Что такое микроэволюция? В чем различие макро- и микроэволюции?

Большая часть человечества уже не верит в библейскую историю про сотворение всего сущего на планете благодаря божественному провидению. Множественные доказательства развития живого органического мира наглядно демонстрируют процессы микроэволюции и макроэволюции. Имя Чарльза Дарвина известно большему количеству граждан, чем имя Юрия Гагарина. Что такое микроэволюция? Чем она отличается от макроэволюции? Об этом мы расскажем в статье.

Академическая наука и история

Начнем с основополагающего понятия собственно эволюция (образовано от латинского evolutio - развертывание) – в биологии это необратимые процессы многоаспектного развития органического мира. Впервые предложил разделить общую эволюцию на микро и макроэволюцию в 1927 году советский генетик Юрий Александрович Филипченко (1882-1930), но в науку ввел эти понятия другой советский генетик и биолог Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский (1900-1981). Было это в 1938 году и термины принципиально разграничивали эволюционные процессы мелкого и крупного масштабов.

В чем различие макро и микроэволюции?

По сути, это разные процессы, но основанные на одних и тех же механизмах. Эволюционные процессы внутри популяций вида, что приводят к изменениям генофонда популяции и влекут за собой образование новых видов – вот что такое микроэволюция, видообразование. Макроэволюционные процессы – это образование надвидовых систематических единиц (таксонов), а именно родов, семейств, отрядов и так далее. Картина макроэволюции – это обобщенная схема изменений в исторической перспективе развития.

Некоторые ученые вводят еще и термин мегаэволюция (ввел в 1944 году Дж.Г.Симпсон) – процессы, которые ведут к образованию высших таксонов (классов и типов). Главный критерий их отличия это не количество, а качество результата. Результат микроэволюции – образование новых видов, а макроэволюционных процессов – образование более крупных систематических таксонов. Примером что такое микроэволюция может служить появление разных пород собак от «правида» волка или появление белых медведей. Макроэволюционные изменения – это появление млекопитающих от рептилий или рептилий от амфибий, а амфибий от простейших.

Границы призрачны

Между микро и макроэволюцией нет четкой грани. Общие механизмы и отсутствие принципиальных отличий в их протекании дает возможность рассмотрения этих процессов как двух сторон одной медали. Значение же их для биологии переоценить невозможно. Систематика – наука о многообразии и родстве всех форм органического мира – базируется именно на изучении результатов микро и макроэволюции. Результатом такого изучения стала существующая сегодня система жизни на планете, путь исторического развития жизни и филогенетические (родственные) связи.

Механизмы микроэволюции

Что такое механизмы – это движущие силы и потенциальные возможности. Микроэволюция происходит внутри популяции и опирается на мутационные изменения и контролируется естественным отбором. Единственный источник возникновения новых признаков – это генные и геномные мутации. А естественный отбор выступает в качестве творческого фактора. Конечный результат микроэволюции – большая приспособляемость организма к изменяющимся условиям окружающей среды.

Микроэволюция и образование новых видов (видообразование) не одно и то же. Эволюционные процессы протекают в популяциях постоянно, а для видообразования необходимым условием является изоляция популяций или групп (географическая, экологическая, этологическая), которая приводит к репродуктивной изоляции, а именно отсутствия возможности свободного скрещивания.

Факторы эволюции

Движущими силами или факторами микроэволюции являются:

• Естественный отбор (движущий, дизруптивный или стабилизирующий) – дифференцированное воспроизведение определенных генотипов, которые имеют преимущества в выживании и приспособленности.
• Генетическая изменчивость – изменения генотипов популяции, передающиеся потомкам (мутации и рекомбинации генов, поток и дрейф генов, гибридизация).
• Изоляция репродуктивная, как результат любого другого вида изоляции популяций. Наличие барьера создает невозможность межвидового скрещивания или уменьшает их успешность.
• Популяционные волны – периоды колебания численности особей популяции.

«Творческий» подход

Наличие материала для эволюции (мутации и популяционные волны) еще не повод для видообразования. Даже наличие изоляции как направляющего фактора – тоже недостаточно. Единственным движущим фактором эволюции является естественный отбор, как результат борьбы за выживание. Именно он, как сценарист, выбирает, кто окажется более приспособленным к условиям окружающей среды. Именно он определяет, сколько особей доживет до репродуктивного возраста, и смогут оставить фертильное (способное к воспроизведению) потомство.

Видообразование и его виды

В биологии все же чаще результатом микроэволюции принято считать видообразование. Отчасти потому, что это видимый результат. Исходя из механизма достижения репродуктивной и генетической изоляции в популяциях внутри вида, различают такие виды микроэволюции:

• Аллопатрическая (от греческих слов alias – разный и patria - родина) – когда генетическая изоляция достигается путем географического разобщения популяций. Пример: пять видов ландыша с совершенно разными ареалами обитания.
• Симпатрическая (от греческого syn - вместе) – когда репродуктивная изоляция достигается без территориального разделения популяций, на территории одного ареала с материнским организмом. Пример: подвиды большого погремка, которые цветут в разные сроки.
  

Мгновенная микроэволюция

Если аллопатрический и симпатрический эволюционные процессы требуют огромных временных интервалов, то есть случаи мгновенного накопления значимых генетических отличий, приводящие к образованию нового вида и его репродуктивной изоляции за максимум три поколения организмов. Такой мгновенный эффект дает близкородственная гибридизация. И если в природе частота гибридов в норме – десятые доли процента, то иногда такая гибридизация сопровождается процессом гетерозиса («силы гибридов») и приводит к быстрому видообразованию. Пример: беседер – гибрид белуги и стерляди.

Еще один пример быстрой эволюции – появление резистентных (устойчивых) к антибиотикам штаммов микроорганизмов. Или существование в скандинавских странах крыс, устойчивых к действию даже самого сильного яда.

Докопуляционная и послекопуляционная изоляция как фактор микроэволюции

Исключительно у панмиктических (размножаются половым путем) видов выделяют следующие виды репродуктивной изоляции, которые приводят к микроэволюционным процессам.

Докопуляционная – когда свободное скрещивание ограничено невозможностью образования зиготы (оплодотворенной яйцеклетки):

1. Этологический вид – ограничение скрещивания в результате поведенческих особенностей сексуального характера. Пример: разный тембр и специфичность брачных песен тропических лягушек.
2. Различное строение копулятивных органов. Пример: орхидеи и колибри их опыляющие.
3. Несовпадение гамет. Чисто экспериментальный вид изоляции, в природной среде его невозможно отследить.

Послекопуляционная – предполагается, что яйцеклетка оплодотворяется. Механизм сложен и малоизучен:

1. Гибель зиготы на первых этапах эмбрионального развития.
2. Гибель детеныша, либо гибель особи до достижения репродуктивного возраста.
3. Снижение фертильности вплоть до полного бесплодия гибридных форм.
   

Понятия микро и макроэволюции сегодня активно используется в околонаучной литературе и СМИ. Различного рода спекуляции и популистское использование размывает биологическое значение и уводит в сторону от сути этих процессов. Эволюционное учение призвано разъяснить суть механизмов развития органической жизни на Земле и составить схему этого развития, учитывая родственные связи и используя весь багаж биологических знаний сегодняшней реальности.