Атеология    αθεολογιΑ

Атеистическая философия.   Дата изменения 2008.08.15


Эволюция морфологии

В процессе эволюции меняются морфологические черты организмов: размеры, строение тела, пропорции, органы.

Рассмотрим пример эволюции крыльев. Предположим, имеется популяция определенного вида животных, обитающих на деревьях. Для наглядности возьмем популяцию численностью 10000 особей и длительностью репродуктивного цикла 10 лет. Пусть неблагоприятные факторы среды: ограниченность пищи, хищники, болезни, суммарно ограничивают численность на уровне 10000 особей. Животные по тем или иным причинам рискуют упасть с дерева и пострадать. Пусть среднее количество падений особи за период до достижение продуктивного возраста будет равно 10. В популяции наблюдаются мутации. Часть за счет отрицательного влияния на выживаемость устраняется, часть хотя и обладает положительным для выживаемости влиянием, не успевает закрепиться и теряется по независимым от данной черты причинам. Рассмотрим случай мутации, имеющей положительное влияние на исход падения, например, некоторое увеличение кожной складки между телом и передними конечностями. Такая складка незначительно увеличивая сопротивление воздуха при падении уменьшает скорость и, соответственно, вероятность гибели животного будет незначительно меньше. Пусть, в отличие от обычной особи, мутантная имеет вероятность смертельного исхода при падении меньше на 0.1% при каждом падении и на 1% за период достижения репродуктивного возраста. Для простоты пусть новая черта, вызванная мутацией, будет доминантной.

В среднем на начальном этапе распространения мутации имеем усредненный рост численности мутантных особей на 1%. Разумеется количество мутантов является целочисленным и зависит не только от преимуществ или недостатков проявления мутации, а и от других черт организма и случайных обстоятельств. Вовсе не всякая даже положительная мутация имеет шанс преодолеть особо опасную для существования данной мутации области малого количества мутантных особей. Первый мутантный индивид (или все единичные потомки) может погибнуть по независимым от мутации обстоятельствам. Чем меньше предоставляемое мутацией преимущество, тем дольше нахождение в нестабильной области и меньше шансов для распространения. С увеличением количества мутантов все менее и менее сказывается влияние случайностей и независимых черт отдельных особей на выживаемость новой черты в популяции, и влияние самой черты на общую выживаемость особей-носителей стабилизируется. Общая выживаемость носителей черты становится предсказуемой.

Полученный средний рост относительной численности в 1% на поколение приведет (в среднем, если будет преодолена область нестабильности) к 10% за 100 лет, 100% росту за 1000 лет. То есть, количество мутантных индивидов будет удваиваться каждые 1000 лет, и по истечении 14000 лет мутация распространиться повсеместно. Скорость распространения мутации зависит от многих факторов: вероятностной и количественной степени ее влияния, генетического характера (рецессивная или доминантная), численности популяции и длительности поколений, особенностей репродуктивной системы и даже расположения мутантных генов на определенных хромосомах.

Одновременно происходит отбор многих мутаций. У одних - имеется кожная складка, у других более широкие передние конечности и т.д. Такая одновременность необязательна, с точки зрения принципиальной возможности, но выгодна с точки зрения скорости изменения строения организма. При размере генома в 20000 генов и средней скорости мутации 1 раз за репродукцию, на каждый ген нашей гипотетической популяции придется 2 мутациии за поколение. Предположим, что вероятность благоприятной мутации 1/100000 для одного гена, тогда благоприятные мутации каждого будут происходить раз в 50000 лет. Генов имеющих отношение к летным качествам конечности несколько, пусть их для примера будет 5, тогда одно положительно изменение черты будет возникать раз в 10000 лет. То есть за 1 миллион лет произойдет 100 таких шагов. При среднем увеличении площади или другой характеристики конечности на каждый "шаг" в 0.1% (практически незаметное на глаз изменение) за 10 шагов прирос составит 10% за 100000 лет, 64% за 500000 лет и 170% за 1000000. Таким образом, за миллион лет произойдет более чем двухкратное увеличение площади поверхности "протокрыла".

Постепенное накопление одних изменений в популяции приводит к изменению образа жизни животного: если вначале оно лазало по дереву и новые черты способствовали его выживаемости при падении, то затем, по мере улучшения "летных" качеств - появлению способности планировать с дерева на землю или более низкие ветки, что дает возможность более успешным особям по-новому применять новые возможности, например, для охоты на летающих насекомых или спасения от хищников - появляются новые факторы давления естественного отбора. Активное применение новых способов выживания повышает требования к функциям организма, реализующим этот способ, повышает степень влияния черты на успех выживания и репродукции. При этои на каждой стадии совершенствования новые черты должны обеспечивать повышение эффективности в данных (непосредственных) условиях - у эволюции нет данных о будущей полезности черт. Только непосредственная текущая выгода от реализации нового устройства тела может иметь значение .

От плохого, почти вертикального планирования животное может перейти к более дальнему парению при наличии значительной площади "протокрыла". Парение дает преимущества тем особям, которые лучше справляются с удержанием формы "протокрыла" и, соответственно, естественный отбор содействует адаптации скелета передних конечностей к удержанию формы, развитию необходимой мускулатуры. Парящие животные смогут делать парение более дальним и эффективным совершая взмахи. Дальнейшая эволюция приведет к возникновению полноценного полета. Полет увеличивает "требования" к аэродинамике поверхности, даст преимущество особям с более удачной для полета структурой кожного или волосяного покрова.

Таким образом, мелкими шажками от одного устройства тела к несколько отличному, более успешному при новом, несколько измененном образе жизни происходит постепенная эволюция. С течением времени накопленные изменения выливаются в коренные перемены.

Эволюция крыла представляет собой довольно естественный процесс и в природе известны несколько независимых случаев развития крыла и полета: перепончатые крылья насекомых, оперенные крылья птиц, кожные складки летучих мышей; существует несколько семейств, находящихся на "промежуточных" стадиях формирования крыла: плавники некоторых рыб позволяют пролетать десятки метров над водой, кожные складки отдельных видов ящериц и змей, позволяющие им планировать до сотен метров.

Таким образом путем постепенного развития сформировались различные системы организмов.


©2008-2009 Атеология