У чому полягає еволюція людини? Еволюційні процеси Чим полягає еволюційне

Згадайте:

Чому види існують у формі популяцій?

Відповідь. Вигляд складається з великої кількості особин. Ці особи розселяються на певній території. Умови навколишнього середовища на цій території можуть сильно відрізнятися (можуть зустрічатися ділянки, що взагалі не підходять для життя виду, перешкоди, що розділяють популяції). До кожного конкретного поєднання факторів навколишнього середовища потрібні свої пристрої, тому популяції одного виду можуть відрізнятися один від одного. Якби вид існував у неподільній формі, то міг би жити лише на певній невеликій території та зник би за зміни умов навколишнього середовища. Таким чином, біологічні види існують у формі популяцій, тому що:

1) Це дозволяє повніше використовувати наявні ресурси (зайняти велику територію і т. д.)

2) Це допомагає виду краще пристосуватися до умов навколишнього середовища

3) Це сприяє незалежному накопиченню змін усередині виду, що підвищує біологічну різноманітність

4) Підвищує ймовірність виживання виду (якщо раптом умови довкілля різко зміняться, то в будь-якій популяції може виявитися ознака, що допоможе виду вижити).

Що притаманно мутаційної мінливості?

Відповідь. Мутації – стійка зміна генотипу, зміни в організмі, під впливом факторів, що успадковуються. Причини - а) потрапляння мутагенів (чинники, що викликають мутацію: фізичні, хімічні та біологічні). б)зміна кількості окремих гомологічних хромосом, або зміни в їх будові. в) зміна генів. г) збільшення чи зменшення числа хромосом. Мутаційна мінливість, залежно від масштабу порушення, може проявитися або відразу у фенотипі (домінантна ознака), або через ряд поколінь, зустрівшись при злитті гамет з такою самою прихованою формою (рецесивна ознака). Змінює фенотип і генотип. Біологічне значення неоднозначно, частіше має негативне значення, аж до летального результату. Однак, зустрічаються і позитивні зміни, що згодом служить матеріалом еволюції.

Які причини комбінативної мінливості?

Відповідь. Комбінативна мінливість полягає в виникненні нових комбінацій генів батьків. При комбінативної мінливості внаслідок злиття батьківських гамет виникають нові комбінації генів, проте самі гени та хромосоми залишаються незмінними (приклад: кожен новий організм є новою комбінацією генів батьків).

В результаті комбінативної мінливості виникають організми, що відрізняються від своїх батьків за генотипами та фенотипами. Деякі комбінативні зміни можуть бути шкідливими для окремої особи. Для виду ж комбінативні зміни, в цілому, корисні, тому що ведуть до генотипної та фенотипної різноманітності. Це сприяє виживанню видів та його еволюційному прогресу.

Питання після § 23

Чому населення вважають одиницею еволюції?

Відповідь. Особина не може еволюціонувати. Вона може змінюватися, пристосовуючись до умов довкілля. Але ці зміни не є еволюційними, оскільки вони не передаються у спадок. Вигляд, як правило, неоднорідний і складається з низки популяцій. Населення щодо самостійна і може тривалий час існувати поза зв'язком з іншими популяціями виду. У популяції протікають все еволюційні процеси: у особин виникають мутації, між особинами відбувається схрещування, діють боротьба існування і природний добір. Через війну генофонд популяції згодом змінюється, і вона стає родоначальником нового виду. Саме тому елементарна одиниця еволюції - населення, а чи не вид.

Що розуміється під генофондом населення? Яке значення має його зміна?

Відповідь. Показником генетичного складу всієї популяції є генофонд. Генофонд - сума всіх генотипів, які у популяції.

Генофонд популяції постійно змінюється під впливом різних чинників. По-перше, це пов'язано із мінливістю генотипів. По-друге, генофонд може змінюватися під впливом відбору; такі зміни генофонду мають спрямований характер.

Поясненням рушійних сил еволюції є ідея, що деякі особини виду мають властивості, які збільшують їх шанси вижити і залишити потомство. Якщо це так, то генетичні властивості таких організмів («корисні гени або алелі») повинні зачіплюватися в популяції (разом із нащадками організмів, які вони мають), змінюючи склад її генофонду. У суворих кліматичних умовах, наприклад, у популяціях має зростати частка генотипів, що містять алелі, що сприяють підвищенню теплоізоляції організмів, такі зміни роблять популяцію більш пристосованою до конкретних умов життя. В інших випадках виживання організмів може визначатися генами, що кодують забарвлення тварини (коли важливе значення для виживання особин набуває фактора маскування), або синтез певних видів ферментів, або характер поведінки і т. д. іншими словами, генофонд популяції з часом повинен змінюватися в результаті природного відбору. Це явище називають генним потоком. Воно забезпечує генетичну єдність виду.

Відповідь. Важливий еволюційний фактор-процес виникнення мутацій. Він постачає еволюційний матеріал – нові спадкові зміни. Через постійну дію мутаційного процесу та великої кількості генів загальна кількість мутантних алелів у кожної особини сягає від кількох відсотків до десятків. Внаслідок цього мутаційний процес відчутно впливає на генофонд популяції. Його тиск посилюється комбінативною мінливістю та генним потоком.

Інший еволюційний чинник, що постачає матеріал для еволюції і змінює генофонд, - коливання чисельності популяцій - хвилі популяції. У разі зростання чисельності популяції збільшується кількість нових мутацій. Внаслідок цього генофонд популяції збагачується новими генотипами. Після спаду чисельності одні генотипи випадково зникають із загибеллю особин, що несуть його, концентрація інших генотипів також випадково скорочується або зростає. Після відновлення чисельності генофонд популяції буде вже іншим, представлений іншим співвідношенням генотипів.

Які чинники еволюції постачають матеріал для природного відбору?

Відповідь. В еволюційному вченні розрізняють дві сторони: вчення про матеріал для еволюції та вчення про її фактори, її рушійну силу. Рухаюча сила еволюції - природний відбір. В основі успадкування лежать неподільні та незмішувані фактори - гени. Саме через відбір і відбувається спрямований вплив умов життя на спадкову мінливість. Сама собою спадкова мінливість випадкова. Під впливом навколишнього середовища відбираються ознаки, які краще за інші відповідають умовам життя. "

У чому полягає еволюційна роль добору?

Відповідь. Природний відбір відіграє творчу роль. Творча роль природного відбору, у тому, що, змінюючи ознаки відповідно до змін умов середовища - посилюючи корисні та послаблюючи ознаки, втратили пристосувальне значення, природний відбір перетворює організацію нащадків проти предками, створюючи нові види.

Чим відрізняється рушійний відбір від стабілізуючого?

Відповідь. Рухаюча форма природного відбору призводить до закріплення нових пристосувань організму, яка відповідає умовам навколишнього середовища, що змінилися.

Стабілізуюча форма відбору спрямована на збереження пристосувальних ознак, що встановився в популяції. Пристосованість до певних умов середовища не означає припинення впливу відбору в популяції. Оскільки в будь-якій популяції завжди існує мутаційна мінливість, то постійно виникають особини з істотно відхиляється від середнього значення, типового для популяції або виду, ознаками. При стабілізуючому доборі такі особини усуваються.

Яка роль ізоляції як чинника еволюції?

Відповідь. Ізоляція - виникнення будь-яких бар'єрів, що порушують вільне схрещування, що веде до збільшення та закріплення відмінностей між популяціями та окремими частинами. Розрізняють географічну, екологічну та етологічну ізоляцію.

Географічна (або просторова) ізоляція пов'язана з розривом єдиного ареалу виду на частини, що не сполучаються між собою. У кожній ізольованій популяції можуть випадково виникати мутації. Внаслідок популяційних хвиль і впливу природного відбору генотипічний склад ізольованих популяцій відрізняється дедалі більше. Причини, які ведуть виникнення географічної ізоляції, численні: це наявність гір і річок, перешийків чи проток, винищення популяцій у певних районах тощо.

Екологічна ізоляція пов'язана з перевагою конкретного місця проживання. Севанська форель – приклад такої ізоляції. Різні популяції форелі нерестяться у гирлах різних струмків і гірських річок, які впадають у озеро, тому вільне схрещування з-поміж них вкрай утруднено. Екологічна ізоляція, таким чином, перешкоджає схрещування особин із різних популяцій і служить так само, як і географічна ізоляція, початковим етапом розбіжності популяцій.

Еволюційна суть різних варіантів просторової та екологічної ізоляції однакова - розрив єдиного генофонду виду на два або більше ізольованих один від одного генофондів (припинення обміну між ними генетичним матеріалом; незалежне перебіг в ізольованих частинах виду еволюційного процесу). Його кінцевим результатом, хоч і з невеликою ймовірністю, стає утворення нових видів. Саме тому первинні форми ізоляції розглядають як пускові механізми видоутворювального процесу.

У процесі історичного поступу одні види вимирають, інші змінюються і дають початок новим видам. Що ж являють собою види? Чи існують види реально у природі?

Вперше термін "вигляд" ввів англійський ботанік Джон Рей (1628-1705). Шведський ботанік К. Лінней розглядав вигляд як основна систематична одиниця. Він був прибічником еволюційних поглядів і вважав, що образи згодом змінюються.

Ж. Б. Ламарк зазначав, що різницю між деякими видами дуже незначні, й у разі виділити види досить складно. Він зробив висновок у тому, що образи у природі немає, а систематика придумана людиною для зручності. Реально існує лише особина. Органічний світ являє собою сукупність особин, пов'язаних між собою спорідненими узами.

Як видно, погляди Ліннея і Ламарка на реальне існування виду були прямо протилежними: Лінней вважав, що існують види, вони незмінні; Ламарк заперечував реальне існування видів у природі.

Нині загальноприйнято думку Ч. Дарвіна: види реально існують у природі, але сталість їх щодо; види виникають, розвиваються, та був або зникають, або змінюються, породжуючи нові види.

Вид– це надорганізмна форма існування живої природи. Він являє собою сукупність морфологічно і фізіологічно подібних особин, що вільно між собою схрещуються і дають плідне потомство, що займають певний ареал і мешкають у подібних екологічних умовах. Види різняться за багатьма критеріями. Критерії, якими особини ставляться одного виду, представлені у таблиці.

Критерії виду

При визначенні приналежності особини до якогось виду не можна обмежуватися лише одним критерієм, а необхідно використовувати всю сукупність критеріїв. Так, неможливо обмежитися тільки морфологічним критерієм, оскільки особи одного виду можуть відрізнятися зовні. Наприклад, у багатьох птахів – горобців, снігурів, фазанів самці зовні значно відрізняються від самок.

У природі тварин широко поширений альбінізм, при якому в клітинах окремих особин в результаті мутації порушується синтез пігменту. Тварини з такими мутаціями мають біле забарвлення. Очі у них червоні, тому що в райдужній оболонці немає пігменту, і крізь неї просвічують кровоносні судини. Незважаючи на зовнішні відмінності, такі особини, наприклад, білі ворони, миші, їжаки, тигри, відносяться до своїх видів, а не виділяються в самостійні види.

У природі існують зовні майже невиразні види-двійники. Так, раніше малярійним комаром називали фактично шість видів, схожих зовні, але не схрещуються між собою і відрізняються за іншими критеріями. Проте з них лише один вид живиться кров'ю людини та розносить малярію.

Процеси життєдіяльності в різних видів часто протікають дуже схоже. Це говорить про відносність фізіологічного критерію. Наприклад, у деяких видів арктичних риб інтенсивність обміну речовин така сама, як і у риб, що мешкають у тропічних водах.

Не можна використовувати й один молекулярно-біологічний критерій, так як багато макромолекул (білки і ДНК) мають не тільки видову, але і індивідуальну специфічність. Тому за біохімічними показниками не завжди можна визначити, до одного чи різних видів належать особини.

Генетичний критерійтакож не універсальний. По-перше, у різних видів число і навіть форма хромосом можуть бути однаковими. По-друге, в одному вигляді можуть бути особини з різним числом хромосом. Так, в одного виду довгоносика є диплоїдні (2п), триплоїдні (Зп), тетраплоідні (4п) форми. По-третє, іноді особи різних видів можуть схрещуватися і давати плідне потомство. Відомі гібриди вовка та собаки, яка і великої рогатої худоби, соболя та куниці. У царстві рослин міжвидові гібриди трапляються досить часто, а іноді бувають і віддаленіші міжродові гібриди.

Не можна вважати універсальним та географічний критерій, оскільки ареали багатьох видів у природі збігаються (наприклад, ареал даурської модрини та запашної тополі). Крім того, існують види-космополіти, які поширені повсюдно і не мають чітко обмеженого ареалу (деякі види бур'янів, комарів, мишей). Ареали деяких видів, що швидко розселяються, таких, як домова муха, змінюються. У багатьох перелітних птахів розрізняються ареали гніздування та зимівлі. Екологічний критерій не є універсальним, тому що в межах одного ареалу багато видів мешкають у дуже різних природних умовах. Так, багато рослин (наприклад, пирій повзучий, кульбаба) можуть жити і в лісі, і на заплавних луках.

Види реально існують у природі. Вони щодо постійні. Види можна розрізнити за морфологічним, молекулярно-біологічним, генетичним, екологічним, географічним, фізіологічним критеріями. При визначенні власності особи до того чи іншого виду слід враховувати не один критерій, а весь їхній комплекс.

Ви знаєте, що вид складається з популяцій. Населенняявляє собою групу морфологічно подібних особин одного виду, що вільно схрещуються між собою і займають певне місце проживання в ареалі виду.

Для кожної популяції характерний свій генофонд- Сукупність генотипів всіх особин популяції. Генофони різних популяцій навіть одного виду можуть відрізнятися.

Процес утворення нових видів починається всередині популяції, тобто населення є елементарною одиницею еволюції. Чому саме популяцію, а чи не вид чи окрему особину розглядають як елементарну одиницю еволюції?

Особина не може еволюціонувати. Вона може змінюватися, пристосовуючись до умов довкілля. Але ці зміни не є еволюційними, оскільки вони не передаються у спадок. Вигляд, як правило, неоднорідний і складається з низки популяцій. Населення щодо самостійна і може тривалий час існувати поза зв'язком з іншими популяціями виду. У популяції протікають все еволюційні процеси: у особин виникають мутації, між особинами відбувається схрещування, діють боротьба існування і природний добір. Через війну генофонд популяції згодом змінюється, і вона стає родоначальником нового виду. Саме тому елементарна одиниця еволюції - населення, а чи не вид.

Розглянемо закономірності на проходження ознак у популяціях різних типів. Ці закономірності різні для самоплідних і роздільностатевих організмів. Самозапліднення особливо часто спостерігається у рослин. У рослин, що самозапиляються, наприклад гороху, пшениці, ячменю, вівса, популяції складаються з так званих гомозиготних ліній. Чим пояснюється їхня гомозиготність? Справа в тому, що при самозапиленні збільшується частка гомозигот у популяції, а частка гетерозигот скорочується.

Чиста лінія- це нащадки однієї особини. Вона являє собою сукупність самозапильних рослин.

Початок вивчення генетики популяцій було покладено 1903 р датським ученим У. Йоганнсеном. Він досліджував популяцію самозапилюваної рослини квасолі, що легко дає чисту лінію – групу нащадків окремої особини, генотипи яких ідентичні.

Йоганнсен взяв насіння одного сорту квасолі та визначив мінливість однієї ознаки – маси насіння. Виявилося, що вона варіює від 150 до 750 мг. Вчений висіяв окремо дві групи насіння: масою від 250 до 350 мг та масою від 550 до 650 мг. Середня маса насіння новостворених рослин склала в легкій групі 443,4 мг, у важкій - 518 мг. Йоганнсен зробив висновок, що вихідний сорт квасолі складається з генетично різних рослин.

Протягом 6-7 поколінь учений вів відбір насіння важких і легень з кожної рослини, тобто проводив відбір у чистих лініях. В результаті він дійшов висновку, що відбір у чистих лініях не дав зсуву ні у бік легені, ні у бік важкого насіння, отже, у чистих лініях відбір не ефективний. А мінливість маси насіння всередині чистої лінії є модифікаційною, неспадковою та виникає під впливом умов середовища.

Закономірності успадкування ознак у популяціях окремо порожнистих тварин і перехреснозапилюваних рослин були встановлені незалежно один від одного англійським математиком Дж Харді та німецьким лікарем В. Вайнбергом у 1908-1909 роках. Ця закономірність, що отримала назву закону Харді – Вайнберга, відображає залежність між частотами алелів та генотипів у популяціях. Цей закон пояснює, як у популяції зберігається генетичне рівновагу, тобто число особин з домінантними і рецесивними при знаками залишається певному рівні.

Відповідно до цього закону, частоти домінантних і рецесивних алелей у популяції залишатимуться постійними з покоління до покоління за наявності певних умов: високої чисельності особин у популяції; вільному їхньому схрещуванні; відсутності відбору та міграції особин; однакової чисельності особин із різними генотипами.

Порушення хоча б однієї з цих умов веде до витіснення одного алелі (наприклад, А) іншим (а). Під впливом природного відбору, популяційних хвиль та інших чинників еволюції особини з домінантним алелем А витіснятимуть особини з рецесивним алелем а.

У популяції може змінитися співвідношення особин із різними генотипами. Припустимо, що генетичний склад популяції був таким: 20% AA, 50% AA, 30% AA. Під впливом чинників еволюції може виявитися таким: 40% АА, 50% Аа, 10% аа. Використовуючи закон Харді - Вайнберга, можна обчислити частоту народження будь-якого домінантного і рецесивного гена в популяції, а також будь-якого генотипу.

Популяція - елементарна одиниця еволюції, оскільки вона має відносну самостійність і її генофонд може змінюватися. Закономірності успадкування різні у популяціях різних типів. У популяціях самозапильних рослин відбір відбувається між чистими лініями. У популяціях роздільностатевих тварин і перехреснозапилюваних рослин закономірності спадкування підпорядковуються закону Харді - Вайнберга.

Відповідно до закону Харді - Вайнберга за відносно постійних умов частота алелів у популяції залишається незмінною з покоління до покоління. У умовах населення перебуває у стані генетичного рівноваги, у ній не відбуваються еволюційні зміни. Однак у природі немає ідеальних умов. Під впливом чинників еволюції - мутаційного процесу, ізоляції, природного відбору та інших. - генетичне рівновагу популяції постійно порушується, відбувається елементарне еволюційне явище - зміна генофонду популяції. Розглянемо дію різних чинників еволюції.

Один із головних факторів еволюції – мутаційний процес. Мутації відкрили на початку XX в. голландським ботаніком та генетиком Де Фрізом (1848-1935).

Головною причиною еволюції він вважав саме мутації. У той час були відомі лише великі мутації, що стосуються фенотипу. Тому Де Фріз вважав, що види виникають у результаті великих мутацій відразу, стрибкоподібно, без природного відбору.

Подальші дослідження показали, що багато великих мутацій шкідливі. Тому багато вчених вважали, що мутації не можуть бути матеріалом для еволюції.

Лише у 20-х роках. нашого століття вітчизняні вчені С. С. Четверіков (1880-1956) та І. І. Шмальгаузен (1884-1963) показали роль мутацій в еволюції. Було встановлено, що кожна природна популяція насичена, як губка, різноманітними мутаціями. Найчастіше мутації рецесивні, перебувають у гетерозиготному стані і виявляються фенотипно. Саме ці мутації і є генетичною основою еволюції. При схрещуванні гетерозиготних особин ці мутації у нащадків можуть переходити до гомозиготного стану. Відбір із покоління до покоління зберігає особин з корисними мутаціями. Корисні мутації зберігаються природним відбором, шкідливі - накопичуються у популяції у прихованому вигляді, створюючи резерв мінливості. Це призводить до зміни генофонду популяції.

Накопичення спадкових відмінностей між популяціями сприяє ізоляціязавдяки якій між особами різних популяцій не відбувається схрещування, а значить, і обміну генетичною інформацією.

У кожній популяції завдяки природному добору накопичуються певні корисні мутації. Через кілька поколінь ізольовані популяції, що у різних умовах, відрізнятимуться за низкою ознак.

Широко поширена просторова, або географічна ізоляція, коли популяції розділені різними перешкодами: річками, горами, степами тощо. п. Наприклад, навіть у прилеглих річках живуть різні популяції риб однієї й тієї виду.

Розрізняють також екологічну ізоляцію, Коли особи різних популяцій одного виду воліють різні місця та умови проживання. Так, у Молдавії у жовтогорлої лісової миші утворилися лісові та степові популяції. Особини лісових популяцій більші, живляться насінням деревних порід, а особини степових популяцій - насінням злаків.

Фізіологічна ізоляціявиникає у разі, коли в особин різних популяцій дозрівання статевих клітин відбувається у різні терміни. Особи таких популяцій не можуть схрещуватися. Наприклад, в озері Севан живуть дві популяції форелі, нерест яких відбувається у різні терміни, тому вони не схрещуються між собою.

Існує також поведінкова ізоляція. Шлюбна поведінка особин різних видів відрізняється. Це перешкоджає їхньому схрещуванню. Механічна ізоляціяпов'язана з відмінностями у будові органів розмноження.

Зміна частот алелів у популяціях може відбуватися під впливом природного відбору, а й незалежно від цього. Частота алелі може змінитися випадковим чином. Наприклад, передчасна загибель особини - єдиної володарки якогось алелі призведе до зникнення цього алелі в популяції. Це явище отримало назву дрейфу генів.

Важливим джерелом дрейфу генів є популяційні хвилі- Періодичні значні зміни чисельності особин популяції. Чисельність особин змінюється з року в рік і залежить від багатьох факторів: кількості їжі, погодних умов, чисельності хижаків, масових захворювань та ін. Роль популяційних хвиль в еволюції була встановлена ​​С.С. на ефективність природного відбору. Так, при різкому скороченні чисельності популяції можуть випадково зберегти особини з певним генотипом. Наприклад, у популяції можуть зберегтися особини з такими генотипами: 75% Аа, 20% АА, 5% аа. Найбільш численні генотипи, у разі Аа, визначатимуть генний склад популяції до наступної "хвилі".

Дрейф генів зазвичай знижує генетичну мінливість у популяції, головним чином внаслідок втрати рідко зустрічаються алелів. Цей механізм еволюційних змін особливо ефективний у невеликих популяціях. Однак тільки природний відбір на основі боротьби за існування сприяє збереженню особин з певним генотипом, відповідним довкіллю.

Елементарне еволюційне явище – зміна генофонду популяції відбувається під впливом елементарних факторів еволюції – мутаційного процесу, ізоляції, дрейфу генів, природного відбору. Однак дрейф генів, ізоляція і мутаційний процес не визначають спрямованості процесу еволюції, тобто виживання особин з певним, відповідним місцем існування генотипом. Єдиним напрямним чинником еволюції є відбір.

Основні положення еволюційного вчення Ч. Дарвіна.

1. Спадкова мінливість – основа еволюційного процесу;
2. Прагнення до розмноження та обмеженість засобів життя;
3. Боротьба за існування – основний фактор еволюції;
4. Природний відбір як результат спадкової мінливості та боротьби за існування.

ФОРМИ ПРИРОДНОГО ВІДБІРУ

ВИДИ природного відбору

Завдання та тести на тему "Тема 14. "Еволюційне вчення"."

• Пропрацювавши ці теми, Ви повинні вміти:

  1. Сформулювати своїми словами визначення: еволюція, природний відбір, боротьба існування, адаптація, рудимент, атавізм, ідіоадаптація, біологічний прогрес і регрес.
  2. Коротко описати, як та чи інша адаптація зберігається добором. Яку роль відіграють гени, генетична мінливість, частота генів, природний відбір.
  3. Пояснити, чому відбору не утворюється населення ідентичних, бездоганно адаптованих організмів.
  4. сформулювати, що таке генетичний дрейф; навести приклад ситуації, у якій відіграє важливу роль, і пояснити, чому його роль особливо велика в невеликих популяціях.
  5. Описати два способи виникнення видів.
  6. Порівнювати природний та штучний відбір.
  7. Коротко перерахувати ароморфози в еволюції рослин та хребетних, ідіоадаптація в еволюції птахів та ссавців, покритонасінних рослин.
  8. Назвати біологічні та соціальні фактори антропогенезу.
  9. Порівнювати ефективність споживання рослинної та тваринної їжі.
  10. Коротко описати риси найдавнішої, стародавньої, викопної людини, людини сучасного типу.
  11. Вказати риси розвитку та подібності людських рас.

  Іванова Т.В., Калінова Г.С., М'ягкова О.М. "Спільна біологія". Москва, "Освіта", 2000

  • Тема 14. "Еволюційне вчення." §38, §41-43 стор. 105-108, стор.115-122
  • Тема 15. "Пристосованість організмів. Видоутворення." §44-48 стор. 123-131
  • Тема 16. "Докази еволюції. Розвиток органічного світу." §39-40 стор 109-115, §49-55 стор 135-160
  • Тема 17. "Походження людини." §49-59 стор. 160-172

У статті докладно розглянемо види еволюції, а також поговоримо про цей процес, намагаючись комплексно розібратися в темі. Дізнаємося про те, як зароджувалося вчення еволюції, якими ідеями воно представлене і яку роль у ньому відіграє вигляд.

Вступ до теми

Еволюція органічного світу є досить складний і тривалий процес, який одночасно відбувається на різних рівнях організації живої матерії. При цьому він завжди торкається безлічі напрямків. Так склалося, що розвиток живої природи походить від нижчих форм до вищих. Все просте з часом ускладнюється і набуває більш цікавої форми. В окремих групах організмів розвиваються адаптаційні навички, які дозволяють живим істотам краще існувати у конкретних умовах. Наприклад, деякі водні тварини з'явилися в результаті еволюції перетинки між пальцями.

Три напрямки

Перш ніж говорити про види еволюції, розглянемо три головні напрямки, виділені вагомими російськими вченими І. Шмальгаузеном та А. Северцовим. На думку, існує ароморфоз, ідіоадаптація, дегенерація.

Ароморфоз

Ароморфоз, або арогенез, – це серйозні еволюційні зміни, які ведуть загалом до ускладнення структури та функцій якихось організмів. Цей процес дозволяє принципово змінювати деякі сторони життя, наприклад місця проживання. Також ароморфоз сприяє підвищенню конкурентоспроможності конкретних організмів до виживання у навколишньому середовищі. Головна суть ароморфозів полягає у підкоренні нових адаптаційних зон. Саме тому такі процеси відбуваються досить рідко, але якщо вже вони трапляються, то мають принциповий характер і впливають на подальший розвиток.

При цьому треба розібратися з таким поняттям як адаптаційний рівень. Це певна зона житла з характерним кліматом та екологічними умовами, які властиві для певної групи організмів. Наприклад, для птахів адаптивною зоною є повітряний простір, який захищає їх від хижаків та дозволяє освоювати нові способи полювання. Крім того, переміщення у повітрі дає можливість долати великі перешкоди та здійснювати далекі міграції. Саме тому політ вважається важливим еволюційним ароморфозом.

Найбільш яскраві ароморфози в природі – це багатоклітинність та статевий спосіб розмноження. Завдяки багатоклітинності, розпочався процес ускладнення анатомії та морфології практично всіх організмів. Завдяки статевому розмноженню значно розширилися адаптаційні здібності.

У тварин такі процеси сприяли створенню ефективніших способів харчування та поліпшення обміну речовин. При цьому найбільш значущим ароморфозом у тваринному світі вважається теплокровність, завдяки якій дуже підвищилася виживання у різних умовах.

У рослин подібні процеси проявляються у появі загальної та провідної систем, які з'єднують усі їх частини в єдине ціле. Завдяки цьому підвищується ефективність запилення.

Для бактерій ароморфоз є автотрофний спосіб харчування, завдяки якому вони змогли підкорити нову адаптаційну зону, яка може бути позбавлена ​​органічних джерел харчування, а бактерії все одно на ній виживуть.

Ідіоадаптація

Без цього процесу неможливо уявити еволюцію біологічних видів. Він має на увазі конкретні адаптації до специфічних умов довкілля. Для того, щоб краще зрозуміти, що це за процес, давайте трохи поміркуємо. Ідіоадаптація - це невеликі зміни, які суттєво покращують життя організмів, але при цьому не виводять їх на новий рівень організації. Розглянемо цю інформацію з прикладу птахів. Крило є наслідком процесу ароморфозу, а ось форма крил та способи польоту – це вже ідіоадаптації, які не змінюють анатомічної будови птахів, але при цьому відповідають за їхнє виживання у певному середовищі. До таких процесів можна віднести забарвлення тварин. Через те, що вони значно впливають лише на групу організмів, їх вважають ознаками видів та підвидів.

Дегенерація, або катагенез

Макро- та мікроеволюція

А зараз перейдемо безпосередньо до теми нашої статті. Які ж бувають різновиди цього процесу? Це мікро-і макроеволюція. Поговоримо про них докладніше. Макроеволюція є процес формування найбільших систематичних одиниць: видів, нових сімейств і так далі. Основні рушійні сили макроеволюції криються в мікроеволюції.

По-перше, це спадковість, природний відбір, мінливість та репродуктивна ізоляція. Дивергентний характер притаманний мікро- і макроеволюції. При цьому дані поняття, про які ми говоримо зараз, отримували багато різних інтерпретацій, але досі остаточного розуміння не досягнуто. Одна з найпопулярніших полягає в тому, що макроеволюція є зміною системного характеру, яка не потребує багато часу.

Однак, щодо вивчення цього процесу, то він займає дуже багато часу. Більше того, макроеволюція носить глобальний характер, тому освоїти її різноманітність дуже складно. Важливим методом вивчення цього напряму є комп'ютерне моделювання, яке особливо активно почало розвиватися у 1980-х роках.

Види доказів еволюції

А тепер поговоримо про те, які є докази макроеволюції. По-перше, це порівняльно-анатомічна система умов, яка ґрунтується на тому, що у всіх тварин єдиний тип будови. Саме це вказує на те, що ми маємо спільне походження. Тут велика увага приділяється гомологічним органам, а також атавізмам. Атавізми людини - це виникнення хвоста, багатососковість і суцільний волосяний покрив. Важливим доказом макроеволюції є наявність рудиментарних органів, які більше не потрібні людині і поступово зникають. Рудименти - це апендикс, волосяний покрив та залишки третього століття.

Тепер розглянемо ембріологічні докази, які у тому, що це хребетні тварини мають схожі зародки на ранніх стадіях розвитку. Звичайно, з часом ця подібність стає все менш помітною, тому що починають переважати характерні риси для певного виду.

Палеонтологічні докази процесу еволюції видів полягають у тому, що у залишках деяких організмів можна досліджувати перехідні форми інших вимерлих істот. Завдяки викопним останкам вчені можуть дізнаватись про те, що існували перехідні форми. Наприклад, така форма життя існувала між плазунами та птахами. Також завдяки палеонтології вчені змогли побудувати філогенетичні ряди, в яких можна чітко відстежити послідовність видів, що змінюють один одного, що розвиваються в процесі еволюції.

Біохімічні докази ґрунтуються на тому, що у всіх живих організмів на землі однаковий хімічний склад та генетичний код, що також слід зазначити. Більше того, ми всі схожі за енергетичним та пластичним обміном, а також ферментативним характером деяких процесів.

Біогеографічні докази будуються у тому, що процес еволюції добре відбивається у характері поширення тварин і рослин поверхнею Землі. Так, вчені умовно поділили масив планети на 6 географічних зон. Докладно розглядати їх ми тут не будемо, але зауважимо те, що спостерігається дуже тісний зв'язок між континентами та спорідненими видами живих організмів.

Завдяки макроеволюції ми можемо розуміти, що всі види відбулися шляхом еволюції від організмів, що раніше жили. Таким чином розкривається суть процесу розвитку.

Перетворення на внутрішньовидовому рівні

Мікроеволюція має на увазі під собою дрібні зміни в алелях у популяції протягом поколінь. Також можна сказати, що ці перетворення відбуваються на внутрішньовидовому рівні. Причини криються в мутаційних процесах, штучному та природному дрейфі та перенесенні генів. Всі ці зміни призводять до видоутворення.

Ми розглянули основні види еволюції, але ще знаємо, що мікроеволюція ділиться деякі гілки. По-перше, це популяційна генетика, завдяки якій виробляються математичні розрахунки, необхідні вивчення багатьох процесів. По-друге, це екологічна генетика, яка дозволяє спостерігати за процесами розвитку насправді. Ці 2 види еволюції (мікро- і макро-) мають велике значення і роблять свій певний внесок в цілому в процеси розвитку. Варто зауважити, що їх часто протиставляють один одному.

Еволюція сучасних видів

Спочатку помітимо, що це постійний процес. Іншими словами, він ніколи не припиняється. Усі живі організми еволюціонують із різною швидкістю. Однак проблема полягає в тому, що деякі тварини живуть дуже довго, тож помітити якісь зміни дуже складно. Щоб їх відстежити, мають пройти сотні чи навіть тисячі років.

У світі відбувається активна еволюція африканських слонів. Щоправда, за сприяння людини. Так, у цих тварин швидко зменшується довжина бивня. Справа в тому, що мисливці завжди полювали на слонів, які мали масивні бивні. Водночас інші особи цікавили їх набагато менше. Таким чином, вони збільшували шанси на виживання, а також на передачу своїх генів іншим поколінням. Саме тому протягом кількох десятиліть поступово відзначалося зменшення довжини бивнів.

Дуже важливо розуміти, відсутність зовнішніх ознак ще означає припинення процесу еволюції. Наприклад, дуже часто різні дослідники помиляються з приводу кістеперої риби латимерії. Ходить думка, що вона не еволюціонувала мільйони років, але це не так. Додамо, що на сьогоднішній день латимерія є єдиним живим представником загону цілокантоподібних. Якщо порівняти перших представників цього виду та сучасних особин, то можна знайти безліч суттєвих відмінностей. Єдина схожа характеристика полягає у зовнішніх ознаках. Саме тому дуже важливо комплексно дивитися на еволюцію, не судити про неї виключно за зовнішніми ознаками. Цікаво, що сучасна латимерія має більше схожих рис із оселедець, ніж зі своїм прабатьком цілкантом.

Чинники

Як знаємо, види сталися шляхом еволюції, але які чинники цьому сприяли? По-перше, спадкова мінливість. Справа в тому, що різні мутації та нові комбінації генів створюють основу для спадкового розмаїття. Зауважимо: що активніший мутаційний процес, то ефективнішим буде природний відбір.

Другий чинник – це випадкове збереження ознак. Щоб усвідомити суть цього явища, розберемося з такими поняттями, як дрейф генів і популяційні хвилі. Останні є коливання, які відбуваються періодами і впливають чисельність популяції. Наприклад, кожні чотири роки зайців стає дуже багато, а одразу після цього їх чисельність різко падає. Але що таке дрейф генів? Тут мається на увазі збереження чи зникнення будь-яких ознак у випадковому порядку. Тобто якщо в результаті якихось подій популяція сильно зменшується, то деякі ознаки зберігатимуться повністю або частково в хаотичному порядку.

Третій чинник, який ми розглянемо, – це боротьба за існування. Її причина полягає в тому, що народжується дуже багато організмів, але лише частина з них здатна вижити. Більше того, для всіх не вистачить їжі та територій. Загалом поняття боротьби за існування можна описати як особливі взаємини організму з довкіллям та іншими особами. У цьому є кілька форм боротьби. Вона може бути внутрішньовидовою, яка відбувається між особинами одного й того ж виду. Друга форма - міжвидова, коли виживання борються представники різних видів. Третя форма полягає у боротьбі з умовами навколишнього середовища, коли тваринам необхідно пристосовуватися до них або гинути. При цьому по праву найжорстокішою вважається боротьба усередині видів.

Тепер знаємо, що роль виду в еволюції величезна. Саме з одного представника може розпочатися мутація чи дегенерація. Проте еволюційний процес регулюється сам собою, оскільки діє закон природного добору. Так, якщо нові ознаки будуть неефективними, то особи, які мають їх, рано чи пізно загинуть.

Розглянемо ще одне важливе поняття, яке притаманно всім рушійних видів еволюції. Це — ізоляція. Цей термін має на увазі накопичення певних відмінностей між представниками однієї популяції, яка тривалий час була ізольована один від одного. У результаті це може призвести до того, що особини просто не зможуть між собою схрещуватися, таким чином з'явиться два зовсім різні види.

Антропогенез

Тепер поговоримо про образи людей. Еволюція - процес, характерний всім живих організмів. Частина біологічної еволюції, що призвела до появи людини, називається антропогенезом. Завдяки цьому відбулося відділення людського вигляду від людиноподібних мавп, ссавців та гомінідів. Які знаємо види людей? Еволюційна теорія поділяє їх на австралопітеків, неандертальців і т. д. Характеристики кожного з цих видів знайомі нам ще зі шкільної лави.

Ось ми й ознайомились із основними видами еволюції. Біологія часом може розповісти дуже багато про минуле та сьогодення. Саме тому до неї варто дослухатися. Зауважимо: деякі вчені вважають, що слід виділяти 3 види еволюції: макро-, мікро- та еволюцію людини. Однак такі думки поодинокі та суб'єктивні. У цьому матеріалі ми представили увазі читача два основних види еволюції, завдяки яким розвивається все живе.

Підбиваючи підсумки статті, скажемо про те, що еволюційний процес — справжнє диво природи, яке саме регулює та координує життя. У статті ми розглянули основні теоретичні поняття, але практично все набагато цікавіше. Кожен біологічний вид є унікальною системою, здатною саморегулюватися, пристосовуватися та еволюціонувати. У цьому полягає принадність природи, яка подбала як про створених видах, а й тих, у які можуть мутировать.

Побудова найбільш фундаментальної еволюційної концепції пов'язані з ім'ям геніального англійського вченого Чарльза Дарвіна (1809–1882). Величезне значення становлення еволюційних і атеїстичних поглядів Ч. Дарвіна мало здійснене їм у 1831–1836 гг. навколосвітня подорож на кораблі «Бігль». Він досліджував геологічну будову, флору та фауну багатьох країн, відправив з Англію величезну кількість колекцій. Порівнявши знайдені останки рослин і тварин із сучасними, Ч. Дарвін зробив припущення про історичну, еволюційну спорідненість. На Галапагоських островах він знайшов види ящірок, черепах, птахів, що ніде більше не зустрічаються. Галапагоси - острови вулканічного походження, тому Ч. Дарвін припустив, що на них ці тварини потрапили з материка і поступово змінилися. В Австралії його зацікавили сумчасті та яйцекладні, які вимерли в інших частинах земної кулі. Так поступово у вченого міцніло переконання в . Після повернення з подорожі Дарвін протягом 20 років наполегливо працював над створенням еволюційного вчення, зібрав додаткові факти про виведення нових порід тварин та сортів рослин у сільському господарстві. він розглядав як своєрідну модель відбору природного. Були опубліковані його роботи «Походження видів шляхом природного відбору або збереження сприятливих порід у боротьбі за життя», «Зміна свійських тварин та культурних рослин», «Походження людини та статевий відбір».

Основна заслуга Ч. Дарвіна у тому, що він розкрив механізми освіти та становлення видів, т. е. пояснив механізм еволюції. Свої висновки він зробив на основі великої кількості даних, накопичених до цього часу в галузі природовипробування, практиці тваринництва та рослинництва. Першим можливим висновком, зробленим Дарвіном, був висновок про існування у природі. Цей висновок був зроблений на основі того, що з величезної кількості особин, що з'являється на світ, до дорослого стану доживають лише одиниці, отже, на думку Дарвіна, інші гинуть у боротьбі за життя. Другим висновком було висновок у тому, що з організмів характеру загальна мінливість ознак і властивостей (навіть у потомстві однієї пари батьків немає однакових особин). У досить стабільних умовах ці дрібні відмінності можуть мати значення. Однак при різких змінах умов існування одна або кілька відмітних ознак можуть стати вирішальними для виживання. Зіставивши факти боротьби за існування загальної мінливості організмів, Дарвін робить узагальнений висновок про існування в природі «природного відбору» (виборчого виживання одних та загибелі інших особин). Матеріал для природного відбору постачає мінливість організмів (мутаційна та комбінативна). Результатів природного відбору є утворення великої кількості пристосувань до конкретних умов існування, яке ми розглядаємо з таксонометричного погляду - об'єднуємо в подібні організми у види, пологи, сімейства.

Основні положення еволюційного вчення Ч. Дарвіна зводяться до наступного:

Різноманітність видів тварин та рослин – це результат історичного розвитку органічного світу.
Основні рушійні сили еволюції – боротьба існування і природний добір. Матеріал для природного відбору дає спадкову мінливість. Стабільність виду забезпечується спадковістю.
органічного світу переважно йшла шляхом ускладнення організації живих істот.
є наслідком дії природного відбору.
Можуть успадковуватися як сприятливі, і несприятливі зміни.
Різноманітність сучасних порід домашніх тварин та сортів сільськогосподарських рослин є результатом дії.
пов'язана з історичним розвитком древніх людиноподібних мавп.
вчення Ч. Дарвіна можна як переворот у сфері природознавства. Значення еволюційної теорії полягає в наступному:

Виявлено закономірності перетворення однієї органічної форми на іншу.
Пояснено причини доцільності органічних форм.
Відкрито закон природного відбору.
З'ясовано сутність штучного відбору.
Визначено рушійні сили еволюції.