Великая заслуга окончательного опровержения вековых заблуждений о постоянстве и неизменности видов принадлежит английскому учёному Чарлзу Дарвину.
В своём учении, которое получило название дарвинизма, Дарвин доказал, что все виды растений и животных произошли в результате развития, или, как говорят, эволюции, других, более просто устроенных видов. Согласно его учению, все виды не остаются неизменными, но всё время продолжают развиваться и образовывают всё новые и новые виды растений и животных.
В начале своей научной деятельности, в период 1831–1836 гг., Дарвин совершил пятилетнее кругосветное путешествие на парусном корабле «Бигль». За это время с большой пытливостью он изучал природу самых разнообразных частей света и неисследованных уголков земного шара. Эти исследования разбили в нём веру в легенду (сказку) о сотворении мира и о неизменности видов. Они позволили ему всесторонне обосновать и с несокрушимой силой доказать факт изменяемости, или эволюции, видов. Доказательства в пользу изменяемости видов Дарвин нашёл во всех областях науки, изучающей явления живой природы.
Прежде всего Дарвин подметил, что громадное разнообразие животных существ, населяющих землю, их расселение по земному шару подчиняется очень строгим законам. Так, например, в нескольких сотнях километров от берегов Южной Америки, среди пустынных вод Великого, или Тихого, океана имеется группа островов Галапагосского архипелага. Изучая животных этих островов, Дарвин нашёл, что многие виды животных, не встречающиеся нигде, кроме этих островов, тем не менее весьма близко напоминают животных, населяющих Южную Америку. В то же время островные животные имеют и свои отличия. Птицы из группы вьюрков и дроздов-пересмешников на каждом острове различаются формой и величиной клювов, размерами тела и крыльев, раскраской пера. Огромные черепахи, живущие на каждом острове, имеют такие свои особенности, что опытные люди по форме их панцыря могут безошибочно установить, на каком именно острове живёт данная черепаха.
У Дарвина возник такой вопрос: если каждый вид животных и растений был создан творцом, то почему понадобилось творцу отдельно трудиться для каждого острова, создавая для него особых вьюрков, дроздов и черепах? И почему все они в то же время так похожи друг на друга и родственны таким же обитателям Американского материка? Почему, наконец, они не имеют себе подобных в других местах земного шара?
Если признать неизменяемость видов, то найти разумный ответ на эти вопросы нельзя. И, наоборот, как легко, просто и научно обоснованно объясняются все эти факты, если допустить, что в отдалённые времена Галапагосские острова представляли собой часть Американского материка, т. е. были связаны сушей, и что, следовательно, все обитатели Галапагосских островов имеют общих предков между собою и с обитателями Американского материка. Дарвин изучил много подобных фактов, и все они показали, что близкие друг к другу виды связаны между собой кровным родством, т. е. происходят от единых предков.
В той же Южной Америке Дарвин обнаружил странных животных, не встречающихся нигде в других местах земного шара, — броненосцев (рис. 4), муравьедов и ленивцев. Все эти животные относятся к группе наиболее просто устроенных, или, как говорят, низко организованных, существ из класса млекопитающих.
Рис. 4. Броненосец
В этих же местах на размывах речных берегов Дарвин нашёл большое количество костей гигантских животных, уже полностью вымерших. Изучение показало, что они по своему строению должны быть причислены к ближайшим родственникам современных броненосцев, ленивцев и муравьедов. Одно из них — глиптодон, — имевшее размеры почти со слона, представляло собой гигантский вид броненосца. Другое, получившее название милодона, является близким родичем ленивцев, хотя и превосходит их во много раз своими размерами (рис. 5).
Рис. 5. Скелет вымершего гигантского ленивца; рядом, справа, для сравнения — скелет современного ленивца
И опять перед Дарвином возник волнующий вопрос: почему эти вымершие гигантские животные жили в Южной Америке, а не в каких-либо других местах земного шара?
Этот вопрос получает полное научное объяснение, если признать, что и ныне здравствующие и вымершие броненосцы, ленивцы и муравьеды произошли от одних и тех же общих предков, живших в этих же местах в еще более раннюю пору.
Это предположение полностью подтвердилось после того, как Дарвин подвёл итоги всем накопленным к тому времени знаниям о найденных в земле остатках животных и растений.
Эти остатки мы находим в земле на разной глубине. Наиболее близко к поверхности расположены остатки, которые отличаются наибольшим сходством с ныне живущими организмами. Очевидно, эти остатки принадлежат животным, ещё сравнительно недавно существовавшим в живом виде. Следует, однако, указать, что слово «недавно» по отношению к вымершим животным говорит часто о сотнях тысяч и миллионах лет.
Остатки с несколько большей глубины сильнее отличаются от ныне живущих животных. Среди них мы уже перестаём находить птиц и млекопитающих, но зато встречаем большое разнообразие пресмыкающихся и рыб. Их существование относится к периоду за десятки и сотни миллионов лет назад. Ещё глубже совершенно перестают встречаться остатки позвоночных животных, кроме рыб. А на самой большой глубине не удаётся обнаружить даже и остатки рыб. Здесь лежат остатки беспозвоночных животных из типа моллюсков (так называемые аммониты) или членистоногих (так называемые трилобиты), притом таких, которые очень мало похожи на ныне живущих моллюсков и членистоногих. Все эти древние беспозвоночные животные полностью вымерли уже много миллионов лет тому назад (рис. 6).
Рис. 6. Древнейшие обитатели дна моря — беспозвоночные животные; внизу налево — трилобит
Равным образом и среди остатков растений лишь в верхних слоях земли находят остатки цветковых растений, наиболее сложно устроенных. В более глубоких слоях встречаются только остатки папоротников и хвощей, которые никогда не цветут и относятся к более низко организованной группе, которую называют группой тайнобрачных растений. И, наконец, установлено, что были такие отдалённые времена, когда на земле росли только ещё более низко организованные растения из группы водорослей. Так, по мере изучения остатков растений и животных, перед нами раскрывается картина постепенного развития жизни на земле. Мы видим свидетельства того, как постоянно менялись животные и растения, как постепенно исчезали одни виды и взамен их получали господство другие. Время этих изменений жизни на земле измеряется многими миллионами лет.
Мы теперь уже хорошо знаем, что на земле первоначально существовали только немногие наиболее просто организованные животные и растения, затем постепенно стали появляться всё более сложные по своей организации существа.
Был период, получивший наименование каменноугольного, когда огромные пространства были покрыты лесами огромных, похожих на деревья папоротников и плаунов. В этих лесах ещё нельзя было найти ни одного цветущего растения, которые радуют наш глаз в настоящее время. В мрачной чаще каменноугольных лесов жили первые четвероногие животные, ещё более просто организованные, чем нынешние лягушки и тритоны, — так называемые бранхиозавры. После этого настала пора расцвета пресмыкающихся животных (юрский период) (рис. 7). В эту пору и суша, и моря, и реки были населены громадным количеством разнообразных чудовищ, которые несколько напоминали ныне живущих крокодилов, черепах, ящериц и змей. Эти чудовища достигали громадных размеров. Ростом они превосходили нынешних слонов. Некоторые из них, получившие название бронтозавров, диплодоков и стегозавров, были травоядными животными и могли срывать ветви с вершин деревьев высотой до 20 метров. Другие были страшными хищниками. Из них особенно страшны были морские чудовища ихтиозавры, сходные по своему образу жизни с ныне живущими в тёплых морях акулами. Из наземных животных самым опасным хищником был огромный тиранозавр, остатки которого найдены в Северной Америке. Он достигал высоты в 9–10 метров и больше.
Рис. 7. Пора расцвета пресмыкающихся
Наряду с этими чудовищами в этот же период жили и первые птицы и первые млекопитающие животные. Но это были существа небольших размеров. Лишь с течением времени потомство первоначально малозаметных прародителей птиц и млекопитающих начало всё более увеличиваться в числе и вытеснять пресмыкающихся.
В самых поверхностных слоях земной коры уже начинают преобладать остатки животных, всё более похожих по своему строению на нынешних слонов (вымершие мамонты), львов и тигров (пещерный лев и саблезубый тигр), медведей (пещерный медведь) (рис. 8), носорогов (сибирский волосатый носорог).
Рис. 8. Вымершие млекопитающие животные: саблезубый тигр и пещерный медведь канибара
Исходя из своего учения, Дарвин предсказал существование таких ископаемых живых существ, остатки которых были найдены уже после опубликования его замечательной книги «Происхождение видов». Так, например, в этой книге, напечатанной в 1859 г., он, на основании глубокого изучения, установил, что птицы должны произойти от каких-то пресмыкающихся животных. По его мнению, когда-то должны были существовать животные, промежуточные между пресмыкающимися, подобными ящерице, и птицами.
И, действительно, через некоторое время были найдены остатки небольших животных, которые, сохранив много признаков пресмыкающихся, напоминали в то же время птиц. Эти странные животные получили название «первоптиц», или «археоптериксов», и, по справедливости, рассматриваются как промежуточное звено в образовании нового класса животных — птиц. Археоптериксы представляли собой животных величиной с голубя или ворону (рис. 9). Они имели когти и длинный хвост, как у ящериц, и благодаря этому легко и свободно лазали по деревьям. В то же время по бокам передних ног и по обеим сторонам хвоста у них росли перья, как у современных птиц. Таким образом, эти полуптицы-полуящерицы способны были перепархивать с одного дерева на другое.
Рис. 9. Остатки вымершего животного полуящерицы-полуптицы
Не только изучение остатков ископаемых животных подтверждает учение Дарвина. Дарвин указывал, что установить родство между различными видами животных можно, изучая их зародышевое развитие и внутреннее строение. Вот, например, огромное морское животное кит. По народному представлению кит считается рыбой: «чудо-юдо рыба-кит», говорится в народных сказках. Однако известно, что киты рождают детёнышей, а не мечут икру, как рыбы; затем своих детёнышей они вскармливают молоком из млечных желез. По этим и некоторым другим признакам кита нужно причислить не к рыбам, а к теплокровным млекопитающим животным. Следовательно, кит должен был произойти от каких-то млекопитающих предков, живших на суше и обладавших четырьмя ногами.
У самого кита ног нет. Взамен передних ног у него имеются ласты, напоминающие плавники рыб. Дарвин указал, что если удалить мясо с костяка кита, то, оказывается, скелет передних ластов у кита состоит из точно таких же костей, из каких состоят передние конечности всех других млекопитающих животных, т. е. из одной кости плеча, двух костей предплечья и нескольких косточек пяти пальцев. При внимательном осмотре скелета кита можно найти группу других небольших косточек, соответствующих задним ногам (рис. 10). Всё это показывает, что киты действительно произошли от четвероногих предков, обитавших когда-то на суше и относившихся к классу теплокровных млекопитающих животных.
Рис. 10. Скелет кита
Таким же образом точными исследованиями было установлено, что и руки человека, и крыло летучей мыши, и лапки крота, и приспособленные к плаванию ласты тюленя происходят от обычной для большинства млекопитающих животных пятипалой конечности. Они состоят из одних и тех же костей и имеют много общего со строением крыла птицы и лапы крокодила, которые являются ещё более отдалёнными родичами млекопитающих животных (рис. 11).
Рис. 11. Сходство в строении передней конечности человека, тюленя, крота, летучей мыши, птицы и крокодила
Очень трудно было доказать, что копыто лошади развилось из той же пятипалой конечности. Копыто лошади представляет собой один развившийся палец, и возникал вопрос: куда же девались остальные пальцы и были ли они у предков лошадей? В настоящее время этот вопрос, разрешён. Среди ископаемых остатков найдены все основные переходные ступени от многопалых предков к нынешней однопалой лошади. Самый отдалённый предок лошади (он называется «эогипус») имел размеры не больше лисицы, но на передних его ногах было по четыре пальца, а на задних по три (рис. 12). В дальнейшем от него произошли более крупные животные, всё более приспосабливавшиеся к быстрому бегу. У этих животных вся сила и крепость ног передавались на утолщающийся средний палец, а другие, боковые пальцы всё больше уменьшались в своих размерах и становились ненужными. Небольшие косточки, так называемые грифельные косточки, у современной лошади представляют собой не что иное, как остатки этих существовавших когда-то второго и четвёртого пальцев.
Рис. 12. Постепенное изменение (эволюция) задней ноги лошади
Дарвин указывал, что, подобно косточкам, соответствующим задним конечностям у кита, или грифельным косточкам на ногах у лошадей, в теле любого животного можно найти большое количество подобных остатков органов, или, как говорят, рудиментарных образований. Всё это — остатки тех органов, которые имели своё полезное значение у предков ныне живущих организмов. С течением времени рудиментарные органы потеряли своё значение и сохраняются лишь в зачаточном, недоразвитом виде. В теле самого человека мы находим множество подобных рудиментарных органов, или рудиментов, которые свидетельствуют о родстве человека с другими животными и, в частности, с обезьянами. Так, например, у человека в скелете имеется копчиковая кость, представляющая собой остаток хвоста. Есть у человека и зачатки тех мускулов, с помощью которых наши предки могли двигать ушами. У подавляющего большинства людей эти мускулы не развиты, но некоторые люди не утеряли этой способности и сейчас. Волосы подмышками у человека — тоже остаток того густого шёрстного покрова, который в отдалённые времена покрывал всё тело первобытного человека.
Особенно убедительные доводы в пользу родства и единства происхождения животных даёт изучение зародышевого развития (эмбриология). Как ни отличаются различные животные друг от друга, однако известно, что все они начинают своё существование из одной яйцеклетки, едва видимой глазом. При этом яйцеклетки кошки, кролика, собаки или человека по внешнему виду не отличаются друг от друга.
Оплодотворённая яйцеклетка делится на 2–4–8–16 клеток и так далее. Таким путём происходит постепенный рост и развитие всех животных из одной яйцеклетки. В течение некоторого времени зародыши указанных животных остаются очень похожими друг на друга. Лишь постепенно выступают сперва классовые, а затем родовые и видовые различия их между собою (рис. 13).
Рис. 13. Зародыши человека и животных. В первом ряду (слева направо) — зародыши рыбы, птицы, кролика и человека в начале развития. Во втором ряду — те же зародыши на более поздней ступени развития. В третьем ряду — те же зародыши, уже сложившиеся
Особенно замечательно то обстоятельство, что на ранних ступенях (стадиях) развития у всех зародышей позвоночных животных, включая и человека, имеются отчётливые образования, соответствующие жаберным щелям у рыб. Это неопровержимо свидетельствует о том, что все наземные животные, как млекопитающие, так и птицы, имели своими отдалёнными предками рыб.
Изучение зародышевого развития отдельных животных позволило разрешить многие другие вопросы родства.
Так, например, у зародышей лошади имеются зачатки всех пяти пальцев, свойственных их предкам. В дальнейшем эти зачатки исчезают или срастаются между собою, образуя у взрослых животных одну общую кость.
Итак, мы сейчас твёрдо знаем, что все животные, как ныне населяющие землю, так и жившие на ней в давние времена, но теперь вымершие, находятся в разной степени родства друг с другом. Чем больше сходство их внутреннего строения, тем, следовательно, ближе их родство и тем в более недавнее время они произошли от общего предка. Чем меньше между ними сходства, тем в более отдалённом родстве находятся они между собой и тем больший срок прошёл от того времени, когда существовал их общий предок. Эти процессы превращения видов протекали в течение многих сотен миллионов лет.
Возникает вопрос: каким же образом и в силу каких причин происходило образование новых видов?
Каждый новый рождающийся организм отличается от своих родителей. Через много поколений эти различия могут сделаться настолько большими, что получится разновидность.
В свете учения Ч. Дарвина об эволюции и превращении видов получают исчерпывающее объяснение все те вопросы, которые так трудно было разрешить Линнею.
Наше научное изучение природы застаёт живые существа на разных этапах возникновения новых видов. Острова Галапагосского архипелага уже много десятков миллионов лет назад были отделены друг от друга и от материка — Южной Америки — океаном. Обитающие на них птицы — вьюрки и дрозды — не способны делать больших перелётов над водою. Поэтому эти птицы изменялись в дальнейшем на каждом острове по-своему и таким образом дали начало новым разновидностям, или видам, без явных промежуточных форм. То же касается в ещё большей мере сухопутных гигантских черепах, живущих на этих островах.
Поскольку лисицы Европы и Азии более легко соприкасаются между собою, существует много переходных форм по окраске меха между их крайними изменениями в виде — рыжей европейской и восточно-сибирской черно-бурой лисицей.
И неудивительно, что нелегко в таких случаях решить вопрос — отнести ли их к одному виду или к разновидностям того же вида. В природе идёт непрерывное изменение видов: в среде особей одного и того же вида возникают такие различия, что это ведёт к возникновению сперва новых разновидностей, а затем и новых видов.
По Дарвину иначе и быть не могло, — ибо «вид есть не что иное, как резко выраженная разновидность, а разновидность есть шаг к образованию нового вида». Поэтому провести между ними резкую, непереходимую черту часто оказывается совершенно невозможным. Это есть естественный результат существующего в природе явления эволюции и превращения видов.