25. Из истории развития эволюционной теории

Определения и обозначения

Трансформизм — представление об изменяемости видов и постепенном преобразовании организмов в ходе истории жизни. Он противопоставлен идее неизменности видов, согласно которой виды были созданы раз и навсегда и не меняются. Трансформизм обозначил саму возможность исторических изменений, хотя разные учёные объясняли их по-разному. Это различие помогает отделить ранние догадки об изменяемости от теории, раскрывающей механизм эволюции.

Эволюционная теория — учение об историческом развитии живой природы, объясняющее происхождение и изменение видов. Она связывает наблюдаемые различия организмов с изменениями, происходящими на протяжении поколений. В отличие от простого описания разнообразия, теория предлагает объяснение его причин. Это понятие нужно, чтобы объединить знания о живых организмах, ископаемых остатках и истории Земли.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов друг с другом и с условиями среды, возникающая из-за ограниченности ресурсов и высокой плодовитости. Не все особи могут выжить и оставить потомство, даже если прямо не сталкиваются между собой. Конкуренция за пищу — только один из вариантов такой борьбы; к ней относятся также влияние холода, засухи, болезней и хищников. Это понятие объясняет, почему разные организмы имеют неодинаковые шансы на размножение.

Естественный отбор — преимущественное выживание и размножение организмов с наследственными признаками, повышающими их приспособленность. Приспособленность означает способность выживать и оставлять потомство в конкретных условиях. Отбор действует не на предполагаемые потребности организма, а на реальные наследственные различия. Понятие нужно, чтобы объяснить, как полезные в данных условиях признаки могут становиться более распространёнными в популяции.

Как это устроено

Представление о неизменности видов долго сохранялось, но наблюдения постепенно делали его менее убедительным. Учёные находили организмы, сильно отличающиеся от современных, и замечали, что в разных слоях горных пород встречаются разные ископаемые остатки. Кроме того, земная поверхность не была неподвижной: менялись очертания берегов, возникали горы и исчезали водоёмы. Всё это требовало объяснить, почему живые формы и условия их существования не одинаковы во все времена.

Жан-Батист Ламарк предложил одно из первых целостных объяснений изменения живой природы. Он полагал, что изменения среды формируют у организмов новые потребности и привычки, а частое использование органа развивает его, тогда как неиспользование ослабляет. Приобретённые в течение жизни изменения, согласно его взглядам, наследуются потомством и постепенно накапливаются. Историческое значение Ламарка состоит в признании длительного развития живого мира, однако наследование приобретённых признаков не стало подтверждённым общим механизмом эволюции.

Жорж Кювье сравнивал ископаемые остатки и установил, что комплексы организмов в слоях различаются. Он объяснял такие смены крупными катастрофами, после которых одни формы исчезали, а территории заселяли другие организмы. Катастрофизм позволял объяснить резкие изменения состава фаун, не признавая, что одни виды постепенно превращаются в другие. Поэтому исследования Кювье укрепляли знания о прошлом жизни, но его объяснение не было эволюционной теорией.

Чарлз Лайель обосновывал, что многие изменения земной поверхности происходят под действием медленных процессов, которые можно наблюдать и сегодня. Если такие процессы действуют очень долго, их небольшой результат постепенно становится значительным. Эта идея помогла оценить огромную длительность истории Земли и возможность накопления малых изменений. Во время путешествия на «Бигле» Дарвин наблюдал разнообразие организмов, их приспособленность к среде, ископаемые остатки и изменения геологических условий; эти наблюдения стали основой для поисков механизма эволюции.

Дарвин объяснил изменение видов сочетанием наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора. В популяции уже есть наследственные различия; из-за нехватки ресурсов и других условий не все особи одинаково выживают и размножаются. Если какое-либо наследственное различие помогает оставить больше потомства, оно может чаще встречаться в следующих поколениях, и состав популяции постепенно меняется. Альфред Уоллес независимо пришёл к сходному выводу о роли отбора, что стало важным подтверждением научной значимости этого объяснения.

Представления об изменении живой природы

Сравнивайте строки по двум вопросам: признаёт ли учёный превращение видов и каким механизмом объясняет изменения. Таблица также показывает, что вклад в развитие эволюционной теории могли вносить исследования геологии и ископаемых, даже если их автор не был сторонником эволюции.

Разбор задач

Задача 1. Сопоставьте утверждение «виды изменяются под воздействием среды» с представлениями Ламарка и Дарвина. Укажите, в чём различается объяснение механизма изменений.

1. У Ламарка среда меняет потребности и образ жизни организма. В результате упражняющийся орган развивается, а неиспользуемый ослабевает.
2. Затем, согласно его объяснению, приобретённый признак передаётся потомству. Изменение начинается с реакции отдельного организма на условия.
3. Дарвин не считал, что среда напрямую формирует нужный орган. В популяции уже существуют наследственные различия, а условия среды влияют на выживание и размножение их носителей.

Ответ. Ламарк объяснял изменения упражнениями органов и наследованием приобретённых признаков. Дарвин объяснял их отбором наследственной изменчивости: среда не создаёт нужный признак, а влияет на то, какие варианты чаще передаются потомкам.

Задача 2. В ископаемых слоях обнаружены сменяющие друг друга комплексы организмов. Объясните, как эти данные истолковали бы сторонник катастрофизма и сторонник эволюционного подхода.

1. Сначала установите, что именно показывают данные: состав ископаемых организмов в слоях неодинаков, а значит, фауны в разные периоды различались.
2. Сторонник катастрофизма, следуя взглядам Кювье, объяснил бы смену резкими событиями. Катастрофа уничтожила одни комплексы, после чего появились другие, но превращение видов он бы не предполагал.
3. Сторонник эволюционного подхода связал бы различия с историческим изменением живого мира. Он рассматривал бы смену организмов как результат длительных процессов, при которых виды меняются, исчезают и возникают новые.

Ответ. Катастрофизм объясняет смену фаун массовыми разрушительными событиями без превращения видов. Эволюционный подход связывает её с историческими изменениями организмов на протяжении длительного времени.

Задача 3. У популяции насекомых есть наследственные различия в устойчивости к холоду. После нескольких холодных сезонов доля устойчивых особей возросла. Объясните результат с позиций Дарвина и назовите этапы рассуждения.

1. Исходное условие — наследственная изменчивость: насекомые различаются по устойчивости, и часть этих различий может передаваться потомству.
2. Холодные сезоны создают условия, в которых устойчивые особи в среднем чаще выживают. Значит, у них больше шансов размножиться и передать потомкам соответствующие наследственные варианты.
3. В каждом поколении доля устойчивых особей может возрастать. После нескольких сезонов это становится заметным изменением состава популяции, хотя отдельные насекомые не приобретают признак только потому, что он им понадобился.

Ответ. Наследственная изменчивость дала разные варианты устойчивости; холод повлиял на выживание и размножение; отбор увеличил долю устойчивых наследственных вариантов в популяции.

Типичные ошибки

Приписывать Ламарку идею естественного отбора — ошибка: Ламарк объяснял изменения влиянием среды и наследованием приобретённых признаков. Так путают саму идею изменяемости видов с конкретным механизмом эволюции. Проверьте себя: если в объяснении говорится о преимущественном выживании и размножении носителей наследственных вариантов, речь идёт об отборе, а не о механизме Ламарка.

Считать, что естественный отбор создаёт нужные организму признаки, — значит приписывать ему целенаправленное действие. Такое представление возникает, когда результат отбора принимают за его цель. Для самопроверки найдите в рассуждении источник различий: сначала должна существовать наследственная изменчивость, на которую затем действуют условия среды.

Смешивать катастрофизм Кювье с эволюционной теорией неверно, хотя оба подхода учитывают смену организмов во времени. Кювье объяснял её катастрофами и не признавал превращения видов. Проверьте, допускает ли объяснение постепенное изменение видов: если нет, оно не является эволюционной теорией.

Представлять эволюцию как целенаправленное движение к совершенству тоже неверно. Отбор не предвидит потребностей организмов: он зависит от среды и может давать преимущество разным признакам при разных условиях. Чтобы проверить объяснение, спросите, сформулирована ли заранее заданная цель; если да, это не дарвиновское объяснение отбора.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о видах, наследственности и изменчивости: без наследуемых различий невозможно объяснить действие естественного отбора. Эти представления станут основой дальнейшего изучения механизмов эволюции, видообразования и доказательств общего происхождения организмов. Связь биологии с геологией особенно важна: строение и возраст слоёв, а также изменения земной поверхности помогают восстанавливать историю жизни. Геологическое время объясняет, почему небольшие изменения могли накапливаться поколение за поколением.

Что запомнить

• Представление о неизменности видов постепенно уступило место идеям их исторического изменения.
• Ламарк одним из первых предложил целостное объяснение развития живой природы.
• Кювье объяснял смену ископаемых фаун катастрофами, но отвергал превращение видов.
• Лайель показал значение длительных постепенных геологических изменений.
• Дарвин связал эволюцию с наследственной изменчивостью и естественным отбором.
• Уоллес независимо от Дарвина пришёл к сходной идее естественного отбора.