Основы эволюционной теории Дарвина. Синтетическая теория эволюции

В 1859 г. Дарвин опубликовал свою основную работу "Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь", в которой впервые в истории биологии с материалистических позиций объяснил происхождение видов животных и растений.

Центральным звеном эволюционной теории Дарвина является учение о наследственности, изменчивости и естественном отборе.

Дарвин установил, что различные породы животных и сорта культурных растений созданы человеком в результате искусственного отбора. Из поколения в поколение человек отбирал и оставлял на племя особей с нужными ему наследственными свойствами и отстранял от размножения всех других. В результате были получены сорта и породы, соответствующие потребностям человека. Следовательно, движущими силами выведения пород и сортов являются наследственная изменчивость и производимый человеком отбор.

Заинтересовавшись причинами эволюции в естественных условиях, Дарвин установил, что размножение организмов происходит в геометрической профессии, однако численность взрослых особей каждого вида длительно сохраняется на одном уровне. Следовательно, большинство появляющихся на свет особей гибнет в борьбе за существование, под которой он понимал сложные и многообразные отношения организмов между собой и с условиями неживой природы. Следствием борьбы за существование является естественный отбор - "сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных". Борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости являются основными движущими силами эволюции органического мира.

Как бы малы ни были индивидуальные наследственные изменения, они в длинном ряду поколений ведут к изменению видов и ко все большей приспособленности к конкретным условиям существования. Другим результатом действия естественного отбора является многообразие видов.

Главная заслуга Дарвина состоит в том, что он вскрыл движущие силы эволюции и материалистически объяснил возникновение и относительный характер приспособленности действием только естественных законов. Он научно обосновал взаимосвязь между изменчивостью, наследственностью и отбором и на большом фактическом материале показал, что главной движущей силой эволюции является естественный отбор. Учение Дарвина легло в основу научного обоснования происхождения человека. Вскрытые им законы эволюции позволили создавать на научной основе новые породы домашних животных и сорта культурных растений, т. е. способствовали развитию селекции. Эволюционная теория оказала большое влияние на развитие палеонтологии, эмбриологии, систематики, а в XX в. - генетики и экологии.

Экспериментальное изучение факторов и причин, вызывающих приспособительное преобразование популяций, и обобщение их с учетом достижений генетики, экологии, математического моделирования и других наук стали основой синтетической теории эволюции (СТЭ), представляющей современный дарвинизм. СТЭ заменила организмоцентристский подход в понимании единицы эволюции популяционным. В основе эволюции лежат противоречия не в системе «организм – абиотическая среда», а в системе «популяция – биогеоценоз». Элементарным эволюционным явлением признаются наследственные изменения популяций, которые вследствие спонтанных мутаций существуют в виде смеси различных генотипов. Наследуемые изменения, мутации многообразны: генные, хромосомные, геномные и другие. Важны частота возникновения мутаций, четкость их выражения, биологическая значимость новых признаков и т.д. СТЭ детализировала понимание того, что именно естественный отбор превращает случайные наследственные изменения в направленный процесс эволюции по пути все более эффективного приспособления организмов к среде. Принципиальное значение имеют исследования эволюциониста и эколога И.И. Шмальгаузена о функциях ведущего, стабилизирующего и дизруптивного видов естественного отбора. Ведущий отбор приводит к возникновению новой нормы реакции, свойственной виду, в конечном счете к изменениям вида. Стабилизирующая форма отбора отбрасывает изменения, выходящие за пределы колебаний условий данной среды, и повышает устойчивость уже существующей или только еще устанавливающейся нормы. Стабилизирующий отбор осуществляется при переходе из среды с большой амплитудой условий в стабильную обстановку. Дизруптивная форма отбора приводит к естественному вымиранию особей со средним проявлением какого- либо признака и выживанием особей с крайними проявлениями признаков. Учение о разных формах отбора внесло уточнения в представления о роли ненаследуемых модификаций в эволюционном процессе.

При изменяющихся условиях среды организмы отвечают на них адаптивными модификациями при сохранении их генотипа. Если новые условия сохраняются длительное время, то в конечном счете происходит наследственная стабилизация фенотипа, который первоначально был выражен адаптивной модификацией. При этом имеет место не переход модификации в адекватное наследственное изменение, а сложная перестройка генотипа, в процессе которой меняется норма реакции и появляются возможности новых приспособительных модификаций. Изложенные взгляды требуют пересмотра прежних представлений о том, что модификации не имеют эволюционного значения.

Синтетическая теория эволюции более доказательна, опирается на широкое применение экспериментальных методов, на воспроизводимые опыты. Она продолжает развиваться, совершенствуясь в процессе практического применения для выработки обоснованных способов управления эволюционным процессом с учетом многообразных экологических проблем современности.

Среди доказательств синтетической теории эволюции можно выделить следующие:

Данные палеонтологии

Ископаемые переходные формы – формы организмов сочетающие в себе признаки более старых и более молодых групп.

Палеонтологические ряды – это ряды ископаемых форм, эволюционно связанные друг с другом.

Последовательность ископаемых форм – ископаемые организмы, жившие в один и тот же период.

Данные биогеографии

Данные этой науки позволяют заметить, что чем дальше друг от друга изолированы участки суши, тем сильнее их различия в видовом составе, например, Австралия. В некоторых частях планеты были найдены реликты, т.е. живые ископаемые: ящерица гаттерия, кистеперая рыба латимерия, растение гинкго.

Данные морфологии и анатомии

Глубокое морфологическое и анатомическое сходство может показать родство сравниваемых групп. Существуют также некоторые специфические подходы:

наличие рудиментарных органов (органы или структуры, сравнительно недоразвитые, но у предковых форм выполняющие важную функцию: ушные мышцы, третье веко, копчик, слепая кишка);

атавизмы – возвращение рудиментарных органов к размерам предковых форм.

Данные эмбриологии

Существуют два основных доказательства:

выявление зародышевого сходства на основе закона К. Бэра;

принцип реакпитуляции, установленный Дарвином и Геккелем.

Данные систематики

Наличие переходных форм. Например, между животными и растениями – эвглена зеленая; между червями и членистоногими – перипатус.

Данные экологии

Экология вскрывает значение приспособленности организмов к условиям окружающей среды и появление таких приспособлений в ходе эволюции.

Данные генетики и селекции

Генетика определила механизмы наследственности и изменчивости, т.е. сам механизм эволюции. Селекция позволяет в искусственных условиях проследить действие факторов эволюции.

Данные молекулярной биологии

Позволяют судить о сходстве строения основных молекул, составляющих живой организм, и протекания процессов во всех живых организмах.

Элементарный эволюционный материал, согласно СТЭ – генетически различные особи или группы особей. В СТЭ все изменения признаны наследственными, причем наследуется не сама информация, а код наследственной информации, т.е. пределы развития данного признака – норма реакции. Если признак проявляется в пределах нормы реакции, то наследственность называется фенотипической. Если проявление признака происходит вне пределов нормы реакции, то такая изменчивость – мутационная.

Выделяют 3 основных фактора эволюции:

мутационный процесс. Значение фактора: появление элементарного эволюционного материала;

изоляция – возникновение любых барьеров, препятствующих свободному скрещиванию. Значение фактора: нарушение свободного скрещивания, что ведет к закреплению различий между популяциями одного вида;

популяционные волны – колебание численности особей, составляющих популяцию. Значение фактора: популяционные волны подставляют под действие естественного отбора редкие мутации и, наоборот, уничтожают наиболее часто встречающиеся, что ведет к смене генотипа популяции.

Основная движущая сила эволюции – естественный отбор. Он имеет 2-е предпосылки:

гетерогенность особей;

избыточная численность потомства.