Теория эволюции дарвина — основные положения

Основные положения

В 30−40-х годах прошлого столетия произошло широкое слияние генетики и дарвинизма. Понятие «эволюционный синтез» впервые было употреблено в работе английского биолога Джулиана Хаксли «Эволюция: современный синтез». Полную фразу первый раз употребил Дж. Симпсоном в конце 40-х.

Последователи синтетической теории имели разногласия по поводу некоторых фундаментальных теорий, но сходились в следующей структуре:

  • Локальная популяция — это одна из самых элементарных единиц эволюции.
  • Мутация и рекомбинация служат источником для эволюции.
  • Естественный отбор влияет на развитие адаптаций, образование видов, надвидовых таксонов.
  • Нейтральные признаки подвержены влиянию генетико-автоматических процессов и эффекту основателя.
  • Вид является системой популяций, которые изолированы от других видов репродукцией. Помимо этого, каждый вид отделен экологически.

Американские сторонники теории были так активны, что сразу же создали международное сообщество по изучению эволюции. Сообщество в 1946 году было основателем журнала «Evolution». Помимо этого, публикацией статей по эволюции занимался журнал «American Naturalist». Акцент в статьях делался на синтезе генетики и различных видов биологии.

Проводились различные исследования, которые привели к тому, что главные положения новой теории были успешно проверены, а также получили множество дополнений и идей.

В 1942 году была издана книга «Systematics and the origin of species» немецко-американского ученого Э. Майера. В ней орнитолог изучал и рассмотрел эффект основателя, который он дополнял вплоть до 1954 года.

После выхода этой книги и работ Добржанского систематики окончательно убедились в том, что подвиды, а также виды, которые имеют близкое родство, имеют различия лишь по адаптивно-нейтральным признакам.

Однако ни одна из работ не может сравниться с детищем Джулиана Хаксли «Evolution: The Modern synthesis», где объяснялось, почему современная эволюционная теория получила название синтетической и многие другие вопросы. Работа англичанина появилась в 1942 году и была настолько объемной по материалу, широте проблематики и внесла такой вклад, что превосходила труд самого Дарвина. Впрочем, это и неудивительно, ведь Хаксли долгое время следил и принимал участие в развитии эволюционных теорий, наблюдал за прогрессом родственных наук и проводил различные эксперименты.

Один из видных биологов — Провин — заявил, что в работе Хаксли темы были рассмотрены глубже, чем в других работах. Все вопросы были рассмотрены на 645 страницах: там были описаны все основные постулаты, таблицы, сравнения. Но несмотря на это, все основные идеи Хаксли уже вмещал на 20 страницах, где описал синтетическую теорию эволюции кратко и понятно, когда отправлял статью «Натуральная селекция и эволюционный прогресс» в Британскую ассоциацию содействия развитию науки. Согласно ей, приобретенные признаки не наследуются.

Важным условием видообразования Хаксли считал географическую изоляцию. Помимо этого, в труде от 1936 года рассматривались следующие вопросы:

  • Мутация и естественный отбор работают только вместе. Каждый из них сам по себе не может влиять на создание направленных эволюционных перемен.
  • Естественный отбор влияет не на какие-то определенные гены, а на их совокупность. При этом его механизм во многом зависит от среды обитания. Не бывает нужных или ненужных мутаций, каждая из них ценна в определенной среде.
  • О том, что видообразование закончилось, говорит основной критерий — это репродуктивная обособленность. Виды могут образовываться непрерывно и линейно или же непрерывно и дивергентно. Помимо этого, бывают резкие и конвергентные типы.
  • Виды растений, которые обитают на суше, развиваются прерывисто и резко, образуя новые виды. Самые распространенные имеют градуальную эволюцию, а малораспространенные эволюционируют прерывисто и часто неадаптивно.
  • Большую распространенность в природных популяциях получили преадаптивные мутации. Они играют немалую роль в макроэволюции. Особенно это проявляется во время резкой перемены среды.
  • Эволюционный отбор движется в сторону улучшения. Считается, что основным результатом эволюции стало возникновение человека.
  • Возможность предсказать общую направленность эволюции.

Роль 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.

История эволюционного учения

Первые представления о развитии жизни, содержащиеся в трудах Эмпедокла, Демокрита, Лукреция Кара и других античных философов, носили характер гениальных догадок и не были обоснованы биологическими фактами. В XVIII в. в биологии сформировался трансформизм — учение об изменяемости видов животных и растений, противопоставлявшееся креационизму, основанному на концепции божественного творения и неизменности видов. Виднейшие трансформисты 2-й половины XVIII и 1-й половины XIX вв.— Ж. Бюффон и Э. Ж. Сент-Илер во Франции, Э. Дарвин в Англии, И. В. Гёте в Германии, К. Ф. Рулье в России — обосновывали изменяемость видов главным образом двумя фактами: наличием переходных форм между близкими видами и единством плана строения организмов больших групп животных и растений. Однако они не рассматривали причин и факторов изменения видов.

Первая попытка создания целостной эволюционной теории принадлежит французскому естествоиспытателю Ж. Б. Ламарку, изложившему в своей «Философии зоологии» (1809) представления о движущих силах эволюции. Согласно Ламарку, переход от низших форм жизни к высшим — градация — происходит в результате имманентного и всеобщего стремления организмов к совершенству. Разнообразие видов на каждом уровне организации Ламарк объяснял модифицирующим градацию воздействием условий среды. Согласно первому «закону» Ламарка, упражнение органов приводит к их прогрессивному развитию, а неупражнение — к редукции; согласно второму «закону», результаты упражнения и неупражнения органов при достаточной продолжительности воздействия закрепляются в наследственности организмов и далее передаются из поколения в поколение уже вне зависимости от вызвавших их воздействий среды (см. Ламаркизм, Приобретённые признаки). «Законы» Ламарка основаны на ошибочном представлении о том, что природе свойственны стремление к совершенствованию и наследование организмами благоприобретенных свойств.

Истинные факторы эволюции вскрыл Ч. Дарвин, тем самым создав научно обоснованную эволюционную теорию (изложена в книге «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», 1859). Движущими силами эволюции, по Дарвину, являются: неопределённая изменчивость — наследственно обусловленное разнообразие организмов каждой популяции любого вида, борьба за существование, в ходе которой гибнут или устраняются от размножения менее приспособленные организмы, и естественный отбор — переживание более приспособленных особей, в результате которого накапливаются и суммируются полезные наследственные изменения и возникают новые адаптации. Ламаркизм и дарвинизм в трактовке эволюции диаметрально противоположны: ламаркизм эволюцию объясняет адаптацией, а дарвинизм адаптацию — эволюцией. Кроме ламаркизма, существует ещё ряд концепций, отрицающих значение отбора, как движущей силы эволюции (Автогенез, Мутационизм, Номогенез и др.). Развитие биологии подтвердило правильность дарвиновской теории. Поэтому в современной биологии термины «дарвинизм» и «Эволюционное учение» часто употребляются как синонимы. Близок по смыслу и термин «синтетическая теория эволюции», который подчёркивает сочетание (синтез) основные положений теории Дарвина, генетики и ряда эволюционных обобщений др. областей биологии.

История теории эволюции

Идея о том, что черты передаются от родителей к потомству, существует со времен древнегреческих философов. В середине 1700-х годов Кэрол Линней придумал свою систему таксономического наименования, которая группировалась по видам и подразумевала, что существует эволюционная связь между видами внутри одной группы.

В конце 1700-х годов появились первые теории, которые со временем менялись. Ученые, такие как Граф де Буффон и дедушка Чарльза Дарвина, Эразм Дарвин, предложили идею того, что виды менялись со временем, но ни один человек не мог объяснить, как и почему это происходило. Они также держали свои размышления в секрете, так как их теории были спорными относительно общепринятых религиозных взглядов той эпохи.

Жан Батист Ламарк, ученик графа де Буффона, был первым, кто публично заявил об изменении видов с течением времени. Однако, часть его теории была неверна. Ламарк предложил, что приобретенные черты передаются по наследству. Жорж Кювье смог доказать ошибочность этого утверждение. Он также имел доказательства существования видов, которые эволюционировали и вымерли.

Кювье верил в катастрофизм и считал, что эти изменения и исчезновения в природе происходили внезапно и бурно. Джеймс Хаттон и Чарльз Лайел противопоставляли аргументам Жоржа Кювье идею униформитаризма. Эта теория гласит, что изменения в природе происходят медленно и накапливаются с течением времени.

Доказательства теории

Концепция Чарльза Дарвина является камнем преткновения для многих ученых уже много лет. Благодаря ей биологи-дарвинисты могут описать, какими были доисторические дельфины. Но для абсолютного доказательства своих представлений им не хватает вещественных улик. Сторонники божественного происхождения жизни мотивируют это тем, что никакой эволюции не было, а все создано в одночасье, и посмеиваются над идеей существования сухопутного дельфина. Однако в 1994 году были обнаружены останки такого животного, у которого были перепончатые передние конечности и мощные задние лапы с хвостом. Такое существо могло передвигаться по суше и с ловкостью плавать.
Рис. 3. Еще будучи молодым человеком, Дарвин стал членом научной элиты. Джордж Ричмонд. 1830-е годыНаходки такого характера встречаются все чаще по всей планете. В пользу теории эволюции говорит находка костей питекантропа — переходящего вида между человеком и приматом.Дарвинисты выделяют еще такие доказательства своей теории:

  • Эмбриологическая. Наличие общих черт между зародышами всех позвоночных. У человеческого эмбриона в начале развития присутствуют жабры — этот факт свидетельствует о водном предке.
  • Морфологическое. Каждое новое существо не возникает само собой, а использует уже существующие клетки родителей и происходит от одного предка. Например: сходное строения лап летучей мыши и крота не оправдывают свою необходимость и явно досталось от общего предка. Сюда же относятся рудименты, атавизмы и пятипалые конечности.

Биохимическое или молекулярно-генетическое. ДНК всех живых существ на планете состоят из 4 нуклеотидов, а на планете их более 100. Каждое живое существо имело бы свой уникальный генетический код, если бы не происходило от единого предка.

Исследования С.С. Четверикова

Русский и советский ученый внес огромный вклад в создание синтетической теории эволюции. По сути, С. С. Четвериков «примирил» дарвинизм с генетикой. Материалом для исследования ученого послужила мушка-дрозофилла (рис. 3). Четвериков изучил состав и процессы в природных популяциях насекомого.

Рис. 3 Дрозофила — объект генетических исследований

Исследователь выявил множество рецессивных мутаций. В гетерозиготной форме они не приносят явный вред организму, но снижают приспособленность к среде обитания. Среди мутаций есть такие, которые на данный момент существования вида не имеют адаптационного значения, но могут оказаться полезными впоследствии. Это резерв наследственной изменчивости. Четвериков выяснил, почему в результате эволюционных изменений доминантная аллель исчезает, а ее рецессивная мутантная аллель сохраняется.

Не менее важны исследования в области динамики популяций. Четвериков заложил основы учения о популяционных волнах. Еще студентом он опубликовал в 1905 году статью о причинах и последствиях массового размножения насекомых. Такие вспышки наносят большой ущерб сельскому и лесному хозяйству. Необходимы меры по быстрому снижению численности.

Споры о теории эволюции

Сегодня теория эволюции часто изображается в СМИ как спорный вопрос. Развитие приматов и идея о том, что люди эволюционировали от обезьян, были основной дискуссий между научными и религиозными общинами. Политики и суды решали, нужно ли школам преподавать эволюцию, или же они должны обучать альтернативным точкам зрения, таким как интеллектуальный дизайн и креационизм.

Дело Штата Теннесси против Джона Скоупса, также известное как Обезьяний процесс стало знаменитой судебной битвой за преподавание эволюции в школах. В 1925 году учитель по имени Джон Скоупс был арестован за незаконное обучение эволюции в научном классе Теннесси

Это была первое крупное судебное дело за эволюцию, и оно привлекло внимание к ранее запретной теме

Дарвин и естественный отбор

Иногда называемый «выживание наиболее приспособленных», «естественный отбор» особенно известен по книге Чарльза Дарвина «Происхождении видов» .

В книге Дарвин предложил, что виды с особенностями, наиболее подходящими для своей среды, живут достаточно долго, чтобы воспроизводить и передавать эти «удачные» черты своим потомкам. Со временем сохраняются только «наиболее приспособленные» черты вида. В конце концов, через определенный период, эти небольшие адаптации могут создавать новые виды.

В то время Чарльз Дарвин не был единственным человеком, который придумал эту идею. Альфред Рассел Уоллес также имел доказательства и пришел к похожим выводам, что и Дарвин. Они даже сотрудничали и представили совместные выводы. Вооруженные свидетельствами со всего мира благодаря многочисленным путешествиям, идеи Дарвина и Уоллеса получили положительные отзывы в научном сообществе. Партнерство закончилось, когда Дарвин опубликовал свою книгу.

Одна очень важная часть теории эволюции посредством естественного отбора — это понимание того, что виды не могут развиваться. Они могут только адаптироваться к окружающей среде. Адаптации складываются с течением времени и, в конечном итоге, приводят к эволюции вида. Это также может привести к появлению новых видов, а иногда и вымиранию более старых.

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.

Создание эволюционной теории Ч. Дарвина и А. Уоллеса

Основы современной теории эволюции были созданы выдающимся английским ученым-энциклопедистом Чарлзом Дарвином (1809-1882). Независимо от него в это же время работал и пришел к очень близким выводам соотечественник Ч. Дарвина — зоолог Альфред Уоллес (1823-1913).

Научные интересы Ч. Дарвина как натуралиста были чрезвычайно разнообразны: он занимался ботаникой, зоологией, геологией, палеонтологией, теологией, интересовался вопросами селекции и т. п. Большую роль в жизни Ч. Дарвина и формировании его научных идей сыграло кругосветное путешествие в составе экспедиции на корабле «Бигл» в 1831-1836 гг. Там он смог досконально изучить специфику фауны Галапагосских островов, Южной Америки и ряда других районов мира. Уже в этот период у Ч. Дарвина начинают формироваться основные эволюционные идеи и он приближается к открытию принципа дивергенции — расхождения признаков у потомков общего предка как механизма формо- и видообразования. Большую роль в формировании эволюционистских идей Ч. Дарвина сыграло его участие в палеонтологических раскопках в Уругвае, где он познакомился с некоторыми вымершими формами гигантских ленивцев, броненосцев и ряда беспозвоночных. Вернувшись из экспедиции, Ч. Дарвин пишет ряд монографий и выступает с докладами, принесшими ему признание научной общественности и широкую известность.

Анализируя темпы размножения и реальную численность популяций в природе, Ч. Дарвин задался вопросом о причинах вымирания одних форм и выживания других. Для решения этой проблемы он привлекает идеи Томаса Мальтуса (1766-1834) о борьбе за существование в человеческом обществе, изложенные последним в труде «Опыт в законе народонаселения».

Так у Ч. Дарвина родились собственные идеи о роли борьбы за существование в процессах выживания видов в природе и значении естественного отбора как важнейшего фактора, определяющего направление эволюции. Основными механизмами борьбы за существование Ч. Дарвин считал внутри- и межвидовую конкуренцию, а избирательная гибель рассматривалась им как основа естественного отбора. Эти процессы могут ускоряться при пространственной изоляции популяций. Ч. Дарвин совершенно правильно отмечал, что эволюционируют не отдельные особи, а виды и внутривидовые популяции, то есть эволюционный процесс происходит на надорганизменном уровне.

Особую роль в эволюции Ч. Дарвин отводил наследственной изменчивости организмов в популяциях и половому воспроизводству организмов как одному из главных факторов естественного отбора.

Процесс видообразования Ч. Дарвин считал постепенным, он проводил определенные параллели меду естественным и искусственным отбором, приводящим к формированию подвидов, видов и пород или сортов животных и растений

Он подчеркивал также важное значение других наук (палеонтологии, биогеографии, эмбриологии) в доказательствах эволюции. Эти труды были оценены высшей наградой Королевского научного общества

Квинтэссенцией этих сочинений стал труд «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых рас (форм, пород) в борьбе за жизнь», изданный Ч. Дарвином в 1859 г. и не потерявший своего значения и в наше время.

Очень похожие взгляды на эволюцию живого мира и ее механизмы представил и А. Уоллес. Даже многие термины в трудах обоих ученых совпали.

А. Уоллес обратился к Ч. Дарвину, как известному эволюционисту, с просьбой просмотреть и прокомментировать его труд. Доклады обоих ученых на эту тему были опубликованы в одном томе Трудов Линнеевского общества, и сам А. Уоллес, и научная общественность единодушно признали приоретет Ч. Дарвина в этих вопросах. Само эволюционное учение долгое время носило имя его основателя — дарвинизм.

Важнейшей заслугой Ч. Дарвина и А. Уоллеса стало то, что они определили главный фактор эволюции — естественный отбор — и тем самым обнаружили причины протекания эволюции живого мира.