Биоразнообразие и естествен подбор

На какво се дължи биоразнообразието? Краткият отговор е – на еволюцията. И с това изчерпваме цялата тема. Готови сме, но пък няма как да стане видео. По-важно е обаче какво е еволюцията и как тя води до създаването на биоразнообразие. Изучаването на биоразнообразието прилича на следването на два сравнително лесни пътя. Това са пътищата на моделите и процесите. Те са решаващи за познанията ни за зараждането на живота и как продължава да се развива. Пътят за моделите засяга облика на еволюцията чрез изучаването на връзките между организмите във времето. За целта се създава диаграма или структура, свързваща организмите във времето. Тя показа разклоняваща се поредица връзки, подобно на семейно дърво – т.нар. генеалогия. Те отчитат не само връзките между организмите. Те указват събитията във времето, които сочат причините за свързаността на организмите. Описваните чрез генеалогичните дървета модели са отделна наука – филогенетична систематика. Може би обаче е по-добре да започнем с пътя на процесите. Нека разгледаме механизмите на еволюцията – как протича тя? Това са задвижващите сили на разнообразието наред с безброй разклонения на дървото на живота. Дарвин и дори някои от предшествениците му са разбирали това. Те знаели, че нещата могат да се променят, че съществува модел на живота, т.е. дърво на живота, че еволюцията тече и че връзките между организмите могат да се проследяват чрез изучаване на белезите на организмите и как те се променят според мястото си в дървото. Знаели, че крилете на птиците, предните крайници на бозайниците и влечугите, всъщност всички животни с 4 крайника, сочели обща връзка. Общо родословие. Но същевременно разклоненията в родовете можели да се променят. Знаели, че предните крайници могат да се изменят до криле или хватателни крайници. Във всичко личали общи модели. Но тогава хората не разбирали добре механизмите, т.е. процесите, с които да се разясни произходът на тези очевидно изменящи се, но сродни форми. Дарвин и съвременниците му знаели много за варирането, което било очевидно. Осъзнали, че индивидите от даден вид или дори популация не са точни копия едни на други. Доказателствата били навсякъде: например в скоростта на състезателните коне. Без варирането и бързината на конете, състезанията щели да са много скучни. Всъщност всичко това показва как конете се подбирали заради отклонения в скоростта. Хората чифтосвали бързи коне, за да получат още по-бързи. И те били подбирани като най-бързите. Това е ключовата дума: подбор. Дарвин мислел, че може би природата работи по същия начин и подбира организми. Забелязал, че формата, физиологията и поведението на растенията и животните в популациите варира. Също както при домашните животни, например конете. За Дарвин това било началото на схващането на механизма в основата на еволюцията. А именно – естественият подбор. Това означава, че някои естествени вариации някои индивиди с различна форма, физиология или поведение, могат да се справят по-добре с живота от други. По-добре при търсенето на храна, избягването на хищници, превръщането на светлина в енергия, устойчивост на вятър, добра коренова система, т.е. оцеляване чрез приспособяване към средата. За Дарвин приспособяването на индивида значело по-добра способност за размножаване. Така се добавяли черти от родителя, които създават по-добре приспособено към средата потомство. Наричаме това „оцеляване на най-приспособените“. Аз предпочитам фразата „оцеляване на по-приспособените“, защото другото съдържа идеята за крайна цел. Такава обаче няма. Всичко е относително. Защото има толкова компромиси и промени в начина на адаптиране към природата, че организмите никога не биха могли да бъдат перфектни. Този процес, в който средата подбира вариращи индивиди, които са по-добре приспособени към нея, се нарича „естествен подбор“. Белезите, благодарение на които подбраните индивиди имат по-големи шансове за оцеляване, за създаване на потомство от носители на тези белези, се наричат адаптации. Например в една дива популация секвои може да има индивиди, които достигат по-голяма височина. Това създава по-добро излагане на светлина в мъгливи дни и засилва способността им за фотосинтезиране, докато една промяна в средата, например падането на мъгла, застрашава оцеляването на по-ниските дървета. Това не само увеличава шансовете за оцеляване на по-високите индивиди. Те също си осигуряват повече енергия за производството на семена с белега „височина“. Така се извършва естествен подбор за белега „височина“ и адаптация към изменящата се среда. Тези опростени примери пренебрегват факта, че в природата винаги има поредица баланси. Например да не забравяме, че по-високите дървета по-трудно биха си набавяли влага от корените до най-горните клони. Или че са по-изложени на бури, които може да ги повалят. Или би могло да има друга физиологична причина, за която не се сещаме. Всички тези фактори формират сложен баланс, който усъвършенства живота спрямо дадена среда или спрямо набор конкуриращи се селективни фактори. Стават промени. Животът е изключително сложен. Всички тези аспекти заедно демонстрират красотата му, това вечно взаимодействие на процеси, обуславящи сложността на биоразнообразието. Дарвин го нарича „великолепието на живота“. От друга страна, индивидите в една популация може да не бъдат подбрани – заради по-лошата си приспособимост, понякога заради уязвимост на болести или неуспешно избягване на хищници. Все неща, които пречат на тези индивиди да се възпроизвеждат успешно. Може би вече забеляза, че сред варирането, подбора и адаптацията липсва един важен елемент. Дарвин също го забелязал, той бил много умен човек. Той осъзнал, че трябва да има някакъв начин, по който организмите да предават тези подбрани черти, тези адаптации на потомството си. Не би могло да е по друг начин. Трябвало да има начин потомството да наследи белезите на успелите си родители и предци. По времето на Дарвин механизмът за това не бил напълно ясен. Много по-късно учените открили как данните се пазят в генетичен материал и се предават. Днес задълбочените ни знания за еволюционните процеси се дължат както на откритията на Дарвин, така и на генетиците. Ако обобщим, ще видим, че за да функционира всичко това трябва да са налице няколко фактора. Нужно е да има естествено вариране сред индивидите в една популация. Нужни са естествени сили, които да подберат или пренебрегнат индивиди с известни вариации на база по-добра репродуктивност. Нужен е и механизъм за предаване, за наследяване на тези подбрани вариации от поколенията. Тези основни понятия са ключови за възникването на еволюцията. Така възникват сложните взаимодействия и връзки в основата на биоразнообразието на Земята. Академия на науките, Калифорния