Сучасні концепції біологічної еволюції

Синтетична теорія еволюції. За часів Дарвіна механізм спадковості ні ще відомий. Сам Дарвін вважав, що спадкові ознаки батьків змішуються. Подальший прогрес у теорії еволюції багато в чому пов’язаний з успіхами генетики. Синтез досягнень цієї нової науки з постулатами класичного дарвінізму, а також з новими палеонтологічними, Ембріологічний та іншими даними привів у XX ст. до формування синтетичної теорії еволюції (СТЕ).

В рамках СТЕ основна увага приділяється процесам, що протікають в популяціях і що призводить до видоутворення. Матеріалом для еволюції служать мутації – успадковані зміни генетичного матеріалу, що призводять до зміни тих чи інших ознак організму. По суті справи, це спадкова мінливість Дарвіна. Мутації носять випадковий характер і найчастіше пов’язані з заміною одного або декількох нуклеотидів в ділянці ДНК, що представляє той чи інший ген. Однак може відбуватися перебудова і цілих ділянок хромосом, т. Е. Має місце і комбинативная спадкова мінливість (див. § 72).

Природний відбір діє на особину, але час життя особини обмежено, і разом з нею зникає і її генотип. Проте виникла у особини мутація може передаватися її нащадкам і таким чином поширюватися в популяції (див. § 34). Між популяціями одного виду відбувається обмін генами, тому можна говорити про загальний генофонді виду. Як же тоді з’являються нові види?

Щоб відбулося видоутворення, необхідна ізоляція між різними частинами видового населення. Наприклад, виник якийсь бар’єр (водна перешкода, гірський хребет і т. П.), Який ізолював частина популяцій від інших популяцій свого виду. У цих двох частинах з’являються різні мутації, які закріплюються або, навпаки, вибраковуються природним відбором. У результаті генетичні відмінності між двома ізольованими частинами раніше єдиного виду можуть досягти такого рівня, що при подальших зустрічах особини з цих двох частин не зможуть схрещуватися між собою. Отже, відбулося видоутворення – вихідний вид розділився на два нових види.

Синтетична теорія еволюції (СТЕ) являє собою розвиток ідей класичного дарвінізму на основі сучасних даних. Процеси видоутворення згідно СТЕ проходять на рівні популяцій, притому головним критерієм відокремлення нового виду служить його репродуктивна ізоляція.

Еволюційні події, які відбуваються в популяціях і приводять зрештою до появи нових видів, одержали назву мікроеволю ція. Всі еволюційні зміни на рівні вище виду позначають як макроеволюцію. Передбачається, що в протіканні мікро- і макроево-люціонной процесів принципової різниці немає: один вид дає початок двом дочірнім видами; ті, у свою чергу, дають ще кілька дочірніх видів і т. д. Види, близькі за багатьма істотним ознаками, об’єднують в пологи, пологи – в сімейства і т. д. Ієрархічна структура цих таксонів вказує на ступінь їх спорідненості, оскільки об’єднання видів в таксон вищого рангу свідчить про наявність у них спільного предка. Чим далі від сучасності момент розбіжності родинних форм, тим вище повинен бути ранг таксономічної групи, в рамках якої вони об’єднуються.

НАПРЯМКИ ЕВОЛЮЦІЇ. Видатна заслуга у визначенні основних напрямків еволюції належить російським ученим Олексію Миколайовичу Северцову і Івану Івановичу Шмальгаузену, які працювали в першій половині XX в. Вивчення особливостей еволюції різних філогенетичних груп дозволило виявити два головних напрямки еволюції – аллогенез і арогенез (рис. 100). Аллогенеза називають розвиток групи в межах можливих для її існування екологічних умов, які не призводять до підвищення загального рівня організації. Це еволюційний напрям простежується в будь-якій групі живих істот і дозволяє їм повніше освоїти конкретну середовище проживання і виражається в идио адаптаціях. До прикладів аллогенеза можна віднести різні випадки захисного забарвлення, численні пристосування рослин до запилення комахами і т. Д ..

Мал. 100. Схема розвитку групи в напрямку аллогенеза і арогенеза

В еволюції живих істот чергуються ароге-нез і аллогенез. Завдяки першому стає можливим освоєння нових природних зон, а другий забезпечує адаптацію до різноманіття екологічних умов в межах однієї зони. Обидва ці напрямки можуть призводити до біологічному прогресу виду або таксону надвідового рівня.

Арогенез пов’язаний з виходом групи в інші природні зони і придбанням якихось великих, раніше відсутніх пристосувань. Такі принципові адаптації, завдяки яким група стає на шлях арогенеза, Северцов запропонував іменувати ароморфозами. Найбільшими ароморфозами в історії Землі були поява фотосинтезу, що дало початок усім рослинним організмам і призвело до кардинальних перетворень біосфери (див. § 79), статевого процесу, різко збільшив мінливість організмів (див. § 72), а також формування багатоклітинних організмів з диференційованими тканинами .

Арогенез може бути і менш масштабним. Приклад – виникнення і розквіт класу птахів. Освоїти нову середовище проживання предки сучасних птахів змогли завдяки таким ароморфозом, як розвиток органу польоту – крила, чотирьохкамерного серця, теплокровности і відділів мозку, керуючих польотом. Пристосування ж сучасних болотних, морських, лісових та інших птахів до характерних для них екологічних умов носять вже менш масштабний характер, і еволюція усередині класу птахів може бути класифікована як аллогенез.

Арогенез не завжди призводить до ускладнення морфофізіологічні організації, т. Е. До морфофизиологически прогресу. Іноді захоплення нового середовища існування супроводжується спрощенням організації, або дегенерації. Наприклад, перехід до паразитичного способу життя у багатьох багатоклітинних організмів пов’язаний з різким спрощенням будівлі, аж до втрати деяких систем органів – травної, кровоносної, органів чуття.

Макромутацію можуть бути мутації, що торкаються не структурні, а регуляторні гени. Згадаємо з § 72 про існування регуляторних білків, які можуть «замикати» і «відмикати» структурні гени. Вони-то і кодуються регуляторними генами Причому найчастіше вироблений одним таким геном білок регулює активність цілої групи структурних генів. Зрозуміло, що мутація одного регуляторного гена може призвести до суттєвих змін, і якщо вони виявляться сприятливими, то можуть закріпитися природним відбором Відомі приклади структурних перебудов хромосом, які також можуть призводити до масштабних змін їх володарів.

Еволюційний процес може призводити до біологічному прогресу, який проявляється у прагненні живих організмів до збільшення видового різноманіття, наростанню чисельності особин в популяціях і більш широкому поширенню.

Біологічний прогрес може досягатися як в ході аллогенеза, так і в ході арогенеза. Наприклад, у стані біологічного прогресу знаходиться клас круглих черв’яків – нематод. Численні види нематод заселили грунт, моря, прісні водойми, серед них чимало і паразитів. До біологічному прогресу може призводити і дегенерація, приклад чого дають численні процвітаючі види паразитів.

Протилежне біологічному прогресу явище – біологічний регрес – веде до зниження чисельності популяцій і числа самих популяцій, скорочуються видові ареали, зменшується число видів. Зрештою вид або більша таксономічна одиниця вимирає.

НОВІ ІДЕЇ В еволюційної теорії. Бурхливий розвиток біології в кінці XX ст., Продовжується і понині, призвело до появи нових еволюційних концепцій. В цілому вони не спростовують основних постулатів СТЕ, але істотно їх уточнюють і доповнюють.

По-перше, було встановлено, що далеко не всі мутації виявляються у фенотипі. Такі мутації не схильні до дії природного відбору, і їх накопичення залежить від випадкового поєднання чинників; це так звані нейтральні мутації. Відповідно до СТЕ еволюція йде шляхом поступового накопичення окремих невеликих мутацій. У той же час деякі палеонтологічні дані свідчать про те, що вид може тривалий час залишатися незмінним, а потім за короткий час (звичайно, в геологічному масштабі часу) проявляти мінливість і давати початок дочірнім видам. Подібні різкі зміни можуть відбуватися в результаті так званих макромутацій, які зачіпають істотну частину генома. Пропонуються різні механізми макромутацій.

Сучасні дані не спростовують основних постулатів дарвінізму і СТЕ. Еволюційна теорія активно розвивається і дозволяє нам глибше проникнути в таємницю тих процесів, які визначили появу і розвиток життя на нашій планеті.

Що таке популяція і вид згідно СТЕ?
Як іде видоутворення відповідно до постулатами СТЕ?
У чому полягає відмінність арогенеза від аллогенеза?
Які ознаки біологічного прогресу виду або групи видів?
Які мутації не схильні природному відбору?
Що таке макромутаціі?

Посилання на основну публікацію