Движение генетики от антидарвинизма к союзу с дарвинизмом. Роль генетики популяций

Генетика вначале была использована для борьбы против дарвинизма. Устойчивость генов трактовалась как их неизменность. Мутационная изменчивость отождествлялась непосредственно с видообразованием и, как казалось, как будто отменяла естественный отбор в качестве главного фактора эволюции. Но уже к концу 20-х годов XX в. становилось все яснее, что генетика раскрывает конкретный механизм изменчивости, соотношение свойств организма и характера внешних воздействий в возникновении индивидуальных изменений.

Основатель мутационной теории Гуго де Фриз считал, что каждая мутация ведет к возникновению нового вида и сводил эволюцию к простому накоплению мутаций. На самом деле мутации лишь поддерживают наследственную неоднородность популяций и других эволюционных групп. Но это необходимое, но еще недостаточное условие эволюционного процесса. Необходимы также необратимые изменения среды — как абиотические по своему происхождению (изменения климата, горообразование и т.п.), так и биогенные, порожденные самой жизнью, к которым присоединились антропогенные, обусловленные человеческой деятельностью.

Генетика на молекулярном уровне представляет прочный фундамент для современного дарвинизма. С помощью своих понятий она раскрыла механизм микроэволюции. Большое значение для понимания конкретного хода видообразования и действия естественного отбора имеют исследования в области, пограничной между эволюционным учением, экологией и генетикой — генетики популяций (совокупности организмов данного вида, проживающих в одной местности и находящихся в постоянном контакте, обеспечивающем самовоспроизведение и трансформацию данной совокупности). Именно в генетике популяций обнаруживается необходимость связи микроэволюции с макроэволюцией. Одной микроэволюции, одной генетики недостаточно. Она не дает ответа на вопрос, что же определяет направление эволюционных преобразований. Это определяет внешняя среда, что и раскрывает непосредственно сама эволюционная теория.

Важную роль в объединении генетики и эволюционной теории, в разработке генетики популяций, сыграли С.С. Четвериков, Н.П. Дубинин и другие русские ученые. В 40—50-е годы XX в. И.И. Шмальгаузен, опираясь на достижения генетики, конкретизировал учение о естественном отборе, выделив две его формы: стабилизирующий отбор и ведущий отбор.

Выясняя соотношение эволюционного учения и современной генетики, необходимо четко уяснить, что речь идет о двух различных уровнях организации живой природы: видового (надиндивидуального) и молекулярно-генетического (субиндивидуального). В сущности эта проблема сводится к выяснению действия механизмов естественного отбора на видовом и молекулярно-генетическом уровнях.

Генетическая (генная) и клеточная инженерия

В 70-е годы XX века создана техника выделения гена из ДНК, а также методика размножения нужного гена. В результате этого возникла генная инженерия. Внедрение в живой организм чужеродной генетической информации и приемы, заставляющие организм эту информацию реализовывать, составляют одно из самых перспективных направлений в развитии биотехнологии. Методами генетической инженерии удалось получить интерферон и инсулин. Объектом биотехнологии выступает сегодня не только отдельный ген, но и клетка в целом.

Клеточная инженерия открывает широкие возможности практического использования биомассы культивируемых клеток и создания на их основе промышленных технологий, например, для быстрого клонального микроразмножения и оздоровления растений. Применение методов клеточной инженерии позволяет существенно интенсифицировать процесс создания новых форм организмов. Метод гибридизации соматических клеток — новый метод, дающий возможность получать межвидовые гибриды, т.е. преодолевать естественный барьер межвидовой нескрещиваемости, чего нельзя было достичь традиционными методами селекции. Для этого в искусственно созданных условиях выделяют и сливают протопласты — клетки, лишенные стенок, — обоих родительских растений и получают гибридные клетки, которые могут затем регенерировать целое гибридное растение с признаками обоих родителей. Это позволяет получать совершенно новые организмы, не существовавшие в природе. Но при этом возникает опасность, что искусственно созданные организмы могут вызвать непредсказуемые и необратимые последствия для всего живого на Земле, в том числе, и для человека.

Генная и клеточная инженерия обратили внимание человечества на необходимость общественного контроля за всем, что происходит в науке.

 

Литература к главе 20

Вавилов H.И. Жизнь коротка, надо спешить. - М., 1990.

Камшилов М.М. Эволюция биосферы. - М., 1974. - Гл. 4—7.

Общая биология. - М., 1980. - С. 111-125, 148-159.

Шварц С.С. Экологические закономерности эволюции. — М., 1980.

Яблоков A.B. Популяционная биология. - М., 1987.

ГЛАВА 21

ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА. СТРУКТУРА И ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ В ЦЕЛОМ

Дарвинизм и экология. Структура биосферы и закономерности эволюционного процесса. Современная синтетическая теория эволюции.

Дарвинизм и экология

В середине 20-х годов нашего века наряду с синтезом дарвинизма с генетикой началось формирование другого направления - экологического, базирующегося на принципах системности, организованности и устойчивости живой природы и отдельных организмов. Экология — наука, изучающая соотношение организмов с условиями среды и формы их приспособления к условиям существования. К ее возникновению привел дарвинизм, а затем сама экология способствовала его развитию, давая конкретный материал для изучения борьбы за существование и естественного отбора. Название новой науки (экология) дал Э. Геккель в 1879 г.

Экология раскрывает структуру и закономерности эволюции биосферы в целом, изучая взаимосвязи по цепочке: особь → популяция → вид →биоценоз → биогеоценоз → биосфера. Особь в этой системе играет роль лаборатории новообразований, популяция представляет первичную ячейку деятельности естественного отбора, элементарную эволюционную единицу, биогеоценоз содержит все основные компоненты биотического круговорота; биосфера — сама жизнь во всем ее многообразии и целостном эволюционном процессе. Новое появляется в особи, а его конечная судьба и значение определяются биосферой.

Экологию разделяют на аутэкологию и синэкологию. Первая изучает взаимоотношения между видами и средой, вторая - между самими видами в составе биоценоза. Аутэкология изучает формы адаптации как результат естественного отбора, а синэкология раскрывает конкретные формы борьбы за существование. Конечно, обе ветви экологии взаимосвязаны и их разделение относительно. Особое значение для экологии имеет понятие популяции (его значение раскрыто в предыдущей главе). Иногда экологию прямо определяют как биологическую дисциплину, исследующую «закономерности жизни популяций того или иного вида в конкретной среде их обитания».

Под биоценозом понимается совокупность популяций разных видов, обитающих совместно на одной территории и поэтому находящихся в контакте друг с другом. Между ними могут быть отношения хищника и жертвы, нейтральные, взаимного содействия, взаимопомощи (мутуализма), паразитизма и т.п. В созданном В.Н. Сукачевым и его школой учении о биогеоценозах дается анализ всего многообразия отношений между организмами разных видов, слагающими биоценоз (растениями, животными, микроорганизмами), почвой и всеми абиотическими факторами среды. Мощным фактором видообразования является географическое расселение организмов. Биогеографические исследования установили ряд закономерностей эколого-географической изменчивости (например, установлено, что выступающие части тела — уши, хвост и др. — оказываются более короткими в холодных областях и более длинными в жарких).

До В.И. Вернадского под биосферой понималась совокупность всех живых организмов на Земле. В.И. Вернадский обратил внимание на неразрывность живых и неживых систем и утвердил трактовку биосферы как единой системы живого и неживого, активно влияющих друг на друга. Жизнь, по Вернадскому, не только зависит от среды, но и сама производит колоссальную геохимическую работу. Биосфера - это сфера жизни в земной коре, воде и воздухе, простирающаяся примерно от 10 км вглубь Земли до 30 км над Землей.