Эволюция живой природы

Вид и популяция

Вид — совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, приспособленных к определённым условиям среды и занимающих определённый ареал.

Критерии вида — эволюционно устойчивые диагностические признаки, характерные для одного вида, но отсутствующие у других:

• морфологический — комплекс морфологических признаков, отличающих один вид от другого. Исключение: виды-двойники;
• географический — территориальные различия, каждый вид занимает определённую территорию или акваторию (ареал). Ареалы разных видов могут перекрываться;
• экологический — каждый вид характеризуется своими собственными отношениями со средой обитания.

Популяция — совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующих на определённой части ареала и относительно обособленных от других популяций.

Каждая популяция характеризуется плотностью (количество особей на единицу площади), численностью (общее количество особей популяции), возрастным составом (соотношение молодых, зрелых и старых особей).

Микроэволюция — совокупность эволюционных процессов, протекающих внутри вида и приводящих к образованию новых.

Видообразование — возникновение новых биологических видов и изменение их во времени и пространстве.

Способы видообразования:

1. аллопатрический (географический) — возникновение нового вида в результате распада ареала родительского вида вследствие территориальной изоляции;
2. симпатрический — возникновение нового вида в пределах ареала материнского вследствие изменений среды, мутаций, хромосомных перестроек, приводящих к генетической изоляции.

В основе видообразования лежит:

1. расхождение признаков — дивергенция, способствующая возникновению множества новых форм, отличающихся по ряду признаков;
2. прямое преобразование одного вида в другой (филетическое видообразование);
3. гибридизация двух видов (чаще используется для целей селекции).

Эволюционные идеи и теории

Додарвиновский период

Аристотель — принцип градации, классификация организмов по степени сложности их организации, построение «лестницы существ».

Эпоха Возрождения (XIV-XVI вв.) — накопление фактического материала по изучению растений и животных; изобретение микроскопа.

Ш. Бонне (середина XVIII в.) — вариант «лестницы», на ступенях которой последовательно расположены: растения, насекомые, черви, рыбы, птицы, млекопитающие, обезьяны и человек (не связана с идеей развития природы).

Конец XVIII в. — развитие трансформизма — идеи об изменении и превращении форм организмов, происхождении одних видов от других (Ж. Бюффон, Э. Ж. Сент- Илер, К. Ф. Рулье и др.) — зарождение первых эволюционных гипотез. Ж. Б. Ламарк (1809 г.) — попытка объяснить причины и движущие силы эволюционного процесса.

Учение Ч. Дарвина

Эволюционная теория Ч. Дарвина (1859 г.) — определены движущие силы эволюционного процесса, вскрыта его сущность и выстроена убедительная система доказательств эволюции.

Выделяют следующие движущие силы эволюции:

• Наследственность и изменчивость — общие свойства всех живых существ. Наследственная изменчивость обеспечивает появление у организмов принципиально новых признаков и передачу их последующим поколениям.
• Борьба за существование — конкурирующие взаимодействия организмов и влияние факторов неживой природы. Формы: внутривидовая (конкуренция между особями одного вида), межвидовая (взаимодействие особей разных видов) и взаимодействие организмов с неживой природой.

Итогом борьбы за существование является естественный отбор — выживают наиболее приспособленные, как результат — накапливаются признаки, полезные для данного вида.

• Естественный отбор — сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных. Отбор всегда идёт по фенотипам: точкой отбора является конкретный результат реализации генотипа в виде определённого признака или свойства.

Выделяют следующие формы естественного отбора:

• Движущий отбор — отсев мутаций с одним средним значением признака, которые заменяются мутациями с другим средним значением признака в изменённых условиях.
• Стабилизирующий отбор — поддержание среднего значения в относительно постоянных условиях среды, выбраковка мутационных отклонений от ранее сформировавшейся нормы.

Разрывающий (дизруптивный) отбор — благоприятствует более чем одному фенотипу и направлен против средних форм, формируется несколько фенотипических групп.

Половой отбор — естественный отбор, касающийся признаков особей одного пола (демонстрация оперения или силы).

Индивидуальный отбор — дифференцированное размножение отдельных особей, обладающих преимуществами в борьбе за существование в пределах популяции.

Групповой отбор даёт преимущественное размножение особей какой-либо группы, соревнующейся с другими группами в создании и поддержании целостности надорганизменных систем.

Искусственный отбор — человек сознательно отбирает особей с полезными (для него) свойствами, осуществляет скрещивание, получает потомство и вновь производит отбор по данным признакам. Формы: бессознательный (сохранение и размножение наиболее ценных для человека признаков организма за счёт массовой выбраковки менее продуктивных особей); сознательный (методический) отбор (человек осмысленно выбирает именно те формы организмов, которые ему нужны, и сам конструирует их параметры).

Синтетическая теория эволюции

Синтетическая теория эволюции в её нынешнем виде образовалась в результате переосмысления ряда положений классического дарвинизма с позиций генетики начала XX в. (учение Дарвина приобрело прочный генетический фундамент).

В статье «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» (1926 г.) С. С. Четвериков показал совместимость принципов генетики с теорией естественного отбора и заложил основы эволюционной генетики. В работах Дж. Холдейна, Н. В. Тимофеева- Ресовского и Ф. Г. Добржанского идеи, выраженные С. С. Четвериковым, распространились на Западе, где почти одновременно Р. Фишер высказал очень сходные взгляды о эволюции доминантности.

В 1949г. Дж. Симпсон предложит термин «синтетическая теория эволюции».

Основные положения:

1. элементарной единицей эволюции считается локальная популяция;
2. материал эволюции — мутационная и рекомбинационная изменчивость;
3. естественный отбор — главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов;
4. дрейф генов и принцип основателя выступают причинами формирования нейтральных признаков;
5. вид есть система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других видов, каждый вид экологически обособлен;
6. видообразование заключается в возникновении генетических изолирующих механизмов и осуществляется преимущественно в условиях географической изоляции.

Факторы эволюции

Элементарными факторами эволюции являются:

1. Мутация — элементарный эволюционный материал, обновляющий генофонд, основной источник резерва наследственной изменчивости популяции, увеличивающий генетическую гетерогенность популяции вследствие сохранения рецессивных мутаций в гетерозиготах, основа для действия естественного отбора.
2. Популяционные волны — колебания численности популяции под действием факторов среды. Их действие предполагает случайное уничтожение особей, в результате редкий до колебания численности генотип может стать обычным и быть подхваченным естественным отбором. Поставщик эволюционного материала. Дрейф генов — случайное изменение генных частот в небольшой, полностью изолированной популяции, при этом частота аллелей в популяции из поколения в поколение несколько варьируется.
3. Рекомбинация генетического материала является причиной появления новых сочетаний генов, которые могут иметь приспособительное значение. Под действием естественного отбора может привести к изменению генетической структуры популяции.
4. Изоляция — возникновение различных преград к панмиксии (свободному скрещиванию), закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической диффе- ренцировки. Различают: пространственную (географические барьеры, большие расстояния) и биологическую (различия во времени половой активности, строении полового аппарата, созревания половых продуктов и др.) изоляцию.
5. Естественный отбор по Ч. Дарвину — сохранение особей с полезными и гибель с вредными индивидуальными отклонениями.