Глава № 10: Эволюционное учение (стр. 2 )

Эмбриологические доказательства

эволюции

В начале 19 в. (1828 г.) крупнейший российский натуралист К. Бэр обобщил большой эмбриологический материал и вывел закономерность, называемую сейчас «законом зародышевого сходства». Его суть в следующем: в онтогенезе животных сначала проявляются признаки высших таксономических категорий (типа, класса), в ходе дальнейшего эмбрионального развития и дифференцировки развиваются особенности отряда, семейства, рода, вида и, наконец, особи (рис. ниже). Поэтому представители разных групп организмов на ранних стадиях эмбриогенеза имеют значительное сходство друг с другом. Например, в онтогенезе курицы прежде всего проявляются особенности типа хордовых: появляется хорда, нервная трубка и жаберные щели в глотке. Позднее эмбрион приобретает признакикласса птиц и т. д. Зародышевое сходство ясно указывает, что в прошлом животные имели общего предка и лишь затем, в течение длительного времени, шло образование новых групп и видов со своими индивидуальными особенностями.

Явление зародышевого сходства позволило немецкому учёному Геккелю сформулировать так называемый  «биогенетический закон» (1866 г.). В формулировке самого автора он звучит так: онтогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида. Другими словами, в процессе эмбрионального развития организм проходит те же стадии, которые в течение миллионов лет эволюции привели к появлению данного вида. Например, все многоклеточные проходят одноклеточную стадию, значит, они от одноклеточных и происходят. Затем все многоклеточные приобретают вид однослойного шара – эту стадию они также проходили на стадии колонии и т. д. Все хордовые на определенном этапе эмбриогенеза имеют упругий стержень – хорду, значит, у предков позвоночных хорда была. Таким образом, биогенетический закон помогает восстановить ход эволюционного развития многих групп и отдельных видов.

Закон зародышевого сходства К. Бэра	Закон Геккеля

Данные генетики и молекулярной

биологии

Морфологические признаки организма определяются наследственными факторами – генами, которые находятся в хромосомах. Изучение кариотипов организмов разных систематических групп показывает на общность происхождения даже весьма далеких и непохожих существ. Например, триплеты нуклеотидов ДНК у бактерий, растений, грибов и даже высших позвоночных одинаковы, они кодируют одни и те же аминокислоты (рис.). Сходны у животных главные биохимические процессы: гликолиз, транспорт веществ, цикл Кребса и другие. У разных организмов очень похожи целые классы веществ. Оказалось, что ДНК человека и шимпанзе совпадает на 99 %, что неудивительно: это наиболее близкие современные виды. Зато гомология между человеком и макакой – 70  %, быком – 28  %, крысой – 17  %, кишечной палочкой – 3  %.

54. Эволюционные идеи первой половины 19 в.

Теория Ламарка

В 19 веке происходит самое значительное событие в истории развития эволюционной мысли – Ч. Дарвин формулирует эволюционную теорию (1842-1863 г. г.). Однако эволюционная теория как целостная система взглядов, сформировалась до дарвинизма, трудами французского ученого и рядом других предшественников Ч. Дарвина.

В биологии Ламарк сделал очень много: ввел сам термин «биология», создал систему животного мира – т. н. «лестницу существ» (рис.), разделил животных на позвоночных и беспозвоночных, выделил в отдельные классы паукообразных и кольчатых червей, а также подробно обосновал предположение о происхождении человека от обезьяноподобных предков. Но главным достижением Ламарка является создание эволюционной теории. Она была опубликована в труде «Философия зоологии» (1809 г.).

Основные положения данной теории таковы:

Живые существа изменчивы; виды и другие таксоны постепенно преобразуются в другие виды и таксоны.

Эволюция идет на основании внутреннего стремления организмов к совершенству, к прогрессу. Внешняя среда действует на организм непосредственно, меняя его внешний облик и внутреннее строение. Эти изменения изначально целесообразны и полезны для организма (принцип изначальной целесообразности).

4. Приобретенные таким образом изменения передаются по наследству (второй «закон» Ламарка).

5. Как только условия среды меняются, это сразу же отражается на организме. У организмов изменяются потребности, а отсюда – меняется использование органов. Употребление (использование) органа ведет к его усиленному развитию, а неупотребление – к ослаблению и исчезновению (первый «закон» Ламарка). Эти изменения также передаются по наследству.

Ламарк, в частности, писал: «стремясь избегнуть необходимости окунать тело в воду, птица делает всяческие усилия, чтобы вытянуть и удлинить ноги. В результате длительной привычки, усвоенной данной птицей и другими особями её породы, постоянно вытягивать и удлинять ноги все особи этой породы как бы стоят на ходулях, так что мало-помалу у них образовались длинные голые ноги». Вот как Ламарк объясняет образование рогов у животных: «Во время приступов ярости, особенно частых у самцов, их внутреннее чувство благодаря своим усилиям вызывает усиленный приток флюидов к этой части головы и здесь происходит выделение у одних – рогового, у других – костного вещества…» (на рисунке показан процесс удлинения шеи у жирафа по Ламарку).

Эволюционные взгляды Ламарка неоднократно служили предметом справедливой критики. Его концепция причин эволюции была ошибочной. Тем не менее надо отдать должное этому выдающемуся мыслителю, предложившему первую целостную теорию эволюции органического мира. Взгляды Ламарка слабо аргументированы и не получили широкого распространения среди современников. Однако впоследствии, в конце 19 – начале 20 века некоторые его взгляды нашли новое распространение в гипотезах наследования приобретаемых свойств, они получили название неоламаркизма.

55. Основные положения

классического дарвинизма

Рассмотрим главные положения эволюционной теории, как её излагал сам Ч. Дарвин.

На примере домашних животных и культурных растений Дарвин обращает внимание на огромное их разнообразие, которое есть результат действия изменчивости. Формы изменчивости таковы:

а). Определенная или групповая изменчивость возникает вследствие влияния на организмы условий существования. Эти изменения являются следствием прямого действия среды и проявляются у всех организмов сходно, их появление возможно предсказать. Например, в более холодном климате у животных под кожей откладываются слои жира, при улучшении кормления возрастает масса домашних

животных, недостаток каких-либо питательных веществ вызывает худшее развитие сельскохозяйственных растений и т. д. Очень важно то, что определенные изменения ненаследственны и не передаются от родителей к потомкам. (Корова, которую хорошо кормили, будет давать много молока. Но это не значит, что ее потомство также будет высокоудойным. Все зависит от условий содержания конкретной особи).

б). Неопределенная или индивидуальная изменчивость появляется у отдельных особей вида или сорта и не зависит от окружающей среды. Дарвин указывал: «Многочисленные незначительные различия, появляющиеся от общих родителей, могут быть названы индивидуальными. Эти индивидуальные отличия крайне для нас важны, так как они наследственны, они доставляют естественному отбору материал для воздействия и накопления …». Действительно, в повседневной жизни можно заметить многочисленные примеры неопределенной изменчивости. Из семян одной коробочки мака вырастают разные растения, они будут отличаться ростом, количеством листьев, ветвлением и многими другими признаками. При этом важно, что подобные различия проявятся и в том случае, если мы искусственно создадим абсолютно одинаковые условия для прорастания и развития всех семян. Подобные факты можно увидеть повсюду: в колосе пшеницы нет двух одинаковых зерен, они отличаются формой, массой, всхожестью. В кладке рыбьей икры каждая икринка развивается в свой срок, а мальки будут отличаться поведением и физическими характеристиками. По мнению Дарвина, изменчивость в данном случае определяется не условиями среды, а наследственными особенностями организма. Таким образом, всем живым организмам присуща индивидуальная наследственная изменчивость. Она возникает совершенно случайно лишь у немногих или даже у одного организма, и не имеет приспособительного значения. Вследствие этого существует естественное неравенство организмов. Одни из них более устойчивы к инфекциям, другие – против холода или недостатка пищи, третьи имеют полезные поведенческие приспособления.

2. Всякий организм обладает более или менее значительной плодовитостью. Даже медленно размножающиеся существа способны оставить огромное число потомков. Семья слонов за 60 лет жизни рождает в среднем 6 детенышей. Даже при такой низкой интенсивности размножение через 750 лет потомства одной пары слонов составило бы около 19 млн. особей. Всего за один год потомство от одной мухи покрыло бы сушу слоем в 2 метра. Есть организмы с еще более высокими темпами размножения: простейшие, бактерии, черви–паразиты. Теоретически при отсутствии внешних препятствий любой организм может  увеличивать свою численность в геометрической прогрессии: за каждый  последующий промежуток времени прирост количество особей будет возрастать (рис.). Однако этого не происходит. Ни один вид не достигает подавляющей численности (хотя случаи быстрого возрастания численности многократно описаны для многих организмов). Есть сила, которая препятствует бесконечному росту числа особей. Сам Дарвин писал об этом так: «... некий сдерживающий фактор постоянно препятствует слишком быстрому увеличению численности всякого существа...».