Table of Contents

Путешествие бигля и теория эволюции Чарльза Дарвина

Путешествие HMS Beagle (1831-1836) является одной из самых последовательных научных экспедиций в истории. По заказу гидрографического исследования береговой линии Южной Америки, путешествие преобразовало биологию, геологию и понимание человечеством своего места в естественном мире. В его основе был молодой натуралист Чарльз Дарвин, чьи тщательные наблюдения и радикальные интерпретации этих данных, спустя два десятилетия, произведут теорию эволюции путем естественного отбора. В этой статье рассматриваются само путешествие, ключевые открытия, сделанные Дарвином, развитие его теории и длительное воздействие на науку и общество.

Миссия и человек

Обзор капитана Фицроя

Адмиралтейство выбрало лейтенанта Роберта Фицроя, блестящего и темпераментного аристократа, чтобы командовать 90-футовым десятипушечным бригом HMS Beagle. Ее основной миссией было наметить коварные побережья Патагонии, Огненной Земли и Магелланова пролива - данные, жизненно важные для британской морской торговли и военно-морской мощи. Фицрой, одаренный геодезист, также питал живой интерес к естественной истории и геологии, поэтому он искал джентльмена-натуралиста, чтобы сопровождать путешествие для общения и документировать посещенные земли. Собственный опыт Фицроя с туземцами Фуэги, включая предыдущее путешествие, где он взял трех заложников в Англию, сформировал его взгляды на человеческую природу и потенциал для "цивилизующих" коренных народов - фон, который позже повлиял на мышление Дарвина о человеческой эволюции.

Почему Дарвин?

Чарльзу Дарвину, тогда 22 года и только что закончившему степень в теологии в Кембридже, рекомендовал его профессор ботаники Джон Стивенс Хенслоу. Дарвин провел лето перед путешествием, изучая геологию и собирая жуков, демонстрируя страсть к естественной истории, которую признавал Хенслоу. Фицрой, строгий креационист, первоначально колебался — он считал, что френология может раскрыть характер, и нос Дарвина, по его мнению, предлагал недостаточную энергию. Тем не менее, после интервью Фицрой принял его. Отец Дарвина первоначально выступил против путешествия, считая его глупым приключением, но в конечном итоге был убежден его шурином, Джозией Веджвудом II. 27 декабря 1831 года Бигл отплыл из Плимутского звука, начав путешествие, которое изменит мир.

Пятилетнее путешествие

Южная Америка: долгое обучение

Экспедиция проводила большую часть своего времени вдоль восточного и западного побережий Южной Америки. Дарвин совершил несколько длинных внутренних походов: из Рио-де-Жанейро во внутренние районы, через пампасы Аргентины, в пустыни Патагонии и через Анды в Чили. Во время этих путешествий он собрал тысячи образцов - окаменелости, скалы, растения, птицы, насекомые и рептилии - и отправил регулярные поставки обратно в Англию. Его полевые записные книжки заполнены резкими наблюдениями по геологии, экологии и поведению. Он также стал свидетелем последствий крупного землетрясения около Консепсьона, Чили, в 1835 году, которое подняло землю на несколько футов и оставило ему глубокое понимание динамичной природы земной коры - ключевое понимание, которое позже подкрепит его поэтапный взгляд на изменение видов.

Одно из его наиболее формирующих геологических открытий произошло в 1835 году в результате чилийского землетрясения около Консепсьона. Он увидел землю, поднятую на несколько футов, а затем обнаружил грядки окаменевших морских раковин высоко в Андах. Это сочетание катастрофического подъема и постепенных осадочных процессов убедило его в том, что земная кора постоянно меняется — идея, которая будет лежать в основе его возможного отказа от фиксации видов. Дарвин также наблюдал постепенное оседание коралловых атоллов в Тихом океане, предложив теорию, которая объяснила их образование, не взывая к внезапному божественному вмешательству.

Архипелаг Галапагос

Бигл достиг Галапагосских островов в сентябре 1835 года, оставаясь на пять недель. Эти вулканические острова, расположенные на экваторе примерно в 600 милях к западу от Эквадора, были естественной лабораторией. Дарвин заметил, что каждый остров, казалось, обладал уникальными разновидностями растений и животных, и что эти разновидности близко напоминали — но отличались — виды на южноамериканском материке. Самым известным случаем являются вьюрки. Хотя Дарвин первоначально не признавал их значение, Джон Гулд, орнитолог, который позже определил образцы, показал, что клювы так называемых «вьюрков» варьировались от острова к острову, адаптированные к различным источникам пищи: семечко дробление, исследование насекомых, даже кормление кактусом. Дарвин позже писал: «Увидев эту градацию и разнообразие структуры в одной небольшой, тесно связанной группе птиц, можно было бы представить, что из первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге один вид был взят и модифицирован для разных целей».

Не менее поразительными были гигантские черепахи. Местные жители сказали Дарвину, что они могут определить, с какого острова черепаха произошла по форме ее раковины и длине шеи. Дарвин собрал эти факты, но связал их только после своего возвращения в Англию, когда он понял, что черепаха и пересмешник каждого острова были различными разновидностями, каждый произошел от общего предка, который мигрировал с материка. Эта модель географического изменения стала краеугольным камнем его аргумента в пользу эволюции.

Другие ключевые направления

После отъезда из Южной Америки Бигл пересек Тихий океан, остановившись на Таити, Новой Зеландии, Австралии и Кокосовых (Килинговых) островах. Дарвин изучал образование коралловых атоллов, предполагая, что они образуются, когда вулканические острова медленно утихают, оставляя кольцо кораллов, растущих вверх — теория, позже подтвержденная глубоководным бурением. В Австралии его поразили причудливые коренные млекопитающие, которые, казалось, занимали роли, заполненные плацентарями в других местах, и он размышлял об отдельных центрах творения. Путешествие в конечном итоге огибло мыс Доброй Надежды и возвратилось в Фалмут, Англия, 2 октября 1836 года. Пять лет Дарвина в море дали ему множество данных, которые будут занимать его до конца его жизни.

Ключевые наблюдения, которые построили теорию

Ископаемые свидетельства вымирания и происхождения

В Патагонии Дарвин раскопал череп и доспехи гигантского броненосца (] Глиптодон), челюсть гигантского наземного ленивца (]Милодон, гигантского ламыМакраухения.Эти окаменелости явно вымерли, но они имели безошибочное сходство с современными видами, обитающими в одном и том же регионе — армадилос, ленивцы и ламы. Дарвин писал в своей записной книжке: «Эта замечательная связь между мертвыми и живущими на одном континенте, в дальнейшем, я не сомневаюсь, прольет больше света на появление органических существ на нашей земле и их исчезновение из неё, чем любой другой класс фактов». Она предполагала, что вымершие формы были предками современных, подразумевая спуск с модификацией. Модель географической замены — где вымершие гиганты были заменены меньшими, похожими формами — указывала на

Географические схемы распределения

Дарвин заметил, что виды на океанических островах обычно напоминают виды ближайшего материка, а не похожие на другие. Например, пересмешники Галапагосских островов показали тонкие различия от острова к острову, каждый из которых был отличен, но четко связан с южноамериканским предком. Он также отметил, что растения и животные Галапагосских островов варьировались больше среди островов, чем среди аналогичных островов в разных океанах. Эта картина не могла быть объяснена особым созданием каждого вида в его нынешнем месте; вместо этого она подразумевала, что виды мигрировали, а затем расходились после изоляции. Тот же принцип применялся к сумчатым Австралии и плацентарным Южной Америке — континентальная изоляция произвела целые различные массивы жизни.

Эмбриология и гомология (пост-вояж исследования)

После возвращения Дарвин провел годы, расчленяя ракушки (циррипеды) и изучая эмбриологию, сравнительную анатомию и разведение животных. Он узнал, что родственные виды часто имеют схожие эмбриональные стадии, даже когда взрослые выглядят очень по-разному — свидетельства общей родословной. Он также документировал гомологичные структуры, такие как одно и то же расположение костей в передних конечностях людей, летучих мышей, китов и собак, которые функционируют по-разному, но разделяют основной план. Эти факты вместе с его данными о путешествиях сформировали основу его аргумента о том, что вся жизнь расходилась с несколькими общими предками. Работа Дарвина по ракушке, опубликованная в четырех монографиях, установила его как ведущего биолога и обеспечила сравнительную основу для его эволюционного мышления.

Развитие эволюции путем естественного отбора

1842 Эскиз и 1844 Эссе

Дарвин впервые набросал свои идеи карандашом в 1842 году (всего 35 страниц), затем расширил их в 230-страничное эссе в 1844 году. Он показал эссе только своему другу ботанику Джозефу Далтону Хукеру, который предложил поощрение, но не публикацию. Дарвин остро осознавал социальную и религиозную бурю, которую вызовет его теория, и он хотел собрать ошеломляющие доказательства, прежде чем стать публичным. Он продолжал собирать данные в течение почти двух десятилетий, изучая разведение голубей, рассеивание семян и влияние климата на диапазоны видов. Его тщательный подход гарантировал, что, когда он наконец опубликовал, доказательства были неопровержимыми.

Альфред Рассел Уоллес и вынужденная публикация

В июне 1858 года, когда Дарвин писал свою «большую книгу» о видах, он получил письмо от натуралиста Альфреда Рассела Уоллеса, тогдашнего на Малайском архипелаге. Уоллес независимо задумал тот же механизм — естественный отбор — и приложил эссе. Потрясенный, Дарвин консультировался с Хукером и геологом Чарльзом Лайеллем, который организовал совместную презентацию работ обоих мужчин в Линнеевском обществе в июле 1858 года. Дарвин затем поспешил подготовить «абстракт» своей более крупной работы, которая была опубликована 24 ноября 1859 года как О происхождении видов средствами естественного отбора. Книга была распродана в первый день и прошла шесть изданий, каждое из которых было пересмотрено с новыми доказательствами и ответами критикам.

Четыре принципа

Теория Дарвина опирается на наблюдаемые факты: (1) особи в популяции различаются по своим признакам; (2) многие из этих вариаций наследуемы; (3) организмы производят больше потомства, чем могут выжить, что приводит к «борьбе за существование»; и (4) особи с выгодными вариациями более склонны выживать и размножаться, передавая эти полезные черты следующему поколению.В течение бесчисленных поколений этот процесс — естественный отбор — может постепенно производить новые виды. Дарвин также признал, что половой отбор и другие механизмы играют роли. Он иллюстрировал эти принципы примерами из искусственного отбора, биогеографии и летописи окаменелостей, построив случай, который был как логическим, так и эмпирически поддержан.

Прием и немедленное воздействие

Научный ответ

Происхождение видовПроисхождение видов сразу же стало спорным. Многие учёные, включая Гукера и Лайелля, приняли его основной аргумент. Томас Генри Хаксли стал самым ярым защитником Дарвина — «бульдогом» эволюции. Другие, такие как анатом Ричард Оуэн, с горечью атаковали теорию. Дискуссия была сосредоточена на том, может ли естественный отбор объяснить сложные органы (например, глаз) и на отсутствии чёткой ископаемой записи переходных форм. Ответ Дарвина — что геологическая запись крайне неполна — остаётся в силе и сегодня. В течение следующих десятилетий открытия переходных окаменелостей (например, Археоптерикс в 1861 году) подтвердили его взгляды.

Социальные и религиозные реверберации

Теория бросила вызов библейскому повествованию о творении, в частности, особому творению каждого вида и недавнему возрасту Земли. В печально известной Оксфордской дискуссии 1860 года епископ Самуэль Уилберфорс спросил Хаксли, утверждал ли он, что он произошел от обезьяны через своего деда или бабушку. Возражение Хаксли было легендарным: он предпочел бы обезьяну как предка, чем епископа, который злоупотреблял своим интеллектом. «вопрос о обезьяне» стал основным продуктом викторианской культуры, карикатурируя Дарвина как обезьяночеловека. Несмотря на напряженность, многие священнослужители в конечном итоге примирили эволюцию с теистическим мировоззрением, видя естественный отбор как метод творения Бога. Дебаты также стимулировали новые области, такие как антропология и сравнительная психология.

Наследие и современная эволюционная биология

Современный синтез

Дарвину не хватало механизма наследования (Менделевская генетика была вновь открыта только после его смерти). «современный синтез» 20-го века интегрировал естественный отбор с популяционной генетикой, палеонтологией и систематикой. Сегодня эволюция является центральным организующим принципом биологии. Геномное секвенирование подтвердило предсказания Дарвина, раскрыв ясную генетическую гомологию во всей жизни и задокументировав естественный отбор в действии, от устойчивости к антибиотикам у бактерий до эволюции формы клюва в вьюрках Дарвина. Исследования на Галапагосских островах продолжают давать представление о видообразовании и адаптации.

Сохранение и понимание происхождения человека

Эволюционная теория направляет биологию сохранения (понимание динамики численности и адаптации), медицину (возникающие заболевания, сопротивление и эволюционное происхождение патогенов) и наше понимание человеческой природы. Открытие ископаемых гомининов — от Австралопитеков до Homo naledi — изложило нашу собственную ветвь дерева жизни, точно так же, как Дарвин ожидал, когда писал в Сошествие человека (1871), что «прольется свет на происхождение человека и его историю». Современные исследования древней ДНК проследили человеческие миграции и скрещивание с неандертальцами, обогащая наше понимание нашего собственного эволюционного прошлого. Музей естественной истории, Лондон содержит многие из оригинальных образцов Дарвина и продолжает исследовать эволюционные вопросы.

Непреходящая символика бигля

Путешествие Бигля представляет собой преобразующую силу любопытства, строгого наблюдения и готовности подвергнуть сомнению укоренившуюся догму. Путешествие Дарвина было не просто географической экспедицией, а интеллектуальной одиссеей. Сам корабль после завершения дальнейших исследований был переименован в WV-7 и потоплен в качестве волнолома; в 2000 году была построена копия Бигля, а теперь служит плавающим музеем. Лог-книги оригинала, записные книжки Дарвина и бесчисленные образцы, которые он отправил обратно, хранятся в таких учреждениях, как Кембриджский университет и Музей естественной истории.

Современные ученые продолжают следовать по пути Дарвина, находя новые доказательства эволюционных процессов. Острова Галапагос, ныне объект Всемирного наследия ЮНЕСКО и проект сохранения Галапагосских островов, остаются живой лабораторией, где продолжающиеся исследования подтверждают идеи Дарвина. Путешествие Бигля, таким образом, является постоянным свидетельством того, как одно путешествие, движимое тщательным наблюдением и неустанными вопросами, может навсегда изменить то, как мы видим живой мир. Наследие Дарвина также живет в проекте Дарвина онлайн, который делает его полные работы свободно доступными для ученых и общественности.

Читать далее →