Кіріспе

Кеттлвеллдің эксперименті – 1950 жылдардың ортасында кептірілген көбелектердің (Biston betularia) өндірістік меланизмінің эволюциялық механизмін зерттеу мақсатымен жүргізілген биологиялық эксперимент. Оны Оксфорд университетінің зоология кафедрасында ғылыми қызметкер ретінде жұмыс істеген Бернард Кеттлвелл жүргізді. Ол 19 ғасырдағы Англиядағы өнеркәсіптік революция кезінен бері қара түсті көбелектердің пайда болу себебін зерттеді. Бірінші экспериментін 1953 жылы Бирмингемнің ластанған орманында, ал екінші экспериментін 1955 жылы Бирмингемде және Дорсеттің таза ормандарында өткізді. Эксперимент нәтижесінде құстардың қоршаған ортаға байланысты кептірілген көбелектердің дене түсіне қарай таңдап жейтіні анықталды. Осылайша, қара түсті дене эволюциясы ластанған жерде тірі қалуға артықшылық берді. Зерттеуде "көбелектердегі өндірістік меланизм – кез келген организмде, жануарда немесе өсімдікте тікелей куә болып көрген ең керемет эволюциялық құбылыс" деген қорытынды жасалды. Қазір бұл эксперимент Чарльз Дарвиннің табиғи сұрыпталуының классикалық мысалы және эволюциялық биологиядағы ең тамаша эксперименттердің бірі саналады.

Өмірбаян

Ұлыбританиядағы өнеркәсіптік революция кең ауқымды ластануға алып келді, ал Манчестер және Бирмингем сияқты өнеркәсіптік қалалар қара күлмен жабылды. Р. С. Эдлстон 1848 жылы Манчестерде ерекше қара бұрыштанды көбелекті алғаш рет анықтады. Ғасыр соңына қарай, қара көбелек, carbonaria түрі, табиғи ақ көбелектерден (typica деп аталатын) көп екені тіркелді (кейбір аймақтарда 90%-ға дейін). Осы өнеркәсіптік меланизмнің биологиялық негізі туралы түрлі пікірлер болды. Ылғалдылық, орта, тұқым қуалаушылық, ауру, температура және қорғаныс (мысалы, камуфляж) сияқты факторлар алға тартылды. Ж. В. Татт алғаш рет табиғи іріктеуді түсіндірме ретінде келтірді және 1894 жылы бұл құбылыстың құстардың таңдап жеуінен туындағанын мәлімдеді. Оксфорд университетінің зоологы Э. Б. Форд құстардың жемтігіне байланысты гипотезаны қолдады. Бұл мәселені тәжірибелік жолмен зерттеу үшін ол 1952 жылы Нуффилд қорының гранты бойынша Бернард Кеттлвеллді жұмысқа алды.

Қамырлы күлідің биологиясы

Кеттлвелл заманында Англияда үш түрлі көкқұмырсқа бар екені белгілі болды. Қалыпты, типика түрі, қанатында қараңғы ұсақ дақтар бар ақшыл сұр түсті. Бұл түс ағаштардың лишаймен жабылған ақшыл қабығында өте жақсы жасырынуға мүмкіндік берді. Жаңа түрі – карбонария – толығымен қара түсті. Инсулярия деп аталатын аралық түрі де болды, ол ашық түсті, қанатында дақтар бар, бірақ типикадан айырмасы – ақшыл емес. Көкқұмырсқалар түнде белсенді болып, күндіз ағаштардың діңгектері мен бұтақтарында демалады.

Тәжірибе

Негізгі эксперимент, «белгілеу-босату-қайта ұстау» деп аталады, 1953 жылдың жазында басталды және үш жылға созылды. Ол екі үздіксіз фазадан тұрады.

Дайындық

Кейтлвелл алдымен көбелектерді бағалаудың стандартты әдісін ойлап тапты. Көбелектерді бір-бірінен қаншалықты қашықтату керектігін анықтау қажет болды, осылайша оларды қоршаған ортадан ажырату мүмкін болмас еді. Дұрыс арақашықтық құстардың тиімді және таңдамалы түрде жемтенуіне әкелер еді, себебі егер көбелектер тым жақын болса, құстар тіпті жақсы жасырынып алғандарын да ажырата алатын болар еді. Ол өз бағалау әдісін Бірмингемге жақын орманды жерлерде 651 дана қатпарлы көбелекті (типика, карбонария және инсулария түрлерінен) босату арқылы сынап көрді, содан кейін Кембридждегі Мадинглидегі ғылыми-зерттеу станциясындағы құс үйінде сынады. Құс үйінде ол 69 көбелекті босатты, оларға екі үлкен сиырқын (Parus major) жем болды. Ол алғашқы әдіс сәтсіз болғанын анықтады, себебі құстар түсіне немесе қоршаған ортасына қарамастан кез келген көбелекті іздеді. Ол тек 9 қара және 8 ақ түсті жаңадан ұсталған көбелектерді жеке-жеке босатқанда ғана сәттілікке жетті. Ол құстардың көбелектерді қоршаған ортаның түсіне сәйкес ұстайтынын анықтады. Эксперимент аяқталғаннан кейін ол бірден, енді танымал этолог Нико Тинбергенмен бірге Бирмингемге қайтып келді. Тинберген экспериментті түсіруге жауапты болды, әсіресе құстардың басты жыртқыш екенін растау үшін. Олар 227 көбелекті босатты, оның 154-і карбонария, 64-і типика, 9-ы инсулария болды. Екі күн ішінде қайта ұсталу көрсеткіші тиісінше 82%, 16% және 2% құрады. Бұл тағы бір сәттілік болды, Тинберген құстардың көбелектерді жеп жатқандағы бейнелерін түсірді. Ол Кеттлвелл құстарды ағаштардағы көбелектерді теруге үйреткенін болжады. Майкл Маджерустың 1998 жылғы "Меланизм: Эволюция әрекетте" кітабы Кеттлвеллдің "Меланизм эволюциясы" кітабының бейімделуі болып табылады, онда Кеттлвеллдің бастапқы тәжірибелік әдістері сынға алынған. Биолог Джерри Койн Nature журналында осы кітапты қарастырғанда, ең үлкен мәселе – ағаштардың сабақтарында тек екі ғана қатпарлы көбелек табылғаны еді. Ол сондай-ақ ақ көбелектердің лишайлар қайтып келгенге дейін көбейгенін және Кеттлвеллдің сәйкес фонды таңдаған көбелектер туралы нәтижелері кейінгі тәжірибелерде қайталанбағанын жазды. Койн өзінің реакциясын "6 жасымда Рождество қарсаңында сыйлықтарды Санта емес, әкем әкелгенін білгенімде болған қорқынышпен" салыстырды. Ол "Бизтонды эволюция жағдайы болса да, іс-әрекеттегі табиғи іріктеудің жақсы түсінілген мысалы ретінде қарастырудан бас тартуымыз керек. Сыныпта қолдануға қолайлы көптеген зерттеулер бар" және жануарлардың мінез-құлқын одан әрі зерттеу қажет екенін қосты. Осы шолуға қарсы Маджерус бұл жұмыстың негізгі нәтижелері дұрыс екенін және ластанған ортадағы әртүрлі құс жыртқыштығы "перілі көбелектің меланизмінің эволюциясына басты әсер ететінін" атап өтті. Койннің ағаш сабақтарында тек екі ғана қатпарлы көбелек табылғаны туралы мәлімдемесі дұрыс емес, өйткені кітапта 1964 және 1996 жылдар аралығында 47 қатпарлы көбелектің тынығып тұрған орны көрсетілген: он екісі ағаш сабақтарында (алтысы ашық, алтысы жабық), жиырмасы ағаш/бұтақ буынында, ал он бес бұтақтарда тынығып тұрды. Сондай-ақ энтомолог Дональд Фрактың бағалауына сілтеме жасап, кітап пен Койннің шолуы арасында ешқандай ұқсастық жоқ екенін айтты, ол Саргент және басқалардың жұмысынан алынған сияқты көрінді. Кейіннен бұл пікірді журналист Роберт Мэтьюс қабылдады, ол 1999 жылдың 14 наурызында The Sunday Telegraph газетіне мақала жазып, "перілі көбелектің өркендеуі мен құлдырауы ғылыми қателіктерге негізделген. Елуінші жылдарда көбелекті пайдаланып жасалған және көп уақыт бойы табиғи іріктеудің шындығын дәлелдейтін тәжірибелер қазір құнды емес деп саналады, өйткені олар 'дұрыс' жауап алу үшін жасалған" деді. Маджерус бұл пікірді таңқаларлық деп санайды және оны осы саламен айналысатын адамдар бөліспейді. Ол мақалада көптеген ғылыми қателіктер, қате цитаталар мен қателіктер бар екенін атап өтті, бірақ бұл баспасөзде жиі кездесетін нәрсе деп ойлады. Ол Кеттлвеллдің эксперименттері "табиғи іріктеудің анық мысалы" болып көрінгенін айтты, бірақ қараңғы формалардың пайда болу себебі әлі де "шешілмейтін құпия" екенін қосты. Хупер өзі креационист болмаса да, перілі көбелектер эволюцияны бейнелемейді деп мәлімдеді. Ол Кеттлвеллдің далалық жазбаларын таба алмағанын және оның эксперименті алаяқтық екенін айтты, Саргенттің күштердің суреттері өлі күштердің бүршікке қойылған суреттерінен алынғаны туралы сын-пікірлеріне сүйене отырып. Ол Э. Б. Фордты "дарвинизмге берілген фанат" деп атады және ол ғылыми тұрғыдан сауатсыз Кеттлвеллді қажетті тәжірибелік нәтижелерді алу үшін пайдаланғанын айтты. Ол содан кейін ғалымдардың жалпы қабылдауы "сенімді және жақпаруақытты" екенін мәлімдеді. Кітаптың қабылдануы перілі көбелек эволюциясының оқулықтардан жойылуы керек деген талаптарға әкелді. Ғалымдар Хупердің айыптауларын зерттеді және олардың негізсіз екенін анықтады. Маджерус кітапты "қателерге, қате түсіндірулерге, қате интерпретацияларға және жалғандықтарға толы" деп сипаттады және "барлық бұл айыптаулар негізсіз және ғылымның процесін түсінбеуден туындайды" деді. Ол "Хупер осы қатысты айыптауды қолдайтын бірде-бір дәлел келтірмейді" деген қорытындыға келді. Бұл Фракты интеллектуалды дизайнды қолдайтын Джонатан Уэллспен пікір алмасуға итерді, ол Маджерустың ашық ағаштарда алты көбелек тіркелгенін (47-нің ішінде) мойындады, бірақ бұл "маңызды емес үлес" екенін мәлімдеді. Уэллс осы тақырыпта эссе жазды, оның қысқартылған нұсқасы 1999 жылдың 24 мамырындағы The Scientist журналында жарияланды, онда "25 жылдық далалық жұмыстарда C. A. Кларк және оның әріптестері ағаш сабағында тек бір ғана перілі көбелек тапты" делінді және "Перілі көбелектер әдетте ағаштарда тынығып отырмайды, бұл Кеттлвеллдің эксперименттерін жарамсыз етеді" деген қорытындыға келді. 2000 жылы Уэллс "Эволюцияның белгішелері" кітабын жазды, онда ол "Оқулықтарда айтылмаған нәрсе - биологтар 1980 жылдардан бері классикалық оқиғада кейбір қателіктер бар екенін біледі. Ең қауістісі - перілі көбелектер жабайы табиғатта тіпті ағаштарда тынығып отырмайды. Оқулықтағы фотосуреттер, көрінеді, сахналаған" деді. Маджерус, Кук және Брюс Грант бұл аргументтерді жоққа шығарды, Грант Уэллсті селективті түрде сілтемелерді жою немесе шатастыру арқылы суретті бұрмалағанын айтты. Ағаштарға өлген көбелектерді жабыстырумен қатысты эксперимент болғанымен, бұл практика жалпы гипотезаның әртүрлі аспектілерін зерттеу үшін қолданылған көптеген әдістердің бірі ғана болды. Бұл нақты эксперимент жағдайды дәл қайта жасамауға бағытталған, бірақ құстардың жем іздеу әдеттерін көбелектердің саны (тығыздығы) қалай әсер ететінін бағау үшін қолданылды. 2000 жылдың 27 қарашасында Канзас штатының Пратт округі мектеп тақтасы интеллектуалды дизайнды оқытуға басымдық беруді жалғастырды, Уэллс және басқа ID ғалымдары жасаған "Пандалар мен адамдар" сияқты балама ресурстарды пайдалануды талап етті. (Кітапта Уэллс Кеттлвеллдің экспериментін "алаяқтық" және "сахналаған" деп айыптады.) Койн және Грант Пратт Трибунына хат жазып, көбелектер туралы эксперименттерді қорғады және Уэллстің қате ұсынуларын ашты.