Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
5. Аксолотль — это личинка амфибии, распространенной в Северной и Центральной Америке. Как было сказано выше, личинки этого животного живут в воде, у них имеются наружные жабры, а хвост уплощенный, с кожной плавниковой складкой на спинной стороне. Половозрелые амбистомы живут на суше, жабры у них исчезают, заменяясь легкими, а хвост становится округлым в поперечном сечении. Личинки амбистомы способны к размножению (рис. 21.1). Различие между двумя стадиями настолько велико, что обитающие в воде личинки и наземные взрослые формы долгое время считались разными видами, а это существенно с эволюционной точки зрения. Личинку назвали Siredon pisciformis, а взрослую особь — АтЬу-stoma mexicanum. После введения Siredon гормонов он превратился в Ambystoma (Cabrera, 1935; Perrier, 1936; Aron, 1939). Животные, которых прежде считали представителями разных видов и даже разных родов, отделившихся друг от друга в результате тысяч случайных мутаций, вдруг оказались принадлежащими к одному и тому же виду. Животному, форма которого приспособлена к передвижению в водной среде и дышащему с помощью жабер, для превращения в животное, приспособленное к передвижению в воздухе и дышащее легкими, оказалось
достаточным вместо эволюции на протяжении многих миллионов лет получить всего лишь простые химические сигналы.
Никаких изменений в генетической конституции при этом не произошло, так как мы имеем дело с одним и тем же животным. Эксперимент с гормональным воздействием показывает, что глубокие структурные и функциональные превращения, которые приписывают модификациям, ведущим к появлению различных родов, могут быть достигнуты без изменения генетической конституции. Вмешательство регуляторных молекул может за несколько дней создать то, что, как считалось, занимает много миллионов лет.
Из всего этого вытекают следующие выводы:
1) одна из основных ступеней эволюции, описываемая обычно как «завоевание позвоночными суши», может быть воспроизведена путем воздействия химического сигнала — гормона тироксина;
2) возникающие при этом изменения затрагивают морфологию и анатомию организма, физиологические процессы (такие, как дыхание) и способность к размножению;
3) эти изменения можно получить экспериментально, вводя животному гормон щитовидной железы или удаляя эту железу;
4) одним из внешних химических сигналов, воздействующих на этот процесс, служит также вода;
5) возможно, зависимость между внешним и внутренним химическими сигналами носит такой же характер, как и при инициации секреции медиаторов. В этом случае рецепторы клеточной поверхности связываются гидрофильными сигнальными молекулами, что ведет к секреции химического агента (Alberts, 1983);
6) совершенно очевидно, что столь важный эволюционный процесс занимает всего несколько дней, не требуя никаких медленных и постепенных модификаций.
Трансформация кристаллов при переносе из водной среды
в воздушную
Структура простых химических веществ также изменяется при переносе в среды с различным содержанием воды. Детально изученный пример такого рода — снежинки (Knight, Knight, 1973). По мере перемещения снежинок из воздуха в тучу (содержащую большее количество водяных паров), а затем снова в воздух форма кристаллов быстро изменяется и становится очень разнообразной. На этот процесс влияет также температура (рис. 21.2, Л).
Примечательно, что все варианты снежинок имеют гексагональную форму. Таким образом, сохраняется основной тип
Рис. 21.2. Различия формы кристаллов и органов растений при переходе из
водной среды в воздушную. А. Различные стадии образования снежинок и изменение их формы по мере их передвижения через тучу (вода) и вхождения в находящееся под ней воздушное пространство. Содержание водяных парой и температура в разных частях тучи и под ней варьируют. (Knight, Knight, 1973.) Б. Различная форма листьев у трех видов покрытосеменных в зависимости от того, находятся ли они в воде или в воздухе (Greulach, 1973.) (Иллюстрация составлена автором.)
Сухо,солнечно
Сухо,тень
Воздух
Поверхность раздела
Вода
Возду*
Вода
Рис. 21.3. Различия формы некоторых структур у растений в водной и воздушной средах, A. Ranunculus peltatus образует листья трех типов: погруженные со многими линейными структурами (J), переходные — с немногочисленными линейными структурами (2) и с плавающими иа поверхности воды широкими листьями (5). (Denffer et al., 1971.) Б. Различия габитуса и формы листьев у четырех растений, происходящих от одного и того же клоиа Poientilla glan-dulosa, ио выросших в разных условиях (масштаб одни и тот же; Clausen et al., 1940) . (Иллюстрация составлена автором.)
структуры, эквивалентный генотипу живых организмов, но в та же время этот тип допускает широкую изменчивость формы, что эквивалентно фенотипу растений и животных.
Трансформация растений при переходе из водной среды в воздушную и «стирание» (erasing) гена
Сходство между модификациями, происходящими в химических веществах и в живых организмах, становится еще более очевидным при внимательном анализе изменений, которые претерпевают растения при выходе из воды на сушу.
