Половое размножение и эволюция

Меня с детства интересовало: почему деревья надо обязательно прививать для получения хороших плодов? Почему вкусовые и прочие полезные признаки не всегда передаются по наследству?

Для того чтобы основательно разобраться в этом вопросе, необходимо исследовать эволюцию растений, да и всей земной экосистемы. В учебниках биологии эволюция растений рассматривается, как обычно, во времени:

«Эволюция растений привела к значительному усложнению форм жизни на Земле, от ранних водорослей, через мохообразные, плауновидные, папоротники к голосеменным и цветковым растениям. Несмотря на то, что более ранние группы растений продолжают существовать и в позднейшие эпохи, считается, что новые группы, как правило, более «успешны» в эволюционном плане».

Я предлагаю рассматривать эволюцию целостно, вне времени, как единый процесс самоорганизации материи. А также отказаться от утверждения, что более сложные по своему строению виды являются более «успешными в эволюционном плане».

Во-первых, это не всегда так. Зачастую именно простые организмы наиболее устойчивы и живучи, и тот факт, что они продолжают существовать на планете на протяжении миллионов лет – наглядное тому подтверждение.

Во-вторых, надо, прежде всего, определиться с самим понятием «эволюционной успешности». Эволюция – это явление СИСТЕМНОЕ, и поэтому успех здесь не может быть индивидуальным: либо выигрывают все, либо вся система обречена оставаться несовершенной, негармоничной.

С этой точки зрения «эволюционно успешными» следует считать не отдельные организмы или виды, а такие способы самоорганизации, которые способствуют наиболее успешному, взаимовыгодному существованию организмов и видов. Именно такие эволюционные стратегии способствуют усложнению систем, появлению новых видов, развитию сознания индивидуальных организмов. Чем выше уровень сознания, тем рациональнее организована экосистема в целом.

Появление новых, более сложных организмов призвано ДОПОЛНЯТЬ систему, а не заменять и оттеснять «более примитивные» формы жизни. Поэтому сравнение разумности человека и обезьяны, например, совершенно некорректно. Мериться мозгом и доказывать своё эволюционное превосходство – глупо. Главный признак развитого сознания – это понимание целостности, единства экосистемы, способность её совершенствовать и совершенствоваться вместе с ней, или как минимум – не нарушать достигнутого уровня совершенства.

Вернемся к растениям. Больше всего нас интересуют растения, дающие вкусные плоды. Это плодовые деревья, ягоды, овощи и т.д. Все они относятся к так называемым «высшим растениям» - то есть наземным растениям, которым свойственна дифференциация тканей, наличие сложной структуры, эпидермиса, системы сосудов, газообмена и т.д.

Наиболее «примитивными» из высших растений являются мхи, далее следуют сосудистые споровые (папоротники, хвощи и т.д.), и наконец, семенные растения, ради которых и было начато это исследование.

Появление семени считается очень важным эволюционным прорывом растений на пути завоевания суши. Благодаря тому, что гаметофит стал помещаться внутри влагоудерживающей оболочки, растения смогли освоить пустынные и холодные области.

Зрелое семя содержит в себе оплодотворенный зародыш и запас питательных веществ (вторичный эндосперм). Попадая в благоприятные условия, оболочка раскрывается, и из семени развивается взрослое растение.

Образованию семени предшествует опыление и оплодотворение. Опыление представляет собой перенос мужских клеток растения на те части, где находятся женские клетки. Его можно разделить на два вида: самоопыление и перекрестное опыление.

При самоопылении пыльца с тычинок попадает на пестики своего же цветка (часто до распускания бутона) или же на пестики другого цветка того же растения. Несмотря на то, что в размножении участвует по сути одно растение, этот способ является половым, т.к. происходит перекомбинация генов, и дочерние особи не являются точными копиями материнского растения.

По сравнению с бесполым размножением (спорами) самоопыление считается более «прогрессивным» методом, т.к. позволяет увеличивать генетическое разнообразие.

Еще большего генетического разнообразия удается достичь при перекрестном опылении, когда пыльца с одного растения попадает на другое растение. У перекрестноопыляемых растений существуют специальные приспособления, препятствующие самоопылению, вплоть до разделения на мужские и женские особи (у двудомных растений).

Перенос пыльцы между растениями осуществляется чаще всего благодаря насекомым, птицам, животным или людям. Меньшую часть составляют ветроопыляемые растения. И вот здесь очень интересно наблюдать приспособленность растений к своим опылителям. Ветроопыляемые растения имеют, как правило, мелкие и невзрачные цветки, но с длинными тычинками и пестиками. Насекомоопыляемые имеют крупные и яркие цветки или соцветия, часто очень ароматные. Некоторые виды растений так удивительно приспособлены к конкретному виду насекомых или птиц, как будто они специально были созданы друг для друга в процессе эволюции.

Всё это позволяет рассматривать эволюцию растений в неразрывном единстве с эволюцией всей экосистемы планеты. И человек, как часть этой системы, играет в эволюции растений очень большую роль. Собирая семена, размножая и скрещивая растения, человек способен выводить сорта с полезными признаками, регулировать биоразнообразие растений, способствовать эволюции всей экосистемы. И если разумно и осознанно этим заниматься, то жизнь на планете перестанет быть борьбой, а превратится в осознанное, саморегулируемое развитие.

Целью этого развития является такое состояние экосистемы, при котором все виды и организмы функционирует как единое целое, образуя гармоничную, самодостаточную систему, где уникальность каждого вида и организма представляет собой ценность для всей системы, определяя его роль и место в эволюционном древе.

И в этой связи градация способов размножения по принципу «более прогрессивный – менее прогрессивный» теряет свою актуальность. Мы видим, что половое размножение необходимо в тех случаях, когда надо увеличить генетическое разнообразие, способствовать изменению, совершенствованию экосистемы. И наоборот, в успешном и устойчивом состоянии экосистемы необходимость в половом размножении резко снижается.

На примере селекции растений это означает закрепление полезных признаков. Например, мы получили растение с хорошими, полезными признаками и хотим сохранить его в том виде, какое оно есть. Нам не нужно больше ничего менять и мы хотим остановить его эволюцию. Тогда мы начинаем использовать вегетативное размножение, если это возможно (черенками, корневищами и т.д.), или прививать почки этого растения на подвои дичков. Более длительный вариант – выведение сорта с закрепленными признаками. Тогда растение можно размножать и семенами, но заботиться о том, чтобы оно не опылилось случайно растениями дикими или другого сорта.

Почему-то в учебниках по биологии генетическое разнообразие преподносится как абсолютная ценность – чем оно выше, тем лучше, и это разнообразие надо всячески увеличивать. Но это не так. У всякого разнообразия есть предел, разумная мера. Если бы этого предела не было, то мы не наблюдали бы видов. Было бы множество самых разных организмов, без какой-либо системы и классификации.Да и самих организмов не могло бы существовать в принципе. Если бы эволюция не закрепляла достигнутые полезные для системы признаки, мир не был бы так разумен и гармоничен.

Для создания новых и закрепления удачных информационных признаков природа создала механизм саморегуляции размножения.

В период, когда в системе нарушается гармония, активизируется половой способ размножения. Он способствует ускоренному развитию, увеличению биоразнообразия, созданию новых признаков и их сочетаний. При достижении максимума разнообразия происходит синтез нового, означающий переход на новый эволюционный уровень. И в относительно короткие сроки происходит глобальное изменение всей системы, возникают новые экосистемы, вымирают организмы и виды, не вписавшиеся в них, остаются наиболее приспособленные к новым условиям.

В период устойчивости экосистемы природа отключает или значительно ослабляет механизм полового размножения, т.к. система находится в относительном равновесии, и она стремится это состояние максимально продлить. Зачем что-то менять, когда все хорошо и слаженно функционирует? Такие периоды характеризуются уменьшением как рождаемости, так и смертности. В идеале – достижение абсолютного бессмертия.

На примере растений смену этих двух периодов эволюции можно наблюдать в виде двух фаз развития: гаметофитного (полового) и спорофитного (бесполого), введенных немецким ботаником В. Гофмейстером. 

Первая фаза способствует дифференциации признаков, вторая – объединению их в новую систему, в единый организм. У высших растений преобладающей фазой является спорофит. Смею предположить, что конечной стадией эволюции любого вида является спорофит, т.е. состояние бесполого, целостного существования системы.