Эволюционное учение

Эволюция

Эволюционное  учение

Теория эволюции (эволюционное учение) — наука, изучающая историческое развитие жизни: причины, закономерности и механизмы Различают микро- и макроэволюцию. Микроэволюция — эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов. Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. И их основе лежат одинаковые принципы и механизмы.

Эволюционное учение зародилось очень давно. Во II-I тысячелетии до н.э. в Китае и Индии существовали учения о возможности превращения одних живых существ в другие, о происхождении человека от обезьян. Мысли о естественном развитии всех живых существ из первичной материи встречаются у философов Древней Греции Гераклита и Аристотеля. В эпоху Возрождения резко усиливается интерес к природе. Сведения, полученные учеными, свидетельствовали об изумительной целесообразности живых существ, т.е. соответствии особенностей их строения и жизнедеятельности тем условиям, в которых они обитают.

Карл Линней к XIX веку создал классификацию животных и растений, объединив их в группы разного ранга. Низших рангом в этой классификации был вид, затем род, порядок и класс. К. Линней верил в сотворение природы богом; предложил систему растений и животных и ввел систему двойного наименования (первое – название рода, вторым – название вида), допускал возможность возникновения видов путем скрещивания и под влиянием условий среды.

В середине XIX века французский зоолог и палеонтолог Жорж Кювье считал, что виды животных неизменны. Смена животного населения Земли происходила в силу геологических катастроф, губивших живые организмы в какой-либо части Земли. После катастрофы опустошенная местность заселялась новыми формами с других материков.

Жан-Батист Ламарк изложил эволюционные идеи; движущей силой эволюции считал стремление к совершенству; утверждал наследование благоприобретенных признаков. «Нельзя говорить о постоянных видах, родах, семействах и классах, т.к. вновь рождающиеся особи, подвергаясь воздействиям окружающей среды, изменяются и становятся непохожими на своих родителей. Изменения в среде обитания приводят к изменениям потребностей и привычек животных, вследствие этого к упражнению одних и, наоборот, неупражнению других органов, что в свою очередь ведет к изменению размеров и формы органов. Приобретенные таким путем изменения передаются потомству.»

Чарльз Дарвин создал эволюционную теорию, основанную на понятиях борьбы за существование и естественного отбора.

Предпосылки возникновения  учения Ч. Дарвина: накопление к тому времени богатого материала по палеонтологии, географии, геологии, биологии; развитие селекции; а также собственные наблюдения ученого во время кругосветного плавания на корабле «Бигль».

Учение Дарвина  сводится к следующему:

• каждая особь того или иного вида обладает индивидуальностью (изменчивость);
• черты индивидуальности (хотя и не все) могут передаваться по наследству (наследственность);
• особи производят большее количество потомков, чем доживает до половой зрелости и начала размножения, то есть в природе существует борьба за существование;
• преимущество в борьбе за существование остается за наиболее приспособленными особями, которые имеют больше шансов оставить после себя потомство (естественный отбор);
• именно таким образом (в результате естественного отбора) происходило постепенное усложнение уровней организации жизни и возникновения видов.

Факторами эволюции по Ч. Дарвину являются: наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.

1. Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки.

Важное место в эволюционном процессе Ч. Дарвин придавал изменчивости. Он обратил внимание на то, что в  потомстве домашних животных появляются бесконечно разнообразные незначительные особенности, которыми потомки отличаются друг от друга и от родителей. Иногда у потомков обнаруживаются резко  выраженные изменения и уродства. Между первыми и вторыми невозможно провести резкую грань, так как эти  изменения в одинаковой мере носят  неопределенный, непредсказуемый характер.

2. Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, функции, развития).

Еще одна их особенность - способность  передаваться по наследству. Ч. Дарвин писал: «Всякий, конечно, слыхал о случаях  альбинизма, колючей кожи, волосатости  и т.д., проявляющихся у нескольких представителей одной и той же семьи. Если странные и редкие уклонения  в строении действительно наследуются, то должно допустить, что и менее  странные и более обыкновенные уклонения  наследственны. Самое верное, пожалуй, считать наследование каждого признака правилом, а ненаследование его - исключением». Согласно современной генетической терминологии, это мутационная и комбинативная изменчивость. Как в селекции домашних животных и культурных растений, так и в эволюции диких животных и растений Ч. Дарвин придавал наибольшее значение именно этой, по его определению, неопределенной изменчивости.

Интересно также описание им коррелятивной изменчивости. «Животноводами замечена изменчивость, которую можно назвать коррелятивной. Некоторые примеры корреляции удивительно странны: так, белые кошки, с голубыми глазами обыкновенно глухи, причем эта особенность свойственна только кошкам. У бесшерстных собак зубы остаются не вполне развитыми; животные с длинной шерстью отличаются длинными рогами; голуби с короткими клювами имеют маленькие, а голуби с длинными клювами большие ноги. Таким образом, человек, отбирая и накопляя какую-нибудь особенность строения, почти наверное будет неумышленно изменять и другие части организма на основании таинственных законов корреляции». В настоящее время подобная изменчивость объясняется множественным действием генов.

Ч. Дарвин описал также изменчивость, наблюдаемую одновременно у группы животных в результате непосредственного  действия определенных условий, и назвал ее определенной. Например, рост и масса тела варьируют в зависимости от количества пищи, толщина кожи и густота шерсти - от климата. Значение этой изменчивости для эволюции не так велико, как неопределенной. Однако, обеспечивая в рамках нормы реакции возможность индивидуального приспособления организмов, она способствует выживанию и размножению, а значит и передаче определенного набора генов следующему поколению.

3. Борьба за  существование — весь комплекс взаимоотношений органов с условиями окружающей среды: с неживой природой (абиотическими факторами) и с другими организмами (биотическими факторами).

Ч. Дарвин обратил внимание на то, что в естественном состоянии  почти каждое взрослое растение ежегодно приносит семена, а взрослые животные почти все ежегодно спариваются. Отсюда он заключил, что растения и  животные размножаются в геометрической прогрессии. Потомство одной пары любого вида организмом очень скоро  заняло бы всю землю, если бы не было их истребления в каком-нибудь возрасте жизни. Известны поразительные случаи быстрого размножения некоторых  животных в природе при благоприятных  для них условиях. Однако, как  правило, обычна гибель значительного  большинства потомков и выживание в среднем одной пары из них. Ч. Дар вин показал, что интенсивное размножение неизбежно приводит к борьбе за существование.

Термин «борьба за существование» он понимал в широком и метафорическом смысле, подразумевая зависимость существования  организма от других организмов и  факторов неживой природы. Ч. Дарвин привел множество примеров взаимодействия между организмами, от которого зависит  численность вида. Так, организмы  разных видов могут быть связаны  пищевой цепью. Куропаток, тетеревов  и зайцев истребляют мелкие хищники. Некоторые виды клевера опыляют  шмели. Ч. Дарвин справедливо отмечал, что если бы шмели вымерли, то красный  клевер был бы очень редок или  исчез. В свою очередь число шмелей зависит от численности полевых  мышей, истребляющих их соты и гнезда, а число мышей зависит от количества кошек. Таким образом, выстраивается  целая цепь организмов разных видов, от которых зависит произрастание  клевера. Ч. Дарвин считал, что конкуренция  за пищу, место обитания наиболее остра  между особями одного вида или  близкородственных видов, и называл  это внутривидовой борьбой. Вместе с тем в природе происходит и межвидовая борьба (хищничество (волк-заяц), конкуренция (олень-заяц), паразитизм (человек-аскарида), симбиоз (актиния-рак-отшельник), нахлебничество (акула-рыбы-прилипалы)). Так как пищевые и другие ресурсы ограничены, то один вид своей лучшей приспособленностью нередко способствует исчезновению с территории другого вида. В Шотландии, например, дрозд деряба вызвал уменьшение численности певчего дрозда, азиатский таракан прусак повсеместно вытесняет своего крупного сородича черного таракана.

4. Естественный  отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями.

В борьбе за существование  выявляются организмы, отличающиеся лучшей приспособленностью к жизни в  определенных условиях обитания. Именно они получают возможность размножаться и оставляют потомство, наследующее  их полезные свойства. Организмы, характеризующиеся  малой приспособленностью, в процессе борьбы за существование выбраковываются  и погибают. Таким образом, в природе  происходит естественный отбор.

Естественным отбором, или  выживанием наиболее приспособленных, Ч. Дарвин назвал сохранение организмов с благоприятными индивидуальными  свойствами и вымирание организмов с вредными свойствами. Естественный отбор действует на организм в  любом возрасте — от зиготы до взрослого  состояния. Ч. Дарвин справедливо отмечал, что какие-либо резкие отклонения в  строении организма сохраняются  в последующих поколениях редко. Они устраняются естественным отбором  и утрачиваются. Он считал, что естественный отбор действует в благоприятном  направлении путем сохранения и  накопления в ряду поколений малых  наследственных изменений, каждое из которых  выгодно для организма.

Помимо изменчивости, наследственности, борьбы за существование, естественного  отбора, Ч. Дарвин придавал важное значение изоляции в процессе эволюции. Он считал, что на ограниченной территории при однородных условиях естественный отбор изменяет особи вида в одном определенном направлении. Если ареал расселения вида обширен, то организмы попадают в разнообразные условия, стимулирующие изменчивость в разных направлениях. В случае изоляции групп организмов, изменяющихся в разных направлениях, они на протяжении многих поколений могут стать настолько несхожими, что образуют два самостоятельных вида. Таким образом, согласно Ч. Дарвину, процесс видообразования происходит путем дивергенции, то есть расхождения признаков. Принцип дивергенции подразумевает нарастание в ряду поколений вначале едва заметных различий между группами родственных организмов. Чем больше живые существа различаются по строению, привычкам, образу жизни, тем большее число их групп может просуществовать на данной площади, при этом промежуточные по строению формы погибают с течением времени. Ч. Дарвин обратил внимание на существование в Северной Америке двух разновидностей волков: с обликом изящной борзой, преследующей оленей, и более грузной с относительно короткими ногами, чаще нападающей на овец. В дальнейшем углубление различий в строении и образе жизни этих разновидностей может привести к гибели особей, обладающих промежуточными чертами, и образованию двух новых видов.

Действием естественного  отбора Ч. Дарвин объяснил целесообразность строения и поведения животных организмов по отношению к тем условиям, в  которых они обитают на протяжении многих поколений. Вызывает изумление, например, строение ротового аппарата пчел, длина и кривизна хоботка которых оптимальны для добывания нектара из цветов. С другой стороны, у растений, опыляемых этими пчелами, существует специальный орган - нектарник для привлечения насекомых. Объясняя смысл биологической целесообразности, Ч. Дарвин писал: «Когда мы замечаем, что насекомые, питающиеся листьями, - зеленого цвета, а питающиеся корой - пятнисто-серые, что альпийская куропатка зимой белая, а красный тетерев окрашен под цвет вереска, мы должны допустить, что эти окраски приносят пользу этим птицам и насекомым, предохраняя их от опасностей». Такая окраска называется покровительственной. В то же время Ч. Дарвин понимал относительность целесообразности тех же признаков при изменении условий. Примером может служить индустриальный меланизм бабочек березовых пядениц. Так, в районах Англии, в которых бурно развивалась промышленность во второй половине прошлого столетия, вместо бабочек, имевших светлую окраску, преобладающей формой стали темные бабочки. Объяснение такой смены заключается в том, что раньше светлые бабочки, находясь на стволах деревьев, покрытых лишайником, не были заметны для питающихся ими птиц. Загрязнение воздуха промышленными отходами привело к гибели лишайников, вследствие чего стволы деревьев стали темными и бабочки с темной окраской получили преимущество перед светлыми в борьбе за существование.

В любой популяции обычно имеются особи и светлой, и  темной окраски, только в разных количественных соотношениях. Изменение условий  в пользу одних обусловливает  увеличение их численности. Светлая  окраска перестала быть целесообразной в новых условиях. Относительный  характер целесообразности хорошо согласуется  с тем, что в природе действует  естественный отбор.

Микроэволюция

Микроэволюция – совокупность процессов, которые происходят в популяциях организмов и приводят к образованию новых видов.

Вид и популяции

Вид — совокупность особей, обладающих наследственным сходством  морфологических, физиологических  и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в  природе определенную область —  ареал.

Виды различаются между  собой рядом признаков и свойств.

Критерии вида — характерные признаки и свойства: