Что такое эволюция?

Эволюция — это процесс, с помощью которого живые организмы постепенно меняются с течением времени, подстраиваясь под меняющиеся потребности окружающей среды, появление новых хищников, изменения в пищевой цепи и другие факторы. Движущей силой является естественный отбор, в котором особи с более полезными признаками выживают и размножаются, передавая свои характеристики следующему поколению.

Смотрите также Найдены окаменелые кости неизвестного вида человека – он имел самый низкий рост из всех наших родственников

В известном примере дарвиновских зябликов на Галапагосских островах разные виды всего в течение нескольких десятилетий развили различные формы и размеры клюва, чтобы специализироваться на питании различными видами орехов и насекомых. Этот процесс называется адаптивной эволюцией.

Существует еще один компонент: видообразование. Это когда один вид со временем разветвляется на два разных вида. Это происходит гораздо медленнее, чем адаптивная эволюция.

В начале и середине XX века ученые поняли, что эволюция может происходить гораздо быстрее, чем думал Дарвин. Используя теорию естественного отбора, чтобы сделать сельскохозяйственные культуры более вкусными всего за семь лет, а собак одомашнить за несколько поколений, люди фактически сделали эволюцию возможной буквально на глазах.

Мы увидели, что изменения, которые происходят в масштабе нескольких поколений,
– говорит Тимоти Боннет, эволюционный биолог из Французского национального центра научных исследований и Университета Ла-Рошели.

Скорость эволюции

Искусственный отбор, освоенный человеком, ускорил эволюцию, но насколько быстро этот процесс может происходить естественным путем?

  • Чтобы выяснить это, Боннет и международная команда исследователей проанализировали генетические данные 19 видов птиц и млекопитающих за десятилетия. Они обнаружили, что скорость адаптивной эволюции была в два-четыре раза выше предыдущих оценок. В частности, каждое поколение увеличивало выживание и размножение в среднем на 18,5% при абсолютно стабильных условиях. Это означает, что если бы выживание и размножение уменьшились на треть, адаптивная эволюция помогла бы популяции приспособиться к новым условиям и восстановиться в количестве за три-семь поколений.
  • За 20 лет, или три поколения, у канадских горных баранов (Ovis canadensis) рога стали на 0,7 дюйма (2 сантиметра) короче, чем раньше, поскольку охотники охотились на тех, у кого были более крупные рога.
  • Снежные полевки (Chionomys nivalis) уменьшились на 0,1 унции (3 грамма) за 10 лет, или за восемь поколений, вероятно, из-за изменений в количестве снегопадов.

Но в природе условия никогда не бывают стабильными.

У нас есть популяции, которые адаптируются, но мы не знаем, к чему они адаптируются. Эволюция существует для того, чтобы стабилизировать или по крайней мере немного смягчить изменения, которые происходят в окружающей среде,
– сказал Боннет, добавляя, что изменения в окружающей среде, конкуренция, болезни и люди могут спровоцировать быструю эволюцию.

Изменение климата является еще одним важным двигателем адаптивной эволюции, но ученые не совсем уверены, смогут ли популяции успеть за ней. С изменением температуры, погодных условий и повышением уровня моря некоторые виды отреагировали на это перемещением в более прохладные места или адаптацией к более засоленным условиям. Однако окружающая среда может ухудшаться быстрее, чем успевает эволюция.

"Эволюция происходит всегда", – сказал Джеймс Страуд, эволюционный биолог из Технологического института Джорджии. Но если естественный отбор такой сильный, то "почему вещи не эволюционируют быстро все время?". Страуд задал себе этот вопрос и он побудил его опубликовать исследование на эту тему. Он и его коллеги обнаружили, что естественный отбор у тропических ящериц на коротких временных отрезках (поколения или годы) был очень динамичным, но нивелировался на более длинных временных отрезках (миллионы лет), что практически не приводило ни к каким изменениям.

Как ученые измеряют скорость эволюции

Филип Джинджерич, палеонтолог из Мичиганского университета, разработал метод определения скорости эволюции, используя единицу измерения, которую назвал darwin. Он обнаружил, что эволюция происходит медленно на длинных временных отрезках и быстро на коротких.

Темпы эволюции могут быть фантастически быстрыми из-за постоянных изменений окружающей среды. Чем короче временной промежуток, тем быстрее темп,
– сказал Майкл Бентон, палеонтолог позвоночных из Бристольского университета.

Страуд и его коллеги из Университета Майами сейчас используют неместных зеленых игуан как пример быстрой эволюции. Известно, что приспособленные к теплу ящерицы замерзают и падают с деревьев во время нечастых похолоданий в Майами. "Мы увидели, что некоторые из них погибают, но некоторые выживают. Те, что выживают, на самом деле могут переносить более низкие температуры, чем те, которые мы измеряли ранее. Это свидетельствует, что эволюция может происходить, – сказал Страуд.

Ископаемые останки также содержат некоторые подсказки. В триасовом периоде (251,9 – 201,3 миллиона лет назад), после Пермского вымирания, большие морские рептилии, которые назывались ихтиозавры, эволюционировали до гигантских размеров и стали главными хищниками океана менее чем за 3 миллиона лет — быстрее, чем киты.

По словам Бентона, такие факторы, как приспособление к новым условиям, заполнение новых ниш, избегание хищников и конкуренция с другими животными, часто увеличивают скорость эволюции животного.

Судя по всему, ответ на главный вопрос заключается в том, что все способно к чрезвычайно быстрой эволюции, если это необходимо в текущих условиях.