7.3. Эволюционное учение

Учение о причинах, движущих силах и закономерностях эволюции занимает одно из центральных мест в системе наук о природе. Под эволюцией в биологии понимают процесс развития жизни от одноклеточных простейших организмов до сложных многоклеточных растений и животных.

Идея эволюции давно привлекала внимание ученых. Уже в античности Аристотель сформулировал представление о постепенном и непрерывном развитии живого («лестнице природы»). В Средние века доминировала идея о неизменности созданного Богом мира, в том числе и всех видов растений и животных. Сам термин «эволюция» был введен в научный обиход швейцарским биологом Ш. Бонне в 1762 г. Бонне понимал под этим термином процесс длительного, постепенного изменения, приводящего к появлению новых видов. Первая попытка построения целостной концепции развития органического мира была сделана французским ученым Ж.Б. Ламарком («Философия зоологии», 1809 г.). В основу его теории, опиравшейся на экспериментальные данные, было положено представление о развитии, постепенном и медленном, от простых форм к сложным и о роли внешней среды в преобразовании организмов. Ламарк считал, что первые зародившиеся организмы дали начало всему многообразию существующих растений и животных. Главной причиной эволюции, по его мнению, было присущее живой природе стремление к самосовершенствованию и усложнению. Вторым фактором он называл влияние внешней среды, заставляющее упражнять и развивать соответствующие органы. Ламарк полагал, что изменения этих органов передаются по наследству. При этом потомство продолжает развиваться в том же направлении, и один вид превращается в другой.

В 1859 г. вышла в свет знаменитая книга Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора». Обобщив отдельные эволюционные идеи и материалы собственных наблюдений, Дарвин представил развернутую теорию эволюции, являющуюся основой современного эволюционного учения. Согласно его концепции эволюция осуществляется в результате взаимодействия трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора. Благодаря изменчивости разные особи в борьбе за существование оказываются в неравном положении. Особи, наиболее приспособленные к условиям внешней среды, имеют больше шансов выжить в результате естественного отбора и оставить потомство, т.е. передать полезные признаки по наследству. Эти признаки постепенно распространяются в популяции, и тем самым естественным отбором формируются виды, приспособленные к измененным внешним условиям.

О механизме наследования приобретенных признаков Дарвин высказывался очень неопределенно. Он считал, что эволюция имеет непрерывный характер («природа не делает скачков»). Между тем в палеонтологических рядах отсутствуют многие промежуточные, переходные формы от одного биологического вида к другому. В связи с этим теория Дарвина никогда не испытывала недостатка в оппонентах. В дальнейшем она подверглась значительным уточнениям, дополнениям и исправлениям. Особую роль в последующем развитии эволюционного учения (неодарвинизма) сыграла генетика. чнениям, дополнениямляются мутации и рекомбинации генов.в форме генов передаются последующим поколениям. Механизм наследования приобретенных признаков был объяснен с помощью ее законов. В популяции постепенно в процессе естественного отбора накапливаются полезные признаки, которые в форме генов передаются последующим поколениям т.е. наследуются не сами признаки, а геномы. Генофонд популяции изменяется под влиянием условий среды. Причиной наследственной изменчивости являются мутации и рекомбинации генов. Естественный отбор приводит к избирательному воспроизведению наиболее удачных генотипов и накоплению полезных изменений в популяции, определяя направление ее эволюции.

В синтетической теории эволюции, созданной в 30-е гг. ХХ столетия С.С. Четвериковым и другими учеными, было введено понятие о микроэволюции (в пределах популяции) и макроэволюции (образование надвидовых таксонов). Было доказано, что отбору подвергаются не отдельные признаки, а генотип всей популяции. Элементарной единицей эволюции считается не вид, как у Дарвина, и не особь, как у Ламарка, а популяция. В работах А.В. Яблокова, Н.В. Тимофеева-Ресовского и др. установлено, что для возникновения стойких эволюционных сдвигов требуется не менее четырех факторов: мутаций, флуктуации численности особей, изоляции и естественного отбора.

По современным представлениям эволюция осуществляется по типу «прерывистого равновесия»: долгое время виды могут практически не изменяться, но в результате крупной мутации или резкого изменения условий среды меняется генофонд популяции и достаточно быстро появляется новый вид. Гипотеза прерывистой эволюции объясняет отсутствие непрерывного развития в ископаемых останках (промежуточных форм). Видообразование может происходить разными способами – и постепенно, и скачкообразно. На эволюционный процесс могли влиять оледенения, дрейф континентов, падения метеоритов, изменения магнитного поля Земли, вспышки на Солнце и т. д. По научным данным большинство важнейших эволюционных преобразований совершилось довольно внезапно около 600 млн лет назад (кембрийский взрыв видообразования). Все виды животных возникли практически одновременно (за 60 млн лет). Потом скорость видообразования резко упала.

В настоящее время нет твердо установленных законов эволюции. Есть подкрепленные фактами гипотезы. Эволюцию в прошлом подтверждают данные палеонтологии, биогеографии, сравнительной эмбриологии, селекции. Популяции макромолекул можно заставить развиваться в желаемую сторону, проводя циклы мутаций и селекции. Один из основателей сравнительной эмбриологии К.Бэр обнаружил сходство в развитии зародышей всех групп позвоночных на ранних этапах развития, а Э.Геккель высказал мысль о том, что стадии эмбрионального развития организма повторят эволюционную историю его вида. На основании этого был сделан вывод о наличии у позвоночных общего предка. Собран обширный палеонтологический материал. И хотя одних ископаемых останков недостаточно для обоснования теории эволюции, они подтверждают факт прогрессивного возрастания сложности организмов.

Тем не менее, эволюционное учение, как и во времена Дарвина, является предметом оживленных споров. Доводы против теории эволюции не беспочвенны. Во-первых, попытки создания с помощью селекции новых видов растений и животных оказались безрезультатными. Биологические виды на редкость консервативны. Опыты по скрещиванию различных видов растений и животных показывают, что гибриды неустойчивы и видовые признаки расходятся во втором и последующих поколениях. Во-вторых, мутации случайны. Для того чтобы мутация была благоприятной, необходимо чудесное совпадение – синхронное полезное нарушение сразу целого набора генов. Если бы природа эволюционировала по принципу «выживает сильнейший и приспособленнейший мутант», мир был бы переполнен кошмарными существами, а геологические слои содержали бы множество всяких уродов в гораздо большем количестве, чем нормальных существ. В-третьих, в борьбе за существование простые формы часто имеют преимущества перед сложными. Простейшие организмы вряд ли можно считать менее приспособленными к жизни, чем высокоорганизованные. Если выживает самый приспособленный, то на Земле и жили бы одни «приспособленцы» – простейшие организмы. Естественным отбором трудно объяснить разнообразие столь сложных организмов, которое мы наблюдаем сегодня. Таким образом, проблема эволюции жизни принадлежит к числу активно изучаемых, но пока не решенных вопросов.