Эволюционное учение Чарльза Дарвина. Синтетическая теория эволюции
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Развитие эволюционных идей
Древняя Греция
Эмпедокл — жизнь зародилась в результате комбинации четырех стихий: вода, огонь, земля, воздух. Появление первых взглядов о том, что в природе постоянно происходит процесс развития и преобразования одних жизненных форм в другие, а все живое произошло из неживого.
Аристотель — описал около 500 форм животных и предложил первую классификацию — «Лестницу существ».
Минералы
Растения
Зоофиты (губки, медузы, морские звезды)
Низшие животные (раки, мыши)
Высшие животные (человек)
Средние века
Наука практически не развивается, так как церковь выходит на первый план.
Эпоха Возрождения
Во время Великих географических открытий было найдено и описано большое количество видов растений и животных. Появилась необходимость в их классификации. Появляется классификация по хозяйственной необходимости для человека (сорняки, лекарственные растения).
Возникает теория креационизма — все живое создано Творцом, постоянно и неизменно. Бог изначально создал все живые организмы на земле такими, какие они есть сейчас, и поместил их в благоприятные условия в соответствии с их признаками.
Эпоха просвещения
Первая классификация на основе сходства признаков у живых организмов была разработана шведским ученым Карлом Линнеем (1707—1778).
Он ввел первые таксоны и расположил их в порядке соподчиненности — принцип иерархичности (вид → род → отряд → класс). Ввел в биологии принцип двойных названий видов — бинарную номенклатуру (для обозначения вида стали использовать 2 слова — человек разумный, собака домашняя); все названия на латинском языке для удобства общения в разных странах.
Система Линнея была искусственной, созданной на основе схожести признаков (естественная — на основе родства живых организмов и происхождения их друг от друга).
Ж. Кювье — палеонтолог, креационист. Ввел понятие тип.
В ХVIII веке развивается теория трансформизма — изменение организмов под влиянием внешних причин.
Первая эволюционная теория Жана Батиста Ламарка:
идея изменяемости живых организмов, преобразование их под действием окружающей среды со временем;
изменения происходят в результате внутреннего стремления каждого организма к совершенствованию; принцип градации — изменение от простого к сложному;
новые признаки приобретаются в результате упражнений; если признак не упражнять, то он со временем исчезает («закон» упражнения и неупражнения);
приобретенные признаки передаются по наследству («закон» наследования приобретенных признаков).
Предпосылки возникновения эволюционной теории:
Накопление большого количество материала.
Геологические исследования показали, что жизнь на Земле существует не несколько тысяч лет, как считалось раньше, а несколько миллионов.
Были найдены ископаемые остатки древних животных и растений, сходных с современными, но в то же время отличающиеся от них по многим признакам.
Шлейден и Шванн сформулировали клеточную теорию.
Закон зародышевого сходства Карла Бэра: зародыши всех позвоночных имеют сходство и общие признаки, что говорит о родстве и происхождении друг от друга.
Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина
Избыточная численность потомства и всеобщая индивидуальная изменчивость
Размножение особей идет в геометрической прогрессии. Молодых особей всегда больше, чем взрослых, но большое количество гибнет в результате борьбы за существование. Остаются особи, обладающие таким комплексом признаков и свойств, который позволяет наиболее успешно конкурировать с другими особями.
Изменчивость:
Определенная (Модификационная):
не передается по наследству;
одинаковые изменения у всех особей;
связана с влиянием внешней среды.
Неопределенная (Мутационная):
передается по наследству;
характерна для некоторых особей;
не связана с влиянием внешней среды.
Соотносительная — возникают вторичные изменения вслед за появлением первичных изменений.
Борьба за существование
Борьба за существование — совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды.
Внутривидовая (наиболее острая)
Межвидовая
Борьба с неблагоприятными условиями среды
Естественный отбор
В природе постоянно происходят процессы избирательного уничтожения одних особей и преимущественное размножение других, наиболее конкурентоспособных особей, — естественный отбор.
Естественный отбор — движущая сила эволюции.
Искусственный отбор — это выбор человеком наиболее ценных для него особей растений и животных с определенными признаками с целью создания определенных сортов растений и пород животных.
Бессознательный (оставляются лучшие особи, не задумываясь о конечном результате).
Методический (селекционер ставит цель по улучшению определенного признака и свойства).
Синтетическая теория
СТЭ стала результатом синтеза двух противоречащих друг другу направлений: генетики и эволюционного учения.
Так, с точки зрения Ч. Дарвина, эволюция определяется естественным отбором наиболее полезных признаков у единичных особей популяции, тогда как классическая генетика утверждает, что признаки, возникшие у отдельных представителей популяции не могли бы распространиться на всех ее представителей; признаки попросту растворились бы среди других.
Сергей Сергеевич Четвериков — русский и советский биолог, генетик-эволюционист, сделавший первые шаги в направлении синтеза менделевской генетики и эволюционной теории Чарльза Дарвина.
В 1926 году Четвериков опубликовал полученные результаты исследований и размышлений в большой статье «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики». В этой работе было показано, что между данными генетики и эволюционной теорией нет никакого противоречия. Напротив, данные генетики должны быть положены в основу учения об изменчивости и стать ключом к пониманию процесса эволюции.
Четвериков, пользуясь несложными математическими методами, доказал, что мутации (геновариации) в природных популяциях животных не исчезают, могут накапливаться в скрытом (гетерозиготном) состоянии и давать материал для изменчивости и естественного отбора.
Таким образом, Четверикову удалось связать эволюционное учение Дарвина и законы наследственности, установленные генетикой. Эта статья С. С. Четверикова (1926) в настоящее время рассматривается как основополагающая работа для развития новой отрасли науки — эволюционной (и популяционной) генетики. Она считается важнейшей вехой в развитии эволюционной теории.
Четвериков выдвинул предположение о насыщении видов в природе возникающими мутациями и подчеркнул значение генетических процессов (мутация, свободное скрещивание, естественный отбор) и изоляции в видообразовании и эволюции, тем самым связав теорию эволюции Дарвина и генетики. Заложил основы эволюционной генетики.
В работах 1920-х годах С. С. Четвериков обосновывает три основные посылки популяционной генетики:
Мутационный процесс в природных условиях протекает точно так же, как и в условиях лаборатории. Поэтому мы вправе распространять по крайней мере некоторые выводы, полученные в лаборатории, на природные ситуации.
Один из таких выводов — непрерывное во времени возникновение новых мутаций у всех видов живых организмов, другой — рецессивность большинства вновь появляющихся мутаций по отношению к аллелям дикого типа, распространенным в природных популяциях.
Характернейшей чертой природных популяций является преобладание в них панмиксии (свободного скрещивания), что делает возможным приложение закона Харди-Вайнберга.
Мутации и их комбинации в процессе полового размножения являются материалом для эволюции.
Естественный отбор — это основной движущий фактор эволюции.
Популяция — наименьшая единица эволюции.
Дивергентный характер эволюции — от одного таксона может произойти несколько дочерних таксонов.
Эволюция носит постепенный и длительный характер.
Вид представляет собой совокупность нескольких отдельных групп — популяций. Между популяциями постоянно происходит обмен генами (поток генов). Это обеспечивает целостность вида.
Макроэволюция и микроэволюция идут одинаковыми путями.
Все таксоны происходят от общего предка, при этом не связываясь и не перемешиваясь с другими таксонами.
Ненаправленный характер эволюции — не идет в направлении какой-либо конечной цели.
Факторы и движущие силы эволюции
Факторы эволюции — это любые процессы и явления, оказывающие какое-либо воздействие на эволюцию.
Естественный отбор устраняет особей с неудачными комбинациями генов.
Мутации осуществляют генетическую неоднородность популяции.
Волны жизни, дрейф генов предоставляют элементарный эволюционный материал.
Изоляция исключает свободное скрещивание.
Естественный отбор
Формы естественного отбора:
Движущий (действует при изменении условий внешней среды). Отбор организмов с вновь появившимися признаками, способствующими лучше приспосабливаться к изменившимся условиям внешней среды. (Бабочка березовая пяденица — изменения цвета крыльев из-за изменения цвета стволов березы). Приводит к увеличению доли особей с отклоняющимся в одну сторону значением признака.
Стабилизирующий (в постоянных и мало изменяющихся условиях среды). Отбор особей со средним значением признака или свойства и преимущественное уничтожение особей с отклоняющимся от среднего значения признака или свойства. (Размер крыльев и хвоста у воробьев).
Разрывающий, или дизруптивный (действует в популяциях, занимающих неоднородные экологические ниши). Отбор особей с крайними значениями признака и уничтожение особей со средними значениями. (Образование ранне- и поздноцветущих разновидностей погремка на одном лугу).
Половой отбор — конкуренция за размножение. Проявление полового диморфизма — различие между мужскими и женскими особями внутри одного вида. (Хвост павлина, звуковой сигнал сверчков.)
Мутации
Мутации — резко, внезапно возникающие, стойко наследуемые изменения признаков.
Причинами мутаций являются мутагены — факторы внешней среды, вызывающие мутации (ультрафиолет, радиоактивное излучение, химические вещества).
Мутации:
полезные,
вредные,
нейтральные.
Генные мутации — изменение в пределах одного гена (замена, вставка, выпадение нуклеотида). Происходит изменение признака.
Хромосомные — изменение последовательности генов в пределах одной или двух хромосом. Приводит к неправильному формированию половых клеток.
Геномные — изменение числа хромосом.
Дрейф генов . Волны численности
Дрейф генов — изменение частот распространения генов из поколения в поколение в силу случайных причин.
После массовой гибели особей в популяции много организмов умирает. После восстановления популяции возникают признаки, характерные для выживших особей, а не те признаки, которые были характерны для исходной популяции (эффект основателя).
Популяционные волны — изменение численности особей в пределах популяции.
Миграции — переселение части популяции в другие районы проживания.
Природные катастрофы — уменьшение числа особей из-за пожаров, наводнений и т. п.
Периодические колебания «хищник-жертва».
Изоляция
Изоляция — неспособность скрещиваться с соседними популяциями из-за территориальных преград.
Одна популяция не способна скрещиваться с другой и нет разнообразия генов. Это приводит к образованию новых видов.
Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира
Трудно переоценить значение дарвинизма в развитии всех отраслей естествознания, особенно общей биологии и частных дисциплин, антропологии, палеонтологии. Впервые, во времена Дарвина, получили материалистическое объяснение причины и механизмы исторического развития жизни на Земле.
Теория естественного отбора дала подлинно научное обоснование биологической эволюции. Дарвин при ее создании опирался на материалы, собранные в экспедициях, полевых условиях. Это не были умозрительные заключения, которые излагали в своих трудах его предшественники и некоторые современники.
Эволюционная теория Дарвина с момента своего появления вызвала массу дискуссий. В спорах рождалась истина. Обогатилось содержание общей биологии, ботаники, зоологии. Был дан толчок развитию генетики, селекции, антропологии, палеогеографии.
Синтетическая теория эволюции — не окончательный этап развития учения о происхождении видов. Это отправная точка для дальнейшего совершенствования в XXI веке.
