7.2. Эволюционная теория

Эволюционная теория Ч. Дарвина построена на трех «китах» – изменчивости, наследственности и естественном отборе. Изменчивость – это способность организмов приобретать новые свойства и признаки и изменять их по разным причинам. Именно изменчивость является первым и главным звеном эволюции. Наследственность – это способность живых организмов передавать свои свойства и признаки последующим поколениям. Естественный отбор является результатом борьбы за существование и означает выживание и успешное размножение наиболее приспособленных организмов.

Ч. Дарвин различал три вида борьбы за выживание: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неживой природой. С помощью естественного отбора группы особей одного вида из поколения в поколение накапливают различные приспособительные признаки и в результате приобретают настолько существенные отличия, что превращаются в новые виды (принцип расхождения признаков). Так можно прийти к выводу, что все виды произошли от единого существовавшего когда-то источника жизни. Идея расходящейся эволюции была также одним из достижений учения Дарвина.

Следует заметить, что современная наука, (в частности генетика), достигла более глубокого понимания изменчивости и наследственности. Изменчивость животного и растительного мира может быть достигнута соблюдением двух условий: непосредственным воздействием внешней среды и посредством мутаций. При первом пути наследственный аппарат организма не изменяется, и изменения по наследству не передаются. Во втором случае (мутации) изменяется наследственный аппарат (гены, хромосомы) и эти полученные организмом изменения передаются по наследству.

В 1871 г. вышла новая книга Ч. Дарвина «Происхождение человека и половой отбор», в которой доказывается, что человек произошел от общего с обезьяной существа. В конце XIX в. успех теории Дарвина был огромен. Но уже в начале XX в. появляется генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов, которая выразила сначала недоверие теории Дарвина. Однако к 30-м годам XX в. ситуация изменилась.

Генетика сама стала эволюционной, а ее связь с теорией Дарвина привела к современной (синтетической) теории эволюции (СТЭ). Наука установила природу наследственности и изменчивости. Основоположником ее является Г. Мендель. Этот ученый открыл законы наследственности, названные его именем. В первом законе Менделя утверждается единообразие первого поколения гибридов, т.е. проявление у них признака одного из родителей. Это явление Мендель назвал доминированием, а сам признак доминантным. Поэтому первый закон часто называют законом доминирования. Подавленный признак был назван рецессивным.

Второй закон Менделя гласит, что если потомков первого поколения, одинаковых по изучаемому признаку, скрестить между собой, то во втором поколении признаки обоих родителей проявляются в определенном числовом соотношении: ¾ особей будут иметь доминантный признак, а ¼ - рецессивный. Следовательно, рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а становится только приниженным и проявляется во втором гибридном поколении. В связи с этим второй закон Менделя называется законом расщепления.

Третий закон Менделя – закон независимого комбинирования – подтверждает, что при скрещивании двух гомозиготных особей (одинаковых по генотипу), отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга во всех возможных сочетаниях.

Генетика в начале XX в. начинает бурно развиваться. И важнейшим ее принципом стал принцип дискретности, открытый Менделем, то есть признаки организма определяются отдельными (дискретными) факторами. В 1909 г. было введено понятие гена как элементарной единицы наследственности. Каждый ген отвечает за какой-то один наследственный признак.

Было доказано, что гены расположены в хромосомах, находящихся в ядрах клеток. Эти хромосомы состоят из молекул ДНК и белков. Ген представляет собой участок молекулы ДНК, которые являются носителем полной информации о наследственности. Если подытожить в какой-то мере выводы генетики на сегодня, наследственные признаки передаются следующим поколениям в виде дискретных единиц (генов).

Гены – отдельные минимальные участки молекул ДНК, находящиеся в хромосоме ядра. Они кодируют отдельные функционально важные белки по принципу однозначного соответствия (один ген – один белок или один фермент). Гены могут объединяться в организме, возникающем в результате оплодотворения, но затем расходиться (расщепляются), так что в репродуктивную клетку поступает для передачи следующему поколению либо один, либо другой ген.

Сегодня путь молекулярной биологии в какой-то мере напоминает способ проникновения физики в микромир и создание квантовой механики. На основе законов микромира физике удалось многое понять и объяснить в макро- и мегамире. В микробиологии сейчас накоплен огромный экспериментальный материал: открыта структура ДНК и РНК, выяснен механизм воспроизведения ДНК, роль РНК в синтезе белка, изучена структура, свойства и синтез многих белков, исследован процесс удвоения ДНК и многое-многое другое.

Генная инженерия – это метод синтеза и выделения генов. Так как гены кодируют ферменты, белковые гормоны, защитные белки и др. виды белков, то искусственный синтез всех этих веществ представляется захватывающим. Клеточная инженерия основана на соединении клеток разных видов растений и объединения их генетических программ. В результате этого можно получать ценные лекарственные и пищевые вещества, витамины, выращивать новые растения – гибриды, которые обычным путем не скрещиваются. В зародыши клеток животных уже научились вводить нужные гены и получать новые виды. Человечество способно сегодня создавать уникальные генетические программы и на этой основе получать новые виды веществ, растений и животных. Биотехнология означает использование принципов работы живых клеток для решения практических задач и создания промышленных технологий.