Принципи еволюції живих організмів

Процеси становлення і розвитку життя на Землі неможливо зрозуміти без знання основних принципів еволюції живих організмів. Значення цих концепцій виходить далеко за рамки однієї науки – біології. Широке впровадження уявлень про еволюцію органічного світу в XIX ст., Поряд з відкриттям законів термодинаміки, стало потужним поштовхом для переходу від механістичної картини світу до еволюційної, до розвитку ідеї глобального еволюціонізму.

ЕВОЛЮЦІЙНІ ПРЕДСТАВЛЕННЯ ДО ДАРВИНА. Ідеї ​​єдності і розвитку живої природи простежуються вже в працях стародавніх мислителів Індії, Китаю, Месопотамії, Єгипту та Греції. Ці ідеї отримали друге народження після закінчення Середньовіччя в епоху Відродження і особливо поширилися в XVII-XVIII ст. і першій половині XIX ст., коли відбувалося інтенсивне накопичення натуралістами фактичного матеріалу, розвивалися порівняльна анатомія, біогеографія, палеонтологія. Ідеї ​​еволюціонізму висловлювалися багатьма вченими, але вони ще не склалися в цілісне вчення про еволюцію.

Домінуючі ж погляди в той час спиралися на дві тези: природа абсолютно незмінна і всякий організм спочатку доцільний (іншими словами, кішки створені для поїдання мишей, а миші – для того, щоб бути з’їденими кішками). Прийняття цих тез з неминучістю призводить до визнання «творця всього сущого». Звідси і назва всіх течій такого роду – креаціонізм (від лат. Створення). Виразником подібних ідей був і «батько систематики» Карл Лінней, який вважав, що «видів стільки, скільки різних форм сотворила передвічна сутність».

Честь створення першого еволюційного вчення належить Жану-Батісту Ламарку (1744-1829). На його думку, еволюція – результат внутрішнього прагнення організмів до досконалості, яке закладене Творцем. Види ж, згідно Ламарку, утворюються шляхом пристосування до зовнішніх умов. Ці пристосування завжди доцільні й успадкованими. Наприклад, довгі ноги болотних птахів Ламарк пояснював їх прагненням не занурювати тіло у воду. Птахи прикладали зусилля для подовження ніг і в результаті тривалої звички («вправи органів», по Ламарку) їх ноги від покоління до покоління поступово подовжувалися. Фактичного підтвердження ці погляди не мали, та подання Ламарка про еволюцію не набули широкого поширення серед сучасників.

КЛАСИЧНИЙ ДАРВІНІЗМ. Основна заслуга Чарлза Дарвіна полягає в тому, що він вперше розкрив механізм еволюції, пояснивши процес утворення нових видів.

Дарвін звернув увагу на те, що кожен вид потенційно здатний виробляти набагато більше особин, ніж доживає до дорослого стану (згадаймо матеріал § 34). Виживає тільки невелика частина, решта ж гинуть в боротьбі за існування. Це перший важливий висновок. Далі Дарвін зазначив відомий факт, що серед всіх рослинних і тваринних організмів спостерігають мінливість ознак, навіть в потомстві однієї пари батьків немає абсолютно однакових особин.

Мінливість може бути спадковою і неспадкової. Тільки перша має значення для еволюції. За сучасними уявленнями в цьому випадку зміни зачіпають генотип особини, а тому ознака може передаватися потомству. Неспадкова ж мінливість – це один з варіантів прояву ознаки в межах одного генотипу. Наприклад, при абсолютно однаковому генотипі рослини можуть утворювати широке листя, якщо вони розвиваються в тіні, або ж вузькі – при гарній освітленості.

Зіставивши мінливість і боротьбу за існування, Дарвін зробив найважливіший висновок: у природі йде виборче знищення одних особин і розмноження інших. Це і є природний відбір. У боротьбі за існування навіть нікчемні відмінності можуть давати особини переваги. Такі особини виживають і розмножуються, причому той ознака, який дав їм перевагу в боротьбі за існування, успадковується їхніми нащадками. У результаті число особин, які мають ознакою, сприятливим в конкретних умовах, стає все більше і більше, і вони на певній території повністю витісняють інших особин цього виду. Формується група особин, які мають новим пристосуванням – адаптацією до існування в даних умовах, а на її основі може надалі з’явитися новий вид.

Слід пам’ятати, що пристосування ніколи не буває остаточним і універсальним. Наприклад, біле забарвлення зайця-біляка виручає його взимку, але навесні і восени, навпаки, видає хижакові. У процесі еволюції відбувається «шліфування» адаптацій, їх все більш точна підгонка під певні умови існування. Але й умови ці непостійні, і їх зміна дає поштовх для закріплення відбором нових ознак. Тому процес еволюції не зупиняється, свідченням чому служить те різноманіття живих істот, які населяли і нині населяють нашу планету.

Один із доказів реальності існування відбору Дарвін вбачав в походженні порід домашніх тварин і сортів рослин. При їх виведенні людина свідомо чи несвідомо залишав для розмноження особини, у яких найбільшою мірою був виражений корисний ознака. Іншими словами, він проводив штучний відбір, в результаті якого і були виведені породи і сорти з корисними для людини властивостями. Ці властивості для самих рослин або тварин можуть бути шкідливими. При природному ж відборі відбираються тільки ті ознаки, які підвищують шанс залишити потомство.

Суть еволюційної теорії Дарвіна полягає в тому, що вихідний матеріал для еволюції поставляє спадкова мінливість, а природний відбір вибраковує менш пристосовані до даних умов проживання варіанти і залишає найбільш пристосовані. Отже, відбору належить рушійна роль в процесі еволюції.

ДОКАЗИ ЕВОЛЮЦІЇ І МЕТОДИ ЇЇ ВИВЧЕННЯ. Ми вже неодноразово підкреслювали, що молекулярна організація живого єдина. Способи зберігання, передачі та реалізації генетичної інформації, механізми пластичного і енергетичного обміну, фотосинтез, ферменти, що забезпечують ці процеси, подібні у всіх груп живих організмів, що свідчить про єдність походження життя.

Палеонтологія, наука про викопні організми, фактично безпосередньо досліджує процес еволюції. Вивчаючи розподілу залишків живих організмів (скам’янілостей, відбитків, мумій) у гірських породах, можна отримати об’єктивну інформацію про життя в далекі геологічні часи. Простежується чітка закономірність: рівень організації живих істот ускладнюється у міру переходу від древніх земних шарів до нових.

Аналізуючи викопні організми з наступних один за одним шарів, можна отримати справжню послідовність виникнення і зміни форм в еволюції (рис. 97).

Біогеографія, наука, що вивчає закономірності поширення і розподілу живих істот на Землі, дозволяє аналізувати хід еволюційного процесу в різних масштабах. Знаючи час відокремлення тих чи інших ділянок суші, морів і островів, можна зіставити зміни флори і фауни, які відбулися в розділених перепоною районах. Наприклад, фауна Північної Євразії та Північної Америки подібна, оскільки ще відносно недавно обидва континенти з’єднувалися Берінгійской мостом, і роз’єднати їх Берингову протоку з’явився всього лише близько 1 млн років тому. Інша справа – Австралія, яка понад 120 млн років не з’єднувалася з іншими материками. За цей час тут самостійно розвинулася фауна сумчастих і яйцекладущих ссавців.

Морфологія дозволяє шляхом вивчення подібності в будові організмів виявити спорідненість порівнюваних форм. Наприклад, різні за зовнішнім виглядом і функцій кінцівки ссавців складаються з подібних елементів: лопатки, кісток плеча, передпліччя, зап’ястя, п’ястка і фаланг пальців. Зіставлення подібних органів споріднених груп дозволяє визначити послідовність еволюційних перетворень.

Так в ряду тапір – кінь простежується редукція числа пальців, що пов’язано зі зміною місцепроживання і способу життя тварин (рис. 98). Тапір мешкає у вологих тропічних лісах, а кінь тримається на відкритих просторах. Для швидкого бігу, що служить запорукою порятунку від хижаків на відкритій місцевості, найбільш вигідна опора на один палець, так як забезпечує швидке відштовхування.

Доказом еволюції служать і які виявляються у живих організмів рудиментарні органи. У китоподібних, наприклад, в скелеті зберігаються невеликі тазові кісточки, що підтверджує факт їх походження від наземних ссавців з розвиненими задніми кінцівками. У людини прикладом рудиментарних утворень можуть служити вушні м’язи, апендикс, зуби мудрості. Іноді спостерігаються випадки повернення до ознак предків – атавізми. У людини атавізмами є хвіст, потужний волосяний покрив на поверхні тіла та ін.

Ембріологія розпорядженні цілий арсенал методів для вивчення еволюційного процесу. Порівняльний аналіз ранніх етапів онтогенезу хребетних показав, що ембріони риб, амфібій, рептилій, птахів і ссавців спочатку дуже подібні, потім з’являються ознаки, характерні для риб і амфібій, ще пізніше – особливості рептилій, птахів і ссавців (рис. 99). Таким чином, в ході розвитку зародка повторюються певні риси розвитку предкової форм, притому на ранніх етапах це ознаки далеких предків (менше родинні форми), а на пізніх – близьких.

Один з широко поширених методів молекулярної біології ґрунтується на аналізі замін нуклеотидів в певній ділянці генома. Для аналізу спорідненості між організмами порівнюють однакові ділянки їх ДНК. Чим більше відмінностей в послідовності нуклеотидів, тим далі відстоять один від одного порівнювані організми. Отримані дані обробляють за допомогою спеціальних комп’ютерних програм, які дозволяють реконструювати шляхи еволюції досліджуваної групи живих істот.

Численні дані однозначно свідчать про єдність походження всіх населяють Землю живих істот і підтверджують факт їх еволюції. Використання методів палеонтології, біогеографії, морфології, ембріології та молекулярної біології дозволяє визначити родинні зв’язки між живими організмами і досліджувати особливості протікання еволюційного процесу

Яка форма мінливості найбільш важлива для еволюції?
Поясніть механізм дії природного відбору?
Які факти говорять на користь єдності органічного світу?
Якими групами доказів еволюції має сучасна наука?
чому відмінність природного відбору від штучного?

Посилання на основну публікацію