Основные положения синтетической теории эволюции

Основные типы эволюционного процесса

Дивергенция

Дивергенцией Ч. Дарвин называл расхождение признаков в процессе эволюции, приводящее к появлению новых форм или таксонов организмов, происходящих от общего предка. Дивергенция приводит также к преобразованию одних органов тела в другие в связи с выполнением новых функций. Например, после выхода позвоночных животных на сушу их передние конечности претерпели значительные изменения в зависимости от освоения тех или иных типов местообитаний и образа жизни (бегательные у ящериц, волков, кошек, оленей или других, роющие у кротов, крылья у птиц, крылообразные у летучих мышей, хватательные у обезьян, рука у человека, ласты при вторичном освоении водной среды ихтиозаврами, моржами или китообразными и т. д.). Такие органы, имеющие общее происхождение, но выполняющие разные функции, получили название гомологичных. Гомологичными органами являются листья растений, усики гороха, колючки кактусов, шипы барбариса и др.

Конвергенция

Конвергенцией называется независимое возникновение сходных признаков у организмов, имеющих различное происхождение (не родственных друг другу), или у органов, имеющих различное происхождение, но выполняющих сходные функции. Чаще всего конвергенция возникает при заселении сходных типов местообитаний. Например, конвергентное сходство отмечается у крыльев бабочек и рукокрылых, роющих конечностей кротов и медведок, жабр рыб и ракообразных, толчковых ног зайцеобразных и саранчовых и т. п. Но иногда конвергентное сходство возникает под влиянием сходства выполняемых функций, например, удивительная похожесть строения глаз млекопитающих и головоногих моллюсков. Но в любом случае эти органы формируются из разных частей эмбрионов этих животных.

Параллелизм

Параллелизм — это тип эволюции, при котором конвергентное сходство возникает на основе гомологичных органов. Гомологичные органы или морфологические формы, имевшие когда-то общее происхождение, но потом изменившиеся и переставшие быть похожими друг на друга, в новых условиях снова приобретают черты большого сходства. Это вторичное сходство бывших родственных форм. Например, рыбообразная обтекаемая форма вторично возникает при переходе животных от наземного образа жизни к водному. Вспомните похожесть строения акул (первичноводные животные) и ихтиозавров и китообразных (вторично-водные). У кошачьих саблезубость возникала в разное время у разных видов. Причина параллелизма — одинаковое направление естественного отбора и определенная генетическая близость между такими группами организмов.

Филетическая эволюция

Филетическая эволюция, или филогенез, — это такой тип эволюционного процесса, при котором происходит постепенное преобразование одних таксонов в другие без образования боковых ветвей. При этом образуется непрерывный ряд популяций (таксонов), в котором каждый таксон является потомком предыдущего и предком последующего, не имея сестринских таксонов. Этот тип был описан американским исследователем Дж. Симпсоном в 1944 г.

Изучая закономерности эволюции растений, выдающийся российский (советский) генетик Н. И. Вавилов открыл интересные явления, названные им законом гомологических рядов. Этот закон непосредственно вытекает из анализа соотношений и взаимосвязей между разными типами эволюционного процесса и показывает большое сходство эволюционных изменений у родственных групп организмов. Причиной этого является сходство мутаций гомологичных генов в генофондах родственных видов. Поэтому, зная спектр изменчивости одного вида (или рода), можно с большой вероятностью предсказать многообразие форм другого вида (или рода). При этом целые семейства растений могут характеризоваться определенным циклом изменчивости, обнаруживаемой у всех его родов и видов. Так, зная формы изменчивости ячменя, Н. И. Вавилов очень точно предсказал и впоследствии обнаружил сходные формы у пшеницы.

Карл Линней и роль его работ в становлении эволюционной теории

Человека всегда интересовало, откуда возник такой прекрасный мир животных и растений, всегда ли он был таким, как сейчас, изменяются ли организмы, существующие в природе. Глазами одного поколения трудно, а порой и невозможно обнаружить значительные изменения в окружающем мире, поэтому у человека первоначально сформировалось представление о неизменности окружающего мира, особенно мира животных (фауны) и растений (флоры).

Представления о неизменности органического мира называются метафизическими, а людей (в том числе и ученых), разделяющих эти взгляды, называют метафизиками.

Наиболее ярые метафизики, считающие, что все живое сотворено Богом и не меняется со дня сотворения, называются креационистами, а псевдоучение о божественном творении живого и его неизменности — креационизмом. Это крайне реакционное учение, оно тормозит развитие науки, мешает нормальной деятельности человека как в развитии цивилизации, так и в обычной жизни.

Креационизм был распространен в средние века, но и в настоящее время этого учения придерживаются верующие люди и церковные деятели, правда, и теперь церковь признает изменяемость живого и считает, что только душа была сотворена Богом.

По мере накопления знаний о природе, систематизации знаний было выявлено, что мир изменяем и это в дальнейшем привело к созданию и разработке эволюционной теории.

Выдающимся ученым-биологом, являвшимся метафизиком и креационистом, но своими работами подготовившим возможность разработки эволюционной теории, был шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778).

К. Линней создал самую совершенную искусственную систему органического мира. Она была искусственной потому, что в ее основу Линней положил признаки, которые часто не отражали родство между организмами (что в то время было и невозможно из-за неполноты знаний об организмах). Так, он отнес сирень и душистый колос (растения совершенно разных классов и семейств) в одну группу потому, что оба эти растения имеют по две тычинки (душистый колосок относится к классу однодольных, семейство злаковых, а сирень — к классу двудольных, семейство маслинных).

Система, предложенная К.Линнеем, была практичной, удобной. В ней применялась бинарная номенклатура, которую ввел Линней и которая используется и в настоящее время из-за своей рациональности. В данной системе высшим таксоном был класс. Растения разделялись на 24 класса, а животные — на шесть. Научным подвигом К. Линнея было включение человека в царство Животные, что во время безраздельного господства религии было далеко не безопасным для ученого. Значение системы К.Линнея для дальнейшего развития биологии состоит в следующем:

1) она создала основы для научной систематизации, так как в ней было четко видно, что между организациями существует взаимосвязь и родственные взаимоотношения;

2) эта система поставила задачу выяснения причин сходства между организмами, что явилось стимулом для изучения глубинных черт сходства и объяснения причин такого сходства.

К концу жизни К.Линней отказался от идеи неизменности видов, так как предложенная им система органического мира не укладывалась в рамки метафизических и креационных представлений.

Предпосылки к возникновению теории

Проблемы в оригинальной дарвиновской теории, приведшие к утере её популярности

Вскоре после возникновения теория естественного отбора подвергалась конструктивной критике со стороны её принципиальных противников, а некоторые её элементы — и со стороны её сторонников. Большинство контраргументов против дарвинизма за первую четверть века её существования русским философом и публицистом Н. Я. Данилевским. Нобелевский лауреат 1908 г

И. И. Мечников, соглашаясь с Дарвином по вопросу ведущей роли естественного отбора, не разделял дарвиновскую оценку важности перенаселения для эволюции. Сам основатель теории наибольшее значение придавал контраргументу английского инженера Ф

Дженкина, который с лёгкой руки Дарвина получил название «кошмар Дженкина».

В итоге в конце XIX — начале XX веков большинство биологов принимало концепцию эволюции, но мало кто считал, что естественный отбор является главной её движущей силой. Господствовать стали неоламаркизм, теория ортогенеза и комбинация менделевской генетики с мутационной теорией Коржинского — Де Фриза. Эту ситуацию английский биолог Джулиан Хаксли окрестил «затмением дарвинизмаru_en».

Противоречия между генетикой и дарвинизмом

Несмотря на то что открытая Менделем дискретность наследственности устранила существенные затруднения, связанные с «кошмаром Дженкина», многие генетики отвергали дарвиновскую теорию эволюции.

Социальный дарвинизм

Социальный дарвинизм (или социал-дарвинизм) — это совокупность понятий, которые появились в 1870-х годах; теория эволюции Дарвина была использована для того, чтобы обосновать социальные и экономические проблемы общества.

Чарльз Дарвин редко говорил о взаимосвязи между его теориями и социумом. Однако для того, чтобы объяснить свои идеи, он пользовался широко известными понятиями и выражениями философа и социолога Герберта Спенсера (например, «выживание сильнейших»).

Социал-дарвинизмом воспользовались когда весь мир был охвачен индустриальной революцией и капитализмом laissez faire (экономическая теория против вмешательства правительства в бизнес).

Социальный дарвинизм тогда стал оправданием империализма, злоупотребления трудовыми отношениями, бедности, расизма, социального неравенства и др.

Эволюционная теория

Эволюционная теория — еще один распространенный научный подход к разгадке происхождения человеческого вида.

Определение

Эволюционная теория предполагает, что человек на Земле появился благодаря видоизменениям приматов. Т.е. согласно как раз этой теории, а не теории Чарльза Дарвина, люди ведут свой род от некоторых видов обезьян (шимпанзе, орангутанг, горилла).

Эволюция, по мнению сторонников теории, началась очень давно под влиянием внешних факторов. 

Доказательства теории

О родстве человека и человекообразных обезьян свидетельствует прежде всего физиологические, биологические и генетические сходства:

1. Схожее телосложение.
2. Рудиментарный хвост.
3. Схожее строение кисти.
4. Форма ушей и глаз.
5. Одинаковое число клыков, резцов и коренных зубов.
6. Общие болезни.
7. Одинаковые группы крови.
8. Генетическое свойство по диплоидному числу хромосом: у человекообразных обезьян — 48, у человека — 46.

Также при детальном изучении приматов обнаружилось сходство их поведенческих и психологических реакций с человеческими. 

1.23. Вид, его критерии и структура. Популяция

Вид — это совокупность особей, занимающих определенную территорию, имеющих общее происхождение, наследственное сходство морфологических, физиологических ихимических особенностей, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.

Во многих случаях приходится решать, принадлежат л_и два организма (или две группы организмов) к одному виду или к разным видам. Заключение об этом можно вынести основании критериев вида.

Критерии вида:

• морфологический — особи, принадлежащие к одному виду, похожи друг на друга по своему внешнему строению;
• физиологический — особи, принадлежащие к одному виду, похожи друг на друга по многим особенностям жизнедеятельности;
• биохимический — особи, принадлежащие к одному виду, содержат сходные белки;
• генетический — особи, принадлежащие к одному виду, имеют одинаковый кариотип;
• экологический — особи одного вида ведут сходный образ жизни в близких условиях среды;
• географический — вид распространен на определенной территории (ареале).

Критерий скрещивания — особи, принадлежащие к одному виду, скрещиваются Друг с другом в природе и дают плодовитое потомство.

Наиболее существен для определения принадлежности особей к разным видам критерий скрещивания. Однако ни один критерий не может быть исчерпывающим. Только на основании совокупности критериальных признаков можно провести различия между близкими видами.

Популяция — устойчивая, совместно обитающая в течение ряда поколений совокупность особей одного вида. Популяция — элементарная эволюционная единица. Минимальная популяция — две разнополых особи. Особи, входящие в состав одной популяции, могут рождаться и умирать, а популяция при этом будет продолжать существовать.

Скрещивание между особями одной популяции происходит гораздо чаще, чем между особями разных популяций. Тем самым обеспечивается свободный генетический обмен между членами популяции.

Под влиянием внешних факторов происходит изменение генетического состава популяции. Длительное и направленное изменение генофонда популяции называют элементарным эволюционным явлением.

Факторы, вызывающие эволюционный процесс в популяциях, называют элементарными эволюционными факторами.

К таким факторам относят:

• мутации — являются причиной генетической разнородности популяций. Они поставляют эволюционный материал. Совокупность рецессивных мутаций в генотипах особей популяции образует резерв наследственной изменчивости (С.С. Четвериков), который при изменении условий существования, изменении численности популяции может фенотипически проявиться и попасть под действие естественного отбора;
• популяционные волны — периодические колебания численности особей популяции, возникающие в результате резкой смены действия какого-либо из факторов среды (например, недостаток пищи, стихийные бедствия и др.). После прекращения действия этих факторов численность популяции снова возрастает. Оставшиеся в живых особи могут оказаться ценными в генетическом отношении. Изменения частот встречаемости определенных генов могут привести к изменению популяции;
• изоляция — бывает пространственной (географической) и биологической (экологической, физиологической, репродуктивной);
• естественный отбор — фактор, определяющий возможности выживания и размножения особей, а следовательно, сохранения и эволюции вида. Отбор действует на отдельные фенотипы, тем самым отбирая определенные генотипы.

Просмотров:
6 068

Литература

На русском языке

Учебная и научная

• Воронцов Н. Н. История эволюционного учения. — М.: Изд.отдел УНЦ ДО МГУ, 1999. — 640 с.
• Северцов А. С. Теория эволюции. — М.: Владос, 2005. — 380 с. — 10 000 экз.
• Солбриг О., Солбриг Д. Популяционная биология и эволюция. — М.: Мир, 1982. — 244 с.
• Колчинский Э. И. Неокатастрофизм и селекционизм: вечная дилемма или возможность синтеза?. — СПб.: Наука, 2002. — 554 с. — ISBN 5-02-026174-2.

• Futuyma D. J. Evolution. — Sunderland: Sinauer Associates, 2005. — ISBN 0-878-93187-2.
• Mayr E. What Evolution Is. — New York: Basic Books, 2001. — 336 p.
• Shapiro J. Evolution: A View from the 21st Century. — FT Press Science, 2011. — 253 p. — ISBN 978-0-13-278093-3.

ЭТАПЫ И ЗВЕНЬЯ ЭВОЛЮЦИИ ЧЕЛОВЕКА

В пещерные времена люди не знали дипломатии и говорили то, что думали. Позже они научатся ловко прятать свои мысли и побуждения, хотя желания и цели у них останутся те же.

Дмитрий Емец. Звездолет из каменного века

И все-таки, откуда на планете Земля взялся человек? При всем разнообразии точек зрения на антропогенез, подавляющее большинство ученых придерживается эволюционной теории. Она, в отличие от остальных, подтверждается рядом археологических и биологических данных. Рассмотрим этапы эволюции человека с этой точки зрения:

• Австралопитек (Australopithecus) жил на территории Африки около 4,2-1 миллиона лет назад. Его тело было покрыто густой шерстью, и по внешнему виду австралопитек больше походил на обезьяну, нежели на человека. Однако этот представитель гоминид уже ходил на двух ногах. Кроме того, он блистал примитивным интеллектом. Австралопитек пользовался разными предметами как орудиями, чему способствовал отставленный большой палец на кистях рук. Объем его мозга по отношению к объему тела был меньше, чем у современного человека, но больше, чем у человекообразных обезьян.
• Человек умелый (Homo habilis) считается первым представителем человеческого рода. Он жил около 2,4-1,5 миллиона лет назад в Африке и получил свое название за умение мастерить простейшие каменные орудия. Его мозг на треть превосходил мозг австралопитека. Особенности мозга человека умелого свидетельствуют о зачатках у него речи. В остальном человек умелый больше был похож на австралопитека, чем на современного человека.
• Человек прямоходящий (Homo erectus) 1,8 миллиона — 300 тысяч лет назад расселился по Африке, Европе и Азии. Он мастерил сложные орудия и уже освоил искусство добычи огня. Его мозг по объему был близок к мозгу современного человека, что позволяло этому представителю участвовать в коллективной деятельности. Эти люди активно охотились на крупных зверей группами и использовали речь для общения.
• В период от 500 до 200 тысяч лет назад происходил переход от человека прямоходящего к разумному. Довольно трудно обнаружить границу, когда один вид сменяет другой, поэтому представителей этого переходного периода иногда именуют древнейшим человеком разумным (Homo sapiens).
• Неандерталец (Homo neanderthalensis) жил 230-30 тысяч лет назад. Объем мозга нашего предка соответствовал размеру мозга современного человека и даже немного превосходил его. Раскопки свидетельствуют о развитой культуре, включавшей ритуалы, зачатки искусства и морали. Неандертальцы рисовали на сводах пещер сцены из своей жизни и проявляли заботу о соплеменниках. Ранее считалось, что неандерталец — прямой предок современного человека, но сейчас ученые склоняются к версии, что он — тупиковая, «слепая» ветвь эволюции.
• Человек разумный новый (Homo sapiens sapiens) — это человек современного типа. Он появился около 130 тысяч лет назад. Ископаемых «новых людей» впервые обнаружили в местечке Кро-Маньон во Франции. Их так и назвали — кроманьонцы. Кроманьонцы внешне мало отличались от современного человека. После них остались многочисленные артефакты, говорящие о высоком уровне их культуры и быта — пещерная живопись, миниатюрная скульптура, гравировки и украшения. Благодаря своим способностям человек разумный 10-15 тысяч лет назад заселил всю Землю. В ходе совершенствования орудий труда и накопления жизненного опыта он перешел к производящему хозяйству. В период неолита возникли крупные поселения, и человечество во многих районах планеты вступило в эпоху цивилизаций.

Этапы эволюции человека

Самым древним животным, проявившим признаки сходства с человеком, считается австралопитек: эта волосатая обезьяна жила в Африке 2-4 млн. лет назад, могла ходить на двух ногах и пользоваться предметами в качестве орудий.

Далее период развития человека делится на три этапа:

1. древнейшие люди (архантропы);
2. древние люди (палеоантропы);
3. современные люди (неоантропы).

Характерным представителем архантропов является питекантроп (в Китае – синантроп, в Европе – гейдельбергский человек) – прямоходящий обезьяночеловек ростом порядка 170 см с объёмом черепа 900 куб. см. Питекантропы жили первобытным стадом примерно 700-900 тысяч лет назад, занимались по большей части охотой и рыбной ловлей.

На смену архантропам пришли палеоантропы (неандертальцы). Объём их мозга увеличился до 1400 куб. см. Эти существа умели изготавливать грубую одежду, орудия труда и охоты из камня, а также пользоваться огнём. В отличие от своих предшественников неандертальцы жили группами до ста особей, нередко пользуясь пещерами в качестве жилья.

Примерно 50 000 лет назад на арену вышли неоантропы (их ещё называют кроманьонцами), образовавшие род «хомо сапиенс» — человек разумный. Обезьяньи черты у них почти полностью исчезли, а ряд признаков позволяет сделать предположение о способности к членораздельной речи.

Неоантропы научились приручать животных и стали заниматься земледелием. По уровню мышления они значительно превзошли своих предшественников, а их эволюция протекала под сильным влиянием социума.

Появление кроманьонцев рассматривается как завершающая стадия формирования современного человека. Человеческое первобытное стадо сменилось родовым строем, и дальнейший прогресс человеческого общества стал управляться социально-экономическими законами.

Примечания

1. Четвериков С. С. О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики // Журн. эксп. биол. — 1926. — Т. 2. — С. 3—54.
2. Fisher R. A. The Genetical Theory of Natural Selection. — Oxford: Clarendon Press, 1930.
3. Wright S. Evolution in Mendelian populations (англ.) // Genetics. — 1931. — Vol. 16. — P. 97—159.
4. Haldane J. B. S. The Causes of Evolution. — London: Longmans, Green & Co., 1932.
5. Иорданский Н. Н. Эволюция жизни. — М.: Академия, 2001. — 425 с.
6. Dobzhansky Th. Genetics and the Origin of Species. — New York: Columbia University Press, 1937.
7. Huxley J. Evolution: The Modern synthesis. — London: Allen & Unwin, 1942.
8. ↑ Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. — М.: Высшая школа, 2006. — 310 с.

Движущие силы эволюции

Первую попытку создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира предпринял Ламарк в 1809 году (Дарвин в этом году только родился!) в своей работе «Философия зоологии».

Согласно выдвинутой им концепции (что это?) движущей силой эволюции служит стремление организма к самосовершенствованию. Ламарк считал, что полезные признаки передаются животными своему потомству по наследству. В частности, жирафы наследуют от предков длинную шею, муравьеды – длинный язык и т.д.

Развивая концепцию Ламарка, Дарвин в середине XIX века разработал теорию биологической эволюции, опубликовав знаменитую монографию «Происхождение видов путем естественного отбора». Положения теории Дарвина сводятся к следующим основным постулатам:

1. Живые организмы изменяются, приспосабливаясь к новой среде обитания.
2. Движущей силой эволюции является борьба за существование, в процессе которой происходит естественный отбор, то есть выживают особи, располагающие оптимальным набором полезных свойств.
3. Каждому виду присуща наследственная изменчивость.
4. Естественный отбор сопровождается образованием новых видов.
5. Эволюционируют не конкретные особи, а целый вид или популяция.

Создателем теории естественного отбора наравне с Чарльзом Дарвином можно считать Альфреда Уоллеса, одного из основателей зоогеографии. Именно он ввёл в оборот широко используемый термин «дарвинизм».

Дарвиновская теория до сих пор пробуждает недоверие и даже неприязнь у людей, не желающих смириться с тем, что нашими предками были какие-то обезьяны, пусть даже человекоподобные и по-своему симпатичные. Особенно нетерпимо к этому относится религия, рассматривающая человека как высшее божественное творение.

Вообще старику Дарвину повезло в том плане, что он выдвинул свою теорию в ХIX, а не, скажем, в VI веке. Иначе гореть бы ему на костре святой инквизиции как злостному еретику (кто это?).

Но и в научном мире немало противников дарвинизма, которые на базе последних достижений в биологии и генетике (особенно после открытия ДНК) ставят под сомнение или полностью опровергают эволюцию по Дарвину. Это нормально, так как процесс познания бесконечен.

Вид как этап эволюционного процесса

Основной эволюционной единицей является вид. Именно вид, по мнению Ч. Дарвина, является центральным звеном эволюционного процесса. Само представление о виде было сформулировано еще в античные времена Аристотелем, который рассматривал вид как совокупность сходных особей. Примерно этих же представлений о виде придерживался и К. Линней, рассматривая его как самостоятельную, дискретную и неизменную биологическую и систематическую структуру. В настоящее время вид рассматривается как реально существующая в природе группа особей. Остальные систематические категории являются в известной мере производными вида, выделяемыми учеными на основании тех или иных признаков (роды, семейства и т. п.).

В современной биологии видом называют совокупность популяций особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических признаков, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих определенную территорию — ареал. Вид — это основная структурная и таксономическая единица в системе живой природы и качественный этап эволюции организмов.