Теория биохимической эволюции

 

. Термин «эволюция» (лат. evolutio — развертывание) в науке о живом представляет фундаментальное понятие для объяснения возникновения и развития всего живого. Эволюция подразумевает необратимое во времени всеобщее постепенное, упорядоченное и последовательное развитие живого от его возникновения до состояния в будущем. Правда, содержание таких терминов, как «необратимое во времени», «последовательное и постепенное развитие», «упорядоченное развитие», остро дискутируется современными учеными. 
Концепция синтетической теории эволюции

С возникновением дарвинизма на передний план биологических исследований выдвинулись четыре задачи:

 

1. Сбор доказательств самого факта эволюции.

 

2. Накопление данных об активном характере эволюции и единстве организационных и приспособительных признаков.

 

3. Экспериментальное изучение взаимодействия наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора как движущей силы эволюции.

 

4. Изучение закономерностей видообразования и макроэволюции.

 

В результате развития эволюционной теории во второй половине XIX в. основные успехи были достигнуты в двух областях:

 

1. Окончательно доказан принцип эволюции на фактическом материале из разных отраслей эволюционной биологии, сформировавшихся на основе объединения классических наук (палеонтологии, морфологии, физиологии, эмбриологии, систематики) с дарвинизмом.

 

2. Показано, что эволюция имеет адаптивный характер, и положено начало изучению отбора как причины формирования адаптации.

 

Дарвин осуществил первый синтез биологических наук, так как он черпал конкретный материал из систематики, анатомии, эмбриологии, физиологии, палеонтологии, биогеографии. То есть дарвинизм возник путем синтеза огромной массы разнообразных биологических сведений. Используя палеонтологические, сравнительно-анатомические, эмбриологические и зоогеографические данные, Дарвин смог объяснить такие процессы, как возникновение и развитие видов, адаптации, возникновение человека.

 

Синтетический характер дарвинизма в том, что он возник и развился в результате обобщения фактического материала всех частных биологических дисциплин. Интеграция биологии с другими отраслями естествознания, а также интеграция отдельных биологических дисциплин в целостную систему знаний о живой природе послужили стимулом к развитию эволюционной теории.

 

Формирование эволюционной теории в первой половине XX в. характеризуется тремя периодами:

1. Кризис эволюционного учения в связи с получением новых данных и сведений в области генетики, изучавшей, как и экология, отдельные факторы эволюции, наследственность и изменчивость организмов.

 

2. Преодоление генетического антидарвинизма, развитие таких направлений, как генетика популяций, гено-география, которые подготовили основу для синтеза этих наук с дарвинизмом.

 

3. Период интеграции эволюционной науки с генетикой и другими отраслями биологии и превращение ее в синтетическую теорию эволюции, или современный, новый дарвинизм.

 

Генетика привела к новым представлениям об эволюции, получившим название «неодарвинизма», который можно определить как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически. Другое общепринятое название -- синтетическая, или общая, теория эволюции. Механизм эволюции стал рассматриваться как состоящий из двух частей: случайные мутации на генетическом уровне и наследование наиболее удачных с точки зрения приспособления к окружающей среде мутаций, так как их носители выживают и оставляют потомство.

 

Мутация - появление нового признака -- борьба за существование -- естественный отбор.

 

Синтетическая теория была создана благодаря работам таких ученых, как З. И. Вавилов (1900--1943), американский биолог Э. Майр (р. 1904), Н. В. Тимофеев-Ресовский (1900--1981) и другие. Н.И.Вавилов писал, что если XIX в. был доказательством эволюционного процесса, то XX в. -- экспериментальным изучением этого процесса. К концу XX в. степень разветвленности биологического знания достигла предела, за которым виден глубинный процесс синтеза, интеграции знания о живом. В теории неодарвизма вводится понятие биологической концепции вида: виды реальны, состоят из особей, а все особи вида имеют общую генетическую программу, которая возникла в ходе предшествующей эволюции. Концепция биологического вида использует ряд критериев для выявления общих и особенных признаков разнообразных видов, среди которых выделяются морфологический, генетический и эколого-географический.

 

С учетом этих критериев существует несколько определений вида. Например, с учетом эколого-географического фактора вид представляется группой особей, занимающих одну и ту же экологическую нишу: два разных вида никогда не могут занимать одну экологическую нишу. Концепция биологического вида предполагает свободное скрещивание в пределах популяции и межпопуляционных связей, которое поддерживает целостность вида. Однако это положение не работает в случае бесполого размножения, партеногенетических и самооплодотворяющихся видов. Зародившаяся генетика, изучающая одну из главных предпосылок эволюционного процесса -- изменчивость. Однако первые генетики противопоставили данные своих исследований дарвинизму и в результате в эволюционной теории возникает глубокий кризис. Выступления генетиков против учения Дарвина вылились в широкий фронт, объединяющий несколько течений под общим названием «генетического антидарвинизма». Открытие устойчивости генов трактовалось как неизменчивость, что способствовало распространению антидарвинизма. Мутационная изменчивость отождествлялась с эволюционными преобразованиями, что исключало необходимость в действии отбора как главной причины эволюции. Все направления генетического антидарвинизма примыкали к метафизическим концепциям, характерной чертой которых была односторонняя абсолютизация какого-либо фактора эволюции, например, мутагенной изменчивости, или гибридизации.

 

С середины 20-х гг. началось формирование новых отраслей эволюционной биологии на базе дарвинизма с генетикой, математическим моделированием, биологией. В основу этого процесса было положено экспериментальное изучение факторов и причин, в совокупности вызывающих адаптационное преобразование популяций. Объединение этих направлений между собой и синтез их с ранее сложившимися отраслями эволюционной биологии стали основой нового дарвинизма, или синтетической теории эволюции. Только в рамках этого нового подхода стала возможной правильная постановка вопроса о движущих силах макроэволюции, в том числе и прогрессивного развития.

 

Синтез генетики и дарвинизма ставил своей целью изучение роли генетических процессов и эволюции живого. Изучение молекулярной организации наследственности привело к развитию гипотезы, согласно которой основу генетического аппарата хромосомы составляют гигантские нитчатые макромолекулы, способные к воспроизводству и матричному типу. Был осуществлен структурный анализ молекул ДНК, в результате которого было создано учение о генетической информации, доказавшее, что строение аппарата наследственности и форм мутационной изменчивости является результатом эволюции и находятся под контролем естественного отбора.

 

Эволюционная теория относится к числу тех естественнонаучных концепций, которые связаны с представлениями о развитии окружающего мира. Это наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях развития живого. В эволюции живых систем как наиболее сложных природных образованиях проявляются общие свойства развития. Анализ основных положений эволюционной теории позволяет углубить в целом понимание сущности развития материи. Главной заслугой Дарвина было установление механизма эволюции, состоящего в естественном отборе организмов, наиболее приспособленных к внешним условиям, и постепенном накоплении приобретенных признаков. То, что эти признаки не рассеиваются в последующих поколениях, было объяснено дискретным наследованием генов по законам Менделя.

 

Теория Дарвина разрешила целый ряд важнейших биологических проблем и, как всякое крупное достижение обобщающей мысли, поставила ряд новых проблем, далеко еще не разрешенных в наши дни. По своим задачам дарвинизм стоит в одном ряду с такими общепризнанными научными дисциплинами, как эмбриология, генетика и экология. Последующие открытия в области генетики подтвердили основные положения Дарвина о соотношении изменчивости и наследственности.

 

В современных представлениях эволюции «неодарвинизм»: теория органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически. Для того чтобы обосновать так сформулированную неодарвинистскую теорию, необходимо иметь следующую достоверную информацию: 1) установить факт изменения форм жизни в прошлом; 2) выявить механизм, производящий эволюционные изменения на генетическом уровне (отбор генов); 3) доказать эволюцию, происходящую в настоящее время и в будущем.

 

Сформулированная во второй половине прошлого века теория молекулярной эволюции позволила исследовать и уточнить основные положения неодарвинизма: изменение генома, возникновение новых генов, роль мутаций генов, активность и пассивность генов в приспособляемости организмов и другие вопросы. Например, американские исследовали Э. Цукеркандль и К. Полинг, определяя скорость эволюции разных белков как число аминокислотных замен в год на данную позицию в белке, а скорость эволюции гена как число нуклеотидных замен на данную позицию в ДНК, предложили метод определения дивергенции теории эволюции Ч.Дарвина. Эти авторы построили модель эволюции альфа-глобиновых молекул, которая уточнила время дивергенции видов, т. е. момент, когда два существующих сегодня вида имели общего предка. Например, согласно этим методам общий предок человека и карпа существовал 400 млн лет тому назад, а человека и собаки -- 70 мл н лет тому назад. Эти результаты проверялись и на других белках этих же видов. Изучение эволюции на молекулярном уровне подтверждает, по мнению ряда микробиологов, важную роль естественного отбора на генетическом уровне: мутации, которые снижают активность важных генов и их частей, бракуются. Это обстоятельство лежит в основе гипотезы о нейтральной эволюции на молекулярном уровне, представители которой утверждают, что значительная часть генных мутаций не влияет на приспособляемость организмов. Эти нейтральные мутации закрепляются в популяции за счет дрейфа генов.

 

Представления об эволюции живого постоянно углубляются и расширяются современным естествознанием. В частности, представители концепция «2К» считают, что главным фактором эволюции является взаимопомощь и сотрудничество. Американский ученый Линн Маргулис развивает эту идею на клеточном уровне, утверждая, что митохондрии (поставщики энергии в клетке) раньше существовали отдельно, но затем были гармонично соединены с другими элементами клетки.

 

 Биология - совокупность наук о живой природе, об огромном многообразии вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой.

  Биология устанавливает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех её проявлениях (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, раздражимость, подвижность и др)

 

Карл Линней (1707- 1778). Он создал систему классификации растительного и животного мира и построил наиболее удачную классификацию растений и животных, подробно описав около 1500 растений. Введенная Линнеем бинарная номенклатура для обозначения рода и вида дошла до наших дней почти неизменной.

 

Мишель Адансон (1727- 1806) предложил принцип классификации растений по сходству максимального числа признаков с применением математических методов. Этот принцип лежит в основе числовой таксономии, весьма эффективной при объединении организмов в родственные группы. В последнее время в числовой таксономии применяются современные вычислительные средства.

 

Разнообразие концепций породило множество генеалогических древ, первое из которых предложил в 1866 г. немецкий биолог-эволюционист Эрнст Геккель.

 

Понятие «эволюция» означает в биологии процесс длительных и постепенных изменений, которые в конечном счете приводят к коренным качественным изменениям – возникновению новых биологических форм, видов, систем.

 

Жизнь - высшая из природных форм движения материи, она характеризуется самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения. Признаками жизни являются: противостояние энтропийным процессам, обмен веществ с окружающей средой, воспроизводство на основе генетического кода и молекулярная хиральность (однонаправленность).

 

Биосфера - внешняя геологическая оболочка Земли, образующая у ее поверхности пленочный слой. Это - системное образование, включающее в себя живое вещество планеты и среду его обитания, преобразованную им.

Микроэволюция — это совокупность эволюционных изменений, происходящих в генофондах популяций за сравнительно небольшой период времени и приводящих к образованию новых видов.

 

Макроэволюция связана с эволюционными преобразованиями за длительный исторический период, которые приводят к возникновению надвидовых форм организации живого. 
Основные законы эволюции. Многочисленные исследования, проведенные в рамках вышеупомянутых наук, позволили сформулировать следующие основные законы эволюции.

 

1. Скорость эволюции в разные периоды неодинакова и характеризуется тенденцией ускорения*. В настоящее время она протекает быстро, и это отмечается появлением новых форм и вымиранием многих старых.

 

2. Эволюция различных организмов происходит с разной скоростью.

 

3. Новые виды образуются не из наиболее высокоразвитых и специализированных форм, а из относительно простых, неспециализированных форм.

 

4. Эволюция не всегда идет от простого к сложному. Существуют примеры «регрессивной» эволюции, когда сложная форма давала начало более простым (некоторые группы организмов, например, бактерии, сохранились только благодаря упрощению своей организации).