4. Эволюционная теория Чарлза Дарвина

Определения и обозначения

Эволюция — историческое развитие живой природы, которое приводит к изменению организмов, возникновению приспособлений и новых видов. Это не отдельное изменение за жизнь одной особи, а длительный процесс в поколениях. Понятие помогает объяснить разнообразие организмов и их соответствие среде.

Наследственная изменчивость — различия между особями, обусловленные изменениями генотипа и способные передаваться потомкам. Она возникает благодаря мутациям и сочетанию генов при размножении. Именно поэтому отбор получает материал, который может сохраняться в популяции.

Борьба за существование — совокупность взаимоотношений организмов между собой и с условиями среды, от которых зависят их выживание и размножение. Это не только прямое столкновение, но и конкуренция за пищу, воздействие хищников, паразитов и неблагоприятного климата. Термин показывает, почему не все появившиеся особи оставляют потомство.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение особей с наследственными признаками, полезными в данных условиях среды. Он не создаёт признаки по желанию организма, а изменяет соотношение уже существующих вариантов. Результатом становится постепенное накопление полезных наследственных особенностей.

Как это устроено

Ресурсы среды ограничены, а организмы обычно способны производить больше потомков, чем может выжить. Если бы все потомки доживали до размножения, численность быстро превысила бы возможности среды. Поэтому особи конкурируют за пищу, воду, убежища и партнёров, а также сталкиваются с хищниками, болезнями и холодом. Так высокая плодовитость вместе с ограниченными ресурсами неизбежно создаёт борьбу за существование.

Внутри одного вида особи не одинаковы: они отличаются окраской, размером, скоростью, устойчивостью к холоду или болезням. Эволюционное значение имеют различия, связанные с генотипом, потому что они могут перейти к потомкам. Признак, приобретённый из-за тренировки, питания или температуры, обычно меняет работу организма, но не последовательность наследственного материала. Поэтому такой признак, как развитая мускулатура после тренировок, сам по себе не передаётся детям.

Естественный отбор начинается с различий между особями и проявляется через неодинаковую выживаемость и плодовитость. Если наследственный признак помогает добывать пищу или избегать врагов, его носители в среднем оставляют больше потомков. В следующих поколениях доля соответствующего варианта увеличивается. Так постепенно формируется приспособленность — соответствие строения, функций и поведения условиям среды.

Изменчивость, борьба и отбор действуют совместно. В разных условиях или на разных участках ареала преимущество могут получать разные признаки, поэтому популяции начинают расходиться. При длительной изоляции различия накапливаются, а обмен генами ослабевает. Если популяции перестают скрещиваться с образованием плодовитого потомства, формируется новый вид.

Приспособленность нельзя считать абсолютным совершенством. Признак полезен только по отношению к определённой среде, времени года и сочетанию факторов. Например, светлая окраска скрывает животное на снегу, но делает его заметным на тёмной почве. При изменении условий прежнее преимущество может исчезнуть или превратиться в недостаток.

Основные положения эволюционной теории Чарлза Дарвина

Таблицу удобно читать как последовательную цепочку: различия дают материал, условия среды создают отбор, а результатом становятся приспособления и иногда новые виды. В задачах сначала находите наследственный вариант, затем фактор борьбы и, наконец, изменение выживаемости или размножения. Если наследования нет, говорить об эволюционном закреплении признака нельзя.

Разбор задач

Задача 1

У особей одного вида жуков различается окраска, а птицы чаще поедают заметных жуков. Определите материал и фактор естественного отбора. Нужно отделить исходное различие от условия, из-за которого особи выживают неодинаково.

1. Разная окраска особей — проявление изменчивости; если она наследуется, это наследственная изменчивость.
2. Поедание птицами создаёт неодинаковую вероятность выживания: заметные жуки чаще погибают.
3. Незаметные жуки чаще доживают до размножения и передают свои варианты потомкам.

Ответ: материал отбора — наследственные различия в окраске, а фактор отбора — хищничество птиц как проявление борьбы за существование.

Задача 2

Объясните, как в популяции насекомых появляется устойчивость к инсектициду после нескольких поколений обработки. Важно проследить не возникновение признака по требованию среды, а изменение доли уже существовавших вариантов.

1. До обработки в популяции случайно присутствуют наследственные различия, среди которых могут быть устойчивые особи.
2. Инсектицид уничтожает главным образом чувствительных насекомых, а устойчивые выживают чаще.
3. Выжившие размножаются и передают устойчивость потомкам.
4. После нескольких поколений доля устойчивых особей возрастает.

Ответ: устойчивость распространяется благодаря наследственной изменчивости и естественному отбору, а не потому, что все насекомые целенаправленно «вырабатывают» её.

Задача 3

Сравните два объяснения появления длинной шеи у жирафа: «жирафы вытягивали шею и передали это потомкам» и «особи с наследственно более длинной шеей чаще оставляли потомство». Нужно определить, какое объяснение соответствует теории Дарвина.

1. Первое объяснение связывает признак с упражнением и предполагает наследование приобретённого изменения.
2. Во втором объяснении исходно существуют наследственные различия по длине шеи.
3. Особям с более длинной шеей легче добывать пищу, поэтому они в среднем чаще выживают и размножаются.
4. За многие поколения полезный вариант становится более распространённым.

Ответ: дарвиновское объяснение — второе: естественный отбор сохраняет наследственные различия, а не передаёт потомкам результат индивидуального вытягивания шеи.

Типичные ошибки

Изменения возникают из-за потребности. Так считают, потому что приспособление выглядит словно заранее спланированным. Проверка: спросите, существовали ли разные наследственные варианты до действия отбора; среда выбирает, но не заказывает признак.

Отбор равен борьбе за существование. Ошибка появляется из-за близости этих понятий. Борьба создаёт неодинаковые шансы выживания, а отбор закрепляет успешные наследственные варианты.

Любая изменчивость наследуется. Внешние условия действительно меняют признаки, поэтому их легко принять за генетические различия. Проверьте, связан ли признак с генотипом и сохраняется ли он у потомков при других условиях.

Приспособленность абсолютна. Такой вывод возникает, когда полезный признак рассматривают вне среды. Сравните условия: преимущество в одном климате или сезоне может стать недостатком в другом.

Связь с другими темами

До изучения темы нужны клеточная теория, основы генетики, понятия наследственности и изменчивости, вида и популяции. Они помогают понять, откуда берутся различия и на каком уровне происходит эволюция.

С генетикой теория связана через мутации и рекомбинации, создающие наследственную изменчивость. Отбор действует на фенотипы, а результат проявляется в изменении генофонда популяции.

Дальше эти идеи используются при изучении микроэволюции, видообразования и происхождения человека. Они также важны для понимания селекции и современной синтетической теории эволюции.

Что запомнить

• Эволюция — историческое развитие живой природы.
• Материалом эволюции служит наследственная изменчивость.
• Ограниченность ресурсов вызывает борьбу за существование.
• Естественный отбор сохраняет особей с полезными наследственными признаками.
• Приспособленность формируется постепенно и относительна.
• Естественный отбор действует на фенотип, а эволюционные изменения закрепляются в генофонде популяции.
• Расхождение признаков и накопление различий могут привести к образованию новых видов.