§ 41. Следствия эволюционной теории

Определения и обозначения

Эволюция — историческое изменение живых организмов и их популяций, приводящее к разнообразию форм жизни. Иными словами, признаки популяций меняются от поколения к поколению. Это понятие помогает объяснить, как возникли различия между организмами и как менялся живой мир.

Естественный отбор — процесс, при котором организмы с наследственными особенностями, повышающими их выживание и размножение, оставляют больше потомства. Такие особенности чаще передаются следующим поколениям. Это понятие объясняет, почему некоторые варианты признаков становятся распространённее в популяции.

Приспособленность — соответствие особенностей организма условиям его среды, повышающее шансы выжить и оставить потомство. Приспособлением может быть строение, окраска, поведение или особенность жизненного процесса. Понятие нужно, чтобы связать свойства организмов с условиями, в которых они живут.

Видообразование — возникновение новых видов в ходе эволюционных изменений и обособления популяций. Популяции одного вида со временем могут накопить различия и перестать свободно скрещиваться. Это понятие показывает, каким образом эволюция приводит к увеличению числа видов.

Как это устроено

Особи одной популяции отличаются друг от друга, а часть этих различий наследуется. Если условия среды меняются, одни варианты признаков могут давать преимущество перед другими. Их носители в среднем чаще выживают и оставляют потомство, поэтому соответствующие наследственные варианты встречаются в следующих поколениях чаще. Так отбор постепенно меняет популяцию, а разные условия в разных местах могут направлять её изменения неодинаково.

Сходство строения и жизненных процессов у организмов объясняется тем, что они унаследовали многие особенности от общих предков. При расхождении линий потомков часть признаков сохраняется, хотя другие признаки меняются. Чем ближе родство, тем больше общих наследственных особенностей обычно можно обнаружить. Поэтому сходство клеток и процессов жизнедеятельности служит свидетельством единства происхождения, а не случайным совпадением отдельных черт.

Эволюция объединяет организмы в группы родства, потому что у них есть общие предки и унаследованные признаки. Одновременно популяции изменяются в разных условиях, а наследственные различия накапливаются. Поэтому появляются организмы с новыми сочетаниями свойств, а прежние группы со временем разветвляются. Общность происхождения объясняет единство живого мира, а расхождение и накопление изменений — его многообразие.

Приспособления возникают не потому, что организм заранее выбирает нужный признак, а потому, что в популяции уже есть наследственные варианты. В конкретной среде некоторые из них помогают лучше выживать или размножаться, и отбор увеличивает их распространённость. Полезность признака зависит от обстоятельств: окраска, заметная в одной среде, может быть невыгодна в другой. Поэтому приспособления не являются универсальными или совершенными и могут утратить преимущество при изменении условий.

Когда популяции одного вида долго существуют раздельно, обмен наследственными вариантами между ними уменьшается или прекращается. В разных условиях отбор и другие эволюционные процессы меняют их неодинаково, поэтому различия накапливаются. Если со временем особи уже не могут скрещиваться друг с другом или не дают плодовитого потомства, возникает репродуктивная изоляция. Такое обособление популяций может привести к появлению новых видов.

Следствия эволюции и их объяснение

Читайте таблицу слева направо: сначала названо следствие, затем указана причина его возникновения и результат, который оно помогает понять. Сравнивая строки, можно увидеть, что разные проявления эволюции связаны между собой. Например, накопление различий одновременно создаёт разнообразие и может привести к появлению новых видов.

Разбор задач

Сходство клеток и родство

Условие. Объясните, почему сходство основных признаков клеточного строения у разных организмов рассматривают как свидетельство их родства. Нужно связать наблюдаемое сходство с историей происхождения организмов. Одного указания на одинаковое строение недостаточно: важно объяснить, откуда оно могло возникнуть.

1. Определяем, что общий признак клеток встречается у разных организмов и может передаваться по наследству.
2. Предполагаем, что у родственных организмов этот признак сохранился от общего предка.
3. Делаем вывод: сходство основных клеточных особенностей поддерживает идею общего происхождения.

Ответ. Сходные признаки клеточного строения рассматривают как свидетельство родства, потому что они могли быть унаследованы организмами от общего предка. Чем больше важных общих признаков обнаруживается, тем больше оснований предполагать близкое родство. Однако один признак обычно оценивают вместе с другими данными.

Изменение окраски популяции насекомых

Условие. В популяции насекомых есть особи разной окраски; после изменения среды чаще выживают и размножаются менее заметные особи. Требуется выяснить, как это повлияет на популяцию со временем. Ключевой вопрос — наследуется ли окраска, поскольку отбор меняет частоту наследственных вариантов.

1. Менее заметная окраска снижает вероятность быть обнаруженным, поэтому её носители в новых условиях чаще выживают.
2. Выжившие особи чаще оставляют потомство и передают наследуемый вариант окраски потомкам.
3. Если преимущество сохраняется, доля особей с менее заметной окраской в популяции постепенно увеличивается.

Ответ. При наследуемой окраске и продолжающемся действии отбора менее заметный вариант со временем может стать более распространённым. Отбор не перекрашивает отдельных насекомых и не создаёт окраску по требованию среды. Он влияет на соотношение уже имеющихся наследственных вариантов в популяции.

Обособление двух популяций

Условие. Географический барьер разделил две популяции одного вида, которые долго жили в разных условиях. Нужно объяснить, как их различия могут привести к появлению новых видов. Следует проследить не один скачок, а последовательность изменений.

1. Барьер уменьшает обмен особями и наследственными вариантами между популяциями.
2. В разных условиях отбор действует неодинаково, а в каждой популяции независимо накапливаются наследственные различия.
3. Со временем различия могут стать настолько значительными, что возникнет репродуктивная изоляция: популяции перестанут давать общее плодовитое потомство.

Ответ. Длительное обособление может привести к накоплению различий и формированию репродуктивной изоляции, после чего популяции рассматривают как новые виды. Само наличие географического барьера ещё не означает, что видообразование обязательно произойдёт. Для этого нужны длительные изменения и устойчивое обособление популяций.

Типичные ошибки

Ошибка: считать эволюцию направленной к заранее установленной цели. Так думают, потому что приспособления могут выглядеть как результат продуманного плана. Но изменения не возникают с предвидением будущих потребностей: отбор действует на имеющиеся варианты в текущих условиях. Проверь себя вопросом: мог ли организм заранее знать, какая среда появится потом?

Ошибка: полагать, что отдельный организм эволюционирует за время жизни. Изменение внешности особи легко спутать с эволюционным изменением популяции. Наследственные варианты меняют распространённость через размножение и передаются между поколениями. Проверь себя: описываешь ли ты изменение одной особи или изменение частоты признака в популяции?

Ошибка: считать любое полезное свойство доказательством абсолютного совершенства. Признак может быть выгоден в одних условиях и не давать преимущества в других. Его значение зависит от среды, а не от общей оценки организма как «идеального». Проверь себя, уточнив, в каких именно условиях и для какого результата признак полезен.

Ошибка: думать, что естественный отбор создаёт нужные изменения. Такое представление возникает, если объяснять приспособление только его пользой. На самом деле наследственная изменчивость даёт варианты, а отбор влияет на их распространённость. Проверь себя: назвал ли ты источник различий отдельно от процесса, который сохраняет некоторые из них?

Связь с другими темами

Чтобы понять следствия эволюции, нужно знать, что такое наследственная изменчивость, размножение, популяция и естественный отбор. Эти понятия объясняют, откуда берутся различия между особями и как их соотношение меняется в поколениях. Тема помогает разбираться в родстве организмов, приспособлениях и многообразии видов. Позже эти идеи применяются при изучении происхождения видов и развития жизни.

Что запомнить

• Эволюция — историческое изменение популяций и живого мира.
• Естественный отбор действует на наследственные различия между организмами.
• Общее происхождение объясняет единство живого мира.
• Эволюция объясняет возникновение разнообразия организмов.
• Приспособленность зависит от конкретных условий среды.
• Накопление различий между популяциями может привести к видообразованию.