Вклад отечественных ученых в современную эволюционную теорию доклад

Обновлено: 10.05.2024

Основной вклад С.С. Четверикова состоит в доказательстве связи генетики и теории эволюции. В своей работе он показал, что популяция является особым уровнем организации живого мира, на котором проявляются элементарные эволюционные явления. Также Четвериков доказал, что в природе непрерывно происходят мутационные явления, которые накапливаются в популяциях и являются скрытым резервом наследственной изменчивости.

В ходе исследований ученого было установлено, что борьба за существование наглядно проявляется в живой природе, при этом ареной для нее выступают экосистемы, а основной единицей эволюции являются популяции.

Таким образом, благодаря усилиям С.С. Четверикова и других ученых в 1920—1930-е гг. был заложен комплексный генетико-экологический подход к изучению теории эволюции, благодаря чему удалось преодолеть кризисную ситуацию в эволюционной науке и создать основу для формирования синтетической теории эволюции, или современного дарвинизма.

Синтетическая теория эволюции

Современная теория эволюции является синтезом результатов, полученных в ходе исследований в разных областях биологических наук.

Основные положения синтетической теории эволюции

1. Элементарным эволюционным материалом являются мутации, при этом они носят ненаправленный и случайный характер.

2. Основная движущая сила эволюции — естественный отбор, который является следствием борьбы за существование и главным направляющим творческим фактором эволюции.

3. Наименьшая единица эволюции — популяция.

4. Эволюция имеет дивергентные свойства, т.е. отдельно взятый таксон (например, вид) может являться предком нескольких таксонов, при этом каждый рассматриваемый таксон будет иметь лишь один предковый вид.

5. Эволюция происходит постепенно и длительно.

6. Элементарным эволюционным процессом является изменение генофонда популяции, при этом элементарными эволюционными факторами (предпосылками) могут быть мутации, естественный отбор, дрейф генов, популяционные волны, изоляции и миграции — все они способствуют постепенному изменению генофонда.

7. Для живой природы характерны микроэволюции (изменение в рамках популяции, вида) и макроэволюции (появление новых и изменение старых систематических групп).

В развитие эволюционных представлений в XVIII и первой половине XIX вв. весомый вклад внесли русские ученые М.В.Ломоносов, А.Н.Радищев, К.Ф.Вольф, А.А.Каверзнев, И.Е.Дядьковский, К.М.Бэр, К.Ф.Рулье, Н.А.Северцов.

Мысль о постоянном изменении живых организмов без вмешательства сверхъестественной силы высказывал А.Н.Радищев (1749-1802).

И.Е.Дядьковский (1784-1841) в лекциях, читанных в Московском университете, высказывал мысль о том, что природа развивается постоянно, что одни виды дают начало другим.

Профессор Московского университета К.Ф.Рулье (1814-1858) на основании эмбриологических исследований пришел к выводу, что высокоорганизованные формы проходят стадии, в которых проявляется строение более низко организованных форм.

Рулье занимался также палеонтологическими исследованиями и видел в них доказательство постепенного изменения и усложнения в строении растений и животных. Одним из первых он применил экологический подход к исследованию животных. Это навело его на мысль о постоянно происходящей в мире животных и растений борьбе и гибели тех, кто не устоял в ней. Он доказал, что опыт выведения новых пород домашних животных, изменения их в результате акклиматизации может помочь вскрыть движущие силы эволюции в естественных условиях.

Ученик Рулье Н.А.Северцов (1827-1885) на основании исследования птиц пришел к выводу, что нередко встречаются виды, являющиеся только видоизменением другого вида. Он первым указал на существование переходных форм не только между видами, но и между более крупными систематическими категориями, включая типы.

В качестве примера переходной формы между беспозвоночными и рыбами он назвал ланцетника. С трудами Н.А.Северцова был знаком Дарвин и высоко ценил их. После выхода в свет трудов Дарвина Северцов был их активным пропагандистом.

Мысли о развитии природы высказывали и философы-демократы А.И.Герцен, Н.Г.Чернышевский, Н.А.Добролюбов, Д.И.Писарев.

Откуда появились первые живые организмы, и благодаря каким механизмам они развивались? Эти вопросы всегда волновали умы людей. Если спросить школьника, как появился человек, то он, вероятнее всего, расскажет о происхождении человека от обезьяны, руководствуясь теорией Чарльза Дарвина.

Но стоит заметить, что Дарвиновская теория эволюции является не единственной. В статье мы расскажем и о других взглядах на зарождение и развитие живых организмов.

Креационизм

Эта эволюционная теория предполагает, что жизнь возникла, как акт творения Высших сил. Основные постулаты креационизма:

Яркий представитель креационизма – шведский ученый-естествоиспытатель и профессор медицины Карл Линней. Он работал в университете и заведовал садом, где выращивались растения для учебных опытов. Со всего мира Линнею присылали семена, поэтому флора ботанического сада была обширной. Именно это многообразие подтолкнуло Линнея к созданию классификации всех живых существ.

Ученый выделил три основных царства: животные, растения и минералы. Принципы классификации были следующими:

Животные, по мнению Линнея, живут, растут и чувствуют. Например, если ударить тигра палкой, то последует реакция животного.
Растения живут, растут, но не чувствуют. Если палкой ударить тополь, он не отреагирует.
Минералы не живут и не чувствуют, только растут.

Чуть позже Линней исключил минералы из классификации живых существ, поскольку была очевидна их принадлежность к неживой природе. Два оставшихся класса ученый разделил на более мелкие группы по принципу иерархии. Таким образом, были выделены следующие таксономические группы: царство, класс, отряд, род и вид.

Линней предложил ввести единую форму для обозначения названия вида (бинарная номенклатура). Со времен Линнея названия всех видов живых организмов состоят из двух латинских слов: первое – название рода, второе – видовой эпитет. Третьим компонентом названия является имя исследователя, описавшего этот вид впервые.

Например, волк обыкновенный обозначается как Canis lupus Linnaeus, где Canis – род (собака), lupus – видовой эпитет (волчий), а Linnaeus – фамилия ученого (Линней). Или Homo sapiens Linnaeus (Человек разумный, назван так Линнеем).

Трансформизм

Трансформизм – это система взглядов, которая объясняет появление одних видов живых организмов из других вследствие изменений, которые происходят по естественным причинам. Главная особенность концепции трансформизма заключается в том, что она не рассматривает вопрос о первичном происхождении жизни, а лишь изучает изменение видов.

Среди известных трансформистов особое место занимает Жорж-Луи Леклерк, граф де Бюффон – французский биолог и популяризатор научных знаний. Он придерживался следующих идей в концепции трансформизма:

Существует некоторое количество высокоорганизованных живых организмов, трансформация которых приводит к появлению новых видов.
Мир материален, всё живое возникает согласно законам природы.
Основные факторы изменений, которые приводят к появлению новых видов, – это климат и пища.

По мнению Буффона, рога на голове оленя образовались из-за того, что он ел листья и ветки кустарников, а хвост бобра в процессе эволюции покрылся чешуйками потому, что рацион питания грызуна составляла чешуйчатая рыба.

С точки зрения современной науки, идеи Бюффона кажутся абсурдными. Однако главным его достижением было предположение о возможности изменения видов.

Французский биолог был первым, кто высказал мысль о происхождении человека от обезьяны.

Первая эволюционная теория

Однако название кафедры показалось Ламарку малоприятным, и он решил переименовать ее в кафедру зоологии беспозвоночных, дав, таким образом, название целой группе животных, которое используется до сих пор. Биоразнообразие червей оказалось столь велико, что вдохновило Ламарка на создание первой эволюционной теории.

Основные выводы, которые сделал ученый:

Простейшие организмы появились благодаря самозарождению. Материалом для этого служили неорганические вещества.
Все высокоорганизованные существа произошли от одного примитивного организма, типа инфузории-туфельки.
Движущим фактором появления новых видов являлось стремление всех живых существ к совершенству. Ламарк сформулировал закон градации, который гласил: вне зависимости от окружающей среды каждый организм стремится к повышению уровня организации.
Целесообразность – врожденное свойство всего живого. Под ее воздействием формируются органы, необходимые для приспособления к условиям обитания. Эту обусловленность ученый назвал законом упражнения-неупражнения органов. Например, животное окапи, поедая ветки всё более и более высоких деревьев, было вынуждено тянуть шею, что привело, по мнению Ламарка, к появлению жирафа.
Ростом органов животных управляют флюиды, природа которых неизвестна. Движение флюидов по организму осуществляется усилием воли. Например, птицы, живущие на болоте, стремились подняться над топью и направляли флюиды в ноги. Скопление флюидов привело к удлинению птичьих ног и появлению цапель.
Признаки, полученные животными в процессе их взаимодействия с окружающей средой, наследуются потомками. Причем Ламарк говорил о наследовании только благоприобретенных признаков, то есть тех, что улучшают выполнение каких-либо функций.
Видов в живой природе не существует, есть только отдельные особи. Разделение животных на категории сделано человеком исключительно для удобства.

Эволюционная теория Чарльза Дарвина

Задуматься о формировании живых организмов путем естественных причин Дарвину помогли следующие наблюдения:

Сходство флоры и фауны у географически близких территорий.
Зависимость формы и размера органов животных от пищи, которую они употребляют. Дарвин заметил, что на Галапагосских островах обитает несколько разновидностей вьюрков, которые отличаются друг от друга массивностью и длинной клюва, поскольку питаются разной пищей.
На каждой географической территории существует определенное биологическое разнообразие, которое развивается там с течением времени. Сделать этот вывод Дарвину помогла палеонтология. В Южной Америке ученый обнаружил останки ископаемых ленивцев, которые были похожи на их современных собратьев. Однако останки ленивцев никогда не находили на территории Англии. Все потому, что ореолом обитания этого вида являлась Америка, а не Англия.
Дикари архипелага Огненная Земля способны выживать в тяжелых условиях, не имея при этом телесных приспособлений, типа огромных клыков, шерсти или когтей.

Каждый вид растений и животных изменчив. Изменчивость наблюдается как в дикой природе, так и среди одомашненных представителей флоры и фауны.
Имеет место наследственная изменчивость по приспособленности, то есть по тому, насколько хорошо животное или растение выполняет те функции, ради которых существуют различные органы.
В природе присутствует геометрическая прогрессия размножения. Это значит, что у каждой пары организмов рождается гораздо больше потомков, чем способно прокормиться в среде обитания. Учитывая ограниченность ресурсов, Дарвин сделал вывод о наличии борьбы за существование.
Если есть наследственная изменчивость по приспособленности и фактор борьбы за существование, то напрашивается заключение о наличии в природе естественного отбора. То есть выживают лучшие особи, которые передают по наследству потомкам преимущественные характеристики, что приводит к формированию новых пород.
Видообразование является дивергентным. Это значит, что исходный вид делится на два или более новых.

Приведем пример того, как Чарльз Дарвин объяснял работу естественного отбора на примере жирафа. Изначально жирафы отличались по длине шеи. Особи, которые имели более длинную шею, тратили меньше энергии на срывание высокорастущих листьев. Жирафы с короткими шеями были вынуждены искать низкорослые деревья, расходуя на это много энергии и испытывая недостаток пищи.

Таким образом, потомство длинношеих жирафов получило преимущество в борьбе за выживание и постепенно вытеснило жирафов с более короткими шеями.

Человек, по мнению Дарвина, произошел от низкоорганизованного предка. Ученый доказал, что человек не является актом творения Высших сил, а появился благодаря естественному отбору, дополненному в процессе антропогенеза результатом упражнения-неупражнения органов.

Синтетическая теория эволюции

Современная или синтетическая теория эволюции (СТЭ) – это симбиоз дарвинизма и генетики. Основные постулаты СТЭ:

Популяция является единицей эволюции.
Элементарное эволюционное событие – это стойкое изменение генных структур в популяции.
Возникновение у живых организмов новых приспособлений к условиям обитания происходит в результате комбинирования малых мутаций.
Мутации и другие факторы эволюции (например, волны численности, дрейф генов) имеют ненаправленный, случайный характер. Только естественный отбор является направленным.
Эволюция дивергентна, постепенная и продолжительна.
Макроэволюция (эволюция родов, семейств, отрядов, классов, типов живых организмов) происходит по законам микроэволюции (эволюции видов).
Эволюция может идти по пути биологического прогресса или биологического регресса.
Основные закономерности эволюции – это необратимость, прогрессивное усложнение форм и приспособляемость к окружающей среде.
Эволюция не имеет цели. Это лишь процесс.

СТЭ родилась в начале XX века и на данный момент является самой актуальной. Существенный вклад в формирование современной теории эволюции внесли следующие ученые: генетик и энтомолог Феодосий Григорьевич Добржанский, статистик и эволюционист Сьюэл Райт, биолог Сергей Сергеевич Четвериков, генетик Роналд Фишер, биохимик Джон Холдейн.

Всё живое находится в движении. Этот факт неоспорим. Изменения во времени и есть эволюция. Вселенная продолжит свои метаморфозы и дальше, а вместе с ней будут эволюционировать наши знания о сути этого удивительного процесса.

Надеемся, статья оказалась полезной. Друзья, будьте любознательны, и пусть ваш интерес к жизни не ослабевает. Успехов!

Открытие мутаций и другие успехи генетики в начале ХХ века показали, что изменения фенотипа происходят внезапно. Ранее считали эволюционные изменения длительным процессом, как это следовало из учения Дарвина (рис. 1). Во времена создателя учения о происхождении видов были неизвестны материальные носители информации — гены, хромосомы.

Рис. 1 Основные результаты эволюции

Развитие популяционной генетики и смежных наук привели к формированию, в середине ХХ века, синтетической теории эволюции. Вклад в создание комплекса из дарвинизма и генетики внесли ученые А. Н. Северцов, И. И. Шмальгаузен, С. С. Четвериков, Д. Симпсон, Э. Майр, Д. Холдейн, С. Райт и другие исследователи из разных стран.

Сначала, появление новых работ вызвало кризис учения Дарвина. Понимание сути изменчивости породило идею о том, что эволюция не зависит от факторов внешней среды. Однако, считать основной причиной только возникающие мутации тоже ошибочно.

Выдающийся генетик Т. Морган разрешил возникшую проблему. Ученый доказал, что изменения в геноме постоянно возникают под действием мутагенных факторов. Накопление даже небольших, точечных мутаций важно для последующих преобразований вида, эволюции.

Объединение ведущих положений дарвинизма и генетики привело к созданию синтетической теории эволюции. Именно СТЭ дает наиболее глубокое и точное представление о процессе видообразования.

Согласно синтетической теории:

естественный отбор — направленный фактор эволюции, определяющий ее ход;
отбор способствует избирательному выживанию и преимущественному размножению более приспособленных организмов;
видообразование начинается и происходит под давлением отбора;
механизмы естественного отбора действуют благодаря существованию исходного материала, поставляемого наследственной изменчивостью;
естественный отбор проявляется в рамках борьбы за существование.

Эволюция носит дивергентный характер. Это означает, что один биологический вид может дать начало нескольким подвидам и видам. В то же время, у каждого вида имеется только один предок — популяция, вид.

Эволюция имеет постепенный характер, длительна во времени. Основным этапом является видообразование — смена одной популяции другой. Кроме микроэволюции, происходящей на уровне вида, существуют макроэволюционный процесс. Он не имеет своих особых механизмов, подчиняется тем же законам, что и микроэволюция.

Организмы, относящиеся к одной систематической группе, могут процветать (рис. 2). Это состояние называют биологическим прогрессом. Он достигается благодаря ароморфозам, идиоадаптациям или общей дегенерации Вымирание, исчезновение групп особей с лица Земли — биологический регресс.

Рис. 2 В далекие геологические эпохи процветали рептилии

Эволюция носит необратимый характер. Происходит преимущественно усложнение форм жизни, развиваются приспособления видов к среде обитания. Процесс, согласно научным взглядам, не имеет направления, конечной цели.

Элементарные факторы эволюции

Так называют события и процессы, приводящие к изменению частоты аллелей и генотипических признаков популяции. К элементарным факторам эволюции относятся мутации, популяционные волны, дрейф генов, изоляция и естественный отбор (рассмотрен выше).

Мутационный процесс

В популяциях возникают преимущественно рецессивные мутации. Они накапливаются в гетерозиготах, составляя резерв наследственной изменчивости. Свободное скрещивание гетерозигот приводит к переходу рецессивных аллелей в гомозиготное состояние. Частота таких переходов довольно значительная — 25%.

Благодаря мутациям поддерживается генетическая неоднородность популяции. Непрерывно возникают новые варианты генов. Внешние и внутренние факторы приводят к появлению разных типов мутаций — генных, хромосомных, геномных.

Генные мутации происходят на уровне элементарных носителей наследственной информации — генов. В большинстве случаев они рецессивные. Хромосомные мутации обусловлены потерей или переносом участков одних хромосом на другие. Геномные мутации сводятся к появлению организмов с кратным или некратным увеличением числа хромосом.

Комбинативная изменчивость

Процесс обеспечивает появление новых комбинаций (объединений) генов в генотипе. Повышается вероятность формирования новых фенотипов. Этот фактор вносит свой вклад в эволюционный процесс. Количество вариантов комбинаций зависит от количества хромосом.

Популяционные волны

Дрейф генов

Изоляция

Этот фактор способствует закреплению возникших изменений генетической структуры. Изоляция происходит вследствие появления барьеров — географических, репродуктивных, экологических, поведенческих. Они затрудняют или делают невозможным свободное скрещивание особей, принадлежащих к одному виду. Изоляция в одиночку не создает новые формы организмов. Сохраняются генетические различия между популяциями, что подхватывается естественным отбором.

Исследования С.С. Четверикова

Рис. 3 Дрозофила — объект генетических исследований

Исследователь выявил множество рецессивных мутаций. В гетерозиготной форме они не приносят явный вред организму, но снижают приспособленность к среде обитания. Среди мутаций есть такие, которые на данный момент существования вида не имеют адаптационного значения, но могут оказаться полезными впоследствии. Это резерв наследственной изменчивости. Четвериков выяснил, почему в результате эволюционных изменений доминантная аллель исчезает, а ее рецессивная мутантная аллель сохраняется.

Не менее важны исследования в области динамики популяций. Четвериков заложил основы учения о популяционных волнах. Еще студентом он опубликовал в 1905 году статью о причинах и последствиях массового размножения насекомых. Такие вспышки наносят большой ущерб сельскому и лесному хозяйству. Необходимы меры по быстрому снижению численности.

Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира

Трудно переоценить значение дарвинизма в развитии всех отраслей естествознания, особенно общей биологии и частных дисциплин, антропологии, палеонтологии. Впервые, во времена Дарвина, получили материалистическое объяснение причины и механизмы исторического развития жизни на Земле (рис. 4).

Рис. 4 Основные направления эволюции органического мира на Земле

Теория естественного отбора дала подлинно научное обоснование биологической эволюции. Дарвин при ее создании опирался на материалы, собранные в экспедициях, полевых условиях. Это не были умозрительные заключения, которые излагали в своих трудах его предшественники и некоторые современники.

Эволюционная теория Дарвина с момента своего появления вызвала массу дискуссий. В спорах рождалась истина. Обогатилось содержание общей биологии, ботаники, зоологии. Был дан толчок развитию генетики, селекции, антропологии, палеогеографии.

Синтетическая теория эволюции — не окончательный этап развития учения о происхождении видов. Это отправная точка для дальнейшего совершенствования в XXI веке.

_{Источники изображений:
Рис. 4 — Чернов И. Эволюционное древо. — Дрофа: 2002 г}

Читайте также: