Обоснования современной теории эволюции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему

 

“Обоснования современной теории эволюции ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверил: преподаватель  

ПЛАН

 

Современная теория эволюции

Современная теория эволюции (СТЭ) является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. СТЭ также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие.

СТЭ в её нынешнем виде образовалась в результате переосмысления ряда положений классического дарвинизма с позиций генетики начала XX века. После переоткрытия законов Менделя (в 1901 г.), доказательства дискретной природы наследственности и особенно после создания теоретической популяционной генетики трудами Рональда Фишера, Джона Б. С. Холдейна-младшего и Сьюэла Райта, учение Дарвина приобрело прочный генетический фундамент.

СТЭ представляет собой синтез эволюционных идей Дарвина с новыми результатами исследований в области наследственности и изменчивости. Началом разработки СТЭ принято считать работы русского генетика С. С. Четверикова по популяционной генетике. Затем к этой работе подключились около 50 учёных из восьми стран.

Основные положение  СТЭ можно свести к четырем  утверждениям:

1) главным фактором  эволюции считается естественный  отбор, интегрирующий и регулирующий действие всех остальных факторов (мутагенеза, гибридизации, миграции, изоляции и т. д. );

2) эволюция протекает  постепенно, посредством отбора  случайных мутаций, а новые формы образуются через наследственные изменения;

3) эволюционные  изменения случайные и ненаправленны.  Исходные организации популяции  и изменения внешних условий ограничивают и направляют наследственные изменения;

4) макроэволюция,  ведущая к образованию надвидовых  групп, осуществляется только посредством процессов микроэволюции. Каких либо специфических механизмов возникновения новых форм жизни не существует.

 

Доказательства эволюции живой  природы

Эволюционные  процессы наблюдаются как в естественных условиях, так и в лаборатории. Известны случаи образования новых  видов. Также описаны случаи развития новых свойств посредством случайных мутаций. Факт эволюции доказан экспериментально

Чтобы получить сведения об эволюционной истории жизни, палеонтологи анализируют ископаемые останки организмов. Степень родства между современными видами можно установить, сравнивая их строение, геномы, развитие эмбрионов (онтогенез). Еще один источник информации об эволюции — закономерности географического распространения животных и растений, которые изучает биогеография. Все эти данные укладываются в единую картину — эволюционное дерево жизни.

Наблюдаемые сегодня изменения в популяциях доказывают не только существование эволюции, но и существование ряда механизмов, необходимых для эволюционного происхождения всех видов от общего предка. Было установлено, что геномы подвержены разнообразным мутациям, среди которых перемещение интронов, дупликация генов, рекомбинации, транспозиции, ретровирусные вставки (горизонтальный перенос генов), замена, удаление и вставка отдельных нуклеотидов, а также хромосомные перестройки. Кроме того, были обнаружены всевозможные промежуточные этапы возникновения новых видов, что свидетельствует о плавном характере видообразования.

Развитие и распространение  устойчивых к антибиотикам бактерий и устойчивых к пестицидам растений и насекомых является доказательством  эволюции видов. За последние 50 лет зарегистрировано более 2500 случаев адаптации насекомых-вредителей к различным пестицидам. Поэтому для борьбы с вредителями вместо обычных ядов стараются использовать биологические пестициды — энтомопатогенные вирусы.

Наблюдения за современными видами показывают, что видообразование непрерывно происходит в существующих популяциях.

Если видообразование  происходит постепенно, в результате небольших последовательных изменений, то и сегодня мы должны наблюдать  все возможные стадии видообразования, а значит и все возможные стадии репродуктивной изоляции: свободное скрещивание между популяциями, затрудненное скрещивание, снижение плодовитости потомства, бесплодное потомство, и наконец — полную генетическую изоляцию. Если ничего подобного среди современных видов обнаружить не удается, то тем самым опровергаются основы эволюционного учения, то есть это пример фальсифицируемости эволюционного учения.

Существует множество  примеров того, как разные виды могут  скрещиваться в исключительных условиях. Например, у черной вороны и серой вороны разные ареалы, но на пересечении этих ареалов виды могут образовывать гибриды.

Неполное видообразование  можно наблюдать у различных  кольцевых видов: представители  вида обитают вокруг гор, водоемов и  т. п. , при этом соседние популяции скрещиваются между собой и незначительно различаются, а крайние формы различаются значительно и не скрещиваются . У многих гибридов снижена фертильность. Многие другие виды могут давать бесплодное гибридное потомство. При скрещивании ряда других видов достигается оплодотворение, но позднее зародыш погибает.

Конкретным примером крупномасштабных эволюционных изменений при неполном видообразовании является белый  медведь (Ursus maritimus), который, несмотря на родство с бурым медведем (Ursus arctos), очевидное в силу того факта, что эти виды могут скрещиваться и давать плодовитое потомство, приобрёл значительные физиологические различия с бурым медведем. Эти различия позволяют белому медведю комфортно жить в условиях, в которых бурый медведь не выжил бы.

Судя по палеонтологической летописи и по измерениям скорости мутаций, полная несовместимость геномов, делающая невозможным скрещивание, достигается в природе в среднем за 3 миллиона лет. А значит, наблюдение образования нового вида в естественных условиях в принципе возможно, но это редкое событие. В то же время, в лабораторных условиях скорость эволюционных изменений может быть увеличена, поэтому есть основания надеяться увидеть видообразование у лабораторных животных.

Современная общепринятая в  научном сообществе классификация живых организмов представляет собой многоуровневую иерархическую структуру: организмы делятся на царства, царства делятся на типы, типы — на классы, классы — на отряды, и так далее. В результате такого ветвления получается филогенетическое дерево. Однако принципиальная возможность построения единой классификации означает, что в основе этой классификации существует объективная закономерность. Именно такой результат можно ожидать при эволюционном происхождении животных от общего предка. Ветвление филогенетического дерева соответствует делению популяций в процессе видообразования.

Известное доказательство эволюции — наличие так называемых промежуточных форм, то есть организмов, сочетающих в себе характерные признаки разных видов. Как правило, говоря о промежуточных (или "переходных") формах имеют ввиду ископаемые виды, хотя промежуточные виды не всегда вымирают. На основе филогенетического дерева теория эволюции предсказывает, какие промежуточные формы могут быть найдены, а какие — нет. В соответствии с научным методом, сбывшиеся предсказания подтверждают теорию. Например, зная строение организмов пресмыкающихся и птиц, можно предсказать некоторые особенности переходной формы между ними. Можно прогнозировать возможность найти остатки животных, подобных рептилиям, но с перьями, или останки животных, подобных птицам, но с зубами или с длинными костяными хвостами. При этом можно предсказать, что не будут найдены переходные формы между птицами и млекопитающими, например — ископаемые млекопитающие с перьями или подобные птицам ископаемые с костями среднего уха как у млекопитающих. В тех случаях, когда палеонтологическая летопись оказывается особенно полна, появляется возможность построить так называемые филогенетические ряды, то есть ряды видов, последовательно сменяющих друг друга в процессе эволюции.

Рудименты также  можно определить независимо от эволюционного  учения как структуры, редуцированные и обладающие меньшими возможностями по сравнению с соответствующими структурами в других организмах. Рудиментами называются органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма . Если рудимент и оказывается функциональным, то он выполняет относительно простые или малозначимые функции с помощью структур, очевидно предназначенных для более сложных целей. Хотя многие рудиментарные органы совершенно не функциональны, отсутствие функций не является необходимым условием для рудиментарности. Такие органы крайне распространены в природе. Примеры рудиментов:

-Глаза у некоторых  пещерных и роющих животных, таких  как протей, слепыш, крот, астианакс мексиканский (Astyanax mexicanus, слепая пещерная рыба). Часто глаза скрыты под кожей

-Малая берцовая  кость у птиц.

-Остатки волосяного покрова и тазовых костей у некоторых китообразных.

-У некоторых  змей, в том числе у питона, имеются кости задних конечностей. Эти кости не крепятся к позвоночнику и относительно свободно -перемещаются в брюшной полости.

-У многих  видов жуков, таких как Apterocyclus honoluluensis, крылья лежат под сросшимися надкрыльями.

-У человека  к рудиментам относятся хвостовые  позвонки, волосяной покров туловища, ушные мышцы, морганиевы желудочки  гортани, червеобразный отросток слепой кишки (аппендикс).

Доказательство  и эволюции являются также атавизмы. Атавизмом называется появление у особи признаков, свойственных отдалённым предкам, но отсутствующих у ближайших. Появление атавизмов объясняется тем, что гены, отвечающие за данный признак, сохранились в ДНК, но не функционируют. Примеры атавизмов:

-Хвостовидный  придаток у человека;

-Сплошной волосяной  покров на теле человека;

-Добавочные  пары молочных желез;

-Задние ноги  у китов;

-Задние плавники  у дельфинов;

-Задние ноги  у змей;

-Дополнительные  пальцы у лошадей;

-Возобновление  полового размножения у ястребинки  волосистой и у клещей семейства  Crotoniidae (англ.)

Эмбриологические  доказательства. У всех позвоночных  животных наблюдается значительное сходство зародышей на ранних стадиях развития: форма тела, зачатки жаберных дуг, хвост, один круг кровообращения и т. д. (закон зародышевого сходства Карла Максимовича Бэра). Однако по мере развития сходство между зародышами различных систематических групп постепенно стирается и начинают преобладать черты, свойственные их классам, семействам, родам, и, наконец, видам. Эволюционные изменения могут касаться всех фаз онтогенеза, то есть могут приводить к изменениям не только зрелых организмов, но и эмбрионов, даже на первых этапах развития. Тем не менее, более ранние фазы развития должны отличаться большим консерватизмом, чем более поздние, так как изменения на более ранних этапах развития, в свою очередь, должны привести к большим изменениям в процессе дальнейшего развития. Например, изменение типа дробления вызовет изменения в процессе гаструляции, равно как и во всех следующих стадиях. Поэтому изменения, проявляющиеся на ранних этапах, гораздо чаще оказываются летальными, чем изменения, касающиеся более поздних периодов онтогенеза.

Биохимические доказательства. Анализ ДНК даёт убедительнейшие доказательства теории эволюции. Сам факт наличия наследственной изменчивости необходим для эволюции, и если бы оказалось, что ДНК устойчива к изменениям, это означало бы конец теории. Но ДНК постоянно мутирует, причём эти мутации соответствуют различиям между геномами разных видов.

Биохимическое единство жизни. Носителем наследственной информации во всех клетках являются молекулы ДНК, у всех известных организмов в основе размножения — репликация этой молекулы. В ДНК всех организмов используются 4 нуклеотида (аденин, гуанин, тимин, цитозин), хотя в природе встречаются не менее 102 различных нуклеотидов. Кроме того, в природе встречается 390 различных аминокислот, но белки всех организмов составляются из одного и того же набора, в котором всего 22 аминокислоты. При этом возможно 1,4 * 1070 различных информационно эквивалентных генетических кодов, использующих те же самые кодоны и аминокислоты. Если не учитывать эволюционное происхождение всех организмов от общего предка, то ничто не мешает каждому виду иметь собственный генетический код. Такое положение вещей было бы крайне выгодным, так как при этом исключалось бы преодоление вирусами межвидовых барьеров. Тем не менее, ничего подобного не наблюдается, и теория эволюции исключает такую возможность: изменения генетического кода приводят к изменению большинства белков организма, такая мутация практически всегда оказывается летальной, поэтому код не мог значительно измениться со времён последнего общего предка, что гарантирует его универсальность.

2-я хромосома  человека. После слияния двух  хромосом остаются характерные следы: остатки теломер и рудимертарная центромера. 2-я хромосома, таким образом, представляет собой убедительное доказательство эволюционного происхождения людей и других обезьян от общего предка.

Эндогенные  ретровирусы. Эндогенные ретровирусы  представляют собой следы древних вирусных инфекций в ДНК. Ретровирусы (такие как ВИЧ и Т-лимфотропный вирус человека, вызывающий лейкоз и лимфому) встраивают собственный код в геном заражённого организма. Обычно после этого клетка начинает продуцировать новые копии вируса, но в этом процессе возможны сбои: копирование встроенной вирусной последовательности подавляется клеткой хозяина, но последовательность остаётся в структуре хромосомы. Если этот процесс произошёл в стволовой половой клетке, то такую последовательность будут наследовать потомки инфицированной особи. Ретровирусы встраиваются в геном случайным образом, вероятность независимой встройки одинаковых вирусов на одинаковые позиции пренебрежимо мала. А значит, генетический код одного и того же ретровируса может присутствовать у двух животных на одной и той же позиции в ДНК только в том случае, если эти животные произошли от общего предка.

Биогеографические доказательства. Если два вида сравнительно недавно произошли от одной популяции, то они, как правило, обитают недалеко от ареала этой исходной популяции, а значит и недалеко друг от друга. Таким образом, географическое распределение видов должно быть совместимо с филогенетическим деревом. Если не принимать во внимание теорию эволюции, то разумно предположить, что виды живут в наиболее подходящих для них условиях. Теория эволюции же предсказывает, что должно быть много благоприятных для вида мест, в которых представители вида тем не менее отсутствуют, в связи с наличием географических барьеров.