Эволюция – понятие, характеристика учения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

На нашей планете существуют не менее 2 млн. видов животных, до 0,5 млн. видов растений, сотни тысяч видов микроорганизмов и грибов. Истоки возникновения такого многообразия видов и приспособленность их к среде обитания волнуют ученых и исследователей всего мира.

На протяжении тысячелетий людям казалось очевидным, что живая природа была создана такой, какой мы ее знаем сейчас, и всегда оставалась неизменной. Однако в глубокой древности высказывались догадки о постепенном изменении, развитии (эволюции) живой природы. Одним из предвестников эволюционных идей можно назвать древнегреческого философа Гераклита, который сформулировал положение о постоянно происходящих в природе изменениях («все течет, все изменяется»).

Научная теория эволюции живой природы, основы которой в 19 веке заложил великий английский ученый Чарльз Дарвин, наконец, дала ответы на вопросы исследователей и учёных.

Теория Чарльза Дарвина, известная под названием теории естественного отбора, является одной из вершин научной мысли XIX века.

Большинство биологов (до Дарвина) держалось представлений о постоянстве и неизменности живых организмов-видов. Организмы и органы полностью соответствуют цели, которую якобы поставил творец. Сущность мировоззрения этого периода заключается в представлениях о постоянстве, неизменности и изначальной целесообразности природы. Такое мировоззрение получило название метафизического. Метафизические представления поддерживались церковью и правящими кругами.

В 17-18 вв. накопилось множество описаний видов животных, растений, минералов. Огромную задачу систематизации этих материалов выполнил Карл Линней (1707-1778), шведский натуралист, врач. На основе сходства по одному - двум наиболее заметным признакам он классифицировал организмы на виды, роды, классы. Он правильно поместил в один отряд человека и человекообразных обезьян. Значение трудов Линнея огромно: он предложил систему животных и растений, лучшую из всех предыдущих; ввел двойные названия видов; усовершенствовал ботанический язык.

Чарльзу Дарвину в своем основном труде "Происхождение видов путем естественного отбора" (1859), удалось, обобщив эмпирический материал современной ему биологии и селекционной практики, используя результаты собственных наблюдений во время путешествий, кругосветного плавания на корабле "Бигль", раскрыть основные факторы эволюции органического мира.

Он исследовал геологическое строение, флору и фауну многих стран, отправил с Англию огромное количество коллекций. Сравнив найденные останки растений и животных с современными (на тот период), Ч. Дарвин сделал предположение об историческом, эволюционном родстве.

В книге "Изменение домашних животных и культурных растений" (т.1-2, 1868) он изложил дополнительный фактический материал к основному труду. В книге "Происхождение человека и половой отбор" (1871) выдвинул гипотезу происхождения человека от обезьяноподобного предка.

Понятие эволюция

Впервые термин «эволюция» был использован в одной из эмбриологических работ швейцарским натуралистом Шарлем Боннэ в 1762г. В настоящее время под эволюцией понимают происходящий во времени необратимый процесс изменения какой-либо системы, благодаря чему возникает что-то новое, разнородное, стоящее на более высокой ступени развития.

Процесс эволюции касается многих явлений, происходящих в природе. Например, астроном говорит об эволюции планетарных систем и звезд, геолог - об эволюции Земли, биолог - об эволюции живых существ. В то же время термин «эволюция» применяется часто и к явлениям, не связанным напрямую с природой в узком значении этого слова. Например, говорят об эволюции общественных систем, взглядов, каких-либо машин или материалов и т. п.

Особый смысл приобретает понятие эволюции в естествознании, где исследуется преимущественно биологическая эволюция.

Биологическая эволюция - это необратимое, и в известной степени направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованиями биогеоценозов и биосферы в целом. Иными словами, под биологической эволюцией следует понимать процесс приспособительного исторического развития живых форм на всех уровнях организации живого.

Предпосылки возникновения теории естественного отбора

Ответ на вопрос, как возникают новые виды, Дарвин искал в практической деятельности человека. Он изучал работу животноводов, растениеводов, сам занимался разведением кур и голубей, наблюдал за питанием насекомых и опылением растений, вел обширную переписку с людьми науки и практики, читал множество книг.

Изучая историю выведения разных пород лошадей, кур, овец, Дарвин установил, что многочисленные породы берут начало от одного или немногих диких видов. Изменения их связаны с изменением условий жизни: питания, климата и т. д. Человек отбирает животных и растения с полезными для него изменениями. Сам человек, как думал Дарвин, не может создавать эти изменения, их вызывает природа, а человек лишь комбинирует эти дары природы, отбирает их. Благодаря отбору накапливаются и усиливаются полезные человеку изменения, а это приводит к совершенствованию старых пород и сортов и к выведению новых.

Но как возникают новые виды в природе? Отбор может идти не только по заранее намеченному плану, но и без него, без ясно осознанной цели. При этом человек не только отбирает лучших, но и уничтожает тех, которые не отвечают его нуждам или вкусам. Следовательно, не каждое существо, появившееся на свет, может уцелеть и подарить миру потомство.

А как же в естественных условиях? Каждый ли пробившийся из земли росток разовьется в растение? Каждый ли появившийся в гнезде птенец станет взрослой птицей? Нет. Но кто выживет? Очевидно, тот, кто окажется более приспособленным к условиям жизни. Но ведь в природе нет браковщика. Кто же отбирает?

Отбор происходит сам собой, естественным путем.

В хозяйстве отбирает рука человека - это искусственный отбор, в природе - рука времени - естественный отбор. В природе животные и растения тоже изменяются под давлением изменившихся условий жизни. Но не все особи одного вида изменяются одинаково, и те из них, которые имеют хоть какое-нибудь, пусть незначительное, преимущество перед остальными, выживают в результате естественного отбора, оставляют потомство и в конце концов вытесняют менее приспособленных. Естественный отбор приводит к постепенному накоплению и усилению полезных для организма изменений, к совершенствованию организмов и приспособлению их к меняющимся условиям среды, а в результате - к появлению новых видов.

Основные положения эволюционной теории

Используя результаты собственных наблюдений, собранных во время путешествий Дарвин в течение 20 лет упорно работал над созданием эволюционного учения.

Теория эволюции Ч. Дарвином изложена в книге «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859).

Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина сводятся к следующему:

1.Многообразие видов животных и растений - это результат исторического развития органического мира.

2.Главные движущие силы эволюции - борьба за существование и естественный отбор. Материал для естественного отбора дает наследственная изменчивость. Стабильность вида обеспечивается наследственностью.

3.Эволюция органического мира преимущественно шла по пути усложнения организации живых существ.

4.Приспособленность организмов к условиям окружающей среды является результатом действия естественного отбора.

5.Могут наследоваться как благоприятные, так и неблагоприятные изменения.

6.Многообразие современных пород домашних животных и сортов сельско - хозяйственных растений является результатом действия искусственного отбора.

7.Эволюция человека связана с историческим развитием древних человекообразных обезьян. Эволюционное учение Ч. Дарвина можно рассматривать как переворот в области естествознания.

Результаты действия естественного отбора

Естественный отбор является неизбежным результатом борьбы за существование и наследственной изменчивости организмов.

Чарльз Дарвин обратил внимание на то, что хотя любое живое существо изменяется в течение жизни, но и рождаются особи одного вида неодинаковыми. Он писал, что опытный фермер различает каждую из овец даже в большом по численности стаде. Например, шерсть их может быть светлее или темнее, гуще или реже и т. п. В обычных условиях среды такие различия несущественны. Но при перемене условий жизни эти мелкие наследственные изменения могут давать преимущества их обладателям. Среди множества бесполезных и вредных изменений могут встречаться и полезные. Рассуждая, таким образом, Дарвин пришел к идее естественного отбора. Особи с полезными отличиями лучше выживают и размножаются, передают свои признаки потомству. Поэтому в следующем поколении процент таких особей станет больше, через поколение еще больше и т. д. Таков механизм эволюции. Дарвин писал: «Можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и невидимо…» Эволюция разных видов идет с разной скоростью.

По Дарвину, естественный отбор представляет собой важнейшую творческую силу, которая направляет эволюционный процесс и закономерно обуславливает возникновение приспособлений организмов, прогрессивную эволюцию и увеличение разнообразия видов.

Возникновение приспособлений (адаптации) организмов к условиям их существования, придающее строению живых существ черты «целесообразности», является непосредственным результатом естественного отбора, поскольку самая сущность его -- дифференцированное выживание и преимущественное оставление потомства именно теми особями, которые в силу своих индивидуальных особенностей лучше других приспособлены к окружающим условиям.

Накопление отбором от поколения к поколению тех признаков, которые дают преимущество в борьбе за существование.

Теория естественного отбора позволяет объяснить развитие самых сложных и совершенных приспособлений, в том числе таких, как взаимное приспособление друг к другу двух разных видов, взаимодействие которых выгодно для обоих. Таковы, например, взаимные приспособления цветковых растений и опыляющих их насекомых.

Действуя в видовых популяциях, естественный отбор способствует формированию и распространению особенностей, важных и полезных для вида в целом: при этом может возникнуть противоречие между «интересами» вида и отдельных особей. В этом случае закрепляются признаки, полезные для вида, несмотря на их отрицательную роль для отдельных особей.

Вторым (после возникновения адаптации) важнейшим следствием борьбы за существование и естественного отбора является, по Дарвину, закономерное повышение разнообразия форм организмов, носящее характер дивергентной эволюции. Поскольку наиболее острая конкуренция ожидается между наиболее сходно устроенными особями данного вида в силу сходства их жизненных потребностей, в более благоприятных условиях окажутся наиболее уклонившиеся от среднего состояния индивиды.

Эти последние получают преимущественные шансы в выживании и оставлении потомства, которому передаются особенности родителей и тенденция изменяться дальше в том же направлении. При преимущественном сохранении в каждом поколении самых крайних вариантов изменчивости, очевидно, что эволюция пойдет в направлении разделения вида на разновидности, которые со временем превратятся в новые (дочерние) виды.

По Дарвину, предковая и промежуточная формы имеют худшие шансы для выживания по сравнению с наиболее уклонившимися дочерними формами, поскольку первые более сходны друг с другом, и конкуренция между ними должна быть наиболее ожесточенной. В итоге от общего предка в ходе эволюции должны происходить все более разнообразные и отличающиеся друг от друга потомки.

Примеры естественного отбора

Примеры естественного отбора были описаны учеными только в XX века.

Самый известный из этих примеров с бабочкой березовой пяденицей в Англии. Осматривая в 1950г. коллекции бабочек, собранные за предшествующие сто лет, биологи обнаружили, что бабочки с черными крыльями встречались все чаще, а с серыми все реже. Оказывается, днем пяденицы неподвижно сидят на стволах деревьев, полагаясь на свою маскирующую окраску. В XIX века серая окраска превосходно скрывала бабочек на фоне лишайников, которыми были покрыты деревья.

Но по мере того как загрязнение воздуха в Англии усиливалось, лишайники вымирали, а стволы становились черными от копоти. На темном фоне серые бабочки стали заметными для своих главных врагов птиц. Черная же форма оказалась хорошо замаскированной. В результате соотношение черных и серых бабочек неуклонно изменялось в пользу черных. (Отметим, что единицей эволюции всегда является не особь, а популяция, т. е. группа особей (в данном случае пядениц), обитающих рядом друг с другом и скрещивающихся между собой).

Ещё одним примером естественного отбора служит возникновение устойчивости к ядохимикатам у насекомых. Профессор К.Уильямс писал, что в начале 40-х гг. XX века «в руках человека оказалось мощное оружие. Это был ядохимикат ДДТ, который, как всемогущий ангел-мститель, обрушивался на вредных насекомых. После первого же соприкосновения с ним комары, мухи, почти все насекомые срывались в штопор, падали, час-другой жужжали, лежа на спине, а потом погибали». Первые сообщения об устойчивости насекомых к ДДТ появились в 1947г. и касались комнатной мухи. Из полчищ вредных насекомых систематически выживали лишь немногие, случайно оказавшихся более устойчивыми к яду. Но каждый следующий год в живых оставалось все более и более стойкое потомство. «Несколько лет спустя, - писал Уильямс, - комары, блохи, мухи и другие насекомые уже перестали обращать внимание на ДДТ. Скоро они начали его усваивать, потом полюбили». Такая устойчивость была обнаружена более чем у 200 видов насекомых, и список этот продолжал расти.

Совершенно аналогична история «привыкания» болезнетворных бактерий к антибиотикам и многим другим лекарствам.

Мнения ученых о теории Ч. Дарвина

Одни ученые сравнивали впечатление от книги со вспышкой молнии, которая заблудившемуся темной ночью человеку внезапно освещает дорогу. Другие - с бомбой, которую Дарвин бросил из своего мирного сельского жилища в лагерь противника.

Во Франции ученые отнеслись к теории с презрением. Немецкие антидарвинисты выпустили свинцовую медаль, на которой Дарвин был изображен в оскорбительно-карикатурном виде с ослиными ушами.

Английский геолог Седжвик с возмущением говорил, что эта теория не более как цепь мыльных пузырей, и свое письмо к Дарвину закончил так: “Ныне - один из потомков обезьяны, в прошлом - ваш старый друг”. Так как учение Дарвина подрывало устои религии, реакционные ученые натравливали на него духовенство.

«Наука и Христос не имеют ничего общего» - таков вывод, который сделал из своего учения сам Дарвин. Этим и объясняется тот факт, что учение Дарвина встретило бешеное сопротивление со стороны всех реакционных сил буржуазного общества и, прежде всего со сторону церкви.
Уже в первой рецензии на книгу «Происхождение видов» учение Дарвина было подвергнуто критике с позиций богословия, как в корне враждебное религии и непримиримое с ней. Особенную злобу богословов и ученых старого закала вызвала материалистическая теория Дарвина о происхождении человека.

Об одном критике Дарвин писал друзьям, что сам критик, пожалуй, не стал бы его жечь на костре, но он принес бы хворосту и указал бы черным бестиям, как его поймать. Католические священники организовали особую академию для борьбы с эволюционным учением, назвав его “скотской философией”.

Брань и презрение невежественных людей огорчали Дарвина, но он не отвечал им. Он ценил лишь мнение людей, которых уважал.

Передовые ученные встретили теорию Дарвина с большим воодушевлением. Немецкий биолог Э. Геккель писал, что, прочтя эту гениальную книгу, он почувствовал, как “завеса упала с его глаз”. Молодой профессор Гексли готов был “взойти на костер” за новую идею. Тропа, по которой Дарвин предлагал следовать за собой, казались ему не воздушным путем из нитей паутины, а широким мостом, по которому можно пройти через многие пропасти.

Ф. Энгельс отметил, что Дарвин нанес сильнейший удар идеалистическим представлениям о природе, доказав, что современный органический мир является продуктом исторического развития, длившегося миллионы лет. Он сравнивал заслуги Дарвина в открытии законов развития природы с заслугами Маркса, открывшего законы развития общества.

Русский перевод “Происхождения видов” появился в 1864 году. Распространение дарвинизма в России совпало с подъемом революционного движения, с пробуждением общественного сознания после Крымской войны, с распространением идей великих русских демократов Н.Г. Чернышевского, А.И. Герцена, Д.И. Писарева. И хотя и здесь не обошлось без попыток превратить теорию в “бессвязную кучу мусора”, но при помощи многочисленных популяризаторов учение Дарвина стало достоянием широких читающих кругов и было встречено сочувственно.

Д.И. Писарев называл Дарвина гениальным мыслителем и писал, что Дарвин рассказывает о законах органической природы так просто и доказывает так неопровержимо, что всякий, кто прочтет его книгу, удивляется, как это он сам не додумался давным-давно до таких ясных выводов. Но главным бойцом в этой битве идей была сама книга Дарвина. Прошли годы, и учение Дарвина разлилось бурным потоком, сметающим на пути все препятствия. Дарвину посчастливилось при жизни увидеть торжество своих идей: не проходило и года, чтобы он не получал какой-нибудь награды.

Факторы эволюции

Различное понимание роли различных факторов эволюции -- изменчивости и наследственности, естественного отбора, скрещивания и изоляции, в процессе эволюции в значительной мере обусловлено различным пониманием последней.

Если мы будем под эволюцией понимать вообще любое историческое преобразование организма, то, быть может, мы припишем главное значение изменчивости организма как основному условию, без которого эволюция действительно невозможна. Если же мы отмечаем образование новых прогрессивных форм жизни, если мы отмечаем закономерную направленность эволюционного процесса по пути приспособления организма к окружающей среде, если мы видим все возрастающую активность организмов в использовании средств этой среды, то мы неминуемо должны признать основным фактором эволюции процесс естественного отбора наиболее приспособленных особей.

Если мы, наконец, понимаем под эволюцией процесс дифференциации известного вида организмов, его расчленение, расхождение признаков и дивергенцию, ведущую ко все возрастающему многообразию существующих форм жизни, -- то мы припишем значение основного условия эволюции различным формам изоляции (включая дарвиновскую изоляцию через отмирание исходной формы).

Изменчивость без какого бы то ни было отбора приводит лишь к дезинтеграции, т. е. к распаду органических форм. Наследственная изменчивость есть необходимое условие эволюции, но не ее движущая сила. Точно так же и изоляция сама по себе ведет лишь к распаду вида на подчиненные формы в пределах прежнего типа (подобно распаду Draba cerna на элементарные виды или «жорданоны»). Только при вмешательстве процесса естественного отбора начинается подлинное творчество новых форм жизни на базе материала, подготовленного как изменчивостью и наследственностью, так и скрещиванием и изоляцией.

Наследственность и изменчивость

Изменчивость и наследственность являются основными предпосылками эволюционного процесса. Оба эти противоположные свойства неотделимы друг от друга и входят в обязательную характеристику как растительного, так и животного организма. Значение их взаимодействия в процессе эволюции было прекрасно охарактеризовано Ф. Энгельсом в следующих словах: «Можно рассматривать наследственность как положительную, сохраняющую сторону; приспособление -- как отрицательную, постоянно разрушающую унаследованное достояние сторону; но с таким же успехом можно рассматривать приспособление как творческую, активную, положительную сторону, а наследственность -- как оказывающую сопротивление, пассивную, отрицательную деятельность».

Изменчивость - непостоянство признаков у особей одного вида. Хвоя у ели сибирской бывает зеленой, голубой, сизой, желтой, белой. Все люди отличаются по форме ушей. а также по тембру голоса, отпечатку губ, дактилоскопическому рисунку. Варьирует все: число позвонков, число ребер, мышц, форма и количество ответвлений в крупных кровеносных сосудах. Вариабельность признаков характерна не только такому виду, как человек, -- наиболее изученному организму. Варьируют признаки у всех организмов. Благодаря изменчивости постоянно существуют различия между особями одного вида, между предками и потомками. Изменчивости подвержены любые признаки организмов: морфологические, физиологические, биохимические, поведенческие, кариотипические, количественные и качественные.

Фактически вся история биологии есть история изучения изменчивости. Древнегреческие натурфилософы попытались осмыслить многообразие живых организмов. Платон: изменчивость -- следствие неточности копирования идеи. Фалес, Анаксимандр, Анаксимен: многообразие -- следствие многообразных превращений материи. Гераклит: "Все течет, все изменяется" вследствие борьбы внутренних противоречий.

Изменчивость есть фундаментальное свойство живых организмов. Она лежит в основе развития живой природы. Эволюция по Дарвину -- это превращение изменчивости среди особей в изменчивость групп в пространстве и во времени. Дарвин посвятил изменчивости три главы "Происхождения видов".

Термин изменчивость имеет два смысла: изменчивость -- как состояние, как различие между особями и их группами; изменчивость - как процесс, процесс возникновения различий между организмами одного вида (Филипченко). Выделение индивидуальной изменчивости как главной сущности живого, по Майру, есть главное отличие современной эволюционной мысли от типологической доктрины прошлых лет.

Микроэволюция

Микроэволюция -- процесс преобразования популяции или популяций под действием факторов эволюции. Термин Филипченко (1927). В разработке концепции микроэволюции большую роль сыграли работы С.С. Четверикова, Дж. Холдейна, Р. Фишера, С. Райта, Н.В. Тимофева-Ресовского, Е. Форда, Ф.Г. Добжанского, Э. Майра, Д.Г Симпсона, И.И. Шмальгаузена.

Под действием элементарных факторов на генофонд популяции происходит изменение частот отдельных генов. Это приводит к элементарному эволюционному явлению -- изменению генотипического и фенотипического состава популяции. При длительном однонаправленном воздействии естественного отбора наблюдается дифференциация популяций.

Такой процесс изучен Кэмином и Эрлихом. Они изучали популяции ужей на островах западной части озера Эри. Там было выявлено 4 класса ужей, которые отличались цветом. У змей типа А полосы отсутствуют, у типа Б полосы слабо выражены, у типа В полосы имеются, у типа Г полосы выражены лучше всего. Вокруг озера обитают ужи, относящиеся к типу Г. На островах много особей без полос. Единственным подходящим местообитанием для ужей на островах являются плоские известковые скалы, известковые обрывы и галечные отмели. С островов брали большие выборки взрослых ужей. Брали оплодотворенных самок и сравнивали соотношение типов рисунка среди потомства и среди взрослых особей. Процент особей типа А и Б в популяции взрослых особей был выше, чем в потомстве. Поэтому гипотеза возрастной изменчивости была отвергнута, так как у потомства, выращенного в лаборатории, не наблюдалось никакой возрастной изменчивости.

Гипотеза избирательной элиминации была подтверждена. У змей на островах есть враги, выискивающие жертву с помощью глаз: чайки, цапли, ястребы. Коэффициент отбора для полосатых па островах -- 0,75, для белых -- 0,20, т. к. ужи без полос плохо различимы на фоне белесых плоских известковых скал. Полосатые же ужи очень заметны. Интенсивность отбора очень высокая. Вероятность выживания полосатых в 4 раза меньше вероятности выживания ужей без полос.

Микроэволюционные процессы, связанные с применением инсектицидов, привели к тому, что 350 видов насекомых стали устойчивыми к инсектицидам. У сотни видов насекомых обнаружен индустриальный меланизм. Микроэволюционные процессы, начавшиеся сотни тысяч лет назад в районе Берингии, привели к формированию трех видов чаек: клуши, серебристой чайки, хохотуньи.

Видообразование

эволюция естественный отбор

Видообразование - это процесс изменения старых видов и появления новых в результате накопления новых признаков. Видообразование происходит на микроэволюционном уровне. При этом имеет место процесс превращения генетически открытых систем (популяций и групп популяций) в генетически закрытые -- устойчивые системы (виды).

Если судить по ископаемым остаткам, в процессе развития жизни на Земле происходило увеличение видового разнообразия. Это видно даже по изменению численности семейств. Считается, что в кембрийский период (570-- 500 млн. лет назад) насчитывалось 50-100 семейств, в девонский период (400- 350 млн. лет назад) - около 300, в триасе (230-- 180 млн. лет назад) -- около 350, ныне насчитывают около 900 семейств различных организмов животного царства.

Палеоботанические данные об изменении численности видов высших растений таковы: девонский период -- около 12 тыс. видов, каменноугольный (350-- 280 млн. лет назад) -- около 27 тыс. видов, пермско-триасовое время (280-- 180 млн. лет назад) -- около 43 тыс. видов, юрский период (180--135 млн. лет назад) -- около 60 тыс. видов, меловой период (135--67 млн. лет назад)--около 100 тыс. видов, кайнозой - около 300 тыс. видов.

Предполагается, что скорость изменения количественных морфологических признаков в ряду поколений составляет 1--5 % за млн. лет. Дж. Холдейн и М. Нимура показали, что максимальное число локусов, по которым одновременно может происходить замена генов, не может превышать 12. При большем числе замещающихся генов популяция вымирает. Холдейн предполагал, что для возникновения нового вида достаточно замещений аллелей в 1000 локусов. По расчетам, для этого требуется не менее 300 тыс. поколений. Такая скорость видообразования согласуется с палеонтологическими данными о темпах видообразования у млекопитающих.

В настоящее время палеонтологами и неонтологами установлено, что скорость эволюции у разных групп имеет значительные отличия.

Макроэволюция

Макроэволюция - это эволюция на надвидовом уровне. Термины "микроэволюция" и "макроэволюция" были предложены Ю. А. Филипченко (1927-- 1929), хотя само разграничение двух этих категорий эволюционных процессов восходит к концепциям американского палеонтолога Э. Копа (1887).

Все разнообразие взглядов по происхождению надвидовых таксонов сводят к трем группам концепций: сальтационной, редукционистской и системной.

Сальтационная концепция макроэволюции.

Сальтационисты рассматривают микроэволюцию и макроэволюцию как качественно различные процессы, не имеющие между собой ничего общего. Новые крупные таксоны возникают посредством особых механизмов. Макроэволюция - результат крупных скачкообразных преобразований отдельных особей, происходящих посредством макромутаций (сальтаций), а также путем "горизонтального переноса" генетической информации от одного вида к другому. В результате скачкообразно возникают новые виды, резко отличающиеся от родительских форм. Они же дают начало новым надвидовым таксонам. Эта концепция опирается на прерывистость палеонтологической летописи -- на отсутствие во многих случаях промежуточных форм. Наиболее давнее и уважаемое макроэволюционное учение на основе скачкообразных преобразований плана строения и организации -- это учение А. Н. Северцова об ароморфозах. Оно хорошо иллюстрируется всем известной схемой соотношения ароморфоза и идиоадаптаций. Несмотря на давность идеи об ароморфной -- скачкообразной -- эволюции, ее механизм не выяснен до сих пор. Концепция сальтаций неубедительна. Во-первых, всякая целостная система есть не просто собранием определенных структурных элементов, но результатом их интеграции, т. е. объединения, при котором свойства системы не равнозначны сумме свойств ее элементов. Поэтому организмы макромутанты часто нежизнеспособны из-за нарушений корреляции органов. Во-вторых, макромутанты мало приспособлены к среде. В-третьих, им трудно найти партнера.

Редукционистская концепция макроэволюции

Согласно этой концепции, макроэволюция не имеет никаких собственных механизмов и полностью сводится к микроэволюционным процессам. Дж. Симпсон: "Макроэволюция представляет собой лишь сумму длинной серии непрерывных изменений, которая таксономически может быть разбита на горизонтальные филетические подразделения любой величины, включая подвиды". Макроэволюция есть интегрированное выражение микроэволюционных процессов. Возникновение высших категорий -- не что иное, как экстраполяция процессов видообразования. По мнению редукционистов, накапливаясь, микроэволюционные процессы получают внешнее выражение в макроэволюционных явлениях. Макроэволюция представляет собой обобщенную картину эволюционных изменений, наблюдаемую в широкой исторической перспективе. Логично, по мнению редукционистов, применять термин "макроэволюция" к процессам внезапного видообразования (полиплоидное, гибридное), в результате которых сразу возникают организмы нового таксона. Э. Майр обоснованно утверждает, что "макрогенез -- внезапное возникновение новых видов, новых высших таксонов и новых типов -- есть логическое следствие типологической интерпретации таксонов, т. к. сторонники макрогенеза считают особь реальной единицей эволюции" (1974, 280). Возражения против макрогенеза столь многочисленны (по мнению редукционистов), а данные в его пользу столь скудны, что поддерживать гипотезу скачкообразной эволюции противоречит научному принципу экономии мышления.

Системная концепция макроэволюции

По той концепции макроэволюционные преобразования складываются из микроэволюционных изменений, но не сводятся к простой сумме последних.

Биогеография

Распространение растений и животных в Южной Америке - первое, что натолкнуло Дарвина на мысль об эволюционном развитии живой природы. В первой же фразе "Происхождения видов" он пишет: "Путешествуя на корабле ее величества "Бигл" в качестве натуралиста, я был поражен некоторыми фактами, касающимися распределения органических существ в Южной Америке и геологическими отношениями между прежними и современными обитателями этого континента". Факты эти, по Дарвину, освещают происхождение видов, эту "тайну из тайн" того времени. Дарвин посвятил две главы (12-ю и 13-ю) географии организмов. Он был уверен, что современное распределение организмов не может быть объяснено разницей в физических условиях.

Ко времени завершения работы над "Происхождением видов", зоогеография и фитогеография достигли достаточно высокого уровня и дали Дарвину большое число убедительных фактов и выводов, подтверждающих историческое развитие живых организмов. В основе биогеографических представлений Дарвина лежит принцип монофилетического возникновения видов в каких-то географических центрах, откуда они расселялись по земному шару под влиянием увеличения численности, а также под воздействием различных внешних факторов.

При этом растениям и животным приходилось преодолевать разнообразные преграды, которым Дарвин придавал важное значение. Дарвин раскрыл причины возникновения разорванных ареалов и показал огромное значение для дивергенции разных видов изоляции. Дарвин доказал непрерывность не только процесса расселения видов в пространстве, но и непрерывность исторического развития видов во времени. Тем самым под биогеографию был подведен прочный эволюционный фундамент, и она превратилась из эмпирической отрасли знания в подлинную науку Необходимо отметить, что именно зоогеография привела Дарвина и Уоллеса одновременно к эволюционному пониманию развития организмов.

Дарвину были известны многие факты в распространении организмов, которые невозможно объяснить только условиями существования. Так, он пишет, что ботаник Дж. Гукер доказал наличие одних и тех же растений на столь отдаленных пунктах, как Земля Кергулена, Новая Зеландия, Огненная Земля.

Рыбы галаксиды населяют пресноводные водоемы Тасмании, Новой Зеландии, Фольклендских о-вов, Южной Америки. Дарвин знал, что Новая Зеландия по эндемичным растениям близка к Южной Австралии, что есть сходство между флорой юго-западной части Австралии и мыса Доброй Надежды. "Это сходство, без сомнения, когда-нибудь будет объяснено", -- писал Дарвин. Дарвин упоминает о предположениях Эдуарда Форбса о том, что все атлантические острова недавно были соединены с Европой или Африкой.

На Мадагаскаре и Сейшельских островах распространены типично индийские растения. Слоновая сухопутная черепаха обитала на Мадагаскаре, Сейшельских островах, атолле Альдабра. Их ближайшие родичи -- черепахи на Галапагоссах. Мадагаскар в сотне миль от Африки, но флора и фауна его сходны с таковыми Индии, расположенной за тысячи километров. Индийская сирень есть в Индии и на Мадагаскаре. Яшерицы-игуаны встречаются на Мадагаскаре, Галапагоссах, о-вах Фиджи, Антильских островах, в Южной Америке. Гигантская птица Мадагаскара эпиорнис близка к птице моа Новой Зеландии. Почти во всех группах животных Мадагаскара есть формы, имеющие сходство с южноамериканскими формами. Мадагаскарская фауна имеет больше сходства с фауной Южной Америки, чем с фауной Африки: на Мадагаскаре нет слонов, зебр, жираф, антилоп, носорогов, буйволов, гиен, ядовитых змей. Неполнозубые живут в Южной Америке, но на Мадагаскаре обнаружен брадитерий -- ископаемое неполнозубое животное. В Новой Зеландии 129 ролов и около 70 видов растений идентичны растениям Южной Америки. Пресноводная фауна Южной Америки и Африки имеют много общего.

Эмбриология

Тесную связь между онтогенезом и филогенезом отметил и Дарвин. Он был знаком с работами К. Бэра, проводил собственные исследования. Изучая разные стадии в развитии собак, лошадей, голубей, Дарвин отметил большое сходство ранних стадий развития. В 1859 году он писал: "Зародыш -- более или менее затемненный образ общего родоначальника во взрослом или личиночном состоянии" (1949). По Дарвину, зародыш остается как бы свидетелем прошлых состояний, через которые прошел вид.

Изменения, возникающие в индивидуальном развитии, имеют, по Дарвину, не одинаковое значение. Это зависит от времени их появления. Изменения на ранних стадиях онтогенеза вызывают крупные уклонения в строении взрослых форм, часто - уродства. Изменения же, происходящие более поздно, имеют больше шансов оказаться полезными, так как они вызывают более ограниченные изменения взрослых форм. Дарвин допускал, что зародыши могут повторять не только зародышевое, но и взрослое состояние предков.

Для Дарвина сходство отдельных стадий в развитии организмов, отдельных признаков было очень важным обстоятельством, так как он считал его доказательством общности происхождения животного мира.

Закон зародышевого сходства. Карл фон Бэр сформулировал свои соображения о сходстве между зародышами разных классов позвоночных в форме четырех положений.

"В каждой большой группе общее образуется раньше, чем специальное".

"Из всеобщего образуется менее общее и т. д., пока, наконец, не выступает самое специальное".

"Каждый эмбрион определенной животной формы вместо того, чтобы проходить через другие определенные формы, напротив, отходит от них".

"Эмбрион высшей формы никогда не походит на другую животную форму, но только на ее эмбрионы".

Последнюю закономерность, ссылаясь на Бэра, использовал Ч. Дарвин в качестве одного из доказательств эволюции и дал ей название "закона зародышевого сходства".

В 1828 г. Бэр сформулировал закономерность, которую называют Законом Бэра: "Чем более ранние стадии индивидуального развития сравниваются, тем больше сходства удается обнаружить". Этот великий эмбриолог заметил, что зародыши млекопитающих, птиц, ящериц, змей и других наземных позвоночных на ранних этапах развития очень сходны между собой как в целом, так и по способу развития своих частей. Лапки ящерицы, крылья и ноги птиц, конечности млекопитающих, а также руки и ноги человека развиваются, как заметил Бэр, сходным образом и из одних и тех же зачатков. Только по мере дальнейшего развития у зародышей разных классов позвоночных появляются различия -- признаки классов, отрядов, родов, видов и, наконец, признаки данной особи.

Происхождение жизни

1922 г. А. И. Опарин выдвинул гипотезу абиотического происхождения жизни.

Абиогенез: на Земле вначале спонтанно возникли первичные органические вещества при протекании неорганических процессов.

Затем начали образовываться сложные органические вещества -- различные мономеры и полимеры.

Возник "первичный бульон".

В первичном бульоне начали формироваться многомолекулярные открытые системы, способные взаимодействовать с внешней средой. Это были коацерваты. Эти желеобразные капельки органических веществ имели выраженную поверхность раздела и были способны захватывать различные вещества и коферменты из среды. В каплях стали проходить химические реакции между веществами в присутствии ферментов. Вследствие этого капли стали расти и делиться (размножаться). Так появились протобионты (пробионты).

Эволюция пробионтов под контролем предбиологического отбора привела к усовершенствованию обмена веществ, молекулярной и надмолекулярной структуры.

Возникли организмы.

1928г. Дж. Б.С. Холдейн предложил свою гипотезу абиогенетического происхождения жизни. По периферии Солнечной системы движется 10" комет. Они образуют кометное облако Оорта.

Кометы постоянно обогащали нашу планету органикой, т. к. кометы богаты сложными химическими соединениями, включая органические.

Условия на Земле были иные, чем ныне.

В гидросфере происходили различные абиогенные синтезы биологически важных соединений. Благодаря этим синтезам, первичный океан приобрел "консистенцию горячего жидкого бульона".

Первичная жизнь долгое время существовала в вирусной форме.

Первичной формой метаболизма было брожение, т. к. атмосфера была бескислородной.

1944г. О. Ю. Шмидт предложил гипотезу возникновения Земли. Земля возникла из части газопылевого облака, захваченного Солнцем. Сгущение холодного газопылевого облака привело к разогреву будущей планеты. Постепенное охлаждение привело к формированию коры. Затем наступила биогенная стадия.

1957г. Г. Юри (лауреат Нобелевской премии за 1934г. по химии, открыл дейтерий) предложил гипотезу возникновения Земли. Земля возникла в результате аккреции -- слипания холодных твердых тел. От соударений и сжатия Земля разогрелась. Но никогда поверхность Земли не имела температуру выше 900 °С. Отсюда следует, что литосфера никогда не была полностью расплавленной, поэтому Первичный океан возник на ранних стадиях истории Земли.

Антропогинез

Н.И. Вавилов в своем учении о центрах возникновения многообразия культурных растений установил, что в зонах первоначального вовлечения биологических видов в социальную среду наблюдается наибольший полиморфизм местных популяций по большому количеству признаков. В тропической Африке, в непосредственной близости друг от друга, под действием одинаковой среды, ныне существуют наиболее низкорослые (пигмеи) и наиболее высокорослые (массаи) люди.

Пределы изменчивости африканских популяций по росту и массе соответствуют таковым остального человечества. Согласно этим данным родиной человека была Африка. Такого же мнения придерживался Ч.Дарвин.

В последнее время помимо этой гипотезы моноцентризма появилась гипотеза широкого моноцентризма. Согласно этой гипотезе человек современного типа возник где-то в Восточном Средиземноморье и в Передней Азии, т. к. именно здесь находят промежуточные между неандертальцами и ранними ископаемыми современными людьми (кроманьонцами) костные останки. Многочисленные, промежуточные между палеантропами и неантропами, формы находят на юговостоке Европы. Расселяясь, кроманьонцы широко смешивались с палеантропами -- неандертальцами. Поэтому примитивная культура неандертальского типа резко сменилась более развитой кроманьонской.

Гипотеза полицентризма предложена Ф. Вейденрейхом. Согласно этой гипотезе предполагается неоднократное возникновение человека в нескольких частях планеты -- из разных предковых форм палеантропов и даже архамтропов.

Значение эволюционной теории. Выводы.

Значение эволюционной теории заключается в следующем:

1. Выявлены закономерности превращения одной органической формы в другую.

2. Объяснены причины целесообразности органических форм.

3. Открыт закон естественного отбора.

4. Выяснена сущность искусственного отбора.

5. Выясненые силы эволюции.

Разработанная Дарвином эволюционная теория явилась большим завоеванием человечества в познании живой природы, громадной победой передовых, прогрессивных сил общества в борьбе за материалистическое, атеистическое мировоззрение, против суеверий и религиозных предрассудков.

Дарвин первым доказал реальность эволюционных изменений организмов. Взаимоотношения организма и внешней среды в его теории имеют характер диалектического взаимодействия: Дарвин подчеркивал роль изменений среды как стимула изменчивости организмов, но, с другой стороны, специфика этих изменений определяется самими организмами, и дивергентная эволюция организмов изменяет среду их обитания.

Учение о естественном отборе и борьбе за существование представляет собой, в сущности, анализ этих сложных взаимоотношений организма и среды, в которых организм не противопоставляется среде как саморазвивающаяся автономная единица, но и не следует пассивно за изменениями среды (как трактуются взаимоотношения организма и среды в теории Ламарка). Согласно теории Дарвина, эволюция представляет собой результат взаимодействия организма и изменяющейся внешней среды.

Современная эволюционная теория сложилась на основе теории Дарвина. В принципе, признавая это и оценивая конкретное место идей Дарвина в совокупности современных эволюционных и взглядов, нередко впадают в одну из двух крайностей: либо считают, что ныне концепция Дарвина как таковая имеет уже только исторический интерес -- от нее в современной науке осталась лишь сама идея естественного отбора; либо, напротив, утверждают, что со времени Дарвина основы теории не претерпели существенных изменений.

Таким образом, теория Дарвина дала логически последовательное и строго материалистическое объяснение важнейшим проблемам эволюции организмов и сложившейся в результате эволюционного процесса общей структуре органического мира.

Список литературы:

Биология: «Пособие для подготовительных отделений и поступающих в вузы» / Н.П. Соколова, И.И. Андреева, Л.Н. Катонова, Л.С. Родман; Под редакцией Н.П. Соколовой. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш.шк.,1994г.

Иорданский Н.Н. «Эволюция жизни». - М.: «Академия», 2001г.

Ч. Дарвин «Происхождение видов путём естественного отбора», серия «Классики науки», изд. «Наука» 2001г.

Зоология Г.И. Блохин, В.А. Александров издательство «Колос» 2005г.

Размещено на Allbest.ru

...