Эволюционные теории Ж. Б. Ламарка и Ч. Дарвина

Логическое развитие идеи о роли среды в процессе формирования ви­дов привело Ламарка к признанию возможности передачи по наследству признаков, приобретенных под прямым влиянием среды. Это нашло отражение в двух законах, которые кратко могут быть сформулированы следующим образом.

Первый закон: у всякого животного более частое и более длитель­ное употребление органов приводит к их увеличению и, наоборот, неупо­требление- к уменьшению или исчезновению.

Второй закон: все, что приобретено организмами под влияниями внешних условий, в результате упражнения или утрачено из-за неупот­ребления, наследуется потомками.

Для доказательства правильности выведенных им законов Ламарк ссылался на многочисленные примеры. Наличие плавательных перепонок на ногах водоплавающих птиц он объяснил Тем, что при плавании птицы стремятся растягивать пальцы: в силу этого кожная складка растяги­вается, а приобретенный признак передается по наследству. Более того, в каждом новом поколении этот признак благодаря упражнению усили­вается и снова, уже в увеличенном виде, наследуется потомками. Точно так же длинные ноги и длинная шея береговых птиц, по Ламарку, обу­словлены тем, что птицы их вытягивают, стремясь не замочить тело при ходьбе по болоту и добывании пищи со дна. Длинная шея и ноги у жи­рафа - результат вытягивания их при доставании листьев с высоких деревьев.

Гипотеза наследования приобретенных признаков, впервые сформули­рованная Ламарком, в течение целого столетия являлась предметом острых дискуссий. Данные современной генетики, как об этом уже упо­миналось в главе VII, подтвердили ее полную научную несостоятель­ность.

Как известно, упражнениями можно достичь в ряде случаев увеличе­ния или уменьшения размеров некоторых органов, но эти изменения не сопровождаются адекватными изменениями половых клеток. Для появ­ления новых признаков, передающихся по наследству, необходимо воз­никновение мутаций, т. е. изменений генетической информации.

Да и не во всех случаях концепция Ламарка дает объяснение приспо­собленности организмов к среде обитания. Исходя из представлений Ламарка, невозможно понять появление таких признаков, как покрови­тельственная окраска и мимикрия (например, сходство гусеницы с фор­мой и окраской сучка). Естественно, что животные не могут «упраж­нять» окраску или форму тела. Тем более не выдерживает критики по­ложение Ламарка о присущей якобы организмам тенденции к совершен­ствованию, обусловливающей их прогрессивное развитие. Эта часть уче­ния Ламарка отражает его идеалистические философские взгляды.

2.3 Значение эволюционной теории Ламарка

Научный подвиг Ламарка огромен. В период господства метафизических креационистских представлений он создал первую эволюционную тео­рию, провозгласив принцип изменяемости видов. Дарвин упоминал Ла­марка в числе своих предшественников. К. А. Тимирязев видел основную заслугу Ламарка в том, что он первым обратил внимание на фактор времени, необходимый для эволюции. Ламарк одним из первых отметил роль среды в изменчивости организмов.

С позиций науки сегодняшнего дня в учении Ламарка можно отме­тить много ошибочных положений. «Но мы не должны упускать из ви­ду,- писал Ф. Энгельс,- что во времена Ламарка паука далеко еще не располагала достаточным материалом для того, чтобы ответить на во­прос о происхождении видов иначе, как предвосхищая будущее,- так сказать, в порядке пророчества» Создав теорию эволюции, в основе своей материалистическую, Ламарк ©о многом делал уступки господствовавшему идеалистическому миро­воззрению. Непоследовательность его философии сказалась в представ­лениях о тенденции организмов к совершенствованию и неумении дать материалистическое объяснение градации. Ошибочным было отрицание реальности существования видов.

Ламарк ошибочно полагал, что для эволюции достаточно одного пря­мого влияния среды или упражнения и не упражнения органов, всегда приводящих якобы к адекватной изменчивости. Ламарк не дал последо­вательно материалистического объяснения ни многообразию форм, ни существующей в живой природе целесообразности.

Современники не приняли эволюционного учения Ламарка. Француз­ская буржуазия ко времени выхода в свет «Философии зоологии» утра­тила уже свою революционность и ее идеологи стали отходить от филосо­фии материалистов XVIII века. Научная мысль начала XIX века не была еще подготовлена к восприятию теории эволюции. Имела значение и не­убедительность ламарковской аргументации, обусловленная недостаточ­ностью фактического материала, говорившего в пользу эволюции. Сы­грало роль и то, что теория Ламарка была в известной мере умозрительной, не опиралась на практику и не находила в ней примене­ния. Тем не менее теория Ламарка оставила значительный след в науке, способствовала накоплению научных фактов и, в конце концов, торжест­ву эволюционной идеи.

Глава 3. Предпосылки возникновения эволюционной теории Дарвина

В 19 столетии трое ученых – Ч. Дарвин (см. рис. 2), А. Уоллес (см. рис. 3), и Г. Спенсер (см. рис. 4) – независимо друг от друга пришли к созданию эволюционных теорий. Безусловно, подобное совпадение не было случайностью, а было следствием накопленных в науке данных к этому времени.

Произошло кардинальное изменение представлений о возрасте Земли. Английский геолог Ч. Лайель (1797-1875) показал, что все особенности геологического строения Земли можно объяснить медленными изменениями земной поверхности под влиянием постоянных геологических факторов (атмосферные осадки, текучие воды, выветривание, извержения вулканов и пр.), а это возможно, только если допустить, что Земля существует много миллионов лет. Лайель также опроверг некоторые частные факты, которые использовались для доказательства теории катастроф Кювье.

Была доказана клеточная теория, а следовательно, было доказано единство всех живых организмов. Косвенным доводом в пользу единства всех позвоночных животных были открытия К.Бэра (1792-1876), названные впоследствии "законом зародышевого сходства".

На мысль о борьбе за существование и Ч.Дарвина и А.Уоллеса натолкнула работа Т.Р.Мальтуса (1766-1834) "Опыт о законе народонаселения", в которой была высказана идея о геометрической прогрессии размножения. Сама по себе идея о борьбе за существование возникала неоднократно в первой половине 19 века, однако она не связывалась с эволюцией. Так, английский зоолог Э. Блит (1810-1837) высказал идею о существовании в природе жесткой конкуренции, которая приводит к гибели менее приспособленных особей. По его представлениям отбор уничтожает все уклонения от нормы и предотвращает вырождение видов. Идея отбора также была высказана в работе английского лесовода П. Мэттью (1790-1874) "Строевой корабельных лес и древонасаждение".

Безусловно, огромное влияние на ученых 19 века оказывали выдающиеся успехи в селекции домашних животных, а также разработка теории искусственного отбора. В результате этих успехов создалось убеждение, что человек в состоянии менять внешний облик и хозяйственные качества домашних животных и культурных растений, приспосабливая их признаки к своим потребностям.

Таким образом, в конце 50-х годов 19 века были сняты практически все возражения против идеи изменения видов во времени и созданы предпосылки для возникновения эволюционной теории. Однако требовались доказательства того, что виды изменяются во времени не только в искусственных условиях, но и в дикой природе.

Глава 4. Чарльз Дарвин и его теория эволюции

4.1 Жизнь и труды Ч. Дарвина.

Чарльз Дарвин родился 12 февраля 1809 г. в семье врача. Во время обучения в университетах Эдинбурга и Кембриджа Дарвин получил глубокие знания в области зоологии, ботаники и геологии, навыки и вкус к полевым исследованиям. Большую роль в формировании его научного мировоззрения сыграла книга выдающегося английского геолога Чарльза Лайеля «Принципы геологии». Лайель утверждал, что современный облик Земли складывался постепенно под влиянием тех же естественных сил, что действуют и в настоящее время. Дарвин был знаком с эволюционными идеями Эразма Дарвина, Ламарка и других ранних эволюционистов, но они не казались ему убедительными.

Решающим поворотом в его судьбе стало кругосветное путешествие на корабле «Бигль» (1832—1837). По словам самого Дарвина, в ходе этого путешествия на него произвели самое сильное впечатление: «1) открытие гигантских ископаемых животных, которые были покрыты панцирем, сходным с панцирем современных броненосцев; 2) то обстоятельство, что по мере продвижения по материку Южной Америки близкородственные виды животных замещают одни других; 3) тот факт, что близкородственные виды различных островов Галапагосского архипелага незначительно отличаются друг от друга.

Было очевидно, что такого рода факты, так же как и многие другие, можно было объяснить только на основании предположения, что виды постепенно изменялись, и проблема эта стала преследовать меня».

По возвращении из плавания Дарвин начинает обдумывать проблему происхождения видов. Он рассматривает разные идеи, в том числе идею Ламарка, и отвергает их, так как ни одна из них не дает объяснения фактам поразительной приспособленности животных и растений к условиям их обитания. То, что ранним эволюционистам казалось изначально заданным и не требующим объяснений, представляется для Дарвина самым важным вопросом. Он собирает данные об изменчивости животных и растений в природе и в условиях одомашнивания. Через много лет, вспоминая, как возникла его теория, Дарвин напишет: «Вскоре я понял, что краеугольным камнем успехов человека в создании полезных рас животных и растений был отбор. Однако в течение некоторого времени для меня оставалось тайной, каким образом отбор мог быть применен к организмам, живущим в естественных условиях». Как раз в то время в Англии бурно обсуждались идеи английского ученого Т. Мальтуса о возрастании численности популяций в геометрической прогрессии. «В октябре 1838 г. я прочитал книгу Мальтуса «О народонаселении»,— продолжает Дарвин,— и так как, благодаря продолжительным наблюдениям над образом жизни животных и растений, я был хорошо подготовлен к тому, чтобы оценить значение повсеместно происходящей борьбы за существование, меня сразу поразила мысль, что при таких условиях благоприятные изменения должны иметь тенденцию сохраняться, а неблагоприятные — уничтожаться. Результатом этого и должно быть образование новых видов».

Итак, идея о происхождении видов путем естественного отбора возникла у Дарвина в 1838 г. В течение 20 лет он работал над ней. В 1856 по совету Лайеля он начал готовить свою работу к публикации. В 1858 г. молодой английский ученый Альфред Уоллес прислал Дарвину рукопись своей статьи «О тенденции разновидностей к неограниченному отклонению от первоначального типа». Эта статья содержала изложение идеи происхождения видов путем естественного отбора. Дарвин был готов отказаться от публикации своего труда, однако его друзья геолог Ч. Лайель и ботаник Г. Гукер, которые давно знали об идее Дарвина и знакомились с предварительными набросками его книги, убедили ученого, что обе работы должны быть опубликованы одновременно.

Книга Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь» вышла в 1859 г., и ее успех превзошел все ожидания. Его идея эволюции встретила страстную поддержку одних ученых и жесткую критику других. Этот и последующие труды Дарвина «Изменения животных и растений при одомашнивании», «Происхождение человека и половой отбор», «Выражение эмоций у человека и животных» немедленно после выхода переводились на многие языки. Примечательно, что русский перевод книги Дарвина «Изменения животных и растений при одомашнивании» был опубликован раньше, чем ее оригинальный текст. Выдающийся русский палеонтолог В. О. Ковалевский переводил эту книгу с издательских гранок, предоставленных ему Дарвином, и публиковал ее отдельными выпусками.

Один из ярких примеров естественного отбора в действии - Дарвиновские вьюрки. Вьюрки составляют около 40% от всех видов птиц, обитающих на этих островах. По-видимому, они ведут происхождение от одного вида вьюрков, залетевшего на острова много лет назад. Дарвин заметил, что в результате эволюции вьюрки заняли абсолютно различные экологические ниши. Предком галапагосских вьюрков была птица, обитавшая на земле и питавшаяся семенами. Современные потомки этого вьюрка включают птиц, живущих на земле и на деревьях, питающихся семенами, кактусами и насекомыми. Предполагают, что такое разнообразие среди близкородственных птиц подсказало Дарвину идею естественного отбора. Вот почему дарвиновские вьюрки стали одним из символов в истории науки (см. рис. 5).

4.2 Основные принципы эволюционной теории Ч. Дарвина.

Сущность дарвиновской концепции эволюции сводится к ряду логичных, проверяемых в эксперименте и подтвержденных огромным количеством фактических данных положений:

1. В пределах каждого вида живых организмов существует огромный размах индивидуальной наследственной изменчивости по морфологическим, физиологическим, поведенческим и любым другим признакам. Эта изменчивость может иметь непрерывный, количественный, или прерывистый качественный характер, но она существует всегда.

2. Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии.

3. Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование либо между особями одного вида, либо между особями разных видов, либо с природными условиями. В понятие «борьба за существование» Дарвин включил не только собственно борьбу особи за жизнь, но и борьбу за успех в размножении.

4. В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые случайно оказались адаптивными к данным условиям среды. Это принципиально важный момент в аргументации Дарвина. Отклонения возникают не направленно — в ответ на действие среды, а случайно. Немногие из них оказываются полезными в конкретных условиях. Потомки выжившей особи, которые наследуют полезное отклонение, позволившее выжить их предку, оказываются более приспособленными к данной среде, чем другие представители популяции.

5. Выживание и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором.

6. Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях существования постепенно ведет к дивергенции (расхождению) признаков этих разновидностей и, в конечном счете, к видообразованию.