Geum.ru

Лекция Теория эволюции Ч. Дарвина

Вид материалаЛекция

Содержание


Жан Батист Ламарк, трансформизм
Основные положения эволюционной теории Дарвина
Ч.Дарвин о естественном отборе и дивергенции
Подобный материал:
Лекция 1. Теория эволюции Ч.Дарвина





К.Линней (1707 — 1778).



Карл Линней, креационизм


Принципиальными вопросами биологии были и остаются вопросы о том, как появились живые организмы на Земле, и каким образом возникла удивительная приспособленность организмов к определенным условиям жизни. На этот вопрос есть ответы с позиции креационизма и с позиции трансформизма. Первые считают, что живые организмы созданы высшей силой — творцом, вторые объясняют появление живых организмов естественным путем, на основе естественных законов. Креационисты считают, что организмы созданы изначально целесообразными, изначально приспособленными, трансформисты считают, что приспособленность появилась в результате развития, в ходе эволюции.

Выдающимся представителем взглядов креационизма был шведский ученый, естествоиспытатель Карл Линней. Его называют «королем ботаников», «отцом систематики». Он описал около 8000 видов растений, 5000 видов животных, закрепил использование бинарной (двойной) номенклатуры для обозначения видов, усовершенствовал ботанический язык — установил единообразную ботаническую терминологию. Его классификация была основана на объединении видов в роды, родов в отряды, отрядов в классы.

В



Ж.Б.Ламарк (1744 — 1829).
1735 году вышла в свет его книга «Система природы», в которой он классифицирует все растения в 24 класса на основе особенностей строения цветков: количества тычинок, однополости и обоеполости цветков. Животный мир он поделил на 6 классов. Его классификация была наиболее полной для своего времени. Линней понимал, что система, созданная на основе нескольких признаков является искусственной системой, он писал: «Искусственная система служит до тех пор, пока не найдена естественная». Но под естественной системой он понимал ту, которой руководствовался Творец, создавая все живое на Земле. «Видов столько, сколько различных форм создал в начале мира Всемогущий» — говорил Линней. Таким образом, Карл Линней был сторонником метафизического представления о происхождении видов, их неизменности и изначальной целесообразности. Но в конце жизни Линней признал, что иногда виды могут образовываться под влиянием среды или в результате скрещивания.


^ Жан Батист Ламарк, трансформизм


Представителем философии трансформизма был выдающийся французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк, который пришел к эволюционной идее, и попытался найти движущие силы эволюции, создал первую теорию эволюции. Термин биология принадлежит Ламарку. В 1809 году выходит его основной труд «Философия зоологии», в которой Ламарк приводит многочисленные доказательства изменяемости видов. Он считал, что первые живые организмы возникли из неорганической природы, причем древняя жизнь была представлена простыми формами, которые в результате эволюции дали начало более сложным.

Животных Ламарк разделил на 14 классов, которые расположил на 6 ступенях градации по степени усложнения нервной и кровеносной системы (от инфузорий на нижней ступени до птиц и млекопитающих на верхней). Такая теория постепенного усложнения, теория «градации», основана на влиянии внешней среды на организмы и ответной реакции организмов на внешние воздействия, прямой приспособляемости организмов к среде.

По его мнению, под действие различных факторов внешней среды происходит упражнение полезных органов и постепенное исчезновение органов, которые не упражняются. При длительном воздействии определенных условий происходит закрепление приобретенных признаков, которые передаются по наследству. Причем по Ламарку высшие животные приспосабливаются к внешним условиям в результате стремления к самоусовершенствованию, заложенного Творцом и происходит их градация. Растения и низшие животные приспосабливаются в результате прямого воздействия внешней среды.

Таким образом, движущими силами эволюционного процесса по Ламарку являются: 1 — влияние среды, которое приводит к упражнению или не упражнению органов; 2 — стремление к самоусовершенствованию; 3 — передача по наследству приобретенных признаков.

Несомненной заслугой Ж.Б.Ламарка было создание эволюционного учения и попытка найти движущие силы, которые привели к появлению современных видов и их приспособленности. Но теория не была принята. Не все признавали, что градация идет под влиянием стремления к самоусовершенствованию, что приспособленность возникает в результате целесообразных изменений в ответ на воздействия среды, а наследование приобретенных признаков не подтверждено многочисленными наблюдениями и экспериментами. Например, А.Вейсман на протяжении двадцати поколений отрезал хвосты мышам, неупотребление хвостов должно было привести к их укорочению, но хвосты двадцать первого поколения были такой же длины, как и первого. С точки зрения теории Ламарка нельзя объяснить возникновение, например, окраски скорлупы птичьих яиц и их формы, которая носит приспособительный характер, или появление раковин у моллюсков, ведь его идея о роли упражнения и неупражнения органов здесь неприменима.


^ Основные положения эволюционной теории Дарвина





Ч.Дарвин (1809 — 1882).



Впервые доказать эволюцию органического мира, объяснить как появилось многообразие видов и их приспособленность, выявить движущие силы эволюции смог выдающийся английский ученый Чарлз Роберт Дарвин.

Родился Ч.Дарвин 12 февраля 1809 года в семье врача. С детства увлекался ботаникой, зоологией, химией. В Эдинбургском университете два года учился медицине, затем перешел на богословский факультет Кембриджского университета и собирался стать священником. После окончания университета Дарвин отправляется в кругосветное путешествие на корабле «Бигль» в качестве натуралиста. Плавание продолжалось пять лет, с 1831 по 1836 год.

Это путешествие стало поворотным этапом в его жизни. Если до путешествия Дарвин верил в божественное сотворение видов, то находки и наблюдения, сделанные во время экспедиции коренным образом изменили эти представления.

Важнейшими находками были ископаемые остатки вымерших гигантских ленивцев, сходные с современными и найденные в Южной Америке. На Галапагосских островах вулканического происхождения Дарвин обнаружил виды вьюрков, похожие на материковые виды. Различия в их строении он объяснил приспособлением к питанию различной пищей (не мог же творец создавать различные виды животных для каждого острова).

Дарвин возвращается из кругосветного путешествия убежденным материалистом, сторонником взглядов об изменяемости видов под влиянием среды. Но в обществе господствовали взгляды о неизменности и изначальной целесообразности, а эволюционные теории, выдвигаемые до Дарвина, не давали ответа на три главные проблемы: 1) как из одного вида образуются другие; 2) как возникает удивительная приспособленность к среде обитания; 3) каковы движущие силы, факторы эволюции. В 1959 году выходит в свет книга Ч.Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора», которая дала ответы на эти вопросы и совершила переворот в биологической науке.


Ч



Рис. 343. Породы голубей:


1 — дикий голубь; 2 — гонец; 3 — якобинец; 4 — совиный голубь; 5 — кудрявый голубь; 6 — дутыш; 7 — трубастый голубь.
.Дарвин об искусственном отборе


Для раскрытия механизма эволюционного процесса он обращается к практике сельского хозяйства Англии. В то время в этой стране было много пород собак, овец, свиней, кур, крупного рогатого скота.

Только голубей было около 150 пород (рис. 343), причем сторонники постоянства видов утверждали, что каждая порода животных или сорт растений произошли от своего дикого предка. Дарвин доказал, что все породы кур произошли от дикой банкивской курицы, уток — от утки-кряквы, кроликов — от дикого европейского кролика, свиней — от дикой свиньи; породы крупного рогатого скота — от двух видов диких туров, собак — от волка (некоторые породы, возможно от шакала). Дарвин содержал и скрещивал большое количество пород голубей и экспериментально доказал, что они произошли от дикого скалистого голубя.

Каким же образом человек создает новые породы животных и сорта растений? Дарвин приходит к выводу, что в основе работы лежит изменчивость признаков, отбор, который проводит человек и наследование потомством признаков родителей.

Селекционеры ищут организмы с качествами, важными с их точки зрения, скрещивают их и продолжают отбор в нескольких поколениях.

Дарвин различает две основные формы изменчивости: групповую, или определенную (модификационную по современной терминологии) и индивидуальную, или неопределенную. Групповая изменчивость зависит от условий, в которых находятся организмы, при этом наследования признаков не происходит. Например, коровы при хорошем кормлении дают больше молока. Неопределенная изменчивость проявляется в незначительных отличиях особей друг от друга, причем эти изменения передаются следующему поколению. В селекции используется только неопределенная (мутационная) наследственная изменчивость, когда селекционер отбирает особей с нужными ему мутациями, комбинирует признаки в нужном ему направлении. Мутационная изменчивость поставляет материал для селекционера, а комбинативная изменчивость (искусственный отбор особей с нужными признаками) помогает направить эволюцию в нужном направлении.

Дарвин выделяет две формы отбора — отбор бессознательный и методический. При бессознательной форме отбора человек не ставит задачу создать новый сорт или породу; сохраняются и ценятся лучшие экземпляры, например, сохраняются более удойные коровы, лучшие лошади, хорошо несущиеся куры. Методический, творческий отбор приводит к созданию новой породы или сорта, при этом селекционер ставит перед собой определенную задачу. Например, на выведение «бородатых» кур понадобилось шесть лет. Очень важным условием успеха методического отбора является большое исходное число особей, так как невозможно создать, например, новую породу крупного рогатого скота, имея 2 — 3 особи.

Дарвин обращает внимание на соотносительный характер изменчивости различных признаков. Животные с длинной шеей имеют длинные ноги, белые кошки с голубыми глазами всегда глухие, у бесшерстных собак — недоразвиты зубы.


^ Ч.Дарвин о естественном отборе и дивергенции


Дарвин предположил, что и в природе должны существовать факторы, приводящие к образованию новых видов. Материал для эволюции поставляет неопределенная изменчивость, особи одного вида отличаются друг от друга множеством разнообразных признаков.

Дарвин обращает внимание на то, что организмы размножаются в геометрической прогрессии, оставляя после себя многочисленное потомство. Например, одно растение мака дает 30 — 40 тыс. семян в год, лягушка выметывает до 10 тыс. икринок, осетр — 2 млн., луна рыба — до 300 млн. икринок. Даже от таких медленно размножающихся животных, как пара слонов через 750 лет (по расчетам Ч.Дарвина) потомство составило бы 19 млн. особей (самки слонов приносят потомство в возрасте от 30 до 90 лет, причем рождают они за эти 60 лет в среднем 6 слонят).

Среди многочисленного потомства присутствуют особи с различными наследственными изменениями: полезными, нейтральными и вредными. В природе происходит естественный отбор, процесс, в результате которого преимущественно выживают и оставляют потомство особи с благоприятными наследственными изменениями. Потомки наследуют эти изменения, так происходит постепенное изменение вида, приспособление к конкретным условиям обитания и, в конце концов, процесс заканчивается образованием нового вида.

Естественный отбор является следствием борьбы за существование, под которой Дарвин понимал весь комплекс сложных взаимоотношений между организмом и условиями среды. Дарвин выделял три основные формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями среды.

Внутривидовая борьба протекает наиболее остро, так как особям одного вида приходится конкурировать за одинаковые потребности: за пищу, территорию, самку. Преимущественно выживают те из них, которые наиболее приспособлены к данным конкретным условиям среды. В сосновом лесу хорошо видно, что одни растения доминируют над другими, затеняют их, тормозят их рост и развитие. Яркий пример внутривидовой борьбы в животном мире — борьба за самку у оленей.

Но и взаимопомощь — тоже форма внутривидовой борьбы. Например, зайчиха кормит чужого зайчонка; пингвины в холодное время собираются вместе, обогревая друг — друга; яки, защищаясь от нападения волчьей стаи, встают в круг, в центре которого детеныши и самки.

Межвидовая борьба. Наблюдается между особями, которые относятся к разным видам. Хищничество, паразитизм, конкуренция и любые другие межвидовые отношения — все это примеры межвидовой борьбы. Дарвин указывает, что конкуренция происходит наиболее остро у близких видов, которые имеют одинаковые потребности, при этом обычно наблюдается вытеснение одного вида другим (принцип исключения Гаузе). Например, серая крыса, которая крупнее и агрессивнее, вытесняет с мест своего обитания черную крысу. Волки и лисы конкурируют за пищу, и здесь необязательна непосредственная схватка, просто успех одного вида в добыче пищи означает неудачу другого.

Но к межвидовой борьбе относятся и взаимоотношения между цветковыми растениями и их опылителями; различные формы симбиоза между животными (актиния и рак-отшельник; между бобовыми растениями и клубеньковыми бактериями; между корнями деревьев и грибами). Результатом межвидовой борьбы является выживание наиболее приспособленных к совместной жизни особей одного и другого вида.

Борьба с неблагоприятными условиями среды. На выживаемость организмов оказывают огромное влияние факторы окружающей среды — температура, влажность, освещенность и др. Результатом этой борьбы является выживание особей с наиболее благоприятными для данных условий жизни наследственными изменениями. Отсюда у растений пустыни длинные корни, мелкие листья и другие приспособления.

Таким образом, материал для отбора поставляет наследственная изменчивость: мутационная и комбинативная (результат полового размножения). Появляются случайные, разнообразные, ненаправленные мутации, создающие генетическую неоднородность внутри вида. Половое размножение приводит к созданию всевозможных комбинаций генов в генотипах и распространению мутаций.





Рис. 344. Схема дивергенции (по рисунку Ч.Дарвина).


Буквы А —L обозначают 11 видов. Горизонтальные линии (I — XIV) — интервалы, каждый из которых представляет 1000 поколений. Через 14 тысяч поколений вид А стал родоначальником трех родов, которые входят в одно семейство, вид F — родоначальником семейства, состоящего из одного рода, в котором один вид; вид I — родоначальник третьего семейства, включающего пять видов двух родов.



В результате естественного отбора, единственного направляющего фактора, происходит выживание наиболее приспособленных, адаптация организмов к конкретным условиям среды и постепенная дивергенция — расхождение признаков (рис. 344). Особи, отличающиеся друг от друга, имеют меньше общих потребностей, меньше конкурируют и имеют большие шансы на выживание. Процесс расхождения признаков продолжается во многих поколениях, промежуточные формы вымирают и дивергенция заканчивается образованием новых видов.