В начале прошлого века в теории эволюции преобладало два течения: дарвинизм и ламаркизм. Первый, как известно, основан на признании того, что эволюция есть результат естественного отбора случайных наследственных изменений. Согласно ламаркизму эволюция есть результат прямого приспособления организма к условиям среды, причем возникшие в ответ на изменения среды изменения организма передаются по наследству.

Открытие законов Менделя, статистический подход в генетике, открытие генетического кода, выяснение механизмов мутаций, развитие молекулярной биологии и ряд других открытий прекрасно согласовываются с позициями дарвинизма, но для подтверждения ламаркистских трактовок они пригодны плохо. Во всяком случае, ламаркисты пока не сумели построить на основе этих открытий столь же стройной эволюционной концепции, что часто и служит основанием для утверждений о полной несостоятельности этого течения. Однако сейчас, как и в начале века, лучшим подтверждением той или иной теории служат эксперименты.

Для доказательства справедливости дарвинизма можно попробовать смоделировать процесс отбора мутаций. Сравнительно недавно подобные опыты были проделаны, но лишь на очень немногих организмах. И, кстати, далеко не все они закончились удачей. Для доказательства же наследования приобретенных признаков необходимо доказать, что какой-то признак изменяется при изменении условий среды и что эти изменения наследуются. Благодарной моделью для экспериментов такого рода, поставленных Каммерером, послужили широко распространенные в Европе саламандры (Salamandra). Эти хвостатые земноводные представлены здесь двумя видами: обыкновенной (Salamandra salamandra) и альпийской (Salamandra atra) саламандрами. (Недавно был описан еще один вид, Salamandra lanzai, однако он редок и изучен слабо.) Обыкновенная саламандра живет в горах и холмистых местностях Центральной и Западной Европы, Ближнего Востока, Малой Азии и Северной Африки. В отличие от большинства земноводных, она не откладывает икру, а рождает живых личинок с наружными жабрами, которые до этого развиваются в расширенных яйцеводах самки. Спаривание саламандр происходит обычно весной, а в следующем году весной или в начале лета самки приходят к ручьям или другим проточным или полупроточным водоемам с чистой водой. Каждая самка рождает в воду от 10 до 50 личинок, которые дышат в основном жабрами и потому вне водоемов жить не могут. Разумеется, со временем они проходят метаморфоз, теряют жабры и выходят на сушу.

Жаба повитуха (Alytes obstetricans), фото изображение амфибии
Жаба повитуха (Alytes obstetricans)

Альпийская саламандра живет только в высокогорьях Альп. В отличие от обыкновенной она рождает полностью сформировавшихся, готовых к жизни на суше и относительно крупных детенышей, все эмбриональное и личиночное развитие которых, включая метаморфоз, происходит в яйцеводах самки. Поскольку это длится долго и требует много энергии, у альпийской саламандры рождается, по сравнению с саламандрой обыкновенной, гораздо меньшем потомков - обычно всего два. В последние годы установлено, что это происходит в основном за счет так называемого внутриматочного каннибализма. Личинки в яйцеводах поедают своих менее развитых сородичей - как личинок, так и яйца. Кроме того, у них есть специальные адаптации, позволяющие «объедать» эпителий стенок яйцеводов самки в особой области - так называемой трофической зоне.

Суть экспериментов Каммерера состояла в том, чтобы в течение ряда поколений разводить обыкновенных саламандр в холодных и сухих условиях, имитирующих альпийский климат, а альпийских саламандр, наоборот, в условиях, имитирующих теплый и влажный климат предгорий и равнин. Полученные результаты были опубликованы в журналах Archiv fur Entwicklungsmechanik и Centralblatt fur Physiologie соответственно за 1904 и 1907 гг. По мнению Каммерера, был установлен «полный и наследуемый взаимный обмен репродуктивными признаками». Обыкновенные саламандры в условиях, напоминающих климат альпийских высокогорий, в конце концов (после нескольких абортивных рождений личинок) стали рождать двух полностью сформированных молодых потомков. А альпийские саламандры, помещенные в условия теплого и влажного климата, стали рождать личинок в воду, причем их число увеличивалось от помета к помету. Второй, особенно важной частью опыта было выращивание рожденных в этих необычных условиях потомков до стадии половой зрелости и последующее их разведение. Это заняло несколько лет. Начав экспериментировать в 1903 г. с группой из 40 «ненормально рожденных» особей обоих полов, Каммерер в течение 1906 и 1907 гг. получил от них 6 пометов: 4 для обыкновенной и 2 для альпийской саламандры.