К сказанному добавим, что образование первоначальных колоний из двух и тем более из нескольких клеток было единственным способом избежать поглощения одноклеточной жертвы одноклеточными же хищниками, типа амебы. Именно это первичное образование колониальных ассоциаций оказалось решающим шагом и условием всей последующей прогрессивной эволюции животных и растений.
Гипотеза фагоцителы русского ученого И.И.Мечникова исходила из выдвинутой им общей теории фагоцитарного иммунитета. Ради простого эксперимента, он воткнул кусочек шипа мандаринового дерева в личинку морской звезды и через сутки обнаружил вокруг него скопление клеток, пытающихся как бы вытолкнуть инородный предмет из тела животного, проще сказать, обратил внимание на образование гноя. Наблюдение настолько захватило эмоционального Илью Ильича, что он выбежал на берег Неаполитанского залива, где находилась биологическая станция, чтобы охладиться от пережитого волнения.
Изучая эмбриональное развитие низших многоклеточных губок и кишечнополостных, ученый установил, что при образовании двухслойной стадии (бластулы) происходит перемещение отдельных клеток в ее полости. Предками многоклеточных организмов могли быть шарообразные колонии гетеротрофных жгутиковых, которые плавали в воде и питались бактериями (фагоциты). Отдельные клетки фагоциты утрачивали жгутик и погружались вглубь колонии, выполняя функцию ее питания. Со временем разделение клеток по специализации функций приобрело постоянный характер, и колония одноклеточных превратилась в многоклеточный организм, который Мечников назвал фагоцителой, подчеркнув роль открытого им явления фагоцитоза в возникновении многоклеточной структуры.
Фагоцитарная теория была использована в медицине при объяснении и лечении воспалительных процессов, за которую автор получил Нобелевскую премию. Так, казалось бы, простой эксперимент с шипом привел к открытию огромного практического значения. По очень простому методу исследования оно напомнило обнаружение антибиотиков с наблюдения английского ученого А. Флемминга, который случайно увидел вокруг колонии грибка Penicillium свободное пространство, отделяющее ее от хищников-бактериофагов, и предположил, что клетки грибка выделяют какое-то не допускающее к ним вещество. Этим веществом оказался пенициллин, так началась великая эра промышленного производства антибиотиков.
До практического получения живой клетки дистанция огромного размера, сравнимая с полетами к далеким звездам. Пока имеем то, что имеем! В средствах массовой информации не сообщалось о последующих сенсационных решениях проблемы происхождения жизни, уж они бы этот момент не упустили.
На то и щука в море
Все возникает через борьбу
Гераклит
чтобы «карась не дремал», или «на то и волк в лесу, чтобы заяц ушами не хлопал» – пословицы, означающие приближение опасности, к которой следует быть внимательным и осторожным, а не плясать беззаботно под веселую песенку: «А нам все равно, не боимся мы волка и сову». В русском языке имеется множество изречений назидательного характера, способствующих выживанию в трудных, подчас экстремальных, жизненных условиях. Приведенные выше пословицы относятся к одному из них: дремать и пустозвонить некогда, надо быть начеку, живая природа полна коллизиями, в ней мало места нежной любви и согласию.
Разрешение противоречивых отношений между организмами лежит в основе эволюции живой природы, определяемой борьбой за существование и естественным отбором. Этими эволюционными факторами объясняются три фундаментальные проблемы: приспособленность организмов к среде (адаптация), многообразие растительных и животных видов (систематика), морфофизиологический прогресс (усложнение функционального строения).
Адаптивная эволюция животных
Термин «адаптация» (лат. adaptare – приспособление) в биологии употребляется в двух значениях: как процесс, и в этом смысле используется еще понятие «адаптациогенез», и как результат процесса, заключающийся в наличии полезных признаков у организмов. Для разделения этих двух аспектов в английском языке используют соответственно слова «приспособляемость» (англ. adaptability) и приспособленность (adaptation), в русском языке они редко употребляются.
В далекой древности человеку была очевидна удивительная приспособленность организмов к среде обитания, но ее происхождение представляло неразрешимую загадку. Нетрудно было догадаться, что обтекаемое тело у рыб способствует быстрому передвижению в водной среде, белая окраска шерсти у зайца зимой повышает шансы выживания при нападении хищников. В то же время многие из признаков не поддаются объяснению с научных позиций. Почему зайцы-беляки зимой имеют белую защитную окраску, а их родственники зайцы-русаки темную, хищные лисица и волк также не маскируются своей «одеждой» под снежный фон? Остается считать подобные несоответствия закону адаптации игрой случая.
Заяц-беляк
Сам факт борьбы за существование в живой природе был очевиден, но его объяснение скрывалось за учениями о воле господней, о неизбежной конкуренции за «место под солнцем», уводившими от познания истинных причин адаптивной эволюции организмов. Ч. Дарвин внес ясность в решение загадочной проблемы теорией естественного отбора, согласно которой в борьбе за существование выживают более приспособленные и на этой основе возникают новые организмы, как сложные по строению, так и более простые.
Чтобы гипотеза была признана научной теорией, требовалось доказать ее правильность на фактах. После выступления Дарвина первостепенной задачей становится изучение приспособлений диких животных как результата естественного отбора. Первые экспедиции направляются в экваториальные области, где в более сложных условиях среды возникают самые экзотические виды птиц и насекомых. В книгах английских биологов Г. Бетса «Натуралист на реке Амазонке» (1863), А. Уоллеса «Географическое распространение животных» (1871), немецкого путешественника А. Брема «Жизнь животных» (1863) приведен ярко иллюстрированный материал по адаптациям животных в доказательство теории естественного отбора. На его основе создаются классификации адаптаций по признакам окраски, формам тела, поведенческим реакциям, адаптивной организации популяций, видов, биоценозов и биосферы в целом.
С момента возникновения жизнь была организована в четыре основные формы: организменную, популяционную, биоценотическую, биосферную. Организменная форма представлена отдельными индивидами (особями), популяционная – группами особей одного вида, биоценотическая – системой взаимосвязанных популяций разных видов, биосферная – всеми формами жизни на планете. Соответственно этому делению строится классификация адаптаций.
Покровительственные окраски. Представляют собой наиболее доказательные факты приспособления отдельных организмов на основе естественного отбора. Наблюдения за выживаемостью богомолов зеленой и бурой окраски на деревьях и заборах показали избирательное их истребление птицами.
Уже отмечалось, что имеются факты, не соответствующие положению о естественном отборе как причине создания адаптаций. Белая окраска зайцев, горностаев, куропаток зимой значительно увеличивает шансы оставаться незамеченными. Большинство животных европейской зоны со снежным покровом (лисицы, волки, вороны) такого приспособления не имеют. Отсюда было выдвинуто понятие относительной целесообразности – полезного значения признаков в тех условиях, в которых они создавались. Белая окраска у зайца-беляка является защитной зимой, но не летом, поэтому имеет сезонное значение, является относительно полезной (целесообразной).