Поскольку гены данного вида изменяются и перекомбинируются, в изолированных популяциях случайно возникают особи, обладающие такими фенотипическими признаками, которые позволяют им занять желаемые экологические ниши, недоступные для их предшественников.
Подобные индивидуальные изменения обычно незначительны. Лишь по прошествии многих поколений и после дальнейших изменений в генофонде, вызываемых новыми случайными мутациями и закрепляемых естественным отбором, случаи проникновения в ранее недоступную территорию со стороны членов этой развивающейся ветви популяции станут более частыми и более продолжительными. Со временем в результате накопления таких изменений возникает новый вид, полностью приспособленный к жизни в новой среде и достаточно отличающийся по своей физиологии от своих предков, чтобы исключить возможность перекрестного оплодотворения.
В некоторых из предшествующих глав мы рассматривали методы, используемые генетиками для анализа и описания отдельных участков подобной цепи событий. До тех пор пока между различными линиями возможно скрещивание, большую часть фенотипических изменений можно отнести к определенным генам и совершенно четко проследить распространение этих генов в популяции. Таким образом, пока отрезок рассматриваемого времени невелик и пока мы в состоянии связать каждое фенотипическое изменение с определенным изменением генотипа, основные положения эволюционной теории можно подвергнуть прямому и довольно точному экспериментальному анализу. Однако при исследовании эволюции в более широких масштабах генетические методы уже неприложимы. В этом случае эволюционист должен обратиться к морфологии и экологии и изучать ископаемые остатки или сравнительную анатомию и физиологию современных видов.
Основная цель этой книги состояла в том, чтобы рассмотреть принципы другого возможного метода изучения эволюции. В основу этого метода положено предположение о том, что отдельные белки, характеризующие данный вид, представляют собой отражение генов, контролирующих синтез этих белков. Изучение серий гомологичных белков является, конечно, чисто фенотипическим подходом к решению этой проблемы. Тем не менее даже те немногочисленные данные, которые удалось накопить в этом начальном периоде исследований, заставляют полагать, что структура белков служит относительно прямым выражением структуры гена и что сравнительная химия белков позволит получить качественное представление о генотипических различиях и сходствах. Если мы примем эту основную гипотезу, то нам придется, например, сделать вывод, что «детерминирующие инсулин» гены свиньи и кашалота так же идентичны, как и сами инсулины, структуру которых они определяют. Если же синтез инсулина связан с несколькими генами, то сказанное будет справедливо для всех этих генов.
Другая интересная перспектива, связанная со сравнительной химией белков, состоит в том, что она, возможно, позволит нам установить, определяется ли один и тот же фенотипический признак у двух совершенно неродственных организмов действием аналогичных или гомологичных генов. Например, и бактериофаг Т2, и куриные яйца содержат белки, обладающие лизоцимной активностью. Из этого должно следовать, что генетический материал фага кишечной палочки и курицы одинаково содержит информацию, которая способна направлять образование белков с этой функцией. Возможно ли, что эти два организма содержат почти идентичные (т. е. гомологичные) участки генетического материала, или же гены, контролирующие синтез лизоцимов (и сами лизоцимы), у этих организмов совершенно различны? По-видимому, ответ на этот вопрос можно получить прямым сравнительным исследованием структуры белков. Как мы уже убедились на примере цитохрома с, рибонуклеазы, гемоглобина и других белков, имеются отличные свидетельства в пользу того, что многие гомологичные гены, по-видимому, действительно благополучно сохранились в течение длительных периодов времени; существование некоторых из них измеряется сроками, значительно превышающими промежуток времени, охватываемый палеонтологической летописью.