Как развивалась биологическая теория кратко

Обновлено: 02.07.2024

Развитие эволюционных идей в биологии имеет достаточно длительную историю. Оно прошло путь становления от научной идеи до научной теории. Начало рассмотрению вопросов эволюции органического мира было положено еще в античной философии и продолжалось более двух тысяч лет, пока не возникли первые самостоятельные биологические дисциплины в науке Нового времени. Основным содержанием этого периода является сбор сведений об органическом мире, а также формирование двух основных точек зрения, объясняющих разнообразие видов в живой природе.

Первая из них возникла еще на базе античной диалектики, утверждавшей идею развития и изменения окружающего мира. Вторая появилась вместе с христианским мировоззрением, основанном на идеях креационизма.

На протяжении начального этапа развития эволюционной идеи между этими двумя точками зрения шла постоянная борьба, причем серьезное преимущество имела креационистская версия.

В XVIII в. появились идеи, связанные с признанием не только градации, но и постепенного усложнения органических форм. Швейцарский естествоиспытатель Ш. Бонне впервые использовал понятие эволюции как процесса длительного, постепенного изменения, приводящего к появлению новых видов. Но в работах ученых пока еще идеи градации живых существ и идеи эволюции существовали раздельно. В единую теорию они слились только в XIX в., в эволюционной теории Ж. Б. Ламарка.

Концепция развития Ж. Б. Ламарка

Главной причиной эволюции Ламарк считал присущее живой природе изначальное (заложенное Творцом) стремление к усложнению и самосовершенствованию своей организации. Вторым фактором эволюции он называл влияние внешней среды: пока она не изменяется, виды постоянны, как только она становится иной, виды также начинают меняться. При этом Ламарк на более высоком уровне, по сравнению с предшественниками, разработал проблему неограниченной изменчивости живых форм под влиянием условий существования: питания, климата, особенностей почвы, влаги, температуры и т. д.

Исходя из уровня организации живых существ, он выделял две формы изменчивости: прямую — непосредственную изменчивость растений и низших животных под влиянием условий внешней среды — и косвенную — изменчивость высших животных, которые имеют развитую нервную систему, воспринимающую воздействие условий существования и вырабатывающую привычки, средства самосохранения, защиты. Кроме того, он подробно проанализировал предпосылки эволюции и сформулировал главные направления эволюционного процесса и причины эволюции. Он также разработал проблему изменчивости видов под влиянием естественных причин, показал значение времени и условий внешней среды в эволюции, которую рассматривал как проявление общего закона развития природы. Заслугой Ламарка является и то, что он первым предложил генеалогическую классификацию животных, построенную на принципах родственности организмов, а не только их сходства.

Сущность теории Ламарка заключается в том, что животные и растения не всегда были такими, какими мы их видим теперь. Он доказал, что они развивались в силу естественных законов природы, следуя эволюции всего органического мира.

С точки зрения современной науки доказательства причин изменяемости видов, приводимые Ламарком, не были достаточно убедительными. Поэтому теория Ламарка не получила признания у современников. Но она не была и опровергнута, ее лишь забыли на некоторое время, чтобы вновь вернуться к его идеям во второй половине XIX в., положив их в основу всех антидарвинистских концепций.

Принцип корреляций, теория катастроф Ж. Кювье

Методологической основой этой теории стали большие успехи в таких областях биологической науки, как сравнительная анатомия и палеонтология. Кювье систематически проводил сравнение строения и функций одного и того же органа или целой системы органов у самых разных видов животных. Он установил, что все органы любого живого организма представляют собой части единой целостной системы. Поэтому строение каждого органа закономерно соотносится со строением всех других. Ни одна часть тела не может изменяться без соответствующего изменения других частей. Это означает, что каждая часть тела отражает принципы строения всего организма.

Такое соответствие органов животных друг другу Кювье назвал принципом корреляций (соотносительности). Безусловной заслугой Кювье стало применение данного принципа в палеонтологии, что позволило восстановить облик давно исчезнувших с Земли животных. Благодаря работам Кювье человек сегодня представляет, как выглядели динозавры, мамонты и мастодонты — весь мир ископаемых животных. Таким образом, Кювье, который сам исходил из идеи постоянства видов, не видя переходных форм между современными животными и жившими раньше, внес большой вклад в становление эволюционной теории, появившейся полвека спустя.

В процессе своих исследований Кювье заинтересовался историей Земли, земных животных и растений. Он потратил многие годы на ее изучение, сделав при этом множество ценных открытий. В частности, он обнаружил, что останки одних видов приурочены к одним и тем же геологическим напластованиям, а в соседних пластах находятся совершенно другие организмы. На этом основании он делал вывод, что животные, населявшие пашу планету, погибали почти мгновенно от неизвестных причин, а потом на их месте появлялись совершенно другие виды. Кроме того, он выяснил, что многие современные участки суши раньше были морским дном, причем смена моря и суши происходила неоднократно.

В результате Кювье пришел к выводу, что на Земле периодически происходили гигантские катаклизмы, уничтожавшие целые материки, а вместе с ними и их обитателей. Позднее на их месте появлялись новые организмы. Так, в 1812 г. была сформулирована теория катастроф, пользовавшаяся большой популярностью в XIX в.

Последователи и ученики Кювье, развивая его учение, утверждали, что катастрофы охватывали весь земной шар. После каждой катастрофы следовал новый акт божественного творения. Таких катастроф и, следовательно, актов творения они насчитали 27.

Позиции теории катастроф пошатнулись лишь в середине XIX в. Немалую роль в этом сыграл новый подход к изучению геологических явлений Ч. Лайеля — принцип актуализма. Он исходил из того, что для познания прошлого Земли нужно изучить ее настоящее. Таким образом, Лайель пришел к выводу, что медленные, ничтожные изменения на Земле могут привести к поразительным результатам, если будут долго идти в одном направлении. Так был сделан еще один шаг к эволюционной теории, создателями которой стали Ч. Р. Дарвин и А. Р. Уоллес.

Концепция развития Ж. Б. Ламарка

Принцип корреляций, теория катастроф Ж. Кювье

Эволюционное учение (теория эволюции) — наука, изучающая историческое развитие жизни: причины, закономерности и механизмы. Различают микро- и макроэволюцию.

Микроэволюция — эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов.

Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В их основе лежат одинаковые принципы и механизмы.

Развитие эволюционных идей

Учение Дарвина сводится к следующему:

каждая особь того или иного вида обладает индивидуальностью (изменчивость);
черты индивидуальности (хотя и не все) могут передаваться по наследству (наследственность);
особи производят большее количество потомков, чем доживает до половой зрелости и начала размножения, то есть в природе существует борьба за существование;
преимущество в борьбе за существование остаётся за наиболее приспособленными особями, которые имеют больше шансов оставить после себя потомство (естественный отбор);
в результате естественного отбора происходит постепенное усложнение уровней организации жизни и возникновение видов.

Факторы эволюции по Ч. Дарвину — это

наследственность,
изменчивость,
борьба за существование,
естественный отбор.

На основе дарвинизма перестроились все биологические и многие другие естественные науки.
В настоящее время наиболее общепризнанной является синтетическая теория эволюции (СТЭ). Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и СТЭ дана в таблице.

Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и синтетической теории эволюции (СТЭ)

Признаки	Эволюционная теория Ч. Дарвина	Синтетическая теория эволюции (СТЭ)
Основные результаты эволюции	1) Повышение приспособленности организмов к условиям среды; 2) повышение уровня организации живых существ; 3) увеличение многообразия организмов
Единица эволюции	Вид	Популяция
Факторы эволюции	Наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор	Мутационная и комбинативная изменчивость, популяционные волны и дрейф генов, изоляция, естественный отбор
Движущий фактор	Естественный отбор
Трактовка термина естественный отбор	Выживание более приспособленных и гибель менее приспособленных форм	Избирательное воспроизводство генотипов
Формы естественного отбора	Движущий (и половой как его разновидность)	Движущий, стабилизирующий, дизруптивный

Возникновение приспособлений. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и отбора в ряду поколений. Естественный отбор поддерживает только целесообразные приспособления, которые помогают организму выживать и оставлять потомство.
Приспособленность организмов к среде не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания могут изменяться. Доказательством этого служат многие факты. Например, рыбы прекрасно приспособлены к водной среде обитания, но все эти адаптации совершенно непригодны для других сред обитания. Ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но часто летят на огонь и гибнут.

Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции).

Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции:
• мутационный процесс;
• популяционные волны и дрейф генов;
• изоляция;
• естественный отбор.

Мутационная и комбинативная изменчивость.

Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А→а) или изменение гена вообще (А→С). Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.
Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются перекрёст хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Популяционные волны и дрейф генов.

Популяционные волны (волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т. д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).
В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т. д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счёт этих особей, то это приведёт к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.
Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.
Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями. Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).
Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.
Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами.

Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определённым свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.
Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству. В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые). Также могут создаваться признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью). В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.
Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный) (табл.).

Формы естественного отбора

Форма Характеристика Примеры Стабилизирующий Направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака. Действует при относительно постоянных условиях окружающей среды, то есть пока сохраняются условия, повлёкшие образование того или иного признака или свойства. Сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого-опылителя. Сохранение реликтовых видов. Движущий Направлен на сохранение мутаций, изменяющих среднюю величину признака. Возникает при изменении условий окружающей среды. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу, и при длительном изменении внешней среды преимущество в жизнедеятельности и размножении может получить часть особей вида с некоторыми отклонениями от средней нормы. Вариационная кривая смещается в направлении приспособления к новым условиям существования. Возникновение у насекомых и грызунов устойчивости к ядохимикатам, у микроорганизмов — к антибиотикам. Потемнение окраски берёзовой пяденицы (бабочки) в развитых индустриальных районах Англии (индустриальный меланизм). В этих районах кора деревьев становится тёмной из-за исчезновения лишайников, чувствительных к загрязнению атмосферы, а тёмные бабочки менее заметны на стволах деревьев. Разрывающий (дизруптивный) Направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака. Разрывающий отбор проявляется в том случае, если условия среды изменяются так, что преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. В результате разрывающего отбора формируется полиморфизм популяции, то есть наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп. При частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо с рудиментарными.

Краткая история эволюции органического мира

Возраст Земли около 4,6 млрд лет. Жизнь на Земле возникла в океане более 3,5 млрд лет назад.
Краткая история развития органического мира представлена в таблице. Филогенез основных групп организмов отражен на рисунке.
Историю развития жизни на Земле изучают по ископаемым останкам организмов или следам их жизнедеятельности. Они встречаются в горных породах разного возраста.
Геохронологическая шкала истории Земли разделена на эры и периоды.

Издавна люди пытались объяснить многообразие живого мира. На протяжении нескольких тысячелетий господствовало очень простое объяснение, которое состояло в том, что будто бы все виды организмов были созданы однажды Богом в их нынешних формах и больше никогда не изменялись. Сторонники религиозных представлений считают, что все многообразие организмов, населяющих Землю, явилось результатом божественного творения мира за шесть дней (так сказано в Библии), а любое другое предположение они, как правило, воспринимают в качестве оскорбления своей религиозной веры. Вспомним, что классическое естествознание и неживую природу рассматривало как нечто неизменное, раз и навсегда созданное Богом. Именно под влиянием идеи о неизменности всего живого биология – наука о жизни – долгое время сводилась лишь к описанию многочисленных видов животных и растений. И действительно, если известно, откуда взялась живая природа, а также – то, что она неизменна, то остается только ее описать, разбить для удобства все живое на большие группы или классы, то есть – создать его классификацию. Наиболее совершенной для своего времени была классификация, созданная известным шведским ученым 18 века Карлом Линнеем.

Однако в том же 18 столетии некоторые ученые в различных странах мира (например, Жорж Бюффон во Франции, Эразм Дарвин – дед Чарльза Дарвина – в Англии, Иоганн Гете в Германии, Михаил Ломоносов в России) пришли к выводу, что организмы, населяющие Землю, не неизменны, а находятся в состоянии непрерывного развития. Процесс изменения или развития называется в науке эволюцией (лат. evolutio – развертывание). Такой вывод им позволили сделать обнаруженные в разных местах нашей планеты остатки животных и растений, существовавших на Земле миллионы лет назад. Эти остатки казались странными, так как они совершенно не были похожи на современные живые организмы. Из этого различия древних и нынешних форм жизни вполне можно было сделать вывод о том, что живая природа находится не в стационарном состоянии, а в эволюционном. Правда также высказывались предположения о том, что найденные остатки – это не следы давно вымерших организмов, а некие предметы, которые Бог поместил в горные породы, чтобы людям было интереснее жить не свете. Однако такого рода объяснения мало что могли дать науке, и поэтому биология сосредоточилась на эволюционных идеях.

Развитие любых видов живых организмов, говорит Дарвин, совершается следующим образом. Поскольку постоянно меняются условия среды их обитания (ландшафт, климат и другие), то неудивительно, что происходят различные изменения и с живыми организмами, которые приспосабливаются к новым условиям для того, чтобы выжить. То есть исчезают одни признаки, выгодные для старых условий, и появляются иные, более отвечающие новым условиям жизни. Эти признаки передаются по наследству последующим поколениям, закрепляются в них, обеспечивая выживание вида и сохраняются до тех пор, пока изменившиеся условия среды обитания не сделают их невыгодными или гибельными для жизни.

Приведем простой пример. Допустим в неком месте живут гусеницы серого цвета, питающиеся древесной листвой. Теперь, предположим, что в это место откуда-то прилетели и обосновались в нем птицы, которые начали питаться гусеницами. Появление таких нежелательных соседей является, конечно же, значительным изменением условий обитания гусениц. Будучи серыми, они прекрасно видны на зеленых листьях деревьев и становятся легкой добычей птиц. Для выживания гусениц необходимо, чтобы их окраска поменялась с серой на зеленую и стала сливаться с листьями, делая их незаметными. Если среди серых гусениц есть особи не с серой окраской, а с зеленой (что вполне возможно, так как особи даже одного вида могут значительно отличаться друг от друга), то понятно, что их шансы на выживание значительно выше. Так происходит формирование нового признака под влиянием изменившихся условий среды обитания: со временем серые сородичи зеленых гусениц погибают, а последние остаются жить и, размножаясь, передают своему потомству этот жизненно важный признак. Обратим внимание на то, что часть особей, не приспособившихся к новым условиям, погибает, а выживают, наоборот, наиболее приспособившиеся, выработавшие выгодные для жизни новые признаки, которые позволяют им не только выжить самим, но и размножиться, оставить после себя потомство. Иначе говоря, природа сама производит отбор наиболее сильных и приспособленных к жизни организмов и уничтожает слабые и неприспособленные. Такой отбор в эволюционной теории называется естественным. Он и является, по мнению Дарвина, главной движущей силой эволюции, ее всеобщим законом, которому подчиняется развитие всей живой природы. Изменчивость, наследственность и естественный отбор действовали с незапамятных времен появления живого и привели к поражающему ныне многообразию видов живых организмов.

В заключение необходимо отметить, что несмотря на огромные успехи биологии, до сих пор многие вопросы и проблемы, связанные и с происхождением жизни на Земле, и с эволюцией человека еще далеки от окончательного решения и ждут своих будущих исследователей. Однако огромная и несомненная заслуга дарвиновской теории помимо всего прочего заключается в том, что она пробила первую брешь в господствовавшей несколько столетий идее о стационарности неживого и живого мира. Эволюционное учение, появившееся в 19 веке, т. е. еще тогда, когда были сильны позиции классического механистического естествознания, утверждавшего неизменность всего существующего, как бы выпадало из него. Через полвека после создания эволюционного учения вторая или классическая научная картина мира начала рушиться, уступая место третьей или неклассической научной картине мире, одной из главных идей которой стало утверждение о том, что не только живая природа, но и Вселенная в целом есть результат грандиозной мировой эволюции.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

4.1. Объект эволюции

4.1. Объект эволюции Итак, мы видим, что основания нравственности и начала творчества с самого начала оказываются неотделимыми друг от друга; именно их становление знаменует собой окончание долгого эволюционного пути, который венчается становлением нового

1. Материалистическая диалектика, теория эволюции и проблема антропосоциогенеза

1. Материалистическая диалектика, теория эволюции и проблема антропосоциогенеза Антропосоциогенез представляет собой особый тип переходного состояния в развитии материи. «…Признав происхождение человека из царства животных, необходимо допустить такое переходное

1. Материалистическая диалектика, теория эволюции и проблема антропосоциогенеза

МЕТАФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ БЫТИЯ И ТЕОРИЯ ПОЗНАНИЯ

МЕТАФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ БЫТИЯ И ТЕОРИЯ ПОЗНАНИЯ …Первичная сущность по необходимости должна быть всецело актуальной и не допускать в себе ничего потенциального. Правда, когда один и тот же предмет переходит из потенциального состояния в актуальное, по времени потенция

1. ОТКРЫТИЕ ЭВОЛЮЦИИ

1. ОТКРЫТИЕ ЭВОЛЮЦИИ А. Восприятие пространства-времениКаждый из нас утратил воспоминание о том моменте, когда, впервые открыв глаза, он увидел свет и предметы, в беспорядке низвергающиеся на него, — все в одной и той же плоскости. Требуется сделать большое усилие, чтобы

10.6. Неживая и живая природа (биологическая теория эволюции)

10.6. Неживая и живая природа (биологическая теория эволюции) Всем хорошо известно, что бесконечно многообразная окружающая нас природа распадается на живую и неживую. Уже в древности людям было вполне понятно, что любой живой организм сильно отличается от любого неживого

Биологическая теория эволюции. Неживая и живая природа

Биологическая теория эволюции. Неживая и живая природа Всем хорошо известно, что бесконечно многообразная окружающая нас природа распадается на живую и неживую. Уже в древности людям было вполне понятно, что любой живой организм сильно отличается от любого неживого

Границы биологической модели. Модель литературного вымысла

17.5.2.3. Текучее время в физике: специальная теория относительности, общая теория относительности, квантовая механика и термодинамика

17.5.2.3. Текучее время в физике: специальная теория относительности, общая теория относительности, квантовая механика и термодинамика Беглый обзор четырех областей современной физики: специальной теории относительности (СТО), общей теории относительности (ОТО), квантовой

I. Теория интуитивизма (теория непосредственного усмотрения связи основания и следствия)

I. Теория интуитивизма (теория непосредственного усмотрения связи основания и следствия) Суждение есть акт дифференциации объекта путём сравнения. В результате этого акта, при успешном выполнении его, мы имеем предикат P, т. е. дифференцированную сторону

Неживая и живая природа. Биологическая теория эволюции

Неживая и живая природа. Биологическая теория эволюции Всем хорошо известно, что бесконечно многообразная окружающая нас природа распадается на живую и неживую. Уже в древности людям было вполне понятно, что любой живой организм сильно отличается от любого неживого

Глава 22 Современные технологии, как вирус эволюции. Позитивные цели и задачи, как ориентир для безопасной эволюции человечества

Глава 22 Современные технологии, как вирус эволюции. Позитивные цели и задачи, как ориентир для безопасной эволюции человечества Технический прогресс лишь снабдил нас действенными средствами для движения назад. Олдос Хаксли «Человеческие знания – начиная со времен

Понять, как развивается живое, нельзя без понимания, как оно организовано. Поэтому начнем с того, что жизнь сложна. Или, как говорят ныне в науке, это сложная самоорганизующаяся система. А самоорганизующиеся системы — самые сложные, и наука еще не научилась уверенно в них разбираться.

Сопровождается этот процесс отказом от идеи, которая еще недавно была в числе святая святых биологов: организм, искони считавшийся единственно первичной организованной формой жизни, потерял право на приоритет. Укрепляется убеждение, что в живом покрове Земли изначально есть множество подчиненных друг другу систем, обладающих различными степенями организованности…

Идеи Вернадского получили признание во многом благодаря развитию в эволюционной теории популяционного подхода; со временем единицей эволюции стала считаться популяция, а не особь, в биоценологии биоценоз был признан целостной системой, не сводимой к группе индивидов, в теоретической биологии стала популярной общая теория систем.

Среди многочисленных форм организации живого важно различать основные, то есть первичные высокосамостоятельные, универсальные, устойчивые системы, связанные между собой иерархическими и сетчатыми отношениями. Именно они определяют существование и эволюцию жизни. Это организменная, популяционно-видовая, биоценотическая и биосферная формы.

За миллиарды лет каждая из этих форм претерпела огромные эволюционные преобразования. Усложнялись структурные компоненты у организмов. Сначала нуклеотиды и макромолекулы, затем — органеллы, уже на одноклеточной ступени достигшие большого разнообразия. Затем у одноклеточных разнообразятся формы жизненного цикла. У многоклеточных постепенно возникает сложная система тканей, органов и их блоков. На новой основе расчленяются фазы жизненного цикла. И так далее.

Крупные этапы эволюции следует выделять и при рассмотрении популяционно-видовой, биоценотической и биосферной форм существования живого. Но, к сожалению, хорошо изучены ныне лишь главные ступени эволюции организмов, много хуже дело обстоит с видовой формой, а системы же биоценозов и биосферы изучены и вовсе плохо.

Сложилось так, что именно популяция и вид стали специфической системой связей между молекулярными, клеточными, тканевыми, организменными, семейными и другими структурами.

Важно еще, что способность вида к эволюции — лишь возможность. Возможность, не гарантирующая ее реализации. Дальнейшее зависит от характера взаимодействий вида со средой, при этом главное здесь — внутренняя организация самого вида. Еще Дарвин обратил внимание на то, что широко расселенные и политипические виды, доказав свои достоинства в прошлом, имеют больше шансов преуспевать и в будущем.

Поскольку вид может пребывать неопределенное время в устойчивом состоянии и в то же время эволюционировать, это понятие внутренне противоречиво. Вид — это и результат эволюции, и здесь он выступает в относительно стабильном состоянии, качественно определенен, целостен, приспособлен к среде, устойчив, обособлен от других групп; но вид — это и узловой пункт и активный носитель эволюции, и тут он менее определенен, лабилен, обладает расплывчатыми границами.

Противоречивость, лежащая в основе вида, временная и пространственная,— основа ошибок и односторонних толкований этого явления исследователями. В целом сейчас уже ясно, что без изучения статики вида невозможно понять его эволюции, что вид это необходимая форма, в которой осуществляется жизнь. Это не значит, правда, что споры вокруг проблемы вида заглохли, как, впрочем, вокруг всех других проблем эволюционной теории.

Движущие силы

Итак, арена деятельности эволюционных сил — популяция и вид. Сами же движущие силы эволюции — результат взаимодействия очень многих факторов. Из них, однако, необходимых и общих, таких, без которых не может идти эволюционный процесс, немного. Открытые впервые Дарвином основные факторы ныне хорошо изучены и подтверждены. Материалом для эволюции служит наследственность и изменчивость. Единственным направляющим ее фактором — естественный отбор как результат борьбы организма за существование. В свою очередь результат отбора — приспособленность его к среде. Проблему приспособления к среде — проблему адаптации — можно считать центральной проблемой эволюционного процесса.

Чарльзу Дарвину удалось приступить к решению этой проблемы. Основатель эволюционной теории — в отличие от Кювье и Ламарка — пришел к выводу, что приспособленность организма относительна, а не абсолютна, и доказал, что свойство это не может не быть относительным, так как механизм эволюции связан с отбором неопределенных, ненаправленных изменений; как только отбор перестает совершенствовать организм, не изменяется более и степень его целесообразности.

Правда, многие последователи Дарвина и биологи более позднего времени на этом основании пришли к ошибочному выводу, что степень приспособленности вовсе не развивается во времени, что у высших и низших, у бактерий и человека, она одинакова. Выживают ведь и те, и другие.

Однако вернемся к логике рассуждений Дарвина. Следующим его выводом было: количество родившихся у любого вида всегда превышает количество доживших до половой зрелости. Совокупность причин, вызывающих это падение численности, он называл борьбой за существование.

Как известно, наследственность и изменчивость в эпоху Дарвина были общими понятиями. Механизм наследственной изменчивости был открыт благодаря успехам новой науки — генетики, которая возникла специально как отрасль знания, его изучающая. Что это за механизм, теперь всем известно — это мутационный процесс, законы которого хорошо изучены, плюс рекомбинации на всех уровнях.

Открытия генетики были, как теперь ясно, совершенно необходимы для развития эволюционной теории, и сейчас кажется удивительным факт, что быстрый прогресс этой науки послужил толчком к оппозиции ее дарвинизму.

Причиной столкновения менделевской генетики с дарвинизмом, как известно, стали выводы В. Иоганнсена из серии опытов с чистыми и смешанными линиями фасоли, которые якобы доказали, что естественный отбор не может играть творческую роль, создать что-либо новое. Другим толчком к оживлению антидарвинизма оказались данные Де Фриза. Этот исследователь наблюдал у растения энотеры так называемые макромутации, ведущие к крупным изменениям в организме.

Увлекшись открытиями, которые следовали тогда одно за другим, генетики перестали придавать решающее значение естественному отбору, решили, что ход истории живого убедительно объясняет одна лишь наследуемая изменчивость. В результате появилась целая группа недарвинистских теорий вроде мутационизма и т. п.

Параллельно время от времени оживали в биологии и телеологические, виталистские концепции, берущие начало еще от Аристотеля, но в наше время находящие себе почву в областях, где накапливались факты, не получая объяснения. А таких областей в биологии становилось все больше. Перед исследователем все в новых и новых ракурсах открывался великолепно отлаженный, тончайшим образом отрегулированный живой мир, а в объяснениях его происхождения зияло еще довольно много провалов, и, что хуже, едва закрывались одни, появлялись новые.

Долгое время в последарвиновский период концепции естественного отбора не хватало фактов. Она вынуждена была опираться на аналогии с искусственным отбором, на косвенные доказательства, связанные с исследованиями не самого естественного отбора, а его результатов.

Этап этот характерен изучением микроэволюционных процессов, идущих внутри популяции, пусковых моментов эволюции, начальных стадий приспособления и формообразования, которые, в конце концов, ведут к видообразованию.

Занимается синтетическая теория и проблемами макроэволюции, считая, что они принципиально не отличаются от тех, что относятся к событиям внутри вида, и рассматривая эти два процесса как две стороны единого процесса эволюции.

Подавляющее большинство биологов, так или иначе, поддерживает сейчас эту теорию, то есть современный дарвинизм.

Популяции, живущие на разных островах, изолированы географически, популяции, обитающие на одном лужке, — но время цветения у них разное — разделены эколого-физиологически.

Такой фактор, как популяционные волны, признается тоже не всеми, хотя считается важнейшим многими корифеями синтетической теории: экологи установили, что численность популяций колеблется, в одни годы много пушнины, в другие — яблок, в третьи, скажем, невероятное количество лебеды; и время этих колебаний бывает разным — от месяцев до столетий, разная у разных видов и величина колебаний.

Так вот изменения численности меняют концентрацию мутаций в популяции, а это важно для дальнейшего видообразования. Спор идет лишь о том, являются ли популяционные волны самостоятельным фактором эволюции или следствием других.

Так, американский биолог Ч. Девенспорт и француз Л. Кено полвека назад выдвинули концепцию так называемого преадаптационизма, опирающуюся на уже упоминавшиеся опыты Де Фриза, обнаружившего макромутации.

Как все антидарвинисты, преадаптационисты отвергали естественный отбор, предполагая процесс эволюции в таком виде: у крота, скажем, сначала возникает безглазие и роющая конструкция конечностей, а потом зверь ходит по миру, ища подходящую среду обитания и способ употребления нового органа.

Теория эта в целом была несостоятельна, но ученые доказали сам факт существования мутаций, возникших как готовое приспособление. И преадаптация стала одним из факторов эволюции в синтетической теории. Фактор этот действует, если приспособление оказывается согласным со средой, и бездействует, если условия неблагоприятны. Он не является самодовлеющим и не противоречит естественному отбору. Но не учитывая роли преадаптации как определенной фазы в эволюционном процессе, мы не можем объяснить появления ни одного крупного новшества, так как выяснилось, что именно крупные новшества имеют преадаптивную фазу.

Пути, по которым следует жизнь

Осталось рассмотреть, что же получается в итоге действия главных эволюционных факторов. Какие пути выбирает себе жизнь?

Одна из главных установленных наукой закономерностей — адаптивный характер процесса эволюции. По значению равна ей необратимость этого процесса.

Как и все в нашем мире, закон этот не имеет абсолютного значения. Так, теоретически допустимо, что у монозиготной линии может возникнуть одна генная мутация, а потом — мутация обратная по этому самому гену, тогда перед нами — чистая обратимость. Но ведь такое практически никогда не случится, так как надо еще, чтобы одновременно остальной гигантский организм находился при этом в состоянии совершенного покоя, никак не менялся.

Квантовая эволюция

Пока мы говорили о случаях, когда эволюция замирает. Но знаем мы и прямо противоположные факты — так называемой квантовой эволюции. Термин этот ввел американский эволюционист Симпсон.

Темп эволюционного процесса в таких случаях чрезвычайно ускоряется. Естественно, квантовая эволюция не противоречит дарвинизму, хотя поначалу казалось, что отбору в этом случае места нет…

Иной класс закономерностей эволюции — направления или основные ее пути. Проблему эту Дарвин еще не мог поставить в общем виде, и потому она долгое время была буквально заповедником всяких метафизических теорий, пока основы учения о главных направлениях эволюционного процесса не разработал Алексей Николаевич Северцов.

Если взглянуть на эти пути с экологической точки зрения, легко убедиться, что арогенез увеличивает широту приспособленности: скажем, холоднокровное стало теплокровным животным — широта обитания его стала большей, независимость от среды увеличилась; поведение инстинктивное сменяется разумным — возможности расширяются. Аллогенез лишь сменяет среду; луга — лесами или степью: равное на равное. Третий же путь в экологическом ракурсе — это специализация, а не регресс. Она означает обычно уменьшение числа функций с интенсификацией оставшихся. Наша конечность, скажем, пятипалая, примитивная из примитивных. В ней сохранился стегоцефалий признак, признак первого из сухопутных животных. Копыто же в сравнении с нею претерпело больше изменений, но оно развивалось в сторону специализации, ряд функций у этого органа отпал, одна же интенсифицировалась.

Еще один класс закономерностей некоторые исследователи тоже называют направлениями эволюции. (Вообще с терминологией в этом деле пока еще нет определенности.) Чтобы лучше представить себе, о чем идет речь, опять-таки вернемся к истокам эволюционного учения. Ламарк, создавая первую в истории биологии эволюционную теорию, представлял себе эволюцию как процесс, который удовлетворяет принципу строгого параллелизма. С древнейших времен и доныне — по Ламарку — живое появляется от неживого, произвольно самозарождается жизнь. Возникшие существа под влиянием заложенного в них природой стремления к прогрессу развиваются со ступени на ступень, пока не достигнут вершины. Вершина эта — человек. Такая схема, телеологическая в сущности, если ее изображать графически, напоминает ржаное поле: все, что появилось, идет вверх.

Дарвин, наблюдая за действиями селекционеров, установил, что они создают многие породы животных и сорта растений из немногих основных форм, основа селекции — движение от единообразия к разнообразию. Этот принцип, названный им дивергенцией, Дарвин перенес на всю природу.

Несколько десятилетий назад эта первоначальная формулировка была несколько переименована и расширена, стали говорить об адаптивной радиации. Но суть этого утверждения в настоящее время полностью сохраняется. Оно было подтверждено экспериментами и наблюдениями на культурных и на диких видах. Принцип дивергенции лежит в основе наблюдаемого ныне разнообразия. Принципы отбора, на основании которых происходит процесс дивергенции, известны. Но есть и сейчас, особенно среди палеонтологов, сторонники изначально параллельного и даже конвергентного (от разного к сходному) развития живого. И хотя в ортодоксальном виде эта позиция опровергается многочисленными фактами, иллюстрирующими дивергентное происхождение современного разнообразия видов, вести борьбу с нею следует все же без особого запала.

Слишком мало мы знаем о пред биологической эволюции, и очень возможно, что появление жизни было не строго монофилетическим, что она возникла в разных точках или в нескольких вариантах сразу или что процесс этот начинался несколько раз.

То же самое можно сказать и о проявлениях параллелизма и конвергенции — схождения в биографии каких-либо больших отдельных групп живого. Так, Татаринов, работая над звероподобными ящерами (териодонтами), обнаружил очень интересные факты, подтвердившие, что параллелизм и конвергенция играют на самом деле более значительную роль в эволюции, чем когда-то представляли себе это классики дарвинистской палеонтологии.

Наконец, зададим себе такой вопрос: а каков источник информации об эволюции? Ведь прямому наблюдению эволюционный процесс недоступен. Картина эволюции составляется на основании перешедших в ископаемое состояние остатков организмов и следов их жизнедеятельности. Но ведь ни один фактор эволюции в ископаемое состояние не переходит… Это и создает колоссальное количество противоречий в биологии и прежде всего затруднения с методами.

Уже давно сторонники самых разных направлений в эволюционной теории сошлись на том, что единственный способ исследования — изучать законы, ныне действующие, и осторожно экстраполировать их в прошлое. Это метод актуализма.

Действующие ныне факторы и их взаимодействие наука исследует экспериментально. Эксперименты эти воспроизводимы. Словом, научная работа ведется обычным для современного естествознания способом. В результате сложилось полностью обоснованное учение о микроэволюции, то есть об эволюционном процессе, идущем внутри видов. Нельзя сказать, что учение это уже завершено, перед учеными еще стоит масса сложностей, но комплекс точных представлений в этой области уже есть. Можно даже утверждать, что ныне действующие факторы эволюции исследованы.

Легко предположить, что взаимодействие факторов эволюции три миллиарда лет назад было совсем иным, чем сейчас, и у бактерий сейчас оно иное, чем у обезьян, у растений — иное, чем у животных. Своеобразие организации определяет и своеобразие развития. Ведь если, скажем, у организма наследственное вещество еще даже не организовано в хромосомы, то и факторы эволюции такого организма будут проявляться по-иному, чем у высших животных. Например, отбор окажется не столь точным, иная будет изменчивость и так далее.

И потому — лишь если мы говорим о сравнительно недавних временах и о тех таксонах, которые представлены и в наше время довольно полно, все сто процентов биологов проголосуют за дозволенность экстраполяции. Но если речь идет о миллиарде лет, то есть когда мы переходим к палеозою или протерозою, к тем временам, к которым относится возникновение самых крупных групп — типов организации живого, нас могут ждать неожиданности.

На этом основании была высказана не раз точка зрения, что дарвинизм правилен только для современности, но совершенно неприменим для далеких эпох.

В целом такой вывод был бы неверен. Как показали результаты многочисленных исследований, проведенных на самых различных современных группах животных и растений, которых мы с полным правом можем рассматривать как представителей прошедших исторических периодов, эволюционный процесс базируется на естественном отборе. Однако сам естественный отбор под влиянием других факторов, меняющихся со временем, выступает в разных вариантах.

Мы не можем еще с достоверностью установить полную картину эволюции, мы лишь нащупываем какие-то ее основы, поэтому мы должны с особой бережностью относиться ко всем фактам, ко всем деталям, если только это на самом деле детали реальности, а не гипертрофированное, искаженное их толкование.

Как ни странно, отделить факты от их преждевременного объяснения стало существенной задачей эволюциониста. Хотелось бы, чтобы за всем сказанным просматривалась мысль о том, что эволюционная теория — незаконченная система, что это совокупность не истин в конечной инстанции, а находящихся в работе проблем.

Но Иван Иванович Шмальгаузён, естественно, лишь положил начало решению проблемы внутренних факторов и направленности эволюции, а потому она до сих пор вызывает наибольшие разногласия и разнотолкования, иногда и в телеологическом духе.

Читайте также: