Лекция 13. Эволюционная теория возникла в результате неоднократных попыток ученых объяснить целесообразность в живой природе

Эволюционная теория. Учение Ч. Дарвина

Эволюционная теория возникла в результате неоднократных попыток ученых объяснить целесообразность в живой природе. Смысл этого понятия заключается в том, что органы и части тела всех живых существ на земле, мельчайшие детали их структур как бы созданы для выполнения определенной цели. Порой совершенство этих структур наводит на мысль о некоем создавшем их разумном начале.

Первым по времени было теологическое объяснение приспособленности. Все виды животных и растений созданы богом в первую неделю существования Вселенной.

Второе объяснение органической целесообразности называется телеологическим. Оно ведет начало от Аристотеля. Согласно Аристотелю, форма какого-либо органа – конечная цель и вместе с тем сила, осуществляющая эту цель. Учение Аристотеля – смесь идеалистических и материалистических взглядов. Когда он говорил о Материи, существующей вне нас и познаваемой в опытах и наблюдениях, он шел по стопам Демократа. Учение о Форме сближает взгляды Аристотеля с идеалистической философией его учителя Платона. Объяснения Аристотеля и сейчас находят своих сторонников, говорящих о приспособительной изменчивости.

Все последующие попытки объяснить процессы развития в природе были телеологичны и сводились к возникновению целесообразности у организмов путем прямого, направленного влияния внешней среды. Они встречаются и в сочинениях Ж. Бюффона и Де Мелье, П. Кабаниса и Эразма Дарвина – деда Ч. Дарвина. Наиболее полно телеологическое объяснение эволюции сформулировал в 1809 г. в знаменитой книге «Философия зоологии» Ж.-Б. Ламарк. Он разделил животных на 4 класса, был последователем детерменизма и постулировал два основных принципа эволюции – принцип градаций (врожденное, независимое от внешних факторов стремление к повышению организации) и принцип прямого приспособления к условиям внешней среды (путем упрощения органов). Полученные признаки, по мнению Ламарка, передаются по наследству.

Через 50 лет после «Философии зоологии» Ламарка вышла в свет и разошлась в один день книга Чарльза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора». А годом раньше, в 1958 г. Ч. Дарвин сделал доклад на заседании Линнеевского общества, где изложил основы своей эволюционной теории.

Учение Дарвина стоит на трех «китах» – трех основных факторах эволюции: наследственности, изменчивости и отборе.

Заслугу Дарвина лучше всех сформулировал Г. Гельмгольц: -

«Теория Дарвина показывает, что целесообразность в строении организма могла возникнуть без вмешательства разума, в силу самого действия одних естественных законов».

Иными словами, Дарвин дал материалистическое объяснение органической целесообразности.

Рассмотрим основные факторы эволюции:

1. Изменчивость

Дарвин установил, что изменчивость является неотъемлемым свойством всего живого. Он определил изменчивость, которая может передаваться по наследству как «неопределенную», т.е. ненаправленную. Результат являлся непредсказуемым. Изменения в организме являются в данном случае случайными. Однако имеет место и другая изменчивость – «определенная», приспособительного характера (изменения такого типа называются «модификациями»).

В настоящее время генетики в наследственной изменчивости различают следующие категории:

1. Геномные мутации – когда изменяется число хромосом в наборе.

2. Хромосомные перестройки – в процессе которых или изменяется последовательность генов внутри одной хромосомы, или негомологичные хромосомы обмениваются частями.

3. Точковые, или генные, мутации – изменяющие структуру отдельных генов и невидимые в микроскоп.

Генотип – это набор генов организма, имеющаяся в нем генетическая программа развития. Фенотип – комплекс свойств и признаков организма, результат реализации генетической программы, это компромисс между требованиями генотипа и условиями внешней среды. Следует отметить, что генотип богаче фенотипа. Наследственные задатки организма в данных условиях среды каждый раз реализуются не полностью (хотя бы потому, что рецессивные аллели подавляются доминантными). Мутации в генах являются материалом для эволюционного развития.

2. Наследственность

Слабым местом теории Дарвина является непонимание того, каким образом возникшие изменения передаются потомству. В итоге Дарвин начал даже склоняться к ламаркизму.

Для решения этого вопроса судьбе угодно было выбрать августинского монаха г. Брюнна (ныне г. Брно) Грегора Менделя. Мендель интересовался новинками научной мысли, в том числе и книгой Дарвина.

В шестидесятых годах прошлого века он проводил опыты, которые теперь изучаются в школе. Мендель установил, что признаки организмов можно разделить на две группы – доминантные и рецессивные. Проявлялись они при скрещении. Например, желтый цвет горошин подавляет зеленый цвет. Во втором поколении зеленый цвет возникает в 25 % случаев. Гениальность Менделя заключалась в том, что он истолковал полученный факт абсолютно правильно. Один признак организм получал от отца, другой – от матери. Наследственные факторы организмов распределяются в потомстве случайно.

XX век заявил о себе открытиями фундаментального значения. Уже в 1900 году Макс Планк доказал существование дискретных единиц энергии – квантов. И в 1900 году Г. де Фриз, А. Корренс и К.Чермак независимо друг от друга пришли к выводу, что наследственность «квантуется», т.е. имеются ее материальные дискретные носители, названные впоследствии генами.

Учеными было установлено, что многие признаки, например, окраска зерен, определяются не одним, а многими генами. В зависимости от сочетания таких полимерных генов признак может иметь разную интенсивность.

Пигментация кожи у человека также полимерный признак. Поэтому у супружеской пары – негра и белой женщины могут рождаться дети – мулаты с самыми разнообразными вариациями цвета кожи: от черной до почти белой.

Важно для понимания процесса наследственности и явление плейотропии гена, т.е. феномена, когда один и тот же ген определяет возникновение не одного, а многих признаков организма.

3. Естественный отбор

Отбор является направленным процессом. Он осуществляет обратную связь между условиями обитания и генофондом популяции, накладывает печать полезности на происходящие в популяции изменения.

В процессе развития науки неоднократно возникали разногласия между последователями Менделя и дарвинистами. Этот мнимый конфликт был разрешен С.С. Четвериковым. Именно он положил начало новой, так называемой синтетической эволюционной теории, объединившей дарвинизм и генетику.

Известно, что число хромосом является весьма постоянным для вида. В обычных клетках перед расхождением хромосомы удваивались в числе, расщепляясь пополам (митоз). В половых клетках – вдвое уменьшенный набор хромосом, но при слиянии спермия и яйцеклетки прежнее число восстанавливалось (мейоз). Напоминаем, что женские и мужские половые клетки – гаметы – имеют вдвое уменьшенный, так называемый гаплоидный набор хромосом. У человека – 23, у дрозофилы – 4. Лишь слияние гамет, приводящее к возникновению оплодотворенной яйцеклетки – зиготы, восстанавливает прежний, диплоидный набор.

Благодаря мейозу возникшие изменения, будучи рецессивными, накапливаются в популяции и в конце концов проявляются в фенотипе.

Существует отбор стабилизирующий, который может сохранить в популяции прежнюю норму – наиболее приспособленную для данных условий комбинацию генов. К примеру, анализ огромного материала из родильных домов свидетельствует о том, что наибольшая смертность в первые 28 дней жизни наблюдается среди детей, вес которых или много меньше, или же, наоборот, много больше среднего (3.6 кг). Лишь последние успехи педиатрии позволяют спасти значительное количество таких детей.

Но есть и другой отбор – направленный, творческий. Этому отбору подвергаются популяции диких растений и животных в периферийных частях ареала, где условия максимально отличаются от обычных.

Если стабилизирующий отбор сохраняет норму, то творческий – отклонения от нее.

Есть и третья форма отбора – дизруптивный отбор. Такой отбор сохраняет не одну норму, а две или более. Дизруптивный отбор человек применял, создавая из дикой лошади скакунов и тяжеловозов, из волка – болонок и догов. Естественный дизруптивный отбор приводит к возникновению двух видов и более.

В современной теории эволюции шире трактуются основные факторы эволюции. Наряду с мутационным процессом второй фактор эволюции по Четверикову – колебания численности популяций, которые он назвал «волнами жизни». «Волны жизни» резко расшатывают генофонд популяции, изменяя численность всех аллелей. Это приводит в конце концов к изменению свойств популяции. При спаде «волны жизни» численность одних мутаций возрастает, а значит возрастает вероятность встречи рецессивов в гомозиготах; скрытые аллели проявляются в фенотипах и подпадают под действие естественного отбора.

Следующим фактором является изоляция. Скрещивание сглаживает различия внутри популяции, препятствует разделению вида на внутривидовые группировки. Напротив, изоляция закрепляет в небольших популяциях различия.

Без нее вся популяция если и изменялась бы, то целиком, один вид переходил бы в другой, не порождая новых. Это было бы видопревращение, а не видообразование.

Дата добавления: 2014-01-03