Эволюционное учение Чарлза Дарвина

Эволюционное учение Чарлза Дарвина

Термин «эволюция» был введен швейцарским натуралистом Шарлем Бонне в 18 веке.

Под эволюцией в биологии понимают необратимое историческое развитие живой природы. Процесс эволюции живых организмов происходит на всех уровнях организации от молекулярного до биосферного, затрагивая все процессы жизнедеятельности. Эволюция – это сила, которая ведет к образованию новых форм организмов, это процесс, за счет которого миллиарды лет назад возникли формы жизни, давшие начало другим более сложным, которые, множественно изменяясь в течение времени, привели к образованию современных форм.

Живые существа невообразимо многообразны, что было замечено еще в древности. Уже тогда люди делали попытки сгруппировать и систематизировать знания о живых организмах. Так древнегреческий философ Аристотель смог описать около 500 видов животных и растений, которых попытался систематизировать, расположив их в определенном порядке от примитивных к более сложным.

В эпоху Великих географических открытий внимание к биологии возросло, так как из-за открытия Америки на евроазиатский материк было завезено много новых видов животных и растений, которые быстро нашли применение и стали играть важную роль в экономике многих стран. Ученые активно занимались описанием новых видов, пытались привести к системе разнообразие всех живых организмов, задумывались о родстве между разными группами организмов.

Первая значительная попытка систематизации живой природы принадлежит шведскому естествоиспытателю Карлу Линнею. В царствах природы, которых, по его мнению, три – Растения, Животные, Минералы, он выделил таксоны – соподчиненные группы: классы, отряды, роды и виды. Вид – совокупность особей, которые сходны по строению, Линней принял за единицу классификации. В царстве Растения Линнеем было выделено 24 класса и 116 отрядов, за критерий для классификации он брал строение органов размножения. Царство Животные было разделено на 6 классов: Млекопитающие, Птицы, Амфибии, Рыбы, Черви, Насекомые. Человек был отнесен к классу Млекопитающие, отряд Приматы. Поставив человека в один ряд с животными, Линней очень сильно рисковал, так как в то время человек считался обособленным объектом живой природы. Огромная заслуга Линнея в том, что им был установлен принцип соподчиненности систематических групп, соседние из которых связаны не только сходством, но и некоторой степенью родства: чем ближе расположены группы друг к другу, тем больше степень родства.

Французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк, занимаясь систематикой животных, пришел к эволюционной идее, создал первую эволюционную теорию. Ламарк заметил, что животные, не относящиеся к одному виду, имеют ряд сходных черт в строении. Это заставило его задуматься о причинах сходства и различия у животных. Ламарк предположил, что природа последовательно создавала различные существа, от примитивных к все более сложным. Свои наблюдения, гипотезы и теории Ламарк высказал в книге «Философия зоологии». В данном труде Ламарк привел ряд доказательств изменяемости видов, он считал, что изменения происходят очень медленно и поэтому незаметны. Одной из главных причин образования новых видов, по его мнению, является постепенное изменение условий окружающей среды. У растений изменения происходят за счет непосредственного обмена веществ с внешней средой. Например, если семя лесного растения случайно попадет на влажную болотистую почву, то потомство этого семени превратится в новую разновидность вследствие приспособления к новым условиям обитания. Однако на самом деле это не так. Механизм изменения у животных, по представлениям Ламарка, это более сложный процесс, происходящий в несколько этапов: 1. любое изменение условий обитания влечет за собой изменения в потребностях животных; 2. это приводит к новым действиям животных и появлению новых «привычек»; 3. по итогу животные начинают чаще пользоваться органами, которые раньше практически не использовали, что приводит к развитию и увеличению этих органов, а при необходимости появляются новые органы, возникающие «усилиями внутреннего чувства». Таким образом, в эволюционном учении Ламарка главным фактором эволюции считалось прямое влияние среды. Ламарк делал большой акцент на «упражнение» и «неупражнение» органов, результаты которого передаются по наследству. Он думал, что большое желание и стремление животного приводит к усиленному притоку крови и «других флюидов» к определенному органу, в результате чего происходит его усиленный рост, что по итогу передается потомкам по наследству. Эволюционное учение Ламарка считается первым последовательным и полноценным в истории. Но у этого учения не было убедительной фактологической базы, основополагающие аспекты не были доказаны с научной точки зрения. Движущей силой эволюции Ламарк считал «стремление организмов к прогрессу», но он не мог объяснить: почему оно возникает, а также почему следует полагать, что изменения под действием окружающей среды передаются по наследству. Не смотря на множество вопросов по поводу достоверности учения, Ламарк сделал огромный шаг на пути к раскрытию сущности эволюции природы.

Первая половина 19 века ознаменована большим количеством открытий в области новых ветвей биологии – палеонтологии, эмбриологии, сравнительной анатомии. Изучая строение органов позвоночных животных, французский ученый Жорж Кювье пришел к выводу, что каждый орган является частью одной целостной системы. Каждый орган по своему строению пропорционально соотносится со всеми другими, изменение одной части тела влечет за собой изменение других частей. Вследствие, зная строение одной части тела, можно предположить: как построен целый организм. Основываясь на общности плана строения, Кювье разделил животных на четыре типа. По сохранившимся фрагментам ископаемых форм Кювье на основе общего плана строения реконструировал внешний вид некоторых древних животных. При дальнейшем изучении ископаемых организмов он пришел к идее теории катастроф. Кювье предполагал, что вымирание древних групп животных и растений могло происходить в результате крупных геологических катастроф, после чего опустевшие территории заселялись новыми видами животных и растений, которые приходили с соседних регионов.

Большое значение в истории развития теории эволюции имеет открытый российским ученым Карлом Бэром закон зародышевого сходства. Закон зародышевого сходства гласит: «Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа». Сходство в строении зародышей разных систематических групп говорит о том, что они имеют общее происхождение. Таким образом, учение о типе Кювье было подкреплено фактами из эмбриологии. Бэром было установлено, что общие свойства каждой группы животных в зародыше образуются раньше, нежели специальные.

Английский ученый Чарлз Лайель смог расшифровать и датировать геологическую историю Земли. Ему удалось доказать, что изменения земной поверхности происходят вследствие действия таких факторов, как оледенение, вулканизм, горообразование, приливы и отливы, ветер, дождь, различного рода потоки и т.п. Следовательно, изменения земной поверхности влекут за собой изменения в составе органического мира. Данный факт стал отправным пунктом для создания научной теории эволюции органического мира для Чарлза Дарвина.

Английский биолог Чарлз Дарвин является основоположником современной теории эволюции биологических видов. Наблюдение за живой природой, сбор коллекций, проведение химических опытов с раннего детства увлекали Дарвина. В возрасте 22 лет он окончил университет в Кембридже, за время обучения в котором он активно изучал научную литературу, познавал методики полевых исследований. По окончании учебы в университете Дарвин отправился в пятилетнее кругосветное путешествие в качестве натуралиста на корабле «Бигль». Тридцатилетние наблюдения и изучения живой природы были изложены и опубликованы пятидесятилетним Дарвином в величайшем труде за всю историю человечества «О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранении благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». Книга вышла в свет в 1859 году и произвела фурор. Идеи, изложенные Дарвином в данной книге, оказали огромное влияние на развитие науки. Стоит отметить, что научный взгляд на развитие мира не мешал Дарвину верить в существование Творца.

При изучении животного и растительного мира сравнительно молодых вулканических островов Галапагосского архипелага Дарвин обратил внимание на то, что растения и животные с острова отличаются от тех же видов с южноамериканского континента, откуда они изначально переселились. Дарвином были обнаружены огромные черепахи и особый вид игуаны. Игуана на острове кормилась в море и питалась водорослями, в то время как материковая игуана является сухопутной ящерицей, проживающей в засушливых районах. Также Дарвином были найдены ископаемые формы ленивца и броненосца, которые своими размерами существенно превосходили родственников, населяющих Центральную и Южную Америку. Данные наблюдения и находки натолкнули Дарвина на мысль о том, что животные и растения, попав в новые условия обитания, видоизменились. Уверенности в данном предположении добавило изучение сумчатых и яйцекладущих животных в Австралии, которые вымерли на других материках.

Хорошо зная принципы селекции домашних животных, Дарвин отмечал, что отличия между породами одного вида одомашненных животных бывают более выражены, чем между разными видами диких животных. Это связано с тем, что человек сам отбирает особей с полезными ему качествами и создает условия для дальнейшего их развития и закрепления. Такой отбор называется искусственным. Дарвин объяснял возможность такого отбора неопределенной изменчивостью – уклонение признаков отдельных организмов, которые передаются по наследству. В современной терминологии такая изменчивость носит название наследственной. Наследственная изменчивость и искусственный отбор являются движущими силами эволюции пород животных и сортов растений.

В дикой природе выживают особи, которые смогли лучше всех приспособиться к условиям внешней среды, то есть те, которые обладают наибольшей выживаемостью. В данной ситуации осуществляется естественный отбор, который определяется способностью выжить в тех или иных условиях.

Большое значение в развитии взглядов Дарвина сыграли работы Томаса Роберта Мальтуса, в которых он доказывал, что популяции животных и растений размножаются в геометрической прогрессии, а, значит, теоретически быстро могут заполнить всю Землю, но под действием внешних факторов и постоянной борьбы численность вида остается практически неизменной во времени.

Разнообразие признаков и степень их проявления являются результатом способности организмов к изменчивости. Популяция обладает (теоретически) способностью к размножению в геометрической прогрессии, но на практике ее численность остается более или менее постоянной. Результатом борьбы за существование является естественный отбор, который содействует закреплению полезных и исключению вредных признаков у организмов. Естественный отбор постепенно приводит к изменению в облике и привычках организмов, что в итоге видоизменяет саму популяцию. Популяции одного и того же вида или близкие виды могут постепенно приобретать ряд различий ввиду отличий в условиях обитания, что объясняется действием естественного отбора.

Вклад Дарвина в науку главным образом состоит в том, что он определил вид как единицу эволюции, с научной точки зрения объяснил изменчивость организмов, определил движущие силы и нашел причины биологической эволюции. Механизмы эволюции, с точки зрения Дарвина, определяются тремя главными факторами: изменчивостью организмов, борьбой за существование и естественным отбором; естественный отбор является движущей, направляющей силой эволюции.

Положения теории Чарлза Дарвина: 1. Организмы обладают способностью к изменчивости. В природе не существует свойств или признаков, которые полностью тождественны у особей одного вида. 2. Различия между организмами передаются по наследству, по крайней мере, частично. 3. Любые организмы теоретически при благоприятных условиях могут размножаться в геометрической прогрессии и способны быстро заполнить всю Землю, однако этого не происходит ввиду ограниченности жизненных ресурсов, что приводит к борьбе за существование, результатом которой является частичное выживание особей. 4. Результатом борьбы за существование является естественный отбор, суть которого в способности к выживанию наиболее приспособленных к данным условиям организмов. Выжившие передают свои свойства по наследству, что приводит к сохранению и закреплению этих свойств в последующих поколениях организмов.

Адаптивные изменения организмов к определенным условиям существования, а также многообразие видов и общее повышение уровня организации организмов на Земле осуществляются благодаря наследственной изменчивости, борьбе за существование и естественному отбору.

Эволюционное учение Дарвина стало переворотным моментом в науке. Дарвин построил свою теорию на основе большой доказательной базы. Благодаря его учению удалось объединить многие накопленные ранее разрозненные знания и факты. Из-за активно развивающихся новых областей и методов в науке в 20 веке эволюционное учение Дарвина было развито и конкретизировано.