Роль эволюционного учения в формировании современной естественнонаучной картины мира кратко

Обновлено: 08.07.2024

Синтетическая теория эволюции. Элементарные факторы эволюции. Исследования С.С. Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира.

Когда мы говорим от эволюции, то это понятие у нас всегда ассоциируется с именем Чарлза Дарвина. Жил ученый в 19 в, а споры по поводу эволюции ( в частности, эволюции человека) ведутся по сей день.

Кроме того, генетика, зародившаяся тоже примерно в 19 в, сейчас продвигается вперед просто семимильными шагами. Поэтому, логично было бы объединить имеющиеся знания и накопленный фактический материал в новую теорию эволюции — более современную.

Как и в классической, в синтетической теории эволюции были выдвинуты основные положения:

Основа эволюции — мутации, причем именно генные, т.к. они должны передаваться по наследству;
как и в классической теории, в синтетической теории эволюции основной движущий фактор — это естественный отбор ;
элементарная единица эволюции — популяция;
эволюция — длительный процесс — смена одной популяции за другой приводит, в конце концов, к образованию вида или нескольких видов (дивергентность);
вид — это замкнутое образование, при этом наблюдается поток генов — особи мигрируют из одной популяции в другую;
макроэволюция — результат микроэволюции, при этом все закономерности микроэволюции (на уровне вида) переходят и на более высокий уровень .

Человек, которые впервые объединил знания генетики и эволюционную теорию Дарвиина, — С.С. Четвериков.

Как и Дарвин, Четвериков понимал важность фактического материала — он экспериментально изучал наследование свойств у популяций животных в естественных условиях.

9 лет он работал научным руководителем отдела генетики Института экспериментальной биологии — одного из крупнейших институтов того времени.

В своих работах он показал, что между данными генетики и эволюционной теорией нет никакого противоречия. Напротив, данные генетики должны быть положены в основу учения об изменчивости и стать ключом к пониманию процесса эволюции. Четвериков доказал, что мутации в природных популяциях животных не исчезают, могут накапливаться в скрытом (гетерозиготном) состоянии и давать материал для изменчивости и естественного отбора.

Но, как известно из истории российской (советской) генетики, легкой жизнь наших ученых не была. В конце 30-х гг его осудили и сослали на 6 лет. После ссылки он продолжил свою работу, но уже не в столице, а в городе Горьком… но так же заведующим кафедры генетики Горьковского университета.

Эволюция является биологическим процессом, соотносящимся с временными изменениями, в ходе которых набор генов видоизменяется на уровне ДНК, в результате чего образуется множество потомков.

Понятия эволюции и естественного отбора часто пересекаются.

Процессом эволюционирования называют историческое формирование мутаций.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Естественный отбор — наиболее важный из механизмов, за счет которого возникают мутации. В современном мире область эволюционной биологии получила активное развитие, было изучено большое количество данных по теме эволюции.

Ученым удалось исследовать исторические эволюционные изменения, которые были выведены непосредственно при анализе окаменелостей, изучения филогении и процесса эволюционных изменений, в том числе, эффекта естественного отбора. Известно, что сильный отбор ускоряет эволюцию сильнее, чем было предположено Дарвином.

Результатом современных исследований является определение возможности для проведения эволюционных опытов в реальном времени. Последние события во многих научных областях, таких как молекулярная биология и биология развития, существенно увеличили спектр имеющихся знаний и послужили доказательством того, что эволюция занимает центральное место в понимании биологического разнообразия.

Кратко, эволюция представляет собой процесс последовательного естественного развития. Для него характерны следующие черты:

природа и социальные системы изменяются необратимо и постепенно;
живые организмы адаптированы к окружающей среде и внешним факторам, что выражается в борьбе за существование;
активная оболочка планеты в виде биосферы преобразуется;
старые генетические популяции отмирают, возникают новые, а также наблюдаются мутации в животном и растительном мире.

Важной особенностью эволюционного процесса является то, что он протекает естественно, планомерно, исключаются бурные всплески и скачки. Данные факты отличают его от революционных преобразований.

Основателями теории биологической эволюции являются Мендель, Ламарк, Дарвин. Вместе с тем, современная философская наука все чаще оперирует понятием социальной эволюции, которая характеризует изменения в общественной жизни.

Синтетическая теория эволюции

В современной науке существует несколько эволюционных теорий, которые обладают рядом отличий. Ключевой из них является объяснение механизмов эволюционных процессов. Наибольшее признание завоевала синтетическая теория эволюции. В ее основе лежит дарвиновское учение, развивающееся с помощью актуальных научных достижений.

Начало синтетической теории отмечено 40-ми годами XX столетия. Данная теория является синтезом разных предметных областей научных знаний, таких как дарвинизм, генетика, молекулярная биология. Большой вклад в развитие синтетической теории внесла наука палеонтология.

Данный подход способствовал созданию более полной картины развития жизни на Земле. Согласно синтетической теории эволюции, дарвиновское учение не опровергнуто, а, наоборот, дополнено. Многие тезисы, которые выдвинул ученый, получили подтверждение в настоящее время, так как в тот период, когда они были сформулированы, отсутствовали необходимые ресурсы для их доказательства, что было связано с недостаточным уровнем развития научной мысли.

Благодаря синтетической теории эволюции, значительно расширяются представления Дарвина об эволюционных процессах за счет раскрытия разнообразных сил эволюции, которые являлись триггерами. В учениях Дарвина упоминается лишь внутривидовая и межвидовая борьба за выживание при воздействии неблагоприятных факторов. В современной науке к факторам эволюции относят мутацию, изоляцию, популяционные всплески численности и другие.

Синтетическая теория основана на двух теориях:

микроэволюция, изучающая изменения на генетическом уровне, за счет которых образуются новые популяции;
макроэволюция, исследующая закономерности и направления эволюции живых организмов, в том числе, происхождение человека.

Макроэволюция и микроэволюция являются процессами, которые протекают под влиянием природных изменений. События, которые происходят на микроэволюционном уровне, являются доступными для наблюдений. Процессы макроэволюции занимают тысячелетия и могут быть только реконструированы.

В таком случае, отсутствуют какие-либо возможности для постановки эксперимента, свидетельствующего о том, что макроэволюция существует. С другой стороны, ученым удалось найти косвенные доказательства в процессе изучения и развития наук:

палеонтологии;
морфологии;
археологии;
генетики.

Основные положения синтетической теории эволюции в упрощенном виде:

эволюция происходит за счет наследственных изменений, таких как генные мутации;
главным фактором эволюции является естественный отбор как итог борьбы за существование;
наименьшая единица эволюции представляет собой популяцию;
целость вида сохраняется с помощью миграций особей между популяциями;
новый вид образуется благодаря длительному эволюционному процессу;
эволюция обладает направленным характером, т. е. не имеет определенности ее конечной цели.

Элементарные эволюционные факторы

Ключевым фактором эволюции является мутация, а затем, естественный отбор. Кроме того, в качестве наиболее важных эволюционных факторов выделяют смешение генов, рекомбинацию ДНК, которые оказывают значительное влияние на эволюцию живых организмов. Мутация представляет собой источник возникновения новых генов. Каждая особь популяции отличается от других наличием разных генов.

Определенные гены необходимы для выживания человека. В том случае можно отметить более высокую вероятность того, что данные гены будут унаследованы следующими поколениями. Подобным образом природа определяет благоприятные изменения на поколенном уровне, что в результате способствует эволюции организма с хорошей адаптацией.

Элементарными факторами эволюции называют такие факторы, которые изменяют генетическую структуру популяции.

Основные элементарные факторы эволюции:

мутационный процесс;
комбинированная изменчивость;
популяционные волны и дрейф генов;
изоляция;
естественный отбор.

Мутации являются скачкообразными и устойчивыми изменениями признаков, которые передаются по наследству.

В результате мутационного процесса возникают новые гены. Он способствует переходу гена из одного состояние в другое, либо изменяет его. Для мутации не характерна направленность. При условии отсутствия других факторов эволюции эволюционный процесс не может управлять изменением природной популяции. Мутация лишь является поставщиком элементарного эволюционного материала, который необходим для естественного отбора.

Комбинативная изменчивость представляет собой формирование новых комбинаций генов, которые уже существуют.

Благодаря комбинативной изменчивости, обеспечивается фенотипическое разнообразие особей в популяции. Данный фактор также представляет собой источник материала, за счет которого осуществляется естественный отбор.

Волнами жизни называют колебания численности популяции периодического и непериодического типа.

Среди причин возникновения популяционных волн:

периодически меняющиеся экологические факторы в виде сезонных температурных колебаний, перепадов влажности и других;
непериодические изменения (в т. ч. природные катастрофы);
освоение видом новых мест обитания, что сопровождается резким увеличением численности.

Как эволюционный фактор, популяционные волны характерны для малочисленных популяций, где есть вероятность проявления дрейфа генов.

Дрейфом генов называют случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов, характерных для популяций.

В том случае, когда популяция характеризуется небольшими размерами, случайные события приводят к незначительным изменениям в частоте определенных аллелей. Если численность популяции резко снижается (например, при уменьшении кормовой базы, возникновении пожара и других событиях), жизнь могут сохранить особи, обладающими редкими генотипами.

При условии, что восстановление популяции будет обеспечено данными особями, частоты генотипов, которые сохранились, увеличатся в генофонде популяции. Таким образом, с помощью популяционных волн и дрейфа генов образуется материал для естественного отбора.

Изоляция представляет собой формирование факторов, которые служат барьером для свободного скрещивания.

Изолированные популяции прекращают обмениваться генетической информацией между собой, из-за чего возрастают и закрепляются отличия в генофондах. Каждая популяция характеризуется разными изменениями, что способствует постепенному формированию разных видов.

пространственная или географическая, возникает из-за географических препятствий в виде водных преград, гор, пустынь, дорог, больших расстояний (в случае с малоподвижными популяциями);
биологическая, причиной которой являются биологические отличия между особями.

Биологическая изоляция классифицируется на несколько видов:

экологическая, определена сроками цветения, спаривания, нереста, которые смещены, либо связана с неодинаковыми местами размножения;
этологическая, возникает из-за разницы в поведении особей в брачный период;
морфофизиологическая, характеризуется разными габаритами особей и неодинаковым строением органов размножения, что служит барьером для спаривания и оплодотворения;
генетическая, возникает по причине хромосомных и геномных перестроек, что делает невозможным свободное скрещивание особей.

Изоляция имеет большое значение для эволюции. Данный фактор способствует закреплению и усилению генетических различий, которыми характеризуются популяции.

Частоты генов и генотипы изменяются благодаря эволюционным факторам случайно и не направленно. С их помощью появляются полезные, нейтральные или вредные признаки у определенных особей. Они являются основой для единственного фактора эволюции, который обладает направленным действием, – естественного отбора.

Естественный отбор представляет собой направляющую силу эволюционного процесса, обеспечивает приспособление живых организмов к регулярно изменяющимся условиям среды обитания.

В процессе естественного отбора особи, обладающие полезными признаками, способствующими их приспособлению к внешней среде и выживанию, не погибают и приносят потомство. В том случае, когда особи не имеют данных признаков, шансы на их выживание и продолжение рода существенно сокращаются.

В качестве примера приспособления животных к выживанию в среде обитания можно привести приобретение покровительственного окраса (мимикрию), что позволяет оставаться им незаметными. Иногда встречаются виды, которые маскируются под опасных хищников. Например, муха из семейства журчалок имеет внешнее сходство с осой.

Действие естественного отбора обусловлено следующими факторами:

генетическое разнообразие особей, которое служит основой для формирования различных признаков;
способность неограниченно размножаться, избыточность потомства;
борьба за жизнь.

Борьба за существование проявляется в нескольких формах:

внутривидовая;
межвидовая;
борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды.

В зависимости от формы, различают естественный отбор:

стабилизирующий – способствует сужению нормы реакции, исключая отклонения от нее, что в результате дает преимущество особям, характеризуемым средней степенью признака данного вида или популяции;
движущий, реализуемый при условиях изменяющейся среды, результатом которого является смещение нормы реакции, изменение среднего значения признака;
дизруптивный, за счет которого сохраняются крайние значения признаков в популяции – приводит к сохранению более одного значения признака в популяции.

Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира

Эволюционная теория представляет собой теоретическую базу биологии, объясняющую ключевые характеристики, специфику, взаимосвязи и направления развития органического мира. С помощью эволюционной теории ученые исследуют причину единства и разнообразия органического мира, выясняют исторические закономерности, возникающие между разными формами жизни, предсказывают их развитие в будущем.

В эволюционной теории обобщена информация из многих биологических дисциплин. Благодаря ей современная наука понимает механизмы и векторы изменчивости живой материи.

Эволюционная теория обладает огромным значением для развития таких сфер, как сельское хозяйство, селекция, охрана окружающей среды. С помощью теории эволюции исследователи определяют оптимальную стратегию взаимоотношения человека и окружающей живой природы, рассматривают вопросы разработки принципов управляемой эволюции.

Таким образом, эволюционная теория представляет собой фундамент, методологическую основу для развития биологической науки в целом. Эволюция жизни на нашей планете является неоспоримым фактом. Основное содержание современной теории эволюции определяют причины, триггеры и закономерности эволюции жизни.

Человек воздействует на эволюционный процесс разными методами. Используя искусственный отбор, как и гибридизацию, ученым удалось сформировать разнообразные формы культурных растений и животных, получить виды с высокой продуктивностью. Такой способ необходим для разработки штаммов микроорганизмов, представляющих практическую ценность.

Человек выбирает для размножения лучших особей, которые обладают полезными хозяйственными качествами. Он вносит изменения в определенную частоту встречаемости аллелей в размножаемой популяции, за счет чего ее структура меняется. Породы и сорта, которые создал человек, могут не иметь способности размножаться.

Темпы эволюции меняются в результате человеческой деятельности. Данный факт объясняется тем, что механизмы искусственного отбора оказываются эффективнее естественного. К примеру, породы домашних животных обладают более явными отличиями друг от друга, по сравнению с видами и даже родами диких животных.

Главной движущей силой эволюции является естественный отбор, оказывающий воздействие на многие поколения. В его силе человек смог убедиться на практике, когда начал влиять на условия окружающей среды. Например, были выведены насекомые и крысы, устойчивые к ядам, бактерии, защищенные от воздействия эффективных антибиотиков.

Естественный отбор основан на общей приспособленности организма. Искусственный отбор, наоборот, ведется по определенному признаку, который важен для хозяйственной деятельности человека. В результате общая приспособленность организма к условиям внешней среды снижается. Человек изменяет и сокращает биологическое разнообразие естественных биоценозов и экосистем, что приводит к изменениям в биосфере в целом.

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}

Развитие эволюционных идей

Раздел ЕГЭ: 6.2. Развитие эволюционных идей. Значение эволюционной теории Ч. Дарвина. Взаимосвязь движущих сил эволюции. Формы естественного отбора, виды борьбы за существование. Синтетическая теория эволюции. Элементарные факторы эволюции. Исследования С.С. Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира

ДОДАРВИНОВСКИЙ ПЕРИОД

XIV-XVI вв. Эпоха Возрождения — интенсивное накопление фактического материала по изучению растений и животных; расширение познания о многообразии видов; применение сравнительного и экспериментального методов; изобретение микроскопа.

Конец XVIII в. Развитие трансформизма — идеи об изменении и превращении форм организмов, происхождении одних видов от других (Ж. Бюффон, Э. Ж. Сент-Илер, К. Ф. Рулье и др.), зарождение первых эволюционных гипотез.

1809 г. Ж. Б. Ламарк — попытка объяснить причины и движущие силы эволюционного процесса. Гипотеза о роли среды в эволюционном процессе, изменчивости как фундаментальном свойстве живых существ и о прогрессивном характере эволюции.

УЧЕНИЕ Ч. ДАРВИНА

Эволюционная теория Ч. Дарвина (1859 г.) — определены движущие силы эволюционного процесса, вскрыта его сущность и выстроена убедительная система доказательств эволюции. К движущим силам эволюции относятся:

Наследственность и изменчивость. Общие свойства всех живых существ.
Борьба за существование. Конкурирующие взаимодействия организмов и влияние факторов неживой природы. Итог — естественный отбор — выживание наиболее приспособленных организмов, как результат — накапливаются признаки, полезные для данного вида.

Внутривидовая (конкуренция между особями одного вида).
Межвидовая (взаимодействия особей разных видов).
Взаимодействия организмов с неживой природой.

Читайте также: