Основи еволюції - Корж О.П. - 2006

Частина I. МІКРОЕВОЛЮЦІЯ

Розділ 8. Адаптація як біологічне явище

8.3. Пристосування як невід'ємна риса організації життя

Однією з провідних особливостей організації життя є його адаптивність, яка безпосередньо пов'язана з проблемою доцільності.

Усі властивості будь-якого організму мають пристосувальне значення і максимально відповідають вимогам довкілля.

Це стосується усіх рівнів організації живої матерії — від клітинного до екосистемного, що підтверджує доцільність пристосувань живих організмів. Переважна більшість пристосувальних ознак, які ми розглядали раніше, стосується організменого рівня.

Зрозуміло, що всередині єдиного організму всі його частини взаємно пристосовані для виконання певних функцій. Прикладом такої пристосованості на молекулярно-генетичному рівні є принцип компліментарності, за яким відбувається подвоєння хромосом, транскрипція, трансляція тощо. Ферменти спрацьовують лише із своїм специфічним субстратом. Будь-яка жива матерія спирається на засади взаємного пристосування, тобто втрати окремими частинами самостійності та підпорядкування біологічним ритмам усієї системи.

Формування багатоклітинності само по собі зумовило необхідність взаємного пристосування клітин до спільного існування. Більше того, виникнення живої матерії можна розглядати певного мірою як наслідок взаємного пристосування макромолекул для спільного існування в межах єдиної клітини.

На думку О.М. Сєверцова, еволюція організмів є пристосувальною і полягає в розвитку ознак, що відповідають певному середовищу, в якому існує цей організм. Причому пристосувальних властивостей набувають майже всі органи будь-якого організму, враховуючи й внутрішні, які безпосередньо з довкіллям не пов'язані. Взаємопристосовуються й окремі частини одного органа (наприклад, частини ока). Узгоджуються центральна та периферична нервова система, нерви і м'язи, окремі клітини тощо.

Це стосується і так званих фізіологічних адаптацій: переходу рослин із С-3 на C-4-шлях фотосинтезу, набуття отруйності чи неїстівності організмом, формування електричних органів у деяких риб тощо - усе це пристосування організмів на фізіологічному рівні до певних умов існування (тому ми більше не приділятимемо уваги взаємопристосуванням окремих частин організму для виконання їх безпосередніх функцій).

Залишається ще одна група пристосувань, якій слід приділити особливу увагу; це складні адаптації. Складні, бо утворюється багатокомпонентний складний механізм із багатьма чинниками, без яких він не спрацьовує.

Так, до складних адаптацій можна віднести пристосування жука-бомбардира (Brachinus crepitans). Вважається, що його захисний апарат, розташований на кінці черевця, сформувався зі слизових залоз, які спочатку виробляли слиз для змащування. Сам апарат складається з кількох залоз, резервуара накопичення гідрохінону й перекису водню та камери згорання (рис. 8.12). З появою загрози для жука суміш речовин з резервуара виштовхується до камери згорання, куди додається фермент пероксидаза. За наявності цього ферменту перекис водню окиснює гідрохінон, перетворюючи останній на хінон, що має отруйні властивості. Увесь процес супроводжується виділенням молекулярного кисню, який виштовхує рідину з камери і розприскує. При потраплянні секрету на шкіру виникає запалення, і поки ворог прийде до тями, бомбардир встигає залишити «поле бою».

Рис. 8.12. Жук-бомбардир [Brachinus crepitans) та його захисний апарат (рис. О.В. Карнаухова):

1 - залоза, яка виділяє перекис водню; 2 - накопичував; 3 - камера згорання; 4 - залоза, що виділяє фермент; 5 - клапан; 6 - вихідний отвір

Подібне пристосування вважається складним, бо без жодного з компонентів воно не спрацює. Так, у разі відсутності резервуара накопичення перекис водню, який сам по собі є отруйним, завдавав би шкоду жуку. Без пероксидази всі інші компоненти пристосування також безглузді, тому пояснювати виникнення всього пристосування в кілька етапів складно. Вважається, що захисний механізм бомбардира міг сформуватися шляхом комбінування сприятливих мутацій.

Рис. 8.13. Еволюція ока (1 - за Е. Хадорном, Р. Венером, 1989; 2 - за Ю.І. Полянським, 1987; 3-6 - за А. Ромером, Т. Парсонсом, 1992):

1 - око турбелярії (Planaria gonocephala) з пігментним бокалом; 2 - око пелагічної поліхети (Аісіора); 3 - око жаби (Rana)·, 4 - око коня (Equus)·, 5 - око риби (Salmo)·, 6 - око птаха (Columba)

Дещо простіше пояснюється походження таких пристосувань, як комахоїдність у рослин, ока у хребетних тощо. У цьому випадку легко визначити філогенетичні етапи формування відповідного пристосування (рис. 8.13). У цілому ми можемо віднести до складних адаптацій майже всі спеціалізовані органи високорозвинених тварин і рослин, які функціонують лише за наявності усіх компонентів. До них належать будова квіток, пристосованих до запилення певними комахами чи іншими запилювачами (наявність та розташування нектарників, забарвлення й будова пелюсток, довжина й розташування тичинок і маточки тощо), структура кінцівки коня та крила птаха тощо. У багатьох випадках безпосередня організація відповідного пристосування залежить від особливостей його функціонування. Так, структура крила птаха змінюється залежно від особливостей польоту (лісовий або навколоводний птах, різні способи ширяння та інші деталі). В усіх наведених прикладах добре простежуються головні еволюційні етапи формування спеціалізованих пристосувань. Проблемі формування всього комплексу видових пристосувань присвячено наступний підрозділ.