На что похожа эволюция: на ветвящееся дерево или на сеть?

1. Дерево Дарвина. Виды расходятся навсегда?

Рисунки взяты из статьи W.F.Doolittle "Phylogenetic Classification and the Universal Tree".

Science, 1999. Vol. 284. N. 5423. P. 2124-2128

Со времен Дарвина процесс видообразования представлялся в виде ветвящегося дерева. Исходный вид делится на насколько ветвей - новых видов. Каждая ветвь может делиться дальше, и так до бесконечности. Отсутствие поперечных перемычек между ветвями показывает, что каждый вид эволюционирует сам по себе. Он должен сам "изобретать" все полезные адаптации, он не может "посоветоваться" с другими видами, перенять их опыт, заимствовать их полезные "открытия". Неудивительно, что расчеты, основанные на такой модели эволюции, показывали, что жизнь не могла успеть за 4 млрд. лет своего существования пройти путь от первой бактериальной клетки до человека.

Другое дело, если бы эволюционирующие ветви (клады) могли обмениваться опытом! Если бы все полезные открытия становились бы "общим достоянием" биоты и могли быть использованы другими кладами! Во времена Дарвина ничего не было известно о подобных механизмах.

На "Дарвиновской схеме дивергенции" основано большинство эволюционных схем. Это продолжается до сих пор. Мало того, на Западе сейчас чуть ли не единственным "дозволенным" способом построения эволюционных реконструкций является кладизм ( "филогенетическая систематика"), в которой идея независимой эволюции каждой клады доведена до формально-логического абсолюта.

2. СИМБИОЗ - СЛИЯНИЕ ВЕТВЕЙ

Однако сейчас уже очевидно, что клады эволюционируют вовсе не независимо. Горизонтальный обмен инофрмацией между ветвями "эволюционного древа" существует! Сильнейший удар по представлениям о независимом развитии клад нанесло открытие симбиотического происхождения эукариотической клетки. Доказано, что митохондрии (органеллы, служащие для дыхания и производства энергии) произошли от симбиотических протеобактерий, а пластиды (опрганы фотосинтеза в растительной клетке) - от симбиотических цианобактерий (сине-зеленых водорослей). "Клеткой-хозяином", в которой прижились эти симбионты, была археобактерией. Таким образом, все эукариоты (т.е. все животные, растения, грибы и простейшие) - химерные организмы, геном которых возник в результате слияния, интеграции, симбиоза геномов нескольких разных групп бактерий. На рис. 2 показано эволюционное "древо" жизни с учетом симбиотического происхождения эукариот.

Но роль симбиоза в эволюции вовсе не исчерпывается этим случаем! Например, лишайники - симбиотические организмы, возникшие в результате взаимовыгодного сожительства грибов и водорослей. Кораллы - симбиоз кишечнополостных с одноклеточными водорослями - зооксантеллами. Примеров множество!

Значит, ветви "эволюционного древа" разделяются не безвозвратно и могут снова сливаться, образуя уже не дерево, а сплетение, сеть (reticulum).

2. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ОБМЕН ГЕНАМИ: ДЕРЕВО ПРЕВРАЩАЕТСЯ В СПУТАННЫЙ КЛУБОК

Важнейшее открытие последних десятилетий - явление горизонтального обмена генами, который, как оказалось, распространен в природе очень широко и вовсе не граничивается бактериями, как думали раньше. Эукариоты тоже способны заимствовать чужие гены. Возможно, горизонтальный обмен играл важную роль в основных ароморфозах, прогрессивных изменениях, переходах на новые эволюционные уровни. Ведь известно, что такие переходы сопровождались многочисленными параллелизмами - появлением одинаковых новых прогрессивных признаков "независимо" (и часто почти одновременно) в нескольких разных кладах. Так происходили, например, переходы от рептилий к млекопитающим (подробнее см. здесь); от голосеменных к покрытосеменным; от червеобразных предков к членистоногим; возможно, и от обезьян к человеку.

Новый взгляд на эволюцию, учитывающий горизонтальный обмен генами, показывает несостоятельность кладизма и многих "традиционных" эволюционных реконструкций. Эволюция не похожа на ветвящееся дерево, но это и не хаотический спутанный клубок, это - величественный процесс согласованного, закономерного прогрессивного развития всего живого на Земле - развитие единой целостной системы.