В останніх словах останнього речення книги "Про походження видів" Чарльз Дарвін   згадує майбутнє. "Існує певна велич у цьому поглядові на життя, з його багатьма рушійними  силами; воно розпочалось із кількох форм або навіть з однієї форми;  і у той час як ця планета оберталася за усталеним законом тяжіння, із такого простого початку розвивалися і продовжують розвиватися нескінченні прекрасні і чудові форми".

Дарвін визнавав, що допоки існують інгредієнти для еволюційного процесу, життя має  потенціал для змін. Він не вважав за можливе прогнозувати напрямок еволюції, але він  очікував що люди спричинятимуть на нього великий вплив. Свого часу вони вже  продемонстрували свою силу таким досягненням як одомашнення, наприклад, виведенням собак від вовків. Дарвін також визнавав, що ми, люди, можемо знищити цілі види. Він знав про долю  птаха додо, а в 1874 він підписав петицію про охорону останніх гігантських черепах Альдабра, що збереглися  на Сейшельських островах в Індійському океані.

Дарвін також очікував, що наш власний вид зазнає змін. Він передбачив, що під час колонізації західними державами інших частини світу, деякі групи людей вимруть. Але  Дарвін також зберігав обережний оптимізм. "Думаючи про майбутні покоління", пише він  у "Походженні людини", "немає ніяких підстав побоюватися того, що соціальні інстинкти вщухатимуть, і ми можемо очікувати, що добродійні звички стнуть сильнішими". І на   відміну від інших видів тварин, люди можуть домогтися цієї зміни свідомо, шляхом   культурного розвитку.

Зараз, коли світ святкує 150-річчя публікації "Про походження видів", вчені   продовжують розмірковувати про те, що відбуватиметься далі. Але багатогранність еволюції, як і  раніше, робить прогнози важкими. "Як одного разу сказав Йоги Берра: Робити передбачення дуже складно. Особливо про майбутнє", каже Стефан Стернс, еволюційний  біолог з Єльського університету.

Однак еволюційні біологи також відчувають що потрібне невідкладне розуміння того, що  чекає нас попереду. Починаючи з часів Дарвіна, люди мали безпрецедентний вплив на  власну еволюцію. У той же час, наші дії, чи то вплив на зміну клімату, зміни геномів   інших організмів, або привнесення агресивних немісцеих видів, створюють нові джерела  природного відбору флори і фауни навколо нас. "Рішення, які зробимо ми і наші діти  спричинять набагато більший вплив на перебіг еволюції в найближчому майбутньому, аніж
фізичні події", говорить Ендрю Нолл, палеонтолог Гарвардського університету.

Формування нашого геному

Ми можемо бути певними лише того, що люди, як і інші живі істоти, будуть продовжувати розвиватися. "Еволюцію не зупинити", говорить Лоуренс Моран з Університету Торонто в Канаді. Але це не означає, що люди йдуть шляхом до перетворення на гігантських крикливих, телепатичних істот із Star Trek. Це означає лише, що геном людини буде продовжувати змінюватися від покоління до покоління.

Перебіг цього процесу спричинений фонова швидкістю мутацій . ДНК кожної дитини містить  близько 130 нових мутацій. Більшість з них не впливає на наше самопочуття. Люди  можуть передати ці нейтральні мутації потомству без шкоди, і з плином часу,  завдяки випадкові, мала частина з них врешті-решт розповсюдиться у певних популяціях,  або навіть у цілому біологічному виді.

Природний відбір може сприяти тим мутаціям, які допомагають людям вижити і розмножуватися, поширюватися набагато швидше, ніж нейтральним. Якім саме мутаціям   природний відбір буде віддавати перевагу, однак, залежить від середовища, в якому ми   живемо. І за останні 10000 років наше навколишнє середовище різко змінилося.   Цивілізація сприяла розповсюдженню нових захворювань, до яких зрештою люди   пристосувалися. Але в інших випадках, цивілізація відгородила нас від навколишнього   середовища, і послабила силу природного відбору.

Один з найбільш відомих прикладів еволюції за участю людини є малярія. Перші фермери  вирубали ліси і створили поля, де малярійні комарі можуть відкладати яйця в калюжах з водою. В той час як малярія розповсюджувалась, природний добір сприяв тим людям, які  мали захист від цієї хвороби. Один з таких захисних механізмів походить від варіації   гена гемоглобіну, яка ускладнює розмноження паразиту  в клітинах крові. Одна копія такого гену знижує ймовірність зараження малярією. Дві копії спричиняють серповидно-клітинну  анемію.

З іншого боку, цивілізація також певним чином притупила силу природного відбору  в людей, зокрема, і за 150 років з часу як Дарвін опублікував свою працю "Походження   видів". Тоді, наприклад, деякі діти мали нещастя народитися з дефектною копією гена   ферменту, який розщеплює амінокислоти їжі, яку вони споживали. Це розлад, відомий   як фенілкетонурія, як правило, призводить до тяжких пошкоджень мозку. Досить мало   людей з серйозним випадком фенілкетонурії могли б передати свої гени. Але сьогодні,   коли вчені знають, що викликає цю хворобу, люди з фенілкетонурію будучи обережним   щодо харчових продуктів, які вони вживають, можуть насолоджуватися нормальним життям, і вони передають свої гени своїм дітям. Інші медичні досягнення, від окулярів до   антибіотиків, можуть також дозволити потенційно згубним генам стати більш поширеними, ніж у минулому.

Однак прогрес медицини та інші зміни в житті людини не припиняють природний відбір і не припинять його у майбутньому. ВІЛ, наприклад, вперше перетворився на людській  патоген на початку 1900-х і сьогодні спричиняє спустошливі наслідки в багатьох  частинах світу. Гени які забезпечують певну стійкість до вірусу, можуть зазнавати  позитивного відбору в місцевостях, де ВІЛ зустрічається особливо часто.

Навіть у багатих регіонах світу, таких як  Сполучені Штати, природний відбір не  припинився. Незначні відмінності у здоров'ї людей впливають на те, скільки дітей вони мають і, отже, можуть поступово змінити цілі популяції.

У доповіді, опублікованій онлайн 26 жовтня в журналі "Праці Національної Академії Наук  (Proceedings of the National Academy of Sciences), Стернс і колеги документально  обґрунтовують приклад природного відбору у 2238 жінок США. Ці жінки є суб'єктами "Програми вивчення здоров'я серця Фрамінгем" (Framingham Heart Study), яка відстежувала здоров'я тисяч людей в місті Фрамінгем, штат Массачусетс, з 1948 року.   Вчені шукали ознаки, які б співвідносилися з наявністю більшої кількості дітей. Потім вони перевірили чи ці риси, як правило, передаються від матері до дитини, іншими словами, чи є вони генетично обумовленими.

Вчені виявили, що декілька рис дійсно зазнають позитивного природного відбору. Жінки з  генетичною тенденцією до низького рівня холестерину, наприклад, мали більше дітей, в середньому, ніж жінки з високим рівнем холестерину. Більша вага тіла була також   пов'язана з більшим репродуктивним успіхом, так само як менший зріст, нижчий  артеріальний тиск, пізнший вік настання менопаузи і народження першої дитини в більш   ранньому віці.

Стернс і його колеги визначили які ознаки зазнають еволюційного тиску, але наразі вони  точно не визначили, які переваги надає кожна з цих ознак - ситуація, з якою часто  стикаються еволюційні біологи коли документують природний відбір. Не дивлячись на це,  виходячи із тиску природного відбору що вони виміряли, вчені передбачають, що після  10 поколінь, жінки Фрамінгему народжуватимуть дітей, будучи, в середньому, на   декілька місяців молодшими, ніж сьогодні, маючи на 3,6% нижчий рівень холестерину, і   на 1,3 % нижчий зріст.

Звичайно, і цей прогноз може змінитися. Якщо, наприклад, жінки з високим рівнем  холестерину, завдяки лікам що понижують цей рівень, зможуть мати вищу народжуваність, говорить Стернс, відмінності в репродуктивному успіхові зникнуть. "Відбір завжди   працює", говорить Стернс", але риси, на які він впливає, змінюються залежно від   оточуючого середовища і культури."

Цілком можливо, що поряд з природним відбором, одного дня генна інженерія зможе  безпосередньо змінювати ДНК людини. У вересні вчені в Національного центру вивчення  приматів  штату Орегон повідомили, що вони можуть замінити ДНК в мітохондріях  ембріонів мавп на мітохондріальну ДНК інших мавп. У липні вчені Центру регенеративної медицини в Барселоні, Іспанія, повідомили, що вони відремонтувли людські стовбурові  клітини із генами спадкового захворювання крові. Обидва дослідження показують, що в  кінцевому підсумку вчені зможуть змювати гени майбутніх поколінь.

Але навіть якщо за нашого часу народиться дитина з штучно зміненними генами, ця віха   не буде мати великого значення для еволюції усього виду. Ці поодинокі гени будуть  "засипані" мільярдами мутацій, які кожного року виникають природним шляхом у новонароджених немовлят. І хоча "штучні" гени навряд чи можуть забезпечити достатню   репродуктивну перевагу, щоб почати поширюватися самостійно, вони можуть стати досить  розповсюдженими. Джон Хоукс, антрополог з Університету штату Вісконсін у Медісоні,  вважає, що якщо генна інженерія стане достатньо дешевою і забезпечить привабливі риси, такі як стрункість - такі гени стануть поширюватися завдяки економіці навіть якщо вони не  зможуть поширюватись за допомогою природного відбору: "Я думаю, що люди будуть купувати такі гени", каже Хокс.

Еволюція за допомогою людини
 
Генетично змінені люди можуть все ще бути науковою фантастикою, але генетично змінені тварини, рослини і мікроби вже існують. У 2008 році фермери посадили 125 мільйонів  гектарів генетично модифікованих сільськогосподарських культур. Багато які з цих   культур несуть гени інших видів. Наприклад, кукурудза, бавовна та інші рослини є   носіями гена, який походить з бактеріального геному, та виробляє фермент, який вбиває комах. У великих країнах, таких як Китай та Індія, різко нарощується використання генетично модифікованих сільськогосподарських культур, і ця  еволюційна тенденція швидше за все продовжиться.

У найближчому майбутньому вчені почнуть змінювати живі організми більш глибоким чином, та виробляти нові види з нуля. Їх ідея полягає в тому, щоб розробити мікроби на комп'ютері, поєднуючи гени з різними функціями в генетичні мережі. Потім учені зможуть синтезувати новий геном із ДНК і вставити його в порожню мікробну клітину,    яка оживе. Дж. Крейг Вентер і його колеги з інституту Вентера в Роквіллі, штат Меріленд, зробили ряд важливих кроків для досягнення цієї мети, такі, як  виконання "пересадки генома" у мікроорганізм.

Якщо Вентер матиме успіх, його штучна клітина буде тріумфом людської винахідливості, але стане, ймовірно, лише незначною похибкою на екрані біосфери. Біологи, що займаються створенням організмів, хочуть, щоб мікроби служити нашим цілям, таким як виробництво палива і медикаментів. Обтяжений генами для виконання для цих функцій, такий мікроб, ймовірно, буде погано підготовлений для конкуренції з дикими видами, які пристосовувались протягом мільйонів років. У найближчому майбутньому, синтетичні мікроби ймовірно зможуть вижити лише в притулкові лабораторії або ферментаційного апарату. "Я дозволю собі зробити такий прогноз", каже Адам Уілкінс, біолог з Кембріджського університету в Великобританії. "Такого роду біотехнологія може досягти успіху у створенні досить дивних і прекрасних організмів. Але їх чистий вплив на еволюцію за межами лабораторії буде нульовим".

Але люди, як зауважує Уілкінс, не потребують синтетичної біології, щоб мати великий вплив на еволюцію живого. Бензопилок, сіток, і заводських труб більш ніж досить. Багато промислових рибальських підприємств, наприклад, встановили правила щодо виловлювання тільки більшої за певний розмір риби. В результаті, природний відбір сприяв рибам, які досягають статевої зрілості маючи менший розмір. На суші, мисливці створили аналогічний ефект, полюючи на велику дичину. Снігові барани, наприклад, зараз виростають із рогами на 25% меншими, ніж це було 30 років тому.

Люди викликали спалах еволюційних змін також і шляхом привнесення видів на нові місця проживання. В Австралії, наприклад, очеретяні жаби завезені з Південної Америки в 1935 році, стали шкідниками континентального масштабу. Вони пожирають невеликі місцеві види, і їх отруйна шкіра вбиває деяких із хижаків що полюють на них. Вчені виявили, що у своїй новій оселі жаби еволюціонують: на «передовій» завоювання жаби мають довші ноги і рухаються швидше, ніж їхні предки, це прискорює вторгнення. Аборигенні види також реагують. Австралійські змії розвивають опір до отрути очеретяної жаби.

Стівен Пелумбі, біолог зі Стенфордського університету в Пало-Альто, Каліфорнія, припускає, що спричинений людиною природний відбір стане набагато сильнішим у майбутньому. "У минулому столітті людство спричиняло великі наслідки, та це було не скрізь", говорить Пелумбі. "Але глобальні зміни клімату діють по усьому світові, і по-іншому".

Рослини та тварини вже реагують на потепління клімату, зміщуючи ареали свого проживання, намагаючись знайти найзручнішу температуру. Але переселення не буде можливим для багатьох видів, які стикаються з фізичними перешкодами, такими, як пустелі чи міста. Вони повинні адаптуватися, щоб вижити – процеси, що вчені вже виявили у деяких видів, таких як червоні білки в Канаді, які пристосувались розмножуватися раніше навесні.

Збільшений рівень двоокису вуглецю створює другу хвилю еволюційного тиску, коли СО2 розчиняється в світовому океані. Там він перетворюється у вугільну кислоту і знижує  рН. Підкислення, що відбувається, робить важчим для коралів та інших морських тварин будувати скелети і мушлі з карбонату кальцію. Організмам доведеться адаптуватися, щоб вижити в цих нових умовах.

"Ми знаємо, що організми можуть швидко еволюціонувати, але чи змінюватимуться вони досатньо швидко?" запитує Пелумбі. Він і багато інших вчених підозрюють, що для багатьох видів, відповіддю є "ні". Якщо ми не пом’якшимо вплив на біосферу,  попереджають вони, особливістю еволюції в найближчому майбутньому будуть вимирання.

Нолл вказує на деякі тривожні паралелі між сьогодняшньою кризою і подіями, які спричинили масове вимирання тварин 252 млн років тому, знищивши, за оцінками, 96% видів, що мешкали в океанах і 70% видів на суші. Швидке збільшення рівня вуглекислого газу в атмосфері призвело, серед іншого, до підкислення океану. Тварини, які залежать від карбонату кальцію, "мали близько 90% вірогідність зникнення", говорить Нолл. "Корали, губки, брахіоподи, всі вони загинули. "

Нолл не очікує що масове вимирання спричинене людиною буде настільки ж катастрофічним як і те стародавнє. Але воно може бути неймовірно великим. "Якщо ми втратимо половину видів на планеті, наші онуки не побачать їх відновлення", говорить Нолл. "Це займе мільйони років".

Зниження біорізноманіття може спричинити крах багатьох екосистем. У поєднанні з швидким зростанням глобальних температур, закисленням океану та іншими змінами, ми можемо підштовхнути навколишнє середовище до стану, з яким ми, як цивілізація, ніколи ще не стикалися. Таке напруження може спричинити до інтенсивного природного відбору і що до нашого виду.

Погляд у майбутнє

Так чи інакше, життя переживе нинішню кризу. Але у якому напрямкові рухатиметься життя в дуже далекому майбутньому? Щоб з'ясувати це, планетолог Кінг-Фай Лі з Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені і його колеги побудували модель поведінки Землі і Сонця і спостерігали як вони еволюціонують протягом мільярдів років. Згідно з їх моделлю, сонце стає яскравішим, як це і відбувається з моменту його утворення. Додаткова енергія пришвидшує процес виведення вуглекислого газу з атмосфери Землі, охолоджуючи її. Але приблизно через 2 мільярди років, це охолодження припиниться, і Земля нагріватиметься, перетворюючись зрештою на її неживу сусідку, Венеру.

Але модель Лі не включає в себе вид розумних істот, наш власний, який може використовувати свій мозок, щоб впливати на планету. Чи можна буде подовжити термін життя Земної біосфери? "Я не буду виключати можливість того, що якісь талановиті цивілізації будуть здатні це зробити", каже Лі.