Современная биология

1. Представителивитализма (лат. vitalis - жизненный) расценили опровержение концепции самопроизвольного зарождения жизни как неопровержимое доказательство того, что живое является проявлением «особой жизненной силы», которую невозможно понять с позиции естественных наук. Витализм появился впервые во Франции в работах Луи Дюма (1765-1813).

2. Если живое происходит только от живого, то откуда и как появился первый живой организм?

3. Если права гипотеза биогенеза, то между живым и неживым существует непреодолимая пропасть. Осмысление этих проблем привело, с одной стороны, к возникновению концепции панспермии, а с другой стороны, к созданию (в первых десятилетиях прошлого века) новой формы гипотезы абиогенеза, получившей название концепции «биохимической эволюции».

Панспермия

Крушение концепции самопроизвольного происхождения жизни в ее классической форме оценивалось исследователями по-разному. Например, Ч.Дарвин в одном из своих писем в 1863 г. писал, что сущий вздор рассуждать сейчас о происхождении жизни. С тем же успехом можно было бы рассуждать о происхождении материи. Дарвин имел в виду уровень естественнонаучных знаний того периода. Но иначе по этому поводу думали в конце XIX в. два выдающихся физика того времени: Г. Гельмгольц и У. Томсон (Кельвин). Гельмгольц высказал мысль, что если все наши попытки получить живые организмы из неживой материи провалятся, то с научной точки зрения правомочно задать вопрос: возникала ли жизнь когда-нибудь вообще или ее зародыши переносятся из одного мира в другой и развиваются повсюду, где есть подходящие условия?

У.Томсон (Кельвин) также считал отнюдь не научной точкой зрения предположение, что в космосе движется бесчисленное множество метеоритных камней, несущих семена жизни, и что жизнь на Земле произошла благодаря таким обломкам более древних миров, которые попали на нашу планету. Создание концепции панспермии было осуществлено в 1908 г. шведским химиком С. Аррениусом (1859-1927). Он допустил, что споры бактерий и вирусов могут уноситься, в том числе и с нашей планеты, под действием электромагнитных сил и перемещаться в космосе под давлением света звезд. В частности, согласно взглядам этого ученого споры могут оседать на частицы пыли и тем самым путешествовать в космосе. Созданную С. Аррениусом концепцию панспермии называютклассической формой изложения концепции панспермии.

В качестве новой формы этой концепции сегодня рассматривается гипотеза о существовании внеземных цивилизаций. Согласно этой концепциинаправленной панспермии жизнь на Землю «доставлена» некоей более развитой цивилизацией из другой галактики целенаправленным образом. В качестве доказательства этой гипотезы ее авторы ссылаются на неоднократные посещения в прошлом и настоящем нашей планеты неопознанными летающими объектами (НЛО). Представители классической концепции панспермии основывают свои взгляды обычно на результатах исследования метеоритов. Например, при исследовании двух метеоритов - первый упал в 1950 г. возле местности Мози (США), второй - в местности Мергисон (Австралия) в 1969 г. - были обнаружены отдельные аминокислоты и жирные кислоты (метеорит Мергисон). На основе исследований метеоритов ученые пытаются ответить на ряд вопросов: 1) как живое может образоваться в условиях глубокого космоса? 2) если живое вещество переносится в космическом пространстве, то почему «земная жизнь» не освоила Солнечную систему? Например, на Луне должны быть представители живого, но они не обнаружены.

Концепция стационарного состояния

Согласно этой концепции Земля никогда не возникала и существует вечно и всегда способна поддержать жизнь. Если и происходили изменения Земли, то очень незначительные. В качестве главного аргумента сторонники этой концепции выдвигают существующие неопределенности в физических, химических, геологических теориях при определении возраста Земли и Вселенной в целом. Виды живых организмов, согласно этой концепции, существовали всегда и для всех них есть только две возможности: выживать за счет численности либо вымирать. Сторонники этой концепции ставят под сомнение и результаты палеон-тологических исследований об изменении живых организмов во времени. Например, по палеонтологическим данным, кистеперые рыбы вымерли 70 млн. лет назад. Однако представители этого вида были обнаружены в районе Мадагаскара в наше время. Сравнение палеонтологических данных с существующими видами может иметь, по мнению сторонников этой концепции, лишь экологический смысл: перемещение вида, увеличение его численности или вымирание в неблагоприятных условиях. Существующие разрывы в палеонтологической летописи видов, на которые обратил внимание французский ученый Ж. Кювье (1769-1832), и объяснение их возникновения периодически случающимися катастрофами на Земле используются сторонниками этой концепции в качестве аргументов в пользу вечного, не возникающего и не исчезающего феномена жизни.

Креационизм

Креационизм (лат. «crеatio» - сотворение) - это концепция, представители которой считают, что жизнь возникла в результате деятельности некоего сверхъестественного события в прошлом. Например, в христианстве таким событием является Бог, создавший все, что мы называем Вселенной. В 1650 г. ирландский архиепископ Ашер из города Арма вычислил дату, когда Бог сотворил мир: 23 октября в 9 часов утра 4004 г. до нашей эры. Эту дату Ашер получил путем сложения возрастов всех людей, упоминающихся в Библии от Адама до Христа (библейская генеалогия). Археологические раскопки показывают, что уже до этой даты существовали высокоразвитые цивилизации. Среди креационистов в духе христианства бытует общее мнение о том, что Божественное творение мира было единожды, без всяких дополнений и коррекции, и в этом творении человек занимает исключительное место: «мир природы, твари созданы для владения им человеком, ходящим под Богом».

Кроме того, сам акт и процесс Божественного творения, как утверждают креационисты, недоступен рациональному научному объяснению, о чем свидетельствуют, по их мнению, результаты самой науки. Аргументация современных представителей креационизма выглядит следующим образом:

1. В разумном устройстве мира ученые могут убедиться на основе экспериментов и наблюдений.

2. Естественный отбор - это ярлык общеизвестного факта, что одни существа жизнеспособнее других.

3. Естественный отбор - это механизм рекомбинации генов в пределах одного вида.

4. Генетический код видов, созданных Богом, является совершенным.

5. Мутации генов являются вредными и губительными для организма (некоторые креационисты считают, что случайные мутации могут быть и полезными для организмов).

6. Повеление Бога «плодитесь и размножайтесь» часто трактуется как реализация огромного генетического разнообразия, заложенного Богом в геномы организмов, в том числе и одного вида.

Концепция биохимической эволюции

Концепция биохимической эволюции - это современное развитие гипотезы абиогенеза. В ней исследуется биохимический уровень эволюции живого на Земле. Данная концепция была создана, чтобы ответить на наиболее важные вопросы о происхождении живой материи на Земле:

1. Какие физические, химические и геологические условия могли способствовать возникновению органических соединений из неорганических в историческом прошлом Земли?

2. Как могло происходить образование жизненно важных полимеров из мономеров для живых организмов?

3. Какие полимеры возникли первыми: белки, не способные к самовоспроизведению, или нуклеиновые кислоты молекул ДНК и РНК?

4. Первыми возникли молекулы РНК или ДНК?

5. Какими могли быть первоначальные организмы с точки зрения механизма обмена веществ, строения и взаимодействия с другими организмами?

6. Как возникла клетка?

7. Каково биохимическое содержание главных факторов эволюции живого, естественного отбора и генетического механизма наследственности и изменчивости?

Основателями этой концепции являются два автора, которые независимо друг от друга развили сходные идеи: русский академик А. Опарин (1894-1980) и англичанин Дж. Холдейн (1892-1964). В 1924 г. А. Опарин, а затем в 1929 г. Дж. Холдейн сформулировали концепцию, согласно которой живое вещество на Земле возникло в результате химической эволюции неорганического вещества при наличии соответствующих условий.

Эта концепция основывается на следующих положениях:

1. Отсутствие жизни на Земле до ее возникновения. Считается, что физические, геологические и химические условия, когда возникала жизнь, существенно отличались от условий, когда ее не было, поэтому она не может возникнуть сегодня таким же образом, как это произошло раньше.

2. Единство химической основы живого и неживого.

3. Уникальность физических условий. Определенная масса Земли, расстояние от Солнца и других планет и другие физические параметры, которые позволяли удержать атмосферу

4. Наличие в ранней атмосфере химических элементов в восстановительной форме, без существования кислорода в газообразном, химически несвязанном состоянии.

5. Образование воды на Земле, играющей огромную роль в жизни живого.

6. Целая совокупность физических, химических и геологических факторов (относительно высокая температура поверхности Земли), возможность возникновения мощных электрических разрядов в ранней ее атмосфере, отсутствие озонного слоя, препятствующего губительному воздействию ультрафиолетового излучения на живые организмы.

Предположение о том, что первоначальная атмосфера Земли не содержала свободного кислорода, позволило А. Опарину в книге «Происхождение жизни» (1923) сформулировать следующие положения его концепции:

Химические и физические условия на Земле привели к образованию в океанах органических соединений, их накоплению в виде «первичного бульона». Из органической химии того периода было уже известно, что синтез органических веществ лучше проходит в бескислородной, чем кислородной (окислительной) среде, поскольку кислород чрезвычайно активен с другими химическими элементами. Кроме того, из геологических исследований было известно, что, например, металлы в окислительной форме встречаются в молодых породах Земли, а не в древних.

В «первичном бульоне» в его одинаковой (гомогенной) массе путем процесса фрагментации образовались капли -коацерваты(лат. «coazervatus» - накопленный, собранный), обладающие способностью избирательно накапливать различные соединения.

Химический состав коацерватов определялся в основном физико-химическими свойствами среды. Различия в химическом составе и величине коацерватов, по мнению А. Опарина, стали основой для действия предбиологического отбора.

Взаимодействие коацерватов с внешней для них средой привело к образованию мембранных структур, обеспечивающих стабильность существования комплексов коацерватов.

Развитие мембранных структур, регулировавших взаимодействие коацерватов с внешней средой, могло привести, по мнению А. Опарина, к образованию клеток. Главнейшей ступенью предбиологической эволюции живого в концепции А. Опарина считается объединение способных к самовоспроизведению комплексов нуклеотидов (структуры, составляющие ДНК и РНК) с каталитической активностью белков (полипептидов).

В 1953г. С. Миллер, молодой американский исследователь, под руководст-вом своего знаменитого соотечественника Нобелевского лауреата Г. Ори выполнил работу, результаты которой глубоко заинтересовали ученых. Миллер создал установку, с помощью которой моделировались химический состав предполагаемой первичной атмосферы Земли и ее физические условия, способствовавшие возникновению электрических разрядов в этой атмосфере. Газовая смесь, через которую пропускались электрические разряды, состояла из паров воды, метана, аммиака и водорода. Изучение состава жидкости, полученной в результате эксперимента, обнаружило в ней органические мономеры: мочевина, несколько аминокислот и молочная кислота.

Результаты С. Миллера проверялись другими исследователями, которые использовали такие факторы воздействия на смесь газов в установке С. Миллера, как ударная волна, радиация, ультрафиолетовое излучение и тепловое излучение. Во всех опытах получались сходные результаты. Из неорганических соединений синтезировались органические соединения. Например, при гамма-излучении обнаружили рибозу и дезоксирибозу

На современном уровне идеи концепции биохимической эволюции живого с учетом информации о двух факторах эволюционного процесса (естественный отбор и наследственная изменчивость) успешно развиваютсясимбиотической теорией образования эукариотической клетки и эволюции одноклеточных и многоклеточных эукариотов (современного царства живых организмов). Эта теория учитывает способы питания первых организмов, уровень структурности их генетического материала, способы воспроизводства и другие факторы.

Согласно этой теории свободный кислород в атмосфере Земли появился в результате фотосинтетической деятельности зеленых растений. До этого ультрафиолетовое излучение являлось основным источником энергии для синтеза органических веществ. Далее высказывается предположение, что образованный древний белок (полипептид) обладал повышенной активностью, которая способствовала образованию молекул ДНК. Представители этой концепции полагают, что первые организмы - пробионты.- уже имели главные атрибуты жизни: ДНК, РНК, мембранные структуры, деление и некоторые другие. Действительно, все существующие сегодня живые организмы осуществляютобмен веществ или брожением, или фотосинтезом, или дыханием. По отношению к кислороду организмы делятся наанаэробные организмы, гибнущие в кислородной среде и на аэробные организмы, обязательно нуждающиеся в кислороде, и на те промежуточные, которые могут жить в кислородной и бескислородной среде (часть бактерий и грибов). В симбиотической теории много допущений, некоторые из них имеют подтверждение. Кратко об этих допущениях:

1. В восстановительной атмосфере Земли (без свободного кислорода) первые организмы должны были бытьанаэробными и гетеротрофами (греч. «heteros»- разный, «trophe» - пища) (т.е. питались органическими соединениями из «первичного бульона» океанов).

2. По мере их размножения органический ресурс океана истощался. Это привело к образованию автотрофных организмов, способных непосредственно использовать световую энергию Солнца и энергию химической связи из неорганических соединений.

3. Жизнедеятельность анаэробов на первичной стадии возникновения живого приводила к возникновению свободного кислорода в атмосфере Земли, что вело к созданию условий возникновения аэробных организмов.

4. Увеличение роста кислорода в атмосфере усложнило жизнь первичных анаэробов-гетеротрофов (появился озонный слой защиты аэробов и т. п.).

5. Некоторые первичные анаэробы вымерли, другие нашли бескислородные ниши для своего существования (например, метанобразующие бактерии существуют и сегодня в горячих источниках), некоторые из них вступили во взаимодействие с аэробами. Это привело к образованию первых клеток эукариотов. Эти утверждения основываются на исследовании строения, функций, структур современных организмов-анаэробов и организмов-аэробов, для которых необходима определенная норма концентрации кислорода в газообразном состоянии. Многие сохранившиеся роды прокариотов состоят исключительно из анаэробных организмов.

6. Вскоре после возникновения простейших организмов сформировались три надцарства жизни: архебактерии, эубактерии (включая синезеленые водоросли) и эукариоты (грибы, растения, животные). Для обоснования своих положений симбиотическая теория использует также сравнение геномов современных представителей этих царств и их прародителей.

Во временном масштабе считается, что первые фотосинтезирующие прокариотические бактерии возникли 3,5-3 млрд. лет тому назад. 2-1,5 млрд. лет назад возникли организмы-эукариоты. У этих организмов механизм обмена веществ эффективнее механизма обмена веществ у организмов-анаэробов в 18 раз. 2 млрд лет назад в атмосфере возник кислород.

Таким образом, согласно этой теории эволюция привела к возникновению анаэробов-прокариотов, затем деятельность анаэробов создала возможность возникновенияаэробов-эукариотов, для которых необходима определенная норма свободного кислорода. К сожалению, современный человек делает все, чтобы изменить норму содержания кислорода в атмосфере (сжигает, загрязняет и вырубает «легкие» Земли), и тем самым способствует возникновению исторически первой среды обитания для анаэробных бактерии. В современных условиях они усилят борьбу с ныне существующими живыми организмами, которым нужен свободный кислород. В последнем случае речь идет о возможных массовых эпидемиях. Антропогенный фактор современного человека ведет к деградации современной окружающей среды.

В конце прошлого века было сделано интересное открытие на дне рифтовых впадин океанов - «черных курильщиков». Это образования, напоминающие вулканы с кратером, возвышающиеся на десятки метров над океаническим дном. Они состоят из готовой руды. Черный дым, исходящий из них, является нагретой до 350°С взвесью из железа, марганца, меди и серы. На поверхности «черных курильщиков» обнаружены живые организмы, живущие при температуре до +400°С. Они создают из неорганических веществ собственные органические соединения и способны синтезировать так же неорганические соединения в виде конечных продуктов своей жизнедеятельности, например золото. Эти существа напоминают кольчатых червей, достигающих 1м в длину. Этот факт используется для доказательства правильности теории симбиоза.

Развитие эволюционной концепции

История развития эволюционных идей

Первый период. Этот этап охватывает период от античной натурфилософии до эпохи Возрождения. Основные черты этого периода: сбор сведений об органическом мире, господство представлений о божественном творении всего живого (креационизм) и наивно трансформистеких представлений о происхождении органического многообразия форм. Представления наивного трансформизма о самозарождении живых существ, возникновении сложных организмов путем случайного сочетания отдельных органов, при котором нежизнеспособные сочетания вымирают, а удачные сохраняются (Эмпедокл 495-435 гг. до н.э.), внезапном превращении видов (Анаксимен 588-526 гг. до н.э.) нельзя назвать предвосхищением теорий органической эволюции. Созданная Аристотелем (384-322 гг. до н.э.) теория постепенного развития живых форм (от простого к сложному) была основой представлений о живой природе в средние века. Характерной чертой этого времени являются попытки описания и формальной классификации животных и растений.

Второй период. Этот этап начинается с эпохи Возрождения. В это время интерес к естественным наукам усиливается, и, начиная с XIV века в число ученых, принимавших идеи эволюции органического мира, постоянно возрастало. Характерной чертой этого периода является систематизация накопленного материала и построение первых таксономических классификаций. На смену трансформистским представлениям пришла метафизическая концепция неизменности видов. В это время большой вклад в создание системы природы внес К. Линней (1707-1778 гг.). Он описал более 8000 видов растений, установил единообразную терминологию и порядок описания видов. В основу своей классификации он положил принцип иерархичности, т.е. соподчиненности таксонов (систематических единиц). В системе Линнея самым крупным таксоном был класс, самым мелким - вид. К.Линней создал самую совершенную для того времени систему органического мира, включив в нее всех известных тогда животных и все известные растения.

Третий период. Этот этап развития эволюционных идей характеризуется формированием исторического подхода к объяснению целесообразности живого. Начало данному этапу положила концепция развития французского ученого Ж.Б. Ламарка. Ее основные положения изложены им втруде «Философия зоологии» (1809г.). Ламаркизм - первая целостная эволюционная концепция, тесно связанная с развитием трансформизма в истории эволюционного учения. Ламарк (1744-1829 гг.) постулировал следующие положения: организмы изменчивы; виды (и другие таксономические категории) условны и постепенно преобразуются в новые виды; общая тенденция исторических изменений организмов - постепенное совершенствование их организации (градация), движущей силой которой является изначальное (заложенное Творцом) стремление природы к прогрессу; организмам присуща изначальная способность целесообразно реагировать на изменения внешних условий; изменения организмов, приобретенные в течение жизни в ответ на изменения условий, наследуются. В теории Ламарка были впервые объединены идея изменяемости видов и идея прогрессивной эволюции, но не было найдено объяснения механизмов эволюционного процесса. Для ламаркизма характерны два признака: телеологизм - как присущее организмам стремление ксовершенствованию; и организмоцентризм - признание организма в качестве элементарной единицы эволюции.

Теория катастроф Ж. Кювье. Используя палеонтологическую летопись Земли, Жорж Кювье (1769-1832 гг.) истолковывал ископаемые останки как результаты «катастроф» в ее истории, порождающих новые виды.

Изучая вымерших животных, Кювье обнаружил, что останки одних видов относятся к одним и тем же геологическим напластованиям и не встречаются в смежных. Отсюда он сделал вывод, что животные, некогда населявшие нашу планету, погибали почти мгновенно от каких-то неизвестных причин, а позднее на их месте появлялись новые обитатели, не имевшие ничего общего со своими предшественниками. К тому же, по данным Кювье, многие нынешние участки суши когда-то были морским дном, причем море здесь наступало и отступало по нескольку раз. При этом осадочные породы, которые должны были располагаться горизонтально, часто оказывались изломанными, смятыми в гигантские складки. На основании этих фактов Кювье предположил: на Земле время от времени происходили гигантские катастрофы, уничтожавшие целые материки, а вместе с ними и всех их обитателей. Позднее на их месте появлялись новые организмы. Теория катастроф в начале XIX в. выглядела вполне убедительной.

Идея внутривидовой борьбы за существование была выдвинута социологом Мальтусом.В 1778 г. Томас Мальтус опубликовал работу «Трактат о народонаселении», в котором описал негативные последствия не сдерживаемого ничем естественного роста населения (предположение Мальтуса о росте численности по геометрической прогрессии не подтвердилось, но проблема была поставлена правильно, о чем говорят современные проблемы роста численности населения). Рассуждения Т. Мальтуса были должным образом оценены двумя исследователями независимо друг от друга Ч. Дарвином и А. Уоллесом (1823-1913).

Эволюционная теория Ч. Дарвина.

В 1853 г. А. Уоллес изложил на 20 страницах собственные идеи объяснения, каким образом происходит эволюция, и послал их Ч. Дарвину Далее Дарвин и Уоллес выступили в июне 1858 г. с докладами о своих идеях на заседании Лондонского Королевского общества. Спустя почти год Дарвин опубликовал свою знаменитую книгу «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859).

Теория Дарвина-Уоллеса не доказывала существования эволюции в живой природе, а предлагала объяснение механизма, как она может происходить. В частности, она утверждала, что естественный отбор дает объяснение возникновению новых видов из предшествующих:

Факт 1. Особи, входящие в состав популяции, обладают большим потенциалом размножения.

Факт2. Число особей в каждой данной популяции примерно постоянно.

Факт 3. Во всех популяциях существует изменчивость.

В работе «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859г.) Чарльз Дарвин (1809-1882 гг.),обобщив отдельные эволюционные идеи,создал стройную, развернутую теорию эволюции. Движущими силами эволюции он считал наследственную изменчивость и естественный отбор, а в качестве элементарной единицы эволюции - вид.

Основная идея Ч. Дарвина состоит в том, что он предложил изучение эволюции не с изучения отдельных особей, а с сообществ особей, популяций. Взаимодействие между родственными особями в популяции приводит в теории Ч. Дарвина к эволюции организмов. Теория эволюции Ч. Дарвина предложила два основных принципа: принцип естественного отбора и принципдивергенции(лат. divergentus -- расхождение). Последний принцип, как полагал Ч. Дарвин, может быть использован для объяснения видового разнообразия организмов на Земле. Он полагал, что сходные организмы связаны узами родства и происходят от одного предка.

Основные положения учения Ч. Дарвина

1. Изменчивость свойственна любой группе животных и растений, и организмы отличаются друг от друга во многих различных отношениях (в то время не были известны причины изменчивости; в настоящее время известно, что наследуемые изменения возникают в результате мутаций).

2. Число организмов каждого вида, рождающихся на свет, больше того их числа, которое может найти пропитание и выжить; тем не менее, численность каждого вида в естественных условиях довольно постоянна.

3. Поскольку рождается больше особей, чем может выжить происходит борьба за существование, конкуренция за пищу и местообитания.

4. Изменения, облегчающие организму выживание в определенной среде, дают своим обладателям преимущество перед другими организмами, менее приспособленными к внешним условиям. Концепция «выживаемости наиболее приспособленных» является ядром теории естественного отбора.

5. Выживающие особи дают начало следующему поколению, и таким образом «удачные» положительные изменения передаются последующим поколениям.

Открытие законов наследственности. Выяснению механизма наследования признаков посвящены опыты по скрещиванию гороха, проведенные австрийским естествоиспытателем Грегором Менделем (1822-1884). Все началось с того, что Г. Мендель, монах из монастыря св. Августина в Брюнне (ныне этот город вБрно в Чехии, в те времена в Австро-Венгрии), в 1850 г., т.е. задолго до того как Дарвин и Уоллес представили доклад по эволюции, пытался получить свидетельство на право преподавать естественные науки, но не смог сдать экзамен. Желая подготовиться к испытаниям, он поступил в университет в Вене, где в течение четырех семестров изучал математику, биологию, химию и физику. Затем он вернулся в Брюнн и стал в своем саду выращивать горох. Опыты, поставленные на горохе, помогли установить природу наследственности. В этих опытах по скрещиванию гороха Г. Мендель показал, что наследственность не имеет, как тогда считалось, промежуточного характера - признаки передаются дискретными частицами, которые сегодня называются генами.

живой материя дарвин биотический

Синтетическая теория эволюции

Создание синтетической теории эволюции.Хромосомная теория наследственности не снимала противоречий между дарвинизмом и генетикой. (Собственно говоря, такая задача перед ней и не стояла.) Важнейшим шагом на пути их преодоления явилось создание синтетической теории эволюции -- первого глубокого синтеза классического дарвинизма, генетики, систематики, палеонтологии, экологии. Он привел к качественному скачку в развитии биологического знания, к переходу биологии с классического на неклассический уровень познания.

Принципиальные и концептуальные положения синтетической эволюции были заложены трудами С.С. Четверикова (1926), Р.Фишера, Н.В. Тимофеева-Ресовского, С. Райта, Н.П. Дубинина, Дж. Холдейна (1929-1932) и др. Свое развитие она получила в трудах таких выдающихся биологов XX в., какН.И. Вавилов, И.И. Шмальгаузен, Э. Майр, Дж. Симпсон, Дж. Хаксли, Ф.Г. Добжанский и др. Непосредственными предпосылками создания теории выступали: хромосомная теория наследственности; традиция разработки биометрических и математических подходов в решении проблем генетики и эволюции, в частности закон Харди-Вайнберга (1908) для идеальной популяции (гласящий, что такая популяция - совокупность особей одного вида, населяющих определенную территорию, более или менее изолированную от соседних совокупностей того же вида, стремится сохранить равновесие концентрации генов при отсутствии факторов, изменяющих его), результаты эмпирических исследований изменчивости в природных популяциях и т.д.

Идейные основы синтетической теории эволюции сложились в научной школе С.С. Четверикова, который еще в 1905 г. обратил внимание на то, что периодические колебания численности особей вида («волны жизни») могут влиять на направление и интенсивность естественного отбора. В 1921-1929 гг. организованный Четвериковым научный коллектив провел исследования мутаций в природных популяциях. Эти исследования показали, что мутационный процесс происходит в природных популяциях; популяция обладает общим генофондом, который насыщен разными мутациями, и по мере старения вида в нем накапливается все больше мутаций (при этом признаки вида расшатываются); полная изоляция популяции и естественный отбор приводят к образованию нового вида. Работы Четверикова и его школы стали основанием науки о генетике природных популяций, синтетической теории эволюции, идей популяционного мышления в биологии, революционных по своей сути.

Формирование синтетической теории эволюции ознаменовало переход к популяционной концепции, сменившей организмо-центрическую, начало преодоления противопоставления исторического и структурно-инвариантного «срезов» в исследовании живого, интеграцию биологии на базе дарвинизма (в России -Н.И. Вавилов, И.И. Шмальгаузен, А.Н. Северцов, разработавший учение о главных направлениях биологического процесса -аромофозе,идиоадаптации и дегенерации). Это открыло качественно новый этап в развитии биологии - переход к созданию единой системы биологического знания, воспроизводящей законы развития и функционирования органического мира как целого.

Принципы и понятия синтетической теории эволюции.Рассмотрим детальнее принципыи понятия синтетической теории эволюции, доказательно моделирующей протекание эволюционного процесса, который представляет собой «векторизированный, направленный процесс изменения дискретных форм живых организмов на Земле. Он характеризуется адаптациями к абиотической и биотической среде, связанными с ними усложнением и дифференцировкой в онтогенезах живых организмов и как результат последних эволюционным прогрессом».

Синтетическая теория эволюции строится на следующих принципах ипонятиях:

Элементарной «клеточкой» биологической эволюции является не организм, не вид, а популяция. Именно популяция - та реальная целостная система взаимосвязи организмов, которая обладает всеми условиями для саморазвития, прежде всего способностью наследственного изменения в системе биологических поколений. Популяция - это элементарная эволюционная структура. Через изменение ее генотипического состава осуществляется эволюция вида;

Элементарный эволюционный материал - это мутации (мелкие дискретные изменения наследственности), обычно случайно образующиеся. В настоящее время выделяют генные, хромосомные, геномные (изменения числа хромосом и др.), изменения внеядерных ДНК и др.;

Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием элементарных эволюционных факторов, таких как: мутационный процесс, поставляющий элементарный эволюционный материал; популяционные волны (колебания численности популяции в ту или иную строну от средней численности входящих в нее особей); изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на несколько новых, самостоятельных популяций); естественный отбор.

Естественный отбор - ведущий эволюционный фактор; именно он направляет эволюционный процесс. Отбор действует на всех стадиях онтогенеза особей данного вида. Существуют разные формы естественного отбора: движущий - благоприятствующий лишь одному направлению изменчивости, когда происходит дивергенции дочерних форм; дизруптивный - разрывающий, благоприятствующий двум или нескольким направлениям изменчивости; стабилизирующий - благоприятствующий сохранению в популяции оптимального фенотипа и действующий против проявлений изменчивости.

Таким образом, популяции являются подвижными динамическими системами, испытывающими непрерывное и неравновесное воздействие мутационного процесса, флуктуации численности («волн жизни»), полной или частичной изоляции, естественного отбора. В разные периоды жизни в популяции может изменяться степень активности этих факторов, проявляться доминантное давление того или иного из них. Каждая популяция обладает «мобилизационным резервом внутривидовой изменчивости», который включается эволюционными факторами, выполняющими при этом роль пусковых механизмов эволюции. Реализации возможностей такого резерва приводят к появлению внутрипопуляционного полиморфизма, а затем и к возникновению нового вида.

Список литературы

1. Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М.С. Гиляров. - М.: «Сов. Энциклопедия». - 1989. - 864с., ил.

2. Блум Ф. Мозг, разум, поведение. - 1987. - 122с.

3. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студ. вузов. - М.: Гуманитарный изд. центр «ВЛАДОС». - 2000. - 512с.: ил.

4. Диденко А.В. Естествознание и психология: Фондовая лекция. Томск: Томский филиал Академии ФСИН России. 2006. - 31 с.

5. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Учебник под ред. акад. М.Ф. Жукова. 2-е изд. - М.: ИВЦ «Маркетинг»; Новосибирск: ЮКЭА. - 2000. - 832с.

6. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум. М.: «Высшая школа», 2002. - 110с.

7. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. М.: Изд-во «Высшая школа» - 2003. - 488с.: ил.

8. Лихин А.Ф. Концепции современного естествознания: Учебник. - М.: ТК Велби, Изд.: «Проспект». - 2004. - 264с.

9. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. - изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Альфа-М; ИНФРА-М. - 2003. - 622с.

10. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ. - 2000. - 287с.

11. Скопин А.Ю. Концепции современного естествознания: Учебник. - М.: ТК Велби, Изд.: «Проспект». - 2004. - 392с.

12. Тимощук А.С. Концепции современного естествознания для юриста: учебное пособие. - Владимир, 2005. - 112с.

13. Титов Д.С. Введение в дисциплину «Концепции современного естествознания». Естествознание и окружающий мир: Фондовая лекция. Томск: Томский филиал Академии ФСИН России, 2005. - 30 с.

14. Титов Д.С. Современная биология: Организация живой материи. Эволюция живой природы: Фондовая лекция. Томск: Томский филиал Академии ФСИН России, 2005. - 30 с.

Размещено на Allbest.ru