Концепции современного естествознания

Ярким свидетельством происшедших и происходящих эволюционных изменений является распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Сравнение животного и растительного мира разных зон дает богатейший научный материал для доказательства эволюционного процесса. Фауна и флора палеоарктической и неоарктической областей имеют много общего. Это объясняется тем, что в прошлом между названными областями существовал сухопутный мост -- Берингов перешеек. Другие области имеют мало общих черт.

Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка в биографические зоны отражают процесс исторического развития Земли и эволюции живого.

6. Островные фауна и флора.

Для понимания эволюционного процесса интерес представляют флора и фауна островов, которые полностью зависит от истории происхождения островов. Огромное количество разнообразных биографических фактов указывает на то, что особенности распределения живых существ на планете тесно связаны с преобразованием земной коры и с эволюционными изменениями видов.

15.2 Пути и причины эволюции живого

Общаясь с дураком, не оберешься срама, Поэтому совет ты выслушай Хайяма: Яд, мудрецом тебе предложенный, прими, Из рук же дурака не принимай бальзама.

О. Хайям

Вопрос о путях и причинах разнообразия форм живой природы в различной формулировке вставал с глубокой древности-античности (Эмпедокл, Лукреций Кар). Для возникновения мыслей о том, что происходит постепенное превращение одной структуры в другую, одной формы в следующую, более совершенную, достаточно было наблюдения за стадиями развития зародыша, жизнью диких животных, а также осмысления успехов в примитивной селекционной деятельности.

Карл Линней описал более 8 тысяч растений, ввел терминологию и строго иерархический порядок описания видов. Хотя его классификация была основана на внешних признаках, деление на вид, класс, род практически сохранено и в настоящее время. Система К. Линнея -- первая научная классификация живой природы, созданная в XVIII в. За единицу классификации был принят вид -- совокупность особей, сходных по строению и дающих похожее на них потомство. Биогенетический закон, сформулированный в 1864 г. немецкими зоологами Ф. Мюллером и Э. Геккелем, гласит: каждая особь в своем индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), т. е. онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Закон необратимости эволюции сформулирован в 1893 г. бельгийским ученым Л. Долло на основе изучения большого палеонтологического материала. Согласно этому закону организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков: эволюция необратима.

Однако в качестве самостоятельно поставленного с вопросом об эволюции живого выступил только Ж. Б. Ламарк, который впервые и ввел в науку термин "биология". Учение Ж. Б. Ламарка -- первое эволюционное учение, созданное в начале XIX в, которое заключалось в том, что все организмы в процессе исторического развития претерпевают прогрессивное усложнение -- градации. При этом он установил связь между изменением организмов и окружающей средой. Он отверг идею постоянства видов, противопоставив ей представление об изменяемости видов. Его учение утверждало существование эволюции как исторического развития от простого к сложному. Впервые был поставлен вопрос о факторах эволюции. Ламарк совершенно правильно считал, что условия среды оказывают важное влияние на ход эволюционного процесса. Он был одним из первых, кто отметил чрезвычайную длительность развития жизни на Земле. Однако Ламарк допустил серьезные ошибки, прежде всего в понимании факторов эволюционного процесса, выводя их из якобы присущего всему живому стремления к совершенству. Это породило очень распространенные, но научно совершенно необоснованные представления о наследовании признаков, приобретаемых организмами под непосредственным воздействием среды. Эволюционное учение Ламарка не было достаточно доказательным и не получило широкого признания среди его современников. Часто эволюцию представляют как прогрессивное и регрессивное. Под биологическим прогрессом следует понимать возрастание приспособленности организмов в окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида. Эволюционные изменения, происходящие в некоторых видах, семействах, отрядах, не всегда могут быть признаны прогрессивными. В таких случаях говорят о биологическом регрессе. Биологический регресс -- это снижение уровня приспособленности к условиям обитания, уменьшение численности вида и площади видового ареала. Пути достижения биологического прогресса следующие:

Ароморфоз (морфологический прогресс) -- возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфоз дает большие преимущества в борьбе за существование, открывает возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания. В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: возникновение шерстного покрова, живорождение, вскармливание детенышей молоком, приобретение постоянной температуры тела, прогрессивное развитие легких, кровеносной системы и головного мозга. Формирование ароморфоза -- длительный процесс, происходящий на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Морфо-физиологический прогресс -- магистральный путь эволюции органического мира.

Идиоадаптация -- это приспособление живого мира к окружающей среде, открывающее перед организмами возможность прогрессивного развития без принципиальной перестройки их биологической организации.

Общая дегенерация -- резкое упрощение организации, связанное с исчезновением целых систем, органов и функций. Очень часто дегенерация наблюдается при переходе видов к паразитическому образу существования. Несмотря на то что общая дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал, т. е. двигаться по пути биологического прогресса.

Исторически рассматривались различные пути и причины, лежащие в основе эволюции живого. К основным из них можно отнести следующие: 1) тренировка органов, как считал Ламарк; 2) борьба за существование и выживание наиболее приспособленных (естественный отбор по Дарвину); 3) способность к взаимопомощи; 4) влияние природных катастроф: кометы, изменение температуры и др.

15.3 Эволюционная теория Дарвина

Тот, кто предупреждает нас о бесплодных путях, оказывает не меньшую услугу, чем тот, кто указывает правильный путь.

Гейне

Начало формирования теории эволюции, совершающейся посредством естественного отбора, относится к творчеству Ч. Дарвина. Вот уже более 100 лет эта теория находится в эпицентре борьбы разных типов идеологий и мировоззрений, исторический путь ее не был прост. Теория эволюции сформулирована Дарвином в 1859 г. Наибольший вклад Дарвина в науку заключается не в том, что он доказал существование эволюции, а в том, что он объяснил, как она может происходить. В 1859 г. Ч. Дарвин опубликовал труд "Происхождение видов путем естественного отбора". Здесь он предположил, что при интенсивной конкуренции внутри популяции любые изменения, благоприятные для выживания в данных условиях, повышают способность особей размножаться и оставлять потомство. Дарвиновская революция была справедливо названа величайшей из всех научных революций, поскольку она не просто привела к замене одной научной революции (теории неизменных видов) на другую, но потребовала полного изменения представления человека о природе и о себе. Более конкретно она потребовала отказаться от некоторых наиболее широко распространенных и укорененных убеждений западного человека. В отличие от революций в физических науках (Коперник, Ньютон, Эйнштейн, Гейзенберг), дарвиновская революция подняла вопросы, касающиеся этики человека и его глубочайших убеждений. Новая парадигма Дарвина в своей сути представляет новое мировоззрение.

В теории эволюции Дарвина несколько научных компонентов. Во-первых, это представление об эволюции как реальности, что означает определение жизни как динамической структуры естественного мира, а не статической системы. Виды не только изменяются во времени, но и связаны друг с другом происхождением от общих предков. Этот компонент эволюционной теории обеспечивает логическую программу для систематики, исследований по сравнительной анатомии, эмбриологии, биогеографии и т. д. Эволюция рассматривается как постоянный процесс. Изменения видов -- результат влияния естественного отбора на незначительные унаследованные отличия. Хотя существующие виды и обладают различными свойствами, считается, что эти свойства просто отражают исторический процесс дивергенции (расхождения), который уничтожил промежуточные формы или связующие виды. Считается, что с течением времени в результате постепенных малых изменений возникают новые формы, совершенно отличные от родительского вида. Положение о том, что виды произошли путем естественного отбора, Дарвин вывел, основываясь на пяти основных наблюдениях (фактах) и сделал три вывода:

Все виды обладают биологическим потенциалом к увеличению количества особей до больших популяций.

Однако популяции в природе демонстрируют относительное постоянство количества особей во времени.

Ресурсы, необходимые для существования видов, огра ничены, поэтому количество особей в популяциях примерно постоянно во времени.

Вывод 1. Между представителями одного вида существует борьба за ресурсы, необходимые для выживания и размножения. Только небольшая часть особей выживает и дает потомство.

Не существует двух особей одного вида, которые бы обладали одними свойствами. Представители одного вида демонстрируют большую изменчивость.

В основном изменчивость обусловлена генетически, поэтому наследуется.

Вывод 2. Конкуренция между представителями одного вида зависит от уникальных наследственных свойств особей, обеспечивающих преимущества в борьбе за ресурсы для выживания и размножения. Такая неодинаковая способность к выживанию и есть естественный отбор.

Вывод 3. Накопление наиболее благоприятных свойств в результате естественного отбора приводит к постоянному изменению видов. Так происходит эволюция.

Опираясь на огромный фактический материал и практику селекционной работы по выведению новых сортов растений и пород животных, Ч. Дарвин сформулировал основные принципы своей эволюционной теории:

первый принцип постулирует, что изменчивость является неотъемлемым свойством живого;

второй принцип раскрывает внутренние противоречия в развитии живой природы и утверждает, что, с одной стороны, все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, а с другой -- выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства;

третий принцип обычно называют принципом естественного отбора, который играет фундаментальную роль в теории эволюции не только Дарвина, но и всех теорий, появившихся позднее. Естественный отбор постоянно распространяет по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая неприспособленные, сохраняя и слагая устойчивые, работая неслышно и невидимо над усовершенствованием каждого органического существа в связи с условиями его жизни, органическими и неорганическими.

Теория Дарвина нуждалась в дальнейшей разработке и обосновании с учетом последующих достижений всех биологических дисциплин. Данные в поддержку гипотезы Дарвина дают различные науки. Палеонтология, которая занимается изучением ископаемых остатков, подтверждает факт прогрессивного возрастания сложности организмов. В самых древних породах встречаются организмы немногих типов, имеющих простое строение. Постепенно разнообразие и сложность растут. В соответствии с данными палеонтологии можно считать, что в протерозойскую геологическую эру (700 млн лет назад) появились бактерии, простейшие водоросли, примитивные морские организмы; в палеозойскую (365 млн лет назад) -- наземные растения, пресмыкающиеся; в мезозойскую (185 млн лет назад) -- млекопитающие, птицы, хвойные растения; в кайнозойскую (70 млн лет назад) -- современные виды (табл. 15.1).

Теория эволюции Дарвина знаменовала собой крупный прорыв в биологии наряду с классификацией Линнея и клеточной теорией.

15.4 Современная теория органической эволюции

Ведь очень часто торопливость дум На ложный путь заводит безрассудно,

А там пристрастъя связывают ум.

Данте

Современная теория органической эволюции отличается от дарвиновской по ряду важнейших пунктов:

в настоящее время элементарной структурой, с которой начинается эволюция, считается популяция, а не отдельная особь или вид, который включает в свой состав несколько популяций;

в качестве элементарного явления или процесса эволюции современная теория рассматривает устойчивое изменение генотипа популяции;

Таблица 15.1 Общая геохронологическая и стратиграфическая шкала Земли

она шире и глубже истолковывает факторы и движущие силы эволюции, выделяя среди них факторы основные и неосновные.

Ч. Дарвин и последующие теоретики к основным факторам эволюции относили изменчивость, наследственность и борьбу за существование. В настоящее время к ним добавляют множество других дополнительных, неосновных факторов, которые тем не менее оказывают влияние на эволюционный процесс.

В современной теории процессы изменения и наследственности опираются на следующие три основных фактора:

важнейшим фактором является мутационный процесс, который исходит из признания того неоспоримого теперь положения, что основную массу эволюционного материала составляют различные формы мутаций, т. е. изменений наследственных свойств организмов, возникающих естественным путем или вызванных искусственными средствами;

вторым основным фактором эволюции служат популя-ционные волны, которые часто называют "волнами жизни". Они определяют количественные флуктуации, или отклонения от среднего значения численности организмов в популяции, а также области ее расположения (ареала). Причем наиболее подходящими для эволюции и возникновения новых видов оказываются популяции средних размеров;

в качестве третьего основного фактора эволюции признается обособленность группы организмов. 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.

К указанным основным факторам эволюции часто добавляют частоту смены поколений в популяциях, темпы и характер мутационных процессов и некоторые другие. Следует подчеркнуть, что все перечисленные основные и неосновные факторы выступают не изолированно, а во взаимосвязи и взаимодействии друг с другом.

Механизм эволюционного процесса и его движущая сила заключаются в действии естественного отбора, который является результатом взаимодействия популяций и окружающей их среды. Естественный отбор характеризуется как процесс выживания наиболее приспособленных и уничтожения неприспособленных организмов. Современная теория эволюции раскрывает конкретные типы механизмов естественного отбора. В живой природе наблюдаются сложные, комплексные типы отбора.

15.5 Синтетическая теория эволюции

Берегись, ибо жизнь -- это сущность творенья, Как ее проведешь, так она и пройдет.

Омар Хайям

Генетика привела к новым представлениям об эволюции, получившим название неодарвинизма, который можно определить как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически. Другое общепринятое название -- синтетическая, или общая, теория эволюции. Механизм эволюции стал рассматриваться как состоящий из двух частей: случайные мутации на генетическом уровне и наследование наиболее удачных с точки зрения приспособления к окружающей среде мутаций, так как их носители выживают и оставляют потомство (мутация -- появление нового признака -- борьба за существование -- естественный отбор).

Синтетическая теория эволюции представляет собой синтез основных эволюционных идей Дарвина и прежде всего идеи естественного отбора с новыми результатами биологических исследований в области наследственности и изменчивости. Если в теории Дарвина эволюция происходит в рамках вида, то в синтетической теории элементарной единицей эволюции служит популяция, поскольку именно в ее рамках происходят наследственные изменения генофонда. Другое существенное отличие синтетической эволюции от дарвиновской состоит в четком разграничении областей исследования микроэволюции и макроэволюции.

Микроэволюция -- совокупность эволюционных изменений, происходящих в генофондах популяций за сравнительно небольшой период времени и приводящих к образованию новых видов. В отличие от этого макроэволюция связана с эволюционными преобразованиями за длительный исторический период времени, которые приводят к возникновению надвидовых форм организации живого. Изменения, которые изучаются в рамках микроэволюции, доступны непосредственному наблюдателю, тогда как макроэволюция происходит на протяжении длительного исторического периода времени. Макроэволюция, как и микроэволюция, происходит в конечном итоге под воздействием изменений в окружающей среде.

Любая новая крупная группа организмов выше уровня вида, как правило, возникает потому, что приобретает в ходе эволюции качественно новые особенности в своей структуре и организации, которые дают ей коренное преимущество в борьбе за существование. Каждая группа организмов характеризуется определенным средним темпом эволюции. Чем быстрее совершается процесс приспособления группы к частным, конкретным условиям среды, тем скорее она достигает расцвета и соответственно гибели. Уничтожение целых групп живых организмов в ходе эволюции обусловлено естественным отбором других групп, более приспособленных к изменившимся условиям окружающей среды. Исчезнувшие в процессе эволюции отдельные организмы, виды и группы впоследствии никогда не восстанавливаются в прежней форме.

Согласно эволюционной теории Дарвина целесообразность есть неизбежный результат естественного отбора, в ходе которого устраняются организмы, не приспособленные к условиям своего существования, и получают право на жизнь и потомство организмы, обладающие определенными преимуществами перед ними. Чтобы правильно объяснить целесообразность, необходимо иметь в виду, что любая ее форма зависит от внешней среды, определяется ее условиями и состоянием. Целесообразность носит относительный характер, так как ее мерой служит внешняя среда; то, что целесообразно в одних условиях, оказывается нецелесообразным и даже вредным в других.

Эволюционная теория подтверждает существование прогресса в живой природе. В настоящее время не существует пока общепризнанных критериев прогресса, хотя в последние годы его связывают со степенью упорядоченности и сложностью организации биологических систем и их адаптаций к условиям окружающей среды.

15.6 Другие концепции эволюции живого

Живи -- радуйся тому,

Что из твоих трудов под солнцем

выйдет.

Поскольку из живущих никому

Не суждено грядущего увидеть.

Из Екклесиаста

Критика дарвинизма велась со дня его возникновения. Дело в том, что общий ход эволюции в чем-то непредсказуем, хотя непредсказуемость неабсолютная. Недостаточное осознание этого факта подчас ориентирует мысль на поиски радикальных решений. Одним не нравилось, что изменения, по Дарвину, могут идти во всех возможных направлениях, случайным образом, беспорядочно. Другие выдвигали новые теории эволюции.

Наиболее широко распространен и популярен катастро-физм, тяга к сальтационистским объяснениям эволюционного процесса. Главными чертами таких трактовок является отрицание естественного отбора и утверждение о том, что наиболее существенное эволюционное изменение есть результат случайных изменений. Адаптации видов возникают сальтационно, т. е. скачкообразно (от итал. salto -- прыжок). Новые уровни организмов возникают не в результате конкуренции их предков со старыми, а в условиях экологического вакуума, созданного массовым вымиранием. По уровню приспособленности новые группы организмов ничуть не совершеннее старых. Катастрофам -- представление о том, что смена этапов органического мира на Земле обусловлена катастрофами, уничтожающими животный и растительный мир. Одни авторы связывают катастрофы с геологическими процессами -- оживление вулканизма, приводящего к глобальному похолоданию и выбросу в атмосферу большого объема токсических веществ; геомагнитными процессами биосферы, сопряженными с повышением ионизирующей радиации; с процессами горообразования и изменения климата. Другие авторы -- сторонники космических причин массовых вымираний -- чаще всего говорят о повышении радиации в результате вспышки сверхновых звезд и колебаний солнечной активности, или о бомбардировке Земли кометами и гигантскими астероидами, что ведет к изменению положения Солнечной системы относительно плоскости Галактики, или о прохождении крупного небесного тела через Солнечную систему.

Русский ученый П. Н. Кропоткин в концепции номогенеза придерживался точки зрения, в соответствии с которой взаимопомощь является более важным фактором эволюции, чем борьба. Наблюдая перемещения больших масс животных в Восточной Сибири, спасающихся от стихийных бедствий, он выделил взаимопомощь и кооперацию в животном мире как факторы эволюции.

В концепции коэволюции биологическая эволюция рассматривается как результат взаимодействия организмов. Случайно образовавшиеся более сложные формы увеличивают разнообразие и, стало быть, устойчивость экосистем. Удивительная согласованность всех видов жизни есть следствие коэволюции.

На основе учения о биосфере, экологии и концепции коэволюции возникла гипотеза Геи (в греч. мифологии -- богиня Земли). Суть гипотезы Геи следующая: Земля является саморегулирующейся системой, созданной биотой и окружающей средой, способной сохранять химический состав атмосферы и тем самым поддерживать благоприятное для жизни постоянство климата.

Биологи едины во мнении, что все широчайшее разнообразие животного мира, растений и других форм жизни на Земле связано с простыми организмами, появившимися около 3 млрд лет назад. Большинство важнейших эволюционных преобразований совершилось довольно внезапно, после появления многоклеточных, около 600 млн лет назад, т. е. в кембрийский период. Этот период разделен на три эры: палеозой (эра "древней жизни"), мезозой (эра "промежуточной жизни") и кайнозой (эра "новой жизни"). Все виды животных появились примерно за 60 млн лет кембрийского периода, причем неизвестно, когда возник каждый тип отдельно. Считается, что около 450 млн лет назад появились позвоночные животные -- щитовые рыбы, морские ежи, морские звезды и др. Тем не менее при сравнении 3,5 млрд лет всей биоэволюции и около 570 млн лет, прошедших с начала кембрия, создается впечатление, что все типы животных возникли практически одновременно и внезапно. По выражению палеонтологов, это -- кембрийский взрыв формообразования. После кембрия скорость появления новых классов резко упала. Хотя загадка кембрийского взрыва не разгадана, она свидетельствует о роли случайности в процессе эволюции.

Распространение животных и растений на земном шаре носит прерывистый характер. Тот факт, что встречаются сходные особи в удаленных частях суши, может быть объяснен тем, что когда-то распределение суши на Земле было иным. В 1912 г. А. Вегенер выдвинул гипотезу дрейфа континентов, которая благосклонно была принята биологами, поскольку объясняла странное распространение животных. Причинами дрейфа он считал конвекционные течения в верхней мантии Земли, что весьма правдоподобно. Такая гипотеза позволяет объяснить непрерывные перемещения массивов суши и современное распространение некоторых редких животных. Дрейф континентов и периодические оледенения влияли на эволюционный процесс, меняя условия жизни. Гипотеза суперконтинентального дрейфа открывает новый путь к пониманию не только геологической и климатической истории Земли, но и эволюции жизни на Земле. Это началось (по гипотезе) 200 млн лет назад. По сути, любая из биологических эволюционных теорий в явной или неявной форме затрагивает проблему того, что первично в эволюции. Важно при рассмотрении темы увидеть эволюционную теорию не как однозначный путь развития, предсказуемый и познанный наукой, а как спектр в различной степени обоснованных концепций.

Многие биологи считают, что двигателем вариаций на видовом или популяционном уровне являются изменения в геноме. С развитием молекулярной биологии на этот счет появилось немалое число экстравагантных гипотез. При таком подходе эволюция экосистемы и биосферы -- следствие микроэволюционных процессов. Есть и другая, сравнительно малочисленная группа исследователей, которые, считая себя последователями В. И. Вернадского, соглашаются с тем, что первопричиной эволюции являются экосистемные (биосферные) макропроцессы, влияющие на локальные условия среды. При этом создаются условия для отбора среди множества форм организмов, появляющихся в результате геномных коллизий. Отсюда вытекает, что экосистемы и биосфера управляют эволюционным процессом, порождая наиболее подходящие для себя популяции организмов.

Предметом острой моды в современной науке является концепция глобального эволюционизма. Глобальный эволюционизм есть попытка естественно-научными и математическими средствами описать развитие Вселенной как целостной многоуровневой системы, создать формализованные модели ряда ключевых моментов эволюции (бифуркаций и катастроф, эволюционного компромисса как способа разрешения системных противоречий). Основными тезисами глобального эволюционизма являются:

Наша Вселенная в силу связи всех ее составляющих есть некая единая система.

Ее эволюция -- рост разнообразия форм материальной организации, ограничиваемый тенденцией к их единству и коо-перативности, -- есть усложнение.

В процессе своей естественной эволюции Вселенная обретает с помощью человека способность не только познать саму себя, но и направлять свое развитие так, чтобы компенсировать или ослаблять дестабилизирующие факторы.

Главным из дестабилизирующих факторов пока является сам социум: возросшее могущество человека уже не позволяет рассматривать его в качестве независимой системы, вся история которой развивается на некоем фоне, называемом окружающей средой.

Ближайшая цель общественного развития -- обеспечение коэволюции человека и биосферы, так как, если нагрузка на биосферу будет возрастать, она сделается непригодной для обитания, в том числе самого человека.

Для достижения сформулированной цели, согласно сторонникам глобального эволюционизма, следует избегать любых бифуркаций: пока мы находимся внутри некоего канала, берега которого ограничивают множество возможных вариантов дальнейшей эволюции, мы можем предвидеть последствия своих действий, но если эволюция выйдет на пересечение ряда каналов (в точку бифуркации), где выбор дальнейшего направления станет случайным, это станет невозможным. Нам следует сознательно держаться своего канала, поскольку мы обладаем огромными возможностями разрушить его берега. Без этого длительное совместное развитие биосферы и самого человека остается благим намерением. Избежать бифуркационных состояний и ужиться с природой можно лишь на пути (в канале) сознательного усложнения системы "природа--человек". Условием такого сознательного усложнения является совершенствование искусственного, распространение таких технологий, которые позволяют максимально полно реализовать "дремлющие в природе" возможности. Внутреннее богатство новых сконструированных сложных систем укрепит наш "канал" новыми блоками. Развитие с позиции глобального эволюционизма выглядит как совместное усложнение природного и социального.

В табл. 15.2 представлена научная хронология основных этапов эволюции мира.

ВЫВОДЫ

1. Под эволюцией, т. е. развитием, понимается процесс длительных, постепенных, медленных изменений, которые в конечном итоге приводят к изменениям коренным, качественным, завершающимся возникновением новых материальных систем, структур, форм и видов.

Таблица 15.2 Научная хронология основных этапов эволюции мира

Основные этапы	Время этапа
Возникновение нашей Вселенной согласно теории Большого взрыва и расширяющейся Вселенной	15-20 млрд л. н.
Образование нашей Галактики	13 млрд л. н.
Образование Солнечной системы	5 млрд л. н.
Ранняя история Земли	4,6--3,8 млрд л. н.
Геологические истории Земли, возникновение фотосинтеза, кислородной атмосферы и появление прока-риотных организмов (т. е. состоящих из безъядерных клеток)	3,8-3,5 млрд л. н.
Появление эукариотных (ядерно-клеточных) организмов	3,5-2 млрд л. н.
Появление первых многоклеточных организмов, дифференциация растительного и животного мира	1 млрд л. н.
Выход жизни из моря на сушу	440 млн л. н.
Начало эволюции млекопитающих	65 млн л. н.
Появление обезьян	35 млн л. н.
Становление человека умелого (австралопитек)	5,5-2,0 млн л. н.
Появление человека разумного (кроманьонец)	40-15 тыс. л. н.

Изменчивость является неотъемлемым свойством живого. С одной стороны, все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, а с другой -- выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства. Естественный отбор постоянно распространяет по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая неприспособленные, сохраняя устойчивые, работая неслышно и невидимо, где бы и когда бы ни представился тому случай, над усовершенствованием каждого живого существа в связи с условиями его жизни, органическими и неорганическими.

Новые виды могут возникать только в пределах одной популяции, поскольку вид -- это группа скрещивающихся между собой организмов, которые не могут скрещиваться с представителями других таких групп. Изменение генных частот в каждой популяции составляет молекулярную основу эволюции, происходящей на основе естественного отбора.

Естественный отбор не является единственным фактором эволюции, хотя он очень важен. Основную массу эволюционного материала составляют различные формы мутаций, т. е. изменение наследственных свойств организмов, возникающих естественным путем или вызванных искусственными средствами. Мутации вносят новые гены в генофонд данной популяции, но сами мутации достаточно редки. Мутации как бы поставляют сырье, на которое действует естественный отбор.

Одним из основных факторов эволюции являются популя-ционные волны, которые часто называют "волнами жизни". Они определяют количественные флуктуации, или отклонения, от среднего значения численности организмов в популяции, а также области ее расположения (ареала). Другим основным фактором эволюции признается обособленность группы организмов, чтобы под влиянием локальных условий и давлений отбора эволюционировать своим путем.

Микроэволюция -- совокупность эволюционных изменений, происходящих в генофондах популяций за сравнительно небольшой период времени и приводящих к образованию новых видов. В отличие от этого макроэволюция связана с эволюционными преобразованиями за длительный исторический период времени, которые приводят к возникновению надвидовых форм организации живого.

Целесообразность есть неизбежный результат естественного отбора, в ходе которого устраняются организмы, не приспособленные к условиям своего существования, и получают право на жизнь и потомство организмы, обладающие определенными преимуществами перед ними.

Вопросы для контроля знаний

Чем отличается молекулярная структура живых систем от неживых?

Какую роль играют молекулы ДНК в передаче наследственности и как был расшифрован генетический код?

Какие основные способы питания существуют в живой природе?

Какой уровень организации называется популяционным и чем он отличается от онтогенетического?

В чем состоит разница между биоценозами и биогеоценозами?

Какое воздействие сложность трофических связей оказывает на устойчивость и жизнеспособность живых систем?

Сформулируйте основные принципы учения Ч. Дарвина об эволюции.

Чем отличается синтетическая теория эволюции от дарвиновской?

Перечислите основные факторы и движущие силы эволюции.

Каков механизм генетической эволюции?

Как объясняет эволюционная теория целесообразность в природе?

С чем связан биологический прогресс?

Чем отличается макроэволюция от микроэволюции?

Поясните закон Геккеля: "Онтогенез повторяет филогенез".

Что является предметом изучения биологии?

Какие основные признаки учитывались в первых схемах классификации растений и животных?

Какую роль играет наследственность в развитии живой природы?

Как влияет изменчивость на живые организмы?

Приведите примеры действия естественного отбора в современном животном мире.

В чем проявляется синтез классического дарвинизма с новейшими достижениями генетики?

16. КОНЦЕПЦИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И ЭВОЛЮЦИИ ЧЕЛОВЕКА

Прекрасным создал этот мир

Господь.

Дал разум людям, но понятья

не дал,

Чтоб человек, свою земную плоть

Преодолев, Его дела изведал.

Из Екклесиаста

16.1 Человек как предмет естественно-научного познания

Проблема антропогенеза -- возникновения человека -- представляет большой научный интерес и вызывает жаркие споры среди ученых. Причина этому, с одной стороны, -- огромное методологическое значение материалистического решения вопроса о происхождении человека, а с другой -- возможность проследить, как закономерности органической эволюции, действующие на уровне биологической формы движения материи, уступают место иным, связанным с возникновением социальной формы движения материи. Социальные факторы антропогенеза (трудовая деятельность, общественный образ жизни, речь и мышление) приобрели важное значение в эволюции человека, что позволяет говорить об антропосоциогенезе. Это означает, что становление социальной формы движения не отменило действия биологических законов, а лишь изменило их проявление.

Человек как предмет естественно-научного познания может рассматриваться в трех аспектах: 1) происхождение; 2) соотношение в нем естественного и гуманитарного; 3) изучение специфики человека методами естественно-научного познания. Первое направление, традиционно называемое антропологией, изучает, когда, от кого и как произошел человек и чем он отличается от животных; второе направление -- социобиология -- изучает генетическую основу человеческой деятельности и соотношение физиологического и психического в человеке; к третьему направлению относится изучение естественно-научным путем мозга человека, его сознания, души и т. п.

Рассмотрим первое направление.

Как и в вопросе происхождения Вселенной и жизни, существует представление о божественном творении человека. "И сказал Бог: сотворим человека по образу и подобию нашему... И сотворил Бог человека по образу своему".

Во многих первобытных племенах были распространены представления о том, что их предки произошли от животных и даже растений (тотемы). В античности высказывались мысли о естественном происхождении людей из ила (Анаксимандр). Тогда же заговорили о сходстве человека и обезьяны (Ганнон из Карфагена).

В настоящее время в связи с ажиотажем вокруг НЛО в моду вошли версии о происхождении человека от внеземных существ, посещавших Землю, или даже от скрещивания космических пришельцев с обезьянами. Но в науке с XIX в. господствует вытекающая из теории эволюции Дарвина концепция происхождения человека от единых высокоразвитых предков современных обезьян и человека. Она получила в XX в. генетическое подтверждение, поскольку из всех животных по генетическому аппарату ближе всего к человеку оказались шимпанзе.

Проблема возникновения человека ныне рассматривается, во-первых, как проблема возникновения видовой специфичности человека. Под критериями человека понимается фундаментальное свойство, в котором отразилась бы специфичность человеческого общества.

16.2 Сходства и отличия человека от животных

Человек не ангел и не животное, и несчастье его в том, что чем больше он стремится уподобиться ангелу, тем больше превращается в животное.

Б. Паскаль

Для рассмотрения проблемы антропогенеза необходимо уточнить, каково место человека в структуре живого. Отсюда вытекают основные сходства и отличия человека от животных. Они состоят в следующем.

Сходство человека с животными определяется, во-первых, вещественным составом, строением и поведением организмов. Человек состоит из тех же белков и нуклеиновых кислот, что и животное, и многие структуры и функции нашего тела такие же, как и у животных. Чем выше на эволюционной шкале стоит животное, тем ближе его сходство с человеком. Во-вторых, человеческий зародыш в своем развитии проходит те же стадии, которые прошла эволюция животного. И, в-третьих, у человека имеются рудиментарные органы, которые выполняли важные функции у животных и сохранились у человека, хотя сейчас не нужны ему (например, аппендикс, копчик и др.).

Появление в процессе эмбрионального развития человека хорды, жаберных щелей в полости глотки, дорсальной полой нервной трубки, двухсторонней симметрии в строении тела определяет принадлежность человека к типу хордовых. Развитие позвоночного столба, сердце на брюшной стороне тела, наличие двух пар конечностей -- к типу позвоночных. Теплокровность, развитие молочных желез, наличие волос на поверхности тела свидетельствуют о принадлежности человека к классу млекопитающих. Развитие детеныша внутри тела матери и питание плода через плаценту определяют принадлежность человека к подклассу плацентарных. Множество более частных признаков четко определяют положение человека в системе отряда приматов. Итак, с биологической точки зрения, человек -- один из видов млекопитающих, относящихся к отряду приматов, подотряду высших (табл. 16.1).

Однако и отличия от животных фундаментальны. К ним прежде всего относится разум. Самые высшие животные не обладают способностью к понятийному мышлению, т. е. к формированию отвлеченных, абстрактных представлений о предметах, в которых обобщены основные свойства конкретных вещей. Мышление животных, если о таковом можно говорить, всегда конкретно; мышление человека может быть абстрактным, отвлеченным, обобщающим, понятийным, логичным. Благодаря способности к понятийному мышлению, человек сознает, что он делает, и понимает мир. Вторым главным отличием является то, что человек обладает речью. У животных может быть очень развитая система общения с помощью сигналов, но только у человека есть вторая сигнальная система -- общение с помощью слов. В естествознании предполагается, что речь произошла из звуков, произносимых при работе, которые потом становились общими в процессе совместного труда. Таким же путем в процессе общественного труда постепенно мог возникнуть разум. Способность к труду -- еще одно фундаментальное отличие человека от животных. Только человек способен изготовлять, творить орудия труда. С этим связаны утверждения, что животные приспосабливаются к окружающей среде, а человек преобразует ее, и что в конечном счете труд создал человека. Со способностью к труду соотносятся еще два отличительных признака человека: прямохождение, которое освободило его руки, и, как следствие, развитие руки, особенно большого пальца на ней. Наконец, еще два характерных признака человека, повлиявших на развитие культуры, -- использование огня и захоронение трупов.

Таким образом, главные отличия человека от животных: понятийное мышление, речь, труд -- стали теми путями, по которым шло обособление человека от природы.

Таблица 16.1 Место человека в структуре живого

		Основные характеристики
Тип	Хордовые	В эмбриональном развитии хорда; жаберные щели в полости глотки; нервная трубка на спинной стороне; двухсторонняя симметрия тела
Подтип	Позвоночные	Позвоночный столб; сердце на брюшной стороне тела; две пары свободных конечностей; формирование черепа и челюстного аппарата; 5 отделов головного мозга
Класс	Млекопитающие	Теплопроводность; развитие молочных желез; наличие волос на поверхности тела; потовые и сальные железы кожи; наличие диафрагмы; 5 отделов позвоночника; 4-камерное сердце
Подкласс	Плацентарные	Развитие детеныша внутри матки и питание его через плаценту
Отряд	Приматы	Расположение глаз в одной плоскости (объемное зрение); конечность хватательного типа (один палец противопоставлен четырем); ногти; одна пара сосков, хорошо развитые ключицы; рождение обычно одного детеныша; замена молочных зубов
Подотряд	Высшие	Развитые лобные доли головного мозга; плоские ногти; редукция хвостового отдела позвоночника: наличие рудиментов (аппендикса и др.); 4 основные группы крови; развитие мимической мускулатуры; слабо развитая обонятельная зона; большое число извилин коры больших полушарий
Семейство	Homo	Люди вымершие (австралопитек, питекантроп, синантроп, неандерталец)
Вид	Homo sapiens	Прямохождение; мощная мускулатура нижних конечностей; сводчатая стопа; подвижная кисть руки; позвоночник с 4 изгибами; широкий таз, расположенный под углом 60° к горизонтали; крупные кости мозгового и мелкие лицевого черепа, плечевой сустав, обеспечивающий движение до 180°; ограниченная плодовитость (вид с самой медленной сменой поколений); плоская грудная клетка; большой палец нижних конечностей приблизился к остальным и принял на себя функцию опоры

16.3 Концепции появления человека на Земле. Антропология

В этом замкнутом круге -- крути

и не крути

Не удастся конца и начала найти.

Наша роль в этом мире -- прийти

и уйти.

Кто нам скажет о цели, о смысле

пути?

Омар Хайям

Проблема происхождения человека и определение специфики его строения и эволюции изучаются в антропологии (от греч. anthropos -- человек). Бурное развитие антропология получила во второй половине XIX в. после создания теории эволюции Ч. Дарвина. Э. Геккель выдвинул гипотезу о существовании в прошлом промежуточного между обезьяной и человеком вида, который он назвал питекантропом (букв. "обезьяночеловек"). Он предположил, что не современные обезьяны были предками человека, а дриопитеки, существовавшие на Земле около 70 млн лет назад. От них одна линия эволюции пошла к шимпанзе и гориллам, другая -- к человеку. Современные человекообразные обезьяны -- шимпанзе, горилла, орангутанг, гиббоны -- представляют формы, около 10-15 млн лет назад уклонившиеся от линии развития общей с человеком.

20 млн лет назад под влиянием похолодания джунгли отступили, и одной из ветвей дриопитеков пришлось спуститься с деревьев и перейти к прямохождению. Это подтверждается тем, что в предгорьях Гималаев в Индии, Пакистане, Юго-Восточной Африке, на Ближнем Востоке были найдены останки ископаемой крупной обезьяны -- рамапитека, -- по строению зубов оказавшейся промежуточной между современными человекообразными обезьянами и человеком. Впоследствии было определено, что рамапитеки жили около 14-8 млн лет назад. В это время, как показывают палеоклиматические данные, на Земле стало немного холоднее, и на месте прежде необъятных тропических лесов стали возникать саванны. Именно в это время рамапитеки "вышли из леса" и стали приспосабливаться к жизни на открытом пространстве. Можно только догадываться, что послужило причиной этой экологической перестройки, возможно, поиски пищи, которой стало меньше в джунглях, или желание избегнуть каких-то сильных хищников. На открытом пространстве потребовалась физическая перестройка организма обезьяны: преимущество получали те особи, которые могли дольше продержаться на двух ногах -- в выпрямленном положении. В высокой траве для высматривания добычи и врагов такое положение тела, несомненно, более выгодно. И какие-то рамапитеки встали на ноги. Рамапитеки представляли большую и достаточно многочисленную группу видов. В период около 10--8 млн лет назад немногие виды их должны были сделать следующий шаг, начав использовать орудия труда не от случая к случаю, а регулярно и постоянно. Возможно, что именно это обстоятельство послужило причиной возникновения нового пучка форм человекообразных существ -- австралопитеков.

Находки, сделанные главным образом в Южной Африке, ныне позволяют представить облик существ, находившихся в основании развития линии приматов, приведшей к возникновению рода человеческого.

В 1960 г. английский археолог Лики открыл в Восточной Африке "Человека умелого", возраст которого 2 млн лет, а объем мозга 670 см3. Позже на озере Рудольф в Кении были найдены останки существ того же типа возрастом 5,5 млн лет. Наличие изготовленных орудий труда позволило существенно увеличить его возраст. В науке укрепилось мнение, что в Восточной Африке разошлись эволюционные линии человека и шимпанзе. В Восточной Африке имеют место выходы урановых пород и существует повышенная радиация. Радиация, как доказано генетикой, вызывает мутации. Поэтому здесь эволюционные изменения могли протекать более быстрыми темпами. Возникший вид, физически более слабый, чем окружение, должен был, чтобы выжить, начать изготовлять орудия, вести общественный образ жизни и развивать разум. "Человека умелого" относят к австралопитекам (букв, "южная обезьяна"), останки которого впервые найдены в Африке в 1924 году. Объем мозга австралопитека не превышал объема мозга человекообразных обезьян, но он был способен к созданию орудий труда.

По предложению Э. Геккеля питекантропом были названы останки, обнаруженные в 1891 г. на острове Ява. Существа, жившие 0,5 млн лет назад, имели рост более 150 см, объем мозга примерно 900 см3, использовали ножи сверла, скребки, ручные рубила. В 20-е гг. XX в. в Китае был найден синантроп ("китайский человек") с близким к питекантропу объемом мозга. Он использовал огонь и сосуды, но не имел речи.

В 1856 году в долине Неандерталь в Германии обнаружили останки существа, жившего 150-40 тыс. лет назад, названного неандертальцем. Он имел объем мозга, близкий к современному человеку, но покатый лоб, надбровные дуги, низкую черепную коробку; жил в пещерах, охотясь на мамонтов. У неандертальцев впервые обнаружены захоронения трупов.

Наконец, в пещере Кро-Маньон во Франции в 1868 г. были найдены останки существа, близкого по облику и объему черепа (до 1600 см3) к современному человеку, имевшему рост 180 см и жившему 40-15 тыс. лет назад. Это и есть "Человек разумный". В ту же эпоху появились расовые различия. У изолированных групп складывались особые признаки (светлая кожа у "белых" и т. п.).

Стадии становления человека не являются последовательной цепью переходов из одной в другую. Имеются свидетельства, что некоторые из этих стадий существовали одновременно. Это установлено для "Человека умелого" и питекантропа, неоантропа и палеоантропа. Одновременно каждая стадия была представлена несколькими формами. Расы человека -- формы вида "человека разумного", которые выделились при приспособлении кроманьонцев к различным природно-климатическим условиям земного шара. Человечество в настоящее время представлено одним видом -- Homo sapiens. Однако этот вид неоднороден. Он состоит из трех больших и множества малых и переходных рас: экваториальная (австрало-негроидная), евразийская (европеоидная), азиатско-американская (монголоидная). Не все расовые отличия имеют приспособительный характер; многие из них возникли, вероятно, в силу коррелятивной изменчивости, а также в результате дрейфа генов. Наличие переходных рас между большими расами также свидетельствует об их относительности.

Итак, линия эволюции человека выстраивается следующим образом: "Человек умелый" (австралопитек) -- "Человек прямоходящий" (питекантроп, синантроп) -- "Человек неандертальский" -- "Человек разумный" (кроманьонец) (рис. 16.1). После кроманьонца человек не изменялся генетически, тогда как его социальная эволюция продолжалась (табл. 16.2).

Таблица 16.2 Основные стадии эволюции человека

Признаки	Австралопитек	Человек умный	Древнейшие люди, питекантроп, синантроп	Древние люди, неандерталец	Новые люди, (кроманьонец, современный человек)
1	2	3	4	5	6
Возраст	5 млн	2-3 млн	2 млн - 200 тыс.	400-200 тыс.	40-15 тыс.
Внешний вид	Масса до 50 кг, рост до 170 см, руки свободны прямохо-ждение	Фаланги пальцев сплющены, первый палец стопы не отведен в сторону	Рост около 160 см, массивный костяк, положение тела -- полусогнутое	Рост 155-165 см,коренастые люди, ходили несколько согнувшись	Рост около 180 см, физический тип современного человека
Объем мозга, 3 см	550-650	750	700-1200	до 1400	около 1600
Череп	Массивные челюсти, небольшие резцы и клыки	Зубы человеческого типа	Кости черепа массивные, лоб покатый, надбровные валики выражены	Скошенный лоб и затылок, большой надглазничный валик, подбородочный выступ слабо развит	Мозговой череп преобладает над лицевым; сплошной надглазничный валик отсутствует, подбородочный выступ хорошо развит
Орудия труда	Систематическое использование естественных предметов	Изготовление примитивных орудий труда	Изготовление хорошо выделанных орудий труда	Изготовление разнообразных каменных орудий труда	Изготовление сложных орудий труда и механизмов

Дадим краткую характеристику каждому из этих этапов становления человека.

Рамапитек -- останки ископаемой крупной обезьяны, по строению зубов оказавшейся промежуточной между современными человекообразными обезьянами и человеком. Жил около 14-8 млн лет назад.

Австралопитеки (от лат. australis -- южный, греч. pithekos -- обезьяна) -- самые древние, переходные от обезьян к человеку формы, найденные в Южной Африке и вымершие свыше 2 млн лет назад. Эволюция их продолжалась 8 млн лет. Австралопитеки ходили на двух ногах при выпрямленном положении тела, жили в пещерах, на безлесных пространствах. Их челюсти были слабо развиты. В качестве орудий для ударов использовали камни, палки, крупные кости конечностей копытных животных, для резки и рубки применяли нижние челюсти и лопатки тех же животных. Австралопитеки были всеядными. В этот период завершились морфологические перестройки, связанные с прямохождением, масса головного мозга увеличилась до 650 г. Концевые фаланги пальцев короткие и плоские, как у современного человека. Вместе со скелетом "Человека умелого" найдены грубые галечные орудия самой ранней культуры в истории человечества, отсюда и название -- "Человек умелый".

Древнейшие люди (архантропы) -- ранняя стадия становления человека. Предками их были различные ветви вида "Человек умелый": представлены значительным числом форм (питекантроп -- о. Ява, синантроп -- Китай, гейдельбергский человек -- близ Гейдельберга (Германия) и др.). Внешне они были очень похожи на современного человека, хотя строение черепа имело такие примитивные черты, как низкий, покатый лоб, мощное развитие надбровного валика, отсутствие подбородочного выступа; масса мозга достигала 1000 г, но форма его также была примитивной. Рост мужчины был 160 см. Они -- носители культуры отщепов и рубил. По-видимому, им была свойственна примитивная речь. Речь, умение мыслить словами называют второй сигнальной системой, она характерна только для человека. Древнейшие люди освоили огонь. Они далеко расселились на территории Старого Света. Время их существования 1,5 млн -- 200 тыс. лет.