Що є основою еволюції. Історія розвитку еволюційних поглядів

Еволюція - процес розвитку, що складається з поступових змін, без різких стрибків (на противагу революції). Найчастіше, говорячи про еволюцію, мають на увазі біологічну еволюцію.

Біологічна еволюція — незворотний та спрямований історичний розвиток живої природи, що супроводжується зміною генетичного складу популяцій, формуванням адаптацій, утворенням та вимиранням видів, перетворенням екосистем та біосфери загалом. Біологічна еволюція вивчається еволюційною біологією.

Існує кілька еволюційних теорій, загальним для яких є твердження, що форми життя, що нині живуть, є нащадками інших форм життя, що існували раніше. Еволюційні теорії відрізняються поясненням механізмів еволюції. На даний момент найбільш поширеною є т.зв. синтетична теорія еволюції, що є розвитком теорії Дарвіна.

Гени, які передаються потомству, внаслідок вираження утворюють суму ознак організму (фенотип). При відтворенні організмів у їхніх нащадків з'являються нові або змінені ознаки, які виникають в результаті мутації або переносу генів між популяціями або навіть видами. У видів, які розмножуються статевим шляхом, нові комбінації генів виникають при генетичній рекомбінації. Еволюція відбувається, коли спадкові відмінності стають частішими чи рідкісними у популяції.

Еволюційна біологія вивчає еволюційні процеси та висуває теорії для пояснення їх причин. Вивчення скам'янілостей та різноманітності видів живих організмів до середини XIX століття переконало більшість вчених, що види змінюються з часом. Однак механізм цих змін залишався незрозумілим до публікації в 1859 році книги Походження видів англійського вченого Чарльза Дарвіна про природний відбір як рушійну силу еволюції. Теорія Дарвіна і Уоллеса, зрештою, було прийнято науковим співтовариством. У 30-х роках минулого століття ідея дарвінівського природного відбору була поєднана із законами Менделя, які сформували основу синтетичної теорії еволюції (СТЕ). СТЕ дозволила пояснити зв'язок субстрату еволюції (гени) та механізму еволюції (природний відбір).

Спадковість

Спадковість, властива всім організмам властивість повторювати у ряді поколінь однакові ознаки та особливості розвитку; обумовлено передачею у процесі розмноження від покоління до іншого матеріальних структур клітини, містять програми розвитку їх нових особин. Тим самим спадковість забезпечує наступність морфологічної, фізіологічної та біохімічної організації живих істот, характеру їх індивідуального розвитку, або онтогенезу. Як загальнобіологічне явище спадковість - найважливіша умова існування диференційованих форм життя, неможливих без відносної сталості ознак організмів, хоча воно порушується мінливістю виникненням відмінностей між організмами. Торкаючись найрізноманітніших ознак всіх етапах онтогенезу організмів, спадковість проявляється у закономірностях успадкування ознак, т. е. передачі від батьків нащадкам.

Іноді термін «Спадковість» відносять до передачі від одного покоління до іншого інфекційних засад (так звана інфекційна спадковість) або навичок навчання, освіти, традицій (так звана соціальна, або сигнальна, спадковість). Подібне розширення поняття спадковість за межі його біологічної та еволюційної сутності спірне. Лише у випадках, коли інфекційні агенти здатні взаємодіяти з клітинами господаря аж до включення до їх генетичного апарату, відокремити інфекційну спадковість від нормальної скрутно. Умовні рефлекси не успадковуються, а заново виробляються кожним поколінням, проте роль спадковість у швидкості закріплення умовних рефлексів та особливостей поведінки безперечна. Тому сигнальну спадковість входить компонент біологічної спадковості.

Мінливість

Мінливість - це різноманітність ознак і властивостей у особин та груп особин будь-якого ступеня спорідненості. Притаманна всім живим організмам. Розрізняють мінливість спадкову та не спадкову, індивідуальну та групову, якісну та кількісну, спрямовану та неспрямовану. Спадкова мінливість обумовлена ​​виникненням мутацій, не спадкова - впливом факторів довкілля. Явища спадковості та мінливості лежать в основі еволюції.

Мутація

Мутація - випадково виниклі, стійкі зміни генотипу, що зачіпають цілі хромосоми, частини або окремі гени. Мутації можуть бути великими, добре помітними, наприклад, відсутність пігменту (альбінізм), відсутність оперення у курей, короткопалість та ін. Однак найчастіше мутаційні зміни — це дрібні, ледь помітні ухилення від норми.

Мутація подія досить рідкісна. Частота виникнення окремих спонтанних мутацій виражається числом гамет одного покоління, що несуть певну мутацію стосовно загального числа гамет.

Мутації виникають, в основному, внаслідок дії двох причин: спонтанних помилок реплікації послідовності нуклеотидів та дії різних мутагенних факторів, що викликають помилки реплікації.

Мутації, викликані дією мутагенів (опромінення, хімічні речовини, температура та ін.) називають індукованими, на відміну від спонтанних мутацій, що відбуваються при випадкових помилках дії ферментів, що забезпечують реплікацію, або (і) в результаті теплових коливань атомів в нуклеотидах.

Типи мутацій. За характером зміни генетичного апарату мутації ділять на геномні, хромосомні та генні, або точкові. Геномні мутації полягають у зміні числа хромосом у клітинах організму. До них відносяться: поліплоїдія - збільшення числа наборів хромосом, коли замість звичайних для диплоїдних організмів 2 набори хромосом їх може бути 3, 4 і т. д.; гаплоїдія - замість 2 наборів хромосом є лише один; анеуплоїдія - одна або кілька пар гомологічних хромосом відсутні (нулісомія) або представлені не парою, а лише однією хромосомою (моносомія) або, навпаки, 3 або більше гомологічними партнерами (трисомія, тетрасомія тощо). До хромосомних мутацій, або хромосомних перебудов, відносяться: інверсії - ділянку хромосоми перевернуть на 180 °, так що гени, що містяться в ньому, розташовані в зворотному порядку в порівнянні з нормальним; транслокації - обмін ділянками двох або більше негомологічних хромосом; делеції - випадання значної ділянки хромосоми; нестачі (малі делеції) - випадання невеликої ділянки хромосоми; дуплікації - подвоєння ділянки хромосоми; Фрагментація - розрив хромосоми на 2 частини або більше. Генні мутації є стійкі зміни хімічної будови окремих генів і, як правило, не відбиваються на спостерігається в мікроскоп морфології хромосом. Відомі також мутації генів, локалізованих не тільки в хромосомах, але і в деяких органоллах цитоплазми (наприклад, в мітохондріях, пластидах).

Причини мутацій та його штучне викликання.Поліплоїдія частіше виникає, коли хромосоми на початку клітинного поділу - мітозу - розділилися, але поділу клітини чомусь не відбулося. Штучно поліплоїдію вдається викликати, впливаючи на клітину, що вступила в мітоз, речовинами, що порушують цитотомію. Рідше поліплоїдія буває наслідком злиття 2 соматичних клітин або у заплідненні яйцеклітини 2 сперміїв. Гаплоїдія — переважно наслідок розвитку зародка без запліднення. Штучно її викликають, запилюючи рослини вбитим пилком або пилком інш. виду (віддаленого). Основна причина анеуплоїдії - випадкова нерозбіжність пари гомологічних хромосом при мейозі, внаслідок чого обидві хромосоми цієї пари потрапляють в одну статеву клітину або в неї не потрапляє жодна з них. Рідше виникають анеуплоїди з небагатьох статевих клітин, що виявилися життєздатними, утворених незбалансованими поліплоїдами.

Причини хромосомних перебудов та найважливішої категорії мутації — генних — тривалий час залишалися невідомими. Це давало привід для помилкових автогенетичних концепцій, згідно з якими спонтанні генні Мутації виникають у природі нібито без впливу довкілля. Лише після розробки методів кількісного обліку генних мутації з'ясувалась можливість викликати їх різними фізичними та хімічними факторами – мутагенами.

Рекомбінація

Рекомбінація – перерозподіл генетичного матеріалу батьків у потомстві, що призводить до спадкової комбінативної мінливості живих організмів. У разі незчеплених генів (що у різних хромосомах) цей перерозподіл може здійснюватися при вільному комбінуванні хромосом в мейозі, а разі зчеплених генів — зазвичай шляхом перехреста хромосом — кросинговера. Рекомбінація – універсальний біологічний механізм, властивий усім живим системам – від вірусів до вищих рослин, тварин та людини. Разом про те залежно від рівня організації живої системи процес Рекомбінація (генетич.) має низку особливостей. Найпростіше рекомбінація відбувається у вірусів: при спільному зараженні клітини спорідненими вірусами, що різняться однією або декількома ознаками, після лізису клітини виявляються не тільки вихідні вірусні частинки, а й виникають з певною середньою частотою-рекомбінанти частки з новими поєднаннями генів. У бактерій існує кілька процесів, що закінчуються рекомбінація: кон'югація, тобто об'єднання двох бактеріальних клітин протоплазмовим містком і передача хромосоми з донорської клітини реципієнтну, після чого відбувається заміна окремих ділянок хромосоми реципієнта на відповідні фрагменти донора; трансформація - передача ознак молекулами ДНК, що проникають із середовища крізь клітинну оболонку; трансдукція - передача генетичної речовини від бактерії-донора до бактерії-реципієнта, що здійснюється бактеріофагом. У вищих організмів рекомбінація відбувається в мейозі при утворенні гамет: гомологічні хромосоми зближуються і встановлюються пліч-о-пліч з великою точністю (т. зв. синапсис), потім відбувається розрив хромосом у строго гомологічних точках і перевозз'єднання фрагментів хрест-навхрест (кросинговер. Результат рекомбінація виявляється за новими поєднаннями ознак у потомства. Імовірність кросинговера між двома точками хромосом приблизно пропорційна фізичній відстані між цими точками. Це дає можливість на підставі експериментальних даних щодо рекомбінації будувати генетичні карти хромосом, тобто графічно розташовувати гени в лінійному порядку відповідно до їх розташування в хромосомах, і до того ж у певному масштабі. Молекулярний механізм рекомбінації детально не вивчений, проте встановлено, що ферментативні системи, що забезпечують рекомбінація, беруть участь і в такому найважливішому процесі, як виправлення ушкоджень, що виникають у генетичному матеріалі. Після синапсису входить у дію эндонуклеаза — фермент, здійснює первинні розриви в ланцюгах ДНК. Очевидно, ці розриви у багатьох організмів відбуваються у структурно детермінованих ділянках – рекомбінаторах. Далі відбувається обмін подвійними або одинарними ланцюгами ДНК і на закінчення спеціальні синтетичні ферменти - ДНК-полімерази - заповнюють проломи в ланцюгах, а фермент лігаза замикає останні ковалентні зв'язки. Ці ферменти виділені і вивчені лише у деяких бактерій, що дозволило наблизитися до створення моделі рекомбінація in vitro (у пробірці). Одне з найважливіших наслідків рекомбінація - утворення реципрокного потомства (тобто за наявності двох алельних форм генів АВ та ав повинні вийти два продукти рекомбінації - Ав та aB у рівних кількостях). Принцип реципрокності дотримується, коли рекомбінація відбувається між досить віддаленими точками хромосоми. При внутрішньогенному рекомбінації це правило часто порушується. Останнє явище, вивчене головним чином нижчих грибах, називається генної конверсією. Еволюційне значення рекомбінація у тому, що сприятливими для організму часто виявляються окремі мутації, які комбінації. Однак одночасне виникнення в одній клітині сприятливого поєднання двох мутацій малоймовірно. Внаслідок рекомбінації здійснюється поєднання мутацій, що належать двом незалежним організмам, і тим самим прискорюється еволюційний процес.

Механізми еволюції

Природний відбір

Існують два основні еволюційні механізми. Перший — це природний відбір, тобто процес, у результаті спадкові ознаки, сприятливі для виживання і розмноження, поширюються у популяції, а несприятливі стають рідкісними. Це тому, що особини з сприятливими ознаками розмножуються з більшою ймовірністю, тому більше особин наступного покоління мають самі ознаки. Адаптації до навколишнього середовища виникають у результаті накопичення послідовних, дрібних, випадкових змін та природного відбору варіанта, найбільш пристосованого до навколишнього середовища.

Генетичний дрейф

Другий основний механізм це генетичний дрейф, незалежний процес випадкової зміни в частоті ознак. Генетичний дрейф відбувається в результаті ймовірнісних процесів, які зумовлюють випадкові зміни частоти ознак у популяції. Хоча зміни в результаті дрейфу та селекції протягом одного покоління досить малі, відмінність у частотах накопичуються в кожному наступному поколінні та згодом призводять до значних змін у живих організмах. Цей процес може завершитись освітою нового виду. Понад те, біохімічне єдність життя свідчить про походження всіх відомих видів від загального предка (чи пулу генів) внаслідок процесу поступової дивергенції.

У статті докладно розглянемо види еволюції, а також поговоримо про цей процес, намагаючись комплексно розібратися в темі. Дізнаємося про те, як зароджувалося вчення еволюції, якими ідеями воно представлене і яку роль у ньому відіграє вигляд.

Вступ до теми

Еволюція органічного світу є досить складний і тривалий процес, який одночасно відбувається на різних рівнях організації живої матерії. При цьому він завжди торкається безлічі напрямків. Так склалося, що розвиток живої природи походить від нижчих форм до вищих. Все просте з часом ускладнюється і набуває більш цікавої форми. В окремих групах організмів розвиваються адаптаційні навички, які дозволяють живим істотам краще існувати у конкретних умовах. Наприклад, деякі водні тварини з'явилися в результаті еволюції перетинки між пальцями.

Три напрямки

Перш ніж говорити про види еволюції, розглянемо три головні напрямки, виділені вагомими російськими вченими І. Шмальгаузеном та А. Северцовим. На думку, існує ароморфоз, ідіоадаптація, дегенерація.

Ароморфоз

Ароморфоз, або арогенез, – це серйозні еволюційні зміни, які ведуть загалом до ускладнення структури та функцій якихось організмів. Цей процес дозволяє принципово змінювати деякі сторони життя, наприклад місця проживання. Також ароморфоз сприяє підвищенню конкурентоспроможності конкретних організмів до виживання у навколишньому середовищі. Головна суть ароморфозів полягає у підкоренні нових адаптаційних зон. Саме тому такі процеси відбуваються досить рідко, але якщо вже вони трапляються, то мають принциповий характер і впливають на подальший розвиток.

При цьому треба розібратися з таким поняттям як адаптаційний рівень. Це певна зона житла з характерним кліматом та екологічними умовами, які властиві для певної групи організмів. Наприклад, для птахів адаптивною зоною є повітряний простір, який захищає їх від хижаків та дозволяє освоювати нові способи полювання. Крім того, переміщення у повітрі дає можливість долати великі перешкоди та здійснювати далекі міграції. Саме тому політ вважається важливим еволюційним ароморфозом.

Найбільш яскраві ароморфози в природі – це багатоклітинність та статевий спосіб розмноження. Завдяки багатоклітинності, розпочався процес ускладнення анатомії та морфології практично всіх організмів. Завдяки статевому розмноженню значно розширилися адаптаційні здібності.

У тварин такі процеси сприяли створенню ефективніших способів харчування та поліпшення обміну речовин. При цьому найбільш значущим ароморфозом у тваринному світі вважається теплокровність, завдяки якій дуже підвищилася виживання у різних умовах.

У рослин подібні процеси проявляються у появі загальної та провідної систем, які з'єднують усі їх частини в єдине ціле. Завдяки цьому підвищується ефективність запилення.

Для бактерій ароморфоз є автотрофний спосіб харчування, завдяки якому вони змогли підкорити нову адаптаційну зону, яка може бути позбавлена ​​органічних джерел харчування, а бактерії все одно на ній виживуть.

Ідіоадаптація

Без цього процесу неможливо уявити еволюцію біологічних видів. Він має на увазі конкретні адаптації до специфічних умов довкілля. Для того, щоб краще зрозуміти, що це за процес, давайте трохи поміркуємо. Ідіоадаптація - це невеликі зміни, які суттєво покращують життя організмів, але при цьому не виводять їх на новий рівень організації. Розглянемо цю інформацію з прикладу птахів. Крило є наслідком процесу ароморфозу, а ось форма крил та способи польоту – це вже ідіоадаптації, які не змінюють анатомічної будови птахів, але при цьому відповідають за їхнє виживання у певному середовищі. До таких процесів можна віднести забарвлення тварин. Через те, що вони значно впливають лише на групу організмів, їх вважають ознаками видів та підвидів.

Дегенерація, або катагенез

Макро- та мікроеволюція

А зараз перейдемо безпосередньо до теми нашої статті. Які ж бувають різновиди цього процесу? Це мікро-і макроеволюція. Поговоримо про них докладніше. Макроеволюція є процес формування найбільших систематичних одиниць: видів, нових сімейств і так далі. Основні рушійні сили макроеволюції криються в мікроеволюції.

По-перше, це спадковість, природний відбір, мінливість та репродуктивна ізоляція. Дивергентний характер притаманний мікро- і макроеволюції. При цьому дані поняття, про які ми говоримо зараз, отримували багато різних інтерпретацій, але досі остаточного розуміння не досягнуто. Одна з найпопулярніших полягає в тому, що макроеволюція є зміною системного характеру, яка не потребує багато часу.

Однак, щодо вивчення цього процесу, то він займає дуже багато часу. Більше того, макроеволюція носить глобальний характер, тому освоїти її різноманітність дуже складно. Важливим методом вивчення цього напряму є комп'ютерне моделювання, яке особливо активно почало розвиватися у 1980-х роках.

Види доказів еволюції

А тепер поговоримо про те, які є докази макроеволюції. По-перше, це порівняльно-анатомічна система умов, яка ґрунтується на тому, що у всіх тварин єдиний тип будови. Саме це вказує на те, що ми маємо спільне походження. Тут велика увага приділяється гомологічним органам, а також атавізмам. Атавізми людини - це виникнення хвоста, багатососковість і суцільний волосяний покрив. Важливим доказом макроеволюції є наявність рудиментарних органів, які більше не потрібні людині і поступово зникають. Рудименти - це апендикс, волосяний покрив та залишки третього століття.

Тепер розглянемо ембріологічні докази, які у тому, що це хребетні тварини мають схожі зародки на ранніх стадіях розвитку. Звичайно, з часом ця подібність стає все менш помітною, тому що починають переважати характерні риси для певного виду.

Палеонтологічні докази процесу еволюції видів полягають у тому, що у залишках деяких організмів можна досліджувати перехідні форми інших вимерлих істот. Завдяки викопним останкам вчені можуть дізнаватись про те, що існували перехідні форми. Наприклад, така форма життя існувала між плазунами та птахами. Також завдяки палеонтології вчені змогли побудувати філогенетичні ряди, в яких можна чітко відстежити послідовність видів, що змінюють один одного, що розвиваються в процесі еволюції.

Біохімічні докази ґрунтуються на тому, що у всіх живих організмів на землі однаковий хімічний склад та генетичний код, що також слід зазначити. Більше того, ми всі схожі за енергетичним та пластичним обміном, а також ферментативним характером деяких процесів.

Біогеографічні докази будуються у тому, що процес еволюції добре відбивається у характері поширення тварин і рослин поверхнею Землі. Так, вчені умовно поділили масив планети на 6 географічних зон. Докладно розглядати їх ми тут не будемо, але зауважимо те, що спостерігається дуже тісний зв'язок між континентами та спорідненими видами живих організмів.

Завдяки макроеволюції ми можемо розуміти, що всі види відбулися шляхом еволюції від організмів, що раніше жили. Таким чином розкривається суть процесу розвитку.

Перетворення на внутрішньовидовому рівні

Мікроеволюція має на увазі під собою дрібні зміни в алелях у популяції протягом поколінь. Також можна сказати, що ці перетворення відбуваються на внутрішньовидовому рівні. Причини криються в мутаційних процесах, штучному та природному дрейфі та перенесенні генів. Всі ці зміни призводять до видоутворення.

Ми розглянули основні види еволюції, але ще знаємо, що мікроеволюція ділиться деякі гілки. По-перше, це популяційна генетика, завдяки якій виробляються математичні розрахунки, необхідні вивчення багатьох процесів. По-друге, це екологічна генетика, яка дозволяє спостерігати за процесами розвитку насправді. Ці 2 види еволюції (мікро- і макро-) мають велике значення і роблять свій певний внесок в цілому в процеси розвитку. Варто зауважити, що їх часто протиставляють один одному.

Еволюція сучасних видів

Спочатку помітимо, що це постійний процес. Іншими словами, він ніколи не припиняється. Усі живі організми еволюціонують із різною швидкістю. Однак проблема полягає в тому, що деякі тварини живуть дуже довго, тож помітити якісь зміни дуже складно. Щоб їх відстежити, мають пройти сотні чи навіть тисячі років.

У світі відбувається активна еволюція африканських слонів. Щоправда, за сприяння людини. Так, у цих тварин швидко зменшується довжина бивня. Справа в тому, що мисливці завжди полювали на слонів, які мали масивні бивні. Водночас інші особи цікавили їх набагато менше. Таким чином, вони збільшували шанси на виживання, а також на передачу своїх генів іншим поколінням. Саме тому протягом кількох десятиліть поступово відзначалося зменшення довжини бивнів.

Дуже важливо розуміти, відсутність зовнішніх ознак ще означає припинення процесу еволюції. Наприклад, дуже часто різні дослідники помиляються з приводу кістеперої риби латимерії. Ходить думка, що вона не еволюціонувала мільйони років, але це не так. Додамо, що на сьогоднішній день латимерія є єдиним живим представником загону цілокантоподібних. Якщо порівняти перших представників цього виду та сучасних особин, то можна знайти безліч суттєвих відмінностей. Єдина схожа характеристика полягає у зовнішніх ознаках. Саме тому дуже важливо комплексно дивитися на еволюцію, не судити про неї виключно за зовнішніми ознаками. Цікаво, що сучасна латимерія має більше схожих рис із оселедець, ніж зі своїм прабатьком цілкантом.

Чинники

Як знаємо, види сталися шляхом еволюції, але які чинники цьому сприяли? По-перше, спадкова мінливість. Справа в тому, що різні мутації та нові комбінації генів створюють основу для спадкового розмаїття. Зауважимо: що активніший мутаційний процес, то ефективнішим буде природний відбір.

Другий чинник – це випадкове збереження ознак. Щоб усвідомити суть цього явища, розберемося з такими поняттями, як дрейф генів і популяційні хвилі. Останні є коливання, які відбуваються періодами і впливають чисельність популяції. Наприклад, кожні чотири роки зайців стає дуже багато, а одразу після цього їх чисельність різко падає. Але що таке дрейф генів? Тут мається на увазі збереження чи зникнення будь-яких ознак у випадковому порядку. Тобто якщо в результаті якихось подій популяція сильно зменшується, то деякі ознаки зберігатимуться повністю або частково в хаотичному порядку.

Третій чинник, який ми розглянемо, – це боротьба за існування. Її причина полягає в тому, що народжується дуже багато організмів, але лише частина з них здатна вижити. Більше того, для всіх не вистачить їжі та територій. Загалом поняття боротьби за існування можна описати як особливі взаємини організму з довкіллям та іншими особами. У цьому є кілька форм боротьби. Вона може бути внутрішньовидовою, яка відбувається між особинами одного й того ж виду. Друга форма - міжвидова, коли виживання борються представники різних видів. Третя форма полягає у боротьбі з умовами навколишнього середовища, коли тваринам необхідно пристосовуватися до них або гинути. При цьому по праву найжорстокішою вважається боротьба усередині видів.

Тепер знаємо, що роль виду в еволюції величезна. Саме з одного представника може розпочатися мутація чи дегенерація. Проте еволюційний процес регулюється сам собою, оскільки діє закон природного добору. Так, якщо нові ознаки будуть неефективними, то особи, які мають їх, рано чи пізно загинуть.

Розглянемо ще одне важливе поняття, яке притаманно всім рушійних видів еволюції. Це — ізоляція. Цей термін має на увазі накопичення певних відмінностей між представниками однієї популяції, яка тривалий час була ізольована один від одного. У результаті це може призвести до того, що особини просто не зможуть між собою схрещуватися, таким чином з'явиться два зовсім різні види.

Антропогенез

Тепер поговоримо про образи людей. Еволюція - процес, характерний всім живих організмів. Частина біологічної еволюції, що призвела до появи людини, називається антропогенезом. Завдяки цьому відбулося відділення людського вигляду від людиноподібних мавп, ссавців та гомінідів. Які знаємо види людей? Еволюційна теорія поділяє їх на австралопітеків, неандертальців і т. д. Характеристики кожного з цих видів знайомі нам ще зі шкільної лави.

Ось ми й ознайомились із основними видами еволюції. Біологія часом може розповісти дуже багато про минуле та сьогодення. Саме тому до неї варто дослухатися. Зауважимо: деякі вчені вважають, що слід виділяти 3 види еволюції: макро-, мікро- та еволюцію людини. Однак такі думки поодинокі та суб'єктивні. У цьому матеріалі ми представили увазі читача два основних види еволюції, завдяки яким розвивається все живе.

Підбиваючи підсумки статті, скажемо про те, що еволюційний процес — справжнє диво природи, яке саме регулює та координує життя. У статті ми розглянули основні теоретичні поняття, але практично все набагато цікавіше. Кожен біологічний вид є унікальною системою, здатною саморегулюватися, пристосовуватися та еволюціонувати. У цьому полягає принадність природи, яка подбала як про створених видах, а й тих, у які можуть мутировать.

ЕВОЛЮЦІЯ (у біології) ЕВОЛЮЦІЯ (у біології)

ЕВОЛЮЦІЯ (у біології), незворотний історичний розвиток живої природи. Визначається мінливістю (див.ЗМІННІСТЬ), спадковістю (див.СПАДЧИНА)та природним відбором (див.ПРИРОДНИЙ ВІДБІР)організмів. Супроводжується пристосуванням їх до умов існування, утворенням та вимиранням видів, перетворенням біогеоценозів (див.БІОГЕОЦЕНОЗ)та біосфери в цілому.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитись що таке "ЕВОЛЮЦІЯ (у біології)" в інших словниках:

Має подвійне значення. Зазвичай цей термін розуміється так само, як і у філософії, тобто під ним розуміють розвиток однієї форми з іншої, та Е. у загальнобіологічному сенсі є синонімом трансформізму (див.). Але, крім того, теорією Е. ... Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

- (У біології) незворотний історичний розвиток живої природи. Визначається мінливістю, спадковістю та природним відбором організмів. Супроводжується пристосуванням їх до умов існування, утворенням та вимиранням видів, … Великий Енциклопедичний словник

- (від лат. evolutio розгортання), у широкому значенні синонім розвитку; процеси зміни (лреім. незворотного), що протікають у живій та неживій природі, а також у соціальних системах. е. може вести до ускладнення, диференціації, підвищення ... Філософська енциклопедія

Розвиток організмів від нижчих щаблів організації живого до сучасних високоорганізованих форм; незворотні зміни різноманітності та адаптації видових популяцій; вираз послідовних генетичних перетворень (змін); Екологічний словник

- (Від лат. evolutio розгортання), незворотний процес історич. зміни живого. З багаточисельних. ненаправлених мутацій як елементарного еволюції. матеріалу природний відбір формує такі комбінації ознак і властивостей, які ведуть до … Біологічний енциклопедичний словник

Зміна адаптивних ознак та форм пристосування популяцій організмів. Перша послідовна теорія Еге. була висунута у 1809 фр. натуралістом та філософом Ж.Б. Ламарком. Для пояснення прогресивного розвитку у природі у часі ця… Філософська енциклопедія

Еволюція біологічна, історичний розвиток організмів. Визначається спадковою мінливістю, боротьбою за існування, природним та штучним відбором. Приводить до формування адаптацій (пристосувань) організмів до умов їх… Велика Радянська Енциклопедія

Ця стаття про біологічну еволюцію. Інші значення терміна в назві статті див. на Еволюція (значення). Фі … Вікіпедія

Еволюційне вчення (також еволюціонізм та еволюціоністика) система ідей та концепцій у біології, що стверджують історичний прогресивний розвиток біосфери Землі, що становлять її біогеоценози, а також окремих таксонів та видів, яке може бути … Вікіпедія

Антропогенез (або антропосоціогенез) – частина біологічної еволюції, яка призвела до появи виду Homo sapiens, що відокремився від інших гомінідів, людиноподібних мавп та плацентарних ссавців, процес історико еволюційного формування… Вікіпедія

Книги

• Еволюція онтогенезу, Озернюк Н.Д.. Еволюція онтогенезу розглядається як основна проблема еволюційної біології розвитку, оскільки еволюційні перетворення організмів обумовлені змінами їхнього онтогенезу. Інтеграція…

У процесі історичного поступу одні види вимирають, інші змінюються і дають початок новим видам. Що ж являють собою види? Чи існують види реально у природі?

Вперше термін "вигляд" ввів англійський ботанік Джон Рей (1628-1705). Шведський ботанік К. Лінней розглядав вигляд як основна систематична одиниця. Він був прибічником еволюційних поглядів і вважав, що образи згодом змінюються.

Ж. Б. Ламарк зазначав, що різницю між деякими видами дуже незначні, й у разі виділити види досить складно. Він зробив висновок у тому, що образи у природі немає, а систематика придумана людиною для зручності. Реально існує лише особина. Органічний світ являє собою сукупність особин, пов'язаних між собою спорідненими узами.

Як видно, погляди Ліннея і Ламарка на реальне існування виду були прямо протилежними: Лінней вважав, що існують види, вони незмінні; Ламарк заперечував реальне існування видів у природі.

Нині загальноприйнято думку Ч. Дарвіна: види реально існують у природі, але сталість їх щодо; види виникають, розвиваються, та був або зникають, або змінюються, породжуючи нові види.

Вид– це надорганізмна форма існування живої природи. Він являє собою сукупність морфологічно і фізіологічно подібних особин, що вільно між собою схрещуються і дають плідне потомство, що займають певний ареал і мешкають у подібних екологічних умовах. Види різняться за багатьма критеріями. Критерії, якими особини ставляться одного виду, представлені у таблиці.

Критерії виду

При визначенні приналежності особини до якогось виду не можна обмежуватися лише одним критерієм, а необхідно використовувати всю сукупність критеріїв. Так, неможливо обмежитися тільки морфологічним критерієм, оскільки особи одного виду можуть відрізнятися зовні. Наприклад, у багатьох птахів – горобців, снігурів, фазанів самці зовні значно відрізняються від самок.

У природі тварин широко поширений альбінізм, при якому в клітинах окремих особин в результаті мутації порушується синтез пігменту. Тварини з такими мутаціями мають біле забарвлення. Очі у них червоні, тому що в райдужній оболонці немає пігменту, і крізь неї просвічують кровоносні судини. Незважаючи на зовнішні відмінності, такі особини, наприклад, білі ворони, миші, їжаки, тигри, відносяться до своїх видів, а не виділяються в самостійні види.

У природі існують зовні майже невиразні види-двійники. Так, раніше малярійним комаром називали фактично шість видів, схожих зовні, але не схрещуються між собою і відрізняються за іншими критеріями. Проте з них лише один вид живиться кров'ю людини та розносить малярію.

Процеси життєдіяльності в різних видів часто протікають дуже схоже. Це говорить про відносність фізіологічного критерію. Наприклад, у деяких видів арктичних риб інтенсивність обміну речовин така сама, як і у риб, що мешкають у тропічних водах.

Не можна використовувати й один молекулярно-біологічний критерій, так як багато макромолекул (білки і ДНК) мають не тільки видову, але і індивідуальну специфічність. Тому за біохімічними показниками не завжди можна визначити, до одного чи різних видів належать особини.

Генетичний критерійтакож не універсальний. По-перше, у різних видів число і навіть форма хромосом можуть бути однаковими. По-друге, в одному вигляді можуть бути особини з різним числом хромосом. Так, в одного виду довгоносика є диплоїдні (2п), триплоїдні (Зп), тетраплоідні (4п) форми. По-третє, іноді особи різних видів можуть схрещуватися і давати плідне потомство. Відомі гібриди вовка та собаки, яка і великої рогатої худоби, соболя та куниці. У царстві рослин міжвидові гібриди трапляються досить часто, а іноді бувають і віддаленіші міжродові гібриди.

Не можна вважати універсальним та географічний критерій, оскільки ареали багатьох видів у природі збігаються (наприклад, ареал даурської модрини та запашної тополі). Крім того, існують види-космополіти, які поширені повсюдно і не мають чітко обмеженого ареалу (деякі види бур'янів, комарів, мишей). Ареали деяких видів, що швидко розселяються, таких, як домова муха, змінюються. У багатьох перелітних птахів розрізняються ареали гніздування та зимівлі. Екологічний критерій не є універсальним, тому що в межах одного ареалу багато видів мешкають у дуже різних природних умовах. Так, багато рослин (наприклад, пирій повзучий, кульбаба) можуть жити і в лісі, і на заплавних луках.

Види реально існують у природі. Вони щодо постійні. Види можна розрізнити за морфологічним, молекулярно-біологічним, генетичним, екологічним, географічним, фізіологічним критеріями. При визначенні власності особи до того чи іншого виду слід враховувати не один критерій, а весь їхній комплекс.

Ви знаєте, що вид складається з популяцій. Населенняявляє собою групу морфологічно подібних особин одного виду, що вільно схрещуються між собою і займають певне місце проживання в ареалі виду.

Для кожної популяції характерний свій генофонд- Сукупність генотипів всіх особин популяції. Генофони різних популяцій навіть одного виду можуть відрізнятися.

Процес утворення нових видів починається всередині популяції, тобто населення є елементарною одиницею еволюції. Чому саме популяцію, а чи не вид чи окрему особину розглядають як елементарну одиницю еволюції?

Особина не може еволюціонувати. Вона може змінюватися, пристосовуючись до умов довкілля. Але ці зміни не є еволюційними, оскільки вони не передаються у спадок. Вигляд, як правило, неоднорідний і складається з низки популяцій. Населення щодо самостійна і може тривалий час існувати поза зв'язком з іншими популяціями виду. У популяції протікають все еволюційні процеси: у особин виникають мутації, між особинами відбувається схрещування, діють боротьба існування і природний добір. Через війну генофонд популяції згодом змінюється, і вона стає родоначальником нового виду. Саме тому елементарна одиниця еволюції - населення, а чи не вид.

Розглянемо закономірності на проходження ознак у популяціях різних типів. Ці закономірності різні для самоплідних і роздільностатевих організмів. Самозапліднення особливо часто спостерігається у рослин. У рослин, що самозапиляються, наприклад гороху, пшениці, ячменю, вівса, популяції складаються з так званих гомозиготних ліній. Чим пояснюється їхня гомозиготність? Справа в тому, що при самозапиленні збільшується частка гомозигот у популяції, а частка гетерозигот скорочується.

Чиста лінія- це нащадки однієї особини. Вона являє собою сукупність самозапильних рослин.

Початок вивчення генетики популяцій було покладено 1903 р датським ученим У. Йоганнсеном. Він досліджував популяцію самозапилюваної рослини квасолі, що легко дає чисту лінію – групу нащадків окремої особини, генотипи яких ідентичні.

Йоганнсен взяв насіння одного сорту квасолі та визначив мінливість однієї ознаки – маси насіння. Виявилося, що вона варіює від 150 до 750 мг. Вчений висіяв окремо дві групи насіння: масою від 250 до 350 мг та масою від 550 до 650 мг. Середня маса насіння новостворених рослин склала в легкій групі 443,4 мг, у важкій - 518 мг. Йоганнсен зробив висновок, що вихідний сорт квасолі складається з генетично різних рослин.

Протягом 6-7 поколінь учений вів відбір насіння важких і легень з кожної рослини, тобто проводив відбір у чистих лініях. В результаті він дійшов висновку, що відбір у чистих лініях не дав зсуву ні у бік легені, ні у бік важкого насіння, отже, у чистих лініях відбір не ефективний. А мінливість маси насіння всередині чистої лінії є модифікаційною, неспадковою та виникає під впливом умов середовища.

Закономірності успадкування ознак у популяціях окремо порожнистих тварин і перехреснозапилюваних рослин були встановлені незалежно один від одного англійським математиком Дж Харді та німецьким лікарем В. Вайнбергом у 1908-1909 роках. Ця закономірність, що отримала назву закону Харді – Вайнберга, відображає залежність між частотами алелів та генотипів у популяціях. Цей закон пояснює, як у популяції зберігається генетичне рівновагу, тобто число особин з домінантними і рецесивними при знаками залишається певному рівні.

Відповідно до цього закону, частоти домінантних і рецесивних алелей у популяції залишатимуться постійними з покоління до покоління за наявності певних умов: високої чисельності особин у популяції; вільному їхньому схрещуванні; відсутності відбору та міграції особин; однакової чисельності особин із різними генотипами.

Порушення хоча б однієї з цих умов веде до витіснення одного алелі (наприклад, А) іншим (а). Під впливом природного відбору, популяційних хвиль та інших чинників еволюції особини з домінантним алелем А витіснятимуть особини з рецесивним алелем а.

У популяції може змінитися співвідношення особин із різними генотипами. Припустимо, що генетичний склад популяції був таким: 20% AA, 50% AA, 30% AA. Під впливом чинників еволюції може виявитися таким: 40% АА, 50% Аа, 10% аа. Використовуючи закон Харді - Вайнберга, можна обчислити частоту народження будь-якого домінантного і рецесивного гена в популяції, а також будь-якого генотипу.

Популяція - елементарна одиниця еволюції, оскільки вона має відносну самостійність і її генофонд може змінюватися. Закономірності успадкування різні у популяціях різних типів. У популяціях самозапильних рослин відбір відбувається між чистими лініями. У популяціях роздільностатевих тварин і перехреснозапилюваних рослин закономірності спадкування підпорядковуються закону Харді - Вайнберга.

Відповідно до закону Харді - Вайнберга за відносно постійних умов частота алелів у популяції залишається незмінною з покоління до покоління. У умовах населення перебуває у стані генетичного рівноваги, у ній не відбуваються еволюційні зміни. Однак у природі немає ідеальних умов. Під впливом чинників еволюції - мутаційного процесу, ізоляції, природного відбору та інших. - генетичне рівновагу популяції постійно порушується, відбувається елементарне еволюційне явище - зміна генофонду популяції. Розглянемо дію різних чинників еволюції.

Один із головних факторів еволюції – мутаційний процес. Мутації відкрили на початку XX в. голландським ботаніком та генетиком Де Фрізом (1848-1935).

Головною причиною еволюції він вважав саме мутації. У той час були відомі лише великі мутації, що стосуються фенотипу. Тому Де Фріз вважав, що види виникають у результаті великих мутацій відразу, стрибкоподібно, без природного відбору.

Подальші дослідження показали, що багато великих мутацій шкідливі. Тому багато вчених вважали, що мутації не можуть бути матеріалом для еволюції.

Лише у 20-х роках. нашого століття вітчизняні вчені С. С. Четверіков (1880-1956) та І. І. Шмальгаузен (1884-1963) показали роль мутацій в еволюції. Було встановлено, що кожна природна популяція насичена, як губка, різноманітними мутаціями. Найчастіше мутації рецесивні, перебувають у гетерозиготному стані і виявляються фенотипно. Саме ці мутації і є генетичною основою еволюції. При схрещуванні гетерозиготних особин ці мутації у нащадків можуть переходити до гомозиготного стану. Відбір із покоління до покоління зберігає особин з корисними мутаціями. Корисні мутації зберігаються природним відбором, шкідливі - накопичуються у популяції у прихованому вигляді, створюючи резерв мінливості. Це призводить до зміни генофонду популяції.

Накопичення спадкових відмінностей між популяціями сприяє ізоляціязавдяки якій між особами різних популяцій не відбувається схрещування, а значить, і обміну генетичною інформацією.

У кожній популяції завдяки природному добору накопичуються певні корисні мутації. Через кілька поколінь ізольовані популяції, що у різних умовах, відрізнятимуться за низкою ознак.

Широко поширена просторова, або географічна ізоляція, коли популяції розділені різними перешкодами: річками, горами, степами тощо. п. Наприклад, навіть у прилеглих річках живуть різні популяції риб однієї й тієї виду.

Розрізняють також екологічну ізоляцію, Коли особи різних популяцій одного виду воліють різні місця та умови проживання. Так, у Молдавії у жовтогорлої лісової миші утворилися лісові та степові популяції. Особини лісових популяцій більші, живляться насінням деревних порід, а особини степових популяцій - насінням злаків.

Фізіологічна ізоляціявиникає у разі, коли в особин різних популяцій дозрівання статевих клітин відбувається у різні терміни. Особи таких популяцій не можуть схрещуватися. Наприклад, в озері Севан живуть дві популяції форелі, нерест яких відбувається у різні терміни, тому вони не схрещуються між собою.

Існує також поведінкова ізоляція. Шлюбна поведінка особин різних видів відрізняється. Це перешкоджає їхньому схрещуванню. Механічна ізоляціяпов'язана з відмінностями у будові органів розмноження.

Зміна частот алелів у популяціях може відбуватися під впливом природного відбору, а й незалежно від цього. Частота алелі може змінитися випадковим чином. Наприклад, передчасна загибель особини - єдиної володарки якогось алелі призведе до зникнення цього алелі в популяції. Це явище отримало назву дрейфу генів.

Важливим джерелом дрейфу генів є популяційні хвилі- Періодичні значні зміни чисельності особин популяції. Чисельність особин змінюється з року в рік і залежить від багатьох факторів: кількості їжі, погодних умов, чисельності хижаків, масових захворювань та ін. Роль популяційних хвиль в еволюції була встановлена ​​С.С. на ефективність природного відбору. Так, при різкому скороченні чисельності популяції можуть випадково зберегти особини з певним генотипом. Наприклад, у популяції можуть зберегтися особини з такими генотипами: 75% Аа, 20% АА, 5% аа. Найбільш численні генотипи, у разі Аа, визначатимуть генний склад популяції до наступної "хвилі".

Дрейф генів зазвичай знижує генетичну мінливість у популяції, головним чином внаслідок втрати рідко зустрічаються алелів. Цей механізм еволюційних змін особливо ефективний у невеликих популяціях. Однак тільки природний відбір на основі боротьби за існування сприяє збереженню особин з певним генотипом, відповідним довкіллю.

Елементарне еволюційне явище – зміна генофонду популяції відбувається під впливом елементарних факторів еволюції – мутаційного процесу, ізоляції, дрейфу генів, природного відбору. Однак дрейф генів, ізоляція і мутаційний процес не визначають спрямованості процесу еволюції, тобто виживання особин з певним, відповідним місцем існування генотипом. Єдиним напрямним чинником еволюції є відбір.

Основні положення еволюційного вчення Ч. Дарвіна.

1. Спадкова мінливість – основа еволюційного процесу;
2. Прагнення до розмноження та обмеженість засобів життя;
3. Боротьба за існування – основний фактор еволюції;
4. Природний відбір як результат спадкової мінливості та боротьби за існування.

ФОРМИ ПРИРОДНОГО ВІДБІРУ

ВИДИ природного відбору

Завдання та тести на тему "Тема 14. "Еволюційне вчення"."

• Пропрацювавши ці теми, Ви повинні вміти:

  1. Сформулювати своїми словами визначення: еволюція, природний відбір, боротьба існування, адаптація, рудимент, атавізм, ідіоадаптація, біологічний прогрес і регрес.
  2. Коротко описати, як та чи інша адаптація зберігається добором. Яку роль відіграють гени, генетична мінливість, частота генів, природний відбір.
  3. Пояснити, чому відбору не утворюється населення ідентичних, бездоганно адаптованих організмів.
  4. сформулювати, що таке генетичний дрейф; навести приклад ситуації, у якій відіграє важливу роль, і пояснити, чому його роль особливо велика в невеликих популяціях.
  5. Описати два способи виникнення видів.
  6. Порівнювати природний та штучний відбір.
  7. Коротко перерахувати ароморфози в еволюції рослин та хребетних, ідіоадаптація в еволюції птахів та ссавців, покритонасінних рослин.
  8. Назвати біологічні та соціальні фактори антропогенезу.
  9. Порівнювати ефективність споживання рослинної та тваринної їжі.
  10. Коротко описати риси найдавнішої, стародавньої, викопної людини, людини сучасного типу.
  11. Вказати риси розвитку та подібності людських рас.

  Іванова Т.В., Калінова Г.С., М'ягкова О.М. "Спільна біологія". Москва, "Освіта", 2000

  • Тема 14. "Еволюційне вчення." §38, §41-43 стор. 105-108, стор.115-122
  • Тема 15. "Пристосованість організмів. Видоутворення." §44-48 стор. 123-131
  • Тема 16. "Докази еволюції. Розвиток органічного світу." §39-40 стор 109-115, §49-55 стор 135-160
  • Тема 17. "Походження людини." §49-59 стор. 160-172

1. Еволюційна теорія Дарвіна - Уоллеса

2. Сучасна (синтетична) теорія еволюції

3. Основні закони еволюції

4. Основні чинники еволюції

5. Форми природного відбору

Під еволюцією мається на увазі процес тривалих, поступових, повільних змін, які в кінцевому підсумку призводять до змін корінним, якісним, освітою нових систем, структур і видів, що завершується. Уявлення про еволюцію у природознавстві мають ключове значення. На початку нашого курсу було розглянуто поняття парадигми - особливого способу організації наукового знання, що задає характер бачення світу, системи попередніх умов, орієнтирів та передумов у процесі побудови та обґрунтування різних теорій, тобто. системи, що визначає загалом тенденції розвитку наукових досліджень. Парадигма сучасного природознавства - це еволюційно-синергетична парадигма, в основі якої лежать уявлення про самоорганізацію та еволюцію матерії на всіх її структурних рівнях. Раніше вже говорилося про еволюцію Всесвіту, зірок, планетних систем, геологічну та хімічну еволюцію. Однак вперше еволюційна концепція чітко та обґрунтовано була сформульована у біології.

1. Еволюційна теорія Дарвіна - Уоллеса

Уявлення про еволюцію живого висловлювалися майже протягом усього періоду розвитку природознавства (Емпедокл, Аристотель, Ламарк). Проте основоположником еволюційної теорії в біології вважається Ч. Дарвін. У якомусь сенсі поштовхом до розвитку теорії еволюції можна вважати книгу Т. Мальтуса «Трактат про народонаселення» (1778), в якому він показав, до чого призвів би зростання народонаселення, якби він нічим не стримувався. Дарвін застосував підхід Мальтуса до інших живих систем. Досліджуючи зміни чисельності популяцій, він дійшов пояснення еволюції шляхом природного відбору (1839 р). Таким чином, найбільший внесок Дарвіна в науку не в тому, що він довів існування еволюції, а в тому, що він пояснив, як вона може відбуватися.

У цей час інший природодослідник А.Р. Уоллес, як і Дарвін, який багато подорожував і теж читав Мальтуса, дійшов тих же висновків. У 1858 р. Дарвін та Уоллес виступили з доповідями про свої ідеї на засіданні Ліннеївського товариства в Лондоні. У 1859 р. Дарвін опублікував свою працю «Походження видів» («Origin of species»).

Відповідно до теорії Дарвіна – Уоллеса, механізмом, з допомогою якого виникають нові види, є природний добір. Ця теорія ґрунтується на трьох спостереженнях та двох висновках, які зручно подати у вигляді наступної схеми.

2 Сучасна (синтетична) теорія еволюції

Теорія Дарвіна - Уоллеса в 20-му столітті була значно розширена і розроблена у світлі сучасних даних генетики (яка за часів Дарвіна ще не існувала), палеонтології, молекулярної біології, екології, етології (науки про поведінку тварин) і отримала назву неодарвінізму чи синтетичної теорії еволюції.

Нова, синтетична теорія еволюції є синтезом основних еволюційних ідей Дарвіна, передусім, ідеї природного відбору, з новими результатами біологічних досліджень у сфері спадковості та мінливості. Сучасна теорія еволюції має такі особливості:

· Вона ясно виділяє елементарну структуру, з якої починається еволюція – це населення;

· Виділяє елементарне явище (процес) еволюції - стійка зміна генотипу популяції;

· ширше і глибше тлумачить чинники та рушійні сили еволюції;

· Чітко розмежовує мікроеволюцію і макроеволюцію (вперше ці терміни були введені в 1927 р. Ю.А. Філіпченко, а подальше уточнення та розвиток отримали в працях видатного біолога-генетика Н.В. Тимофєєва-Ресовського).

Мікроеволюція - це сукупність еволюційних змін, що відбуваються в генофондах популяцій за порівняно невеликий період часу, що призводять до утворення нових видів.

Макроеволюція пов'язана з еволюційними перетвореннями за тривалий історичний період, що призводять до виникнення надвидових форм організації живого.

Зміни, що вивчаються в рамках мікроеволюції, доступні безпосередньому спостереженню, тоді як макроеволюція відбувається протягом тривалого періоду, і її процес може бути реконструйований, подумки відтворений. Як мікро-і макроеволюція відбуваються, зрештою, під впливом змін у навколишньому середовищі.

Докази теорії еволюції. Відомості, що підтверджують сучасні уявлення про еволюцію, є результатами досліджень у різних галузях науки, з якими найважливішими є:

· Палеонтологія,

· Біогеографія,

· морфологія,

· Порівняльна ембріологія,

· Молекулярна біологія,

· Систематика,

· селекція рослин та тварин.

Найважливішими аргументами на користь еволюційної теорії є палеонтологічна літопис, тобто. викопні форми живих організмів і біогенетичний закон Геккеля («онтогенез повторює філогенез»).

3. Основні закони еволюції.

Численні дослідження, проведені у межах вищезгаданих наук, дозволили сформулювати такі основні закони еволюції .

1. Швидкість еволюції різні періоди неоднакова і характеризується тенденцією прискорення *. В даний час вона протікає швидко, і це відзначається появою нових форм та вимиранням багатьох старих.

2. Еволюція різних організмів відбувається із різною швидкістю.

3. Нові види утворюються не з найбільш високорозвинених та спеціалізованих форм, а з відносно простих, неспеціалізованих форм.

4. Еволюція який завжди йде від простого до складного. Існують приклади «регресивної» еволюції, коли складна форма давала початок простішим (деякі групи організмів, наприклад, бактерії, збереглися лише завдяки спрощенню своєї організації).

5. Еволюція зачіпає популяції, а чи не окремі особини і відбувається у результаті мутацій, природного відбору та дрейфу генів.

Останнє дуже важливо розуміння відмінності між дарвінівської теорії еволюції і сучасної теорією (неодарвінізмом).

4. Основні чинники еволюції.

Сучасна теорія еволюції, узагальнюючи дані численних біологічних досліджень, дозволила сформулювати основні чинники та рушійні сили еволюції.

1. Першим найважливішим чинником еволюції є мутаційний процес, який з визнання факту, що основну масу еволюційного матеріалу становлять різні форми мутацій, тобто. змін спадкових властивостей організмів, що виникають природним шляхом або викликаються штучно.

2. Другий найважливіший чинник – популяційні хвилі, які часто називають «хвилями життя». Вони визначають кількісні флуктуації (відхилення від середнього значення) чисельності організмів у популяції, а також області її проживання (ареалу).

3. Третім основним чинником еволюції визнається відособленість групи організмів.

До перелічених основних факторів еволюції додають такі як частота зміни поколінь у популяції, темпи і характер мутаційних процесів та ін. Всі ці фактори є необхідними, однак, самі собою вони не пояснюють механізму еволюційного процесу та його рушійної сили. Рухаюча сила еволюції полягає у дії природного відбору, який є результатом взаємодії популяцій та навколишнього середовища. Результатом самого природного відбору є усунення від розмноження (елімінація) окремих організмів, популяцій, видів та інших рівнів організації живих систем. (Слід мати на увазі, що трактування природного відбору як процесу виживання найсильніших, найбільш пристосованих некоректне, оскільки, з одного боку, у ряді випадків безглуздо говорити про більшу чи меншу пристосованість, з іншого – навіть при явно меншому ступені пристосованості, допускається можливість розмноження ).

5. Форми природного відбору.

Природний відбір у процесі еволюції набуває різних форм. Можна виділити три основні форми: стабілізуючий відбір, рушійний відбір та дизруптивний відбір.

Стабілізуючий відбір - форма природного відбору, спрямовану підтримку та підвищення стійкості реалізації у популяції середнього, раніше сформованого ознаки чи характеристики. При стабілізуючому відборі перевагу в розмноженні набувають особини із середнім виразом ознаки (за образним виразом, це «виживання пересічностей»). Ця форма відбору як би охороняє і посилює нову ознаку, усуваючи від розмноження всі особини, що фенотипно помітно ухиляються в той чи інший бік від норми, що склалася.

Приклад: після снігопаду та сильних вітрів було знайдено 136 оглушених та напівживих горобців; 72 з них вижили, а 64 загинули. Загиблі птахи мали дуже довгі або дуже короткі крила. Особини ж із середніми – «нормальними» крилами виявилися витривалішими.

Згадана раніше біохімічна єдність життя Землі - це з результатів стабілізуючого відбору. Дійсно, амінокислотний склад нижчих хребетних і людини майже той самий. Біохімічні основи життя виявилися надійними для відтворення організмів незалежно від рівня організації.

Стабілізуючий відбір на протоку мільйонів поколінь оберігає сформовані види від істотних змін, від руйнівної дії мутаційного процесу, вибраковуючи ухилення від пристосувальної норми. Ця форма відбору діє до тих пір, поки істотно не змінюються умови життя, в яких вироблені дані ознаки або властивості виду.

Рухаючий (спрямований) відбір - відбір, сприяє зрушенню середнього значення ознаки чи властивості. Такий відбір сприяє закріпленню нової норми замість старої, що прийшла у невідповідність із умовами, що змінилися. Результатом такого відбору є, наприклад, втрата певної ознаки. Так за умов функціональної непридатності органу чи його частини природний відбір сприяє їх редукції, тобто. зменшення, зникнення. Приклад: втрата пальців у копитних, очей печерних тварин, кінцівок у змій і т.п. Матеріал для дії такого відбору поставляється різного роду мутаціями.

Дизруптивний (розривний) відбір - форма відбору, що сприяє більш ніж одному фенотипу і діє проти середніх, проміжних форм. Ця форма відбору проявляється у тих випадках, коли жодна з груп генотипів не отримує абсолютної переваги у боротьбі за існування через різноманітність умов, що одночасно зустрічаються на одній території. В одних умовах відбирається одна якість ознаки, в інших – інше. Дизруптивний відбір спрямований проти особин із середнім, проміжним характером ознак і веде встановлення поліморфізму, тобто. безлічі форм не більше однієї популяції, яка хіба що «розривається» на частини.

Приклад: У лісах, де ґрунти коричневого кольору особини земляного равлика частіше мають коричневе та рожеве забарвлення раковин, на ділянках з грубою та жовтою травою переважає жовте забарвлення тощо. .

Деякі сучасні дослідники справедливо вважають, що синтетична теорія еволюції не є досить всеосяжною моделлю розвитку життя та розробляють системну теорію еволюції, в якій наголошується на наступному:

1. Еволюція протікає у відкритих системах, і потрібен облік взаємодії біосферних геологічних і космічних процесів, що, очевидно, дає імпульс у розвиток живих систем. Значні події з історії життя повинні таким чином розглядатися у зв'язку з розвитком планети.

2. Еволюційні імпульси поширюються від вищих системних рівнів до нижчих: від біосфери до екосистем, угруповань, популяцій, організмів, геномів. Простеження причинно-наслідкових зв'язків не тільки «знизу вгору» (від генних мутацій до популяційних процесів), як це властиво традиційному підходу, а й «зверху вниз», дозволяє не сподіватися щоразу на випадковість при побудові моделі еволюції.

3. Характер еволюції змінюється з часом, тобто. еволюціонує сама еволюція: значення тих чи інших ознак пристосованості та непристосованості, якими здійснюється природний відбір, у процесі еволюції та біологічного прогресу падає чи зростає, як, наприклад, роль індивідуального розвитку, роль індивіда в історичному розвитку.

4. Спрямованість еволюції визначається системними властивостями, що задають її мету, що дозволяє зрозуміти сенс біологічного прогресу. Справді, у живих (відкритих) системах стаціонарний стан відповідає мінімальному виробництву ентропії. Фізичний сенс виробництва ентропії стосовно живим системам полягає у відмиранні живої матерії у вигляді загибелі організмів, тобто. утворенню мертвої маси («мортмаси»), і виробництво ентропії тим вище, чим вище відношення мортмаси до біомаси. Це ставлення падає під час руху еволюційними сходами від простих організмів до складних. Відповідно до теореми І. Пригожина, розглянутої нами раніше, у відкритих системах стаціонарний стан відповідає мінімуму виробництва ентропії. Такі системи, отже, мають на меті, певний стан, якого вони прагнуть. Це дозволяє пояснити, чому еволюція не зупинилася на рівні бактеріальних угруповань, а просунулась далі шляхом, який призвів до появи вищих тварин і людини.

Нові наукові парадигми, як правило, не заперечують, а задають межі коректності попередніх теорій. Наприклад, теорія відносності не скасувала класичну фізику, але описала рамки, у яких положення класичної теорії справедливі. Фізика Ньютона - окремий випадок фізики Ейнштейна.

* Перші живі організми виникли близько 3,5 млрд. років тому, багатоклітинні – 2,5 млрд. років тому, тварини та рослини – 400 млн. років тому, ссавці та птиці – 100 млн. років, примати – 60 млн. років, гоміди – 16 млн. років, рід людини – 6 млн. років, Homo sapiens – 60 тис. років тому.