§ 26. Чарлз Дарвин — основоположник учения об эволюции

Определения и обозначения

Эволюция — историческое развитие живой природы. Дарвин рассматривал виды как изменяющиеся, потому что организмы различаются, а наблюдения показывали разнообразие жизни в разных условиях. Это понятие помогает объяснить, как со временем меняются группы организмов.

Наследственная изменчивость — различия между организмами, которые могут передаваться потомству. Такие различия возникают не потому, что организм решил измениться, а становятся особенностями потомков при наследовании. Они нужны для эволюции как материал, на который действует отбор.

Борьба за существование — совокупность отношений организмов между собой и с условиями среды, возникающая из-за ограниченности ресурсов и высокой плодовитости. Она не обязательно означает драку: это также конкуренция за пищу, место и свет или зависимость от холода и засухи. Понятие объясняет, почему выживают не все особи.

Естественный отбор — сохранение и преимущественное размножение организмов с наследственными признаками, повышающими их выживание в данных условиях. Отбор не создаёт нужный признак по требованию, а меняет вероятность выживания уже различающихся особей. Так он постепенно влияет на популяцию.

Как это устроено

Во время путешествия на корабле «Бигль» Дарвин наблюдал организмы в разных местах и сравнивал их особенности. Разнообразие видов и сходство организмов, обитающих в разных условиях, трудно было объяснить представлением о полной неизменности живой природы. Такие наблюдения заставили учёного искать причины различий и изменений. Сравнение организмов помогало ему рассматривать виды как связанные историей, а не как раз и навсегда созданные формы.

Даже особи одного вида не являются точными копиями друг друга: они могут отличаться размером, окраской и другими признаками. Часть различий наследуется, поэтому обнаруживается и у потомков. Организмы производят много потомства, и при этом признаки родителей могут передаваться следующему поколению. Вместе эти идеи позволили Дарвину объяснить, откуда берётся разнообразие, на которое может действовать отбор.

Высокая плодовитость означает, что потомков появляется больше, чем способно выжить и размножиться. Но пища, пространство, вода и другие ресурсы ограничены, а условия среды могут быть неблагоприятными. Поэтому особи конкурируют друг с другом и зависят от окружающей среды; эта совокупность отношений и называется борьбой за существование. Она объясняет, почему не все появившиеся организмы оставляют потомство.

Если в популяции есть наследственные различия, а условия среды неодинаково влияют на выживание, одни варианты признака могут давать преимущество. Их носители в среднем чаще доживают до размножения и передают свои особенности потомкам. За несколько поколений доля таких признаков может увеличиться. Так естественный отбор постепенно приводит к приспособленности популяции, но не действует с заранее поставленной целью.

Выводя породы животных и сорта растений, человек оставляет для размножения особей с нужными ему признаками. Дарвин видел, что такой искусственный отбор способен заметно менять организмы в последовательности поколений. Это помогло понять, как выбор одних наследственных вариантов вместо других влияет на потомство. Однако при естественном отборе отбирает не человек: преимущество зависит от того, какие признаки полезны в конкретных условиях среды.

Искусственный и естественный отбор

Сравнивайте эти виды отбора по тому, кто определяет преимущество и какой результат получает. Искусственный отбор связан с намеренным выбором человека, а естественный — с различиями в выживании и размножении в данных условиях. Таблица показывает общий принцип, но конкретные признаки и условия могут быть разными.

Разбор задач

У домашних голубей встречаются наследственные различия в форме клюва и оперении. Человек оставляет для размножения птиц с признаками, которые хочет усилить. Требуется определить вид отбора и его движущую силу. Для ответа достаточно выяснить, кто выбирает птиц и по какому критерию.

1. Различия в признаках наследуются, значит, они могут передаваться потомству.
2. Для размножения птиц выбирает человек, а не условия среды.
3. Критерий выбора — признаки, которые человек хочет усилить.

Ответ: это искусственный отбор, а его движущая сила — целенаправленный выбор человека. Наследственные различия дают возможность закрепить выбранные признаки в потомстве. Сам факт того, что птица имеет заметную особенность, ещё не делает отбор естественным.

У насекомых одного вида часть особей имеет наследственную окраску, менее заметную для птиц на фоне коры. Нужно объяснить, как изменение условий среды может повлиять на соотношение этих вариантов. Важно проследить не только различия в окраске, но и последствия для выживания и размножения. Само изменение среды не создаёт окраску по необходимости.

1. Сначала в популяции должны существовать разные наследуемые варианты окраски.
2. Если на фоне коры менее заметных насекомых птицы обнаруживают реже, вероятность выживания этих особей повышается.
3. Выжившие особи могут оставить потомство и передать ему наследственный вариант окраски.

Ответ: при таких условиях доля менее заметных насекомых может увеличиться за несколько поколений. Это пример естественного отбора: среда влияет на выживание уже существующих вариантов. Если фон изменится, преимущество может перейти к другому варианту.

Растение образует тысячи семян, но до взрослого состояния доживает лишь небольшая часть. Нужно объяснить, почему возникает борьба за существование и когда отбор способен изменить признаки популяции. Количество семян само по себе не показывает, какие именно растения получат преимущество. Для этого надо учесть условия прорастания, роста и размножения.

1. Семян намного больше, чем доступных мест, света, воды и питательных веществ.
2. Из-за нехватки ресурсов и влияния условий среды часть проростков погибает, а между организмами возникает борьба за существование.
3. Если растения различаются наследственными признаками и один вариант помогает выживать и размножаться, его носители чаще оставят потомство.

Ответ: избыток семян при ограниченных ресурсах приводит к борьбе за существование. Отбор может изменить признаки популяции, если различия наследуются и влияют на выживание или размножение в данных условиях. Тогда доля полезного варианта способна постепенно увеличиваться.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что отдельный организм меняется и приспосабливается, потому что ему это необходимо. Так рассуждают, когда путают потребность организма с причиной эволюционных изменений. Отбор действует на уже существующие наследственные различия, а не создаёт нужный признак по желанию особи. Проверь себя: объясни, какой вариант был у организмов до изменения условий.

Ошибка: понимать борьбу за существование только как прямые столкновения животных. Такое толкование кажется естественным из-за слова «борьба», но оно слишком узкое. Конкуренция за ресурсы и зависимость от температуры, засухи или других условий тоже влияют на выживание. Чтобы проверить себя, спроси, может ли организм погибнуть или не оставить потомство без столкновения с другим животным.

Ошибка: считать естественный отбор целенаправленным процессом. Его результат может выглядеть полезным, поэтому легко решить, будто природа заранее выбирает нужное изменение. На самом деле отбор не предвидит будущих потребностей: он лишь приводит к разным шансам выжить и размножиться. Проверь объяснение: в нём должны быть наследственные варианты и различия в их успехе, а не «организм захотел».

Ошибка: путать естественный отбор с искусственным. В обоих случаях могут сохраняться наследственные признаки, и это сходство сбивает с толку. Различие в том, кто определяет преимущество: при искусственном отборе — человек, при естественном — условия среды. Проверь себя вопросом: кто или что влияет на то, какие особи оставят потомство?

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что организмы размножаются, наследуют признаки и различаются между собой. Эти знания помогают увидеть, откуда берутся варианты признаков и как они передаются потомству. Идеи Дарвина связывают темы о наследственности и изменчивости с приспособленностью организмов и происхождением видов. Позже понятие отбора пригодится при изучении популяций, механизмов эволюции и современных представлений о развитии жизни.

Что запомнить

• Дарвин обосновал представление об историческом изменении видов.
• Материал для естественного отбора — наследственная изменчивость.
• Избыточное размножение и ограниченность ресурсов приводят к борьбе за существование.
• Естественный отбор сохраняет организмы с признаками, полезными в конкретных условиях среды.
• Приспособленность формируется постепенно, а не возникает по требованию организма.
• Искусственный отбор проводит человек, естественный — условия среды.