Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий

Мутации ненаправлены, они теоретически могут сохраняться в потомстве в своих результатах сколь угодно долгое время и сколь угодно длинное число поколений. Но они сохраняются в потомстве лишь в том случае, если они позволяют эффективно осуществлять биологическую работу, в противном случае они уничтожаются отбором, как только реализуются в фенотипе, вместе со своими носителями, мутировавшими фенотипами.

Мутации ненаправлены, биологическая работа же направлена. Она указывает отбору критерии оценки тех или иных признаков, проявляющихся в борьбе за существование и оказывающихся конкурентоспособными или неконкурентоспособными. Отбору же безразлично, определены ли эти признаки в процессе размножения или они выработаны в процессе жизни: он поддерживает конкурентоспособное и устраняет неконкурентоспособное, им оценивается не то, кем был тот или иной индивид от рождения, а кем стал в результате биологической работы, подготовившей его к трудной жизненной борьбе.

При том копирующем типе размножения, который был присущ древнейшим одноклеточным организмам, они никогда не продвинулись бы в эволюции, если бы не сочетание благоприятных мутаций с активной биологической работой, для которой эти мутации открыли новые возможности. С началом объединения клеток посредством колониальных образований в многоклеточные организмы происходит формирование нового типа «коммунального хозяйства», в котором по ере специализации клеточного состава возникает жесткое «разделение труда между половыми и соматическими клетками.

Специализация соматических клеток в многоклеточных организмах, в том числе и та специализация, которая привела к возникновению половых клеток с «неполноценным», половинчатым, одинарным набором хромосом – также результат биологической работы. Бесполое размножение – это биологическая работа, которая осуществляется одной особью и соматическими, а не половыми клетками. Виды, которые в процессе эволюции ограничили своё самоизменение этим типом биологической работы, и сегодня остаются наиболее примитивными организмами и размножаются делением. А от тех, что изменили характер и содержание биологической работы, ведёт своё происхождение весь поразительно многообразный растительный и животный мир, включая и человека. В телах многоклеточных организмов постоянно совершается размножение делением, без которого невозможна жизнь.

Жизнь на Земле невозможна и без астрономического числа организмов, размножающихся делением, прежде всего – бактерий, ибо из их биологической работы, направленной на получение ресурсов из природной среды, не может прожить ни одно живое существо. Они незаметны в силу своих микроскопических размеров, но они участвуют во всех процессах жизнедеятельности, участвуют в усвоении пищи как растениями, так и животными, и человеком, создают возможности для брожения, окисления, разложения мёртвых тел.

Быстрое размножение и экспоненциальное увеличение численности позволяет бактериям заполнять любые среды. Некоторые бактерии проживают свой жизненный цикл и делятся уже через 20 минут после предшествующего деления, полученная делением пара делится ещё через 20 минут и так далее. При резкой смене условий резко сокращается количество бактерий, но вскоре среди них начинают размножаться мутантные формы, и бактериальный состав восстанавливается.

Поэтому бактерии способны поселяться практически на любом субстрате, их даже обнаруживают на стенках ядерных реакторов. Границами обитания бактерий является атмосфера высотой 12 км, почва глубиной около 3 км, в водной же среде их обитание не имеет границ. Именно размножение является формой биологической работы, которая позволяет обеспечить подобную приспособляемость.

Но даже у бактерий биологическая работа фенотипа имеет не менее важное значение для отбора, чем работа генотипа. Мобилизационные структуры, обеспечивающие получение вещественно-энергетических ресурсов из окружающей среды способствуют выживанию и распространению бактерий столь же активно, как и их способы размножения. Разные виды бактерий приспособлены к питанию из разных источников. Но все бактерии в совокупности питаются всем, что есть в земной природе, кроме наиболее твёрдых неорганических веществ. Они способны получать энергию даже путём использования энергетического потенциала химических связей неорганических соединений.

Они способны жить в воздухе и использовать кислород (аэробы), жить без воздуха и погибать от кислорода (анаэробы), жить и в воздухе и без воздуха, питаться, как растения, фиксируя углекислый газ (автотрофы), как животные – органическими соединениями (гетеротрофы), осуществлять фотосинтез, подобно растениям (фототрофы), запасать энергию посредством дыхания (хемотрофы), окислять неорганические соединения (митотрофы) или органические соединения (органотрофы) и т. д.

Почти неограниченная пластичность мобилизационных структур населяющих землю микроорганизмов, и в их питании, и в размножении, несомненно, явилась одной из важных предпосылок эволюции жизни. Конечно, первенцы живой эволюции были ещё примитивнее нынешних микроорганизмов, но нынешние бактерии, безусловно, унаследовали от них свои способы размножения, и не только деление, но и обмен генетическими структурами.

Этот процесс так называемого горизонтального переноса генов сыграл, очевидно, немалую роль в эволюции. Осуществляя такой перенос, бактерии как бы воспроизводят особенности биологического «коммунального хозяйства» генов, которое, возможно, существовало на заре жизнеобразования.

Первый способ передачи генов от организма к организму – прямая передача (конъюгация). Одна бактерия сбрасывает определённый ген, другая подхватывает и встраивает в свою генетическую систему, обратного хода нет. В конъюгации проявляется уже зачаточная форма полового взаимодействия.

Второй способ переноса (трансдукция) осуществляется через посредника – вируса. Третий способ (трансформация) реализуется вообще без осуществления межклеточного контакта. Одни бактерии сбрасывают отдельные участки ДНК, другие находят и подхватывают, причём использоваться могут даже гены погибших клеток, которые, встраиваясь в геном, начинают участвовать в воспроизведении живых.

Долгое время считалось, что организмы, у которых генетический материал упакован в ядра и хромосомы (эукариоты) способны только к вертикальному переносу генов – от поколения к поколению. Однако изучение геномов показало, что многие геномы живых существ, в том числе и человека, содержат в себе бактериеподобные последовательности.

Наряду с бактериями делением размножаются некоторые кишечнополостные и черви. Наряду с бинарным делением (митозом) у некоторых организмов сложилось также множественное деление, похоже на дробление оплодотворённых яйцеклеток у позвоночных животных. Такое деление (шизогония) осуществляется у радиолярий, некоторых водорослей и наиболее примитивных грибов, а также у простейших паразитов. Клетки размножаются митозом от исходной материнской под единой оболочкой, затем она разрывается, и множество организмов сразу выходят в окружающую среду.

На более высоком уровне эволюции, чем деление, находится размножение посредством спор. Споры – специализированные для размножения клетки, содержащие, подобно половым клеткам, одинарный (гаплоидный) набор хромосом. Каждая спора содержит небольшое количество цитоплазмы и ядра, обладает микроскопическими размерами и очень малым весом. Спорообразование (споруляция) происходит у многих видов бактерий и других простейших, у зелёных растений и особенно у грибов.

Расходы вещественно-энергетических ресурсов на выработку и поддержание жизнеспособности каждой споры ничтожны. Их главное преимущество в природной «экономике» – дешевизна производства и массовый выпуск. Миллиарды спор разносятся ветром или распространяются насекомыми, так что в нужные для размножения места попадает и используется лишь ничтожная доля из изготовленных спор.

Каждая бактерия, в отличие от растений, изготавливает только одну спору, причём бактериальные споры бывают настолько устойчивыми к неблагоприятным воздействиям, что выдерживают кипячение в воде и обработку различными средствами дезинфекции.

Ещё более развитую форму бесполого размножения представляет собой почкование. Почка представляет собой вырост на теле материнской особи, который по мере созревания отделяется и образует отдельный организм, генетически идентичный материнскому. Почкованием размножаются некоторые растения, одноклеточные грибы (дрожжи), кишечнополостные (гидры). Почкование является формой размножения, при которой новые организмы вырастают из определённых частей тела родительского организма. Основой почкования является уже не разделение, а отделение, что позволяет применить в биологической работе по размножению созревание, развёртывание фенотипа, тогда как при делении раскалывается созревший, сложившийся фенотип (хотя митоз тоже проходит стадии созревания). В зарождающемся организме его функции представлены в сокращённом, неразвёрнутом виде, а чтобы стать взрослым, организм должен эволюционировать.