Реферат на тему «Исторические этапы развития теории эволюции»

Введение Актуальность выбранной темы высока. На теории эволюции зиждется множество научных открытий и последующих разработок. Теория эволюции – это та научная теория, которая в свое время была передовой и прорывной. Основные этапы развития помогают структурировать представления, понять историческое развитие вопроса. Цель работы: изучить исторические этапы развития теории эволюции. Задачи: 1) рассмотреть возникновение и развитие эволюционных идей; 2) описать развитие теорий эволюции. Объект исследования – теория эволюции. Предмет исследования — исторические этапы развития теории эволюции.

1. Возникновение и развитие эволюционных идей

В исторической хронологии развития эволюционных идей в биологии условно можно выделить четыре этапа. Первый этап начинается от Древнего мира и длится до эпохи Средневековья. Второй этап относится к эпохе Средневековья. В этот период на первый план выходит теория божественного сотворения мира. Все иные теории становятся недопустимыми, начинаются гонения на ученых. Развитие науки идет на спад. На данном этапе основной теорией происхождения и развития жизни на Земле была теологическая, божественная. Согласно данной концепции — Бог создал Землю и все живое на ней . Третий этап развития эволюционных идей относится к эпохе Возрождения и Новому времени. Данный этап характеризуется началом классификации живых организмов, где первым основным направлением становится систематика; выдвижением глобальных теорий эволюции организмов и открытием новых законов. Основными мыслителями этого времени являются: Ламарк, Кювье, Бюффон, Линней, Дарвин, Мендель. Одни из ученых продолжают придерживаться теории самозарождения, например Ламарк. Другие же открывают новые законы и выдвигают новые теории: Дарвин, Мендель. Карл Линней в своей книге «Философия ботаники» писал: «Все, что встречается в природе принадлежит к элементам и натуралиям. Натуралии принадлежат к трем царствам природы: камней, растений, животных». Классификации живых организмов созданная Линнеем построена по иерархическому принципу. Различные уровни иерархии (ранги) имеют собственные названия: класс, отряд, род и вид. Это упростило процесс изучения и способствовало дальнейшему открытию и развитию новых закономерностей организации живой природы. Жорж Луи Бюффон, в противоположность Карлу Линнею, отстаивавшему в своей классификации мысль о постоянстве видов, высказывал прогрессивные идеи об изменяемости видов под влиянием условий среды (климата, питания и т.д.). Эти суждения стали отправной точкой для формирования взглядов об изменчивости видов, естественном отборе, а, следовательно, и об эволюции живых существ. Самым важным трудом Ламарка стала книга «Философия зоологии», вышедшая в 1809 году . Итак, Ламарк продолжает идею Линнея о классификации организмов, написав в монографии о необходимости разделения живых организмов по классам, отрядам, семействам, видам для закрепления знания о биоразнообразии.

2. Развитие теорий эволюции

Менделизм и мутационная теория Гуго де Фриза, давшие начало новой науке — генетике, сначала были восприняты как учения, полностью заменяющие дарвинизм. В начале XX века считалось, что эволюцию можно объяснить мутациями и без участия естественного отбора. И только в 20-30-х годах XX века произошел синтез дарвинизма и генетики. Значительный вклад в этом смысле произвела книга С.С. Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» (1926). В этом труде был концептуализирован на базе менделирования, отборов и мутирования эволюционный процесс. Немного позднее, анализируя главным образом процессы микроэволюции и видообразования, учеными была выдвинута синтетическая теория эволюции. На её возникновение особенно повлияло издание в 1942 году книги Дж. Хаксли «Эволюция: современный синтез». Данная теория вобрала в себя как дарвиновское учение, которое получило дальнейшее развитие, так и достижения разных биологических дисциплин. В основу её методологии положены два базовых утверждения : 1.Вид является единой закрытой системой, состоящей из подвидов и популяций соподчиненных между собой. В пределах вида особи группируются в популяции, затем в подвиды и далее формируется уже собственно вид. Популяция есть элементарная эволюционная единица, но не отдельно взятая особь. 2.Обобщая достижения из различных областей биологии, и в первую очередь, из таких как популяционная и эволюционная генетика, экология, систематика, сравнительная морфология, физиология, биология развития, биогеография, палеонтология, можно увидеть и раскрыть закономерности эволюции. Современная теория эволюции состоит из двух больших разделов, изучающих микро- и макроэволюцию. Микроэволюция — это эволюционные процессы, происходящие на уровне популяций и подвидов. И как считает большинство ученых именно процессы микроэволюции, непрерывно развивающиеся в пространстве и времени, составляют базис эволюционных событий. И общая совокупность их есть макроэволюция. Но это не исключает закономерностей эволюции в надвидовом уровне. Они существуют, однако являются отражением микроэволюционных процессов. На базе генетики популяций совершенствовался экспериментально-теоретический подход в исследовании первичных процессов эволюции, которые действуют во внутривидовых, популяционных и межпопуляционных процессах, временная длительность и территориальная масштабность которых не слишком значительна . Изучение элементарных явлений и базовых структур любого эволюционного процесса, порождают условия для его точного определения и правильной формулировки. В данном случае, такой элементарной эволюционной структурой, можно назвать популяцию. Как правило, если группа особей значительно долго сменяет поколения на одной территории, то это место называют ареалом, а группу — популяцией. Внутри такой группы происходит свободное скрещивание, так как присутствует какая-либо форма изоляционных барьеров. Подобное ограничение всегда меньше внутри популяции, и значительно между особями разных ареалов. Поэтому эволюционные изменения происходят внутри видов быстрее и заметнее . Отсюда появляется вопрос: какие изменения вида считать элементарным эволюционным явлением? И для этого надо обратить внимание на генотипическую составляющую популяции. Двуполые, хорошо скрещивающиеся особи, образуют гетерогенную популяцию, так как имеют разные генотипы, которые подвергаются или могут быть подвергнуты изменениям. И если эти изменения сохраняются продолжительное время — присутствуют у десятков поколений и достаточно выражены, тогда уже стоит определить это эволюционное явление как элементарное. Конечно, это только предпосылки эволюции. Сбой динамического равновесия на уровне генотипов в популяции является элементарным эволюционным процессом. Данное равновесие весьма устойчиво и поддерживается биологическими сообществами, образуя тысячелетиями неизменяемые биогеоценозы из растений, животных, грибов и микроорганизмов. В качестве эволюционных факторов, способных изменять генетический состав популяций, выступают: мутационный процесс; «волны жизни» или «популяционные волны» — численные изменения особей внутри популяции; изоляция — возникновение барьеров внутри и между популяциями; и, наконец, естественный отбор, который играет роль направляющего факторы эволюции . Изменение частот аллелей в популяции происходит под непосредственным воздействием мутационного давления, отбора, генетического дрейфа и процесса миграции. Именно со сдвига частот аллелей отдельных генов начинается изменение генетической структуры популяции . Мутационное давление производит весьма слабое влияние на смену частот аллелей в популяции. Однако, не в преобразовании отдельных частот, а в создании разнообразия и появлении новых генов — вот в этом и есть эволюционное значение этого процесса. Мутационный процесс создает материал для функционирования отбора. А это его характеризует как фактор эволюции. Изучению отбора в естественных и искусственных популяциях посвящено много работ ученых. В дарвиновском понимании, воспринятом и развитом в синтетической теории эволюции, успех в борьбе за существование определяется относительным вкладом в потомство особей того или иного генотипа. Объектам отбора выступают как отдельные особи, так и группы особей — семьи, демы, ценопопуляции, экосистемы. В процессе межвидовой и внутривидовой конкуренции, благодаря отбору, особи сортируются по своему фенотипу, который сложился как единый результат для существующих условий среды в пределах заданных реакций организмов. Дискретная мутационная изменчивость, предсказывающая элементарный эволюционный материал, лежит в основе элементарных эволюционных явлений, то есть необратимых преобразований генетической системы популяций. Такие преобразования способны охватить многие сотни и тысячи генов. Например, в процессе породообразования у сельскохозяйственных животных вовлекаются от двух до четырех тысяч структурных и еще большее количество регуляторных генов. Для ряда признаков раскрыт полигенный характер наследования. Отбор на различия по одному из признаков влечет за собой комплекс изменений морфологических, физиологических, биохимических и поведенческих особенностей . Это явление, хорошо известное селекционерам — коррелированные ответы на отбор по многим признакам в ходе селекции линий по отдельным приспособительным важным признаком. Изменения нарастают лавинообразно и приводят к глубоким преобразованиям, вовлекаемым в отбор генетических систем. Понятно, что подобные и более сложные изменения возникают и под действием естественного отбора. Но все же основная цель естественного отбора — усиление адаптации и отдельной особи, и всей ее популяции. И в этом состоит его уникальная особенность как фактора микроэволюции. Генетический дрейф — это популяционное изменение частот аллелей в ряду поколений под действием неочевидных или случайных факторов. Интенсивности этих изменений непосредственно зависят от размера популяции, точнее от числа особей, участвующих в оставлении потомства. Под действием генетического дрейфа различия между малыми изолированными друг от друга популяциями нарастают. Одновременно внутри них увеличиваются частоты близкородственных спариваний (инбридинг), что приводит к нарастанию гомозиготности. Таким образом, устойчивость генотипической структуры популяции зависит от её размера . Мигрирование и распространение по ареалу селективно ценных мутаций поддерживает целостность вида. Благодаря чему происходит регуляция численности организмов и расселение по новым местам обитания. Миграция органично связана с отбором. Одной из самых важных проблем современной синтетической теории эволюции является адаптация или привыкание живых организмов к состояниям окружающей среды. В результате синтеза ряда биогеотических работ, темы микро- и макроэволюционных исследований объединяются в единую стройную теоретическую структуру. Это есть методологическое объединение экспериментального изучения популяций и биогеоценозов. Действительно, экологические процессы в популяциях, такие, как размножение, рост, образование биомассы, определяются многими факторами абиотической и биотической природы. С философской точки зрения это проблема соотношения внешних и внутренних факторов эволюции органического мира. Особое значение здесь имеют лимитирующие факторы: температура, влажность, нехватка пищи, мест для размножения и другое. Также степень видовой специализации прямым образом влияет на возможность приспособления к меняющимся условиям среды. Приспособление, или адаптация, может быть определено как соответствие отдельных особей или групп особей окружающей среде. При этом, речь должна идти об адаптивных комплексах признаков, имеющих наследственную обусловленность и реализующихся в пределах норм реагирования в процессе индивидуального развития . Стремление популяций сохранить состояние равновесия и стабильности, всегда, хотя и постепенно, нарушается давлением ряда факторов. Равновесие меняется, когда различные и длительные условия среды обитания: климатического, пищевого, техногенного и прочих, — приводят к длительным необратимым сдвигам в количественном и качественном соотношении входящих в комплексы (биоценозы) компонентов. Биоценозы обновляются и испытывают сукцессии. Это, в свою очередь, порождает новый климакс или состояние нового равновесия длительного характера. Итак, пусковой биомеханизм эволюции зарождается в межпопуляционных отношениях. Отметим, две важные причины, которые поспособствовали этому. Во-первых, достаточная устойчивость генотипов организмов. Долговременное давление естественного отбора позволило создать удачную среднюю частоту возникновения мутаций, стабильность генотипической структуры таких управляющих систем, которые лежат в основе наследственности и онтогенеза любого организма. Постоянное не меняющееся состояние равновесия дает возможность испытать набор генотипов популяции, выяснить в какой мере он пригоден и соответствует той среде, в которой обитает популяция. Во-вторых, в результате фатального давления мутационного процесса, происходит суммирование мутаций, равновесие нарушается (происходит скачок) и новый набор генотипов предлагается на испытание естественному отбору. Еще одна очень важная проблема развития с точки зрения генетики популяций — процесс видообразования. В синтетической теории эволюции основным эволюционным этапом рассматривается именно процесс видообразования, а вид соответственно относят к базовым категориям биологии. Вид является закрытой аутентичной генетической системой, и, естественно, защищен различными блокирующими механизмами от потока генов из других генофондов. Политипический вид включает подвиды, расы, популяции, характеризующиеся самостоятельностью и образующие вместе с тем целостную систему. Популяция, будучи элементарной эволюционирующей единицей, имеет собственное предназначение в составе определенного биогеоценоза, играя свою роль в цепях питания и потоках энергии. Однако, миграции открывают ее для других популяций того же вида и превращают в систему потенциально открытую для обмена генетической информацией. Генотип особей в целом — это отлично уравновешенная система, отработанная в ходе эволюции. Поэтому всякое мутационное изменение должно приводить к расстройству этой системы. Наиболее соответствующий источник для действия отбора представляют условно¬опасные малые мутации. При изменении условий внешней среды их воздействие может быть смягчено или даже стать положительным. Важное значение имеет влияние генотипической среды. В результате мутирования и процесса рекомбинации в популяциях создается огромный мобилизационный резерв внутривидовой изменчивости. Панмиксия и сверхдоминирование обеспечивают устойчивое равновесие генетической структуры популяции. Отбор приводит к дифференциации ее генетического состава. Обособляются генотипические классы, по-разному приспособленные к меняющимся условиям среды, например, к сезонным циклическим изменениям. Генетическая гетерогенность и полиморфизм популяции создают основу для дальнейших генетических преобразований. Границы между популяциями часто совпадают с границами биогеоценозов. Именно пространственная изоляция обеспечивает популяциям возможность обособленного развития. Популяционная структура вида отражает его биологические возможности, степень процветания, а с другой стороны, содержит предпосылки для внутривидовой, а затем и видовой дивергенции. Классическая схема видообразования в рамках синтетической теории эволюции сводится к следующему: пространственное обособление отдельных популяций или групп популяций; векторизированное изменение в них частот аллелей под влиянием неправильного отбора; дифференциация подвида (географической расы), а затем и вида, сопровождающаяся формированием репродуктивной изоляции. Весь этот процесс происходит длительное время. Он может быть прерван на любом из этапов, так что лишь немногие группы популяции становятся подвидами и буквально единицы достигают видового статуса . Такая схема сложилось одновременно с появлением синтетической теории эволюции. Но за истекшее время она претерпела существенные изменения, связанные в значительной степени с трактовкой проблемы симпатрического видообразования. Симпатрическим формообразованием называют случай, когда новая форма возникает и остаётся в пределах пространства, занимаемого исходной формой. Против такого способа видообразования выступили многие эволюционисты, основной этап видообразования — перестройка генного комплекса популяции — может происходить только в том случае, если популяция временно защищена от притока чужих генов. Это легче всего достигается при помощи внешних преград, а именно за счёт пространственной изоляции. По-видимому, подобная пространственная изоляция всегда поддерживается географическими преградами. Дискуссия резко обострилось к середине 70-х гг. после выдвижения американскими палеобиологами Н. Элдриджжем и С. Гулдом концепции прерывистого равновесия. Сторонников этой концепции стали называть пунктуалистами в отличие от градуалистов. Согласно представлениям пунктуалистов, длительные периоды покоя, стазиса, в истории видов сменяются скачкообразными сальтационными изменениями. Продолжительность эволюционного стазиса, по оценке некоторых ученых, составляет 2-3 миллиона лет, в сравнении с этим, преобразование, связанное с возникновением вида, длится всего 5-50 тысяч лет. И прородителями новой видовой формы могут стать несколько особей — макромутантов. Этих же взглядов придерживается Р. Голбдшмидт, который настаивал на важной роли макро- и системных мутаций. В отличие от пунктуалистов, популяционные генетики — сторонники синтетической теории эволюции, рассматривают малые мутации как основной материал для функционирования естественного отбора . Сальтационное видообразование связано с появлением особи или группы родственных особей, которые изолировались репродуктивно от материнского вида и имеют шансы основать популяцию нового вида. Такой путь образования новых таксонов ещё называют макрогенезом. Концепция макрогенеза противоречит основным постулатом синтетической теории эволюции, прежде всего, постулату о популяции как элементарной единице эволюции. Э. Майр характеризует концепцию сальтации как наивную, которую «никогда нельзя будет доказать виду явной невозможности наблюдать воочию значительные скачки в эволюции, при которых одновременно достигается репродуктивная изоляция и экологическая совместимость» . Постулаты Э. Майра поддерживает и Л.З. Кайданов , который считает, что для того чтобы симпатрическое видообразование могло осуществляться необходимо как минимум два условия: 1) пространственное или временное разобщение групп особей внутри популяции; 2) формирование репродуктивной изоляция между обособившимися группами. Причины их дифференциации связанны с гетерогенностью условий среды, т.е. экологическими факторами. Он делает вывод, что реализоваться симпатрическое видообразование сможет лишь в особо благоприятных условиях, так что вероятность таких событий очень низка. Таким образом, можем констатировать крупный прорыв биологии, но вопросы и сомнения еще остались и дают пищу для развития новых ее разделов и теорий. Очевидно, что благоприятные изменения будут передаваться последующим поколениям, а неблагоприятные — исключаться отбором, как невыгодные организму. Споры среди эволюционистов между сторонниками прерывистого и постепенного видообразования, которые должны, в конце завершится выработкой каких-то единых точек зрения, еще продолжаются. Сейчас можно лишь утверждать, что в природе сосуществуют и градуализм и пунктуализм, а также постепенное и внезапное видообразование.

Заключение

После появления на планете первого способного к воспроизведению живого организма жизнь «переключила скорость», и дальнейшие изменения направлял естественный отбор. Большинство людей, используя термин «эволюция», подразумевают именно естественный отбор. Представление о естественном отборе ввел английский натуралист Чарльз Дарвин, опубликовавший в 1859 году свой монументальный труд. Идея естественного отбора основана на двух положениях: 1) представители любого вида в чем-то различаются между собой, и 2) всегда существует конкуренция за ресурсы. Первый из этих постулатов очевиден для каждого, кто наблюдал за любой популяцией (включая популяцию людей). Некоторые представители крупнее, другие быстрее бегают, окраска третьих позволяет им оставаться незаметными на фоне среды обитания. Второй постулат отражает прискорбный факт из жизни мира природы — рождается значительно больше организмов, чем выживает, и таким образом, происходит постоянная конкуренция за ресурсы. Вместе эти постулаты приводят к интересному выводу. Если некоторые особи обладают особенностью, позволяющей им успешней конкурировать в условиях определенной среды — например, развитая мускулатура хищников позволяет им успешнее охотиться — то для них увеличиваются шансы дожить до взрослого состояния и оставить потомство. И их потомство, вероятно, унаследует эту особенность.

Список литературы

1. Дарвин Ч. Происхождение видов. — М.: Издательство АСТ, 2019. — 592с. 2. Доронина М.В., Табуркин В.И. Природа: системно-философское осмысление (Монография). — Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2017. — 132с. 3. Кайданов Л.З. Генетика популяций. — М.: Высшая школа, 1996. — 320с. 4. Майр Э. Эволюция. Гл.1. — М.: Мир, 1981. — 268с. 5. Тимофеев-Ресовский Н.В., Яблоков А.В., Глотов Н.В. Очерк учения о популяции. — М.: Наука, 1973. — 277с. 6. Четвериков С.С. Проблемы общей биологии и генетики. — Новосибирск: Наука, Сиб.отделение, 1983. — 275с. 7. Шмальгаузен И.И. Пути и закономерности эволюционного процесса. — М.: Издательство «Либриком», 2017. — 272с. 8. Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. — М.: Высшая школа, 2006. — 310 с.