Концепции современного естествознания - страница 27


Но

теория Ламарка была исторической предпосылкой для признания впоследствии наследования генетических особенностей при половом размножении.
280

2.2. Дарвин, Уоллес и происхождение видов в результате естественного отбора


Чарлз Дарвин родился в 1809 году. Он был сыном вра­ча. В 1831 году он принял предложение отправиться в качестве натуралиста (без жалованья) в путешествие на военном корабле «Бигль», который уходил на пять лет в море для проведения топографических съемок у восточного
281
побережья Южной Америки. «Бигль» возвратился в октяб­ре 1836 года. Большую часть этого времени Дарвин зани­мался геологическими исследованиями, но во время пяти­недельного пребывания на Галапагосских островах его внимание привлекло сходство между флорой и фауной этих островов и материков. Он собрал много данных об измен­чивости организмов, которые убедили его в том, что виды нельзя считать неизменяемыми. После возвращения в Анг­лию Дарвин занялся изучением практики разведения го­лубей и других домашних животных, что привело его к концепции искусственного отбора. Однако он все еще не мог представить себе, каким образом отбор мог бы действо­вать в природных условиях.
В 1778 году священник Томас Мальтус опубликовал свой труд «Трактат о народонаселении», в котором пока­зал, к чему бы привел рост населения, если бы он ничем не сдерживался. Дарвин перенес такой подход на другие орга­низмы и обратил внимание на то, что все-таки численность популяций остается относительно постоянной. Он начал понимать, что в условиях интенсивной конкуренции меж­ду членами популяции любые изменения, благоприятные для выживания в данных условиях, повышали бы способ­ность особи размножаться и оставлять плодовитое потом­ство, а неблагоприятные изменения, очевидно, не выгодны, и у организмов, переживающих эти неблагоприятные изме­нения, шансы на успешное размножение понижались бы. Эти соображения послужили отправным пунктом для со­здания теории эволюции путем естественного отбора, сфор­мулированной Дарвином в 1839 году. В сущности, наиболь­ший вклад Дарвина в науку заключается не в том, что он доказал существование эволюции, а в том, что он объяснил, как она может происходить.
Тем временем другой естествоиспытатель, Альфред Рас­сел Уоллес, много путешествовавший по Южной Америке и островам Юго-Восточной Азии и тоже читавший Маль­туса, пришел к тем же выводам, что и Дарвин.
В 1858 году Уоллес изложил свою теорию на двадца­ти страницах и послал их Дарвину. Это стимулировало и ободрило Дарвина, и в июле 1858 года Дарвин и Уоллес выступили с докладами о своих идеях на заседании Лин-неевского общества в Лондоне. В ноябре 1859 года Дарвин
282
опубликовал свой труд «Происхождение видов путем ес­тественного отбора».
Согласно Дарвину и Уоллесу, механизмом, с помощью которого из предсуществующих видов возникают новые виды, служит

естественный отбор.

Эта гипотеза (или тео­рия) основана на трех наблюдениях и двух выводах.
Наблюдение 1. Особи, входящие в состав популяции, обладают большим репродуктивным потенциалом.
Наблюдение 2. Число особей в каждой данной популя­ции примерно постоянно.
Вывод 1. Многим особям не удается выжить и оста­вить потомство. В популяции происходит «борьба за суще­ствование».
Наблюдение 3. Во всех популяциях существует измен­чивость.

Вывод 2.

В

«борьбе за существование» те особи, при­знаки которых наилучшим образом приспособлены к ус­ловиям существования, обладают «репродуктивным пре­имуществом» и производят больше потомков, чем менее приспособленные особи.

2.3. Современное представление об эволюции


Теория эволюции, предложенная Дарвином и Уоллесом, была расширена и разработана в сфере современных дан­ных генетики, палеонтологии, молекулярной биологии, эко­логии, этологии и получила название «неодарвинизм». Неодарвинизм можно определить как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерми­нированных генетически.
Термин «эволюция» может означать как сам этот про­цесс, так и его результат; соответственно, разные аспекты неодарвинизма опираются на доказательства разного типа. Для того чтобы признать сформулированную неодарвинист­скую эволюционную теорию, необходимо:

  1. установить факт изменения форм жизни во времени
    (эволюция в прошлом);

  2. выявить механизм, производящий эволюционные изме­
    нения (естественный отбор генов);

  3. продемонстрировать эволюцию, происходящую в насто­
    ящее время («эволюция в действии»).

283
Не существует пока твердо установленных законов эво­люции; у нас есть лишь хорошо подкрепленные фактами гипотезы, которые в совокупности составляют достаточно обоснованную теорию.
I Подтверждение теории эволюции
Сведения, подтверждающие современные представле­ния об эволюции, поступают из разных источников, среди которых главное место занимают палеонтология, биогеог­рафия, систематика, селекция растений и животных, морфо­логия, изучение адаптивной радиации, сравнительная эмб­риология и сравнительная биохимия. В числе этих данных немало также доказательств, нуждающихся в подтвержде­нии, а также исключений или сведений, которым можно дать иную интерпретацию; однако концепция эволюции в широком смысле основана на огромном количестве науч­ных сведений.

3.1. Палеонтология


Палеонтология занимается изучением ископаемых остатков, т. е. любых сохранившихся в земной коре остат­ков, предположительно принадлежащих каким-либо жи­вым организмам. Это могут быть целые организмы, твер­дые скелетные структуры, наружные и внутренние ядра, окаменелости, отпечатки, следы и копролиты (окаменевшие экскременты).
Ископаемые остатки были хорошо известны еще до того, как мысль об эволюции получила всеобщее признание. Их считали либо остатками существ, сотворенных раньше дру­гих, либо артефактами, помещенными в горные породы Богом. В самых древних породах, содержащих ископаемые остатки, встречаются организмы очень немногих типов, и все они имеют простое строение. Более молодые породы содержат и более разнообразные ископаемые остатки со все более сложным строением. Во всей палеонтологической летописи многие виды, появляющиеся на каком-либо стра­тиграфическом уровне, на более позднем уровне исчезают.
284
В эволюционном смысле это истолковывают как возник­новение и вымирание видов в соответствующие эпохи.
Геофизические данные указывают на то, что географи­ческие области и климатические условия изменялись на всем протяжении истории Земли. Поскольку каждый орга­низм приспособлен к определенной среде, непрерывно из­меняющиеся условия могли благоприятствовать возникно­вению некоего механизма эволюционного изменения, что позволяет объяснить прогрессивные изменения в строении организмов. Экологические соображения тоже согласуют­ся спалеонтологическими данными: так, например, растения появились на суше раньше, чем животные, насекомые — раньше, чем опыляемые ими растения.
Одно из главных возражений против использования ископаемых остатков для доказательства эволюции — от­сутствие непрерывности в палеонтологической летописи. Разрывы в ней («недостающие звенья») считают веским доводом против теории образования новых форм путем постепенного изменения. Однако существует ряд соображе­ний, позволяющих объяснить неполноту палеонтологиче­ских данных:

  1. мертвые организмы быстро разлагаются;

  2. мертвые организмы поедаются животными, питающи­
    мися падалью;

  3. животные с мягким телом плохо поддаются фоссили-
    зации;

  4. лишь небольшая часть особей погибла в условиях, бла­
    гоприятных для фоссилизации;

5) обнаружена только часть ископаемых остатков.
Данные в пользу эволюционного процесса пополняют­
ся по мере нахождения все большего числа «недостающих
звеньев» — либо недостающих остатков, таких как сейму-
рия (амфибии => рептилии), археоптерикс (рептилии =>
птицы) и циногнатус (рептилии => млекопитающие), либо
ныне живущих, как латимерия, близких по своему строе­
нию к вымершим формам.
Возможно также, что новые виды возникли внезапно и промежуточных форм не существовало. Элдредж и Гоулд описали процесс, позволяющий объяснить внезапное появ­ление некоторых видов в палеонтологической летописи. По их мнению, скорости эволюции варьируются и некото-
285
рые новые виды возникают очень быстро, что и приводит к неполноте палеонтологической летописи. Эти «скачки» в эволюционной последовательности породили термин «скачкообразная эволюция».

3.2. Географическое распространение


Все организмы в большей или меньшей степени приспо­соблены к своей среде. Если абиотические или биотиче­ские факторы, имеющиеся в определенном местообитании, могут обеспечить существование какого-то вида в одной географической области, то этот вид будет обнаружен в аналогичном местообитании и в другой сходной географи­ческой области, например, в африканских саваннах и юж­ноамериканской пампе. Однако на самом деле это не так. Распространение растений и животных на земном шаре носит прерывистый характер. Это нередко обусловлено экологическими факторами, однако данные об успешной ко­лонизации новых местообитаний растениями и животны­ми, интродуцированными в них человеком, позволяют ду­мать, что в этом участвуют, наряду с экологической адап­тацией, и какие-то иные факторы.
Кроликов в Австралии не было, но быстрое увеличение их численности после того, как они были завезены туда человеком, указывают, что австралийские места обитания им подходят. Рациональное объяснение прерывистого рас­пространения организмов основано на концепции, согласно которой виды возникают в какой-то данной области, а затем расселяются из нее. Степень расселения зависит от того, на­сколько успешно может обосноваться данный организм в новых местах, от механизма его расселения и от наличия или отсутствия естественных преград, таких как океаны, горные хребты и пустыни. Наиболее приспособлены для распростра­нения через сушу и моря, по-видимому, споры и семена, пере­носимые ветром, и летающие насекомые.
Все изложенное выше можно свести к следующему:

  1. виды возникли в какой-то определенной области;

  2. они расселялись за пределы этой области;

  3. большинство видов могли расселяться только в том
    случае, если массивы суши располагались достаточно
    близко один от другого;

286
4) отсутствие в какой-либо области более высокооргани­зованных форм обычно указывает на то, что она отде­лилась от родины этих форм до возникновения послед­них.
Ни один из приведенных выше фактов не позволяет объяснить механизм возникновения видов, однако все они указывают на то, что разные группы возникали в разное время и в разных областях.

3.3. Классификация


Система классификации была создана Линнеем задол­го до Дарвина и Уоллеса, но тем не менее она содержит кое-какие намеки, связанные с проблемой происхождения видов и эволюции. Конечно, можно представить себе, что все виды, как ныне живущие, так и вымершие, были сотво­рены каждый в отдельности в какой-то отдельный момент времени или существовали всегда, однако структурное сход­ство между организмами, составляющее основу естествен­ной филогенетической классификации, наводит на мысль о существовании эволюционного процесса. Черты сходства и различия между организмами можно представить как ре­зультат прогрессивной адаптации организмов в пределах каждой группы к определенным условиям среды на про­тяжении некоторого периода.

3.4. Селекция растений и животных


Одним из самых распространенных достижений чело­веческой цивилизации было выведение сортов растений и пород домашних животных от диких предков. Отбирая те особи, которые обладали какими-то желательными откло­нениями, более крупным размером или более приятным вкусом и запахом, человек сохранял эти признаки путем искусственного разведения с помощью избирательного раз­множения или опыления. В результате непрерывной селек­ции человек создал породы домашних животных и сорта культурных растений, которыми мы располагаем сейчас.
До того как стали известны работы Менделя, теорети­ческие основы генетики и селекции растений и животных оставались неясными. Однако это не ограничивало прак­тические усилия человека. Если перейти на генетическую
287
терминологию, человек сохраняет гены, желательные для его целей, и элиминирует те, которые его не устраивают. Производя отбор, он использует существующую в природе изменчивость, а также возникающие время от времени слу­чайные мутации.
Недавно возникла новая форма искусственного отбо­ра — неумышленный отбор на устойчивость к антибиоти­кам, пестицидам и гербицидам, которому подвергаются со­ответственно патогенные микроорганизмы, вредители и сор­няки. Создается порочный круг: все возрастающее число химических веществ, изобретаемых для борьбы с вредны­ми организмами, приводит к появлению новых форм устой­чивости к этим веществам.

3.5. Сравнительная анатомия


При сравнительном изучении анатомии (морфологии) групп животных или растений становится ясно, что по ряду особенностей они в основе своей сходны. Например, у всех цветков имеются чашелистики, лепестки, тычинки, рыльце, столбик и завязь; однако каждый отдельный вид отлича­ется от других по размерам, окраске, числу этих частей и деталям их строения.
Органы, построенные по одному плану, занимающие сходное положение в организме животного, похожие по гистологическому строению и развивающиеся из одних и тех же зачатков, называют гомологичными (термин введен в 1843 году Оуэном).
Специфические функции, выполняемые гомологичными структурами, могут различаться у разных организмов; их различия отражают особые способы адаптации каждого организма к его среде и образу жизни.
Некоторые структуры у многих видов, по-видимому, не несут никакой функции, и их называют рудиментарными органами. Например, копчиковые позвонки у человека счи­тают рудиментами хвоста, имевшегося у наших предков и сохранившегося у зародышей. Существование рудиментных органов было бы трудно объяснить вне связи с процессом эволюции.
288

3.6. Адаптивная радиация


Адаптивной радиацией

называют развитие какой-либо гомологичной структуры у разных представителей данной группы в различных направлениях, в соответствии с выпол­няемыми ею различными функциями.
У всех организмов, принадлежащих к определенному классу, имеется ряд диагностических признаков, при этом различия между разными видами в пределах этого класса дают им возможность вести различный образ жизни, при­способленный к определенным местообитаниям.
Относительно высокая степень адаптивной радиации, наблюдаемой у насекомых, отражает высокую приспособ­ляемость и полезность основных особенностей этой груп­пы. Наличие у предкового организма какой-либо структу­ры или физической функции, которая имеется в сильно модифицированной форме у более высокоразвитых, по-ви­димому, родственных организмов, можно истолковать как указание на происхождение последних путем видоизмене­ния первого; это и составляет основу эволюционной тео­рии. Значение адаптивной радиации состоит в том, что она указывает на возможность дивергентной эволюции, осно­ванной на модификации гомологичных структур.
Сходные структуры, физиологические процессы или осо­бенности образа жизни, наблюдаемые у организмов, явно не связанных близким филогенетическим родством, но обла­дающих адаптациями для выполнения одних и тех же функций, называют аналогичными. Например, глаза позво­ночных и головоногих моллюсков, крылья насекомых и летучей мыши.
Существование аналогичных структур говорит о воз­можности конвергентной эволюции. Конвергентную эво­люцию можно объяснить как результат действия среды путем естественного отбора, благоприятствующего тем изменениям, которые сообщают организмам повышенную выживаемость.

3.7. Сравнительная эмбриология


Фон Бэр (1792-1867), изучая эмбриональное развитие у представителей разных групп позвоночных, обнаружил удивительное структурное сходство во всех этих группах,

10. Зак.671 289


особенно на стадиях дробления, гаструляции и дифферен-цировки зарождающегося организма.
Геккель (1834—1919) высказал мысль, что это сходство имеет эволюционное значение. Он сформулировал закон рекапитуляции, согласно которому «онтогенез повторяет филогенез», т. е. стадии, через которые проходит организм в процессе своего развития, повторяют эволюционную ис­торию той группы, к которой он относится. Изучение од­них только ранних зародышей любых позвоночных пока­зывает, что определить группу, к которой они принадлежат, невозможно. Только на относительно поздних стадиях развития эмбрион начинает приобретать некоторое сход­ство с соответствующей взрослой формой. Изначальное сходство между эмбрионами объясняется тем, что все они, а следовательно, и классы, к которым они относятся, имели общего предка. Закон рекапитуляции, однако, не может быть принят безоговорочно, так как ни у одного из ныне живущих организмов нельзя обнаружить всех признаков его предполагаемых эволюционных предков. Но кажется вероятным, что организмы сохраняют механизмы развития, унаследованные от предков. Поэтому возможно, что на раз­ных стадиях развития у данного организма будут черты структурного сходства с зародышами предковых форм. Последующие адаптации к иным условиям среды и образу жизни изменяют дальнейший ход развития. Как показы­вают наблюдения, чем ближе группы, к которым относят два данных организма на основании общих гомологиче­ских структур, тем дольше сохраняется их сходство на эм­бриональных стадиях. Организмы, приспособленные к оп­ределенному образу жизни и определенному местообитанию, не типичному для крупной группы, к которой они принад­лежат, менее сходны с другими членами этой группы и в процессе эмбрионального развития.

3.8. Сравнительная биохимия


По мере разработки более точных методов биохимиче­ского анализа эта область исследований стала источником новых данных в пользу эволюционной теории. Наличие одинаковых веществ у всех организмов указывает на воз­можную биохимическую гомологию, подобную морфологи­ческой гомологии на уровне органов и тканей. Большая
290

lekciya-xi-nashego-vremeni-korennaya-reforma-filosofii-osnovnoe-vannoe-universuma-ya-sushestvuyu-dlya-mira-i-mir-sushestvuet.html
lekciya-xi-vstuplenie.html
lekciya-xi.html
lekciya-xii-filosofskie-problemi-izucheniya-yazika-konspekt-kornauhovoj-m-e-lekciya-i-obshie-predstavleniya-o-nauke-24-12-2005.html
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат
Реферат