Зміст
Введення
Поняття еволюції
Основні теорії еволюції живої природи
Докази еволюції живої природи
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Проблема еволюції і походження живого на Землі є загадкою і предметом суперечок не одне століття. Одне подання орієнтувалося на ідеї творення світу, приписуючи всьому живому особливу життєву силу, яка не залежить від матеріального світу (віталізм), інше - на органічний зв'язок живого з неживим, і з'явилася ідея про можливість самозародження життя.
Проблема походження й еволюції життя відноситься до найбільш цікавим і в той же час найменш дослідженим питань, пов'язаних з філософією і релігією. Практично впродовж майже всієї історії розвитку наукової думки вважалося, що життя - явище самозарождается. Тут було багато чисто умоглядних міркувань, теологічних і наукових.
Перелічимо основні теорії, пов'язані з моделлю розвитку Всесвіту:
-Життя було створене Творцем у певний час - креаціонізм;
-Життя виникла спонтанно з неживої речовини;
-Життя існувало завжди;
-Життя була занесена на Землю із Космосу;
-Життя виникло в результаті біохімічної еволюції.
Еволюційний підхід стає методологічною основою сучасної науки. Конкретний матеріал, теорії та гіпотези різних її областей осмислюються з еволюційних позицій. Еволюційне вчення з'єднує розрізнені, вузько спеціалізовані дисципліни, протидіє їх роз'єднання і тому займає центральне місце в сучасній науці. Принцип актуалізму ("сучасність - ключ до пізнання минулого") тут поєднується з принципом історизму ("ключем до вивчення цього є пізнання минулого").
Поняття еволюції
Поняття "еволюція" вживається в різних значеннях, але здебільшого ототожнюється з розвитком. Під еволюцією живого світу розуміють процес розвитку природи з часу виникнення життя до цього часу. У ході еволюції змінювалися і виникали нові види, з'являлися все більш складні форми живих організмів, причому живе пристосовувалося до змін навколишнього середовища. Після виникнення одноклітинних щабель еволюції полягала в освіті та прогресивному розвитку багатоклітинного організму. Однією з важливих передумов виникнення високорозвинених форм життя стало утворення колоній клітин шляхом скупчення клітин з ядрами (еукаріотів) і розподілу функцій між ними. Виникнення приблизно 0,6 млрд років тому багатоклітинних еукаріотів призвело до вибухоподібного збільшення числа високорозвинених форм життя. [1]
Протягом порівняно короткого геологічного періоду з'явилися багато видів безхребетних і макроскопічні водорості. Для того щоб відбувся цей еволюційний стрибок, знадобилися три кроки: 1) розвиток статевого розмноження; 2) відкриття принципу гетеротрофи; 3) утворення колоній клітин з розподілом функцій. [3]
Всіх багатоклітинних поділяють на три царства: гриби (Fungi), рослини (Melaphyta) і тварини (Metazoa). Щодо еволюції грибів відомо дуже мало, так як палеонтологічний літопис їх залишається мізерною. Два інших царства набагато багатше представлені викопні рештки, що дають можливість досить детально відновити хід їх історії.
У протерозойських еру (близько 1 млрд років тому) еволюційний стовбур найдавніших еукаріот розділився на кілька гілок, від яких виникли багатоклітинні рослини (зелені, бурі та червоні водорості), а також гриби. Більшість з первинних рослин вільно плавало у морській воді (діатомові, золотисті водорості), частина прикріплювалася до дна.
Істотною умовою подальшої еволюції рослин було утворення грунтового субстрату на поверхні суші в результаті взаємодії бактерій і цианеи з мінеральними речовинами і під впливом кліматичних чинників. Наприкінці силурійського періоду грунтоутворювального процеси підготували можливість виходу рослин на сушу (440 млн років тому). Серед рослин, першими освоїли сушу, були псилофіти.
Найбільш ранні сліди тварин виявляються в кінці докембрію (700 млн років тому). Передбачається, що перші тварини походять або від загального стовбура всіх еукаріотів, або від однієї з груп найдавніших водоростей.
Можна виділити чотири основні етапи еволюції: 1) біохімічна еволюція, що почалася приблизно 3 млрд років тому і закінчилася до кембрію, 2) морфофизиологический прогрес, здійснюваний протягом 500 млн років до теперішнього часу; 3) еволюція психіки, що почалася близько 250 млн років тому з моменту появи комах; 4) еволюція свідомості, пов'язана з виникненням і розвитком людського суспільства протягом останніх 500 тис. років. [2]
Сучасний еволюціонізм підрозділяє еволюційний процес на мікро-і макроеволюції. [6]
Мікроеволюція - процес перебудови всередині виду, що веде до утворення нових популяцій, підвидів і закінчується утворенням нового виду. Мікроеволюція може відбуватися у досить короткі проміжки часу. У результаті мутацій (спадкової мінливості) відбуваються випадкові зміни генотипу. Мутації найчастіше рецесивні і рідко бувають корисними для виду, але все-таки якісь можуть виявитися корисними і тоді особина отримує відразу велику перевагу перед іншими особинами популяції. Так, жирафи з більш довгою шиєю отримували перевагу харчуватися листям з високих дерев. Поява нового ознаки викликає процес дивергенції в популяції.
Розбіжність ознак (дивергенція) полягає в тому, що особини з яскраво вираженими варіантами якогось ознаки будуть або переважно виживати, або вимирати (не залишати потомства). Найбільш пристосована група буде більш інтенсивно розмножуватися і передавати корисний ознака у спадок, зміцнюючи його і збільшуючись в чисельності. Особи з неявно вираженим ознакою будуть поступово витіснятися більш пристосованими. Таким чином виникають нові підвиди і види. Дивергенція завжди має характер групового відбору особин з корисними ознаками із-за природного відбору, тобто з-за мутацій, що лежать в основі відбору.
Так, більше 20 видів лютиков мають одного предка. Причина розбіжності - географічна: болото, луг, ліс і т. д. Якщо в однакових умовах існування тварини, належать до різних груп, набувають подібну будову, то говорять про конвергенцію, а для генетично близьких груп - про паралелізм.
Чисельність популяції змінюється дивергенцією. Хвилі чисельності, існуючі в популяції, залежать від змін клімату, кількості ворогів, кількості їжі і т. п. Може навіть трапитися, що зуміють вижити тільки ті особини, які придбали корисний ознака.
Так, у посушливий рік вижили жирафи з більш довгою шиєю. Якщо б вони не були просторово відокремлені від інших популяцій і могли схрещуватися з живуть поруч у сусідній долині, де посуха не настільки істотна через водоймища, жирафами з короткою шиєю, то новий вигляд не утворився б.
Ізоляція популяцій необхідна для утворення нового виду, вона - найважливіший фактор мікроеволюції. Ізоляція як чинник видоутворення може досягатися різним чином:
Географічна ізоляція пов'язані з розширенням зони проживання (ареалу). У нових умовах постійно відбуваються мутації, спадкові зміни, діє природний відбір, що призводить до нового виду. Перешкодами можуть бути річки, гори, льодовики та ін Освіта виду таким чином займає сотні і тисячі поколінь. Дарвін виділяв роль середовища у видоутворенні. Тварини, що живуть на островах Зеленого Мису, незважаючи на деяку схожість з материковими видами, мали суттєві відмінності.
Тимчасова ізоляція досягається розбіжністю термінів розмноження між двома підвидами. У результаті підвиди розходяться ще більше і виникають два нових види. Таких прикладів багато серед риб.
Репродуктивна ізоляція виникає через відмінності в поведінці або несумісності генетичного матеріалу.
Макроеволюція - процес формування більших одиниць: з видів - нових родів, з родів - нових родин і т. д. Ці процеси не можна вивчати безпосередньо, оскільки вони дуже тривалі. Але в основі макроеволюції лежать ті ж рушійні сили, що і в мікроеволюції: спадкова мінливість і початок дивергенції; природний добір і продовження дивергенції, загибель менш пристосованих і утворення нової структурної одиниці; репродуктивне роз'єднання, що доводиться декількома незалежними шляхами:.
Рушійні сили еволюції видів у природі - спадкова мінливість і природний добір. Спадкова мінливість дає матеріал для еволюції, а природний відбір визначає, наскільки корисний виник через мутацій ознака. За Дарвіном, основа природного відбору - боротьба за існування. Це може бути боротьба внутрішньовидова - за воду і світло, за кращі ділянки і доступ до водойми та ін; міжвидова - між хижаками і гризунами на одній території; боротьба з несприятливими умовами середовища. І все нові ознаки, що у результаті спадкової мінливості, перевіряються природним відбором. Доказом існування відбору він вважав той факт, що кожна пара організмів дає більше нащадків, ніж їх доросте до дорослого стану. У боротьбі за існування виживають ті, які змогли передати своїм нащадкам набір ознак, що забезпечує їм кращу пристосовність, яка виражається в будові організмів, поведінці і т. д. Але вона носить відносний характер, допомагаючи виживати тільки в умовах, в яких сформувалася. [1]
Так, осетер метає 2 млн ікринок, а доживають до дорослих риб - одиниці. Поблизу промислових підприємств темнофарбовані особини як менш помітні витіснили світлофарбованим. Деякі тварини виробили забарвлення, що робить їх схожими на небезпечні види, щоб захиститися від нападу хижаків. Особливості форми дельфіна дозволяє йому розвивати швидкість до 40 км / ч. Стриж має довгі вузькі крила, які допомагають йому чудово літати, але не дозволяють злітати з рівних поверхонь і, якщо йому не з чого зістрибнути, він гине.
Під дію відбору можуть потрапити і окремі особини, і цілі популяції. Він визначає напрямок еволюції, збираючи та інтегруючи численні випадкові відхилення, зберігаючи не ознаки, а комплекс ознак або фенотипи, тобто певні комбінації генів, властивих організму. Виділяють кілька форм відбору.
Рушійний відбір проявляється при зміні умов існування виду. Його тиск направлено на користь особин, які мають відхилення певного ознаки від норми. Відбувається зсув загальної норми і виникає нова. Дивергенція між старою і новою нормами веде до появи нового виду. Рушійний відбір лежить в основі появи популяцій комах, стійких до певного отрути. Ці особини набувають переваги при розмноженні, та їхні нащадки займають місця померлих комах, які не володіли цим ознакою. Таким шляхом зникли і багато органів, які не використовуються декількома сотнями поколінь. [2]
Стабілізуючий відбір діє в майже незмінних умовах існування. Він чинить тиск на користь особин, які мають середні значення якогось ознаки. У результаті відбувається їх зміцнення, захист від руйнівної дії мутацій. І в місцевостях, де умови життя не змінювалися, збереглися стародавні види, що перевелись в інших місцях. Наприклад, зберігся реліктовий тарган, голонасінна рослина гінкго, кистеперая риба латимерія.
Розриваючий відбір діє при зміні умов існування, його тиск направлено на користь організмів, що мають відхилення від норми в обидві сторони. І формується нова норма реакції. Так, на островах, де сильні вітри, мухи з нормальними крилами здуваються і гинуть. Перевага у мух або з недорозвиненими крилами (вони повзають), або з довгими крилами (вони добре літають і чинять опір вітру).
Біологічний прогрес - результат успіху в боротьбі за існування. Він характеризується зростанням чисельності особин, розширенням ареалу проживання, збільшенням числа груп нижчого рангу. Біологічний регрес характеризується зворотними ознаками і веде до вимирання. До біологічного прогресу ведуть наступні фактори:
-Морфологічний прогрес - ускладнення організму, підняття його на більш високий рівень. Будова організму змінюється не внаслідок пристосування до мінливих умов середовища, воно дозволяє розширити використання умов зовнішнього середовища. При подальшій еволюції ці зміни, звані арогене-зом, зберігаються і ведуть до виникнення нових груп, видів;
-Алогенез - еволюційний напрям, що супроводжується идиоадаптацией - пристосуванням до спеціальних умов середовища, корисним в боротьбі за існування, але не змінює рівня організації. Приклад - колючки рослин або зміна забарвлення тварин;
-Катагенез - еволюційний напрям, що супроводжується спрощенням організації. Фактично - це морфологічний регрес. Приклад - перехід до паразитичного способу життя, що зменшує здатності до конкурентної боротьби.
Після виникнення морфологічного прогресу починається пристосування окремих популяцій до умов існування шляхом идиоадаптации. Наприклад, клас птахів при розселенні по суші дав величезну різноманітність форм. Хоча основи їх будови однакові, приватні пристосування відмінні. Тому чергування цих головних напрямків відображає еволюційну тенденцію в філогенезі майже всіх груп.
Біологічна еволюція відмінна від еволюції атомів, Землі, суспільства та ін У її основі - "унікальні процеси самовідтворення макромолекул і живих організмів, які таять в собі майже необмежені можливості перетворення живих систем в низці поколінь", - зазначає відомий еволюціоніст А. В. Яблоков . Біологічна еволюція - необоротне і до певної міри спрямоване історичний розвиток живої природи, що супроводжується зміною генетичного складу популяцій, формуванням адаптацій, освітою і вимиранням видів, перетвореннями біогеоценозів і біосфери в цілому, відзначає він. З виникнення життя органічна природа безперервно розвивається сотні мільйонів років, і результатом процесу еволюції є те розмаїття форм живої матерії, яка ще не повністю описана, класифікована й вивчена. Форми живої матерії - і предмет, і об'єкт еволюції. Результати біологічної еволюції різноманітні, це завжди відповідність розвивається живої системи умов її існування.
Основні теорії еволюції живої природи
У 18 столітті з'явилися ідеї, пов'язані не тільки з визнанням градації, а й постійного ускладнення органічних форм. Швейцарський природодослідник Ш. Бонні вперше використав поняття еволюції як процесу тривалого, поступового зміни, що приводить до появи нових видів.
У єдину теорію ідеї градації та ідеї еволюції злилися в 19 столітті в еволюційній теорії Ж. Б. Ламарка (1744-1829) в науковій праці "Філософія зоології". Ламарк вважав, що перші самозародівшіеся організми дали початок всьому різноманіттю нині існуючих живих форм. Причиною еволюції Ламарк вважав притаманне живій природі закладене Творцем прагнення до ускладнення і самовдосконалення своєї організації, шляхом "вправи" органів. Другим чинником еволюції і необмеженої мінливості видів він називав вплив зовнішнього середовища: поки вона не змінюється, види постійні, як тільки вона стає іншою, види також починають мінятися.
Заслугою Ламарка є і те, що він першим запропонував генеалогічну класифікацію тварин, побудовану на принципах спорідненості організмів, а не їх схожості. [7]
З точки зору сучасної науки, докази причин змінності видів, наведені Ламарком, не були достатньо переконливими. Тому теорія Ламарка не отримала визнання у сучасників. Але вона не була і спростована.
Великий внесок у становлення еволюційної теорії вніс Ж. Кюв'є (1769-1832), який сам виходив з ідеї постійності виду. Кюв'є систематично проводив порівняння будови одного і того ж органу або системи органів у різних тварин. Він встановив, що всі органи будь-якого живого організму є частини єдиної цілісної системи. Тому будову кожного органу закономірно співвідноситься з будовою інших. Така відповідність Кюв'є назвав принципом кореляцій. Безумовною заслугою Кюв'є стало застосування цього принципу в палеонтології, що дозволило відновити вигляд давно зниклих із Землі тварин.
Великою популярністю на початку 19 століття користувалася теорія катастроф, також сформульована Кюв'є, на основі його вивчення історії Землі, земних тварин і рослин. У результаті Кюв'є прийшов до висновку, що на Землі періодично відбувалися катаклізми, знищували цілі материки, а разом з ними і їх мешканці. Пізніше на їх місці з'являлися нові організми. Послідовники Кюв'є стверджували, що катастрофи охоплювали всю земну кулю. Після кожної катастрофи слідував акт божественного творіння. Таких катастроф та актів творіння вони нарахували 27.
Введення
Поняття еволюції
Основні теорії еволюції живої природи
Докази еволюції живої природи
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Проблема еволюції і походження живого на Землі є загадкою і предметом суперечок не одне століття. Одне подання орієнтувалося на ідеї творення світу, приписуючи всьому живому особливу життєву силу, яка не залежить від матеріального світу (віталізм), інше - на органічний зв'язок живого з неживим, і з'явилася ідея про можливість самозародження життя.
Проблема походження й еволюції життя відноситься до найбільш цікавим і в той же час найменш дослідженим питань, пов'язаних з філософією і релігією. Практично впродовж майже всієї історії розвитку наукової думки вважалося, що життя - явище самозарождается. Тут було багато чисто умоглядних міркувань, теологічних і наукових.
Перелічимо основні теорії, пов'язані з моделлю розвитку Всесвіту:
-Життя було створене Творцем у певний час - креаціонізм;
-Життя виникла спонтанно з неживої речовини;
-Життя існувало завжди;
-Життя була занесена на Землю із Космосу;
-Життя виникло в результаті біохімічної еволюції.
Еволюційний підхід стає методологічною основою сучасної науки. Конкретний матеріал, теорії та гіпотези різних її областей осмислюються з еволюційних позицій. Еволюційне вчення з'єднує розрізнені, вузько спеціалізовані дисципліни, протидіє їх роз'єднання і тому займає центральне місце в сучасній науці. Принцип актуалізму ("сучасність - ключ до пізнання минулого") тут поєднується з принципом історизму ("ключем до вивчення цього є пізнання минулого").
Поняття еволюції
Поняття "еволюція" вживається в різних значеннях, але здебільшого ототожнюється з розвитком. Під еволюцією живого світу розуміють процес розвитку природи з часу виникнення життя до цього часу. У ході еволюції змінювалися і виникали нові види, з'являлися все більш складні форми живих організмів, причому живе пристосовувалося до змін навколишнього середовища. Після виникнення одноклітинних щабель еволюції полягала в освіті та прогресивному розвитку багатоклітинного організму. Однією з важливих передумов виникнення високорозвинених форм життя стало утворення колоній клітин шляхом скупчення клітин з ядрами (еукаріотів) і розподілу функцій між ними. Виникнення приблизно 0,6 млрд років тому багатоклітинних еукаріотів призвело до вибухоподібного збільшення числа високорозвинених форм життя. [1]
Протягом порівняно короткого геологічного періоду з'явилися багато видів безхребетних і макроскопічні водорості. Для того щоб відбувся цей еволюційний стрибок, знадобилися три кроки: 1) розвиток статевого розмноження; 2) відкриття принципу гетеротрофи; 3) утворення колоній клітин з розподілом функцій. [3]
Всіх багатоклітинних поділяють на три царства: гриби (Fungi), рослини (Melaphyta) і тварини (Metazoa). Щодо еволюції грибів відомо дуже мало, так як палеонтологічний літопис їх залишається мізерною. Два інших царства набагато багатше представлені викопні рештки, що дають можливість досить детально відновити хід їх історії.
У протерозойських еру (близько 1 млрд років тому) еволюційний стовбур найдавніших еукаріот розділився на кілька гілок, від яких виникли багатоклітинні рослини (зелені, бурі та червоні водорості), а також гриби. Більшість з первинних рослин вільно плавало у морській воді (діатомові, золотисті водорості), частина прикріплювалася до дна.
Істотною умовою подальшої еволюції рослин було утворення грунтового субстрату на поверхні суші в результаті взаємодії бактерій і цианеи з мінеральними речовинами і під впливом кліматичних чинників. Наприкінці силурійського періоду грунтоутворювального процеси підготували можливість виходу рослин на сушу (440 млн років тому). Серед рослин, першими освоїли сушу, були псилофіти.
Найбільш ранні сліди тварин виявляються в кінці докембрію (700 млн років тому). Передбачається, що перші тварини походять або від загального стовбура всіх еукаріотів, або від однієї з груп найдавніших водоростей.
Можна виділити чотири основні етапи еволюції: 1) біохімічна еволюція, що почалася приблизно 3 млрд років тому і закінчилася до кембрію, 2) морфофизиологический прогрес, здійснюваний протягом 500 млн років до теперішнього часу; 3) еволюція психіки, що почалася близько 250 млн років тому з моменту появи комах; 4) еволюція свідомості, пов'язана з виникненням і розвитком людського суспільства протягом останніх 500 тис. років. [2]
Сучасний еволюціонізм підрозділяє еволюційний процес на мікро-і макроеволюції. [6]
Мікроеволюція - процес перебудови всередині виду, що веде до утворення нових популяцій, підвидів і закінчується утворенням нового виду. Мікроеволюція може відбуватися у досить короткі проміжки часу. У результаті мутацій (спадкової мінливості) відбуваються випадкові зміни генотипу. Мутації найчастіше рецесивні і рідко бувають корисними для виду, але все-таки якісь можуть виявитися корисними і тоді особина отримує відразу велику перевагу перед іншими особинами популяції. Так, жирафи з більш довгою шиєю отримували перевагу харчуватися листям з високих дерев. Поява нового ознаки викликає процес дивергенції в популяції.
Розбіжність ознак (дивергенція) полягає в тому, що особини з яскраво вираженими варіантами якогось ознаки будуть або переважно виживати, або вимирати (не залишати потомства). Найбільш пристосована група буде більш інтенсивно розмножуватися і передавати корисний ознака у спадок, зміцнюючи його і збільшуючись в чисельності. Особи з неявно вираженим ознакою будуть поступово витіснятися більш пристосованими. Таким чином виникають нові підвиди і види. Дивергенція завжди має характер групового відбору особин з корисними ознаками із-за природного відбору, тобто з-за мутацій, що лежать в основі відбору.
Так, більше 20 видів лютиков мають одного предка. Причина розбіжності - географічна: болото, луг, ліс і т. д. Якщо в однакових умовах існування тварини, належать до різних груп, набувають подібну будову, то говорять про конвергенцію, а для генетично близьких груп - про паралелізм.
Чисельність популяції змінюється дивергенцією. Хвилі чисельності, існуючі в популяції, залежать від змін клімату, кількості ворогів, кількості їжі і т. п. Може навіть трапитися, що зуміють вижити тільки ті особини, які придбали корисний ознака.
Так, у посушливий рік вижили жирафи з більш довгою шиєю. Якщо б вони не були просторово відокремлені від інших популяцій і могли схрещуватися з живуть поруч у сусідній долині, де посуха не настільки істотна через водоймища, жирафами з короткою шиєю, то новий вигляд не утворився б.
Ізоляція популяцій необхідна для утворення нового виду, вона - найважливіший фактор мікроеволюції. Ізоляція як чинник видоутворення може досягатися різним чином:
Географічна ізоляція пов'язані з розширенням зони проживання (ареалу). У нових умовах постійно відбуваються мутації, спадкові зміни, діє природний відбір, що призводить до нового виду. Перешкодами можуть бути річки, гори, льодовики та ін Освіта виду таким чином займає сотні і тисячі поколінь. Дарвін виділяв роль середовища у видоутворенні. Тварини, що живуть на островах Зеленого Мису, незважаючи на деяку схожість з материковими видами, мали суттєві відмінності.
Тимчасова ізоляція досягається розбіжністю термінів розмноження між двома підвидами. У результаті підвиди розходяться ще більше і виникають два нових види. Таких прикладів багато серед риб.
Репродуктивна ізоляція виникає через відмінності в поведінці або несумісності генетичного матеріалу.
Макроеволюція - процес формування більших одиниць: з видів - нових родів, з родів - нових родин і т. д. Ці процеси не можна вивчати безпосередньо, оскільки вони дуже тривалі. Але в основі макроеволюції лежать ті ж рушійні сили, що і в мікроеволюції: спадкова мінливість і початок дивергенції; природний добір і продовження дивергенції, загибель менш пристосованих і утворення нової структурної одиниці; репродуктивне роз'єднання, що доводиться декількома незалежними шляхами:.
Рушійні сили еволюції видів у природі - спадкова мінливість і природний добір. Спадкова мінливість дає матеріал для еволюції, а природний відбір визначає, наскільки корисний виник через мутацій ознака. За Дарвіном, основа природного відбору - боротьба за існування. Це може бути боротьба внутрішньовидова - за воду і світло, за кращі ділянки і доступ до водойми та ін; міжвидова - між хижаками і гризунами на одній території; боротьба з несприятливими умовами середовища. І все нові ознаки, що у результаті спадкової мінливості, перевіряються природним відбором. Доказом існування відбору він вважав той факт, що кожна пара організмів дає більше нащадків, ніж їх доросте до дорослого стану. У боротьбі за існування виживають ті, які змогли передати своїм нащадкам набір ознак, що забезпечує їм кращу пристосовність, яка виражається в будові організмів, поведінці і т. д. Але вона носить відносний характер, допомагаючи виживати тільки в умовах, в яких сформувалася. [1]
Так, осетер метає 2 млн ікринок, а доживають до дорослих риб - одиниці. Поблизу промислових підприємств темнофарбовані особини як менш помітні витіснили світлофарбованим. Деякі тварини виробили забарвлення, що робить їх схожими на небезпечні види, щоб захиститися від нападу хижаків. Особливості форми дельфіна дозволяє йому розвивати швидкість до 40 км / ч. Стриж має довгі вузькі крила, які допомагають йому чудово літати, але не дозволяють злітати з рівних поверхонь і, якщо йому не з чого зістрибнути, він гине.
Під дію відбору можуть потрапити і окремі особини, і цілі популяції. Він визначає напрямок еволюції, збираючи та інтегруючи численні випадкові відхилення, зберігаючи не ознаки, а комплекс ознак або фенотипи, тобто певні комбінації генів, властивих організму. Виділяють кілька форм відбору.
Рушійний відбір проявляється при зміні умов існування виду. Його тиск направлено на користь особин, які мають відхилення певного ознаки від норми. Відбувається зсув загальної норми і виникає нова. Дивергенція між старою і новою нормами веде до появи нового виду. Рушійний відбір лежить в основі появи популяцій комах, стійких до певного отрути. Ці особини набувають переваги при розмноженні, та їхні нащадки займають місця померлих комах, які не володіли цим ознакою. Таким шляхом зникли і багато органів, які не використовуються декількома сотнями поколінь. [2]
Стабілізуючий відбір діє в майже незмінних умовах існування. Він чинить тиск на користь особин, які мають середні значення якогось ознаки. У результаті відбувається їх зміцнення, захист від руйнівної дії мутацій. І в місцевостях, де умови життя не змінювалися, збереглися стародавні види, що перевелись в інших місцях. Наприклад, зберігся реліктовий тарган, голонасінна рослина гінкго, кистеперая риба латимерія.
Розриваючий відбір діє при зміні умов існування, його тиск направлено на користь організмів, що мають відхилення від норми в обидві сторони. І формується нова норма реакції. Так, на островах, де сильні вітри, мухи з нормальними крилами здуваються і гинуть. Перевага у мух або з недорозвиненими крилами (вони повзають), або з довгими крилами (вони добре літають і чинять опір вітру).
Біологічний прогрес - результат успіху в боротьбі за існування. Він характеризується зростанням чисельності особин, розширенням ареалу проживання, збільшенням числа груп нижчого рангу. Біологічний регрес характеризується зворотними ознаками і веде до вимирання. До біологічного прогресу ведуть наступні фактори:
-Морфологічний прогрес - ускладнення організму, підняття його на більш високий рівень. Будова організму змінюється не внаслідок пристосування до мінливих умов середовища, воно дозволяє розширити використання умов зовнішнього середовища. При подальшій еволюції ці зміни, звані арогене-зом, зберігаються і ведуть до виникнення нових груп, видів;
-Алогенез - еволюційний напрям, що супроводжується идиоадаптацией - пристосуванням до спеціальних умов середовища, корисним в боротьбі за існування, але не змінює рівня організації. Приклад - колючки рослин або зміна забарвлення тварин;
-Катагенез - еволюційний напрям, що супроводжується спрощенням організації. Фактично - це морфологічний регрес. Приклад - перехід до паразитичного способу життя, що зменшує здатності до конкурентної боротьби.
Після виникнення морфологічного прогресу починається пристосування окремих популяцій до умов існування шляхом идиоадаптации. Наприклад, клас птахів при розселенні по суші дав величезну різноманітність форм. Хоча основи їх будови однакові, приватні пристосування відмінні. Тому чергування цих головних напрямків відображає еволюційну тенденцію в філогенезі майже всіх груп.
Біологічна еволюція відмінна від еволюції атомів, Землі, суспільства та ін У її основі - "унікальні процеси самовідтворення макромолекул і живих організмів, які таять в собі майже необмежені можливості перетворення живих систем в низці поколінь", - зазначає відомий еволюціоніст А. В. Яблоков . Біологічна еволюція - необоротне і до певної міри спрямоване історичний розвиток живої природи, що супроводжується зміною генетичного складу популяцій, формуванням адаптацій, освітою і вимиранням видів, перетвореннями біогеоценозів і біосфери в цілому, відзначає він. З виникнення життя органічна природа безперервно розвивається сотні мільйонів років, і результатом процесу еволюції є те розмаїття форм живої матерії, яка ще не повністю описана, класифікована й вивчена. Форми живої матерії - і предмет, і об'єкт еволюції. Результати біологічної еволюції різноманітні, це завжди відповідність розвивається живої системи умов її існування.
Основні теорії еволюції живої природи
У 18 столітті з'явилися ідеї, пов'язані не тільки з визнанням градації, а й постійного ускладнення органічних форм. Швейцарський природодослідник Ш. Бонні вперше використав поняття еволюції як процесу тривалого, поступового зміни, що приводить до появи нових видів.
У єдину теорію ідеї градації та ідеї еволюції злилися в 19 столітті в еволюційній теорії Ж. Б. Ламарка (1744-1829) в науковій праці "Філософія зоології". Ламарк вважав, що перші самозародівшіеся організми дали початок всьому різноманіттю нині існуючих живих форм. Причиною еволюції Ламарк вважав притаманне живій природі закладене Творцем прагнення до ускладнення і самовдосконалення своєї організації, шляхом "вправи" органів. Другим чинником еволюції і необмеженої мінливості видів він називав вплив зовнішнього середовища: поки вона не змінюється, види постійні, як тільки вона стає іншою, види також починають мінятися.
Заслугою Ламарка є і те, що він першим запропонував генеалогічну класифікацію тварин, побудовану на принципах спорідненості організмів, а не їх схожості. [7]
З точки зору сучасної науки, докази причин змінності видів, наведені Ламарком, не були достатньо переконливими. Тому теорія Ламарка не отримала визнання у сучасників. Але вона не була і спростована.
Великий внесок у становлення еволюційної теорії вніс Ж. Кюв'є (1769-1832), який сам виходив з ідеї постійності виду. Кюв'є систематично проводив порівняння будови одного і того ж органу або системи органів у різних тварин. Він встановив, що всі органи будь-якого живого організму є частини єдиної цілісної системи. Тому будову кожного органу закономірно співвідноситься з будовою інших. Така відповідність Кюв'є назвав принципом кореляцій. Безумовною заслугою Кюв'є стало застосування цього принципу в палеонтології, що дозволило відновити вигляд давно зниклих із Землі тварин.
Великою популярністю на початку 19 століття користувалася теорія катастроф, також сформульована Кюв'є, на основі його вивчення історії Землі, земних тварин і рослин. У результаті Кюв'є прийшов до висновку, що на Землі періодично відбувалися катаклізми, знищували цілі материки, а разом з ними і їх мешканці. Пізніше на їх місці з'являлися нові організми. Послідовники Кюв'є стверджували, що катастрофи охоплювали всю земну кулю. Після кожної катастрофи слідував акт божественного творіння. Таких катастроф та актів творіння вони нарахували 27.
Позиції теорії катастроф похитнулися лише в середині 19 століття. Чималу роль у цьому зіграв принцип актуалізму Ч. Лайєля (1797-1875). Він виходив з того, що для пізнання минулого Землі потрібно вивчити її сьогодення. Лайєль прийшов до висновку, що повільні, незначні зміни на Землі можуть призвести до вражаючих результатів, якщо будуть довго йти в одному напрямку. Так було зроблено ще один крок до еволюційної теорії, творцем якої став Ч. Р. Дарвін (1809 - 1882).
Якщо до Дарвіна біологія робила акцент на стійкості біологічних організмів і змогла виявити певні структурні закономірності, наприклад зв'язку органів і цілісності живих організмів, то теорія еволюції принципово змінила саму постановку питань в теоретичній біології. Вихідним пунктом теорії еволюції стала проблема мінливості, а питання про стійкість змін став розглядатися як механізм відбору змін, їх стабілізації.
Дарвін проаналізував явища індивідуальної мінливості організмів, підкреслюючи, що джерелом змін є вплив змінених умов існування. Механізмом, що забезпечує накопичення індивідуальних відмінностей, є природний добір, обумовлений боротьбою за існування. Завдяки цій боротьбі незначні, невизначені відмінності сприяють збереженню особин і успадковуються їх потомством.
У наші дні цілий ряд слабких пунктів еволюційної теорії Дарвіна і, перш за все притаманна їй ідея селектогенезу, піддані критиці.
Одне із заперечень полягала в тому, що вона не могла пояснити причин появи в організмів структур, що здаються марними. Однак, як з'ясувалося згодом, багато морфологічні відмінності між видами, які мають значення для виживання, являють собою просто побічні ефекти дії генів, які обумовлюють непомітні, але дуже важливі для виживання фізіологічні ознаки.
Слабким місцем у теорії Дарвіна також були уявлення про спадковість. Надалі були виявлені і деякі інші недоліки теорії Дарвіна. Теорія потребувала подальшій розробці та обгрунтуванні з урахуванням подальших досягнень всіх біологічних дисциплін. [2]
У теорії еволюції Дарвіна кілька наукових компонентів. По-перше, це уявлення про еволюцію як реальності, що означає визначення життя як динамічної структури природного світу, а не статичною системи. Види не тільки змінюються в часі, але і пов'язані один з одним походженням від спільних предків. Цей компонент еволюційної теорії забезпечує логічну програму для систематики, досліджень з порівняльної анатомії, ембріології, біогеографії і т. д. Еволюція розглядається як постійний процес. Зміни видів - результат впливу природного відбору на незначні успадковані відмінності.
Хоча існуючі види і володіють різними властивостями, вважається, що ці властивості просто відображають історичний процес дивергенції (розбіжності), який знищив проміжні форми або сполучні види. Вважається, що з плином часу в результаті поступових малих змін виникають нові форми, абсолютно відмінні від батьківського виду. Положення про те, що види відбулися шляхом природного відбору, Дарвін вивів, грунтуючись на п'яти основних спостереженнях (факти) і зробив три висновки. Всі види мають біологічним потенціалом до збільшення кількості особин до великих популяцій. Однак популяції в природі демонструють відносну постійність кількості особин у часі.
Ресурси, необхідні для існування видів, обмежені, тому кількість особин у популяціях приблизно постійно у часі.
Висновок 1. Між представниками одного виду існує боротьба за ресурси, необхідні для виживання і розмноження. Тільки невелика частина особин виживає і дає потомство. Не існує двох особин одного виду, які б володіли одними властивостями. Представники одного виду демонструють велику мінливість. В основному мінливість обумовлена генетично, тому успадковується.
Висновок 2. Конкуренція між представниками одного виду залежить від унікальних спадкових властивостей особин, які забезпечують переваги в боротьбі за ресурси для виживання та розмноження. Така неоднакова здатність до виживання і є природний відбір.
Висновок 3. Накопичення найбільш сприятливих властивостей у результаті природного добору приводить до постійної зміни видів. Так відбувається еволюція. [2]
Спираючись на величезний фактичний матеріал і практику селекційної роботи по виведенню нових сортів рослин та порід тварин, Ч. Дарвін сформулював основні принципи своєї еволюційної теорії:
-Перший принцип постулює, що мінливість є невід'ємною властивістю живого;
-Другий принцип розкриває внутрішні протиріччя в розвитку живої природи і стверджує, що, з одного боку, всі види організмів мають тенденцію до розмноження в геометричній прогресії, а з іншого - виживає і досягає зрілості лише невелика частина потомства;
-Третій принцип зазвичай називають принципом природного добору, який грає фундаментальну роль в теорії еволюції не тільки Дарвіна, а й усіх теорій, що з'явилися пізніше. Природний відбір постійно поширює по всьому світу найдрібніші зміни, відкидаючи непристосовані, зберігаючи і складаючи стійкі, працюючи нечутно і невидимо над удосконаленням кожної органічної істоти в зв'язку з умовами його життя, органічними і неорганічними.
Особливу роль у становленні нових уявлень про розвиток зіграла генетика, яка склала основу неодарвінізму - теорії органічної революції шляхом природного відбору ознак, детермінованих генетичні. Інша загальноприйнята назва неодарвінізму - синтетична, або загальна, теорія еволюції (СТЕ), яка представляє собою синтез еволюційних ідей Дарвіна з новими результатами досліджень в області спадковості і мінливості. Початком розробки СТЕ прийнято вважати роботи російського генетика С. С. Четверикова по популяційної генетики. Потім до цієї роботи підключилися близько 50 вчених з восьми країн. [4]
Основні положення СТЕ можна звести до чотирьох тверджень:
1) головним чинником еволюції вважається природний відбір, інтегруючий і регулює дію всіх інших факторів (мутагенезу, гібридизації, міграції, ізоляції і т. д.);
2) еволюція протікає поступово, шляхом відбору випадкових мутацій, а нові форми утворюються через спадкові зміни;
3) еволюційні зміни випадкові і ненаправлені. Вихідні організації популяції та зміни зовнішніх умов обмежують і направляють спадкові зміни;
4) макроеволюція, яка призводить до утворення надвідових груп, здійснюється тільки за допомогою процесів мікроеволюції. Яких-небудь специфічних механізмів виникнення нових форм життя не існує.
Однак і синтетична теорія еволюції має ряд труднощів, що ставить еволюціоністів у скрутне становище, і на яких грунтуються недарвиновские концепції еволюції.
Докази еволюції живої природи
Еволюційні процеси спостерігаються як у природних умовах, так і в лабораторії. Відомі випадки утворення нових видів. Також описані випадки розвитку нових властивостей за допомогою випадкових мутацій. Факт еволюції доведений експериментально
Щоб отримати відомості про еволюційної історії життя, палеонтологи аналізують викопні останки організмів. Ступінь спорідненості між сучасними видами можна встановити порівнюючи їх будова, геноми, розвиток ембріонів (онтогенез). Ще одне джерело інформації про еволюцію - закономірності географічного поширення тварин і рослин, які вивчає біогеографія. Всі ці дані укладаються в єдину картину - еволюційне дерево життя.
Спостережувані сьогодні зміни в популяціях доводять не тільки існування еволюції, але й існування ряду механізмів, необхідних для еволюційного походження всіх видів від спільного предка. Було встановлено, що геноми схильні різноманітним мутацій, серед яких переміщення інтронів, дуплікація генів, рекомбінації, транспозиції, ретровірусних вставки (горизонтальний перенос генів), заміна, видалення і вставка окремих нуклеотидів, а також хромосомні перебудови. Крім того, були виявлені різноманітні проміжні етапи виникнення нових видів, що свідчить про плавний характер видоутворення.
Розвиток і поширення стійких до антибіотиків бактерій і стійких до пестицидів рослин і комах є доказом еволюції видів. За останні 50 років зареєстровано понад 2500 випадків адаптації комах-шкідників до різних пестицидів. Тому для боротьби з шкідниками замість звичайних отрут намагаються використовувати біологічні пестициди - ентомопатогенні віруси. [5]
Спостереження за сучасними видами показують, що видоутворення безперервно відбувається в існуючих популяціях.
Якщо видоутворення відбувається поступово, в результаті невеликих послідовних змін, то і сьогодні ми повинні спостерігати всі можливі стадії видоутворення, а значить і всі можливі стадії репродуктивної ізоляції: вільне схрещування між популяціями, утруднене схрещування, зниження плідності потомства, безплідне потомство, і нарешті - повну генетичну ізоляцію. Якщо нічого подібного серед сучасних видів виявити не вдається, то тим самим спростовуються основи еволюційного вчення, тобто це приклад фальсифікації еволюційного вчення.
Існує безліч прикладів того, як різні види можуть схрещуватися у виняткових умовах. Наприклад, у чорної ворони і сірої ворони різні ареали, але на перетині цих ареалів види можуть утворювати гібриди.
Неповна видоутворення можна спостерігати у різних кільцевих видів: представники види живуть навколо гір, водоймищ і т. п., при цьому сусідні популяції схрещуються між собою і незначно відрізняються, а крайні форми розрізняються значно і не схрещуються. У багатьох гібридів знижена фертильність. Багато інших види можуть давати безплідне гібридне потомство. При схрещуванні ряду інших видів досягається запліднення, але пізніше зародок гине.
Конкретним прикладом великомасштабних еволюційних змін при неповному видоутворенні є білий ведмідь (Ursus maritimus), який, незважаючи на спорідненість з бурим ведмедем (Ursus arctos), очевидне в силу того факту, що ці види можуть схрещуватися і давати плідне потомство, придбав значні фізіологічні відмінності з бурим ведмедем. Ці відмінності дозволяють білому ведмедю комфортно жити в умовах, в яких бурий ведмідь не вижив би.
Судячи з палеонтологічного літопису і за вимірюваннями швидкості мутацій, повна несумісність геномів, що робить неможливим схрещування, досягається в природі в середньому за 3 мільйони років. А значить, спостереження утворення нового виду в природних умовах в принципі можливо, але це рідкісне явище. У той же час, в лабораторних умовах швидкість еволюційних змін може бути збільшена, тому є підстави сподіватися побачити видоутворення у лабораторних тварин. [1]
Сучасна загальноприйнята в науковому співтоваристві класифікація живих організмів являє собою багаторівневу ієрархічну структуру: організми діляться на царства, царства діляться на типи, типи - на класи, класи - на загони, і так далі. У результаті такого розгалуження виходить філогенетичне дерево. Однак принципова можливість побудови єдиної класифікації означає, що в основі цієї класифікації існує об'єктивна закономірність. Саме такий результат можна очікувати при еволюційному походження тварин від спільного предка. Галуження філогенетичного дерева відповідає поділу популяцій в процесі видоутворення.
Відоме доказ еволюції - наявність так званих проміжних форм, тобто організмів, що поєднують в собі характерні ознаки різних видів. Як правило, кажучи про проміжні (або "перехідних") формах мають на увазі викопні види, хоча проміжні види не завжди вимирають. На основі філогенетичного дерева теорія еволюції пророкує, які проміжні форми можуть бути знайдені, а які - ні. У відповідності з науковим методом, збулися пророкування підтверджують теорію. Наприклад, знаючи будову організмів плазунів і птахів, можна передбачити деякі особливості перехідної форми між ними. Можна прогнозувати можливість знайти залишки тварин, подібних рептиліям, але з пір'ям, або останки тварин, подібних птахам, але з зубами чи з довгими кістяними хвостами. При цьому можна передбачити, що не будуть знайдені перехідні форми між птахами і ссавцями, наприклад - викопні ссавці з пір'ям або подібні птахам копалини з кістками середнього вуха як у ссавців. У тих випадках, коли палеонтологічний літопис виявляється особливо повна, з'являється можливість побудувати так звані філогенетичні ряди, тобто ряди видів, послідовно змінюють один одного в процесі еволюції. [2]
Рудименти також можна визначити незалежно від еволюційного вчення як структури, редуковані і володіють меншими можливостями в порівнянні з відповідними структурами в інших організмах. Рудиментами називаються органи, які втратили своє основне значення в процесі еволюційного розвитку організму. Якщо рудимент і виявляється функціональним, то він виконує відносно прості або незначні функції за допомогою структур, очевидно призначених для більш складних цілей. Хоча багато рудиментарні органи абсолютно не функціональні, відсутність функцій не є необхідною умовою для рудиментарний. Такі органи вкрай поширені в природі. Приклади рудиментів:
-Очі у деяких печерних і риють тварин, таких як протей, сліпак, кріт, астіанакс мексиканський (Astyanax mexicanus, сліпа печерна риба). Часто очі сховані під шкірою
-Мала гомілкова кістка в птахів.
-Залишки волосяного покриву і тазових кісток у деяких китоподібних.
-У деяких змій, в тому числі у пітона, є кістки задніх кінцівок. Ці кістки не кріпляться до хребта і відносно вільно-переміщуються в черевній порожнині.
-У багатьох видів жуків, таких як Apterocyclus honoluluensis, крила лежать під зрослими надкрила.
-У людини до рудиментів відносяться хвостові хребці, волосяний покрив тулуба, вушні м'язи, морганієві шлуночки гортані, червоподібний відросток сліпої кишки (апендикс).
Доказ і еволюції є також атавізми. Атавізмом називається поява в особини ознак, властивих віддаленим предкам, але відсутніх у найближчих. Поява атавізмів пояснюється тим, що гени, що відповідають за даний ознака, збереглися в ДНК, але не функціонують. Приклади атавізмів:
-Хвостовідний придаток у людини;
-Суцільний волосяний покрив на тілі людини;
-Додаткові пари молочних залоз;
-Задні ноги у китів;
-Задні плавники у дельфінів;
-Задні ноги у змій;
-Додаткові пальці у коней;
-Поновлення статевого розмноження у Нечуйвітер волосистої і у кліщів сімейства Crotoniidae (англ.) [3]
Ембріологічні докази. У всіх хребетних тварин спостерігається значна схожість зародків на ранніх стадіях розвитку: форма тіла, зачатки зябрових дуг, хвіст, одне коло кровообігу тощо (закон зародкової схожості Карла Максимовича Бера). Однак у міру розвитку подібність між зародками різних систематичних груп поступово стирається і починають переважати риси, властиві їх класам, домами, пологах, і, нарешті, видам. Еволюційні зміни можуть стосуватися всіх фаз онтогенезу, тобто можуть приводити до змін не тільки зрілих організмів, але і ембріонів, навіть на перших етапах розвитку. Тим не менш, більш ранні фази розвитку повинні відрізнятися великим консерватизмом, ніж пізніші, тому що зміни на більш ранніх етапах розвитку, у свою чергу, повинні привести до великих змін у процесі подальшого розвитку. Наприклад, зміна типу дроблення викличе зміни в процесі гаструляції, так само як і у всіх наступних стадіях. Тому зміни, які проявляються на ранніх етапах, значно частіше виявляються летальними, ніж зміни, що стосуються більш пізніх періодів онтогенезу. [5]
Біохімічні доказательстваю. Аналіз ДНК дає убедительнейшие докази теорії еволюції. Сам факт наявності спадкової мінливості необхідний для еволюції, і якби виявилося, що ДНК стійка до змін, це означало б кінець теорії. Але ДНК постійно мутує, причому ці мутації відповідають розбіжностям між геномами різних видів.
Біохімічне єдність життя. Носієм спадкової інформації в усіх клітинах є молекули ДНК, у всіх відомих організмів в основі розмноження - реплікація цієї молекули. У ДНК всіх організмів використовуються 4 нуклеотиду (аденін, гуанін, тимін, цитозин), хоча в природі зустрічаються не менше 102 різних нуклеотидів. Крім того, у природі зустрічається 390 різних амінокислот, але білки всіх організмів складаються з одного і того ж набору, в якому всього 22 амінокислоти. При цьому можливе 1,4 * 1070 різних інформаційно еквівалентних генетичних кодів, що використовують ті ж самі кодони і амінокислоти. Якщо не враховувати еволюційне походження всіх організмів від спільного предка, то ніщо не заважає кожному виду мати власний генетичний код. Такий стан речей було б вкрай вигідним, тому що при цьому виключалося б подолання вірусами міжвидових бар'єрів. Тим не менш, нічого подібного не спостерігається, і теорія еволюції виключає таку можливість: зміни генетичного коду призводять до зміни більшості білків організму, така мутація практично завжди виявляється летальною, тому код не міг значно змінитися з часів останнього загального предка, що гарантує його універсальність.
2-а хромосома людини. Після злиття двох хромосом залишаються характерні сліди: залишки теломер і рудімертарная центромера. 2-а хромосома, таким чином, представляє собою переконливий доказ еволюційного походження людей та інших мавп від загального предка.
Ендогенні ретровіруси. Ендогенні ретровіруси є сліди древніх вірусних інфекцій в ДНК. Ретровіруси (такі як ВІЛ і Т-лімфотропних вірус людини, що викликає лейкоз і лімфому) вбудовують власний код в геном зараженого організму. Зазвичай після цього клітина починає продукувати нові копії вірусу, але в цьому процесі можливі збої: копіювання вбудованої вірусної послідовності пригнічується клітиною господаря, але послідовність залишається в структурі хромосоми. Якщо цей процес відбувся в стовбурної статевій клітині, то таку послідовність наслідуватимуть нащадки інфікованої особини. Ретровіруси вбудовуються в геном випадковим чином, вірогідність незалежної встройки однакових вірусів на однакові позиції пренебрежимо мала. А значить, генетичний код одного і того ж ретровірусу може бути присутнім у двох тварин на одній і тій же позиції в ДНК тільки в тому випадку, якщо ці тварини походять від спільного предка.
Біогеографічні докази. Якщо два види порівняно недавно походять від однієї популяції, то вони, як правило, мешкають недалеко від ареалу цієї вихідної популяції, а значить і недалеко один від одного. Таким чином, географічний розподіл видів має бути сумісним з філогенетичний деревом. Якщо не брати до уваги теорію еволюції, то розумно припустити, що види живуть в найбільш підходящих для них умовах. Теорія еволюції ж пророкує, що повинно бути багато сприятливих для виду місць, в яких представники виду тим не менш відсутні, у зв'язку з наявністю географічних бар'єрів. [4]
Висновок
По суті, будь-яка з біологічних еволюційних теорій в явній або неявній формі зачіпає проблему того, що первинно в еволюції. Важливо при розгляді теми побачити еволюційну теорію не як однозначний шлях розвитку, передбачений і пізнаний наукою, а як спектр в різного ступеня обгрунтованих концепцій
Предметом гострої моди в сучасній науці є концепція глобального еволюціонізму. Глобальний еволюціонізм є спроба природничонауковими і математичними засобами описати розвиток Всесвіту як цілісної багаторівневої системи, створити формалізовані моделі ряду ключових моментів еволюції (біфуркацій і катастроф, еволюційного компромісу як способу вирішення системних протиріч). Основними тезами глобального еволюціонізму є:
Наш Всесвіт чинності зв'язку всіх її складових є якась єдина система. Її еволюція - зростання різноманітності форм матеріальної організації, що обмежується тенденцією до їх єдності і кооперативності, - є ускладнення. У процесі своєї природної еволюції Всесвіт знаходить за допомогою людини здатність не тільки пізнати саму себе, а й спрямовувати свій розвиток так, щоб компенсувати або послаблювати дестабілізуючі чинники.
Головним з дестабілізуючих чинників поки є сам соціум: зрослу могутність людини вже не дозволяє розглядати його в якості незалежної системи, вся історія якої розвивається на певному тлі, званому навколишнім середовищем.
Найближча мета суспільного розвитку - забезпечення коеволюції людини і біосфери, так як, якщо навантаження на біосферу буде зростати, вона стане непридатною для проживання, в тому числі самої людини.
Для досягнення сформульованої мети, згідно прихильникам глобального еволюціонізму, слід уникати будь-яких біфуркацій: поки ми перебуваємо всередині якогось каналу, береги якого обмежують безліч можливих варіантів подальшої еволюції, ми можемо передбачити наслідки своїх дій, але якщо еволюція вийде на перетин низки каналів (в точку біфуркації ), де вибір подальшого напрямку стане випадковим, це стане неможливим. Нам слід свідомо триматися свого каналу, оскільки ми володіємо величезними можливостями зруйнувати його береги. Без цього тривалий спільний розвиток біосфери і самої людини залишається благим наміром. Уникнути біфуркаційних станів і ужитися з природою можна лише на шляху (в каналі) свідомого ускладнення системи "природа-людина". Умовою такого свідомого ускладнення є вдосконалення штучного, поширення таких технологій, які дозволяють максимально повно реалізувати "дрімаючі в природі" можливості.
Список використаної літератури
1. Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепції сучасного природознавства. Підручник. - М.: 2007. - 540с.
2. Дубніщева Т. Я. Концепції сучасного природознавства. - 6-е вид. , 2006. - 608 с.
3. Садохін А. П. Концепції сучасного природознавства: навчальний посібник. - 3 вид. - М.: Омега-Л, 2008. - 239 с.
4. Єськов К. Ю. Еволюційна теорія сьогодні / / Наша школа, 2007. - № 1. - С. 21-24.
5. Єськов К. Ю. Історія Землі та життя на ній. М.: 1999. - 352с.
6. Савченко В. Н., Смагін В. П. Почала сучасного природознавства. Концепції та принципи (з тестами) М.: 2006. - 608с.
7. Браже Р. А., Мефтахутдінов Р. М. Концепції сучасного природознавства. Матеріали до семінарських занять. Ч. 1 і Ч. 2. М: 2003. - 269с.
Якщо до Дарвіна біологія робила акцент на стійкості біологічних організмів і змогла виявити певні структурні закономірності, наприклад зв'язку органів і цілісності живих організмів, то теорія еволюції принципово змінила саму постановку питань в теоретичній біології. Вихідним пунктом теорії еволюції стала проблема мінливості, а питання про стійкість змін став розглядатися як механізм відбору змін, їх стабілізації.
Дарвін проаналізував явища індивідуальної мінливості організмів, підкреслюючи, що джерелом змін є вплив змінених умов існування. Механізмом, що забезпечує накопичення індивідуальних відмінностей, є природний добір, обумовлений боротьбою за існування. Завдяки цій боротьбі незначні, невизначені відмінності сприяють збереженню особин і успадковуються їх потомством.
У наші дні цілий ряд слабких пунктів еволюційної теорії Дарвіна і, перш за все притаманна їй ідея селектогенезу, піддані критиці.
Одне із заперечень полягала в тому, що вона не могла пояснити причин появи в організмів структур, що здаються марними. Однак, як з'ясувалося згодом, багато морфологічні відмінності між видами, які мають значення для виживання, являють собою просто побічні ефекти дії генів, які обумовлюють непомітні, але дуже важливі для виживання фізіологічні ознаки.
Слабким місцем у теорії Дарвіна також були уявлення про спадковість. Надалі були виявлені і деякі інші недоліки теорії Дарвіна. Теорія потребувала подальшій розробці та обгрунтуванні з урахуванням подальших досягнень всіх біологічних дисциплін. [2]
У теорії еволюції Дарвіна кілька наукових компонентів. По-перше, це уявлення про еволюцію як реальності, що означає визначення життя як динамічної структури природного світу, а не статичною системи. Види не тільки змінюються в часі, але і пов'язані один з одним походженням від спільних предків. Цей компонент еволюційної теорії забезпечує логічну програму для систематики, досліджень з порівняльної анатомії, ембріології, біогеографії і т. д. Еволюція розглядається як постійний процес. Зміни видів - результат впливу природного відбору на незначні успадковані відмінності.
Хоча існуючі види і володіють різними властивостями, вважається, що ці властивості просто відображають історичний процес дивергенції (розбіжності), який знищив проміжні форми або сполучні види. Вважається, що з плином часу в результаті поступових малих змін виникають нові форми, абсолютно відмінні від батьківського виду. Положення про те, що види відбулися шляхом природного відбору, Дарвін вивів, грунтуючись на п'яти основних спостереженнях (факти) і зробив три висновки. Всі види мають біологічним потенціалом до збільшення кількості особин до великих популяцій. Однак популяції в природі демонструють відносну постійність кількості особин у часі.
Ресурси, необхідні для існування видів, обмежені, тому кількість особин у популяціях приблизно постійно у часі.
Висновок 1. Між представниками одного виду існує боротьба за ресурси, необхідні для виживання і розмноження. Тільки невелика частина особин виживає і дає потомство. Не існує двох особин одного виду, які б володіли одними властивостями. Представники одного виду демонструють велику мінливість. В основному мінливість обумовлена генетично, тому успадковується.
Висновок 2. Конкуренція між представниками одного виду залежить від унікальних спадкових властивостей особин, які забезпечують переваги в боротьбі за ресурси для виживання та розмноження. Така неоднакова здатність до виживання і є природний відбір.
Висновок 3. Накопичення найбільш сприятливих властивостей у результаті природного добору приводить до постійної зміни видів. Так відбувається еволюція. [2]
Спираючись на величезний фактичний матеріал і практику селекційної роботи по виведенню нових сортів рослин та порід тварин, Ч. Дарвін сформулював основні принципи своєї еволюційної теорії:
-Перший принцип постулює, що мінливість є невід'ємною властивістю живого;
-Другий принцип розкриває внутрішні протиріччя в розвитку живої природи і стверджує, що, з одного боку, всі види організмів мають тенденцію до розмноження в геометричній прогресії, а з іншого - виживає і досягає зрілості лише невелика частина потомства;
-Третій принцип зазвичай називають принципом природного добору, який грає фундаментальну роль в теорії еволюції не тільки Дарвіна, а й усіх теорій, що з'явилися пізніше. Природний відбір постійно поширює по всьому світу найдрібніші зміни, відкидаючи непристосовані, зберігаючи і складаючи стійкі, працюючи нечутно і невидимо над удосконаленням кожної органічної істоти в зв'язку з умовами його життя, органічними і неорганічними.
Особливу роль у становленні нових уявлень про розвиток зіграла генетика, яка склала основу неодарвінізму - теорії органічної революції шляхом природного відбору ознак, детермінованих генетичні. Інша загальноприйнята назва неодарвінізму - синтетична, або загальна, теорія еволюції (СТЕ), яка представляє собою синтез еволюційних ідей Дарвіна з новими результатами досліджень в області спадковості і мінливості. Початком розробки СТЕ прийнято вважати роботи російського генетика С. С. Четверикова по популяційної генетики. Потім до цієї роботи підключилися близько 50 вчених з восьми країн. [4]
Основні положення СТЕ можна звести до чотирьох тверджень:
1) головним чинником еволюції вважається природний відбір, інтегруючий і регулює дію всіх інших факторів (мутагенезу, гібридизації, міграції, ізоляції і т. д.);
2) еволюція протікає поступово, шляхом відбору випадкових мутацій, а нові форми утворюються через спадкові зміни;
3) еволюційні зміни випадкові і ненаправлені. Вихідні організації популяції та зміни зовнішніх умов обмежують і направляють спадкові зміни;
4) макроеволюція, яка призводить до утворення надвідових груп, здійснюється тільки за допомогою процесів мікроеволюції. Яких-небудь специфічних механізмів виникнення нових форм життя не існує.
Однак і синтетична теорія еволюції має ряд труднощів, що ставить еволюціоністів у скрутне становище, і на яких грунтуються недарвиновские концепції еволюції.
Докази еволюції живої природи
Еволюційні процеси спостерігаються як у природних умовах, так і в лабораторії. Відомі випадки утворення нових видів. Також описані випадки розвитку нових властивостей за допомогою випадкових мутацій. Факт еволюції доведений експериментально
Щоб отримати відомості про еволюційної історії життя, палеонтологи аналізують викопні останки організмів. Ступінь спорідненості між сучасними видами можна встановити порівнюючи їх будова, геноми, розвиток ембріонів (онтогенез). Ще одне джерело інформації про еволюцію - закономірності географічного поширення тварин і рослин, які вивчає біогеографія. Всі ці дані укладаються в єдину картину - еволюційне дерево життя.
Спостережувані сьогодні зміни в популяціях доводять не тільки існування еволюції, але й існування ряду механізмів, необхідних для еволюційного походження всіх видів від спільного предка. Було встановлено, що геноми схильні різноманітним мутацій, серед яких переміщення інтронів, дуплікація генів, рекомбінації, транспозиції, ретровірусних вставки (горизонтальний перенос генів), заміна, видалення і вставка окремих нуклеотидів, а також хромосомні перебудови. Крім того, були виявлені різноманітні проміжні етапи виникнення нових видів, що свідчить про плавний характер видоутворення.
Розвиток і поширення стійких до антибіотиків бактерій і стійких до пестицидів рослин і комах є доказом еволюції видів. За останні 50 років зареєстровано понад 2500 випадків адаптації комах-шкідників до різних пестицидів. Тому для боротьби з шкідниками замість звичайних отрут намагаються використовувати біологічні пестициди - ентомопатогенні віруси. [5]
Спостереження за сучасними видами показують, що видоутворення безперервно відбувається в існуючих популяціях.
Якщо видоутворення відбувається поступово, в результаті невеликих послідовних змін, то і сьогодні ми повинні спостерігати всі можливі стадії видоутворення, а значить і всі можливі стадії репродуктивної ізоляції: вільне схрещування між популяціями, утруднене схрещування, зниження плідності потомства, безплідне потомство, і нарешті - повну генетичну ізоляцію. Якщо нічого подібного серед сучасних видів виявити не вдається, то тим самим спростовуються основи еволюційного вчення, тобто це приклад фальсифікації еволюційного вчення.
Існує безліч прикладів того, як різні види можуть схрещуватися у виняткових умовах. Наприклад, у чорної ворони і сірої ворони різні ареали, але на перетині цих ареалів види можуть утворювати гібриди.
Неповна видоутворення можна спостерігати у різних кільцевих видів: представники види живуть навколо гір, водоймищ і т. п., при цьому сусідні популяції схрещуються між собою і незначно відрізняються, а крайні форми розрізняються значно і не схрещуються. У багатьох гібридів знижена фертильність. Багато інших види можуть давати безплідне гібридне потомство. При схрещуванні ряду інших видів досягається запліднення, але пізніше зародок гине.
Конкретним прикладом великомасштабних еволюційних змін при неповному видоутворенні є білий ведмідь (Ursus maritimus), який, незважаючи на спорідненість з бурим ведмедем (Ursus arctos), очевидне в силу того факту, що ці види можуть схрещуватися і давати плідне потомство, придбав значні фізіологічні відмінності з бурим ведмедем. Ці відмінності дозволяють білому ведмедю комфортно жити в умовах, в яких бурий ведмідь не вижив би.
Судячи з палеонтологічного літопису і за вимірюваннями швидкості мутацій, повна несумісність геномів, що робить неможливим схрещування, досягається в природі в середньому за 3 мільйони років. А значить, спостереження утворення нового виду в природних умовах в принципі можливо, але це рідкісне явище. У той же час, в лабораторних умовах швидкість еволюційних змін може бути збільшена, тому є підстави сподіватися побачити видоутворення у лабораторних тварин. [1]
Сучасна загальноприйнята в науковому співтоваристві класифікація живих організмів являє собою багаторівневу ієрархічну структуру: організми діляться на царства, царства діляться на типи, типи - на класи, класи - на загони, і так далі. У результаті такого розгалуження виходить філогенетичне дерево. Однак принципова можливість побудови єдиної класифікації означає, що в основі цієї класифікації існує об'єктивна закономірність. Саме такий результат можна очікувати при еволюційному походження тварин від спільного предка. Галуження філогенетичного дерева відповідає поділу популяцій в процесі видоутворення.
Відоме доказ еволюції - наявність так званих проміжних форм, тобто організмів, що поєднують в собі характерні ознаки різних видів. Як правило, кажучи про проміжні (або "перехідних") формах мають на увазі викопні види, хоча проміжні види не завжди вимирають. На основі філогенетичного дерева теорія еволюції пророкує, які проміжні форми можуть бути знайдені, а які - ні. У відповідності з науковим методом, збулися пророкування підтверджують теорію. Наприклад, знаючи будову організмів плазунів і птахів, можна передбачити деякі особливості перехідної форми між ними. Можна прогнозувати можливість знайти залишки тварин, подібних рептиліям, але з пір'ям, або останки тварин, подібних птахам, але з зубами чи з довгими кістяними хвостами. При цьому можна передбачити, що не будуть знайдені перехідні форми між птахами і ссавцями, наприклад - викопні ссавці з пір'ям або подібні птахам копалини з кістками середнього вуха як у ссавців. У тих випадках, коли палеонтологічний літопис виявляється особливо повна, з'являється можливість побудувати так звані філогенетичні ряди, тобто ряди видів, послідовно змінюють один одного в процесі еволюції. [2]
Рудименти також можна визначити незалежно від еволюційного вчення як структури, редуковані і володіють меншими можливостями в порівнянні з відповідними структурами в інших організмах. Рудиментами називаються органи, які втратили своє основне значення в процесі еволюційного розвитку організму. Якщо рудимент і виявляється функціональним, то він виконує відносно прості або незначні функції за допомогою структур, очевидно призначених для більш складних цілей. Хоча багато рудиментарні органи абсолютно не функціональні, відсутність функцій не є необхідною умовою для рудиментарний. Такі органи вкрай поширені в природі. Приклади рудиментів:
-Очі у деяких печерних і риють тварин, таких як протей, сліпак, кріт, астіанакс мексиканський (Astyanax mexicanus, сліпа печерна риба). Часто очі сховані під шкірою
-Мала гомілкова кістка в птахів.
-Залишки волосяного покриву і тазових кісток у деяких китоподібних.
-У деяких змій, в тому числі у пітона, є кістки задніх кінцівок. Ці кістки не кріпляться до хребта і відносно вільно-переміщуються в черевній порожнині.
-У багатьох видів жуків, таких як Apterocyclus honoluluensis, крила лежать під зрослими надкрила.
-У людини до рудиментів відносяться хвостові хребці, волосяний покрив тулуба, вушні м'язи, морганієві шлуночки гортані, червоподібний відросток сліпої кишки (апендикс).
Доказ і еволюції є також атавізми. Атавізмом називається поява в особини ознак, властивих віддаленим предкам, але відсутніх у найближчих. Поява атавізмів пояснюється тим, що гени, що відповідають за даний ознака, збереглися в ДНК, але не функціонують. Приклади атавізмів:
-Хвостовідний придаток у людини;
-Суцільний волосяний покрив на тілі людини;
-Додаткові пари молочних залоз;
-Задні ноги у китів;
-Задні плавники у дельфінів;
-Задні ноги у змій;
-Додаткові пальці у коней;
-Поновлення статевого розмноження у Нечуйвітер волосистої і у кліщів сімейства Crotoniidae (англ.) [3]
Ембріологічні докази. У всіх хребетних тварин спостерігається значна схожість зародків на ранніх стадіях розвитку: форма тіла, зачатки зябрових дуг, хвіст, одне коло кровообігу тощо (закон зародкової схожості Карла Максимовича Бера). Однак у міру розвитку подібність між зародками різних систематичних груп поступово стирається і починають переважати риси, властиві їх класам, домами, пологах, і, нарешті, видам. Еволюційні зміни можуть стосуватися всіх фаз онтогенезу, тобто можуть приводити до змін не тільки зрілих організмів, але і ембріонів, навіть на перших етапах розвитку. Тим не менш, більш ранні фази розвитку повинні відрізнятися великим консерватизмом, ніж пізніші, тому що зміни на більш ранніх етапах розвитку, у свою чергу, повинні привести до великих змін у процесі подальшого розвитку. Наприклад, зміна типу дроблення викличе зміни в процесі гаструляції, так само як і у всіх наступних стадіях. Тому зміни, які проявляються на ранніх етапах, значно частіше виявляються летальними, ніж зміни, що стосуються більш пізніх періодів онтогенезу. [5]
Біохімічні доказательстваю. Аналіз ДНК дає убедительнейшие докази теорії еволюції. Сам факт наявності спадкової мінливості необхідний для еволюції, і якби виявилося, що ДНК стійка до змін, це означало б кінець теорії. Але ДНК постійно мутує, причому ці мутації відповідають розбіжностям між геномами різних видів.
Біохімічне єдність життя. Носієм спадкової інформації в усіх клітинах є молекули ДНК, у всіх відомих організмів в основі розмноження - реплікація цієї молекули. У ДНК всіх організмів використовуються 4 нуклеотиду (аденін, гуанін, тимін, цитозин), хоча в природі зустрічаються не менше 102 різних нуклеотидів. Крім того, у природі зустрічається 390 різних амінокислот, але білки всіх організмів складаються з одного і того ж набору, в якому всього 22 амінокислоти. При цьому можливе 1,4 * 1070 різних інформаційно еквівалентних генетичних кодів, що використовують ті ж самі кодони і амінокислоти. Якщо не враховувати еволюційне походження всіх організмів від спільного предка, то ніщо не заважає кожному виду мати власний генетичний код. Такий стан речей було б вкрай вигідним, тому що при цьому виключалося б подолання вірусами міжвидових бар'єрів. Тим не менш, нічого подібного не спостерігається, і теорія еволюції виключає таку можливість: зміни генетичного коду призводять до зміни більшості білків організму, така мутація практично завжди виявляється летальною, тому код не міг значно змінитися з часів останнього загального предка, що гарантує його універсальність.
2-а хромосома людини. Після злиття двох хромосом залишаються характерні сліди: залишки теломер і рудімертарная центромера. 2-а хромосома, таким чином, представляє собою переконливий доказ еволюційного походження людей та інших мавп від загального предка.
Ендогенні ретровіруси. Ендогенні ретровіруси є сліди древніх вірусних інфекцій в ДНК. Ретровіруси (такі як ВІЛ і Т-лімфотропних вірус людини, що викликає лейкоз і лімфому) вбудовують власний код в геном зараженого організму. Зазвичай після цього клітина починає продукувати нові копії вірусу, але в цьому процесі можливі збої: копіювання вбудованої вірусної послідовності пригнічується клітиною господаря, але послідовність залишається в структурі хромосоми. Якщо цей процес відбувся в стовбурної статевій клітині, то таку послідовність наслідуватимуть нащадки інфікованої особини. Ретровіруси вбудовуються в геном випадковим чином, вірогідність незалежної встройки однакових вірусів на однакові позиції пренебрежимо мала. А значить, генетичний код одного і того ж ретровірусу може бути присутнім у двох тварин на одній і тій же позиції в ДНК тільки в тому випадку, якщо ці тварини походять від спільного предка.
Біогеографічні докази. Якщо два види порівняно недавно походять від однієї популяції, то вони, як правило, мешкають недалеко від ареалу цієї вихідної популяції, а значить і недалеко один від одного. Таким чином, географічний розподіл видів має бути сумісним з філогенетичний деревом. Якщо не брати до уваги теорію еволюції, то розумно припустити, що види живуть в найбільш підходящих для них умовах. Теорія еволюції ж пророкує, що повинно бути багато сприятливих для виду місць, в яких представники виду тим не менш відсутні, у зв'язку з наявністю географічних бар'єрів. [4]
Висновок
По суті, будь-яка з біологічних еволюційних теорій в явній або неявній формі зачіпає проблему того, що первинно в еволюції. Важливо при розгляді теми побачити еволюційну теорію не як однозначний шлях розвитку, передбачений і пізнаний наукою, а як спектр в різного ступеня обгрунтованих концепцій
Предметом гострої моди в сучасній науці є концепція глобального еволюціонізму. Глобальний еволюціонізм є спроба природничонауковими і математичними засобами описати розвиток Всесвіту як цілісної багаторівневої системи, створити формалізовані моделі ряду ключових моментів еволюції (біфуркацій і катастроф, еволюційного компромісу як способу вирішення системних протиріч). Основними тезами глобального еволюціонізму є:
Наш Всесвіт чинності зв'язку всіх її складових є якась єдина система. Її еволюція - зростання різноманітності форм матеріальної організації, що обмежується тенденцією до їх єдності і кооперативності, - є ускладнення. У процесі своєї природної еволюції Всесвіт знаходить за допомогою людини здатність не тільки пізнати саму себе, а й спрямовувати свій розвиток так, щоб компенсувати або послаблювати дестабілізуючі чинники.
Головним з дестабілізуючих чинників поки є сам соціум: зрослу могутність людини вже не дозволяє розглядати його в якості незалежної системи, вся історія якої розвивається на певному тлі, званому навколишнім середовищем.
Найближча мета суспільного розвитку - забезпечення коеволюції людини і біосфери, так як, якщо навантаження на біосферу буде зростати, вона стане непридатною для проживання, в тому числі самої людини.
Для досягнення сформульованої мети, згідно прихильникам глобального еволюціонізму, слід уникати будь-яких біфуркацій: поки ми перебуваємо всередині якогось каналу, береги якого обмежують безліч можливих варіантів подальшої еволюції, ми можемо передбачити наслідки своїх дій, але якщо еволюція вийде на перетин низки каналів (в точку біфуркації ), де вибір подальшого напрямку стане випадковим, це стане неможливим. Нам слід свідомо триматися свого каналу, оскільки ми володіємо величезними можливостями зруйнувати його береги. Без цього тривалий спільний розвиток біосфери і самої людини залишається благим наміром. Уникнути біфуркаційних станів і ужитися з природою можна лише на шляху (в каналі) свідомого ускладнення системи "природа-людина". Умовою такого свідомого ускладнення є вдосконалення штучного, поширення таких технологій, які дозволяють максимально повно реалізувати "дрімаючі в природі" можливості.
Список використаної літератури
1. Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепції сучасного природознавства. Підручник. - М.: 2007. - 540с.
2. Дубніщева Т. Я. Концепції сучасного природознавства. - 6-е вид. , 2006. - 608 с.
3. Садохін А. П. Концепції сучасного природознавства: навчальний посібник. - 3 вид. - М.: Омега-Л, 2008. - 239 с.
4. Єськов К. Ю. Еволюційна теорія сьогодні / / Наша школа, 2007. - № 1. - С. 21-24.
5. Єськов К. Ю. Історія Землі та життя на ній. М.: 1999. - 352с.
6. Савченко В. Н., Смагін В. П. Почала сучасного природознавства. Концепції та принципи (з тестами) М.: 2006. - 608с.
7. Браже Р. А., Мефтахутдінов Р. М. Концепції сучасного природознавства. Матеріали до семінарських занять. Ч. 1 і Ч. 2. М: 2003. - 269с.