Еволюція та Чарльз Дарвін

~ 5 ~

Еволюція та Чарльз Дарвін

Еволюція це термін, який позначає сукупність усіх змін у популяції організмів протягом поколінь. Якщо ці зміни виявляться корисними, нащадок матиме більші шанси витривати та продовжити свій рід, роблячи зміни більш поширенішими наступної генерації. Таким чином відбувається накопичення змін із плином часу, що призводить до загальних змін у популяції.

Еволюція відбувається завдяки змінам у генах, "програмі", за якою формується організм. При розмноженні, невеликі випадкові зміни в генах роблять живий організм відмінним від своїх батьків. Іноді вони допомагають йому вижити. Тоді корисні гени можуть бути передані нащадкові вже цієї істоти.

Наукова теорія еволюції пояснює, як це відбувається та досліджує спорідненість та походження видів, що існують зараз.

Строго кажучи, біологічна еволюція - процес зміни з плином часу в спадкових характеристиках, або поведінці популяції живих організмів. Спадкові віхи є закодовані у генетичному матеріалі організму (зазвичай ДНК). Еволюція, перед усім, є наслідком трьох процесів: випадкових мутацій генетичного матеріалу, випадкового генетичного відхилення (англ. genetic drift) й не випадкового природного відбору в межах груп та видів.

Природний відбір, один з процесів це керує еволюцією, є результатом відмінностей в шансах на відтворення між особинами популяції. Це обов'язково випливає з наступних фактів:

· Природна, спадкова варіація існує в межах груп і серед видів

· Організми надродючі (кількість нащадків перевищує межу гарантованого виживання)

· Організми в відмінні за здатністю вижити і відтворитися

· У будь-якому поколінні, ті, що відтворюються успішно обов'язково передають свої спадкові гени до наступного покоління, коли ж невдалі відтворювачі цього не роблять.

Якщо властивості збільшують еволюційну придатність індивідуумів, які несуть їх, то ті індивідууми вірогідніше виживають і відтворюються, ніж інші організми популяції. Через те, вони передають більше копій вдалих спадкових ген до наступного покоління. Відповідне зменшення придатності через шкідливі гени призводить до їх зрідшення. З часом, це може приводити до пристосування: поступове накопичення нових ген (і збереження існуючих, які загалом пристосовують популяцію живих організмів до їхнього оточення і екологічної ніші.

Хоча природний відбір не випадковий за своєю формою дії, інші капризніші сили мають сильну вплив на процес еволюції. У статево відтворюваних організмах, випадкове генетичне відхилення призводить до спадкових ген, що стають досить загальними просто завдяки збігові обставин і випадковому спаровуванню. Цей безцільний процес може бути впливовішими од природного відбору в певних ситуаціях (особливо в маленьких групах).

У різних оточеннях, природний відбір, випадкові генетичні відхилення й крихта випадковості в мутаціях, які з'являються і зберігаються, можуть примусити різні групи (або частини груп) еволюціонувати у різних напрямках. За достатньої розбіжності, дві групи статево відтворюваних організмів можуть стати досить відмінними, щоб утворити окремі вид, особливо, якщо здібність до міжвидового схрещування між двома групами втрачено.

Досліди показують, що всі живі організми на Землі мають спільного пращура. Цей висновок було зроблено, засновуючись на загальну наявність Л-амінових кислот у білках, наявність спільного генетичного коду в усіх живих істот, можливість класифікування за спадковістю по категоріях, що вкладаються, гомології послідовностей ДНК та спільність найпідставовіших біологічних процесів.

Хоча перші згадки про ідею еволюції сягають давнини новітньою, сучасної форми вона набула в працях Альфреда Воллеса та Чарльза Дарвіна в їх спільні статті до Linnean Society of London та пізніше у книзі Дарвіна Походження Видів (1859 р.). У 1930-х рр. Синтетична теорія еволюції об'єднала еволюційну теорію з генетикою Ґреґора Менделя.

Еволюційна теорія - наукова теорія, що пояснює поступальний розвиток життя на Землі від простих форм (клітини, бактерії) до складних. У біології, еволюція - це зміна в популяції успадкованих характеристик або ознак, які передаються з роду в рід. Ці характеристики кодуються в генах, копіюються і передаються до наступних поколінь при розмноженні. Випадкові зміни в генах можуть спричиняти нові або змінені ознаки, призводячи до відмінностей між організмами. Процес еволюції відбувається, коли різні ознаки стають більш загальними або переважаючими в популяції. Це може відбуватися безладно через генетичний дрейф, або шляхом природного добору через боротьбу за існування та виживання найпридатніших. При природному доборі, організми з ознаками, які допомагають їм вижити і відтворитися, як правило мають більше нащадків. Таким чином, вони передадуть більше вигідних спадкових ознак наступним поколінням. Це призводить до того, що вигідні ознаки стають більш загальними в кожному поколінні, а невигідні зменшуються. Через деякий час, цей процес може приводити до різноманітних адаптацій в залежності від замін в навколишньому середовищі. Коли відмінності всередині та між популяціями накопичуються, це приводить до еволюції нових видів. Всі відомі види так чи інакше походять від єдиного предка через процес поступової розбіжності. Теорія еволюції шляхом природного добору була вперше запропонована в книзі Чарльза Дарвіна «Походження видів» 1859 р. У 1930-х, теорія природного добору Дарвіна разом з теорією наслідування Менделя склали сучасну сентеничну теорію еволюції. З її величезними властивостями пояснювання і передбачування, ця теорія стала центральним організовуючим принципом сучасної біології, забезпечуючи загальне пояснення різноманітності життя на Землі.

Чарльз Роберт Дарвін (англ. Charles Robert Darwin) (1809-1882) -- англійський вчений, що створив сучасну теорію еволюції і запропонував разом з Альфредом Расселом Уоллесом принципи природного добору. Після досліджень у Південній Америці і Галапагоських островах, де він був під час кругосвітньої подорожі на кораблі «Бігль» 1831-1836, Дарвін опублікував книгу «Походження видів шляхом природного добору», в якій пояснював еволюційний процес принципами природно й статевого добору. Його теорія викликала жорстокі суперечки, оскільки суперечила Книзі Буття Біблії (див. Креаціонізм).

Чарльз Дарвін жив в епоху бурхливого суспільного розвитку, коли природознавство було на піднесенні, а в науці здійснювались важливі відкриття. Він не мав систематичної біологічної освіти (два роки навчався на медичному факультеті в Едінбурзі, а потім перейшов до Кембріджського університету, де в 1831 р. закінчив богословський факультет), але дуже захоплювався природничими науками, цілеспрямовано вивчав спеціальну літературу, займався колекціонуванням, мисливством, брав участь в експедиціях по дослідженню геології, фауни, флори окремих районів Англії, був спостережливим, занотовував бачене і намагався дати йому раціональне пояснення. Він зблизився з такими відомими вченими, як зоолог Грант, ботанік Генсло, геолог Седжвік. І не дивно, що, коли виникла потреба рекомендувати досвідченого натураліста до складу експедицій Генсло назвав саме Чарльза Дарвіна, який мав достатні природничі знання і навики польового дослідника.

В кінці 1831 р. почалась п'ятирічна кругосвітня подорож на кораблі «Бігль». Ця подорож була важливою подією у житті Дарвіна, справжньою школою для нього. Інтенсивно працюючи як геолог, зоолог, ботанік, він зібрав величезний і дуже цінний науковий матеріал, який відіграв виключну роль в розвитку еволюційної ідеї. Геологічні спостереження на океанічних островах, в Південній Америці, Кордільєрах та інших місцях підтвердили думку Чарльза Лайєла про постійну зміну поверхні Землі під впливом зовнішніх і внутрішніх причин. Зіставляючи різні факти, Дарвін приходить до висновку, що вимирання видів тварин і рослин минулих епох не можна пояснити якимись «великими катастрофами».

Дарвіну належить ряд цікавих палеонтологічних знахідок. Порівняння скелетів викопних лінивців, панцирників і тих, що існують тепер, показало, що їх кістяк характеризується багатьма спільними рисами; разом з тим в будові їх скелета є помітні відміни. Проаналізувавши численні факти, Дарвін приходить до висновку, що вимерлі тварини й існуючі мають спільне походження, але останні істотно змінились. Причиною цього могли бути зміни, що відбувались з часом на земній поверхні. Вони ж могли бути й причиною вимирання видів, рештки яких знаходять у земних нашаруваннях.

Маршрут кругосвітньої подорожі Чарльза Дарвіна

За час кругосвітньої подорожі Чарльз Дарвін зібрав цікаві матеріали, які пояснюють закономірності географічного поширення організмів в широтному (від Бразилії до Вогняної Землі) і у вертикальному (при підйомі в гори) напрямах. Він звертає увагу на залежність фауни і флори від умов існування тварин і рослин. Особливо цінний матеріал Чарльз Дарвін зібрав на островах Галапагоського архіпелагу, які знаходяться в екваторіальній зоні Тихого океану на відстані 800--900 км на захід від берегів Південної Америки. Дарвіна особливо вразила своєрідність фауни і флори Галапагосів. На архіпелагу трапляється порівняно небагато видів, але для більшості з них характерною є велика кількість особин. Дарвін зібрав 26 видів наземних птахів, причому всі вони, за винятком одного, зовсім особливі і більше ніде не попадаються. Він описав із видів в'юрків -- птахів-ендеміків, тобто поширених тільки в цьому районі. Крім інших ознак, види в'юрків відрізняються формою і розмірами дзьоба -- від масивного, як у дубоноса, до невеликого і тоненького, як у зяблика чи малинівки. Дарвін довів, що особливості будови дзьоба залежать від характеру їжі птахів (насіння рослин, комахи тощо). Цікаво, що на різних островах трапляються різні форми в'юрків, і Дарвін зауважує, що можна дійсно уявити собі, що був взятий один вид і модифікований в різних кінцях архіпелагу. Цих птахів зоологи називають дарвіновими в'юрками.

Порівнюючи фауну Галапагосів і Південної Америки, Дарвін констатує, що тваринний світ архіпелагу несе відбиток материкових форм і разом з тим є особливим галапагоським варіантом. Подібне явище він спостерігав і на островах Зеленого мису, де встановив схожість острівних форм тварин з африканськими видами. Ці й інші факти навели Дарвіна на думку про те, що острови заселялись материковими формами, від яких походять види, що істотно змінились у нових умовах існування на островах. Він також замислюється над питанням про значення ізоляції в диференціюванні видів. Пізніше Дарвін писав, що особливість і характер поширення галапагоських організмів та інші факти так вразили його, що він почав систематично збирати всі факти, що мають певне відношення до видів.

Перебування Дарвіна на Вогняній Землі і зустріч з туземцями, навели його на сміливу думку про тваринне походження людини. Вивчення структури коралових рифів було основою для розроблення Дарвіном теорії утворення коралових островів.

Після повернення з подорожі 2 жовтня 1836 р. Дарвін детально опрацьовує і публікує зібрані геологічні, зоологічні та інші матеріали і працює над розробкою ідеї історичного розвитку органічного світу, що зародилась ще під час подорожі. Понад 20 років він настирливо розвиває і обґрунтовує цю ідею, продовжує збирати і узагальнювати факти, особливо з практики рослинництва і тваринництва.

24 листопада 1859 р. вийшла в світ геніальна праця Чарльза Дарвіна «Походження видів шляхом природного добору або збереження обраних порід у боротьбі за життя». Ця книга, в якій так майстерно викладені і всебічно обґрунтовані наукові основи еволюційної теорії, користувалась великою популярністю, і весь тираж її був розпроданий в перший же день. Появу «Походження видів» один із сучасників Дарвіна образно порівнював з вибухом, «якого ще не бачила наука, який так довго підготовлявся і так раптово нагрянув, так нечутно підведений і так смертоносно разячий. За розмірами і значенням заподіяного зруйнування, за тією луною, яка відгукнулася в найвіддаленіших галузях людської думки, це був науковий подвиг, що не мав собі подібного». Епохальна праця Дарвіна сім разів перевидавалась за життя автора, вона швидко стала відомою вченим інших країн і була перекладена на більшість європейських мов.

Після публікації «Походження видів» Чарльз Дарвін продовжує енергійно працювати над обґрунтуванням проблеми еволюції. В 1868 р. він публікує капітальну працю «Зміна свійських тварин і культурних рослин», де всебічно аналізує закономірності мінливості, спадковості, штучного добору. Ідею історичного розвитку рослин і тварин Дарвін поширює і на проблему походження людини. В 1871 р. виходить його спеціальна книга «Походження людини і статевий добір», у якій детально аналізуються численні докази тваринного походження людини. «Походження видів» і наступні дві книги становлять єдину наукову трилогію, в яких наведено незаперечні докази історичного розвитку органічного світу, встановлено рушійні сили еволюції, визначено шляхи еволюційних перетворень, нарешті, показано, як і з яких позицій слід вивчати складні явища і процеси природи. Дарвін опублікував 12 томів своїх творів. Дуже цікавою є його автобіографія «Спогади про розвиток мого розуму і характеру».

Чарльз Дарвін відзначався гострою спостережливістю, досить розвинутими аналітичними і синтетичними здібностями, науковою добропорядністю, винятковою працьовитістю, спрямованістю і акуратністю в роботі. До останніх днів свого життя він не припиняв систематичних наукових досліджень. Так, ще 17 березня 1882 р. Дарвін вів спостереження в своєму саду, а 19 квітня перестало битися велике серце титана людської думки. Похований Дарвін у Вестмінстерському абатстві в Лондоні поряд з Ньютоном, Фарадеєм та іншими видатними вченими Англії.

Племінник Дарвіна, засновник соціометрії, англійський антрополог Френсіс Гальтон у книзі «Спадковість генія», між іншим відзначив, що Чарльз Дарвін є нащадком київської княжни Анни Ярославни. Френсіс Гальтон пояснював мудрість британського природознавця тим, що Дарвін походить від найрозумнішої жінки свого часу -- королеви Анни, доньки Ярослава Мудрого.

Популяція - сукупність особин деякого виду, що займають чітко обмежений ареал, вільно зхрещуються одна з одною, мають спільне походження, генетичну основу та в тій чи іншій мірі ізольовані від інших популяцій даного виду.