Доказана ли теория эволюции

Доказана ли теория эволюции

ВИКТОРИНЫ по биологии для старшеклассников «Где живет мысль?».

Барсуковой Татьяны

Задания первого этапа

ВИКТОРИНЫ по биологии для старшеклассников «Где живет мысль?».

I.Выберите один правильный вариант ответа рядом с правильным ответом поставьте знак «+»:

1. Перенос ядра клетки в икринку африканской

лягушки явился этапом в становлении:

а) генетики;

б) геномики;

в) евгеники;

г) клонирования.+

2. Первым клонированным животным считается;

а) мышка Машка;

б) овца Долли;+

в) овца Полли;

г) мышка Кумулина.

3. Более трети генов человека очевидно сходно с генами

а) обезьян;+

б) птиц;

в) рыб;

г) бактерий.

4. Французский палеонтолог и теолог Тейяр де Шарден считал, что человек является:

а) обезьяной Бога;

б) осью и вершиной эволюции;+

в) случайным звеном в цепи жизни Вселенной;

г) разрушительным фактором в жизни космоса.

5. К фенотипу организма не относятся:

а) поведенческие особенности;

б) психический склад;

в) физиология;

г) хромосомный набор.+

6. Неандерталец — это подвид человека:

а) умелого;

б) разумного;+

в) прямостоящего;

г) современного.

7. Современная обезьяна, наиболее близкая человеку по степени родства—это:

а) орангутанг;

б) горилла;

в) шимпанзе;+

г) бабуин.

8. На основании исследований митохондриального ДНК, современные генетики доказали, что у всех современных людей:

а) был один общий генетический предок — отец («Адам»);

б) была одна общая генетическая мать («Ева»);+

в) библейские Адам и Ева были предками;

г) не было общих предков.

9. Первое систематическое описание более 500 видов животных дал:

а) Аристотель;+

б) Линней;

в) Ламарк;

г) Гумбольдт.

10. Естественный отбор, по Ч. Дарвину, — это:

а) случайный отбор признаков в каждом организме;

б) сохранение и передача полезных признаков следующим поколениям;+

в) изменение организмов под влиянием внешней среды;

г) процесс избирательного уничтожения одних особей и преимущественного размножения других.

11. Недоброй памяти «народный академик» Т.Д. Лысенко, отстаивая «идею» о наследственности как свойстве всего организма,

относился к направлению:

а) психоламаркизма;

б) механоламаркизма;

в) неоламаркизма;

г) ортоламаркизма.+

12. Открытие устойчивости генов вызвало появление течения генетического:

а) неоламаркизма;

б) антименделизма;

в) антиламаркизма;

г) антидарвинизма.+

13. Современная официальная теория эволюции сочетает в себе:

а) идеи Ж.Б. Ламарка и Ж.Л. Кювье;

б) идеи Ж.Л. Кювье и генетику;

в) идеи Ч. Дарвина и Ж.Б. Ламарка;+

г) идеи Ч. Дарвина и генетику.

14. В современном естествознании «коэволюция» означает:

а) современный этап эволюции живого на Земле;

б) взаимное приспособление видов;+

в) разрушение биоценоза;

г) самая жестокая борьба за существование.

15. К млекопитающим четвертичного периода кайнозойской эры не относится:

а) гигантский броненосец;

б) мамонт;

в) индийский слон;+

г) саблезубый тигр.

II. Близнецы у человека бывают двух типов: однояйцовые (реже) и разнояйцовые (чаще). Объясните, как они возникают.

Ответ:

Разнояйцевые близнецы возникают при оплодотворении двух отдельных яйцеклеток. Созревание двух и более яйцеклеток может происходить как в одном яичнике, так и в двух._ Возникновение однояйцевых близнецов связывают с оплодотворением яйцеклетки, имевшей два или более ядра. Каждое ядро соединяется с ядерным веществом сперматозоида, в результате чего образуются зародышевые зачатки. Описаны яйцеклетки и с тремя ядрами. Предполагают, что разделение оплодотворенной яйцеклетки может происходить в результате задержки имплантации и дефицита кислородной насыщенности. Эта теория позволяет также объяснить и более высокую частоту аномалий развития среди однояйцевых близнецов по сравнению с разнояйцевыми.

III.Известно, что при близкородственных браках продолжительность жизни потомков в результате таких браков часто уменьшается, у них выявляются функциональные нарушения, нередки также и различные врожденные болезни и уродства. Объясните, почему это происходит. Обозначьте нормальный ген «А», мутантный (несущий какую-то болезнь) – «а», исходите из того, что мутантный ген как правило является рецессивным.

Ответ:

Смертность и увеличение потологий среди потомства от близкородственных скрещений объясняется тем, что увеличивается число гомозиготы по рецессиву.

IV.Почему мы не понимаем иностранную речь? Ответ поясните.

Ответ:Проблема понимания иностранной речи заключается даже не в том, что мы не понимаем смысла, а в том, что не можем опознать даже те слова, которые прекрасно знаем: нам просто не «разделить» речевой поток на отдельные слова (проверьте: если тот же текст Вы прочитаете в печатном виде, то поймёте из него значительно больше, чем на слух). Причина этого – чисто физиологическая: на опознание слова в речи должны уходить доли секунды. При отсутствии опыта нам требуется для этого гораздо больше времени – в результате в быстрой речи мы просто не успеваем опознать одно слово, как уже возникает следующее.
В обычной разговорной речи мы проглатываем и смазываем очень многие звуки. Например, вместо «пять человек» мы на самом деле говорим «пять че-к». Из-за этого нам трудно опознать многие слова, даже хорошо знакомые.
Слушая иностранную речь, большинство людей пытаются тут же переводить услышанное на родной язык. И в результате просто не успевают за говорящим, ведь процесс перевода занимает немало времени и носитель языка успевает уйти далеко вперёд, пока мы возимся с одной фразой.

V.Как Вы понимаете выражение, высказанное хирургом Наполеона: «Раны у победителей заживают быстрее, чем у побежденных». Согласны ли Вы с Хирургом?

Ответ:

Как утверждают психологи, мысли материальны и все победы, здоровье или болезни идет из головы. Мозг руководит всем физическим телом и может творить чудеса. Известно много случаев, когда люди в стрессовых ситуациях совершают такие действия, которые в обычном состоянии были бы невозможны. Много врачей говорили, что желание излечиться — это уже половина пути к выздоровлению.

VI.Один из видов «Олимпийских состязаний», которые регулярно
проводятся в Нью-Йорке, включает бег, бег с препятствиями и
плаванье, собирая толпы зрителей. Кто участвует в этих соревнова­-
ниях?

Ответ:Легкоатлеты

VII. Каких птиц больше всего на Земле?

Ответ: Домашних кур

VIII. В немецком городе Оффенбурге стоит памятник знамени­
тому английскому пирату, который держит в руках цветок. Кому и
какому цветку сооружен памятник?

Ответ:

Памятник великому английскому мореплавателю Фрэнсису Дрейку за распространение употребления картофеля в Европе. В руке знаменитый пират держит цветок картофеля.

IX. Известно, что многие импровизации знаменитых людей стали классическими образцами находчивости, остроумия, афоризмами. Попробуйте свои силы, приведите свой вариант ответа.

IX.1. Однажды в дом древнегреческого оратора Демосфена влез вор и украл разные вещи. Демосфен застал его в тот момент, когда вор с узлом вылезал в окно. Увидев хозяина, вор очень смутился и в порыве раскаяния произнес:

-Прости меня, великий Демосфен, но я не знал, к сожалению, что эти вещи твои.

-А разве ты не знал, что они не твои? — озадачил его вопросом Демосфен?

IX.2.Чарльз Дарвин был приглашен на званый обед, где пришлось сидеть рядом с очень красивой женщиной.

-Мистер Дарвин, — сказала дама, — вы утверждаете, что все люди произошли от обезьян. Значит, я тоже?

-Да, безусловно, — ответил Дарвин, — но вы произошли не от обыкновенной обезьяны, а от очаровательной.

X.Где и как возникают у человека мысли?

Ответ:

С точки зрения биологии мысль материальна, это электроимпульс возникший в коре головного мозга человека.

Современная теория эволюции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современная теория эволюции (СТЭ) является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. СТЭ также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие.

СТЭ в её нынешнем виде образовалась в результате переосмысления ряда положений классического дарвинизма с позиций генетики начала XX века. После переоткрытия законов Менделя (в 1901 г.), доказательства дискретной природы наследственности и особенно после создания теоретической популяционной генетики трудами Рональда Фишера, Джона Б. С. Холдейна-младшего и Сьюэла Райта, учение Дарвина приобрело прочный генетический фундамент.

СТЭ представляет собой синтез эволюционных идей Дарвина с новыми результатами исследований в области наследственности и изменчивости. Началом разработки СТЭ принято считать работы русского генетика С. С. Четверикова по популяционной генетике. Затем к этой работе подключились около 50 учёных из восьми стран.

Основные положение СТЭ можно свести к четырем утверждениям:

1)главным фактором эволюции считается естественный отбор, интегрирую-щий и регулирующий действие всех остальных факторов (мутагенеза, гибридизации, миграции, изоляции и т. д. );

2)эволюция протекает постепенно, посредством отбора случайных мутаций, а новые формы образуются через наследственные изменения;

3)эволюционные изменения случайные и ненаправленны. 4)макроэволюция, ведущая к образованию надвидовых групп, осуществляется только посредством процессов микроэволюции. Каких либо специфических механизмов возникновения новых форм жизни не существует.

Теория эволюции (дарвинизм) — это тот раздел биологии, который в результате засилья догматических взглядов пострадал в советское время в такой же степени, как и генетика. В СССР было издано незначительное число пособий по дарвинизму и теории эволюции, тогда как на Западе проводились тщательные эксперименты по проверке положений Дарвина, издавались оригинально составленные пособия.

Вначале, как всякое другое учение (марксизм, маоизм, буддизм), учение носило имя учителя — «дарвинизм». Этот термин был предложен другом Дарвина — Т. Гексли и А.Р. Уоллесом — соавтором Дарвина по открытию принципа естественного отбора. Свое учение Дарвин изложил в трудах:э жизнь «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859),

«Изменение животных и растений под влиянием одомашнений» (1868),

«Происхождение человека и половой отбор» (1871).

Эксперименты по проверке положений дарвинизма в XIX столетии подтвердили верность дарвиновского механизма эволюции. Дарвинизм стал теорией. Эта теория хорошо разработана, экспериментально проверена и подтверждена. Она постоянно совершенствуется и соответствует обнаруженным фактам, удовлетворительно их объясняет.

Современная теория эволюции представляет собой синтетическую науку, базирующуюся на всех науках биологического комплекса. Современная теория эволюции основана на учении Дарвина о происхождении жизни, возникновении разнообразия живой природы, адаптации и целесообразности у живых организмов, о возникновении человека, возникновении пород и сортов. Современный дарвинизм часто называют неодарвинизмом, синтетической теорией эволюции. Правильнее называть науку, изучающую процесс эволюции органического мира, эволюционной теорией.

Биология сегодня представляет собой сложную, очень дифференцированную науку, изучающую сущность и закономерности биологической формы движения материи. Отдельные биологические науки различаются как объектами исследований, так и комплексом изучаемых проблем. Многие проблемы, исследуемые специальными науками, имеют общебиологическое значение, но ни одна наука не может заменить дарвинизм — эволюционную теорию. Как и всякая наука, эволюционизм имеет свой объект и предмет исследования, свои методы исследования, свои цели и задачи. Объект исследования теории эволюции: организмы, популяции, виды. Предмет изучения теории эволюции: процесс эволюции живой природы.

Задачи теории эволюции: изучение проблемы происхождения жизни на Земле, выяснение причин эволюции, определение закономерностей исторического развития живой материи, исследование развития царств живой природы, изучение происхождения и эволюции человека, прогнозирование эволюционных, микроэволюционных процессов, разработка способов научного управления микроэволюционными процессами.

Теория Дарвина — Уоллеса в 20-м веке была значительно расширена и разработана в свете современных данных генетики (которая во времена Дарвина еще не существовала), палеонтологии, молекулярной биологии, экологии, этологии (науки о поведении животных) и получила название неодарвинизма или синтетической теории эволюции.

Новая, синтетическая теория эволюции представляет собой синтез основных эволюционных идей Дарвина, прежде всего, идеи естественного отбора, с новыми результатами биологических исследований в области наследственности и изменчивости.

Современная теория эволюции имеет следующие особенности:

она ясно выделяет элементарную структуру, с которой начинается эволюция — это популяция;

выделяет элементарное явление (процесс) эволюции — устойчивое изменение генотипа популяции;

шире и глубже истолковывает факторы и движущие силы эволюции;

четко разграничивает микроэволюцию и макроэволюцию (впервые эти термины были введены в 1927 г. Ю.А. Филипченко, а дальнейшее уточнение и развитие получили в трудах выдающегося биолога-генетика Н.В. Тимофеева-Ресовского).

Микроэволюция — это совокупность эволюционных изменений, происходящих в генофондах популяций за сравнительно небольшой период времени и приводящих к образованию новых видов.

Макроэволюция связана с эволюционными преобразованиями за длительный исторический период, которые приводят к возникновению надвидовых форм организации живого.

Изменения, изучаемые в рамках микроэволюции, доступны непосредственному наблюдению, тогда как макроэволюция происходит на протяжении длительного периода, и ее процесс может быть только реконструирован, мысленно воссоздан. Как микро- так и макроэволюция происходят, в конечном итоге, под влиянием изменений в окружающей среде. Подтверждения теории эволюции. Сведения, подтверждающие современные представления об эволюции, являются результатами исследований в различных областях науки, из которыми важнейшими являются: -палеонтология, -биогеография, -морфология, -эмбриология, -биология, -систематика, -селекция Важнейшими аргументами в пользу эволюционной теории является так называемая палеонтологическая летопись, т.е. обнаруживаемые ископаемые формы живых организмов и биогенетический закон Геккеля («онтогенез повторяет филогенез»).

Основные законы эволюции. Многочисленные исследования, проведенные в рамках вышеупомянутых наук, позволили сформулировать следующие основные законы эволюции.

1. Скорость эволюции в разные периоды неодинакова и характеризуется тенденцией ускорения*. В настоящее время она протекает быстро, и это отмечается появлением новых форм и вымиранием многих старых. эволюционный дарвин популяция

2. Эволюция различных организмов происходит с разной скоростью.

3. Новые виды образуются не из наиболее высокоразвитых и специализированных форм, а из относительно простых, неспециализированных форм.

4. Эволюция не всегда идет от простого к сложному. Существуют примеры «регрессивной» эволюции, когда сложная форма давала начало более простым (некоторые группы организмов, например, бактерии, сохранились только благодаря упрощению своей организации).

5. Эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи и происходит в результате мутаций, естественного отбора и дрейфа генов.

Последнее весьма важно для понимания различия между дарвиновской теории эволюции и современной теорией (неодарвинизмом).

Основные факторы эволюции. Современная теория эволюции, обобщая данные многочисленных биологических исследований, позволила сформулировать основные факторы и движущие силы эволюции.

1. Первым важнейшим фактором эволюции является мутационный процесс, который исходит из признания факта, что основную массу эволюционного материала составляют различные формы мутаций, т.е. изменений наследственных свойств организмов, возникающих естественным путем или вызываемых искусственно.

2. Второй важнейший фактор — популяционные волны, часто называемые «волнами жизни». Они определяют количественные флуктуации (отклонения от среднего значения) численности организмов в популяции, а также области ее обитания (ареала).

3. Третьим основным фактором эволюции признается обособленность группы организмов.

К перечисленным основным факторам эволюции добавляют такие как частота смены поколений в популяции, темпы и характер мутационных процессов и др. Важно помнить, что все перечисленные факторы выступают не изолированно, а во взаимосвязи и взаимодействии друг с другом. Все эти факторы являются необходимыми, однако, сами по себе они не объясняют механизма эволюционного процесса и его движущей силы. Движущая сила эволюции заключается в действии естественного отбора, который является результатом взаимодействия популяций и окружающей среды. Результатом же самого естественного отбора является устранение от размножения (элиминация) отдельных организмов, популяций, видов и других уровней организации живых систем. (Следует иметь в виду, что трактовка естественного отбора как процесса выживания сильнейших, наиболее приспособленных некорректна, так как, с одной стороны, в ряде случаев бессмысленно говорить о большей или меньшей приспособленности, с другой — даже при явно меньшей степени приспособленности, допускается возможность размножения).

Формы естественного отбора. Естественный отбор в процессе эволюции принимает различные формы. Можно выделить три основных формы: стабилизирующий отбор, движущий отбор и дизруптивный отбор.

Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, направленная на поддержание и повышение устойчивости реализации в популяции среднего, ранее сложившегося признака или свойства. При стабилизирующем отборе преимущество в размножении получают особи со средним выражением признака ( по образному выражению, это «выживание заурядностей»). Эта форма отбора как бы охраняет и усиливает новый признак, устраняя от размножения все особи, фенотипически заметно уклоняющиеся в ту или другую сторону от сложившейся нормы.

Пример: после снегопада и сильных ветров было найдено 136 оглушенных и полуживых воробьев; 72 из них выжили, а 64 погибли. У погибших птиц были очень длинные или очень короткие крылья. Особи же со средними — «нормальными» крыльями оказались более выносливыми.

Упомянутое ранее биохимическое единство жизни на Земле — это один из результатов стабилизирующего отбора. Действительно, аминокислотный состав низших позвоночных и человека почти один и тот же. Биохимические основы жизни оказались надежными для воспроизведения организмов независимо от уровня их организации.

Стабилизирующий отбор в течение миллионов поколений оберегает сложившиеся виды от существенных изменений, от разрушающего действия мутационного процесса, выбраковывая уклонения от приспособительной нормы. Эта форма отбора действует до тех пор, пока не изменяются существенно условия жизни, в которых выработаны данные признаки или свойства вида.

Движущий (направленный) отбор — отбор, способствующий сдвигу среднего значения признака или свойства. Такой отбор способствует закреплению новой нормы взамен старой, пришедшей в несоответствие с изменившимися условиями. Результатом такого отбора является, например, утрата некоторого признака. Так в условиях функциональной непригодности органа или его части естественный отбор способствует их редукции, т.е. уменьшению, исчезновению. Пример: утрата пальцев у копытных, глаз у пещерных животных, конечностей у змей и т.п. Материал же для действия такого отбора поставляется разного рода мутациями.

Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма отбора, благоприятствующая более чем одному фенотипу и действующая против средних, промежуточных форм. Эта форма отбора проявляется в тех случаях, когда ни одна из групп генотипов не получает абсолютного преимущества в борьбе за существование из-за разнообразия условий, одновременно встречающихся на одной территории. В одних условиях отбирается одно качество признака, в других — другое. Дизруптивный отбор направлен против особей со средним, промежуточным характером признаков и ведет к установлению полиморфизма, т.е. множества форм в пределах одной популяции, которая как бы «разрывается» на части.

Пример: В лесах, где почвы коричневого цвета особи земляной улитки чаще имеют коричневую и розовую окраску раковин, на участках с грубой и желтой травой преобладает желтая окраска и т.п.

Некоторые современные исследователи справедливо полагают, что синтетическая теория эволюции не является достаточно всеобъемлющей моделью развития жизни и разрабатывают системную теорию эволюции, в которой подчеркивается следующее:

1. Эволюция протекает в открытых системах, и необходим учет взаимодействия биосферных геологических и космических процессов, которое, по-видимому, дает импульс для развития живых систем. Значительные события из истории жизни должны, таким образом, рассматриваться в связи с развитием планеты.

2. Эволюционные импульсы распространяются от высших системных уровней к низшим: от биосферы к экосистемам, соообществам, популяциям, организмам, геномам. Прослеживание причинно-следственных связей не только «снизу вверх» (от генных мутаций к популяционным процессам), как это свойственно традиционному подходу, но и «сверху вниз», позволяет не уповать всякий раз на случайность при построении модели эволюции.

3. Характер эволюции изменяется с течением времени, т.е. эволюционирует сама эволюция: значение тех или иных признаков приспособленности и неприспособленности, по которым осуществляется естественный отбор, в процессе эволюции и биологического прогресса падает или возрастает, как, например, роль индивидуального развития, роль индивида в историческом развитии.

4. Направленность эволюции определяется системными свойствами, задающими ее цель, что позволяет нам понять смысл биологического прогресса. Действительно, в живых (открытых) системах стационарное состояние соответствует минимальному производству энтропии. Физический смысл производства энтропии применительно к живым системам заключается в отмирании живой материи в форме гибели организмов, т.е. образованию мертвой массы («мортмассы»), и производство энтропии тем выше, чем выше отношение мортмассы к биомассе. Это отношение падает при движении по эволюционной лестнице от простых организмов к сложным. Согласно теореме И. Пригожина, рассмотренной нами ранее, в открытых системах стационарное состояние соответствует минимуму производства энтропии. Такие системы, следовательно, имеют цель, определенное состояние, к которому они стремятся. Это позволяет объяснить, почему эволюция не остановилась на уровне бактериальных сообществ, а продвинулась дальше по пути, который привел к появлению человека.

Значение эволюционной теории

Эволюционная теория — наука об органической эволюции. Она представляет собой теоретическую основу биологии: современная биология воспринимает эволюционную теорию в качестве руководящего принципа. «В биологии ничего не имеет смысла как в свете эволюции» (Добжанский). Эрнст Майр: «Нет такой области в биологии, где теория эволюции не служила бы организующим принципом».

Благодаря теории эволюции, биология превратилась из кладовой фактов в подлинную науку, способную познать причинные связи между явлениями.

Теория эволюции — основа селекции. Она также широко используется в решении медицинских проблем.

Теория эволюции важна для понимания людьми процессов в природе, при организации и проведении природоохранных мероприятий. Стремительное изменение окружающей человека природы, вызванное его деятельностью, поставило проблему сохранения самой жизни на Земле. Теперь, когда осознано, что любым мероприятиям по освоению природных систем должно предшествовать экологическое обоснование, человечеству придется осознать и необходимость эволюционного анализа последствий вмешательства человека в природные объекты и процессы (смена биотопов, биоценозов, изменение состава биоценозов, изменение генофонда популяций). Изучение микроэволюционных процессов выявило значение минимальных численностей популяций. Оказалось, что сохранение числа особей в популяции менее определенного — минимального — числа, неизбежно ведет к вымиранию популяции из-за близкородственного спаривания.

Теория эволюции важна для выяснения причин устойчивости организмов против пестицидов.

Современное представление об эволюции живого позволяет улучшить генетико-селекционную работу по созданию новых пород и сортов.Рзмещено

Доказательства эволюции живой природы

Эволюционные процессы наблюдаются как в естественных условиях, так и в лаборатории. Известны случаи образования новых видов. Также описаны случаи развития новых свойств посредством случайных мутаций. Факт эволюции доказан экспериментально.

Чтобы получить сведения об эволюционной истории жизни, палеонтологи анализируют ископаемые останки организмов. Степень родства между современными видами можно установить, сравнивая их строение, геномы, развитие эмбрионов (онтогенез). Еще один источник информации об эволюции — закономерности географического распространения животных и растений, которые изучает биогеография. Все эти данные укладываются в единую картину — эволюционное дерево жизни.

Наблюдаемые сегодня изменения в популяциях доказывают не только существование эволюции, но и существование ряда механизмов, необходимых для эволюционного происхождения всех видов от общего предка. Было установлено, что геномы подвержены разнообразным мутациям, среди которых перемещение интронов, дупликация генов, рекомбинации, транспозиции, ретровирусные вставки (горизонтальный перенос генов), замена, удаление и вставка отдельных нуклеотидов, а также хромосомные перестройки. Кроме того, были обнаружены всевозможные промежуточные этапы возникновения новых видов, что свидетельствует о плавном характере видообразования.

Развитие и распространение устойчивых к антибиотикам бактерий и устойчивых к пестицидам растений и насекомых является доказательством эволюции видов. За последние 50 лет зарегистрировано более 2500 случаев адаптации насекомых-вредителей к различным пестицидам. Поэтому для борьбы с вредителями вместо обычных ядов стараются использовать биологические пестициды — энтомопатогенные вирусы.

Наблюдения за современными видами показывают, что видообразование непрерывно происходит в существующих популяциях.

Если видообразование происходит постепенно, в результате небольших последовательных изменений, то и сегодня мы должны наблюдать все возможные стадии видообразования, а значит и все возможные стадии репродуктивной изоляции: свободное скрещивание между популяциями, затрудненное скрещивание, снижение плодовитости потомства, бесплодное потомство, и наконец — полную генетическую изоляцию. Если ничего подобного среди современных видов обнаружить не удается, то тем самым опровергаются основы эволюционного учения, то есть это пример фальсифицируемости эволюционного учения.

Существует множество примеров того, как разные виды могут скрещиваться в исключительных условиях. Например, у черной вороны и серой вороны разные ареалы, но на пересечении этих ареалов виды могут образовывать гибриды.

Неполное видообразование можно наблюдать у различных кольцевых видов: представители вида обитают вокруг гор, водоемов и т. п., при этом соседние популяции скрещиваются между собой и незначительно различаются, а крайние формы различаются значительно и не скрещиваются. У многих гибридов снижена фертильность. Многие другие виды могут давать бесплодное гибридное потомство. При скрещивании ряда других видов достигается оплодотворение, но позднее зародыш погибает.

Конкретным примером крупномасштабных эволюционных изменений при неполном видообразовании является белый медведь (Ursus maritimus), который, несмотря на родство с бурым медведем (Ursus arctos), очевидное в силу того факта, что эти виды могут скрещиваться и давать плодовитое потомство, приобрёл значительные физиологические различия с бурым медведем. Эти различия позволяют белому медведю комфортно жить в условиях, в которых бурый медведь не выжил бы.

Судя по палеонтологической летописи и по измерениям скорости мутаций, полная несовместимость геномов, делающая невозможным скрещивание, достигается в природе в среднем за 3 миллиона лет. А значит, наблюдение образования нового вида в естественных условиях в принципе возможно, но это редкое событие. В то же время, в лабораторных условиях скорость эволюционных изменений может быть увеличена, поэтому есть основания надеяться увидеть видообразование у лабораторных животных.

Современная общепринятая в научном сообществе классификация живых организмов представляет собой многоуровневую иерархическую структуру: организмы делятся на царства, царства делятся на типы, типы — на классы, классы — на отряды, и так далее. В результате такого ветвления получается филогенетическое дерево. Однако принципиальная возможность построения единой классификации означает, что в основе этой классификации существует объективная закономерность. Именно такой результат можно ожидать при эволюционном происхождении животных от общего предка. Ветвление филогенетического дерева соответствует делению популяций в процессе видообразования.

Известное доказательство эволюции — наличие так называемых промежуточных форм, то есть организмов, сочетающих в себе характерные признаки разных видов. Как правило, говоря о промежуточных (или «переходных») формах имеют ввиду ископаемые виды, хотя промежуточные виды не всегда вымирают. На основе филогенетического дерева теория эволюции предсказывает, какие промежуточные формы могут быть найдены, а какие — нет. В соответствии с научным методом, сбывшиеся предсказания подтверждают теорию. Например, зная строение организмов пресмыкающихся и птиц, можно предсказать некоторые особенности переходной формы между ними. Можно прогнозировать возможность найти остатки животных, подобных рептилиям, но с перьями, или останки животных, подобных птицам, но с зубами или с длинными костяными хвостами. При этом можно предсказать, что не будут найдены переходные формы между птицами и млекопитающими, например — ископаемые млекопитающие с перьями или подобные птицам ископаемые с костями среднего уха как у млекопитающих. В тех случаях, когда палеонтологическая летопись оказывается особенно полна, появляется возможность построить так называемые филогенетические ряды, то есть ряды видов, последовательно сменяющих друг друга в процессе эволюции.

Рудименты также можно определить независимо от эволюционного учения как структуры, редуцированные и обладающие меньшими возможностями по сравнению с соответствующими структурами в других организмах. Рудиментами называются органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма. Если рудимент и оказывается функциональным, то он выполняет относительно простые или малозначимые функции с помощью структур, очевидно предназначенных для более сложных целей. Хотя многие рудиментарные органы совершенно не функциональны, отсутствие функций не является необходимым условием для рудиментарности. Такие органы крайне распространены в природе. Примеры рудиментов:

-Глаза у некоторых пещерных и роющих животных, таких как протей, слепыш, крот, астианакс мексиканский (Astyanax mexicanus, слепая пещерная рыба). Часто глаза скрыты под кожей

-Малая берцовая кость у птиц.

-Остатки волосяного покрова и тазовых костей у некоторых китообразных.

-У некоторых змей,в том числе у питона, имеются кости задних конечностей. Эти кости не крепятся к позвоночнику и относительно свободно-перемещаются в брюшной полости.

-У многих видов жуков, таких как Apterocyclus honoluluensis, крылья лежат под сросшимися надкрыльями.

-У человека к рудиментам относятся хвостовые позвонки, волосяной покров туловища,ушные мышцы, морганиевы желудочки гортани, червеобразный отросток слепой кишки (аппендикс).

Доказательство эволюции являются также атавизмы. Атавизмом называется появление у особи признаков, свойственных отдалённым предкам, но отсутствующих у ближайших. Появление атавизмов объясняется тем, что гены, отвечающие за данный признак, сохранились в ДНК, но не функционируют. Примеры атавизмов:

-Хвостовидный придаток у человека;

-Сплошной волосяной покров на теле человека;

-Добавочные пары молочных желез;

-Задние ноги у китов;

-Задние плавники у дельфинов;

-Задние ноги у змей;

-Дополнительные пальцы у лошадей;

-Возобновление полового размножения у ястребинки волосистой и у клещей семейства Crotoniidae.

Эмбриологические доказательства. У всех позвоночных животных наблюдается значительное сходство зародышей на ранних стадиях развития: форма тела, зачатки жаберных дуг, хвост, один круг кровообращения и т. д. (закон зародышевого сходства Карла Максимовича Бэра). Однако по мере развития сходство между зародышами различных систематических групп постепенно стирается и начинают преобладать черты, свойственные их классам, семействам, родам, и, наконец, видам. Эволюционные изменения могут касаться всех фаз онтогенеза, то есть могут приводить к изменениям не только зрелых организмов, но и эмбрионов, даже на первых этапах развития. Тем не менее, более ранние фазы развития должны отличаться большим консерватизмом, чем более поздние, так как изменения на более ранних этапах развития, в свою очередь, должны привести к большим изменениям в процессе дальнейшего развития. Например, изменение типа дробления вызовет изменения в процессе гаструляции, равно как и во всех следующих стадиях. Поэтому изменения, проявляющиеся на ранних этапах, гораздо чаще оказываются летальными, чем изменения, касающиеся более поздних периодов онтогенеза.

Биохимические доказательства. Анализ ДНК даёт убедительнейшие доказательства теории эволюции. Сам факт наличия наследственной изменчивости необходим для эволюции, и если бы оказалось, что ДНК устойчива к изменениям, это означало бы конец теории. Но ДНК постоянно мутирует, причём эти мутации соответствуют различиям между геномами разных видов.

Биохимическое единство жизни. Носителем наследственной информации во всех клетках являются молекулы ДНК, у всех известных организмов в основе размножения — репликация этой молекулы. В ДНК всех организмов используются 4 нуклеотида (аденин, гуанин, тимин, цитозин), хотя в природе встречаются не менее 102 различных нуклеотидов. Кроме того, в природе встречается 390 различных аминокислот, но белки всех организмов составляются из одного и того же набора, в котором всего 22 аминокислоты. При этом возможно 1,4 * 1070 различных информационно эквивалентных генетических кодов, использующих те же самые кодоны и аминокислоты. Если не учитывать эволюционное происхождение всех организмов от общего предка, то ничто не мешает каждому виду иметь собственный генетический код. Такое положение вещей было бы крайне выгодным, так как при этом исключалось бы преодоление вирусами межвидовых барьеров. Тем не менее, ничего подобного не наблюдается, и теория эволюции исключает такую возможность: изменения генетического кода приводят к изменению большинства белков организма, такая мутация практически всегда оказывается летальной, поэтому код не мог значительно измениться со времён последнего общего предка, что гарантирует его универсальность. После слияния двух хромосом остаются характерные следы: остатки теломер и рудимертарная центромера. 2-я хромосома, таким образом, представляет собой убедительное доказательство эволюционного происхождения людей и других обезьян от общего предка.

Эндогенные ретровирусы. Эндогенные ретровирусы представляют собой следы древних вирусных инфекций в ДНК. Ретровирусы (такие как ВИЧ и Т-лимфотропный вирус человека, вызывающий лейкоз и лимфому) встраивают собственный код в геном заражённого организма. Обычно после этого клетка начинает продуцировать новые копии вируса, но в этом процессе возможны сбои: копирование встроенной вирусной последовательности подавляется клеткой хозяина, но последовательность остаётся в структуре хромосомы. Если этот процесс произошёл в стволовой половой клетке, то такую последовательность будут наследовать потомки инфицированной особи. Ретровирусы встраиваются в геном случайным образом, вероятность независимой встройки одинаковых вирусов на одинаковые позиции пренебрежимо мала. А значит, генетический код одного и того же ретровируса может присутствовать у двух животных на одной и той же позиции в ДНК только в том случае, если эти животные произошли от общего предка.

Биогеографические доказательства. Если два вида сравнительно недавно произошли от одной популяции, то они, как правило, обитают недалеко от ареала этой исходной популяции, а значит и недалеко друг от друга. Таким образом, географическое распределение видов должно быть совместимо с филогенетическим деревом. Если не принимать во внимание теорию эволюции, то разумно предположить, что виды живут в наиболее подходящих для них условиях. Теория эволюции же предсказывает, что должно быть много благоприятных для вида мест, в которых представители вида тем не менее отсутствуют, в связи с наличием географических барьеров.

Размещено на Allbest.ru

155 лет теории эволюции: современная наука имеет массу доказательств теории Чарльза Дарвина

155 лет назад

24 ноября 1859 года вышла книга Чарльза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь». Это один из самых основополагающих трудов в истории науки, объясняющий, как устроена жизнь на планете, как возникло разнообразие растений и животных. Появилась теория эволюции, которую потом стали называть дарвинизмом.

Судьба этой теории оказалась весьма нелегкой.

Реклама

Мало того, что она, как и всякая иная теория, завоевывала признание постепенно, уже после того, как она стала общепризнанной в научном мире, вошла во все учебники биологии, ее так и норовят объявить ложной, надуманной, устаревшей и т.д. Пожалуй, никто сегодня не станет пытаться опровергать гелиоцентрическую систему мира Коперника или теорию всемирного тяготения Ньютона, а вот Дарвину не повезло. Креационисты не могут ему простить даже не саму идею эволюции, а то, что он замахнулся на святое – божественное происхождение человека.

В чем суть?

Напомним суть теории, изложенной в «Происхождении видов». Дарвин постулировал, что главными факторами эволюции являются наследственная изменчивость и естественный отбор. Организмы неодинаковы, изменчивость — исходный материал для эволюции. Но в разных условиях среды какие-то признаки, например высокий рост или холодоустойчивость, оказываются полезными.

Организмы с этими признаками получают преимущество в размножении, признаки передаются следующему поколению, которое оказывается более приспособленным.

Так действует естественный отбор – движущая сила эволюции. Таким образом возникают новые виды, которые не скрещиваются между собой. Теория Дарвина объясняла механизм эволюции, в отличие от другой эволюционной концепции Жана Батиста Ламарка «упражнения органов» под прямым влиянием окружающей среды.

Но Дарвину были неизвестны законы наследственности, которые открыл Грегор Мендель в 1865 году. Поэтому он не мог объяснить некоторые вещи, в частности то, почему полезный признак не растворяется в популяции за несколько поколений. Этот необъяснимый для него парадокс под названием «кошмар Дженкина» преследовал ученого до конца дней. Дарвин не знал, что наследственность дискретна, он не знал про гены, хотя предполагал, что должны быть какие-то частицы, через которые передается наследственность, но думал, что эти частицы содержатся в крови.

Материальная мутация

В конце XIX – начале XX века биологи узнали еще много нового о природе жизни. Голландский ботаник Гуго Де Фриз ввел понятие «мутация» для обозначения единицы изменчивости и разработал мутационную теорию. В 1909 году появилось понятие «ген», хотя оно было пока совершенно абстрактным и обозначало некую частицу, отвечающую за отдельные наследственные свойства. Трудами Джона Холдейна, Сергея Четверикова, Николая Тимофеева-Ресовского развивалась популяционная генетика. В итоге, в 20–30-х годах ХХ века сформировалась синтетическая теория эволюции на основе теории Дарвина с привлечением генетики. А уж после того, как в 1953 году Уотсон и Крик открыли структуру молекулы ДНК, стало понятно еще больше,

и главное – появилась материальная основа наследственности.

Интересно, что все новые знания, которые со временем появлялись, не только не опровергали теорию Дарвина, но вполне укладывались в нее, дополняли и объясняли то, что Дарвин не мог объяснить. Остается только удивляться, как многое он смог предсказать.

Создатель против Дарвина

Креационизм – концепция сотворения мира, всегда был в оппозиции теории эволюции. Причем из чисто религиозного мировоззрения выделяется так называемый научный креационизм, который пытается опровергнуть Дарвина якобы с научных позиций.

Итак, какие же претензии предъявляют Дарвину? Утверждают, что «теория эволюции — это только теория», то есть предположение, мнение, а не доказанный факт. Но, во-первых, те, кто так говорит, не понимают, что в научном языке «теория» обозначает исчерпывающее объяснение какого-то явления, которое было доказано и не было опровергнуто. Эволюционная теория объясняет разнообразие видов и их происхождение, она на научном уровне не была никем опровергнута. А главное, сегодня в науке имеется масса доказательств ее.

Одним из аргументов антидарвинистов долгое время был вопрос о «переходных формах».

Если одни организмы превращаются в другие путем постепенных изменений, то эти промежуточные организмы должны были бы находиться во множестве в ископаемых окаменелостях. А их вроде бы нет. Хотя это утверждение совершенно неверно, сейчас количество палеонтологических находок несравнимо с тем, что было при Дарвине, и среди них масса переходных форм. Например, как писала «Газета.Ru», палеонтологи нашли останки древней рыбы, которая была промежуточным звеном между «нормальными» рыбами с глазами по бокам головы и камбалой, у которой оба глаза на одной стороне. Так вот, у этой древней рыбы глаз уже поехал на другую сторону, но не доехал и находится на лбу.

В другой работе палеонтологам удалось найти переходную форму между рыбами и сухопутными четвероногими. Животное под названием тиктаалик могло передвигаться по дну, используя плавники так, как сухопутные позвоночные используют конечности. Об этом ученым рассказала анатомия тазового и плечевого пояса. А по строению черепа другие ученые определили, что тиктаалик мог приподнимать голову, находясь на мелководье, и рассматривать окрестности.

Еще один пример – находка недостающего звена в эволюции китов и дельфинов. Наземными предками этих позвоночных животных, которые вторично освоили океан, были копытные. Палеонтологи нашли окаменевшие останки предка китов под названием индохиус, который, с другой стороны, показал родство с бегемотами. Интересно, что первыми о родстве китов и бегемотов сказали молекулярные биологи по анализу ДНК.

Ну а тот, кто сомневается в том, что антропологи нашли массу промежуточных звеньев в превращении обезьяны (австралопитека) в человека, может изучить это родословное дерево, опубликованное на сайте «Антропогенез.ру.»

Эволюция онлайн

Критики говорят, что возникновение видов — это теория, собака не превращается в кошку, а шимпанзе – в человека, и вообще никто не наблюдал появление новых видов. Но сегодня у биологов есть уже масса примеров наблюдения видообразования в природе. Например, в африканских озерах живут рыбы цихлиды, у которых новые виды образуются очень быстро, буквально на глазах ученых. Происходит репродуктивная изоляция — у цихлид, обитающих на разных глубинах, отличаются окраска и цветочувствительность, что при спаривании мешает им замечать рыб не того цвета. В результате формируются отдельные виды.

А у североамериканских мотыльков специализация возникает по способам защиты от хищников. Ученые проследили стратегию защиты у разных видов мотыльков и сделали вывод, что это поведение послужило основой для образования разных видов.

Еще один упрек в адрес дарвинизма заключается в том, что Дарвин считал эволюционный процесс исключительно плавным, но по количеству ископаемых останков в разные эпохи создается представление, что эволюция двигалась скачками. Об этом говорил палеонтолог Кирилл Еськов. Этот парадокс объясняет концепция «прерывистого равновесия», она говорит о чередовании длительных периодов стазиса, когда изменений практически не происходит, и коротких периодов, когда живые организмы активно изменяются. Так, например, теперь ученые предложили решение «дилеммы Дарвина» — невероятно быстрой эволюции организмов в кембрийском периоде. Стимулом к ускорению развития послужила резкая смена условий окружающей среды.

Хотя бытует представление, что эволюцию невозможно наблюдать своими глазами, на самом деле возможно даже поставить эволюционный эксперимент в лаборатории.

Об одном таком эксперименте рассказывает доктор биологических наук Александр Марков в книге «Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий». Ученые из Имперского колледжа Лондона выращивали пять видов бактерий на экстракте из буковых листьев (буковом чае) и за 70 поколений наблюдали серьезные изменения. Один вид не смог приспособиться к «чаю» и вымер, два успешно выжили, а еще два стали размножаться быстрее, чем в начале. Еще больше изменений произошли в смешанной культуре, при совместном культивировании разных видов бактерий. В таких условиях бактерии изменили свой метаболизм, стали производить больше одних веществ и меньше других и даже начали использовать вещества друг друга, в результате чего разучились жить в одиночку. Продуктивность сообщества повысилась.

А за несколько лет до этого, как писала «Газета.Ru», ученые провели 21-летний эксперимент с эволюцией в пробирке бактерии кишечной палочки E. coli. За это время у бактерии сменилось 40 000 поколений. Ученые фиксировали все мутации, которые возникали у бактерий, научились разделять полезные и вредные мутации. И, в конце концов, выделили те мутации, которые позволяли бактериям адаптироваться к окружающей среде.

Тем, кого бактерии не впечатляют, можно рассказать, что

и на высших организмах ученые своими глазами видели эволюцию в «онлайн» режиме.

Недавно «Газета.Ru» написала об исследовании российских биологов на рыбке колюшке. Они проследили, как колюшка, живущая в морской воде, за 30 лет приобрела генетические изменения, позволившие ей жить в пресной воде. Это стало результатом эксперимента по заселению морской колюшки в пресноводные водоемы, который начался еще 30 лет назад. И вот теперь биологам удалось наглядно показать, как действует естественный отбор в изменившихся условиях внешней среды.

Они сравнили геномы морской и пресноводной колюшки и нашли генетические маркеры приспособления к пресной воде. Отбор привел к тому, что эти редкие генетические вариации стали частыми, потому что они давали своим носителям преимущества в выживании. А поскольку биологи знали время, за которое это произошло, они смогли вычислить коэффициент, характеризующий давление отбора. Вот вам и эволюция, увиденная своими глазами, причем даже не в лаборатории, а в природе.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *