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.