Лекція - тема 5
Еволюція, її атрибути: мимоволі, незворотність, спрямованість
Боротьба за існування
Синтетична теорія еволюції, її основні положення:
- елементарна еволюційна структура - популяція
- елементарний спадковий матеріал - генофонд популяції
- елементарне явище еволюції - зміна генофонду популяції
- елементарні еволюційні чинники: мутаційний процес, популяційні хвилі, ізоляція, природний відбір; їх еволюційне значення
- єдиний направляючий чинник еволюції - природний відбір
Історію біології можна умовно розділити на три великі періоди:
2) еволюційний період;
3) період біології мікросвіту.
Біологія до XVIII в. в основному носила описовий і систематичний характер. Зоологи і ботаніки того часу займалися переважно вивченням і описом видів тварин і рослин. При цьому опису часто були плутані і неточні.
Цей період, не дивлячись на свою обмеженість, з'явився необхідним для виникнення інших областей біології, а також зародження і подальшого розвитку еволюційної теорії. Завдяки класифікації різноманітність органічного світу стало доступним для вивчення іншими біологічними дисциплінами. Без неї сенс здебільшого результатів, отриманих в інших галузях біології, залишався б неясним.
Великий внесок в систематизацію органічного світу внесли Ж. Бюффон і К. Лінней.
Починаючи з середини XVIII ст. широке поширення набувають ідеї трансформизма (Р. Гук, Ж. Бюффон, Д. Дідро). В його основі - ідеї про змінюваність видів організмів під дією змін навколишнього середовища, допущення мінливості видів в обмежених межах.
Перехід від трансформизма до еволюціонізму в біології відбувається на межі XVIII-XIX ст. Він пов'язаний з такими напрямками, як ламаркізм, катастрофізм і уніформізм.
· Ламаркізм (основоположник - французький ботанік Жан Батіст Ламарк). В основі - два принципи:
1) принцип градації (прагнення до досконалості);
2) принцип прямого пристосування до умов зовнішнього середовища.
У другій половині 19 століття виник неоламаркізм - сукупність різнорідних напрямків в еволюційному вченні, розвиваючих окремі положення ламаркизма (наприклад, механоламаркізм. Роль зовнішнього середовища в еволюції, ортоламаркізм. Основна причина розвитку - внутрішні властивості організму, його спрямоване саморозвиток; псіхоламаркізм. Джерело еволюції - свідомі вольові акти організмів).
· Уніформізм (Ч. Лайель, М.В. Ломоносов). Розвиток зводиться до циклічності, відкидається ідея незворотності, розвиток представляється тим, що відбувається випадковим, нескладним чином. Ця теорія спирається на:
1) одноманітність діючих факторів і законів природи, незмінності їх;
2) відсутність стрибків в історії Землі;
3) підсумовування незначних відхилень у розвитку за великі проміжки часу;
4) заперечення прогресу в розвитку.
· Катастрофізм (засновник - Жорж Кюв'є) - уявлення про те, що зміна етапів органічного світу на Землі обумовлена катастрофами, що знищують тваринний і рослинний світ. В основі - допущення існування стрибків, розривів поступовості у розвитку між катастрофами. принципи:
1) принцип корінних якісних змін органічного світу в результаті катастроф;
2) принцип прогресивного сходження органічних форм після чергової катастрофи.
Катастрофізм як спроба радикально пояснити еволюційний процес, широко поширений і популярний і зараз.
Головні риси. заперечення природного відбору і твердження про те, що найбільш суттєві еволюційні зміни є результат випадкових змін. Адаптації видів виникають сальтаціонно (стрибкоподібно). Нові рівні організмів виникають не в результаті конкуренції їхніх предків зі старими, а в умовах екологічного вакууму, створеного масовим вимиранням. За рівнем пристосованості нові групи організмів нітрохи не досконаліше старих.
Теорії катастрофізму і униформизма багато в чому були орієнтовані на проблеми геології, трансформизм орієнтувався на факти розвитку органічного світу.
· Еволюційна теорія (Ч. Дарвін). Ось уже понад 100 років ця теорія знаходиться в епіцентрі боротьби різних типів ідеологій і світогляді, історичний шлях її ні простий.
В теорії еволюції Дарвіна кілька наукових компонентів:
1) уявлення про еволюцію як реальності, що означає визначення життя як динамічної структури природного світу, а не статичної системи;
2) види не тільки змінюються в часі, але і пов'язані один з одним походженням від спільних предків. Зміни видів є результатом впливу природного відбору на незначні успадковані відмінності.
3) хоча існуючі види і володіють різними властивостями, вважається, що ці властивості просто відображають історичний процес дивергенції (розбіжності), який знищив проміжні форми або сполучні види. З плином часу в результаті поступових малих змін виникають нові форми, абсолютно відмінні від батьківського виду.
На основі своїх спостережень Дарвін виділяє дві мінливості - певну (адаптивну за сучасною термінологією) і невизначену (мутацію). В основу еволюційної теорії Ч. Дарвін поклав три принципи (три фактори еволюції):
1) боротьбу за існування;
2) спадковість і мінливість;
3) природний відбір.
У процесі природного відбору організми адаптуються до умов існування. В результаті конкуренції різних видів, що мають схожі життєві потреби, гірше пристосовані види вимирають. Удосконалення пристосувань у організмів призводить до поступового ускладнення рівня їх організації - відбувається еволюційний поступ.
Суть теорії дарвінізму в тому, що будь-яка індивідуальність організму закріплюється в наступних поколіннях, якщо завдяки їй особина краще пристосовується до умов проживання. Саме середовище проводить відбір - тому він називається природним. Краще пристосована особина має більше шансів вижити і залишити більше нащадків.
Відбір сам по собі нічого не створює. Він по суті лише «сортує» різні варіанти будови; одні організми він «відсіває» - все їх ознаки зникають разом з ними, інші вступають у розмноження і закріплюють свої властивості в наступних поколіннях.
Яким би не був природний відбір за своєю формою, він завжди вирішує одне-єдине завдання - забезпечує відповідність організмів конкретним вимогам середовища. Відбір діє за принципом «тут і зараз».
Виникає закономірне питання: якщо природний відбір «короткозорий», то звідки ж береться прогрес? Еволюція живого починалася з найпримітивніших організмів, які під дією відбору просто повинні були б найкращим чином здійснювати свої функції. Чому ж еволюція не обмежилася тільки найпростішими, а виникли вищі форми життя?
Однозначної відповіді на це питання поки немає. Прогресивний розвиток живих істот забезпечується макроеволюцією. в якій діють інші механізми, що представляють предмет вивчення біології XX і XXI ст.
Висновок. Вся біологія за останнє сторіччя стала іншою, розуміння життєвих процесів піднялося на новий рівень, але дарвінівська теорія еволюції в основних рисах залишилася колишньою. Дарвінізм допомагає виявити історичну підоснову природних явищ, але він залишається малоефективною при спробах прогнозування результатів еволюційного процесу не тільки для віддаленої перспективи, а й на найближче майбутнє. Сама еволюція - складний імовірнісний процес з дуже варіюється співвідношенням детермінованих і стохастичних компонентів, і тому її загальний хід у чомусь непередбачуваний.
· Сучасна теорія еволюції - синтетична теорія еволюції. Елементарною одиницею еволюції з 30-х років 20-го століття вважається популяція. Саме всередині популяції відбуваються всі первинні процеси обміну генетичним матеріалом, процеси природного відбору і інші зміни.
Види складаються зазвичай з великого числа популяцій. Кожна популяція будь-яким чином ізольована від інших спільнот даного виду. Суттєвою ознакою популяції служить ступінь вільного схрещування (панмиксия). Всередині популяції вона вище, ніж між популяціями.
Незважаючи на деяку ізоляцію, популяція - генетично відкрита система, так як, хоча і рідко, відбувається обмін з сусідніми популяціями, що на тривалому відрізку часу істотно впливає на стабільність виду.
Знаючи механізми поведінки популяції, її взаємодія з навколишнім середовищем і з іншими популяціями, можна вивчати еволюцію живих систем, виявляти еволюційні закономірності, встановлювати причинно-наслідкові зв'язки і будувати еволюційну теорію.
При вивченні еволюції вводять поняття
- елементарного еволюційного явища - зміна генотипического складу популяції.
- елементарне еволюційне явище залежить від елементарних еволюційних факторів, яких виділяють чотири:
1) мутаційний процес;
2) популяційні хвилі;
4) природний відбір.
По суті, будь-яка з біологічних еволюційних теорій в явній або неявній формі зачіпає проблему того, що первинно в еволюції:
Ø Багато біологів вважають, що двигуном варіацій на видовому або популяційному рівні є зміни в геномі. При такому підході еволюція екосистеми і біосфери - наслідок мікроеволюційних процесів.
Ø Інша, порівняно нечисленна група дослідників, які вважають себе послідовниками В.І. Вернадського, стверджує, що першопричиною еволюції є екосистемні (біосферні) макропроцеси. впливають на локальні умови середовища. При цьому створюються умови для відбору серед безлічі форм організмів, що з'являються в результаті геномних колізій. Звідси випливає, що екосистеми і біосфера керують еволюційним процесом, породжуючи найбільш підходящі для себе популяції організмів.