали и давали потомство те бактерии, которые эффективнее поглощали глюкозу и таким образом выигрывали конкуренцию за ресурс.
Бактерии тем эффективнее её поглощают, чем больше их размер (и, следовательно, площадь поверхности). Согласно дарвиновской теории, если произойдёт мутация, позволяющая более эффективно поглощать глюкозу, то потомство этой бактерии с увеличенными размерами начнёт доминировать в колбе. И как раз во всех 12-ти линиях наблюдался непрерывный рост размера бактериальных клеток по мере смены поколений. Причём каждая линия добилась лучшей приспособленности с помощью разных генетических мутаций. Контрольные проверки, в которых в отдельной колбе смешивалась капля "новых" бактерий с таким же количеством размороженных исходных, показали, что "новые" бактерии действительно лучше приспособлены и полностью вытесняли особей из предковой популяции.
Более того, в одной из линий произошла комбинация двух генетических мутаций, позволившая бактериям поглощать другой компонент питательной среды – цитрат. В этой линии произошёл резкий скачок плотности популяции. (Каждая из этих мутаций по отдельности происходила и в других линиях, но по отдельности они бесполезны. Это было проверено с помощью дополнительного исследования.)
2) Кстати, на это очень похожи эксперименты Брайана Пегеля и Джеральда Джойса из Исследовательского института имени Скриппса в Калифорнии, в которых наблюдалась эволюция молекул РНК. Фактором, играющим роль давления отбора, является ограниченность субстрата (исходных химических реактивов в среде), из которых РНК строили свои копии. При построении копий иногда случались дефекты – мутации – влияющие на их каталитическую активность. По этому признаку и происходил отбор молекул: наиболее быстро копирующиеся молекулы быстро начинали доминировать в среде. Затем часть их переносилась в новую среду, богатую субстратом, где это повторялось. За 3 суток каталитическая активность молекул за счёт всего 11 мутаций увеличилась в 90 раз. Эти эксперименты могут пролить свет на зарождение жизни на Земле миллиарды лет назад, начавшее биологическую эволюцию. Они доказывают, что первым молекулам РНК не нужно было обладать достаточно хорошими каталитическими свойствами. Они развились потом в ходе эволюции.
Ещё до того как была открыта каталитическая активность РНК, такие эксперименты проводили Лесли Оргел с коллегами в Калифорнии. Они добавляли к пробирке с РНК яд – бромид этидия, ингибирующий синтез РНК. Сначала темп синтеза был замедлен ядом, но примерно после девяти "пробирочных поколений" эволюции в процессе естественного отбора вывелась новая порода РНК, стойкая к яду. Путём последовательного удвоения доз яда была выведена порода РНК, стойкая к очень высоким его концентрациям. Всего в эксперименте сменилось 100 пробирочных поколений (и намного больше поколений РНК, т.к. поколения сменялись и внутри каждой пробирки). Хотя в этом эксперименте РНК-репликаза добавлялась в раствор самими экспериментаторами, Оргел обнаружил, что РНК способны и к спонтанному самокопированию, без добавления фермента, хотя и намного медленнее. Дополнительный эксперимент был позже проведён в лаборатории немецкой школы Манфреда Ейгена. Он обнаружил спонтанное самозарождение молекулы РНК в пробирке с субстратом и РНК-репликазой. Она была создана постепенно нарастающей эволюцией. (Р. Докинз. Слепой часовщик. Глава 5 "Власть над прошлым и будущим").
3) Постоянный процесс эволюции на основе генетических мутаций, создающих изменчивость, и естественного отбора постоянно происходит даже в настоящее время в организмах позвоночных (включая и человека): это иммунная система. Их геном не содержит всех генов, нужных для производства антител против всевозможных чужеродных тел (вирусов, бактерий, антигенов, куда относятся молекулы белков, углеводов и т.д.), которые могут проникнуть в организм на протяжении его жизни. Вместо этого эти гены каждый раз производятся в лимфоцитах, когда такое заражение происходит. На ранних стадиях развития организма гены антител в созревающих лимфоцитах собираются по-разному из кусочков-заготовок, унаследованных от родителей, за счёт чего уже изначально имеется большая изменчивость (десятки и сотни тысяч разных генов). При попадании в организм антигена, лимфоциты получают сигнал, и совокупность специальных ферментов вырезает куски из их молекул ДНК, которые потом "ремонтируются", но при этом совершается множество ошибок, т.е. мутаций (соматическое гипермутирование). Создаётся ещё большая изменчивость лимфоцитов, из которой отбираются те, которые наиболее эффективно нейтрализуют антиген, и размножаются, а остальные отбраковываются. Ещё один пример эволюции в действии. [А. Марков. Рождение сложности. Глава 7 "Управляемые мутации"].
4) Эксперименты Джона Эдлера с рыбками гуппи. Индикатором в данном случае являлась их окраска, а факторами отбора – половой отбор со стороны самок (который требует более яркой окраски) и отбор со стороны хищников (который требует камуфляжной окраски, маскирующей особь на фоне речного дна). Эти два фактора, как легко видеть, направлены друг против друга. Согласно дарвиновской теории, результирующая окраска самца представляет собой компромисс между ними и будет больше склонена в одну или в другую сторону в зависимости от того, какой фактор преобладает. В той среде, где много хищников, будут лучше выживать и эффективнее размножаться самцы, генетические мутации которых обусловили у них камуфляжную окраску. В среде с малым количеством хищников будет происходить обратное. Именно это и наблюдалось в эксперименте. В среде с большим количеством хищников самцы приобрели более крупные пятна в местах с крупными камнями на дне, и более мелкие пятна в местах с мелкими камнями. Пятна были похожи на эти камни и обеспечивали камуфляж на фоне дна. В местах без хищников или с не слишком опасными хищниками происходило прямо противоположное (чтобы как можно сильнее отличаться от дна и быть заметнее для потенциального брачного партнёра).
5) Эксперименты с ящерицами, живущими на островах в Адриатическом море. На острове Копиште обитала популяция Podarcis sicula, питающаяся в основном насекомыми. На острове Мрчара таких ящериц не было. В 1971 году 5 пар было переселено с первого острова на второй. Условия жизни на этом острове предполагают питание в основном растительной пищей.
Растительноядные животные обладают, как известно, более крупными головами, более сильными челюстями для пережёвывания растительной пищи, клеточные мембраны которой укреплены целлюлозой. Для переваривания целлюлозы растительноядным животным требуются специальные бактерии, живущие и размножающиеся в слепой кишке, содержащей цекальный клапан.
В 2008 году исследователи обнаружили на втором острове процветающую популяцию, исследование ДНК которых подтвердило, что это действительно Podarcis sicula с первого острова. Однако были заметны значительные изменения: у них были более крупные головы, сильные челюсти, появление слепой кишки и цекального клапана, более сильное кусание, более короткие задние конечности, меньшая максимальная скорость передвижения и иная реакция на симулирование атаки хищника по сравнению с исходной популяцией, плотность их возросла, они прекратили охранять свою территорию.
6) Мутация в локусе YUP, влияющем на распределение каротиноида в лепестках растения рода Mimulus, обитающем на западе Северной Америки, привела к образованию двух видов: M. lewisii и M. cardinalis. Между ними возникла репродуктивная изоляция вследствие различных опылителей: первый вид имеет розовые цветки, которые привлекают пчёл и шмелей, второй вид имеет красные цветки, привлекающие колибри. Имеется и некоторая географическая изоляция: первый вид растёт на высотах от 1600 до 3000 м. от уровня моря, второй – на высотах до 2000 м. Помимо этого виды различаются высотой стебля, формой листьев и цветков. (Laurence A. Moran. Speciation in Monkeyflowers)
7) На востоке США обитают мухи-пестрокрылки Rhagoletis pomonella, которые до появления европейцев обитали в плодах боярышника. После завоза европейскими колонистами яблонь, в 1864 г. был зафиксирован новый вид яблоневых мух (освоение яблонь в частности позволило мухам лучше прятаться от паразитов – наездников Diachasma alloeum, откладывающих яйца в их личинки). Репродуктивная изоляция возникла вследствие обитания на разных растениях. К тому же эти растения созревают в разное время, в результате чего и жизненные циклы этих видов мух (в частности – выход из куколки) сдвинуты относительно друг друга по фазе. Накопившиеся сильные генетические и поведенческие различия позволили биологам уверенно отнести их к двум разным видам. Это видообразование спровоцировало видообразование и вышеупомянутых наездников рода Diachasma, от которых в свою очередь отделился вид, паразитирующий на яблоневых мухах, с аналогичным временным сдвигом жизненного цикла. (Элементы – новости науки: А. Марков. Цепная реакция видообразования)
8) Рыбу трёхиглую колюшку, живущую в морях, реках и озёрах Северного полушария, учёные "застукали" на разных этапах видообразования. В конце последнего ледникового периода 10 000 лет назад при отступлении ледников на их месте образовалось множество пресных водоёмов, которые начала осваивать эта изначально морская рыба. В семи озёрах тихоокеанского побережья Юго-Западной Канады она разделилась на 2 вида, различающиеся местом обитания, размером и формой тела, деталями строения, образом жизни, типом питания и поведением: бентосный (более крупный, живущий у дна и питающийся донными беспозвоночными) и пелагический (живущий в толще воды и питающийся планктоновыми беспозвоночными в верхних слоях воды). Они не скрещиваются между собой ни в природе, ни в аквариуме (а представители одного вида из разных озёр скрещиваются). В некоторых других североамериканских озёрах разделение исходного вида на два у этой рыбы только наметилось, а в некоторых – даже ещё не началось. То есть налицо процесс видообразования на разных этапах. (Элементы – новости науки: А. Марков. Экспериментально подтверждено влияние видообразования на свойства экосистем).
Похожий случай наблюдается у бабочек Heliconius в Центральной и Южной Америке.
9) Другие многочисленные наблюдения и лабораторные эксперименты по видообразованию у растений, насекомых, рыб, птиц, в частности, об экспериментах, в которых удалось вывести новый вид, репродуктивно изолированный от старого (не скрещивающийся с ним или не способный дать фертильное потомство в результате такого скрещивания), см. здесь. Например, эксперименты Г.Х. Шапощникова с тлями или аналогичные эксперименты зарубежных учёных с мухами-дрозофилами и ракообразными, в которых исходный вид пересаживался в неблагоприятную для него среду, затем эволюционировал, приспосабливаясь к ней, и достигал репродуктивной несовместимости с исходным видом, аналогичные наблюдения над лососевыми рыбами и т.д.
Всё это – эволюционные изменения, движимые генетическими мутациями и естественным отбором, направленные на лучшую приспособленность к окружающей среде. Здесь довольно кратко приведено лишь несколько примеров. Более подробное описание этих и других экспериментов можно найти в вышеупомянутых книгах и статьях, особенно в "Доказательствах эволюции" на evolbiol.ru, а также во многих других книгах и статьях. Все описанные здесь изменения происходили на очень малом временном интервале в несколько лет или десятилетий. Понятно, что у животных, которые размножаются не так быстро, эволюционные изменения на таких же временных масштабах не заметны. Но ведь эволюция идёт уже миллиарды лет. Древнейшая зафиксированная форма жизни имеет возраст 3,7 миллиарда лет. Эволюция млекопитающих продолжается сотни миллионов лет. За такие времена возможны гораздо более грандиозные изменения. Это опровергает религиозные сказки о том, что все животные были созданы за один день в их нынешнем виде и не могут изменяться.
Уже из одного осознания этого становится ясно, что именно в процессе эволюции и возникли все наблюдаемые виды растений и животных, включая человека. Но есть и прямые свидетельства и доказательства того, что это именно так.
Вопрос науки. Доказательства эволюции. В студии Александр Марков
Александр Марков: "Эволюция ускоренного старения как следствие адаптации к неблагоприятным условиям"
Почему обезьяны не превращаются в человека?
Александр Марков: "Что такое эволюция и как ее изучают"
Доказательства эволюции. 11 класс.
Доказательство эволюции животного мира. 7 класс.
Дополнительно:
«Полистратные окаменелости» или «Проткнутые слои» с точки зрения геологии. Креационизм vs наука
Мостовая гигантов или столбчатая отдельность.
Бактериальные жгутики неуменьшаемо сложны.
Разные пути, ведущие к одной цели.
Оценили 30 человек
42 кармы