Тема 13.
Биологическая эволюция и генетика
Эволюция – это любой длительный процесс изменения каких-либо
параметров (происходит от латинского слова, обозначающего «раз-
вертывание»). Например, первый миллиард лет, до появления жиз-
ни, на Земле шла химическая эволюция. Идею биологической эво-
люции, т.е. мысль о том, что сложные организмы произошли от более
простых, примитивных впервые предложил в начале XIX века
французский биолог Ж.Б. Ламарк. К этому времени в разных облас-
тях естествознания – геологии, палеонтологии, эмбриологии – нако-
пились данные, указывающие на изменяемость органического мира.
Тем не менее, многие натуралисты и философы того времени не при-
знавали идею эволюции, их аргументы сводились к тому, что никто
экспериментально не наблюдал превращения одних видов в другие.
Между видами, как правило, отсутствуют промежуточные формы.
Ламарк правильно заметил, что живым организмам свойственна на-
следственность и изменчивость, но неверно указал механизм, дви-
жущую пружину эволюции. Согласно его представлениям, любые
качества, приобретенные организмом при жизни, он передает своим
потомкам, поскольку всему живому свойственно стремление к само-
усовершенствованию. А конкретным воплощением этого стремления
является упражнение (или неупражнение) органов: если организм
Концепции современного естествознания
55
тренирует, упражняет свой орган, то он развивается, если нет – ат-
рофируется и исчезает. Пример с жирафами.
Многие биологи стали ревностными последователями Ламарка и
ожесточенно критиковали появившееся в середине XIX века эволю-
ционное учение английского ученого Ч. Дарвина. Проведя пять лет в
кругосветном плавании и сделав многочисленные наблюдения, он
пришел к выводу, что движущей пружиной биологической эволюции
является борьба за существование (внутривидовая, межвидовая и
борьба с неблагоприятными природными условиями). Результатом
этой борьбы является естественный отбор. На Земле рождается го-
раздо больше различных живых организмов, чем может выжить; в
результате естественного отбора выживают наиболее приспособлен-
ные к конкретным, сегодняшним условиям существования. Если из-
менятся условия, будут выживать другие виды, наиболее приспособ-
ленные уже к новым условиям. Результатом многолетних исследо-
ваний Ч. Дарвина явилась его книга «Происхождение видов путем
естественного отбора». Из основных четырех идей Дарвина две сов-
падают с положениями Ламарка о наследственности и изменчиво-
сти. Третья идея – это мысль об общности происхождения живых су-
ществ (Ламарк считал, что каждый организм или вид имеет незави-
симую эволюционную линию). Наконец, четвертый краеугольный
камень дарвиновского учения – это теория естественного отбора.
Как уже было сказано, у Дарвина оказалось много научных оппо-
нентов. Одним из них был английский инженер и математик Джен-
кин, выдвинувший очень серьезное возражение против дарвинов-
ской эволюции. Суть его заключалась в том, что при скрещивании
двух особей их свойства усредняются, и внутри вида все особи
примерно одинаковы по своим признакам, вследствие чего
естественный отбор оказывается невозможным. Ответить на это
возражение Ч. Дарвин так и не смог до конца своей жизни. Ответ
содержался в недрах другого раздела биологии, прошедшего
мучительный путь развития – генетике. Но прежде, чем мы
перейдем к этой новой науке, родившейся в XIX, а стремительно
развившейся в ХХ веке, науке, как локомотив вытащившей всю
биологию из описательно-терминологических рамок на лидирующие
позиции в естествознании, необходимо отметить, что учение Ч.
Дарвина, о котором шла речь выше, следует рассматривать все же
как научную гипотезу, а не как теорию: оно основано на косвенных
доказательствах и ничего не предсказывает.
Разумова Е.Р.
56
Основателем генетики был чешский монах-августинец Г. Мендель.
Получив физико-математическое образование в Венском универси-
тете, он провел на монастырском огороде в городе Брно блестящие
опыты по искусственному скрещиванию чистых линий цветов деко-
ративного душистого горошка и на основании статистической обра-
ботки результатов более 6 тысяч скрещиваний сформулировал три
закона генетики:
1. В первом поколении гибридов проявляются только доминантные
(подавляющие) признаки (красный цвет цветков, желтый цвет горо-
шинок). Рецессивные (подавляемые) признаки исчезают (белые
цветки, зеленые горошины).
2. Во втором поколении гибридов наблюдается расщепление при-
знаков в соотношении 3:1 (75% доминантных и 25% рецессивных),
т.е. рецессивные признаки проявляются через поколение.
3. Расщепление признаков в указанном соотношении идет незави-
симо по каждому признаку (цвет цветков, цвет и форма горошин).
Но главный вывод, к которому пришел Г. Мендель – это мысль о
существовании дискретной единицы наследственности, впоследствии
названной геном. При жизни Г. Менделя его труды были неизвестны
научному миру; вторым рождением генетики считается 1900 год, ко-
гда его работа, сделанная в 1865 г., была опубликована в журнале
«Natura».
Следующим этапом развития генетики были работы немецкого
зоолога А. Вейсмана, показавшего, что половые клетки обособлены
от остального организма и поэтому не подвержены влияниям, дейст-
вующим на остальные (соматические) клетки.
Далее американский генетик Т. Морган в начале ХХ века создал
хромосомную теорию наследственности. Хромосомы, содержащиеся в
клеточных ядрах, как впоследствии выяснилось, состоят из молекул
ДНК, обернутых белком – ферментом. Число и конфигурация хромо-
сом в клетке определяют биологический вид.
На первых этапах развития генетики ее считали мощным аргу-
ментом против эволюционной теории: если существуют гены, носите-
ли наследственной информации, передающиеся из поколения в по-
коление, то эволюция невозможна.
Примирило идеи эволюции и генетики открытие голландским уче-
ным Г. де Фризом наследуемых мутаций, составляющих основу
дискретной изменчивости. Мутация – это передаваемое по наследст-
ву частичное изменение структуры гена. Понятие мутации в генети-
ке аналогично понятию флуктуации в синергетике. Это чрезвычайно
Концепции современного естествознания
57
редкое событие (у одной особи из тысячи под действием так назы-
ваемых мутагенных факторов (радиации, изменения температуры,
химических веществ, вирусов) может мутировать один ген). Но эти
мутации накапливаются в популяциях и в конечном итоге обуслав-
ливают изменение их генофонда (совокупности все генов популя-
ции).
В середине ХХ века на стыке классической генетики и дарвинов-
ского учения об эволюции возникла современная синтетическая тео-
рия эволюции. Элементарной единицей в ней является популяция,
именно в ее рамках происходят и накапливаются наследственные
изменения генофонда. Если данная мутация повышает приспособ-
ляемость организмов к определенной среде обитания, она будет под-
держиваться естественным отбором, если нет, то она ведет к выми-
ранию популяции и вида.
В середине ХХ века был открыт триплетный генетический код,
универсальный для всех живых организмов Земли, и стало очевид-
но, что клеточное ядро – орган управления, содержащий всю инфор-
мацию о клетке. Генетика свидетельствует о том, что мы несем в себе
информацию о наших умерших предках, обо всей природе.
В СССР в 20-е – 30-е годы ХХ века генетика развивалась очень ус-
пешно. Во главе ее стоял выдающийся ученый академик Н.И. Вави-
лов. В экспедициях по всему миру он собрал уникальную коллекцию
злаков (более 20 тысяч видов), его работы были широко известны в
научном мире. Однако, сторонники авантюриста Т.Д. Лысенко отри-
цали генетику, называли ее «буржуазной лженаукой». Советская
власть поддержала Лысенко, в результате Н.И. Вавилов и многие
другие генетики были репрессированы. Ныне трагедия отечествен-
ной генетики состоит в том, что был уничтожен не только сам Н.И.
Вавилов, но и его школа. Однако благодаря усилиям энтузиастов –
оставшихся в живых нескольких учеников Н.И Вавилова – сохрани-
лась его уникальная коллекция, пережившая репрессии генетиков,
блокаду Ленинграда, последующие гонения. Многие виды злаков
уже исчезли с лица Земли (см. далее раздел «Экология») и сохрани-
лись только в коллекции Н.И. Вавилова, и это – лучший памятник
репрессированному ученому.
Контрольные вопросы по Теме 13:
1. В чем главное различие эволюционных концепций Ж.Б. Ла-
марка и Ч. Дарвина?
Разумова Е.Р.
58
2. Что такое мутация?
3. Кто автор хромосомной теории и в чем ее суть?
Литература: 5, 8, 9, 21, 22, 23, 24.