Книга: Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

§ 46 Дарвинизм и синтетическая теория эволюции

§ 46 Дарвинизм и синтетическая теория эволюции

Чарлз Дарвин, родившийся в семье врача, окончил Эдинбургский университет и получил прекрасное естественнонаучное образование. В 1832 г. его пригласили принять участие в кругосветном плавании на корабле «Бигль» в качестве натуралиста и собирателя коллекций (рис. 140).

Рис. 140. Ч. Дарвин и маршрут его экспедиции

Во время этого путешествия Дарвин всё больше и больше убеждался в том, что виды живых организмов постепенно изменялись. Одним из ключевых наблюдений, подтолкнувших Дарвина к созданию его теории, было изучение галапагосских вьюрков.

Вьюрки – это семейство небольших птиц отряда Воробьинообразные, обитающее практически по всему земному шару. Живут они и в Южной Америке, и на Галапагосских островах, расположенных недалеко от этого материка, однако не настолько близко, чтобы маленькая птичка могла преодолеть разделяющее их водное пространство. Дарвин обнаружил на островах 13 различных видов вьюрков, отличных от материковых видов и различающихся между собой из-за того, что каждый из них занимал собственную, отличную от других, экологическую нишу (рис. 141).

Рис. 141. Разнообразие вьюрков на Галапагосских островах

Было очевидно, что эти виды не зародились или тем более не были сотворены на островах, а произошли от общих предков, видимо, когда-то случайно занесённых с материка. Этот предок, очевидно, принадлежал к одному материковому виду, но в результате приспособления к островным условиям и конкуренции расселился по разным нишам и в результате изменил свой облик и распался на несколько различных видов.

Это заключение и привело Дарвина к мысли, что существующая в настоящее время флора и фауна постепенно, путём расхождения признаков (дивергенции) образовалась от вымерших предковых форм. Напрашивалось сравнение с селекцией, т. е. с выведением новых пород животных и сортов растений из изначально диких, одомашненных человеком, животных и растений (рис. 142). Желая получить наиболее выгодные для него формы живых организмов, например коров с высоким удоем, кур, несущих большое количество яиц, или сладкие яблоки, человек отбирал особей с наиболее подходящими признаками и старался получить от них как можно больше потомства. То же он проделывал в следующем поколении и так далее много раз, пока не получал особь с требуемыми качествами. При этом потомки иногда разительно отличались от предков. Сравните волка с болонкой или дикого свирепого кабана с домашней свиньёй, с трудом встающей на ноги. Процесс выведения человеком новых пород и сортов называют искусственным отбором.

Рис. 142. Породы голубя: А – дикий; Б – дутыш; В – якобинец; Г – турман; Д – почтовый; Е – павлинный

Естественный отбор и борьба за существование

Дарвин предположил, что в природе в процессе происхождения видов осуществляется схожий отбор, но поскольку в этом случае нет человека, ставящего перед собой определённую цель, то этот отбор является не искусственным, а естественным. Каким же образом происходит отбор в отсутствие ставящего перед собой цели человека?

Дарвин предположил, что в основе естественного отбора лежит борьба за существование. Причиной же борьбы за существование является несоответствие между уровнем рождаемости животных и растений и возможностями окружающей среды обеспечить существование всех родившихся особей. Например, треска за один нерест вымётывает более миллиона икринок. Но поскольку в течение множества лет численность трески на Земле не увеличивается, то значит, что до состояния половой зрелости из этого огромного числа доживают только две рыбы, так как потомства должно быть столько же, сколько родителей. Папоротник разбрасывает за сезон около миллиарда спор, но поскольку мы не видим разрастания зарослей этого растения, то должны сделать вывод, что из этого миллиарда до состояния взрослого куста дорастает только одна спора. Все остальные икринки, споры, семена или детёныши обязаны погибнуть, не успев произвести потомства. Это и есть борьба за существование, в которой побеждают и выживают наиболее приспособленные особи.

Дарвин выделял три вида борьбы за существование. Первая – это внутривидовая борьба, т. е. конкуренция между особями одного вида. Дарвин считал её самой напряжённой, поскольку эти особи занимают одну и ту же экологическую нишу и имеют одинаковые потребности, а следовательно, между ними существует постоянная конкуренция: за пищу, убежище, полового партнёра и пр. Второй вид борьбы за существование – межвидовая борьба. Это может быть отношение хищник – жертва или конкуренция между видами с частично пересекающимися экологическими нишами. Третьим видом является борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды – возможность или стремление попасть в условия с оптимальной освещённостью, влажностью, содержанием минеральных веществ и пр. В результате борьбы за существование и происходит естественный отбор наиболее приспособленных к данным условиям представителей вида. Например, в результате борьбы волков и оленей выживут самые быстроногие волки, которые смогут догнать и съесть оленя, и самые быстроногие олени, которые смогут избежать нападений волков и успеть оставить потомство.

Причиной эволюционного прогресса Дарвин считал индивидуальную наследственную изменчивость организмов[16]. Если у какого-либо животного или растения произойдёт изменение некоторого признака, дающее ему преимущества в борьбе за существование, то этот организм имеет больше шансов дожить до половой зрелости и оставить потомство. Это потомство получит признак по наследству и, в свою очередь, будет иметь преимущества в борьбе за существование. Популяция таких особей с полезным изменённым признаком будет разрастаться и может в конце концов дать начало новому виду, существенно отличающемуся от вида-предка.

По мере развития биологии и особенно появления таких наук, как генетика и экология, учение Дарвина стало развиваться и видоизменяться. Генетика внесла заметные уточнения в представления Дарвина и его первых последователей о механизмах наследственности. Вместо неопределённого понятия «изменчивость», ответственной за которую считали неопределённую субстанцию организма, иногда даже кровь, появилось понятие мутации. Его ввёл в науку в 1901 г. голландский ботаник Гуго де Фриз. Мутации – небольшие изменения в хромосомах или отдельных генах – чаще всего бывают вредными или безразличными, но иногда могут возникать и полезные мутации. Если мутации рецессивные, то они могут долго «путешествовать» по генофонду популяции, передаваясь из поколения в поколение, до тех пор пока условия не изменятся настолько, что определяемый мутацией признак станет полезным. Тогда обладатели двух копий мутированного гена, у которых проявится оказавшийся полезным признак, получат преимущество в борьбе за существование и, размножаясь, увеличат в генофонде частоту этих новых полезных аллелей.

Существенный вклад в теорию эволюции внесли и экологические исследования. Если во времена Дарвина в качестве единицы эволюции рассматривали отдельную особь, то сейчас такой единицей считают популяцию. Продолжительность жизни каждого организма слишком мала в масштабах эволюции, и к тому же изменить свою наследственность в течение жизни организм не может. Популяция же существует в течение очень продолжительного времени и в течение этого времени сохраняет и проявляет самые разные мутации.

Теория, объединяющая в своей основе учение Дарвина о естественном отборе с достижениями XX в. в области генетики и экологии, получила название синтетической теории эволюции (СТЭ) и позволила объяснить многие эволюционные процессы, особенно процессы микроэволюции.

1. В чём состоит цель работы селекционера?

2. Что лежит в основе борьбы за существование? Назовите виды борьбы за существование. Приведите примеры разных видов борьбы за существование в природе.

3. Какие изменения внесли в дарвинизм достижения генетики и экологии?

1. Сравните искусственный и естественный отбор. В чём их сходство и различия? Выберите критерии, составьте и заполните таблицу «Сравнительная характеристика искусственного и естественного отбора».

2. Организуйте и проведите дискуссию на тему «Может ли эволюция идти на уровне одной особи?».