Эволюционная теория Чарльза Дарвина и объяснение эволюционных процессов на основе генетики

      Значение  теории Ламарка. Учение Ламарка стало первой целостной эволюционной теорией. Ученый определил предпосылки эволюции (изменчивость и наследственность) и указал направление эволюции (усложнение организации). Однако, правильно оценив развитие природы от простого к сложному, Ламарк не смог вскрыть причины эволюции. Созданная теория не могла объяснить многие существующие явления, такие, как наследование неблагоприятных признаков (например, рудиментарные органы), появление мимикрии или покровительственной окраски.

      Эволюционные  идеи Ламарка не нашли поддержки  у современников и подверглись  критике со стороны многих ученых. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Эволюционная теория Чарльза Дарвина и объяснение эволюционных процессов на основе генетики 

I.    Предпосылки возникновения учения Чарльза Дарвина

Естественнонаучные предпосылки. К середине XIX в. В естествознании было сделано много новых открытий. Иммануил Кант создал теорию о происхождении космических тел естественным путем, а не в результате божественного творения. Французский ученый Пьер Симон Лаплас в работе «Изложение системы мира» математически обосновал теорию И. Канта. В 1824 году химики впервые синтезировали органические вещества, доказав, что их образование происходит без участия «высших сил». Йенс Берцелиус показал единство элементного состава живой и неживой природы. В 1839 году Т. Шванн и М. Шлейден создали клеточную теорию, которая постулировала, что все живые организмы состоят из клеток, общие черты которых одинаковы у всех растений и животных. Это было весомым доказательством единства происхождения живого мира.

      К. М. Бэр показал, что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки. При этом у всех позвоночных наблюдаются общие черты эмбрионального развития: на ранних этапах обнаруживается удивительное сходство в строении зародышей, принадлежащих к разным классам.

      Возникла  палеонтология (от греч. palaios – древний, ontos – сущее, logos –слово, учение) – наука о вымерших растениях и животных, сохранившихся в виде ископаемых остатков, отпечатков и следов их жизнедеятельности; о смене их в процессе развития жизни на Земле.

      Исследуя строение позвоночных животных, Ж.Кювье установил, что все органы животного являются частями одной целостной системы. Строение каждого органа отвечает принципу строения всего организма, и изменение одной части тела должно вызвать изменение одной части тела должно вызвать изменение других частей.  Соответствие строения органов друг другу Кювье назвал принципом корреляции.

     Занимаясь систематикой, Ж.Кювье изучал типы строения животных. Сравнивая анатомическое строение различных живых организмов, он обнаружил их глубокое сходство при внешнем разнообразии. Такое сходство указывает на их возможное родство и общее происхождение.

      Английский  геолог Чарлз Лайель опроверг теорию катастроф Ж.Кювье и доказал, что  поверхность Земли изменяется постепенно под действием самых обычных  природных факторов: ветра, дождя, прибоя, извержения вулканов и др.

      Факты и открытия в самых разных областях естествознания противоречили теории о божественном происхождении и неизменности существования природы. Но не только в научной среде зрели предпосылки для возникновения новой эволюционной теории.

 Социально-экономические предпосылки. Развитие капитализма и резкий рост городского населения в развитых странах требовал быстрого развития сельского хозяйства. В самой передовой стране того времени — Англии успешно развивались промышленное животноводство и растениеводство. За короткий срок были созданы новые породы овец, свиней, выведены высокоурожайные сорта культурных растений; разработаны методы селекции, которые позволяли максимально быстро «менять в нужном направлении породы животных и сорта растений, результаты этой работы противоречили догматам церкви о неизменности видов.

 Расширение  торговли, налаживание связей с другими  странами, освоение новых территорий позволили собрать огромные коллекции, которые являлись дополнительным материалом для переосмысления законов развития природы.

 Еще в конце XVIII в. известный экономист Адам Смит создал учение, согласно которому устранение неприспособленных особей происходит в процессе свободной конкуренции.

 Огромное  влияние на развитие эволюционных идей в обществе ока-1ал труд экономиста Томаса Мальтуса «Опыт о законе народонаселения». Впервые введя выражение «борьба за существование», Мальтус объяснял, что человеку, как и всем другим организмам, свойственно стремление к безграничному размножению. Однако нехватка ресурсов ограничивает рост численности человечества, приводя к нищете, голоду и болезням.

  К середине XIX в. взгляды креационистов уже резко противоречили всему ходу развития науки и практики. Многие ученые поддерживали пропагандировали идеи эволюционного развития. Находили своих сторонников идеи эволюции и в России.

  В XVIII в. развивал материалистические идеи о единстве и развитии мира философ-демократ Александр Николаевич Радищев. Изучая домашних и диких животных, Афанасий Каверзнев объяснял многообразие животного мира существованием изменчивости.

 Александр Иванович Герцен высказывал предположение, что психическая деятельность людей  не является божественным знаком, а  представляет собой логический итог постепенного развития нервной деятельности у животных.

 Труды российского естествоиспытателя Карла Францевича Рулье заложили основы эволюционной палеонтологии. Ученый выдвинул положение о том, что изменения животных обусловлены двумя причинами: особенностями самого организма (наследственностью) и влиянием внешних факторов.

     Назревала насущная необходимость создания эволюционной теории, которая бы ответила на все накопившиеся в обществе вопросы и объяснила, какие механизмы лежат в основе развития природы от простого к сложному; почему появляются одни и вымирают другие виды; чем вызвана целесообразность возникающих приспособлений. 

       II Эволюционная теория Ч. Дарвина

     Ниже  написанный текст  является синтетической  теорией Дарвина, так как ортодоксально  рассматривать дарвинизм  XIX века, который частично не соответствует знаниям XXI века. Во всей литературе, в основном, приводится именно синтетическая теория Дарвина с поправками на время и полученные в дальнейшем знания. 

     Основной  труд Ч. Дарвина, в котором была изложена теория эволюции, называется «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь»; он был опубликован в 1859 г. В первый же день был раскуплен весь тираж, огромный по тем временам — 1250 экземпляров. Появлению этой работы предшествовали почти 30 лет научных поисков и размышлений.

     Участие в экспедиции. В 1831 г. Дарвину предложили совершить пятилетнее кругосветное плавание на военном корабле «Бигль» в качестве натуралиста. Молодой исследователь получил возможность изучать природу самых отдаленных уголков земного шара.

     В Южной Америке Дарвин нашел ископаемые останки гигантских ленивцев и броненосцев. Современные виды этих животных, обитающие в тех же местах, были очень похожи на вымерших, что навело Дарвина на мысль о возможном родстве этих организмов.

     На  Галапагосских вулканических островах Дарвин обнаружил разнообразные виды вьюрков, которые отличались по размеру и строению клюва, но были очень похожи на материковый вид. Дарвин предположил, что когда-то птицы попали на острова с материка и видоизменились, приспособившись к разным источникам питания (твердые семена, фрукты, насекомые).

     В Австралии ученого поразила удивительная древняя фауна: сумчатые и яйцекладущие млекопитающие, которые давно вымерли в других местах земного шара.

     Путешествие сыграло определяющую роль в формировании научных взглядов Дарвина. Войдя на корабль сторонником неизменности живой природы, пять лет спустя при возвращении домой Дарвин был убежден, что виды способны изменяться и давать начало другим видам.

      Учение Дарвина об искусственном отборе. Данные, собранные Дарвином в экспедиции и накопленные в научных изысканиях его современниками, указывали на существование изменяемости живого мира. Однако механизмы этих изменений оставались неизвестными.

     Вернувшись  в Англию, Дарвин продолжил свои научные исследования. Он обратил внимание на существование двух противоположных явлений: наследственности и изменчивости. В те времена было еще неизвестно, какова природа этих двух свойств живых организмов, но Дарвин абсолютно верно понял, что именно наследственность и изменчивость лежат в основе эволюционных преобразований. Дарвин различал определенную и неопределенную изменчивость.

Определенная, или групповая, изменчивость возникает под влиянием факторов внешней среды и у всех особей проявляется одинаково. Например, при улучшении качества кормов коровы больше производят молока, а при внесении на поля удобрений урожай сельскохозяйственных культур становится гораздо выше. Однако эти изменения не передаются следующему поколению, и для того чтобы получить высокий урожай на следующий год, поля снова надо удобрять. В настоящее время эту форму изменчивости обычно называют ненаследственной, или фенотипической.

     Гораздо больше Дарвина заинтересовала другая форма изменчивости — неопределенная, или индивидуальная. Неопределенная изменчивость — это появление у отдельной особи нового проявления признака, которого не было у предковых форм. Дарвин считал, что именно неопределенная изменчивость обеспечивает возникновение новых видов, потому что она передается по наследству. В современной биологии известно, что основной причиной наследственной изменчивости являются мутации.

     Именно  эту форму изменчивости использовали английские селекционеры при создании новых пород животных. К тому времени в Англии было выведено более 150 пород голубей, множество пород собак, кур, крупного рогатого скота и т. д. Сторонники неизменности видов утверждали, что каждая порода имеет своего дикого предка. Дарвин доказал, что это не так. Все породы кур происходят от дикой банкивской курицы, породы крупного рогатого скота от диких туров, а все удивительное разнообразие голубей — от дикого скалистого голубя.

     Разводя домашних животных и культурные растения, английские фермеры искали среди  потомства тех особей, у которых  нужный признак был выражен наиболее ярко. Отобранные экземпляры скрещивали между собой и из организмов следующего поколения вновь отбирали те формы, у которых нужный человеку признак был выражен лучше всего. От одной исходной формы одновременно можно было получить множество разных сортов или пород, если вести отбор по разным признакам. Следовательно, при выведении новых сортов и пород человек использовал искусственный отбор.

     Искусственным     отбором называют процесс создания новых пород животных и сортов растений путем систематического сохранения и размножения особей с определенными, ценными для человека признаками и свойствами в ряду поколений.

     Искусственный отбор осуществлялся человеком  во все времена, но в древности  он был бессознательным. Наши далекие предки оставляли лучших животных или сохраняли для посева лучшие семена, исходя из практического опыта, не ставя перед собой определенной цели. Если же селекционер ставит перед собой конкретную задачу и ведет отбор по одному (двум) признакам, такой отбор называют методическим.

     Учение  Дарвина о естественном отборе. В искусственных условиях фактором, отбирающим тот или иной организм, является человек. Дарвин считал, что если бы ему удалось обнаружить в природе аналогично действующий фактор, проблема происхождения видов была бы решена.

     Под впечатлением от прочитанной работы Т. Мальтуса о стремлении организмов к безграничному размножению  Дарвин проанализировал закономерности размножения различных организмов. За 750 лет потомство одной пары слонов, самых медленно размножающихся животных, может составить 19 млн особей. Устрица откладывает 1 млн яиц за сезон, а известный всем гриб-дождевик производит 700 млрд спор, и тем не менее земной шар не покрывается устрицами и грибами. Несмотря на то, что особи стремятся к размножению в геометрической прогрессии, количество взрослых особей каждого вида остается приблизительно постоянным. Иными словами, большая часть потомков гибнет в борьбе за существование, не достигнув половой зрелости.