Естественный отбор не различает внешние и внутренние признаки

Три вида певчих птиц: голубая ирена, оляпка, тимелия – имеют похожие клювы, но мускулатура, управляющая движениями клювов различается. Фото с сайтов wikipedia.org, zooclub.ru

Ф.Я.Дзержинский исследовал мышечный аппарат клювов певчих птиц. Он специально выбрал птиц с внешне похожими клювами. Но оказалось, что внутреннее снаряжение, управляющее клювом – мышцы, связки - может у таких птиц сильно различаться. Этот пример, в противовес концепции эктогенеза Северцова, показывает, что для эволюции неважно, к каким признакам, внешним или внутренним, прикладывать силу отбора. Важно лишь, чтобы признак увеличивал приспособленность организма в своей экологической нише.

В тропиках обитает огромное число певчих птиц: сейчас их перечень включает 4-4,5 тысячи видов. Все они относятся к отряду воробьиных. Многие из этих птичек имеют похожие по форме и размерам клювы – это может означать, что у них и сходное меню. Профессор МГУ Ф.Я.Дзержинский предпринял детальное изучение устройства внешне схожих клювов певчих птиц. Для исследования он отобрал птиц с клювами «без особых примет»: три вида вьетнамских тимелий , листовку или йора, бронзового дронго, священную майну, оляпку, голубую ирену.

Конструкция клюва включает кости челюстного аппарата, мышцы и связки. Эффективность и специфика работы клюва зависит от расположения и прикрепления мышц, их относительных размеров, соотношения костей челюстного аппарата. Механик увидит в птичьем клюве вовсе не источник трелей или приспособление для клевания зернышек или добычи червячков, а рычаги, точки приложения сил, векторы сил, равнодействующие и т.д. Оказалось, что с точки зрения механики эти однородные птичьи клювы очень даже хорошо различаются. Внутренний аппарат – соотношение костей, прикрепление мышц, их относительная длина – довольно разнообразен. У некоторых тимелий выделяется размерами вентромедиальная порция крыловидной мышцы, участвующая в движении нижней челюсти. Если сложить все силы, действующие при сокращении и расслаблении мышц челюсти, то окажется, что увеличенная вентромедиальная порция этой мышцы никак не помогает поднимать нижнюю челюсть. Зато она увеличивает усилие при сжимании добычи. Это избыточное усилие птица использует для отрывания прикрепленной добычи – листьев и плодов с ветки или кусочков зажатой в лапкой пищи. У других птиц, например, у оляпки, гипертрофирована другая порция крыловидной мышцы – ретрактор небной кости. Данная мышца создает дополнительное усилие, опускающее верхнюю челюсть. Это другой способ создания усилия для отрывания добычи от прикрепленной опоры.

Эти анатомические наблюдения Ф.Я Дзержинский использует как базу для размышлений о соотношении эволюции внешних и внутренних признаков. Эта проблема имеет давнюю историю. Она начинается с противопоставления филогенетики и учения об адаптациях. Адаптивные признаки могут быть сходными у различных организмов как из-за конвергенции, так и из-за родственных связей. Отличить с уверенностью конвергентное сходство от родственного непросто, поэтому Геккель отказывался от использования приспособительных особенностей для филогенетики. А.Н.Северцов для преодоления этого противоречия предложил рассматривать две группы признаков – внешние и внутренние, а в научной терминологии экто- и энтосоматические признаки или органы. Ясно, что внешние и внутренние признаки должны отличаться по степени контакта с внешней средой и, следовательно, своей приспособительной реакцией на внешние факторы. Согласно теории эктогенеза Северцова, сначала изменения захватывают внешние признаки. Внутренние реагируют позже под влиянием функциональных связей с первыми.

В качестве иллюстрации данной последовательности событий Северцов привел три примера: редукция глаз у пещерных обитателей, особая структура кожи на лапках гекконов, уплощенная форма придонных скатов. Все три эти примера, по мнению Ф.Я.Дзержинского, не годятся для подтверждения данной теории. Ни один из них не показывает цепочку связанных событий: фактор среды → внешний признак → внутренний признак. В первом примере неудовлетворительно первое звено цепочки. Глаза у пещерных обитателей исчезли не как результат приспособления к темноте, а как признак, вышедший из-под действия стабилизирующего отбора. Иначе говоря, глаза стали не нужны, мутации, нарушавшие развитие глаз, перестали отсеиваться отбором, развитие глаз разбалансировалось, и они исчезли за ненадобностью. Во втором примере Северцов не привел внутренних признаков, функционально связанных с кожей на лапках гекконов. То есть, здесь отсутствует второе звено цепочки. А в случае со скатом глубокие преобразования их морфологии не позволяют безоговорочно разделять внешние и внутренние признаки и устанавливать последовательность их эволюционных изменений. Это означает, что первое и второе звенья перемешались. Кроме того, другие донные рыбы не сплющены (кроме камбал). Это означает, что их форма тела изменялась не только из-за донного образа жизни.

Пример с челюстным аппаратом певчих птиц, напротив, исключительно удобен для рассуждения о последовательности эволюции внешних и внутренних признаков. Внешние признаки – дизайн клюва – одинаковы. По логике Северцова, не должно быть никаких внутренних изменений. Но нет, внутренние изменения как раз зафиксированы. Это означает, что пищевые адаптации птиц обеспечены внутренними (по крайней мере, формально), а не внешними признаками. Естественный отбор работает «на всю глубину» организма, не различая внутреннее и внешнее, заботясь лишь о важности той или иной конструктивной детали для выживания организма и вида.

Если рассуждения Северцова о соотношении эволюции внешнего и внутреннего не находят подтверждения, то вновь поднимется вопрос, насколько целесообразно использовать в филогенетике приспособительные признаки? Можно надеяться, что Ф.Я. Дзержинский продолжит эту дискуссию, используя свой обширный опыт практика и теоретика зоологии.