Еще во время кругосветного плавания Дарвин сделал важнейшее открытие — индивидуальную изменчивость живых существ. В природе практически почти невозможно найти два близкородственных организма, которые были бы схожи между собой по всем признакам. Каждый организм отличается от своего собрата по целому ряду иногда едва уловимых признаков. Второе обстоятельство: конкретные внешние условия словно подбирают наиболее подходящие для них формы живых существ.
Убедившись в объективности этих фактов, Дарвин стал изучать литературу и проводить собственные опыты. Англичанин Уелдон в течение ряда лет изучал крабов в гавани Плимута, где был построен новый мол. Мол ухудшил циркуляцию воды в бухте, вода стала мутной от меловой взвеси, вносимой двумя речками. Через некоторое время исследователь установил, что преимущественное выживание отмечается у тех особей, которые имеют более узкий головогрудный щит: он лучше защищает жабры от проникновения в них частичек мела. Особи же с широким головогрудным щитом гибли вследствие засорения жабер меловой взвесью.
Другой исследователь привязывал зеленых и бурых богомолов ниточками к растениям различной окраски. Через семнадцать дней все особи, находившиеся на подходящей по окраске растительности, оказались в сохранности. Двадцать три зеленые особи, привязанные к бурым частям растений, были уже через одиннадцать дней уничтожены птицами. Большинство бурых богомолов, прикрепленных к зеленым частям растений, были также съедены.
На основании сопоставления большого количества наблюдений и опытов Дарвин пришел к выводу, что отбор происходит и в природе. По аналогии с искусственным отбором, проводимым человеком, Дарвин назвал его естественным. Естественный отбор подхватывает самые малые и порой незаметные для человека изменения. Природа «отбирает» уклонения только полезные для самих организмов, направленные на лучшее приспособление их к условиям жизни. В результате выживают и дают потомство только те особи, которые оказались наиболее удачно изменившимися, вымирают те, которые не изменились или изменились, но «нецелесообразно».
Так создается многообразие организмов соответственно тем условиям, в которых они обитают. Кроме того, естественный отбор является и основой совершенствования живых существ в процессе их развития. Вот пример. В конце мезозойской эры началось вымирание гигантских форм пресмыкающихся. Этому способствовало два важнейших обстоятельства: изменение климатических условий в новую (кайнозойскую) эру и появление млекопитающих — более высокоорганизованного класса животных. Млекопитающие имеют ряд преимуществ перед пресмыкающимися. Сердце у них не трех-, а четырехкамерное, что делает более совершенным процесс дыхания. Температура тела постоянная, детенышей они вскармливают молоком. Последние два обстоятельства, а также самый высокий уровень развития нервной системы дают им возможность расселяться и жить в любых климатических условиях.
Открытием естественного отбора Дарвин дал материалистическое объяснение явлению «целесообразности», или приспособленности, животных и растений к тем условиям среды, в которой они обитают. Посещая Кергеленские и другие океанические острова, Дарвин обратил внимание на отсутствие или, наоборот, очень сильное развитие крыльев у островных форм насекомых. И он объяснил, почему это происходит. Острова, расположенные в открытом море, постоянно обдуваются сильным ветром. Все насекомые, не способные противостоять внезапным и сильным порывам ветра, неизменно уносятся в море и гибнут. Сохраняются или очень хорошие летуны, способные укрыться от ветра, или те, которые не могут подняться выше травы и кустов. И то обстоятельство, что на острове Мадейра из пятисот пятидесяти видов жуков двести не способны к полету, является прямым результатом естественного отбора.
Приспособления в природе, как доказал Дарвин, бывают только относительными. Любой организм нигде не может быть идеально, абсолютно приспособлен к условиям его обитания, как это представляли себе Кювье и все те ученые и философы, которые считали бога причиной целесообразности в природе. У каждого организма есть масса далеко не совершенных признаков и свойств. Так, покровительственная окраска богомолов спасает их не от всех птиц: вороны прекрасно различают и вылавливают богомолов на любом фоне. Панцирь черепахи кажется прекрасным защитным приспособлением от всех врагов. Однако степные орлы поднимают черепах высоко в воздух, бросают на скалы и, расколов панцирь, съедают мясо. Верблюжью колючку, которую нельзя сорвать, не поранив рук, с удовольствием едят верблюды и не чувствуют при этом никаких неудобств.
А природа век за веком неуклонно ведет свою работу, в результате которой даже такие высокоорганизованные животные, как млекопитающие, подвержены вымиранию в борьбе за существование. По подсчетам специалистов только за кайнозойскую эру вымерло более ста видов крупных млекопитающих. Исчезли с лица земли мамонты, пещерные медведи, саблезубые тигры, шерстистые носороги, которые в период последнего оледенения в большом количестве имелись в Европе, Гренландии и Северной Америке. На грани вымирания находятся сейчас сумчатые млекопитающие (кенгуру, сумчатый волк и др.), которые сохранились только в Австралии.
Открыв закон естественного и искусственного отбора, Дарвин доказал с материалистических позиций причины многообразия живых организмов, их относительное приспособление к условиям существования и постепенное совершенствование организации животных и растений в геологические эры и периоды. Вместе с тем Ч. Дарвин одним из первых исследователей пришел к выводу о единстве происхождения живых организмов. Вначале эту закономерность он установил на домашних животных и культурных растениях. Опираясь на данные палеонтологии, сравнительной анатомии, эмбриологии и других наук, Ч. Дарвин сформулировал в общих чертах закон единства происхождения всех животных. Впоследствии на основе достижений этих наук и положений Дарвина немецкий ученый Э. Геккель (1834–1919 гг.) построил родословное древо животного мира, показывающее родственные отношения между различными систематическими группами животных.
Классики марксизма-ленинизма высоко оценили научный подвиг Дарвина.
К. Маркс и Ф. Энгельс отмечали, что Дарвин нанес сильнейший удар метафизическому взгляду на природу, доказав, что весь современный органический мир, растения и животные, а следовательно также и человек, есть продукт процесса развития, длившегося миллионы лет.
В. И. Ленин писал: «Дарвин положил конец воззрению на виды животных и растений, как на ничем не связанные, случайные, „богом созданные“ и неизменные, и впервые поставил биологию на вполне научную почву, установив изменяемость видов и преемственность между ними» [3].
Клетка — элементарная основа организмов
Созданию эволюционной теории Ч. Дарвина предшествовало важное открытие: было установлено клеточное строение организмов. Это открытие явилось одним из первых весьма убедительных доказательств единства органической природы. Оказалось, что, несмотря на различия между растениями и животными, их объединяет сходство структурных элементов — клеток. «Это открытие не только убедило нас, — писал Энгельс, — что развитие и рост всех высших организмов совершаются по одному общему закону, но, показав способность клеток к изменению, оно обозначило также путь, ведущий к видовым изменениям организмов, изменениям, вследствие которых организмы могут совершать процесс развития, представляющий собой нечто большее, чем развитие только индивидуальное» [4].
Воспроизведем коротко историю этого достижения биологической науки.
Клетка — структура очень мелкая, и невооруженным глазом ее не увидишь. Поэтому развитие науки о клетке было тесно связано с изобретением увеличительных приборов. Первые самые примитивные микроскопы были сконструированы в XVII столетии. Наиболее известным микроскопистом является английский физик Роберт Гук (1635–1703 гг.). Он изготовил совершенный для того времени микроскоп и демонстрировал с 1662 года различные объекты: узоры замерзшей воды и мочи, мох, плесень на коре, поры в пробке, бузину, конский щавель, камыш и др. Микроскоп Гука в основном был деревянный, освещение поля зрения производилось с помощью свечи, а увеличивал он немногим более чем в сто раз.