22129

ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ ЭВОЛЮЦИИ

Лекция

Биология и генетика

Количество часов: 2 В биологии все наполняется смыслом лишь тогда когда истолковывается с эволюционной точки зрения. Значение эволюционной теории Основные доказательства эволюции. Значение эволюционной теории Происхождение жизни на Земле – одна из центральных проблем современного естествознания и исходная точка любой религии. Целью эволюционной теории является выявление закономерностей развития органического мира объектом служат организмы в процессе их исторического развития к методам изучения относятся палеонтологический...

Русский

2013-08-04

92 KB

7 чел.

PAGE  4

Лекция № 1. 

Количество часов: 2

В биологии все наполняется смыслом лишь тогда, когда истолковывается с эволюционной точки зрения.

                  Ф. Г. Добжанский

ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ ЭВОЛЮЦИИ

  1.  Эволюционизм и креационизм. Значение эволюционной теории
  2.  Основные доказательства эволюции.

  1.  Эволюционизм и креационизм. Значение эволюционной теории

Происхождение жизни на Земле – одна из центральных проблем современного естествознания и исходная точка любой религии. Наука и религия по-разному объясняют эти события. Согласно современным научным представлениям жизнь – это одна из форм существования материи, закономерно возникающая при определенных условиях в процессе ее развития. С точки зрения практически любой религии жизнь произошла в результате акта божественного творения. Подобного рода теории называются креационизмом. 

Креационизм (от лат. сreatio – созидание, порождение) – теории происхождения жизни на Земле в результате сверхестественного события в прошлом. После опубликования работы Ч. Дарвина «Происхождение видов» возникла теория эволюции, основанная на фактических данных, поддающихся проверке. Однако, несмотря на многочисленные доказательства эволюционного процесса, креационизм в настоящее время распространен достаточно широко. Наиболее разработанная из современных креационистких концепций - моррисианство (Г. .Моррис, 1995 и его последователи). Согласно библии живые существа были созданы «по роду их» на 3-й, 5-й и 6-й день творения и получили указание приносить семя либо плодиться и размножаться по роду их. Современные креационисты утверждают, что роды Библии не соответствуют видам биологов. Изначально было создано немного первичных родов (бараминов), которые затем дифференцировались на виды. Исходные барамины были совершенны, обладали огромным запасом изменчивости и приспособляемости. Так пара волкособак на ковчеге несла задатки волка, шакала, домашних собак, да и вообще всех псовых. Затем вследствие различных процессов часть информации терялась, и проявлялись признаки различных видов. Таким образом, виды образовывались в результате инволюции. Инволюция является частным проявлением закона упадка, начавшегося после грехопадения Адама и Евы. Креационисты подчеркивают, что ни творения, ни макроэволюции никто не видел. И судить об обоих можно только опосредованно, в частности по особенностям живых существ. По их мнению, эти особенности свидетельствуют о творении, а не об эволюции.

Теория эволюции (дарвинизм) – наука, изучающая причины, факторы, механизмы и закономерности эволюции организмов.

Эволюция организмов – процесс приспособительного исторического развития живых форм на всех уровнях организации живого.

Как любая другая наука теория эволюции имеет собственную цель, объект и методы исследований. Целью эволюционной теории является выявление закономерностей развития органического мира, объектом служат организмы в процессе их исторического развития, к методам изучения относятся палеонтологический, эмбриологический, сравнительной анатомии, сравнительной биохимии и некоторые другие.

Фундаментальные и прикладные области применение эволюционной теории. 

             «Нет ничего практичнее,

                                                                                      чем хорошая теория».

               Афоризм

Со времени возникновения эволюционной теории и по настоящее время ее значение непрерывно растет. Можно выделить следующие приложения эволюционной теории: охрана и рациональное использование природы, медицинское, методологическое и мировоззренческое.

Охрана и рациональное использование природы. Без анализа механизмов эволюции популяций исчезающих видов невозможна разработка эффективных методов их сохранения в природе. Кроме того, переход на рациональные методы хозяйствования возможен только с учетом достижений эволюционной биологии.

Медицинское значение эволюционной теории. В настоящее время успешное развитие некоторых областей медицины невозможно без использования принципов эволюционной теории. В первую очередь это касается эпидемиологии, медицинской генетики и вирусологии. Принципы эволюционной биологии позволяют установить механизмы появления и распространения инфекционных болезней, анализировать эволюцию устойчивости патогенных бактерий и вирусов к лекарственным средствам.

Методологическое значение эволюционной теории. Эволюционная теория играет фундаментальную роль в осмыслении фактического материала, накопленного специальными биологическими дисциплинами. Подходы эволюционной биологии внесли фундаментальный вклад во многие отрасли биологии, медицины и сельского хозяйства.

  1.  Основные доказательства эволюции

Сведения, подтверждающие эволюцию организмов, получены из различных источников. К основным доказательствам эволюции относятся данные биогеографии, сравнительной биохимии, палеонтологии, прямых наблюдений, селекции, систематики, сравнительной анатомии и эмбриологии.

Прямые наблюдения. Эволюционные изменения в пределах популяций и некоторые способы видообразования установлены на основании прямых наблюдений и (или) экспериментальным путем. Классическим примером такого рода является индустриальный меланизм у бабочки березовой пяденицы. Эта бабочка широко распространена в Европе. Бабочки активны в сумерках, а день проводят, сидя на коре берез. Крылья их имеют покровительственную окраску под цвет бересты, заросшей лишайниками. Такая окраска защищает бабочек от насекомоядных птиц. В 1735 г. англичане впервые в мире применили каменный уголь для выплавки чугуна. Промышленная копоть во влажном климате Англии оседала на коре берез. Лишайники постепенно погибали, а береста становилась сначала серой, а затем темной. Пяденицы на темном фоне стали легкой добычей птиц. В 1848 году английские энтомологи-любители обнаружили первых березовых пядениц с темноокрашенными крыльями. Такие бабочки в окрестностях Манчестера составляли не более 1% от численности популяции. К середине XX века темные пяденицы постепенно вытеснили светлых. Светлая форма преобладает только там, где атлантические циклоны уносят копоть на восток. В результате серии экологических экспериментов и наблюдений было доказано, что птицы действительно чаще съедают тех бабочек, окраска которых контрастирует с фоном корой дерева. В лесу близ Бирмингема выпустили одновременно 50 светлых и 50 темных бабочек и затем посчитали, сколько бабочек съели птицы. Оказалось, что было съедено 43 светлых и 15 темных. Показательно, что, хотя темная окраска защищает бабочек, эта защита не абсолютна. Более высокая приспособленность не гарантирует выживания, а только повышает его вероятность.

Палеонтологические данные. Ч. Дарвин в "Происхождении видов" подчеркивал фрагментарный и неполный характер палеонтологических данных. Однако с тех времен сведения по палеонтологии многократно возросли. Современная палеонтология располагает не только многочисленными ископаемыми остатками, но и методами, позволяющими довольно точно датировать их возраст. Например, в сухих гротах юго-восточных штатах США обнаружены хорошо сохранившиеся останки огромных ленивцев, их кожа, волосы, сухожилия а также и их экскременты. Эти животные жили несколько тысяч лет назад и в отличие от современных видов вели наземный образ жизни. В янтаре находят насекомых, паукообразных, части растений. Некоторые из этих окаменелостей насчитывают свыше 50 миллионов лет. В торфе болот Австралии и Германии найдены хорошо сохранившиеся части растений и животных, которым несколько миллионов лет. Так найдены не только кости животных, но и окаменевшие яйца пресмыкающихся, окаменевшие копролиты и даже следы вымерших животных. На основании этих данных можно судить о величине и форме животных, образе жизни, особенностях питания и так далее. Для отдельных групп организмов наблюдается последовательный ряд форм, сменяющих друг друга в геологическом времени. Классическим примером является эволюция предков современной лошади. Этот процесс охватывает довольно большой промежуток времени (около 54 млн. лет). Исходные виды были маленькими лесными животными высотой около 30 см. Они имели по четыре пальца  на ногах и питались мягкой растительной пищей. Эволюция происходила в направлении увеличении размеров тела, удлинении ног, редукции боковых пальцев, усложнении строения зубов и совершенствования нервной системы. Эти изменения были связаны с изменениями условий жизни этих видов. В тоже время для большинства видов отсутствуют промежуточные формы. Однако следует учитывать, что мертвые организмы быстро разлагаются или поедаются животными; лишь небольшая часть особей погибала в условиях, благоприятных для сохранения; обнаружена только незначительная часть ископаемых остатков.

Изучение ископаемых остатков позволяет сделать три основных вывода:

  1.  постоянно происходят эволюционные изменения: старые формы исчезают или видоизменяются, образуются новые. В отдельные эпохи процесс вымирания видов приобретает массовый характер;
  2.  эволюционные изменения ведут к прогрессу и более сложной организации организмов;
  3.  с течением времени происходит увеличение количества видов организмов.

Данные сравнительной анатомии. При изучении анатомического строения различных групп организмов обнаруживается их сходство по ряду признаков. Например, скелет конечностей у всех наземных позвоночных построен по плану пятипалой конечности. На это указывал еще Ч. Дарвин «что может быть любопытнее того, что пригодная для хватания рука человека, приспособленная для рытья лапа крота, нога лошади, ласт дельфина и крыло летучей мыши построены по одному и тому же образцу и содержат одинаковые кости с одним и тем же относительным расположением?».

У некоторых видов нередко имеются атрофированные или нефункционирующие органы. Такой рудиментарный орган гомологичен хорошо развитому функционирующему органу у других родственных видов.

Рудиментарные органы (от лат. rudimentum – зачаток) – сравнительно упрощенные, недоразвитые структуры, утратившее свое значение в ходе эволюции.

Примеры рудиментов: рудиментарные пальцы у ряда копытных, остатки волосяного покрова у некоторых китообразных, различная степень атрофии глаз у пещерных и роющих животных, у некоторых змей (питон) рудиментарные задние конечности и др. У человека к рудиментам относятся аппендикс, ушные мышцы, волосяной покров туловища и пр. У киви практически полностью атрофировались крылья. Насекомые с острова Мадеры преимущественно являются бескрылыми. Для них наличие крыльев было бы серьезным минусом в конкуренции с бескрылыми насекомыми, так как при бурях и ветре их бы сносило на воды океана.

Причины и механизмы развития рудиментарных органов. Рудименты закладываются во время зародышевого развития организма, но в дальнейшем перестают развиваться и остаются у взрослых форм в недоразвитом состоянии. Сравнение рудиментов с их нормальными гомологами показывает, что рудиментарный орган есть орган изменившийся. Возникновение рудиментарных органов происходит при изменении условий существования или переходе к новому образу жизни. В новых условиях функционировавший прежде орган утрачивает свою нормальную функцию, приобретает новую или не несет никакой специальной функции. Давление отбора относительно таких органов ослабевает.  Постепенно за счет бесконтрольных мутаций усиливается дезинтеграция, нарушается закладка, дифференцировка и рост таких органов.

Данные сравнительной биохимии. Все организмы имеют сходный химический состав, у всех видов в обмене веществ важнейшую роль играют белки и нуклеиновые кислоты, большинство организмов имеет клеточное строение. У родственных видов организмов молекулярной структуры гомологичных белков у членов разных родственных семейств или отрядов. Хорошими примерами служат гомологичные формы цитохрома C у человека и других организмов.

Число различий в аминокислотных последовательностях цитохрома С

человека и других организмов

Виды

Число
 различий

Человек — макака-резус

1

Человек — кролик

9

Человек — корова

10

Человек — собака

11

Человек — лошадь

12

Человек — голубь

12

Человек — курица

13

Человек — гремучая змея

13

Человек — лягушка-бык

17

Человек — тунец

20

Человек — акула

23

Человек — мясная муха

25

Человек — дрозофила

27

Человек — бабочка (тутовый шелкопряд)

29

Человек — пшеница

38

Данные селекции растений и животных. В настоящее время существует огромное количество сортов сельскохозяйственных растений и пород домашних животных. Причем внутри одного вида породы могут существенно отличаться друг от друга различными признаками. Источник этого разнообразия – небольшое количество исходных диких видов, которые были преобразованы человеком согласно его потребностям.

Данные систематики. Виды естественным образом объединяются в роды, роды – в семейства, семейства – в отряды и так далее. Иерархический характер таксономических взаимосвязей не был придуман биологами-эволюционистами; он был открыт задолго до создания эволюционной теории таксономистами, которые признавали креационизм».

Данные сравнительной эмбриологии. В ходе онтогенеза все многоклеточные животные проходят стадии бластулы и гаструлы. Однако особенно убедительным доводом в пользу эволюции является сходство эмбриональных стадий развития животных, относящихся к различным классам. В 1928 году Карл Бэр чётко сформулировал эту особенность как "закон зародышевого сходства". Вот какую запись хранят дневники учёного: "У меня самого хранятся два небольших эмбриона в спирту, которые я в свое время забыл снабдить этикетами, и я теперь не в состоянии определить к какому классу они относятся: это могут быть маленькие ящерицы, птицы или молоденькие млекопитающие". Позднее Чарльз Дарвин использовал это положение для обоснования единства происхождения позвоночных животных.

Данные биогеографии. Доказательства из биогеографии относятся к географическому размещению животных и растений. Из всех биогеографических областей особенно своеобразной фауной отличается австралийская область. Объясняется это следующим образом. На изолированный австралийский континент через острова проникли первичные сумчатые. Не встретив сильной конкуренции, они развивались в различных направлениях. Т.е произошла адаптивная радиация (развитие в разных направлениях, позволяющее использовать различные условия существования). Таким образом, в Австралии можно встретить насекомоядных, хищных и растительноядных сумчатых. В настоящее время, кроме Австралии, небольшое количество сумчатых имеется в Америке, тогда как ископаемые формы известны также и в Европе. Своеобразие фауны Австралии можно объяснить лишь очень давней изоляцией от других материков. Благодаря этому эволюционный процесс мог происходить в другом направлении, чем на остальных материках. Важные биогеографические доказательства эволюции приносит изучение фауны и флоры континентальных и океанических островов. Континентальными островами называются острова, которые отделились от материков. Если континентальные острова возникли недавно, то фауна и флора их сходны с фауной и флорой материнского континента. Так считается, что Британские острова относительно недавно отделились от Европы, поэтому все виды Британских островов идентичны европейским видам. Также и Японские острова отделились от Азии недавно. Поэтому фауна Японских островов очень сходна с фауной соседней с ними части Азии. Происхождение океанических островов является вулканическим, и в моменте возникновения они не заселены. Однако позже на эти острова попадают некоторые представители растительного и животного мира с ближайшего материка, которые в свою очередь подвергаются дальнейшей эволюции. Причем наибольшие шансы случайного попадания живых организмов лишь с наиболее близкого континента. Так фауна и флора Галапагосских островов родственна фауне и флоре Южной Америки, тогда как фауна и флора островов Зеленого Мыса родственны фауне и флоре Африки. Если остров расположен далеко от материка, то с течением времени из первичного вида-вселенца возникают новые виды-эндемики. Если отбросить эволюционную теорию, то факты биогеографии, становятся совершенно непонятными и хаотическими.

Следует отметить, что теория эволюции основана не на одной или двух группах доказательств, но на многих, хорошо согласующихся между собой независимых данных. Так, если данные палеонтологии указывают, что птицы произошли от пресмыкающихся, то данные сравнительной анатомии, эмбриологии и биохимии подтверждают этот вывод. Согласованность между данными из разных областей или их совпадение –  мощный аргумент в пользу эволюционной теории.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62124. Расчет электрических цепей постоянного тока 578.7 KB
  В работе приводится: номер и название работы; задание к работе; схема электрической цепи; исходные данные к расчету в соответствии с вариантом; результаты расчетов с краткими комментариями. Расчет многоконтурной линейной электрической цепи...
62126. Дослідження особливостей предмета та методології макроекономічної науки 35.61 KB
  Завдання заняття: Закріпити теоретичні знання студентів шляхом опитування пройденого лекційного матеріалу за темою: Макроекономіка як наука. Макроекономіка в системі економічних наук: а рівневий підхід до вивчення економіки: мікроекономіка та макроекономіка; б предмет дослідження макроекономіки...
62128. Англійська мова. Методичні вказівки 73.1 KB
  В даній розробці викладені основні теоретичні положення лексичної основи перекладу. Знання лексичної основи перекладу будуть корисними при перекладі спеціальної літератури. Робота з текстами розширить знання студентів з предмету,розвине навички добування корисної інформації.