Современные теории эколюции

Грегор  Мендель  заложил  основы  современной  теории наследственности, или как её называют сейчас, генетики.

Менделевская наследственность объединяет пять основных принципов, два из которых он сформулировал в виде законов.

1. Наследственность дискретна, и за  исключением  половых  хромосом,   вклад каждого из родителей в свое потомство равноценен.  Материал,  определяющий наследственные свойства, передается потомству сперматозоидом и яйцеклеткой и  не  смешивается.  Наследственный  материал  представляет  собой   набор дискретных частиц, называемый генами.  Гены  –  это  гигантские  молекулы, определяющие своим строением  и  взаимодействием  с  другими  аналогичными молекулами природу наследственных признаков.
2. Наследственные  признаки  не  «загрязняют»  друг  друга.  Гены, полученные потомством от родителей, составляют пары, причем таких пар в организме может быть тысячи. Гены передаются в том же виде, в котором они существовали у предков.
3. При скрещивании двух чистопородных организмов, различающихся по паре контрастирующих признаков, первое  поколение,  как  правило, обладает  признаками  одного   из  родителей.    Таким   образом,  исходные (дедовские) формы вновь выявляются во втором  поколении, или, как сейчас говорят, выщепляются. Это первый  закон  Менделя,  подтверждающий  вышеизложенное   второе   положение,   называемый законом  расщепленя.
4. Если скрестить организмы,  различающиеся  по  двум  или  большему  числу пар контрастирующих признаков, то во втором  поколении  эти признаки распределяются совершенно независимо друг от друга.  Это правило  получило  название  закон  независимого   распределения.
5. Пятым  принципом  теории  наследственности  Менделя  доказывалась исключительная  стабильность  генов.  Гены   редко   претерпевают изменения   (мутируют)   с   образованием   разнообразных    форм (мутантов).  Эти  изменения  могут   вызывать   появление   новых наследственных признаков. Из 50 000 тысяч половых  клеток  только одна из них будет  нести  мутационное  изменение  по  какому-либо  гену. Значительная часть половых клеток будет нести,  по  крайней мере, одну новую мутацию [4, c. 46].

  Гены,  контролирующие  наследственные  свойства,  заключены   в хромосомах. Хромосомы  парные,  поэтому  каждый  ген  в  клетке  представлен дважды, по одному в каждой хромосоме и  в  том  же  месте  хромосомы.  Гены, расположенные в одном  и  том  же  месте  хромосомы  называются  аллеморфами (аллелями). Они могут  быть  одинаковыми,  а  могут  различаться.  Организм, имеющий пару одинаковых аллельных генов, называется гомозиготным.  Организм, несущий два различных аллеморфа, называется гетерозиготным.

Гены, каждый из которых сам по себе дает незначительный  кумулятивный эффект,  а  в   сумме   котролируют   непрерывную   изменчивость,   называют полигенами.  Особенно  много  занимался  исследованиями   в   этой   области английский ученый К. Мазер.  Между  генами  с  сильным  действием  (главными генами) и генами со слабым действием (полигенами) нет абсолютного  различия, потому что гены могут вызывать  также  промежуточные  эффекты.  Кроме  того, гены, оказывающие сильное действие на одни признаки, могут оказывать  слабое действие на другие [1, c. 134].

В  любых  условиях  ненаправленные   изменения   признака   лишь   по случайности могут оказаться  благоприятными.  Современный  уровень  развития генетики показывает, что чем сильнее изменение, тем больше вероятность,  что оно окажется вредным.  Поэтому  большинство  эволюционных  изменений  должно быть вызвано накоплением многих изменений.

Исходя из того, что одни гены влияют на проявление других, в процессе отбора  в   организме   вырабатывается   сбалансированная   система   генов, называемая генным комплексом.

В одной и той же хромосоме находятся гены,  контролирующие  различные признаки. Поэтому  при  проведении  опыта  по  отбору  какого-либо  признака отбирают не только новые  комбинации полигенов, влияющих  на  этот  признак, но также аллели других  локусов,  которые  влияют  на  другие  признаки,  но расположены в другой  хромосоме.  Это  означает  то,  что  в  прессе  отбора изменяются не только те  признаки,  по  которым  ведут  отбор,  но  также  и другие.

В  процессе   эволюции   вырабатывается   определенный   генетический комплекс,  обеспечивающий  фенотипическую   пластичность.   Каждый   признак развивается в результате взаимодействия среды и генотипа. Различные  условия будут по-разному влиять на выражение признака, как, например, на  вес  семян или рост человека. Значит, будут отбираться те гены или  генные  комбинации, которые  во  взаимодействии  с  данными  условиями   дадут   приспособленный фенотип.   Таким   образом,   создается    устойчивый    генный    комплекс, обеспечивающий приспособление  к  любым  условиям  среды,  с  которым  может столкнуться организм и где еще не шел естественный отбор [2, c. 301].

Кроме естественного отбора, существует еще один фактор, который может способствовать повышению концентрации мутантного гена  в  популяции  и  даже полностью вытеснить его нормальный алллеломорф.

       Биолог С. Райт  исследовал этот случайный процесс (генетический дрейф) при помощи  математических  моделей  и  применил  этот  принцип  к  изучению проблем  эволюции.  При  постоянных  условиях  генетический   дрейф имеет решающее значение в очень маленьких популяциях,  следовательно,  популяция становится  гомозиготной  по  многим  генам  и   генетическая изменчивость уменьшается. Также он полагал,  что  вследствие  дрейфа  в  популяции  могут возникнуть признаки  вредные  наследственные  признаки,  в  результате  чего такая популяция может погибнуть и не внести свой вклад в  эволюцию  вида.  С другой стороны,  в  очень  больших  популяциях  решающим  фактором  является отбор,  поэтому  генетическая  изменчивость   в   популяции   снова   будет незначительна. Популяция  постепенно  хорошо  приспосабливается  к  условиям окружающей среды, но дальнейшие эволюционные изменения зависят от  появления новых благоприятных  мутаций. Такие  мутации  происходят  медленно,  поэтому эволюция в больших популяциях  идет  медленно.  В  популяциях  промежуточной величины  генетическая  изменчивость  повышена,  новые  выгодные  комбинации генов  образуются  случайно,  и  эволюция  идет  быстрее,  чем  двух  других описанных выше случаях популяциях.

Когда один аллель теряется из  популяции, он может  вновь  появиться  только  благодаря  определенной  мутации.  Но  в случае, если вид разделен на ряд популяций, в одних из которых потерян  один аллель, а в других другой,  то  утерянный  из  данной  популяции  ген  может появиться в ней благодаря миграции из  другой  популяции,  где  есть  данный ген. Вот таким  образом  сохранится  генетическая  изменчивость.  Исходя  из этого Райт, предположил, что наиболее быстрые эволюционные  изменения  будут происходить у видов, подразделенных на  многочисленные  популяции  различной величины, причем между популяциями возможна некоторая миграция.

Естественный отбор –  один  из  важнейших факторов эволюции, однако генетический дрейф, по его мнению, также  является существенным  фактором,  определяющим  длительные   эволюционные   изменения внутри вида,  и  что  многие  признаки,  отличающие  один  вид  от  другого, возникли путем дрейфа генов и были безразличны  или даже  вредны  по  своему влиянию на жизнеспособность организмов [5, c. 78].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Принципы универсального эволюционизма

 

 

3.1. Системный подход

 

 

Принципы глобального (универсального) эволюционизма позволяют единообразно описать огромное разнообразие процессов, протекающих в неживой природе, живом веществе, обществе. Эта концепция базируется на определенной совокупности знаний, полученных в рамках конкретных научных дисциплин, и вместе с тем включает в свой состав ряд мировоззренческих установок.

Универсальный эволюционизм часто характеризуется как принцип, обеспечивающий экстраполяцию эволюционных идей, получивших обоснование в биологии, а также в астрономии и геологии, на все сферы действительности и рассмотрение неживой, живой и социальной материи как единого универсального эволюционного процесса. Это действительно очень важный аспект в понимании глобального эволюционизма.

Системное рассмотрение объекта предполагает, прежде всего, выявление целостности исследуемой системы, ее взаимосвязей с окружающей средой, анализ в рамках целостной системы свойств составляющих ее элементов и их взаимосвязей между собой .

Практически все объекты, которые современная наука включает в сферу своего исследования, носят системный и эволюционный характер. Предметом научного исследования становятся не отдельные, выделенные части целого, которые раньше исследовались изолированно, а целостные комплексы, которые в качестве неотъемлемого компонента включают человека.

Системное познание и преобразование мира предполагает:

• Рассмотрение объекта деятельности (теоретической и практической) как системы, т.е. как ограниченного множества взаимодействующих элементов.
• Определение состава, структуры и организации элементов и частей системы, обнаружения главных связей между ними.
• Выявление внешних связей системы, выделения из них главных.
• Определение функции системы и ее роли среди других систем.
• Анализ диалектики структуры и функции системы.
• Обнаружение на этой основе закономерностей и тенденций развития системы.

В процессе исследования объектов, необходимо анализировать их не изолированно, а как часть более широкой целостной системы, учитывая, что от манипулирования с этой частью зависит сохранение целостной системы.

Совокупность связей между элементами образует структуру системы, устойчивые связи определяют упорядоченность системы.

Система обладает признаком целостности - это означает что все ее составные части, соединяясь в единое целое, образуют нечто обладающее качествами, не сводимыми к качествам отдельных элементов.

Все природные объекты представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы [1, c. 135].

 

 

 

3.2. Эволюционный подход

 

 

Возникновение концепции глобального эволюционизма во многом связано с расширением границ эволюционного подхода, принятого в биологической и социальных науках. Исходя из факта наличия эволюции мира на последних этапах его истории, можно сделать предположение, что он в целом является эволюционной системой, то есть и все другие системы (помимо биологической и социальной) сформировались в результате эволюции. Это высказывание и есть самая общая формулировка парадигмы глобального эволюционизма.

Эволюционный подход к существующим эволюционным системам не подразумевает, что все они находятся в постоянном процессе эволюции, а наоборот констатирует необходимость их последовательного формирования на определенных этапах истории. Всегда существует только одна локальная система, которую можно назвать эволюционной, в которой происходит появление принципиально новых, уникальных определений мира.

Чтобы отличить эту систему от других, уже прошедших эволюцию, можно ввести термин “авангард эволюции”. Возможны появления и новых характеристик у “предыдущих” движений, но они необходимо связаны с эволюцией последнего по времени появления типа движения (системы) - авангарда эволюции.

Принцип эволюции получил наиболее полную разработку в рамках биологии и стал ее фундаментальным принципом со времен Ч.Дарвина. Однако вплоть до наших дней он не был доминирующим в естествознании. Во многом это было связано с тем, что длительное время лидирующей научной дисциплиной выступала физика, которая транслировала свои идеалы и нормы в другие отрасли знания.

Согласно эволюционной теории Дарвина, в мире происходит непрерывное появление все более сложно организованных живых систем, упорядоченных форм и состояний живого.

Биологическая теория говорит о созидании в процессе эволюции все более сложных и упорядоченных живых систем.

Принцип экономии энтропии, дает «преимущество» сложным системам по сравнению с простыми: если в данных условиях возможны несколько типов организации материи, не противоречащих законам сохранения и другим принципам, то реализуется и сохранит наибольшие шансы на стабильность и последующее развитие именно тот, который позволяет утилизировать внешнюю энергию в наибольших масштабах, наиболее эффективно.

Формирование самоорганизующихся систем при этом можно рассматривать в качестве особой стадии развивающегося объекта, своего рода «синхронный срез» некоторого этапа его эволюции. Сама же эволюция может быть представлена как переход от одного типа самоорганизующейся системы к другому. В результате анализ эволюционных характеристик оказывается неразрывно связанным с системным рассмотрением объектов. Универсальный эволюционизм как раз и представляет собой соединение идеи эволюции с идеями системного подхода [5, c. 169].

 

 

 

3.3. Термодинамический подход

 

 

В классической науке господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию, что энергетическом смысле и означало неупорядоченность, т.е. хаос.

Во  взаимных переходах одних видов энергии в другие существует выделенная самой природой направленность. Закон сохранения и превращения энергии в принципе не запрещает такого перехода, лишь бы количество энергии сохранялось в прежнем объеме. Но в реальности такого никогда не происходит. Вот эту-то односторонность, однонаправленность перераспределения энергии в замкнутых системах и подчеркивает второе начало.

Для отражения этого процесса в термодинамику было введено новое понятие – энтропия, т.е. меру беспорядка системы. Физический смысл возрастания энтропии сводится к тому, что состоящая из некоторого множества частиц изолированная (с постоянной энергией) система стремится перейти в состояние с наименьшей упорядоченностью движения частиц.