Необходимость комплексного подхода к изучению эволюции
Из кратко описанных в этой главе основных методов изучения эволюционного процесса вытекает один принципиально важный вывод: нет ни одного «абсолютного» или совершенного метода для изучения особенностей протекания процесса эволюции.
Наши представления об эволюции, опиравшиеся длительное время на классические методы, существенно расширяются с помощью новейших методов молекулярной биологии. Изучение процесса видообразования, сначала проводившееся только на основе морфологических и биогеографиче- ских методов, существенно дополнено гене-тическими, физиологическими, а в послед-нее время и биохимическими подходами. Изучение процессов эволюции экосистем, проводившееся на основе восстановления вымерших флор и фаун, а также палеоэко-логии существенно расширяется в связи с использованием методов математического моделирования, термодинамических и ин-формационных подходов. Число таких при-меров можно увеличить. Показательна ситуация, сложившаяся в 80-е годы XX в. при изучении особенностей процесса микроэволюции с применением морфофизиологических и биохимических методов. В ряде случаев результаты таких исследований, например, при определении сходства и различия популяций полностью совпадали, в других — не совпадали и даже давали прямо противоположные оценки. В конце концов после длительных споров о преимуществах того или другого подхода удалось показать, что эти данные и не стоит сравнивать — они отражают существенно разные стороны протекания процесса эво-люции, и получаемые таким образом харак-теристики являются дополняющими одна другую (в соответствии с известным обще-научным принципом дополнительности Н. Бора). Несмотря . на сравнительно широкий спектр уже известных методов, было бы неверным считать, что возможности изучения эволюции в этом направлении исчерпаны. Параллельно с прогрессом в конкретных дисциплинах формируются все новые и новые методы изучения эволюции.
Только за последние 15—20 лет возникли такие ныне широко распространенные методы исследования процесса эволюции, как изучение биохимического полиморфизма, популяци-онная морфология, цитогенетические и ка- риологические методы, методы молекуляр-ной биологии. Факты свидетельствуют, что сейчас идет, по существу, активнейшее об-новление и расширение фронта эволюцион-ных исследований, последствием чего долж-но быть более глубокое понимание законо-мерностей процесса эволюции. Эволюция — историческое разви-тие живого на Земле — в настоящее время предстает не в виде правдопо-добной гипотезы, а в качестве неопро-вержимого факта, подтверждаемого сум-мой наших знаний из разных областей есте-ственных наук. В комплексе разные методы позво-ляют изучать эволюционный процесс от происхождения крупных групп и эко-систем до возникновения новых популяций и видов. Сопоставление различных подходов к изучению эволюции в XIX и XX вв. показывает, что постоянно происходит углубление всех классических методов исследования и развитие новых. Важная черта использования различных методов изучения эволюции — их взаимодополняемость: методы палеонтологии органически сочетаются не только с морфологическими или био- географическими, но и с биохимическими и генетическими; эмбриологические подходы естественно сочетаются не только с морфологическими, но и с физиологическими и биохимическими и т. д. Наиболее общее и специфическое свойство живого — способность к самовоспроизведению на основе матричного принципа. Эта способность вместе с другими особенностями живых существ определяет существование четырех основных уровней организации живого (молекулярно-генетический, онтогенетический, популяционно-видовой и биогеоценотический). Все уровни организации жизни находятся в сложном взаимодействии как части единого целого. В то же время на каждом уровне действуют свои закономерности, опре-деляющие особенности эволюции всех форм организации живого. Специфические свойства жизни обеспечивают не только воспроизведение себе подобных (наследственность), но и необходимое для эволюции изменение самовос- производящихся структур (изменчивость).
Огромное число фактов из разных областей биологии свидетельствует, что процесс эволюции реально осуществ-лялся на протяжении нескольких миллиардов лет сущест-вования Земли. Разнообразные методы изучения эволюционного процесса позволяют выяснить существенные черты эволюции любой группы живых организмов в прошлом, восстанавливать пути в направлении развития их целых сообществ, воссоздавать общую картину эволюционного развития больших пространств нашей планеты. Палеонтологические, биогеографические, морфологические, эмбриологические и другие методы исследования, используемые в совокупности, дают возможность проследить развитие жизни как планетарного явления. Данные молекулярной биологии, био-химии, биогеоценологии позволяют создать модель первых этапов возникновения жизни и образования биосферы Земли. Существует немало методов для изучения протекания эволюционного процесса и в меньших масштабах — микро-эволюции. Эволюция жизни на Земле — неоспоримый факт. В чем же причины эволюции живого? Каковы движущие силы и за-кономерности этой эволюции ? Рассмотрение и анализ этих вопросов составляет основное содержание современной теории эволюции. 1. Сопоставьте предполагаемые пути возникновения жизни на Земле. В чем состоят нерешенные вопросы разных гипотез происхождения жизни? 2. Почему приходится говорить о неизбежности эволюционного развития жизни? В чем состоит геохимическая функция жизни на Земле? 3. Перечислите характерные особенности жизни, выделяя наиболее важные для протекания процесса эволюции. 4. В чем проявляются системность и организованность жизни на Земле? 5. Охарактеризуйте основные уровни организации жизни на Земле и докажите их иесводимость друг к другу. 6. В чем нереальность в описании строения жизни на планете Солярис в фантастическом романе Ст. Лема «Солярис»? 7. Как можно доказать объективность процесса эволюции жизни на Земле? 8. В чем состоит существо метода тройного параллелизма и зна-чение этого и подобных методологических подходов для решения спорных вопросов филогенеза отдельных групп (с примерами)? 9.
Какими методами можно изучать эволюционные события в масштабе миллиардов лет? миллионов лет? десятков лет? В чем различие между методами изучения макро- и микроэволюционных процессов? 10. Приложим ли общенаучный принцип дополнительности Н. Бора к изучению эволюции? 11. Перед нами находятся лошадь, мышь, черепаха, бабочка, сосна. Какими методами наиболее надежно можно установить филогенетические взаимоотношения (родство) этих форм? 12. Какие эволюционные процессы поддаются изучению методами популяционной биологии? 13. Можно ли с помощью методов молекулярной биологии изучать эволюционные процессы внутривидового масштаба? 14. Можно ли палеонтологическими методами изучать микроэво-люцию? Какова разрешающая сила современных палеонтологических методов? 15. Какими биогеографическими методами можно изучать процессы микроэволюции? 16. Как доказать, что сравниваемые структуры гомологичные или аналогичные в случае их значительного внешнего сходства (например, вибриссы у млекопитающих и щетинки на теле насекомых, колючки у шиповника и колючки у барбариса)? 17. В чем принципиальное отличие рудиментов от атавизмов? 18. Какие немногие особенности организации живого на Земле необходимы и достаточны для моделирования процесса эволюции? 19. Можно ли предсказать направления эволюции жизни на Земле в будущем, опираясь на ее результаты в прошлом? Каковы здесь предполагаемые подходы и перспективы? 20. Перечислите характерные черты эволюции растений и жи-вотных, выделяя общие и специфические моменты. 21. Покажите взаимосвязь эволюции растений и животных на примере развития жизни в каком-либо геологическом периоде. 22. Оцените вклад методов разных наук в изучение процесса эво-люции и возможные изменения в этом направлении в будущем. 23. Какова связь развития методов изучения эволюции с доказа-тельствами объективности эволюционного процесса в живой природе? .. я убежден, что Естественный Отбор был самым важным, но не исключительным, фактором изменения.”