Синтетическая теория эволюции

Синтетическая теория эволюции. Особую роль в становлении  новых представлений о развитии сыграла генетика, которая составила  основу неодарвинизма — теории органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически. Другое общепринятое название неодарвинизма  — синтетическая (основанная на данных многих областей естествознания), или  общая, теория эволюции (СТЭ), которая  представляет собой синтез основных эволюционных идей Дарвина и, прежде всего, естественного отбора 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 ученых из восьми стран. В их работах было показано, что отбору подвергаются не отдельные признаки или особи, а генотип всей популяции, однако осуществляется он через фенотипические признаки отдельных особей. Это приводит к распространению полезных изменений во всей популяции. Полезность изменчивости будет определяться естественным отбором группы особей, наиболее приспособленных к жизни в определенных условиях. Таким образом, элементарной единицей эволюции считается уже не особь (как считал Ламарк), не вид (по Дарвину), а совокупность особей одного вида, имеющих общее происхождение, генетическую основу, способных скрещиваться между собой, т. е. популяция. Мутировавший ген создает у особи новый признак, который в случае полезности для популяции закрепляется в ней. Эффективность процесса определяется частотой возникновения в популяции признака и состоянием особей в популяции.

 

Существенный  вклад в становление СТЭ внес российский ученый Н.В. Тимофеев-Ресовский, который сформулировал положение  об элементарных явлениях и факторах эволюции. По его мнению:

 

элементарная  эволюционная структура — популяция;

 

элементарное  эволюционное явление — изменение  генотипического состава популяции;

 

элементарный  наследственный материал — генофонд популяции;

 

элементарные  эволюционные факторы — мутационный  процесс, «волны жизни», изоляция и  естественный отбор. Поскольку мутации  возникают случайно, их результат  становится неопределенным. Однако случайное  изменение становится необходимым, когда оно оказывается полезным для организма, помогает ему выжить в борьбе за существование. Закрепляясь  и повторяясь в ряде поколений, случайные  изменения вызывают перестройку  в структуре живых организмов и их популяций и таким образом  приводят к возникновению новых  видов. Популяции, насыщенные мутациями, обладают широкими возможностями для  совершенствования существующих и  выработки новых приспособлений при изменении среды. Однако сам  мутационный процесс без участия  других факторов эволюции не может  направлять изменение природной  популяции. Он является лишь поставщиком элементарного эволюционного материала.

 

Популяционные волны — колебания численности  особей популяции. Причины этих колебаний  могут быть различными. Например, резкое сокращение численности популяции  может произойти вследствие истощения  кормовых ресурсов. Среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в  дальнейшем численность восстановится  за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот генов  в генофонде данной популяции. Таким  образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.

 

В качестве одного из основных факторов эволюции СТЭ  признает обособленность (изоляцию) группы организмов. На эту особенность указывал еще Дарвин, который считал, что  для образования нового вида определенная группа старого вида должна обособиться, но он не мог объяснить необходимость  этого требования с точки зрения наследственности. В настоящее время  установлено, что обособление и  изоляция определенной группы организмов необходимы для того, чтобы она  не могла скрещиваться с другими  видами и тем самым передавать им и получать от них генетическую информацию.

 

Направляющим  фактором СТЭ остается естественный отбор. В настоящее время представления  о естественном отборе дополнились  новыми фактами, значительно расширились  и углубились. Естественный отбор  следует понимать как избирательное  выживание и возможность оставления потомства отдельными особями. Биологическое  значение особи, давшей потомство, определяется ее вкладом в генофонд популяции. Отбор действует в популяции, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Фенотип организма  формируется на основе реализации информации генотипа в определенных условиях среды. Таким образом, отбор из поколения  в поколение по фенотипам ведет  к отбору генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а генные комплексы.

 

В СТЭ различают  три основные формы естественного  отбора: стабилизирующий, движущий и  дизруптивный.

 

1. Стабилизирующий  отбор — это естественный отбор,  направленный на сохранение мутация,  ведущих к меньшей изменчивости  средней величины признака. Способствует  сохранению признаков вида в  относительно постоянных условиях  среды. Примером действия этой  формы отбора в популяциях  людей служит большая выживаемость  детей со средней массой.

 

2. Движущий  отбор благоприятствует изменению  среднего значения признака в  измененных условиях среды. Он  обусловливает постоянное преобразование  приспособлений видов соответственно  изменениям условий существования.  Особи популяции имеют некоторые  отличия по генотипу и фенотипу. При длительном изменении внешней  среды, преимущественно в жизнедеятельности  и размножении, может получиться  часть особей вида с некоторыми  отклонениями от средней нормы.  Это приведет к изменению генетической структуры, возникновению эволюционно новых приспособлений и перестройке организации вида. Одним из примеров этой формы отбора является потемнение светлой окраски бабочки березовой пяденицы в развитых индустриальных районах Англии, где кора деревьев становится темной из-за исчезновения лишайников.

 

3. Дизруптивный отбор действует в разнообразных условиях среды, встречающихся на одной территории, и поддерживает несколько фенотипически различных форм за счет особей co средней нормой. Если условия среды настолько изменились, что основная масса вида утрачивает приспособленность, то преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. Такие формы быстро размножаются, и на основе одной группы формируется несколько новых. Основной результат этого отбора — наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп, как бы разрывающих популяцию.

 

Следует отметить, что перечисленные типы отбора очень  редко встречаются в чистом виде. Как правило, в живой природе  наблюдаются сложные, комплексные  типы отбора, и необходимы особые усилия, чтобы выделить из них более простые.

 

Важной частью синтетической теории эволюции являются концепции микро- и макроэволюции.

 

Под микроэволюцией понимают совокупность эволюционных процессов, протекающих в популяциях и видах, приводящих к изменениям генофондов этих популяций и образованию новых видов. Считается, что микроэволюция проходит на основе мутационной изменчивости под контролем естественного отбора. Мутации служат единственным источником появления качественно новых признаков, а отбор — единственный творческий фактор микроэволюции, направляющий элементарные эволюционные изменения по пути формирования адаптации организмов к изменяющимся условиям внешней среды под контролем естественного отбора. Характер процессов микроэволюции оказывают влияние на колебания численности популяций («волны жизни»), обмен генетической информацией между ними, их изоляцию и дрейф генов. Микроэволюция ведет либо к изменению всего генофонда биологического вида как целого, либо к их обособлению от родительского вида в качестве новых форм.

 

Макроэволюция — эволюционные преобразования, ведущие  к формированию таксонов более высокого ранга, чем вид (родов, отрядов, классов). Считается, что макроэволюция не имеет специфических механизмов и осуществляется только посредством  процессов микроэволюции, будучи их интегрированным выражением. Макроэволюция представляет собой обобщенную картину эволюционных изменений. Поэтому на уровне макроэволюции обнаруживаются общие тенденции, направления и закономерности эволюции живой природы, которые не поддается наблюдению на уровне микроэволюции.

 

Итак, основные положения СТЭ можно свести к  четырем утверждениям:

 

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

 

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

 

3. эволюционные  изменения случайны и ненаправленны. Исходным материалом для них являются мутации. Исходные организации популяции и изменения внешних условий ограничивают и направляют наследственные изменения;

 

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

 

Синтетическая теория эволюции не является застывшей  и завершенной концепцией. У нее  есть ряд трудностей, на которых  основываются недарвиновские концепции  эволюции.

 

По мнению ряда ученых, приспособленность организмов, естественный отбор и мутации  действуют в живой природе, но они не работают в тех масштабах, которые необходимы для образования  новых форм.

 

Так, недавно  возникла еще одна концепция недарвиновской эволюции — пунктуализм. Его сторонники считают, что процессе эволюции идет путем редких и быстрых скачков, а в 99 % своего времени вид пребывает в стабильном состоянии. В предельных случаях скачок к новому виду может совершиться в популяции, состоящей всего из десятка особей, в течение одного или нескольких поколений. Пунктуализм отверг генетико-популяционную модель видообразования, идею Дарвина о разновидностях и подвидах как зарождающихся видах, и сфокусировал свое внимание на молекулярной генетике особи как носителей всех свойств вида. Ценность этой концепции заключается в идее разобщенности микро- и макроэволюции и независимости управляемых ими факторов.

 

Возможно, в  будущем СТЭ и недарвиновские концепции эволюции, дополняя друг друга, объединятся в новую единую теорию жизни и развития живой  природы.