Генетика и дарвинизм кратко

Обновлено: 02.07.2024

Начнем с того, что Дарвин не был единственным первооткрывателем эволюции и естественного отбора: подобные идеи высказывали многие его современники и предшественники.

На этом фоне кто-то рано или поздно должен был прийти к мысли о естественном происхождении адаптаций живых организмов к условиям окружающей среды. В XIX веке сразу трое ученых — сам Дарвин, Альфред Уоллес и Герберт Спенсер — независимо друг от друга разработали собственные эволюционные теории, но Дарвин, в отличие от предшественников, сумел объяснить, как именно действует вырабатывающий эти адаптации механизм. Он назвал этот механизм естественным отбором.

Тем не менее, не все положения этой замечательной книги прошли проверку временем. Ниже мы перечислим пять идей Дарвина, которые, при всей их плодотворности, современная наука считает устаревшими, и покажем, как именно они были развиты в рамках современной эволюционной теории.

Роль изоляции

Основное достижение Дарвина, сохранившее значение до настоящего времени, — это описание естественного отбора как механизма, обеспечивающего приспособленность организмов к окружающей среде и их морфологическое разнообразие. Но Дарвин полагал, что для возникновения различий между двумя родственными формами достаточно, чтобы формы с уклоняющимися признаками были лучше приспособлены, чем формы со средними значениями признаков. Со временем, полагал Дарвин, уклоняющиеся формы дадут начало новым видам.

Только те вариации, которые так или иначе полезны, сохраняются или подвергаются естественному отбору. Здесь обнаружит свое важное значение принцип полезности, выведенный из дивергенции признака, так как естественным отбором будут сохраняться и кумулироваться вариации наиболее различающиеся или наиболее дивергентные.

Современная эволюционная теория считает отбор необходимым, но не достаточным условием для появления новых видов. Чтобы уклоняющиеся формы дали начало новым видам, между ними должен прекратиться обмен генами, то есть так или иначе должны сложиться условия изоляции, препятствующей скрещиванию.

Самки этих бабочек подражают окраске несъедобных видов, причем в каждой местности парусник Дардан имитирует одну из несъедобных бабочек, которые водятся именно в этой местности. Самцы парусника не подражают окраске других видов и скрещиваются с самками вне зависимости от их внешнего вида. В результате самки парусника очень разнообразны, но парусники остаются единым видом, просто со многими цветовыми вариациями.

Нейтральные признаки

Вариации бесполезные и безвредные не подвергаются действию естественного отбора; они сохраняются как колеблющийся элемент, как это наблюдается у некоторых полиморфных видов, либо же, в конце концов, закрепляются в зависимости от природы организма и свойств окружающих условий.

Изучая скорость движения белков в электрическом поле методом электрофореза, ученые обнаружили, что в популяциях существует большое количество вариантов одного и того же фермента, отличающихся только подвижностью в геле, погруженном в раствор электролита.

Средняя гетерозиготность в популяциях по оценкам, полученным из этих экспериментов, достигает 12 процентов, и около трети ферментов имеют такие варианты. Чтобы такой полиморфизм в популяциях поддерживался благодаря действию естественного отбора, численность этих популяций должна превышать все разумные пределы.

Теория нейтральности не только позволила объяснить наличие большой изменчивости на уровне последовательностей ДНК и белков, но и дала исследователям инструмент, позволяющий по уменьшению в определенных районах генома количества нейтральных мутаций делать выводы о возможном действии отбора на эти районы.

Концепция вида

Дарвин не уделял большого внимания проблеме различения видов. Он сосредоточился на наличии переходных форм, разновидностей между видами.

Географические расы, или подвиды, представляют локальные формы, вполне определенные и изолированные; но так как они не различаются сильно заметными или важными признаками, то не существует другого критерия, кроме личного мнения, чтобы решить, какие из них признавать за виды и какие — за разновидности.

Синтетическая теория эволюции, объединившая знания генетиков и эволюционистов, позволила и создать непротиворечивую концепцию вида (мы называем ее биологической), и объяснить механизм образования новых видов путем формирования репродуктивной изоляции.

Биологическая концепция вида, созданная, в первую очередь, трудами Феодосия Добржанского, Джулиана Хаксли, Эрнста Майра, определяет вид как систему популяций, скрещивающихся между собой. Различия между видами возникают в результате прекращения обмена генами между популяциями, из которых состоят эти виды.

Наследственность и генетика

Полностью изменилась со времен Дарвина теория наследственности.

Гениальность Дарвина проявилась в том, что он объяснил видообразование действием естественного отбора, еще очень мало зная про механизмы наследственности. Разработанная Дарвином теория пангенезиса была очень уязвима для критики.

Синтетическая теория эволюции, оформившаяся в работе Добржанского “Genetics and the Origin of Species” (1937), позволила объяснить действие естественного отбора на организмы с позиций не только теории эволюции, но и генетики.

Современная теория естественного отбора, позволяющая нам находить те участки генома, на которые действовал естественный отбор, и использовать эти знания для создания новых сортов растений и пород животных, сохраняет дарвиновский подход к объяснению приспособленности организмов к окружающей среде, но использует те знания и концепции, которые были выработаны уже после Дарвина.

Единый механизм отбора

Дарвин рассматривал зародышевое развитие животных в самом общем виде.

Существенные изменения у зародыша или личинки повлекут, вероятно, за собой перемены в строении у взрослого животного.

Большое количество данных о генетической регуляции развития самых разных видов животных, полученное с тех пор, позволили исследователям приблизиться к пониманию соотношения между устойчивостью путей развития и возможностью их изменения, что дало возможность подойти к решению вечной проблемы теории эволюции — проблемы возникновения новых признаков.

Так, изучая генетическую регуляцию развития мухи-дрозофилы, ученые обнаружили, что гены личинки экспрессируются в определенном порядке от головы к хвосту, причем оказалось, что в хромосоме эти гены лежали в том же самом порядке.

Эти гены получили название HOX — от сокращенного homeobox, они кодируют транскрипционные факторы — белки, взаимодействующие с ДНК и регулирующие транскрипцию других генов. Транскрипционные факторы оказались очень схожими у далеких видов животных.

У дрозофилы эти гены были открыты благодаря их мутациям, приводящим к появлению на месте какой-либо структуры не бесформенной массы, а другой структуры. Например, мутации в гене antennapedia приводят к появлению на месте антенны ног и наоборот — антенн на месте ног, а мутации в гене ultrabithorax — к появлению у дрозофилы дополнительной пары крыльев.

Такие мутации называют гомеозисными, они есть и у человека, правда, не в таком количестве, как у дрозофилы. У человека можно иногда видеть на томограммах дополнительные шейные ребра, это тоже проявления нарушения идентичности позвонков, определяемой HOX-генами. Клинического значения это состояние обычно не имеет, за исключением случаев, когда такие ребра мешают кровообращению и вызывают головные боли.

У абсолютного большинства других организмов, от медузы до млекопитающих, HOX-гены тоже присутствуют и также участвуют в регуляции пространственного расположения частей тела. Мало того, их последовательность очень похожа у далеких друг от друга организмов, что дает нам возможность сравнивать, казалось бы, несравнимые планы строения и исследовать механизмы эволюционного возникновения очень сложных органов.

Например, процесс возникновения такой сложной структуры, как глаз, был детально изучен в ряду от одноклеточных динофлагеллят до позвоночных. Оказалось, что можно построить ряд непрерывного усложнения органа зрения, позволяющий понять последовательность его возникновения и постепенного усложнения. Ключевые гены-регуляторы, такие как Pax6, сохраняют свое функцию определения места, где будет развиваться глаз, в ряду от медузы до человека.

Неожиданным следствием развития эво-дево оказалось подтверждение правоты Дарвина, считавшего естественный отбор единым механизмом, обеспечивающим возникновение как небольших группировок — разновидностей и видов, так и больших — классов и даже типов.

Например, сделанный 540 миллионов лет назад организмами-предками выбор в пользу способа организации тела, подходящего для более эффективного питания, с тех пор влияет на жизнь всех их потомков.

Здесь удивление вызывает следующее. Генетика – наука экспериментальная, сферой её изучения являются молекулярные основы наследственности организмов, а дарвинизм – это теория эволюции видов. По логике, нет и намёка на вероятность противостояния. И тем не менее между ними возник серьёзный конфликт.

У Дарвина случайно возникающие благоприятные изменения якобы сохраняются, а вредные уничтожаются, при этом сам организм не участвует в этом процессе и остаётся пассивным объектом отбора.

В генетике, по де Фризу, случайные изменения, это мутации-повреждения хромосомного аппарата. независимые ни от среды, ни от организма.

Как видите в обеих версиях причина изменения одна – абсолютная случайность, но по Дарвину неблагоприятные изменения уничтожаются отбором, а в генетике сохраняются в поколениях все изменения, кроме летальных (груз мутаций).

Это, казалось бы незначительное различие и стало источником конфликта, так как генетический груз мутаций логически исключает необходимость отбора (не нужно ничего уничтожать).

Этот обман её представители выдают за новую генетическую теорию (СТЭ), однако будем реалистами. Экспериментальная наука, не поднимающаяся в своих исследованиях выше изучения молекулярного уровня живого и её претензии на теоретическое обоснование законов развития жизни – это несовместимые понятия.

Итак, биология, единственная из естественных наук, не имеющая теории.

Это констатация факта. Ни дарвинизм, ни генетика не могут конкретно ответить на вопрос: что такое жизнь?

Я нашёл наиболее краткие определения в википедии: Жизнь – активная форма существования материи, в некотором смысле высшая по сравнению с её физической и химической формами существования. Жизнь – это активное, идущее с затратой энергии поддержание и воспроизведение специфической структуры.

На этом фоне абсолютная несостоятельность дарвинизма очевидна. Организм является единственным реальным носителем жизни и как таковой должен прежде всего быть активным, ибо жизнь есть активная форма существования. У Дарвина он пассивный, инертный объект отбора; кроме того в теории эволюции изучается не сам организм, а причина его изменения, то есть активный организм полностью исключён из сферы познания.

Теоретический застой в биологии является следствием априорного и ложного допущения об абсолютной случайности изменений организмов.

Основой, фундаментом биологии должна стать теория организма, природа его активности, а не случайная причина изменения инертного объекта отбора.

Генетика изучает один из факторов эволюции - наследственную изменчивость, поэтому противопоставление генетики дарвинизму было искусственным. Открытие мутаций свидетельствовало о наличии материала для естественного отбора, а выявление материальных единиц наследственности - генов - доказывало возможность закрепления результатов действия отбора, сохранение и накопление полезных в данной среде мелких наследственных изменений.

Один из первых значительных шагов по объединению данных генетики и дарвинизма сделан отечественной наукой. Русский биолог С.С. Четвериков (1880-1959) впервые подвел генетическую основу под эволюционное учение Дарвина, в работе "О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики" (1926) показано, что в естественных условиях в природе внутри каждого вида существует огромное количество наследственных изменений, которые фенотипически не проявляются в силу рецессивности. Вид насыщен мутациями, составляющими неисчерпаемый материал для эволюции.

Итогом работы С.С. Четверикова и его последователей - советских ученых Н.В. Тимофеева-Ресовского, Н.К. Беляева, Б.Л. Астаурова, Н.П. Дубинина, Д.Д. Ромашова, английского исследователя Р.А. Фишера, американских ученых С. Райта и Ф. Г. Добржанского и многих других - явилось возникновение новой дисциплины - популяционной генетики.

Развитию популяционной генетики способствовал обмен многими идеями и методами между ведущими тогда генетическими школами - американской и советской. Многие работы советских генетиков печатались на европейских языках, среди них следует назвать Н.И. Вавилова, Н.В. Тимофеева- Ресовского, Г.К. Карпеченко, Н.К. Кольцова и др.

Основные положения синтетической теории эволюции в общих чертах можно выразить следующим образом:

· Материалом для эволюции служат наследственные изменения — мутации (как правило, генные) и их комбинации.

· Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование.

· Наименьшей единицей эволюции является популяция.

· Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер, т. е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов.

· Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.

· Вид состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц — подвидов и популяций.

· Макроэволюция на более высоком уровне, чем вид (род, семейство, отряд, класс и др.), идет путем микроэволюции. Согласно синтетической теории эволюции, не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюции. Иными словами, для эволюции групп видов живых организмов характерны те же предпосылки и движущие силы, что и для микроэволюции.

· Любой реальный (а не сборный) таксон имеет монофилети-ческое происхождение.

· Эволюция имеет ненаправленный характер, т. е. не идет в направлении какой-либо конечной цели.

Синтетическая теория эволюции вскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса, накопила множество новых фактов и доказательств эволюции живых организмов, объединила данные многих биологических наук. Тем не менее синтетическая теория эволюции (или неодарвинизм) находится в русле тех идей и направлений, которые были заложены Ч. Дарвином.

Основные положения синтетической теории эволюции в общих чертах можно выразить следующим образом:

· Материалом для эволюции служат наследственные изменения — мутации (как правило, генные) и их комбинации.

· Наименьшей единицей эволюции является популяция.

· Любой реальный (а не сборный) таксон имеет монофилети-ческое происхождение.

· Эволюция имеет ненаправленный характер, т. е. не идет в направлении какой-либо конечной цели.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Предваряя наш рассказ, скажем коротко, что некоторые генетические исследования последних лет вроде бы противоречат основным идеям естественного отбора (лежащим в основе не только прежнего, но и современного дарвинизма), и, более того, приближают нас то ли к гипотезе "Ноева Ковчега", то ли даже к библейскому креационизму. Но сначала напомним, что такое дарвинизм и креационизм.

Дарвинизм

Дарвини́зм (в узком смысле) — современные изводы теории эволюции (прежде всего т.н. синтетическая теория эволюции ), основанные на идеях Чарльза Дарвина (1809-1882), — согласно которым главным (хотя и не единственным) фактором эволюции является естественный отбор . В широком смысле термин "дарвинизм" нередко употребляется для обозначения эволюционной биологии в целом.

В контексте данной статьи для нас сейчас важно то, что дарвинизм (и его современные изводы) рассматривает эволюцию как миллионы лет естественного отбора (со всеми другими его факторами), при котором самые древние предки современного человека (кроманьонца, Homo sapiens) появились (развились от приматов?) в промежутке 2.6-2.5 млн лет назад ( Homo habilis ), затем через примерно восемь видов около 200-140 тысяч лет назад появились неандертальцы , и, наконец, около 40-30 тысяч лет назад — кроманьонцы .

В настоящее время наиболее общепринятой является синтетическая теория эволюции (СТЭ), являющаяся синтезом классического дарвинизма и популяционной генетики . СТЭ позволяет объяснить связь материала эволюции (генетические мутации ) и механизма эволюции ( естественный отбор ). В рамках СТЭ эволюция определяется как процесс изменения частот аллелей генов в популяциях организмов в течение времени, превышающего продолжительность жизни одного поколения.

По подсказке читателя с ником "Р" помещаю здесь современную иллюстративную таблицу по эволюции человека:

Креационизм

Сначала приведём здесь определение креационизма из Википедии:

Конечно, из этого текста видно, что авторы этой статьи Википедии весьма критически относятся к креационизму вообще, и ко всем видам научного креационизма в частности.

Сторонники т.н. " научного креационизма" утверждают, что существуют научные подтверждения дословной трактовки библейского акта творения, описанного в Книге Бытия Ветхого завета и ряда других эпизодов библейской истории (в частности, Всемирного потопа ). — Кстати, как раз относительно Всемирного потопа учёные в последние 10-12 лет, после ряда дискуссий и обсуждений, пришли к консенсусу: Всемирный потоп имел место примерно 12 800 лет назад из-за падения в Атлантический океан огромного астероида (диаметром несколько км) [8][9][10]

Поясним здесь очень кратко, что естественный отбор не мог создать "неупрощаемо-сложные" системы, поскольку они функционируют только при наличии всех составных частей; ну а принцип "определённой сложности" относится к биологическим объектам, особенно к последовательностям ДНК — это те системы (как биологические, так и любые другие), вероятность возникновения которых естественным путём ничтожно мала (ниже 1:10150. )

Мы не будем приводить здесь аргументы "за" и "против" как дарвинизма, так и креационизма, а расскажем о недавнем открытии генетиков в сфере т.н. "генетического разнообразия" ДНК существующих ныне животных и человека.

Генетическое разнообразие возникло в . день Творения?

Что такое "генетическое разнообразие" (другое название — полиморфизм)? Как известно, это разнообразие популяций по признакам или маркерам генетической природы. Один из видов биоразнообразия. Существует три показателя генетического разнообразия и множество методов его анализа. С точки зрения дарвинизма, важна ещё и генетическая изменчивость в популяции — она предоставляет исходный материал для действия естественного отбора. В частности, известны работы о неэффективности отбора в чистых линиях (при отсутствии генетического разнообразия).

В последние годы, благодаря появлению новых технологий расшифровки ДНК, среди ученых заново разгорелся спор о том, что следует считать "видом животных", как возникают новые виды и как могут быть устроены связи между ними. Эти споры особенно ожесточенно ведутся вокруг природы человека – являемся ли мы "особыми" живыми существами, чья эволюция и генетическое разнообразие принципиально отличаются от того, как развиваются животные, и чем являются этнические и расовые группы людей. Многие из этих вопросов выходят за пределы науки и становятся частью политической дискуссии.

Так вот, генетики из университета Рокфеллеров в Нью-Йорке (США) и университета Базеля (Швейцария) сравнили ДНК человека и пяти миллионов (? в источнике [16] речь идёт о 100 тысячах) животных и не нашли различий в уровне генетического разнообразия между ними, что говорит о относительно недавнем появлении большинства "текущих" видов живых существ, говорится в статье, опубликованной в журнале Human Evolution [16].

"Как часто говорят сегодня, культура, жизненный опыт и другие вещи могут делать людей очень разными по сравнению друг с другом, однако с точки зрения биологии мы ничем не отличаемся по уровню генетического разнообразия от тех же птиц. Новые технологии помогли нам опровергнуть миф об исключительной природе человека", — заявил Марк Стокле (Mark Stoeckle) из университета Рокфеллеров в Нью-Йорке (США).

Марк Стокле и его коллега Дэвид Талер вычислили типичный уровень генетического разнообразия среди 100 тысяч ныне живущих видов животных, птиц и других живых существ. В этом анализе генетике опирались на так называемую митохондриальную ДНК. Она представляет собой небольшую часть генома всех многоклеточных живых существ, которая содержится в митохондриях, энергостанциях клеток, и передается только по материнской линии. Мутации в мтДНК появляются медленно, что позволяет отслеживать родственные связи между видами и оценивать уровень разнообразия внутри них.

Как показало сравнение мтДНК людей, каждый человек в среднем отличается от другого на 0,1%, что является достаточно небольшой цифрой по меркам этой части генома. Что интересно, абсолютно такой же показатель характерен для большинства из 100 тысяч видов животных, которые были изучены Стокле и Талером.

Подобный результат, как отмечает Стокле, сильно удивил его – ученые считали, что большие размеры человеческой популяции должны были сделать нас более разнообразными с генетической точки зрения, чем животные. Этого не произошло, что говорит о том, что уровень разнообразия зависит лишь от времени существования вида и того, переживал ли он почти полное вымирание в недавнем прошлом.

Все это, в свою очередь, свидетельствует о том, что большинство современных видов животных "живет " на Земле почти столько же времени, как и человек – около 100-200 тысяч лет. Это, как подчеркивают ученые, не означает, что они возникли из ниоткуда – просто их предки пережили какое-то катастрофическое событие, резко уменьшившее размеры популяции и послужившее причиной формирования нового вида.

Подобный механизм рождения новых видов, по словам Стокле, позволяет ученым обойти две главных проблемы эволюции – вопрос существования "переходных форм", поставленный еще Дарвином, и гибридизации "новых" и "старых" видов.

"С точки зрения генетики, животных и человека с точки зрения генетики нельзя назвать чем-то "размазанным и нечетким". Наше исследование показывает, что каждый вид является своеобразным "островом в генетическом океане". Он имеет очень четкую и небольшую позицию на этой карте, подобно тому, как каждый город имеет свой код для набора телефона номера. Или же, если мы представим, что каждый индивид – это звезда, то галактики будут видами животных, зонами скопления огромного числа светил в пустом генетическом пространстве", — заключает Талер.

Приведём здесь также несколько цитат из англоязычного источника об этой статье в Human Evolution [16] (в переводе на русский)[17]:

" Была опубликована захватывающая новая статья в журнале Human Evolution, которую вы можете прочитать здесь . Научно-популярные отчеты, подобные этому , неосторожно утверждали: "они обнаружили, что 9 из 10 видов животных на планете появились в то же время, что и люди около 100-200 тысяч лет назад.

Это могло бы указывать на разумный замысел (одна из современных версий креационизма - ПетроПрогноз) , — как указатель на некое событие в прошлом, в котором все виды животных (и человек) появились впервые. Но это может также указывать на что-то еще, например, на демографическую катастрофу (или планетарную катастрофу), которая повлияла почти на всю жизнь на Земле. В любом случае, если статья (в Human Evolution [16] - ПетроПрогноз) верна, это будет шоком для установленных научных ожиданий. "

И в заключение ещё одна цитата из этой же статьи )[17]:

"В более ранней статье от 2014 года( [17] - ПетроПрогноз) авторы указывают, что идея единого глобального демографического краха является “почти гипотезой Ноева Ковчега”, хотя “это кажется маловероятным.“ Вместо этого они предполагают, что "возможно, долгосрочные климатические циклы могут вызвать широко распространенные периодические узкие места (в эволюции и в генетическом разнообразии - ПетроПрогноз).”

Во всяком случае, ясно одно: реконструировать прошлое — дело сложное, и оно до сих пор полон сюрпризов. Там могут быть еще большие сюрпризы".

и, возможно, Вам будут интересны также следующие статьи ПетроПрогноза на близкие темы:

Литература

1. Креационизм / Резвых П. В. , Колчинский Э. И. (Креационизм в биологии) // Конго — Крещение. — М. : Большая российская энциклопедия, 2010. — С. 661. — ( Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 15)

2. Большая Российская Энциклопедия (БРЭ), 2010, с. 661

(ПетроПрогноз, июль 2020)

10. J. P. Kennett et al., 2015. Bayesian chronological analyses consistent with synchronous age of 12,835–12,735 Cal B.P. for Younger Dryas boundary on four continents (PNAS, Proceedings of the Nacional Academy of the Sciences of the USA. Август 11, 2015 112 (32))

11. Большая Российская Энциклопедия (БРЭ), 2010, с. 661

13. Numbers, Ronald L. (англ.) русск. . The Creationists (неопр.). — Expanded ed., 1st Harvard University Press pbk.. — Cambridge, MA: Harvard University Press , 2006.

Читайте также: