Эволюционные теории Ж. Б. Ламарка и Ч. Дарвина

На этих постулатах, безупречных с точки зрения логики и подкрепленных огромным количеством фактов, была создана современная теория эволюции.

Главная заслуга Дарвина в том, что он установил механизм эволюции, объясняющий как многообразие живых существ, так и их изумительную целесообразность, приспособленность к условиям существования. Этот механизм — постепенный естественный отбор случайных ненаправленных наследственных изменений.

4.3 Логика работ Ч. Дарвина при доказательстве эволюции

Основной труд Ч.Дарвина, в котором излагается теория эволюции, получил название "Происхождение видов". Сам Ч. Дарвин "Происхождение видов" считал "одним сплошным аргументом" в пользу эволюции.

"Происхождение видов" представляет собой классическое индуктивное построение, в котором из многочисленных фактов делаются выводы первого порядка, а затем логически выводятся заключения более высоких порядков.

Обзор данных по искусственному отбору показывает эффективность этого метода. Основной вывод Ч. Дарвина из этих данных состоит в том, что путем отбора уклоняющихся особей можно постепенно выйти за пределы изменчивости исходной формы. Анализ данных по изменчивости диких видов животных и растений позволил Ч.Дарвину показать, что все виды живых организмов изменчивы. Далее, используя принцип единства формы и функции Ж.Л.Кювье, Ч.Дарвин приходит к выводу об относительности приспособленности: если особи одного вида чем-то отличаются друг от друга (изменчивы), а форма и функция связаны друг с другом, то разные особи одного вида будут в разной степени приспособлены к конкретным условиям обитания. Затем, опираясь на многочисленные факты, Ч.Дарвин доказывает, что многие признаки наследуются. А если это верно, то существует наследственная изменчивость по приспособленности.

После этого, опираясь на геометрическую прогрессию размножения, характерную для живых организмов, и ограниченность средовых ресурсов (подавляющее большинство потомков одной пары особей гибнет), Ч.Дарвин делает вывод о том, что в природе постоянно происходит борьба за существование. Следовательно, в борьбу за существование вступают особи, различающиеся по приспособленности, откуда в свою очередь следует неизбежность естественного отбора – особи, более приспособленные к конкретным условиям, имеют больше шансов оставить потомство.

В итоге, из идеи о постоянном действии естественного отбора, из данных о том, что отбор позволяет выйти за пределы изменчивости исходного вида, а также из данных о длительном существовании Земли, с неизбежностью следует вывод о существовании эволюции. Дискретность видов Ч.Дарвин объяснял действием дизруптивного отбора: в ходе эволюции виды специализируются к разным условиям, а промежуточные формы элиминируются, не выдерживая конкуренции со специализированными особями. По мнению Ч. Дарвина, виды не дискретны во времени (связаны отношением предок-потомок), но дискретны на каждом временном срезе. Эта его идея в настоящее время является общепризнанной.

Заключительные главы "Происхождения видов" посвящены обсуждению данных палеонтологии, сравнительной анатомии, эмбриологии, биогеографии и проблемы эволюции инстинктивного поведения. Здесь Ч.Дарвин убедительно показывает, что эти данные не противоречат теории эволюции.

4.4 Формирование синтетической теории эволюции.

Проблема наследования изменений была ключевой для судьбы дарвиновской теории. Во времена Дарвина господствовали представления о слитной наследственности. Наследственность объяснялась слиянием «кровей» предковых форм. «Крови» родителей смешиваются, давая потомство с промежуточными признаками. Именно с этой позиции выступал против теории Дарвина математик Ф. Дженкин. Он считал, что накопление благоприятных уклонений невозможен, так как при скрещивании они растворяются, разбавляются, становятся пренебрежимо малыми и, наконец, исчезают вовсе. Дарвин, который нашел ответы на большинство возражений против своей теории, выдвинутых его современниками, этим возражением был поставлен в тупик.

Выход из этого тупика давала теория корпускулярной, дискретной наследственности, созданная Грегором Менделем (1822—1884). Наследственность дискретна. Каждый родитель передает своему потомку одинаковое количество генов. Гены могут подавлять или модифицировать проявления других генов, но не способны изменять информацию, записанную в них. Иначе говоря, гены не изменяются при слиянии с другими генами и передаются следующему поколению в той же форме, в какой они получены от предыдущего. В случае неполного доминирования мы действительно наблюдаем у потомков первого поколения промежуточное проявление признаков родителей. Но во втором и последующих поколениях родительские признаки могут вновь проявиться в неизменном виде.

В 1920-х годах был осуществлен синтез дарвинизма и генетики. Решающую роль в осуществлении этого синтеза сыграл выдающийся отечественный генетик С.С. Ч е т в е р и к о в. На основании своих работ по анализу природных популяций он пришел к пониманию механизмов накопления и поддержания индивидуальной изменчивости. Одновременно с С. С. Четвериковым к синтезу идей корпускулярной генетики с классическим дарвинизмом пришли Р. Ф и ш е р, Дж. Х о л д е й н и С. Р а й т. Крупный вклад в формирование современной синтетической теории эволюции внесли зоолог Э. М а й р и палеонтолог Дж. С и м п с о н. Теория естественного отбора была развита в трудах выдающегося отечественного ученого И. И. Ш м а л ь г а у з е н а. Основы экологии, биогеографии, филогенетической систематики и этологии (науки о поведении животных), заложенные в трудах Дарвина, развились в самостоятельные науки и, в свою очередь, внесли важнейший вклад в формирование современных представлений о путях, механизмах и закономерностях эволюции. Важнейшие успехи эволюционной биологии в последние годы были достигнуты, благодаря активному применению в эволюционных исследованиях идей и методов молекулярной генетики и биологии развития.

4.5 Значение эволюционной теории Ч. Дарвина

Появление эволюционной теории Ч. Дарвина имело огромное значение для биологии. Развитие органического мира нашло в ней свое естественное материалистическое объяснение. Тем самым был нанесен непоправимый удар по церковным догмам о сотворении мира и его неизменности. Именно за эту диалектико-материалистическую сущность теория Дарвина была очень высоко оценена классиками марксизма-ленинизма.

Теория Дарвина внесла в биологию исторический метод. Все биологические науки в теории Дарвина получили совершенно новую, истинно научную основу. Огромные новые перспективы открылись и перед селекцией. Вскрытые Дарвином факторы породо- и сортообразования позволили более широко и умело использовать их, ускоряя и совершенствуя селекционный процесс. Возникла специальная наука генетика, значительно расширившая знания о наследственности и изменчивости.

Основываясь на эволюционном значении сложных взаимоотношений между организмами в природе, человек оказался вооруженным эффективными способами воздействия на природу.

Наконец, именно благодаря теории Дарвина человек смог заглянуть в свое далекое прошлое. Основы антропологии – науки о происхождении человека — были заложены Ч. Дарвином.

В самое последнее время возникла наука бионика, в которой разрабатываются пути технического использования тех удивительных приспособлений, которые созданы естественным отбором.

Если всеми прогрессивными учеными мира теория Дарвина была встречена с восторгом как долгожданная и необходимая основа для дальнейших исследований, то совершенно иначе отнеслись к этой материалистической теории церковь и реакционные ученые-идеалисты. Немало было попыток опровергнуть и исказить дарвинизм. Но все эти попытки наталкивались на твердый и решительный отпор со стороны последователей и защитников теории Дарвина. В России особенно много в этом отношении было сделано горячим пропагандистом Дарвина — К. А. Тимирязевым. Высоко оценив его эволюционную теорию, К. А. Тимирязев всей силой своего блестящего таланта встал на ее защиту. Он взял на себя нелегкий труд сделать эту научную теорию достоянием широких масс общественности. Ему принадлежит блестящее по тонкости, научной строгости и предельной доступности изложение этой теории в книге «Чарльз Дарвин и его учение». Вместе с тем теория Дарвина стала основой и его собственных научных исследований в области физиологии растений. То же надо сказать и о других русских последователях Дарвина, принявших его теорию за основу своих исследований. К ним относятся эмбриологи А. О. Ковалевский и И. И. Мечников, палеонтолог В. О. Ковалевский и многие другие.

Так эволюционная теория Чарлза Дарвина, созданная свыше ста лет назад, стала материалистической основой наших современных представлений о природе, о путях и закономерностях ее развития, о способах управления биологическими процессами.

4.6 Развитие теории Ч. Дарвина. Российская эволюционная школа

Работа Ч.Дарвина фактически стала катализатором развития генетики. В конце 19 века появилось несколько теорий наследственности, которые в той или иной степени использовали идеи Дарвина. Наиболее популярной была теория зародышевой плазмы немецкого биолога Августа Вейсмана (1834-1914). Вейсман, в отличие от Дарвина, не допускал возможности изменения наследственных зачатков под влиянием внешних условий. Зародышевая плазма может меняться в ряду поколений в результате смешения родительских зачатков, а также в результате зачаткового отбора. Новые жизненные формы возникают в результате отбора детерминант и их неравномерного распределения в половой клетке. Дарвиновский отбор лишь блокирует непригодные формы. В рамках неодарвинизма Вейсмана, дифференцировка в ходе онтогенеза объяснялась редукцией наследственных зачатков в результате клеточных дроблений: в специализированных клетках остаются только детерминанты, определяющие их специализацию. Половые клетки сохраняются в результате их обособления на ранних стадиях онтогенеза. Хотя Хансу Дришу (1867-1941) на зародышах морского ежа удалось быстро опровергнуть утверждение Вейсмана о расхождении детерминантов в ходе последовательного дробления соматических клеток, были получены данные, подтверждающие гипотезу об элементарных носителях наследственности. Практически одновременно Карл Эрих Корренс (1864-1933) в Германии, Хуго Де Фриз (1848-1935) в Голландии, Вильям Бэтсон (1861-1926) в Англии, работая на разных объектах, заново открыли законы Менделя. В 1903 г. Де Фриз впервые описывает мутации. В том же году Людвиг Иоганнсен (1857-1927) получает доказательства неэффективности искусственного отбора в чистых линиях. Генетика вступила в резкий конфликт с теорией Дарвина. Функцию отбора Ч.Дарвина в лучшем случае сводили к выбраковке неудачных мутантов. Исследования группы ученых под руководством Томаса Ханта Моргана (1866-1945) выявили закономерности сцепления генов и кроссинговера, что позволило им полностью разъяснить цитологический механизм законов Менделя. Эти исследования послужили стимулом к разработке генетических основ теории естественного отбора. В итоге к началу 20 века сформировалось новое представление о механизме эволюции (генетический дарвинизм Моргана):

1.      Генотип – сумма генов, а фенотип – сумма признаков, как правило, определяемых одним геном.

2.      Иногда возникают скачкообразные изменения генов (мутации), приводящие к изменению признаков.

3.      Мутации крайне редки (их вероятность 10-5 – 10-6), но т.к. генов много, в популяции в каждый конкретный момент времени имеется некоторое количество мутантов.

4.      Большинство мутаций вредны, но иногда появляются полезные или условно вредные мутации.

5.      Естественный отбор как сито устраняет носителей вредных мутации и сохраняет особей, несущих полезные генетические изменения в данных условиях.

6.      В результате концентрация полезных мутаций в генофонде популяции возрастает, что приводит к прогрессивной эволюции.

Простота и четкость концепции сделали ее очень привлекательной. Однако с позиции генетического Дарвинизма трудно объяснить многие реально наблюдаемые явления. В частности, виды животных и растений всегда отличаются от их предков (или близких видов) комплексом полигенных признаков, причем каждая из мутаций в отдельности часто является вредной. В рамках данной концепции также трудно объяснить явление фиксации модификаций, появление новых признаков, ранее не существовавших у исходного вида. Загадкой оставались причины повторения филогенеза в онтогенезе.

Кроме того, в существовавшем на начало 20 века виде, теория Дарвина не могла дать удовлетворительного объяснения неравномерности темпов эволюции и причин массового вымирания крупных таксонов. Это служило поводом для многих ученых того времени отказаться от этой теории.

Однако к середине 20 века были сняты основные возражения против теории Ч.Дарвина. Решающую роль в этом сыграли работы Российских ученых.

В 1912 г. Алексей Николаевич Северцов (1866-1936) опубликовал работу "Этюды по теории эволюции", в которой изложил теорию филэмбриогенезов. Иван Иванович Шмальгаузен (1884-1963), ученик А. Н. Северцова, продолжил это направление в работе "Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии" (1938). Стало понятным, что эволюция совершается путем изменения онтогенеза. К имеющимся у предков стадиям развития в ходе эволюции присоединяются новые. В дальнейшем, в результате рационализации и автономизации онтогенез перестраивается и упрощается, но при этом остаются неизменными "корреляции общего значения" (формообразовательные аппараты). Именно по подобным "узловым" точкам мы и судим о повторении филогенеза в онтогенезе.

Разработанные А. Н. Северцовым принципы филогенетических изменений органов (1931) позволили объяснить, как в ходе эволюции возникают новые органы и функции. Например, одна из дополнительных (второстепенных) функций, которая не оказывала определяющего влияния на морфологию предковой структуры, у потомков в ходе эволюции может стать главной, вызвав соответствующие морфологические изменения органа.