Оль трудов Ч. Дарвина в создании научной эволюционной теории

К середине XIX в. возникли объективные условия для создания научной эволюционной теории. Они сводятся к следующему.

1. К этому времени в биологии накопилось много фактического материала, доказывающего способность организмов к изменениям, и была создана первая эволюционная теория.

2. Совершены все наиболее важные географические открытия, в результате чего были более или менее подробно описаны наиболее важные представители органического мира; обнаружено большое разнообразие видов животных и растений, выявлены некоторые промежуточные формы организмов.

3. Бурное развитие капитализма требовало изучения источников сырья (в том числе и биологического) и рынков сбыта, что активизировало развитие биологических исследований.

4. Достигнуты большие успехи в селекции растений и животных, что способствовало выявлению причин изменчивости и закрепления возникших признаков у организмов.

5. Интенсивная разработка полезных ископаемых позволила обнаружить кладбища доисторических животных, отпечатки древних растений и животных, что подтверждало эволюционные идеи.

Создателем основ научной эволюционной теории стал Чарльз Дарвин (1809-1882). Ее основные положения были опубликованы в 1859 г. в книге «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствующих рас в борьбе за жизнь». Ч. Дарвин продолжал работу по развитию эволюционной теории и опубликовал книги «Изменение домашних животных и культурных растений» (1868) и «Происхождение человека и половой отбор» (1871). Эволюционная теория постоянно развивается, дополняется, но ее основы были изложены в вышеназванных книгах.

Созданию теории Дарвина способствовали ситуация, сложившаяся в биологии к моменту начала научной деятельности ученого, то, что он жил в самой развитой (в тот период) капиталистической стране — Англии, возможность осуществлять путешествия (Ч. Дарвин совершил кругосветное путешествие на корабле «Бигль»), а также личные качества ученого.

При разработке научной эволюционной теории Ч. Дарвин создал свое определение «вид», выдвинул новые принципы систематизации органического мира, состоящие в нахождении родственных (генетических) связей, возникших за счет одинакового происхождения всего органического мира; дал определение эволюции как способности видов к медленному, постепенному развитию в процессе своего исторического существования. Он правильно раскрыл причину эволюции, состоящую в проявлении наследственной изменчивости, а также правильно раскрыл факторы (движущие силы) эволюции, включающие естественный отбор и борьбу за существование, через которую и реализуется естественный отбор.

Теория эволюции органического мира, разработанная в трудах Ч. Дарвина, явилась фундаментом для создания современной синтетической эволюционной теории.

Синтетическая теория эволюции органического мира — это совокупность научно обоснованных положений и принципов, объясняющих возникновение современного органического мира Земли. При разработке этой теории были использованы результаты исследований в области генетики, селекции, молекулярной биологии и других биологических наук, полученные во второй половине XIX и в течение всего XX столетия.

Английский ученый Чарлз Дарвин внес неоценимый вклад в биологическую науку, сумев создать теорию развития животного мира, основанную на определяющей роли естественного отбора как движущей силы эволюционного процесса. Фундаментом для создания теории эволюции Ч. Дарвину послужили наблюдения во время кругосветного путешествия на корабле «Бигл». Разработку эволюционной теории Дарвин начал в 1837 году, и лишь двадцатью годами позже на заседании линнеевского общества в Лондоне Дарвин прочитал доклад, который содержал основные положения теории естественного отбора. На том же заседании был прочитан доклад А. Уоллеса, высказавшего взгляды, совпадавшие с дарвиновскими. Оба доклада были опубликованы вместе в журнале линнеевского общества, но Уоллес признал, что Дарвин разработал теорию эволюции раньше, глубже и полнее. Именно поэтому свой основной труд, вышедший в 1889 году, Уоллес, подчеркивая приоритет Дарвина, назвал «Дарвинизмом».

Главный труд всей жизни ученого, названный по традиции той эпохи многословно: «Происхождение видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», был издан 24 ноября 1859 года и разошелся тиражом в 1250 экземпляров, что по тем временам для научного труда считалось неслыханно. Сам Дарвин так писал по этому поводу: «Иногда высказывалось мнение, что успех книги доказывал то, что «вопрос уже носился в воздухе» и что «умы были к нему подготовлены». Но я не раз прощупывал мнения многих натуралистов и не встретил ни одного, который сомневался бы в постоянстве видов. Раза два или три пытался я объяснить очень способным людям, что я разумею под естественным отбором, но совершенно безуспешно»[1]. Необходимо отметить, что первый набросок теории эволюции был сделан Дарвином еще в 1842 году. Существуют разногласия по вопросу о том, достиг ли Дарвин в 40-е гг. той эволюционной концепции, которая изложена в «Происхождении видов», или его взгляды претерпевали радикальные изменения. В этой работе Дарвин показал, что виды растений и животных не постоянны, а изменчивы, что существующие ныне виды произошли естественным путем от других видов, существовавших ранее. Наблюдаемая в живой природе целесообразность создавалась и создается путем естественного отбора полезных для организма ненаправленных изменений. Таким образом, в борьбе за существование выживают формы, наиболее приспособленные к данным условиям среды. В 1868 году Дарвин публикует второй капитальный труд - «Изменение домашних животных и культурных растений», который явился дополнением к основному труду. В этот труд вошла масса фактических доказательств эволюции органических форм, почерпнутых из многовековой практики человека. Третий большой труд по теории эволюции – «Происхождение человека и половой отбор» Дарвин опубликовал в 1871 году, а дополнением к нему явилась книга «Выражение эмоций у человека и животных».

В эволюции взглядов Дарвина были и периоды застоя, и периоды быстрых изменений. Но, принимая во внимание слова Дарвина, который писал: «Моя теория верна, и если бы она была принята хотя бы одним из компетентных судей, то это означало бы значительный шаг в науке»[2], мы вправе утверждать, что именно эволюционная теория наиболее четко описывает процесс видообразования в живой природе, и потому целесообразно ориентироваться на нее.

 

 

5. создание синтетической истории эволюции

Синтетическая теория эволюции

 

Неодарвинизм – эволюционная концепция, созданная в 80–90-х гг. ХIХ в. А. Вейсманом; основана на его гипотезе о зачатковом отборе. Отбор расположенных в хромосомах единиц наследственности – детерминант – и их неравномерное распределение, вытекающие, по Вейсману, из борьбы между ними в половой клетке, ведут к образованию новых жизненных форм. Концепция неодарвинизма, пытавшаяся увязать данные цитологии об оплодотворении с эволюционной теорией и дополнить дарвиновское представление о естественном отборе, противостояла неоламаркизму и содержала плодотворные идеи (роль хромосом в наследственности, отрицание наследования приобретенных признаков), но в целом не подтвердилась.

Синтетическая теория эволюции строится на следующих принципах и понятиях:

► 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.

Гены, казалось, помогли ответить на ряд вопросов, смущавших Дарвина, в частности почему полезные изменения не «растворяются» при скрещивании с неизмененными особями, и, таким образом, дополнить классический дарвинизм, превратив его в неодарвинизм, или синтетическую теорию эволюции. Основной заслугой СТЭ обычно считают объяснение исходной изменчивости, устранение из эволюционизма телеологических (пангенез, «ламарковские факторы») и типологических (макромутации, скачкообразное видообразование) элементов, перевод эволюционных построений на экспериментальную основу. Каркас новой теории образовали постулаты о случайном (истинно случайном, в отличие от условно случайного – «убежища невежества», по Дарвину) характере мутаций, постоянной скорости мутирования и постепенном возникновении больших изменений путем суммирования мелких.

Возможности проверки этих постулатов в период построения СТЭ были весьма ограниченными. Считается, что постулат о случайности мутирования впоследствии получил подтверждение на молекулярном уровне. Однако молекулярные мутации неадекватны тем их фенотипическим проявлениям, которые наблюдали ранние генетики, само понимание мутации изменилось.

На молекулярном уровне есть некоторые основания говорить о пространственно-временной неопределенности единичного мутационного акта, но (по аналогии с квантовой механикой) неопределенность не может быть априорно экстраполирована на уровень фенотипических свойств, подлежащих естественному отбору.

Одни теоретики исходят из того, что тело подобно механизму, другие – представляют его организмом. При этом в одних механицистских теориях тело может рассматриваться как наиболее совершенный механизм, а в других аналогичных теориях – особо не выделяться из совокупности других механизмов. Точно также у одних сторонников органицистского подхода появлением нашего организма венчается процесс развития земных существ (как у основателя теории «естественного отбора» и «эволюции видов» Чарльза Дарвина), а у других сторонников данного подхода человеческое существо оказывается лишь элементом, входящим в число остальных представителей животного и растительного мира, мало чем отличающегося от большинства из них с точки зрения своих генетических качеств (такова точка зрения современной генетики). Таким образом, в современном познании человеческой телесности из-за влияния этих двух метафор – органицистсткой и механицистской – мы сталкиваемся сразу с несколькими парадоксами. «Механицисты» рассматривают то человекоподобную машину, то машиноподобного человека; «органицисты» же видят в человеке то «воплощение чаяний» природы, то, всего-навсего, одно из природных созданий, не обладающее особыми привилегиями по сравнению со всеми остальными.

Хорошо известно, что в эволюции живых организмов на Земле важнейшую роль играют мутации. Одним из главных мутагенных факторов принято считать ионизирующие излучения. Сегодня многие исследователи приходят к выводу, что излучения радиоактивных веществ и космические лучи играют, может быть, определяющую роль в естественной эволюции жизненных форм.
Эволюция генов происходит как в результате приобретения новых последовательностей, так и в результате перераспределения уже имеющихся. Новые последовательности могут быть введены с помощью векторов или появляться при мутировании существующих генов. Возникновение новых последовательностей возможно также в результате перестроек генетического материала. Такие перестройки могут изменить и функции имеющихся генов путем создания для них новых условий регуляции.

«Традиционная» эволюция генома связана с механизмами, которые хорошо известны в течение многих лет. У прокариот за осуществление генетических обменов ответственны внехромосомные элементы. Плазмиды способствуют конъюгации бактерий, в то время как фаги осуществляют инфекционный процесс. И те и другие иногда переносят вместе с автономным репликоном гены клетки-хозяина. У эукариот в каждой генерации происходит реципрокная рекомбинация между соответствующими сайтами на гомологичных хромосомах; очень редко она сопровождается дупликацией или перестройкой локусов. Такая реорганизация, по существу, представляет собой побочный эффект обычных механизмов, включаемых в генетическую рекомбинацию и (или) синтез ДНК (таких, как неравный кроссинговер или конверсия гена). Механизмы, ответственные за транслокацию между негомологичными хромосомами, остаются неизвестными. Потенциальная возможность для изменения прокарио-тических и эукариотических геномов обеспечивается способностью определенных последовательностей перемещаться из одного сайта в другой. Эти последовательности получили название транспозирующихся элементов, или транспозонов.

 

6. популяция как элементарная единица эволюции. критерия выделения пупляции, численность популяции, динамика численности и ее влияние а частоты генотипа

Популяция (от лат. populus - народ, население) - форма существования вида, многочисленная группа особей одного вида, живущая длительное время (большое число поколений) на определенной части ареала (от лат. area - площадь, пространство) - земной поверхности или водного пространства, где нет заметных преград для случайного свободного скрещивания особей этой группы. Связанные в единое целое особи популяции характеризуются общностью генетической программы и возможностью (через скрещивание) свободного обмена генетической информацией.

Популяция обеспечивает надежность существования многочисленной группы особей вида в сложных условиях среды обитания, воспроизводства, поддержания численного соотношения полов, возрастных групп и т. д. Эволюционируют не отдельные особи, а популяции.

Каждая популяция характеризуется своей экологической структурой, под которой понимают величину численности особей популяции, динамику в пространстве и во времени, возрастной и половой состав. Благодаря относительной репродуктивной изоляции каждая популяция имеет свой генофонд, который соответствует совокупности индивидуальных генотипов всех особей популяции. В популяционном генофонде осуществляется постоянный обмен генами при незначительном потоке их со стороны, возникают многообразные комбинации генов. Те из них, которые выдержат испытание в разных биотических и абиотических факторах среды становятся достоянием популяции. В результате популяция непрерывно изменяется. Таким образом, популяция обеспечивает взаимодействие генов между ее генотипами, в ней осуществляется преемственность генотипов в поколениях, происходит изменение генофонда во времени, она реально существует и способна к самовоспроизведению. При этом для нее характерны постоянная наследственная гетерогенность, внутреннее генетическое единство и динамическое равновесие отдельных генов (аллелей). Все эти особенности позволили принять популяцию за элементарную единицу эволюции.