Основные концепции эволюции
Применительно к живой природе эволюция принимается как образование более сложных видов из простых. Как оно происходит? Существует ли целесообразность в природе? Какова роль случайности? Что является источником развития: 1) тренировка органов, как считал Ламарк; 2) борьба за существование и выживание наиболее приспособленных (естественный отбор, по Дарвину); 3) способность к взаимопомощи (П. А. Кропоткин); 4) природные катастрофы: кометы, изменения температуры и пр. (Кювье)?
Однако еще при жизни Дарвина, наряду с широким признанием его теории, в биологии возникли различные течения антидарвинизма, отрицавшие или резко ограничивавшие роль естественного отбора в эволюции и выдвигавшие в качестве главных сил, приводящих к видообразованию, другие факторы. В 20-30-е гг. 20 в. сформировалась т. н. синтетическая теория эволюции, объединившая классический дарвинизм и достижения генетики. Как целостное материалистическое учение Дарвинизм совершил переворот в биологии, подорвал позиции креационизма и витализма, оказал во 2-й пол. 19 в. огромное влияние на естественные и общественные науки, культуру в целом. Полемика по основным проблемам эволюции учения продолжается и в современной науке.
1.Эволюционные концепции
Существует несколько концепций происхождения жизни:
А — концепция самопроизвольного зарождения жизни на Земле.
Б — панспермия (от греч. pan — все, sperma — семя) — жизнь занесена на нашу планету из глубокого космоса.
В — концепция стационарного состояния (жизнь всегда существовала на Земле).
Г — концепция биохимической эволюции (жизнь на Земле возникла в результате сложных процессов, подчиняющихся универсальным физическим и химическим законам, господствующим в природе).
Д — креационизм (жизнь была создана Богом в определенное время, и ее эволюция определяется Божественным всеобщим законом).
Ε — концепция «2К» (кооперация и коммуникация) — эта концепция была разработана в 1900 г. русским ученым-философом П.А.Кропоткиным (1842—1921). В ней идет речь в основном о механизме биологической эволюции.
. Термин «эволюция» (лат. evolutio — развертывание) в науке о живом представляет фундаментальное понятие для объяснения возникновения и развития всего живого. Эволюция подразумевает необратимое во времени всеобщее постепенное, упорядоченное и последовательное развитие живого от его возникновения до состояния в будущем. Правда, содержание таких терминов, как «необратимое во времени», «последовательное и постепенное развитие», «упорядоченное развитие», остро дискутируется современными учеными.
2.Концепции биологической эволюции
Принято считать, что теория эволюции была создана Ч. Дарвином и впервые изложена в его знаменитой книге «Происхождение видов» (1859), до этой работы Ч. Дарвина уже существовали различные гипотезы об эволюции. Многих исследователей давно интересовал вопрос о происхождении видов и само понятие вида. Термин «вид» (лат. species — взгляд, образ) был использован К. Линнеем (1707—1778) для классификации организмов по их сходству и четкому различию признаков. При этом он полагал, что виды — это реальные образования в природе и в пределах одного вида многие его существенные признаки меняются постепенно, что позволяет их выстроить в определенный род. В его классификации брались во внимание только внешние признаки. Он считал, что роды возникли по отдельности, а виды — варианты родов. Через 100 лет после создания этой классификации была разработана французским ученым М. Б. Ламарком (1744—1829) гипотеза об эволюции, основанная на двух предпосылках: упражнение (и не упражнение) частей организма и наследование приобретенных признаков. Эта гипотеза развивала идею о том, что организмам свойственно внутреннее стремление к совершенствованию под действием окружающей среды. Ламарк пришел к выводу, это термин «вид» имеет лишь техническое, инструментальное значение. Эта дилемма рассматривалась Ч. Дарвином. Основная идея Ч. Дарвина состоит в том, что он предложил изучение эволюции не с изучения отдельных особей, а с сообществ особей, популяций. Взаимодействие между родственными особями в популяции приводит в теории Ч. Дарвина к эволюции организмов.. Развитие эволюционной теории Ч. Дарвина произошло в определенной степени под влиянием идеи, сформулированной английским экономистом священником Т. Мальтусом (1766—1834). В 1778 г. Томас Мальтус опубликовал работу «Трактат о народонаселении», в котором описал негативные последствия не сдерживаемого ничем естественного роста населения (предположение Мальтуса о росте численности по геометрической профессии не подтвердилось, но проблема была поставлена правильно, о чем говорят современные проблемы роста численности населения).
Непосредственно натолкнуло Дарвина на мысль об эволюции органических форм обнаружение в одном и том же регионе в Южной Америке ископаемого и современного скелета ленивца, огромного в прошлом и маленького сейчас.
Рассуждения Т. Мальтуса были должным образом оценены двумя исследователями независимо друг от друга Ч. Дарвином и А. Уоллесом (1823—1913), который первым стал использовать термин «дарвинизм».
В 1853 г. Уоллес изложил на 20 страницах собственные идеи объяснения, каким образом происходит эволюция, и послал их Ч. Дарвину. Далее Дарвин и Уоллес выступили в июне 1858 г. с докладами о своих идеях на заседании Лондонского Королевского общества. Спустя почти год Дарвин опубликовал свою знаменитую книгу «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859).
Теория Дарвина — Уоллеса не доказывала существования эволюции в живой природе, а предлагала объяснение механизма, как она может происходить. В частности, она утверждала, что естественный отбор дает объяснение возникновению новых видов из предшествующих:
Факт 1. Особи, входящие в состав популяции, обладают большим потенциалом размножения.
Факт 2. Число особей в каждой данной популяции примерно постоянно.
Факт 3. Во всех популяциях существует изменчивость.
Выводы из этих фактов: 1. Многие особи не могут оставить после себя потомство. В популяции идет борьба за существование. 2. В популяции наиболее приспособленные к условиям жизни имеют больше преимуществ оставить после себя потомство, чем менее приспособленные. Вывод под номером 2 выражает гипотезу о естественном отборе как механизме эволюции. Авторы трехтомного труда «Биология»1 считают, что теория эволюции Дарвина обрела множество неверных представлений о ней: 1) Дарвин не пытался объяснить возникновение жизни на Земле, поскольку в его время для этого не было достаточных знаний; 2) естественный отбор — это не разрушающая негативная сила, а механизм, с помощью которого в популяцию вносятся новшества. 3. Прямолинейная трактовка прессой того времени концепции естественного «происхождения человека от обезьяны» создала негативное отношение религиозного общества к эволюционным идеям Ч. Дарвина.
Данные в поддержку гипотезы Дарвина дают различные науки. Палеонтология, которая занимается изучением ископаемых остатков, подтверждает факт прогрессивного возрастания сложности организмов. В соответствии с данными палеонтологии можно считать, что в протерозойскую геологическую эру (700 млн. лет назад) появились бактерии, простейшие водоросли, примитивные морские организмы; в палеозойскую (365 млн. лет назад) — наземные растения, пресмыкающиеся; в мезозойскую (185 млн. лет назад) — млекопитающие, птицы, хвойные растения; в кайнозойскую (70 млн. лет назад) современные виды. Конечно, следует иметь в виду, что палеонто логическая летопись неполна.
Дарвин показал, что в процессе естественного отбора неизбежно происходит аккумуляция полезных изменений, но целесообразность всегда носит относительный характер, так как любые приспособления оказываются полезными только в конкретных условиях существования.
Ведущую роль в эволюции он отводил взаимодействиям «живого с живым», вскрывая тем самым внутренний источник развития органического мира. Органическая эволюция понималась Дарвином как непрерывный процесс возникновения все новых и новых форм. Узловым моментом органической эволюции является возникновение вида как качественно нового способа адаптации к окружающей среде.
3.Концепция синтетической теории эволюции
С возникновением дарвинизма на передний план биологических исследований выдвинулись четыре задачи:
1. Сбор доказательств самого факта эволюции.
2. Накопление данных об активном характере эволюции и единстве организационных и приспособительных признаков.
3. Экспериментальное изучение взаимодействия наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора как движущей силы эволюции.
4. Изучение закономерностей видообразования и макроэволюции.
В результате развития эволюционной теории во второй половине XIX в. основные успехи были достигнуты в двух областях:
1. Окончательно доказан принцип эволюции на фактическом материале из разных отраслей эволюционной биологии, сформировавшихся на основе объединения классических наук (палеонтологии, морфологии, физиологии, эмбриологии, систематики) с дарвинизмом.
2. Показано, что эволюция имеет адаптивный характер, и положено начало изучению отбора как причины формирования адаптации.
Дарвин осуществил первый синтез биологических наук, так как он черпал
конкретный материал из систематики, анатомии, эмбриологии, физиологии, палеонтологии, биогеографии. То есть дарвинизм возник путем синтеза огромной массы разнообразных биологических сведений. Используя палеонтологические, сравнительно-анатомические, эмбриологические и зоогеографические данные, Дарвин смог объяснить такие процессы, как возникновение и развитие видов, адаптации, возникновение человека.
Синтетический характер дарвинизма в том, что он возник и развился в результате обобщения фактического материала всех частных биологических дисциплин. Интеграция биологии с другими отраслями естествознания, а также интеграция отдельных биологических дисциплин в целостную систему знаний о живой природе послужили стимулом к развитию эволюционной теории.
Формирование эволюционной теории в первой половине XX в. характеризуется тремя периодами:
1. Кризис эволюционного учения в связи с получением новых данных и сведений в области генетики, изучавшей, как и экология, отдельные факторы эволюции, наследственность и изменчивость организмов.
2. Преодоление генетического антидарвинизма, развитие таких направлений, как генетика популяций, гено-география, которые подготовили основу для синтеза этих наук с дарвинизмом.
3. Период интеграции эволюционной науки с генетикой и другими отраслями биологии и превращение ее в синтетическую теорию эволюции, или современный, новый дарвинизм.
Генетика привела к новым представлениям об эволюции, получившим название «неодарвинизма», который можно определить как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически. Другое общепринятое название — синтетическая, или общая, теория эволюции. Механизм эволюции стал рассматриваться как состоящий из двух частей: случайные мутации на генетическом уровне и наследование наиболее удачных с точки зрения приспособления к окружающей среде мутаций, так как их носители выживают и оставляют потомство.
Мутация — появление нового признака — борьба за существование — естественный отбор.
Синтетическая теория была создана благодаря работам таких ученых, как Η. И. Вавилов (1900—1943), американский биолог Э. Майр (р. 1904), Н. В. Тимофеев-Ресовский (1900—1981) и другие. Н.И.Вавилов писал, что если XIX в. был доказательством эволюционного процесса, то XX в. — экспериментальным изучением этого процесса. К концу XX в. степень разветвленности биологического знания достигла предела, за которым виден глубинный процесс синтеза, интеграции знания о живом. В теории неодарвизма вводится понятие биологической концепции вида: виды реальны, состоят из особей, а все особи вида имеют общую генетическую программу, которая возникла в ходе предшествующей эволюции. Концепция биологического вида использует ряд критериев для выявления общих и особенных признаков разнообразных видов, среди которых выделяются морфологический, генетический и эколого-географический.
С учетом этих критериев существует несколько определений вида. Например, с учетом эколого-географического фактора вид представляется группой особей, занимающих одну и ту же экологическую нишу: два разных вида никогда не могут занимать одну экологическую нишу. Концепция биологического вида предполагает свободное скрещивание в пределах популяции и межпопуляционных связей, которое поддерживает целостность вида. Однако это положение не работает в случае бесполого размножения, партеногенетических и самооплодотворяющихся видов. Зародившаяся генетика, изучающая одну из главных предпосылок эволюционного процесса — изменчивость. Однако первые генетики противопоставили данные своих исследований дарвинизму и в результате в эволюционной теории возникает глубокий кризис. Выступления генетиков против учения Дарвина вылились в широкий фронт, объединяющий несколько течений под общим названием «генетического антидарвинизма». Открытие устойчивости генов трактовалось как неизменчивость, что способствовало распространению антидарвинизма. Мутационная изменчивость отождествлялась с эволюционными преобразованиями, что исключало необходимость в действии отбора как главной причины эволюции. Все направления генетического антидарвинизма примыкали к метафизическим концепциям, характерной чертой которых была односторонняя абсолютизация какого-либо фактора эволюции, например, мутагенной изменчивости, или гибридизации.
С середины 20-х гг. началось формирование новых отраслей эволюционной биологии на базе дарвинизма с генетикой, математическим моделированием, биологией. В основу этого процесса было положено экспериментальное изучение факторов и причин, в совокупности вызывающих адаптационное преобразование популяций. Объединение этих направлений между собой и синтез их с ранее сложившимися отраслями эволюционной биологии стали основой нового дарвинизма, или синтетической теории эволюции. Только в рамках этого нового подхода стала возможной правильная постановка вопроса о движущих силах макроэволюции, в том числе и прогрессивного развития.
Синтез генетики и дарвинизма ставил своей целью изучение роли генетических процессов и эволюции живого. Изучение молекулярной организации наследственности привело к развитию гипотезы, согласно которой основу генетического аппарата хромосомы составляют гигантские нитчатые макромолекулы, способные к воспроизводству и матричному типу. Был осуществлен структурный анализ молекул ДНК, в результате которого было создано учение о генетической информации, доказавшее, что строение аппарата наследственности и форм мутационной изменчивости является результатом эволюции и находятся под контролем естественного отбора.
Эволюционная теория относится к числу тех естественнонаучных концепций, которые связаны с представлениями о развитии окружающего мира. Это наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях развития живого. В эволюции живых систем как наиболее сложных природных образованиях проявляются общие свойства развития. Анализ основных положений эволюционной теории позволяет углубить в целом понимание сущности развития материи. Главной заслугой Дарвина было установление механизма эволюции, состоящего в естественном отборе организмов, наиболее приспособленных к внешним условиям, и постепенном накоплении приобретенных признаков. То, что эти признаки не рассеиваются в последующих поколениях, было объяснено дискретным наследованием генов по законам Менделя.
Теория Дарвина разрешила целый ряд важнейших биологических проблем и, как всякое крупное достижение обобщающей мысли, поставила ряд новых проблем, далеко еще не разрешенных в наши дни. По своим задачам дарвинизм стоит в одном ряду с такими общепризнанными научными дисциплинами, как эмбриология, генетика и экология. Последующие открытия в области генетики подтвердили основные положения Дарвина о соотношении изменчивости и наследственности.
В современных представлениях эволюции «неодарвинизм»: теория органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически. Для того чтобы обосновать так сформулированную неодарвинистскую теорию, необходимо иметь следующую достоверную информацию: 1) установить факт изменения форм жизни в прошлом; 2) выявить механизм, производящий эволюционные изменения на генетическом уровне (отбор генов); 3) доказать эволюцию, происходящую в настоящее время и в будущем.
Сформулированная во второй половине прошлого века теория молекулярной эволюции позволила исследовать и уточнить основные положения неодарвинизма: изменение генома, возникновение новых генов, роль мутаций генов, активность и пассивность генов в приспособляемости организмов и другие вопросы. Например, американские исследовали Э. Цукеркандль и К. Полинг, определяя скорость эволюции разных белков как число аминокислотных замен в год на данную позицию в белке, а скорость эволюции гена как число нуклеотидных замен на данную позицию в ДНК, предложили метод определения дивергенции теории эволюции Ч.Дарвина. Эти авторы построили модель эволюции альфа-глобиновых молекул, которая уточнила время дивергенции видов, т. е. момент, когда два существующих сегодня вида имели общего предка. Например, согласно этим методам общий предок человека и карпа существовал 400 млн лет тому назад, а человека и собаки — 70 мл н лет тому назад. Эти результаты проверялись и на других белках этих же видов. Изучение эволюции на молекулярном уровне подтверждает, по мнению ряда микробиологов, важную роль естественного отбора на генетическом уровне: мутации, которые снижают активность важных генов и их частей, бракуются. Это обстоятельство лежит в основе гипотезы о нейтральной эволюции на молекулярном уровне, представители которой утверждают, что значительная часть генных мутаций не влияет на приспособляемость организмов. Эти нейтральные мутации закрепляются в популяции за счет дрейфа генов.
Представления об эволюции живого постоянно углубляются и расширяются современным естествознанием. В частности, представители концепция «2К» считают, что главным фактором эволюции является взаимопомощь и сотрудничество. Американский ученый Линн Маргулис развивает эту идею на клеточном уровне, утверждая, что митохондрии (поставщики энергии в клетке) раньше существовали отдельно, но затем были гармонично соединены с другими элементами клетки.
Заключение
«Теория Дарвина в ее сегодняшней форме содержит, собственно, два независимых утверждения. Согласно одному из них, в процессе воспроизведения испытываются все новые формы, которые в своем большинстве при данных внешних обстоятельствах снова исчезают как непригодные; сохраняются лишь немногие приспособленные. Во-вторых, предполагается, что новые формы возникают вследствие чисто случайных нарушений генной структуры» (В. Гейзейберг. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989, с. 336). Некоторые из событий, приводимых в качестве доказательства эволюционной гипотезы, воспроизводимы в лаборатории, однако это не значит, что они действительно имели место в прошлом, а свидетельствует об их возможности. На многие возражения до сих пор нет ответа. Поэтому концепцию Дарвина точнее все же относить к гипотезам, которые требуют дальнейшего подтверждения. Важно отметить, что синтетическая теория эволюции не является некой застывшей массой систем теоретических положений. В ее рамках продолжают формироваться новые направления исследований, фундаментальные открытия в биохимии и молекулярной генетике, что положило начало изучению эволюции на молекулярном уровне организации живого.
Важнейшей практической задачей синтетической теории эволюции становится выработка рациональных способов управления эволюционным процессом в условиях все нарастающего воздействия общества на окружающую среду. Она принимает непосредственное участие в решение проблемы взаимодействия природы и общества, человека и природы.
Таким образом, эволюционная теория возникла не сразу, а прошла длинный путь.
Списокиспользуемойлитературы
1. Лихин А.Ф.«Концепции современного естествознания» М.« Проспект», 2006.
2. Хорошавина С. Г. « Концепции современного естествознания» курс лекций / Ростов н/Д « Феникс», 2005.
3. Горелов А.А. «Концепции современного естествознания» М., «Центр»-2002 г.