Развитие эволюционных идей: 1, 2, 3-й эволюционные синтезы

Развитие эволюционных идей. Эволюция означает постепенный, закономерный переход от одного состояния в другое. Под биологической эволюцией понимают изменение популяций растений и животных в ряду поколений, направляемое естественным отбором. В течение многих миллионов лет, начиная с возникновения жизни на Земле, в результате непрерывного, необратимого, естественного процесса смены одних видов другими сформировались животные и растительные формы, существующие в настоящее время. Мысль о том, что современные живые организмы произошли от более простых, примитивных, давно жила в умах людей.

Зачатки подобных идей встречаются в трудах древнеиндийских и древнегреческих философов. Аристотель (384–322 гг. до н.э.), исследуя внешнее строение и развитие животных, пришел к заключению, что человек и животные имеют единый план строения. Вся природа по Аристотелю состоит из ступеней «лестницы»: первая – неживая природа, вторая – растения, третья – низшие, прикрепленные морские животные, четвертая – все прочие животные и, наконец, пятая – человек. Но «лестница» Аристотеля статична, так как он полагал, что высшие формы не происходят от низших. Другой античный философ Гераклит (2400 лет назад) – родоначальник диалектики и автор широко известного изречения «Все течет, все изменяется» − утверждал, что в мире все имеет свою определенную причину, и что органический мир развился из неорганического. Он также представлял развитие органического мира в виде «лестницы» (камни, растения, животные, человек). Античный период в силу недостаточного накопления фактического материала, но высокого развития философской мысли вошел в историю развития науки как период, когда все сделанные выводы являлись цепью умозаключений.

Средние века характеризуются в науке застоем; главенствовала схоластика (бесплодное, формальное умствование) и устремление к богу.

В эпоху Возрождения (XIV–XVI вв.) после средневекового застоя наблюдалось бурное развитие науки, культуры, высших слоев общества – аристократии, нарождавшейся буржуазии, буржуазной интеллигенции. В этот период в науке накапливается фактический материал, усиливается интерес к естественным наукам. Число людей, принимавших теорию эволюции органического мира, с этого времени возрастало. Один из ярких представителей эпохи Возрождения – Леонардо да Винчи (XV в.) считал, что с изменением рельефа Земли изменялся и органический мир.

XVIII в. ознаменовался развитием в русском и европейском естествознании эволюционных взглядов. К этому времени накопилось достаточно много описательного материала о растениях и животных, которые необходимо было систематизировать. Всеобщее признание завоевала система, составленная знаменитым шведским ученым Карлом Линнеем (1707–1778 гг.). На основе одного-двух признаков (преимущественно морфологических) он классифицировал растения и животных на виды, роды, классы. За единицу классификации им был принят вид. Видом К. Линней называл совокупность сходных по строению особей, дающих плодовитое потомство. В своей системе он использовал предложенный его предшественниками принцип двойных латинских названий рода и вида, например, Lathyrus pratensis – чина луговая. Однако в этой системе, составленной на основе случайных признаков, далекие в систематическом отношении организмы оказывались иногда в одном классе, а родственные – в разных. К. Линней разделял метафизические взгляды на природу, усматривая в ней изначальную целесообразность. Каждый вид он считал неизменным и постоянным, не связанным родством с другими видами. Тем не менее, он признавал, что виды могут возникнуть путем скрещивания или в результате изменения среды, но такое понимание к нему пришло в конце жизни. Вклад К. Линнея в прогрессивное развитие естествознания огромен: он предложил систему животных и растений; ввел бинарную систему двойных названий; описал около 1200 родов и более 8000 видов растений; реформировал ботанический язык и установил до 1000 терминов, многие из которых ввел впервые. Труды К. Линнея помогли его последователям осуществить систематизацию разрозненного фактического материала и усовершенствовать ее. В начале XVIII в. французский ученый Жано-Батисто Ламарк (1744–1829 гг.) создал первую эволюционную теорию, которую изложил в труде «Философия зоологии» (1809 г.). По Ламарку, одни организмы произошли от других в процессе длительной эволюции, постепенно изменяясь и совершенствуясь под воздействием внешней среды. Изменения закреплялись и передавались по наследству, что и явилось тем основным фактором, который обусловил эволюцию. Ламарк полагал, что основной движущей силой эволюции является внутреннее стремление всего живого к совершенству. Доказательства эволюционной теории, выдвинутые Ж.-Б. Ламарком, оказались недостаточными для полного их принятия, поскольку не были даны ответы на вопросы: чем объяснить большое разнообразие видов в природе; с чем связано совершенствование организации живых существ; как объяснить приспособленность организмов к условиям внешней среды?

В России XVIII в. примечателен появлением новых научных идей. Гениальный русский ученый М.В. Ломоносов, философ-материалист А.Н. Радищев, академик К.Ф. Вольф и другие видные ученые высказывали представление об эволюционном развитии и изменяемости природы. М.В. Ломоносов утверждал, что изменения ландшафта Земли вызывали изменения климата, в связи с чем изменялись животные и растения ее населяющие. К.Ф. Вольф утверждал, что во время развития зародыша цыпленка все органы появляются в результате развития, а не предопределены заранее (теория эпигенеза), а все изменения связаны с питанием и климатом. Философ и писатель А.Н. Радищев (1749–1802 гг.) выступал против религии и неизменности природы. По А.Н. Радищеву «лестница вещества» выглядит следующим образом: неорганическая природа, растения, животные и, наконец, человек, который несет ряд свойств, присущих другим животным, но отличается от них способностью мыслить.

XIX в. характеризуется всплеском научной мысли. Развитие промышленности, сельского хозяйства, геологии, астрономии, химии способствовало накоплению огромного фактического материала, который необходимо было объединить и систематизировать. В XIX в. все больше подвергаются критике метафизические представления о неизменности живых существ. В России эволюционные идеи высказывались постоянно. Например, Афанасий Каверзнев (конец XVIII–начало XIX вв.) в труде «О перерождении животных» утверждал, что виды действительно существуют в природе, но они изменчивы. Факторами изменчивости являются изменения окружающей среды: пищи, климата, температуры, влажности, рельефа и др. Он поставил вопрос о происхождении видов один от другого и о их родстве. К.Ф. Рулье (1814–1858 гг.) еще за 10–15 лет до выхода в свет труда Ч. Дарвина «Происхождение видов» писал об историческом развитии природы, резко критикуя метафизические взгляды о неизменяемости и постоянстве видов и описательное направление в науке. Он связывал происхождении видов с их борьбой за существование. К.Ф. Рулье не признавал положение Ж.-Б. Ламарка о внутреннем стремлении организмов к прогрессу. Он писал: «В природе нет покоя … застоя … все явления связаны между собой и обусловлены друг другом». Прогрессивные эволюционные идеи высказывал К.М. Бэр (1792–1876 гг.), занимаясь исследованиями в области эмбриологии. А другой ученый – А.И. Герцен (1812–1870 гг.) в работах «Дилетантизм в науке» и «Письма об изучении природы» писал о необходимости изучать происхождение организмов, их родственные связи, рассматривать строение животных в единстве с физиологическими особенностями и о том, что психическую деятельность также следует изучать в развитии – от низших к высшим, включая человека. Основную задачу он видел во вскрытии причин единства органического мира при всем его разнообразии и объяснении происхождения животных. Н.Г. Чернышевский (1828–1889 гг.) в своих произведениях останавливался на причинах изменчивости и вопросе о единстве происхождения человека и животных. Идея об эволюции живых существ в начале XIX в. встретила со стороны многих ученых больше противников, чем сторонников. Наиболее непримиримым противником теории Ж.-Б. Ламарка был крупнейший биолог Франции Ж. Кювье (1769–1832 гг.). Метафизик и идеалист по своему мировоззрению, палеонтолог по научному призванию, Ж. Кювье создал теорию катастроф для объяснения того факта, что им не были обнаружены промежуточные формы между останками обнаруженных в разных слоях Земли животных. Согласно этой теории, мир неизменен. Появление определенных животных, растений связано с божественным творческим актом. Время от времени в определенных частях Земли происходили катастрофы, при которых все живое гибло, а вместо них поселялись организмы из других мест, где катастроф не было. Одновременно с Ж. Кювье жил и работал другой французский натуралист Э. Жоффруа Сент-Илер (1772–1844 гг.). Оба натуралиста были связаны узами дружбы, но являлись противниками по научным и философским воззрениям. Э. Жоффруа Сент-Илер был сторонником эволюционных идей, т.е. идей об изменчивости. Исследуя различных животных, он заметил сходство (гомологию) строения скелетов передних конечностей позвоночных животных (1818 г.). На основе своих исследований он создал учение о едином плане строения позвоночных. «Природа создала всех живых существ по единому плану, ‒ утверждал Жоффруа Сент-Илер, ‒ но бесконечно варьирующему в деталях». Все изменения он связывал с условиями окружающей среды.

Величайший английский натуралист Ч. Дарвин (1809‒1882 гг.) (+Альфред Рассел Уоллес) своей эволюционной теорией положил начало новой эпохе в развитии естествознания. На формирование эволюционных взглядов Ч. Дарвина большое влияние оказали взгляды его собственного деда Эразма Дарвина, но особенно большую роль сыграло учение английского геолога Ч. Лайеля (1797‒1875 гг.), изложенное в труде «Основы геологии» (1832 г.). Подтвердив существование геологической эволюции, Ч. Лайель доказал, что Земля возникла значительно раньше, чем несколько тысяч лет назад, и что она существует достаточно долго, чтобы могла произойти эволюция органического мира. Ч. Лайель был близким другом Дарвина, последний считал себя его учеником. В 1831 г., когда Дарвину было 22 года, он ушел в плавание в качестве натуралиста на корабле «Бигль», который отправился в путешествие на 5 лет вокруг света с целью составить гидрографические карты для Британского флота. Мысль о естественном отборе зародилась у Дарвина вскоре после возвращения из путешествия в 1836 г. После 20-летнего обобщения и осмысливания большого объема фактических данных им была написана книга «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», опубликованная в 1859 г., ровно через 50 лет после книги Ламарка. Спустя 12 лет Дарвин опубликовал книгу «Происхождение человека» ‒ исследование об эволюции человека. Ч. Дарвин ‒ не первый ученый, который высказал идеи эволюции и представления о том, что существующие в настоящее время живые организмы являются изменившимися потомками своих предков. Эти идеи выдвигались и до него. Основная заслуга Дарвина состоит в том, что он объяснил механизм процесса эволюции, создал теорию естественного отбора. Основные положения теории естественного отбора, выдвинутой Дарвиным, сводятся к следующему. Любой группе животных и растений свойственна изменчивость. Для эволюции важны только наследуемые изменения, возникающие в результате мутаций. Только естественный отбор изменений (наследственных) может повлиять на характер последовательных поколений данной популяции. Количество организмов увеличивается в геометрической прогрессии. Тем не менее численность каждого вида в естественных условиях довольно постоянна, потому что большая часть потомства в каждом поколении гибнет. Поэтому идет борьба за существование. В конкурентной борьбе выживают более приспособленные. Наследственные изменения, облегчающие организму выживание в определенной среде, дают своим обладателям преимущества перед другими, менее приспособленными организмами. Концепция выживания наиболее приспособленных представляет собой ядро теории естественного отбора. Благоприятные изменения передаются от поколения к поколению, так что со временем появляются большие различия. В конечном итоге новые виды возникают из существующих. ИЛИ На основе наследственной изменчивости в результате естественного отбора происходит образование новых видов. Движущей силой эволюции является естественный отбор. В результате многолетнего естественного отбора отдаленные потомки могут оказаться настолько несхожими со своими предками, что и они могут быть выделены в самостоятельный вид. Некоторые члены популяции могут приобрести одни приспособления к изменениям среды, а другие приспосабливаются иначе. Таким образом, от одного предкового вида могут возникнуть два и более вида. Дарвин допускал также, что у животных и растений могут быть такие изменения, которые в данных условиях среды не приносят организму ни пользы, ни вреда, не подвержены прямому естественному отбору, при этом передача признаков последующим поколениям определяется случайным образом. Теория естественного отбора, выдвинутая Дарвиным, была настолько разумна и так хорошо обоснована, что большинство биологов очень скоро признали ее. Русскими эволюционистами была подготовлена почва для принятия теории Дарвина, поэтому в России она нашла своих последователей. Однако во времена Дарвина многие области биологической науки не были достаточно хорошо развиты и мало что могли дать ему при разработке его теории. Основные открытия Грегора Менделя в учении о наследственности (в генетике) не были известны ни Дарвину (хотя они творили в одно время), ни большинству ученых его времени. Цитология, изучающая клетки, еще не знала, как делятся клетки. Палеонтология − наука об ископаемых, была молодой наукой, и еще не были открыты прекрасные образцы ископаемых животных и растений, которые появились позже. Дискретность фактического материала и отсутствие в тот период достижений науки, появившихся позже, позволило оппонентам Дарвина высказывать мнение о недостаточности доказательств правильности положений теории эволюции. Так, одно из возражений, выдвигавшееся вначале против этой теории, состояло в том, что она не может объяснить причин появления у организма многих структур, кажущихся бесполезными. Однако многие морфологические различия между видами, не имеющие значения для выживания, представляют побочные эффекты генов (но это стало известно только в XX в.!), обусловливающие внешние незаметные, но очень важные для выживания физиологические признаки, или же некоторые неадаптивные признаки могут закрепиться в популяции случайно, в результате «дрейфа генов». Из-за отсутствия этих и некоторых других данных развитие теории эволюции путем естественного отбора в XIX в. было даже более замечательным достижением, чем если бы это имело место в середине XX в.

1, 2, 3-й эволюционные синтезы. Загадка природы, ее происхождение и разнообразие живых существ, всегда привлекали пристальное внимание человечества. На протяжении всей истории возникали все новые и новые попытки объяснить возникновение жизни. Однако, истинно научные теории, основанные на множестве собранных фактов, появились всего около двух веков назад. Это, вероятно, связано с тем, что именно в это время начинала интенсивно разрабатываться теория научного познания, основанного на критериях рациональности, верифицируемости и т.д.

Наиболее широко известной и значительной теорией является теория Дарвина ‒ так называемый первый эволюционный синтез. На основании анализа материалов, собранных во время своего путешествия на корабле «Бигль», а также сделанных впоследствии наблюдений, Дарвин предлагает теорию естественного отбора. Она гласит, что любое благоприятное в данных условиях изменение повышает вероятность того, что особь выживет и оставит после себя потомство.

Однако, накопление фактов, которые теория естественного отбора не могла объяснить такие, например, как существование признаков, не имеющих явного приспособительного значения, «разбавление» признака в потомстве в случае наличия его у только одного из родителей и т.д., привело к кризису дарвиновской теории и возникновению второго эволюционного синтеза. Слияние генетики и эволюционного учения, приведшее к резкому, скачкообразному развитию обеих дисциплин, было названо Синтетической теорией Эволюции (СТЭ). В основе этой теории лежит представление о том, что элементарной единицей эволюции является не особь, не вид, а популяция. При этом материалом для эволюции служат наследственные изменения ‒ мутации, которые распространяются в популяции при половом размножении. СТЭ пропагандирует путь развития науки, заключающийся в полной аксиоматизации и математизации. Однако многие ученые видят в этом застой в науке.

Все положения теории Дарвина и СТЭ относятся к стабильным условиям развития жизни. Между тем в настоящее время накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что внутрипопуляционные изменения происходят не непрерывно в течение всего времени существования популяции, а за достаточно непродолжительные периоды времени на ограниченных территориях при кризисных ситуациях. В предложенной в 1972 г. работе «Прерывистое равновесие ‒ альтернатива филетическому градуализму» Н. Элдридж и С. Гулд предложили отказаться от объяснения слабой представленности переходных форм некоторых таксонов в палеонтологической летописи ссылками на ее неполноту и признать, что получающаяся картина в целом соответствует действительности. Предложенная теория имела два важнейших постулата: первый ‒ все изменения, приводящие к новому видообразованию, происходят в течение сравнительно коротких промежутков времени и второй ‒ эволюционные изменения необратимы. Отсюда следует, что видообразование ‒ это последовательность «микрореволюций» внутри устойчивой популяции. Другой концепцией, являющейся предшественницей теории прерывистого равновесия, стала теория перипатрического видообразования, выдвинутая Э. Майром. В результате многочисленных наблюдений, Майр приходит к выводу, что интегрированность генофонда, его сбалансированность может создавать непреодолимые препятствия эффективности движущего отбора. Подобная хорошо сбалансированная система становится неотзывчивой на отбор. Для того чтобы преодолеть эту неэластичность, нужна особая, кризисная ситуация, которую Майр назвал «генетической революцией». Теория Майра стала связующим звеном между данными биогеографии и систематики, с одной стороны, и данными палеонтологии – с другой. Теория перипатрического видообразования и работа Н. Элдриджа и С. Гулда легли в основу назревающего сейчас третьего эволюционного синтеза.

В заключение стоит отметить, что смена эволюционных теорий, обусловленная противоречием новых фактов с существующей общепринятой гипотезой, является ярким примером развития научного познания. [Саложин С.В. Институт биологии гена РАН]

Дата добавления: 2015-08-13