Эволюционные взгляды менялись вместе с развитием науки: от идей о неизменности видов до современной синтетической теории эволюции, которая основана на генетике и теории Дарвина. Понимание взглядов Ламарка, Дарвина и положений СТЭ помогает объяснять механизмы наследственности, естественного отбора и видообразования. Задания по этой теме часто встречаются в ЕГЭ по биологии — например, в № 17 и 19.
Исторические взгляды на развитие жизни
Долгое время в науке господствовали идеи, далёкие от современного понимания эволюции. Развитие биологической мысли прошло через несколько важных этапов.
Античность
В Древней Греции философ Аристотель предложил концепцию «лестницы жизни». Он расположил все известные живые тела в порядке усложнения их строения. Однако он не считал, что одни виды происходят от других.
Средневековье
В средневековой науке на первый план выходит креационизм. Эта концепция предполагает, что всё разнообразие органического мира было создано Богом и с тех пор остаётся неизменным.
Ярким представителем науки того времени был Карл Линней. Он создал первую стройную классификацию живых существ, распределив их по таксонам, и ввёл бинарную номенклатуру (двойные латинские названия видов). При этом Линней был креационистом и верил, что видов существует ровно столько, сколько было создано изначально.
Новое время
Французский зоолог Жорж Кювье был сторонником представления о неизменности вида. Он изучал палеонтологические останки и создал теорию катастроф. Кювье полагал, что виды вымирали в результате глобальных катаклизмов, после которых облик Земли обновлялся.
Со временем стали накапливаться факты, противоречащие неизменности видов. Появился трансформизм — система взглядов, допускающая изменение организмов под воздействием среды. Выдающимся трансформистом был Жорж-Луи Бюффон. Трансформисты первыми заговорили об изменениях, но ещё не могли предложить чёткий механизм того, как именно виды превращаются один в другой.
Ламаркизм: первая теория эволюции
Жан-Батист Ламарк вошёл в историю как создатель первого целостного эволюционного учения. Он сформировал свои взгляды в труде «Философия зоологии». Ламарк сформулировал три основных закона эволюции органического мира:
- Закон прямого приспособления организмов к условиям окружающей среды.
- Закон упражнения и неупражнения органов. Если организм активно использует орган, этот орган растёт и развивается. Если орган не используется, он постепенно исчезает.
- Закон наследования благоприобретённых признаков. Изменения, возникшие в течение жизни особи, обязательно передаются потомкам.
Ламарк считал, что эволюция обусловлена внутренним стремлением организмов к совершенству (саморазвитию). Например, жираф вытягивает шею, пытаясь достать листья с высоких деревьев (упражнение органа). Натренированная длинная шея передаётся детёнышам (наследование приобретённых признаков).
В современной науке концепция Ламарка признана ошибочной, так как признаки, приобретённые в течение жизни (модификации), не затрагивают гены и не наследуются.
Теория Чарлза Дарвина
Теории Чарлза Дарвина предшествовали открытия, сделанные другими учёными в различных областях науки. Главные предпосылки развития теории эволюции:
- Принципы актуализма и историзма в геологии (Чарлз Лайель доказал, что Земля меняется постепенно под воздействием естественных сил).
- Успехи органической химии (Фридрих Вёлер впервые синтезировал искусственно мочевину, разрушив миф о непреодолимой границе между живой и неживой природой).
- Создание клеточной теории (Маттиас Шлейден и Теодор Шванн доказали единство клеточного строения организмов).
- Открытие яйцеклетки млекопитающих (Карл Бэр).
- Появление закона зародышевого сходства организмов.
- Выдающиеся практические достижения селекции в сельском хозяйстве.
Чарлз Дарвин родился 12 февраля 1809 года. В юности он рано приобщился к естественной истории. Несмотря на обучение медицинскому и богословскому делу по настоянию родителей, его истинной страстью оставалась биология. Судьбоносным моментом стало кругосветное путешествие на корабле «Бигль», которое продолжалось почти пять лет. Дарвин собирал коллекции по естественной истории на берегу, пока команда осуществляла гидрографическую съёмку.
Анализируя достижения селекционеров, Дарвин выявил важные закономерности. Каждый культурный сорт или порода выведены от одной исходной формы. Главная предпосылка для возникновения новых форм организмов — наследственная изменчивость.
Выведение новых пород невозможно осуществить исключительно путём улучшения условий содержания. Необходимым условием является внезапное возникновение мелких изменений у единичной особи. Новые сорта и породы возникают как результат целенаправленной деятельности человека. Этот процесс включает оценку мелких изменений, подбор родительских пар, скрещивание и выбраковку.
Пример с капустой: культурные формы капусты произошли от одного дикого предка. Человек отбирал растения с разными видоизменёнными почками. Цветная капуста и брокколи образованы из генеративной почки. Белокочанная капуста имеет съедобную вегетативную верхушечную почку, а брюссельская капуста представляет собой набор пазушных почек. У кольраби едят утолщённый стебель, а у листовой капусты в пищу идут сами листья.
Кошмар Дженкина
Во времена Дарвина в биологии была принята модель «слитной наследственности». Считалось, что при скрещивании наследственные признаки родителей сливаются и смешиваются, подобно краскам.
Английский инженер Флеминг Дженкин использовал эту модель для критики дарвинизма. Он рассчитал математически, что если у одной особи появится полезный признак, то при скрещивании с обычными особями этот признак «разбавится» в два раза у детей, в четыре раза у внуков и в 128 раз в восьмом поколении. Полезное изменение должно было просто исчезнуть. Этот парадокс вошёл в историю как «кошмар Дженкина».
Теории Дарвина не хватало понимания дискретной (генной) природы наследственности. Известные факты сохранения стойких признаков (губа Габсбургов или горбинка Бурбонов) противоречили логике слитной наследственности, но механизм передачи генов был открыт позже Грегором Менделем.
Синтетическая теория эволюции
В ХХ веке учение Дарвина объединилось с генетикой, что привело к созданию синтетической теории эволюции (СТЭ). СТЭ строго научно закрывает все вопросы, на которые не мог ответить Дарвин.
Главные постулаты СТЭ и отличия от классического дарвинизма:
- Любая наследственная изменчивость организмов образуется за счёт мутаций и комбинаций генов.
- Мутационный процесс, комбинативная изменчивость, популяционные волны и дрейф генов поставляют материал для отбора. Они всегда носят случайный и ненаправленный характер.
- Только естественный отбор основан на целенаправленном сохранении и накоплении полезных изменений.
- Наименьшая единица, способная к эволюции, это популяция, а не особь или вид (как считал Дарвин). Эволюционирует только генофонд популяции (совокупность генов всех особей).
- Вид генетически неоднороден. Он состоит из популяций. Обмен генами возможен исключительно внутри вида.
- Генофонд неизбежно содержит генетический груз. Это скрытая рецессивная наследственная изменчивость, определяющая появление новых форм.
- Эволюция имеет длительный и постепенный характер. Она идёт в основном путём дивергенции — расхождения признаков у родственных групп. У неё нет конечной цели, финал принципиально недостижим.
- Образование нового вида путём изменения популяций называется микроэволюцией. Образование надвидовых систематических групп (родов, классов, типов) — макроэволюция.
Разбор экзаменационных заданий ЕГЭ по алгоритму
Давай посмотрим, как решать типовые задачи. Мы разберём логику выбора вариантов, чтобы избежать типичных ошибок. Попробуй ответить самостоятельно, перед тем как посмотреть ответ.
Задание № 17
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны описания положений эволюционной теории Ламарка. Запишите цифры, под которыми они указаны.
(1) Материалом для эволюционного процесса является наследственная изменчивость. (2) В процессе жизни животные часто тренируют и упражняют органы, в результате чего они развиваются. (3) Организмы обладают изначальным внутренним стремлением к совершенству. (4) Если новый признак позволяет лучше добывать пищу, он сохраняется в результате естественного отбора. (5) Приобретённые полезные признаки обязательно передаются потомству. (6) Мельчайшей единицей эволюции служит популяция организмов.
Алгоритм выполнения и объяснение:
1. Внимательно читаем условие. Наша цель — найти маркеры именно теории Ламарка.
2. Предложение 1 описывает теорию Дарвина и СТЭ. Ламарк не знал генетики. Исключаем.
3. Предложение 2 содержит правило упражнения и неупражнения органов. Это классический закон Ламарка. Берём цифру 2.
4. Предложение 3 содержит фразу «стремление к совершенству». Ламарк объяснял процесс именно этой внутренней силой организмов. Берём цифру 3.
5. Предложение 4 содержит термин «естественный отбор». Это открытие Чарлза Дарвина. Исключаем.
6. Предложение 5 содержит закон наследования приобретённых признаков в течение жизни. Это типичная концепция ламаркизма. Берём цифру 5.
7. Предложение 6 вводит понятие популяции как единицы эволюции. Это постулат СТЭ. Исключаем.
Ответ: 235.
Задание № 19
Установите соответствие между положениями и теориями эволюции.
А) Материалом эволюции служат мутации генов.
Б) Особь рассматривается как первостепенная единица в эволюции.
В) Генофонд популяции целенаправленно и длительно изменяется.
Г) Окружающая среда является фактором, который напрямую вызывает полезные модификации у всех организмов.
1. Учение Жана-Батиста Ламарка.
2. Классический Дарвинизм.
3. Синтетическая теория эволюции.
Алгоритм выполнения и объяснение:
А) Термин «мутации генов» появился только в XX веке в рамках генетики. Это отличительная черта СТЭ (цифра 3).
Б) Во времена Дарвина учёные ещё не выделяли популяцию как основную структуру, поэтому единицей изменения Дарвин ошибочно считал особь или целый вид. Это классический дарвинизм (цифра 2).
В) Изменение структуры генофонда популяции представляет собой главный постулат СТЭ. Генофонд и популяция — маркеры современной биологии (цифра 3).
Г) Утверждение о прямом влиянии условий среды на формирование полезных адаптаций (закон прямого приспособления) принадлежит Ж.-Б. Ламарку (цифра 1).
Ответ: 3231.
Задание № 26
После публикации книги Ч. Дарвина «Происхождение видов…» инженер Ф. Дженкин выступил с жёсткой критикой теории естественного отбора. Он утверждал, что случайный полезный наследственный признак со временем исчезает из популяции при скрещивании особи с обычными сородичами. На какие представления о наследовании признаков опирался Ф. Дженкин? Почему Ч. Дарвин не смог аргументированно ответить на эту критику? Какая теория начала XX века помогла разрешить данное противоречие?
Алгоритм решения и типичные ошибки:
1. Нужно вспомнить термин «кошмар Дженкина». Дженкин опирался на теорию «слитной наследственности». Признаки буквально сливаются, как жидкости.
2. Вторая часть вопроса требует понимания состояния науки в XIX веке. Дарвин не мог ответить на критику, так как законы генетики и механизмы передачи признаков ещё не были признаны научным сообществом.
3. Третья часть вопроса требует назвать спасительную теорию. Разрешить противоречие помогло создание генетики и хромосомной теории наследственности, которые доказали дискретность генов. Ген не растворяется при скрещивании, а передаётся в виде целой самостоятельной единицы.
Типичная ошибка: ученики часто путают законы Менделя и СТЭ, забывая упомянуть дискретный характер гена как противоположность «слитной» теории.
Задания для самостоятельной работы
Закрепи пройденный материал: постарайся выполнить задания самостоятельно, а затем проверь себя по ключам в конце статьи.
Задание 1. Выберите три утверждения, характеризующие синтетическую теорию эволюции.
- Обмен генами может происходить между организмами разных видов.
- Популяция является наименьшей микроэволюционной единицей.
- Главная движущая сила развития видов — стремление организмов к саморазвитию.
- Случайный дрейф генов и популяционные волны носят ненаправленный характер.
- Физические упражнения формируют стойкие морфологические изменения, передающиеся потомству.
- Мутации и генетические рекомбинации поставляют первоначальный материал для отбора.
Задание 2. Верно определите авторов следующих биологических терминов и концепций.
А) Введение бинарной номенклатуры.
Б) Создание первой эволюционной теории.
В) Принцип наследования благоприобретённых признаков.
Г) Обоснование роли естественного отбора.
1. Карл Линней.
2. Жан-Батист Ламарк.
3. Чарлз Дарвин.
Задание 3. Как называется эволюционный процесс, при котором у потомков по сравнению с предковой формой наблюдается постепенное расхождение признаков в ходе приспособления к различным условиям обитания?
Задание 1: 246 (остальные варианты содержат грубые биологические ошибки или относятся к устаревшим взглядам Ламарка).
Задание 2: 1223.
Задание 3: дивергенция.
Заключение
Развитие эволюционного учения показывает, как наука постепенно меняла представления о живой природе: от идеи неизменности видов к пониманию механизмов эволюции через естественный отбор и генетику. Современная синтетическая теория эволюции объединила идеи Дарвина и достижения генетики, став основой современной эволюционной биологии.
После изучения темы ты сможешь различать положения теорий Ламарка, Дарвина и СТЭ, объяснять движущие силы эволюции и механизмы видообразования. Эти знания понадобятся при выполнении заданий ЕГЭ по биологии № 17 и 19. Удачи на экзамене!
