БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004
26. ЭВОЛЮЦИЯ, ИЛИ ИСТОРИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
26.4. Теория эволюции
Теория эволюции занимает особое место в изучении истории жизни. Она стала той объединяющей теорией, которая подводит фундамент под всю биологию. Эволюция подразумевает всеобщее постепенное развитие, упорядоченное и последовательное. Применительно к живым организмам эволюцию можно определить, как развитие с течением времени сложных организмов из предсуществующих более простых.
Представление об эволюции ведет свое начало не от Дарвина и его книги «Происхождение видов». Еще задолго до Дарвина попытки объяснить очевидное разнообразие окружающих нас живых организмов парадоксальным образом привлекло внимание ученых к чертам структурного и функционального сходства между ними. Для объяснения этого сходства предлагались различные эволюционные гипотезы, причем сами эти гипотезы претерпевали «эволюцию» по мере развития науки со времен Дарвина.
Как показывает история развития эволюционной теории (табл. 26.1), концепция непрерывности или постепенного развития более сложных видов из предсуществующих более простых форм возникла у ряда философов и естествоиспытателей еще до формального провозглашения в начале XIX в. эволюционных гипотез.
Таблица 26.1. История эволюционных идей
Древний Китай |
|
Конфуций |
Жизнь возникла из одного источника путем постепенного развертывания и ветвления |
Античная эпоха и Средневековье |
|
Диоген |
Все существа — результат дифференциации одного и того же существа и подобны ему |
Эмпедокл |
Воздух, земля, огонь и вода — четыре корня всего сущего. Жизнь возникла в результате действия сил притяжения и отталкивания между этими четырьмя элементами. Пытался объяснить происхождение Вселенной, растений, животных и человека (первый начал развивать идею об эволюции органического мира) |
Демокрит |
Живые существа возникли на Земле из ила путем самозарождения |
Анаксагор |
Организмы возникли из зародышей, носившихся в воздухе |
Фалес (640—546 до н. э.) |
Все живое произошло из воды |
Анаксимандр |
Растения, затем животные и, наконец, человек возникли из тины на формировавшейся Земле |
Аристотель (384-322 до н. э.) |
Сформулировал теорию непрерывного и постепенного развития живого из неживой материи, основанную на своих наблюдениях над животными |
Средневековье (400-1400 н.э.) |
Теории, основанные на более ранних концепциях, перечисленных выше, или признание креационизма |
Время умозрительных построений(1400-1790) |
|
Джон Рей (1627-1705) |
Создал концепцию вида |
Карл Линней (1707-1778) |
Ввел биномиальную систему номенклатуры. Считал, что роды были созданы по отдельности, а виды представляют собой варианты родов |
Бюффон (1707-1788) |
Высказал мнение, что разные типы животных имеют различное происхождение и возникли в разное время. Признавал влияние внешней среды и наследование приобретенных признаков |
Джеймс Хаттон (1726-1797) |
Теория униформизма. Исчислял возраст Земли миллионами лет |
Время создания теорий (1790-1900) |
|
Эразм Дарвин (1731-1802) |
Жизнь возникла из одной-единственной «нити», созданной Богом. Не признавал отдельного сотворения человека. «Нить» эволюционировала в результате наследования приобретенных признаков |
Жан-Батист Ламарк (1744-1829) |
Наследование приобретенных признаков (воздействие внешней среды на организмы и передача фенотипических изменений потомкам). Концепция упражнения и неупражнения органов |
Жорж Кювье (1769-1838) |
Использование палеонтологической летописи. Ископаемые остатки — результаты «катастроф», после которых возникали новые виды |
Уильям Смит (1769-1838) |
Возражал против теории катастроф Кювье, основываясь на непрерывном распространении сходных видов в близких по возрасту слоях |
Чарлз Лайель (1797-1875) |
Продемонстрировал наличие прогрессивных изменений в ископаемых остатках |
Чарлз Дарвин (1809-1882) |
Находился под влиянием идей Лайеля и Мальтуса. Сформулировал теорию эволюции в результате естественного отбора |
Альфред Рассел Уоллес (1823-1913) |
Сформулировал теорию, сходную с дарвиновской, но не включил в нее человека |
Гуго де Фриз (1848-1935) |
Открыл существование наследуемых мутаций, составляющих основу прерывистой изменчивости; считал, что виды возникают в результате мутаций |
Август Вейсман (1834-1914) |
Показал, что половые клетки обособлены от остального организма и поэтому не подвержены влияниям, действующим на соматические ткани |
Грегор Мендель (1822-1884) |
Генетические исследования (опубликованы в 1865 г.), получившие признание только после 1900 г. Открыл законы наследственности |
Двадцатый век (неодарвинизм) В. Л. Иогансен |
Фенотипические признаки определяются генотипом и факторами среды |
Т. Хант Морган |
Создал хромосомную теорию наследственности, основанную на генетических и цитологических данных |
Г. Дж. Мёллер (1927) |
Генотип может изменяться под действием рентгеновский лучей; индуцированные мутации |
Р. А. Фишер (1930) |
Изменения, изучаемые генетиками, аналогичны изменениям, выявляемым в палеонтологической летописи |
Дж. У. Бидл и Э. Л. Татум (1941) |
Продолжая работы Геррода (1909) и Дж. Холдейна (1935), выяснили генетическую основу процессов биосинтеза |
Дж. Ледерберг и А. Д. Херши (1951) |
Продемонстрировали ценность бактерий как объектов для изучения генотипической изменчивости |
Дж. Уотсон и Ф. Крик (1953) |
Предложили модель молекулярной структуры ДНК и механизма ее репликации |
Ф. Жакоб и Ж. Моно (1961) |
Открыли механизм регуляции генной активности |
26.4.1. Теория эволюции Ламарка
В 1809 г. французский биолог Ламарк выдвинул гипотезу о механизме эволюции, основанную на двух условиях: упражнении и неупражнении органов и наследовании приобретенных признаков. Изменения среды, по его мнению, могут вести к изменениям форм поведения, что вызовет необходимость использовать некоторые органы или структуры по-новому или более интенсивно (или совсем прекратить их использование). В случае интенсивного использования эффективность и(или) размеры органа будут возрастать, а в случае прекращения использования может произойти его дегенерация или атрофия. Эти признаки, приобретенные индивидуумом в течение его жизни, согласно Ламарку, наследуются, т. е. передаются потомкам.
С точки зрения ламаркизма длинная шея и ноги жирафа — результат того, что многие поколения его некогда коротконогих и короткошеих предков питались листьями деревьев, за которыми им приходилось тянуться все выше и выше.
Незначительное удлинение шеи и ног, происходившее в каждом поколении, передавалось следующему поколению, пока эти части тела не достигли своей нынешней длины. Перепонки между пальцами у водоплавающих птиц и форму тела камбалы объясняли таким же образом. Перепонки возникли в результате постоянного раздвигания пальцев и растягивания кожи между ними при плавании в поисках пищи или для спасения от хищников, а уплощенное тело камбалы — из-за лежания на боку на мелководье. Хотя теория Ламарка способствовала подготовке почвы для принятия эволюционной концепции, его взгляды на механизм изменений никогда не получили широкого признания.
Однако Ламарк был прав, подчеркивая роль условий среды в возникновении фенотипических изменений у данной особи. Например, занятия физкультурой увеличивают объем мышц, но эти приобретенные признаки затрагивают фенотип и не являются генетическими; не оказывая влияния на генотип, они не могут передаваться потомкам. Для того чтобы доказать это, Вейсман на протяжении многих последовательных поколений мышей отрезал им хвосты. По теории Ламарка вынужденное неупотребление хвостов должно было бы привести к их укорочению у потомков, однако этого не произошло. Вейсман постулировал, что признаки, приобретенные сомой (телом) и изменяющие фенотип, не оказывают прямого воздействия на половые клетки (гаметы), с помощью которых признаки передаются следующему поколению.