Концепция биологической эволюции

Способность живой материи к самовоспроизводству – ее важнейшая отличительная особенность. Живые организмы неизменно рождают себе подобных, живая клетка при делении воспроизводит свою копию благодаря наличию уникального механизма сохранения и передачи по наследству генетической информации. В каждом организме каждый ген, являющийся участком молекулы ДНК, контролирует химическую реакцию синтеза определенного белка. В совокупности набор генов полностью определяет признаки организма, его конституцию, т. е. то, что называется генотипом.

Уникальное свойство генов состоит в сочетании двух противоположностей. С одной стороны, генетический код обладает высокой устойчивостью, т. е. неизменяемостью, обеспечивая наследственность – свойство организмов повторять в ряду поколений сходность индивидуального развития. С другой стороны, ему свойственна изменчивость, приводящая к разнообразию признаков у особей, состоящих в родстве. Можно сказать, что природа, создавая мир живых организмов, позаботилась о том, чтобы они, оставаясь в основном такими же, как и их предки, были готовы за счет тех или иных флуктуаций приспосабливаться к изменению условий жизни, а главное – продолжать развитие, эволюционировать.

Представления о том, что все виды растений и животных постепенно и непрерывно изменяются от поколения к поколению, сложились достаточно давно. Эволюционные идеи, в частности, высказывал в конце ХVIII в. выдающийся французский биолог Жан Батист Ламарк, объяснявший очевидную изменчивость организмов направляющим влиянием условий окружающей среды, стимулирующей приобретение новых благоприятных признаков, передаваемых затем по наследству.

Выдающийся последователь Ж. Б. Ламарка английский естествоиспытатель Чарлз Роберт Дарвин на основе обобщения огромного фактического материала, обогащенного результатами собственных наблюдений (плавание на корабле «Бигль» в 1831–1836 гг.), вскрыл основные факторы эволюции органического мира. Именно учение Ч. Дарвина, составившее целую эпоху в биологии, положило начало распространению эволюционной парадигмы в другие области науки, что, впрочем, произошло далеко не сразу.

Нельзя забывать, что дарвиновская теория эволюции была разработана почти за сто лет до открытия механизма наследственности. Тем не менее, она вполне согласуется с современными представлениями о механизме передачи наследственной информации. В отличие от
Ж. Б. Ламарка, Ч. Дарвин выделил два основных типа изменчивости. Первый из них он определил как индивидуальную (неопределенную) изменчивость, отнеся к нему изменчивость, передаваемую по наследству. Ко второму типу он отнес изменчивость, обусловленную действием факторов внешней среды, которую назвал групповой (определенной). Это тот самый тип изменчивости, который положил в основу своей концепции Ж. Б. Ламарк.

Именно неопределенные, т. е. случайные, индивидуальные изменения, по мнению Ч. Дарвина, играют главную роль в процессе эволюции.
На современном научном языке такие изменения называются мутациями и связаны они с изменением генетического кода. Что же касается изменений второго типа (определенных), то они считаются ненаследственными и носят название модификаций.

Итак, сочетание наследственности и изменчивости открывает возможность передачи по наследству новых, измененныхпризнаков. Однако какие же из них полезны с точки зрения процесса эволюции и как они отбираются? В качестве движущей силы эволюции Ч. Дарвин ввел принцип естественного отбора.

По сути, Ч. Дарвин выдвинул гипотезу общего характера, предполагающую существование в природе фундаментального механизма отбора, который проявляется в уничтожении, выводе из процесса эволюции организмов, оказавшихся неприспособленными к существующим на определенный момент или изменившимся условиям окружающей среды.

Таким образом, дарвиновская теория эволюции объясняет многообразие живой природы действием трех взаимосвязанных факторов: наследственности, изменчивости и естественного отбора. Действительно, наблюдения на уровне популяций живых организмов показывают:

• в любой популяции имеет место изменчивость признаков составляющих ее особей;

• некоторые из этих изменений унаследованы от родительских особей, т. е. имеют генетическую основу, другие приобретаются при жизни в результате приспособления к условиям окружающей среды;

• доживает до размножения значительно меньшее количество организмов, чем рождается, причем с наибольшей вероятностью выживают организмы, которые не просто попали в благоприятные условия или выработали признаки, способствующие выживанию, но обладают определенным сочетанием генов, повышающих вероятность выживания в конкретных условиях.

Отсюда следует вывод о том, что процесс эволюции состоит в закреплении генетических и иных признаков, обеспечивающих выживание популяции в условиях флуктуации параметров окружающей среды. Это закрепление состоит в том, что признаки, способствующие выживанию, встречаются от поколения к поколению всё чаще, причем частота их повторения на определенном этапе превышает некоторый пороговый уровень.

Речь уже шла о том, что дарвиновская теория эволюции опередила свое время. Поэтому определенные ее принципы и механизмы вводились и объяснялись интуитивно – на основе обобщения эмпирического материала. Достаточно сказать, что до современных знаний об аппарате наследственности было еще далеко, да и первые идеи генетики еще только «витали в воздухе». Поэтому теория эволюции, и особенно ее представления о наследственности, подвергалась оппонентами Ч. Давина серьезной критике.

Действительно, если основным для эволюции является случайное возникновение полезных признаков и их передача по наследству, то, на первый взгляд, непонятно, как они могут сохраняться и усиливаться в дальнейшем. Ведь при скрещивании особей, обладающих такими признаками, с особями, таковыми не обладающими, эти признаки должны передаваться потомству в ослабленном виде и в конце концов исчезнуть, «раствориться». Однако вскоре выяснилось, что эти, казалось бы, непреодолимые затруднения классической теории эволюции без труда преодолеваются на основе закономерностей наследственности, открытых основателем генетики Г. Менделем. В самом деле, как установил Г. Мендель, наследственные признаки родителей при скрещивании не дробятся и не сливаются, а комбинируются, оставаясь в первоначальном виде. На современном языке это означает передачу наследственной информации в виде генов, являющихся неделимой дискретной единицей наследственности.

Современная теория органической эволюции, базируясь на классической концепции Ч. Дарвина и используя достижения всёх биологических дисциплин, заметно продвинулась вперед по ряду важнейших позиций, существенно углубив сами основы теории.

3.10. Теория биологической эволюции: современный взгляд

Признано, что элементарной структурой, или, если угодно, единицей, эволюции является популяция, т. е. совокупность особей одного вида, способных свободно скрещиваться между собой. Именно на уровне популяции происходит закрепление признаков, полезных для эволюции.
В качестве элементарного эволюционного явления рассматривается устойчивое изменение генофонда популяции, т. е. всей совокупности генов, которыми она располагает.

Основным фактором изменчивости считаются мутации, спонтанно возникающие в генном наследственном аппарате особи – ее геноме. Мутационный процесс состоит в перестройке генов и является основной причиной разнообразия особей в популяции. Мутировавший ген создает новый признак, материал для эволюции, а закрепление того или иного признака обеспечивает естественный отбор, если признак полезен для популяции. Поскольку возникновение мутаций носит случайный (флуктуационный) характер, результат их появления действительно является неопределенным. Поэтому мутационный процесс не определяет направление эволюции, эту функцию выполняет естественный отбор. Можно сказать, что флуктуации условий окружающей среды накладываются на флуктуации генофонда, непредсказуемо отбирая признаки, которые окажутся полезными.

Одним из важных факторов эволюции, дополняющим классическую триаду: наследственность, изменчивость, естественный отбор, современная теория считает популяционные волны, т. е. резкие колебания численности особей в популяции вследствие природных колебаний (засуха, урожай, температурные колебания и др.). Популяционные волны могут приводить к значительным изменениям частоты определенных мутаций, создавая тем самым предпосылки для ускорения или замедления эволюционных изменений. Установлено, что в многочисленных популяциях новые признаки закрепляются медленнее, а в малочисленных подвержены заметному влиянию случайных событий. Поэтому речь может идти об оптимальной с точки зрения эволюции численности популяции (с учетом протяженности области ее обитания, называемой ареалом).

Другим существенным фактором является изоляция популяции (группы организмов) в результате возникновения природных барьеров, исключающих или уменьшающих возможность ее обмена генетической информацией с другими группами особей своего вида. Изоляция способствует закреплению различных приобретенных признаков в генофондах разных популяций или групп, способствуя повышению вероятности выживания вида.

Всё перечисленные факторы эволюции, действуя на популяционном уровне, обеспечивают внутривидовую эволюцию, или микроэволюцию. Что касается действия этих факторов на надвидовом уровне, связанном с образованием новых видов или классов живых организмов, то это уже процесс макроэволюции. Следует отметить, что именно с объяснением макроэволюционных процессов дарвинизм испытывал заметные трудности, поскольку среди палеонтологических находок ощущается явный недостаток материала, иллюстрирующего межвидовые превращения. Тем не менее, ряд современных гипотез способен пролить свет на механизмы макроэволюции. Речь идет о таких процессах, как сопряженная эволюция, т. е. взаимный отбор зависящих друг от друга видов организмов, а также о групповом отборе, т. е. отборе и сохранении признаков, благоприятных для сообщества в целом, даже если они невыгодны для отдельных особей и популяций. Совершенно очевидно, что представление эволюции в виде линейного процесса межвидовых превращений не отвечает бифуркационному (ветвящемуся) характеру этого феномена.

В качестве одного из основных факторов равновесия в живой природе современная наука рассматривает взаимное приспособление видов – коэволюцию. Коэволюция представляет собой тенденцию, противоположную одной из сторон естественного отбора, каковой является борьба за существование. Поэтому здесь есть основания вести речь о диалектическом взаимодействии противоположностей как движущей силе развития биосферы.

В настоящее время эволюция, как направленный процесс исторического изменения живых организмов, объясняется на основе синтеза классического дарвинизма с достижениями современной генетики, получившего название синтетической теории эволюции.

Дарвинизм, как первая эволюционная теория в науке вообще, предвосхитил современный общий подход к выявлению динамики развития материи. Поэтому многие выводы и положения этой теории были получены как бы на ощупь, благодаря особому чутью ее создателя. Тем в большей степени заслуживает восхищения то обстоятельство, что нащупан был именно магистральный путь. По всей видимости, эволюционной теории нет альтернативы. Подтверждением этому служит успешное применение эволюционного подхода во многих отраслях науки.

Дата добавления: 2015-07-08