Теория эволюции как наука

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Введение в теорию эволюции

эволюционный биология изменчивость дарвинизм

1.1 Антиэволюционные взгляды

1.1.1 История борьбы эволюционных и антиэволюционных взглядов

Еще в глубокой древности люди пытались ответить на вопрос: как возник окружающий их мир. Различные ответы на этот вопрос оформились как системы эволюционных и антиэволюционных взглядов.

Понятие «антиэволюционизм» объединяет множество бытовых представлений, религиозных, философских, научных концепций, отрицающих историческое развитие органического мира Земли под влиянием естественных причин. Таким образом, антиэволюционизм, по крайней мере, частично признает развитие органического мира, однако механизмы и закономерности этого развития предстают в искаженной (неадекватной) форме.

Все антиэволюционные взгляды, несмотря на их разнообразие, тесно переплетаются. Общим в них является то, что они или умозрительны, или базируются на ограниченном экспериментальном материале.

Часто антиэволюционные концепции представляют собой не что иное, как упрощенные и деформированные эволюционные теории. Поэтому некоторые антиэволюционные концепции внешне сходны с эволюционными, и различить их не всегда возможно.

Положительное значение антиэволюционных взглядов в истории биологии заключается в том, что в полемике с антиэволюционистами формировались первые, часто наивные и экспериментально неподтвержденные эволюционные теории (например, система взглядов древнеримского мыслителя Лукреция Кара, изложенная в его «Поэме о природе вещей», I век до н.э.). Антиэволюционные посылки использовались (и используются) в качестве доказательств от противного (argumentum ex contrario).

Антиэволюционные взгляды широко распространены в наше время. Они наиболее популярны в слоях общества, далеких от экспериментальной биологии. Иногда (особенно на бытовом уровне) при пропаганде антиэволюционных взглядов допускаются логические ошибки, основанные на невежестве аудитории.

1.1.2 Антиэволюционные взгляды: их содержание и анализ

I. Креационизм

Креационизм - это учение о творении (от лат. creatio - создание). Стихийный креационизм обнаруживается уже в самых примитивных мировоззренческих системах: в сказках и мифах. С момента возникновения на Земле разума люди пытались ответить на вопрос: как возник окружающий их мир. Интуитивно подразумевалось, что когда-то нашего мира не было, кто-то каким-то образом создал его из ничего (creatio ex nihilo). Однако, как известно, «из ничего не происходит ничего» (ex nihilo nihil fit). Поэтому даже в креационистских построениях акт творения начинается не с нуля.

В качестве иллюстрации стихийно-креационистского мировоззрения приведем фрагмент одной из чукотских сказок (в изложении Т.З. Семушкина). «Когда-то было совсем темно. На полуденной стороне сидел Творец и думал, как бы сделать свет. Создал он ворона, послал его продолбить зарю на востоке. Не справился с задачей ворон. Тогда сделал Творец маленькую птичку и послал ее долбить дыру на востоке. Весь нос избила птичка, тело ее иссохло, перья облезли. Однако продолбила она зарю, и стало светло. Тогда Творец набросал на землю тюленьих костей и сказал: «Будьте люди!». Люди размножились, стали народом. Творец сделал из тальника оленей, моржей и тюленей: «Вот вам еда. Убивая их, живите». Всё».

В античном мире философской основой креационизма стал объективный идеализм Платона: «совершенны и вечны лишь идеи, а их материальные воплощения несовершенны и преходящи». Высшие формы креационизма основаны на формуле: «В начале было Слово, и Слово было у Бога, и Слово было Бог» (Евангелие от Иоанна).

В биологию креационизм проник в XVII-XVIII вв. Первоначально идеи креационизма служили аргументом в спорах со сторонниками наивного трансформизма (см. ниже), в борьбе с представлениями о самозарождении высших форм жизни. Современный креационизм претерпел существенные изменения по сравнению с креационизмом Нового времени. В частности, в роли Творца рассматривается не обязательно Бог (или богоравные существа) в библейском смысле. Функции Творца может выполнять любая сверхъестественная Сила, недоступная нашему пониманию: идеальный Всемирный Разум, различные фантастические структуры, например, волновые или фторуглеродные формы жизни, инопланетные цивилизации.

Креационизм в биологии представлен множеством вариантов.

Теизм - это учение об однократном акте творения, после которого однажды созданные виды не изменяются: «виды являются совершенно постоянными», «не возникает новых видов» (Карл Линней). Однако даже сторонники классического теизма допускали частичное изменение видов под влиянием почвенно-климатических условий и одомашнивания (доместикации); допускалось также возникновение новых видов путем гибридизации.

Концепция непрерывного творения (creatio continua). В биологии представлена различными формами катастрофизма. Катастрофизм (теория катастроф) - это учение о множественных актах творения. Теория катастроф рассматривает историю органического мира как чередование эпох относительно стабильного существования определенных таксономических комплексов (фаун и флор), разделенных их вымиранием и созданием новых групп организмов. Общие принципы теории катастроф сформулировал основоположник палеонтологии Жорж Кювье. Интересно, что его ученик палеонтолог-стратиграф Альсид д?Орбиньи, изучая слои осадочных пород, насчитал в истории Земли 27 катастроф, после которых организмы вновь возникали в результате актов творения. Различные формы неокатастрофизма широко распространены в настоящее время.

Концепции инволюции. Эта группа антиэволюционных взглядов основана на представлении о том, что созданные Творцом организмы наиболее совершенны и разнообразны, а в ходе развития органического мира происходит деградация организмов, снижение уровня видового разнообразия. В результате должна наступить гибель нашего мира.

Деизм - это учение об однократном акте творения, после которого мир развивается по естественным законам, независимо от воли Творца. Таким образом, Творец рассматривается лишь как Создатель, Ремесленник, Демиург, который в дальнейшем утратил контроль над миром. Философской основой деизма является томизм и агностицизм, провозглашающие примат веры над наукой. Деизм - наиболее распространенная форма современного креационизма; деистами является большинство современных ученых.

Автором концепции томизма является средневековый философ-схоласт Фома (Томас) Аквинский (1225-1274). Концепция томизма сложна и противоречива. С одной стороны, признается (XIII век!) необходимость развития науки как инструмента познания мира. Более того, Фома Аквинский предлагает использовать эксперимент, практику в качестве критерия истины. Фома Аквинский много сделал для популяризации трудов античных философов, в частности, Аристотеля. В то же время, томизм провозглашает примат веры над разумом: это означает, что, если научные и религиозные взгляды по какому-то вопросу не совпадают, то предпочтение следует отдать религиозным догмам. В настоящее время томизм широко распространен в виде неотомизма.

Сущность агностицизма заключается в невозможности познания мира (ignoramus et ignorabimus - не знаем и не узнаем). В биологии широко распространен частичный агностицизм: можно познать современные механизмы развития органического мира, но невозможно проникнуть в прошлое, например, нельзя ответить на вопрос «Как возникла жизнь на Земле?»

Концепции духовного креационизма. Эта группа клерикальных (религиозных) теорий рассматривает Бога как изначальную причину и конечную цель эволюции. В частности, признается естественное происхождение человека как биологического существа, но сознание и духовная деятельность рассматриваются как результат божественного творения. Философской основой подобных теорий является неотомизм (см. выше).

II. Телеология

Телеология - это учение о конечной цели развития. Философские основы телеологии заложил Аристотель Стагирит (IV век до н. э.). В основе телеологии лежит принцип конечных причин (causa finalis) - все изменения происходят благодаря существованию конечной цели, то есть причина изменений находится в будущем. Конечное состояние системы называется энтелехия. Телеологические теории рассматривают эволюцию как смену поколений в единичных линиях («от амебы до человека»). Тогда вид рассматривается как сумма индивидов с их потомками, подобно генеалогическим древесам. Графически телеологические взгляды отражаются в виде филогенетических рядов или филогенетических древес.

Все множество телеологических взглядов в биологии выражается в виде учения о направленном развитии органического мира. Это учение проявляется в различных формах: в виде концепций ортогенеза, номогенеза, финализма, преформизма и др.

Ортогенез. Сущность концепции ортогенеза заключается в том, что развитие живой природы по определенному пути обусловлено внутренними факторами, присущими самим организмам. Иначе говоря, направленность развития организмов определяется изначальной направленностью изменчивости. Основоположник этой концепции - Теодор Эймер (Германия, 1888 г.) - считал, что направленность исторического развития определяется взаимодействием внутренних особенностей организма и внешней среды. В настоящее время решающее значение придается внутренним факторам организма, причем эти факторы могут быть как идеальными, так и материальными (заложенными изначально в генетическом коде или физико-химических особенностях).

Концепцию ортогенеза следует отличать от концепции ортоселекции, согласно которой направленность исторического развития обусловлена направленностью естественного отбора, причем эта направленность связана с изменением условий среды в одном направлении.

Номогенез - это учение о целесообразности изменений, отвергающее роль случайностей. Основатель этого учения - выдающийся отечественный ихтиолог Лев Семенович Берг (1922 г.). Изначальная целесообразность обусловлена физико-химическими свойствами белков. Эволюция рассматривается как продвижение группы организмов по заранее намеченному пути - каналу, или желобу. Отклонение от этого пути приводит к вымиранию группы. Л.С. Берг сформулировал «основной закон эволюции»: всем организмам присуща внутренняя сила, направленная на усложнение морфофизиологической организации. В результате один и тот же прогрессивный признак возникает в различных эволюционных линиях, что обусловливает изначальную полифилетичность крупных таксонов (полифилия - происхождение таксона, то есть реально существующей группы организмов, от разных предков). С точки зрения концепции номогенеза, естественный отбор рассматривается как консерватор изменений, который не позволяет группе выйти за пределы предопределения (в настоящее время такая форма отбора называется канализирующей).

Финализм - это учение о завершенной эволюции (основоположники: Альберт Виганд, В.О. Ковалевский, XIX в.). Сущность финализма заключается в том, что группа организмов (обычно это отдельные виды) достигает совершенства эволюционным путем, и ее дальнейшая эволюция оказывается невозможной. Первостепенное значение отводится стабилизирующему отбору.

Преформизм - это также учение о предопределенности. Эволюция рассматривается как пространственно-временное развертывание уже существующих зачатков (развитие понимается буквально, например, как раз-витие веревки).

Идеи преформизма высказывали еще Аристотель, Гиппократ, Анаксагор. Философскую основу современного преформизма создал Готфрид Вильгельм Лейбниц (1714). Учение Лейбница многогранно, однако нас в нем интересует два положения:

1. Наш мир - лучший из миров, поскольку он создан Высшим Существом. Следовательно, эволюция невозможна.

2. Существует лестница существ - модель, в которой группы организмов располагаются линейно, по мере возрастания общего уровня организации. Каждая группа организмов находится на своей ступени развития и не может перейти на другую ступень. Первые представления о лестнице существ сформулировал еще Аристотель, однако Лейбниц довел эту идею до логического совершенства.

Концепцию преформизма неоднократно пытались обосновать экспериментально. Например, швейцарский естествоиспытатель Шарль Боннэ (1783), наблюдая за партеногенетическим размножением тлей, создал теорию вложенных зародышей. Преформизм существовал в виде двух направлений: овизм и анималькулизм.

Овизм - это форма преформизма, основанная на представлении о том, что зародыш содержится в яйцеклетке: «все живое из яйца» (У. Гарвей). При этом у зародыша женского пола уже есть свои яйцеклетки, в которых имеются зародыши - и так до бесконечности (принцип матрешки). Образно говоря, в яичниках Евы уже содержались зачатки всех ее потомков.

Анималькулизм - это форма преформизма, основанная на представлении о том, что зародыш содержится в сперматозоиде. При этом у зародыша мужского пола уже есть свои сперматозоиды, в которых имеются зародыши - и так до бесконечности.

Концепции преформизма прямо противоположна концепция эпигенеза. Эпигенетики считали, что все структуры организма (клетки, ткани и органы) образуются в ходе индивидуального развития под воздействием внешних факторов (Каспар Фридрих Вольф, 1759). Таким образом, онтогенез особи оказывается независимым от судьбы предыдущих поколений, и эволюция оказывается невозможной.

Однако некоторые эпигенетики (например, французский естествоиспытатель П. Мопертюи) теорию эпигенеза дополняли теорией пангенезиса. Сущность этой теории заключается в том, что в «семени» собираются особые частицы от всех частей тела. В результате оказывается возможным наследование благоприобретенных признаков. В дальнейшем теорию пангенезиса поддерживал Ч. Дарвин.

В настоящее время концепции преформизма и эпигенеза объединяются в эколого-генетических моделях эволюции.

III. Трансформизм

Трансформизм - это учение о неограниченной изменчивости организмов.

Трансформистские представления об историческом развитии организмов - филогенезе - основаны на аналогиях с индивидуальным развитием - онтогенезом. Трансформизм предполагает прямое приспособление организмов к окружающим их условиям (Жорж Бюффон, XVIII в.) и наследование приобретенных признаков (изменения в онтогенезе становятся закрепленными в филогенезе). Например, французский натуралист Бенуа де Майе (1748) считал, что как гусеница превращается в куколку, а затем в бабочку, так и летучие рыбы могли превратиться в птиц, а от «морских обезьян» произошли обычные обезьяны.

Поздние трансформисты (первая половина XIX века) перешли от учения о всеобщей неограниченности изменений к возможности резких изменений в пределах единого плана строения организмов (Этьен Жоффруа Сент-Илер, французский зоолог, один из основоположников сравнительной анатомии).

Классический трансформизм сыграл положительную роль в борьбе с креационизмом, однако в современных условиях концепции трансформизма могут нанести существенный урон в науке и в общественно-политической жизни (например, в форме «лысенковщины»).

1.2 Многообразие эволюционных теорий

1. Многообразие и классификация эволюционных теорий

В настоящее время существует огромнейшее разнообразие эволюционных теорий. При этом эволюционные взгляды причудливо переплетаются между собой, иногда сочетаясь с антиэволюционными концепциями.

Основное отличие эволюционных взглядов от антиэволюционных заключается в том, что эволюционисты пытаются вскрыть механизмы развития органического мира. Признается объективность этого развития. При объяснении эволюционных явлений не допускается привлечение потусторонних, сверхъестественных сил в любых формах. В логических построениях не допускается апелляция к невежеству аудитории (argumentum ad ignorantium- аргумент к незнанию), причем, «бремя доказательства лежит на том, кто утверждает, а не на том, кто отрицает» (ei incumbit probatio, qui dicit non qui negat).

Как правило, эволюционные теории основаны на огромнейшем объеме экспериментального материала, на сочетании разнообразных методов изучения эволюции.

Нужно всегда помнить, что единой общепризнанной теории эволюции не существует. Объективно это связано, в первую очередь, с исключительной сложностью самого предмета исследований. Поэтому для понимания механизмов эволюции необходимо рассмотреть множество эволюционных концепций, дополняющих друг друга.

Экзогенные и эндогенные эволюционные теории

Экзогенные (эктогенетические) теории основаны на представлении о том, что эволюция обусловлена действием внешних факторов. Различают две основные группы экзогенных теорий.

1). Жоффруизм: эволюция обусловлена прямым, непосредственным влиянием среды обитания. В природе существует всеобщая целесообразность. Каждый вид приспособлен к определенным условиям обитания. Например, троглобионты утратили органы зрения, потому что глаза в темноте не нужны. Представители: Ж.-Б. Ламарк (1809), Э.Ж. Сент-Илер (1818), Ч.Р. Дарвин (1859), Э. Геккель (1860-е гг.).

2). Мутационизм: внешние факторы (например, ионизирующее облучение) вызывают индуцированные мутации, что приводит к изменению видов.

Эндогенные (автогенетические) теории основаны на представлении о том, что эволюция обусловлена внутренними причинами развития.

1). Ламаркизм - развитие обусловлено волевыми причинами, стремлением организмов к совершенствованию.

2). Дефризианство - развитие обусловлено спонтанными мутациями. Мутабильность - свойство всего живого, независимо от действия внешних факторов. Основатели: Сергей Иванович Коржинский (1899), Гуго де Фриз (1901).

Генетические теории эволюции

Генетические теории основаны на представлении о том, что эволюцию можно свести к изменению генетического материала.

1). Мутационизм и дефризианство (см. выше).

2). Гибридогенез. Основная причина эволюции - комбинативная изменчивость. Каждый гибрид - потенциальный родоначальник нового вида (Ян Лотси, голландский ботаник, сторонник полифилетических концепций, 1916).

3). Преадаптационизм, или теория «многообещающих уродов» - вначале новый признак возникает как уродство, но в изменившихся условиях этот признак становится полезным (французский генетик Л. Кено, начало ХХ века).

4). Нейтрализм - теория, основанная на представлении о том, что подавляющее большинство мутаций нейтрально, не подвергается действию отбора и закрепляется в популяциях случайным образом (Мотоо Кимура, вторая половина ХХ века).

Теории естественного отбора

Теории естественного отбора основаны на представлении о том, что ведущим и направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Детерминистские и стохастические теории

Эволюционный детерминизм - это представление о том, что каждое эволюционное событие имеет одну причину и одно следствие. Философскую основу детерминизма создал Пьер Симон Лаплас (конец XVIII века). Эволюционный детерминизм тесно связан с концепциями преформизма, ортогенеза и номогенеза. Фатализм - крайняя форма эволюционного детерминизма: ничтожно малое воздействие на ранних этапах эволюции может иметь глобальные последствия в будущем.

Стохастический эволюционизм - оперирует с вероятностями эволюционных событий. Одна и та же причина может привести к различным последствиям, а одно и то же эволюционное событие может иметь разные причины.

Синтетические теории эволюции

Синтетические теории эволюции - учитывают влияние разнообразных факторов на эволюционный процесс. К ним относится подавляющее большинство эволюционных теорий.

1). Классический ламаркизм. Учитывает и прямое влияние среды, и волевые причины.

2). Классический дарвинизм. Учитывает влияние среды, случайное изменение наследственности, естественный отбор.

3). Учение Т.Д. Лысенко. Включает трансформизм, детерминизм, учитывает влияние среды, волевые причины, естественный отбор. Подобные эволюционные теории являются эклектическими.

4). Классическая синтетическая теория эволюции. Учитывает влияние множества эволюционных факторов. Полностью исключает телеологию, креационизм, жоффруизм и ламаркизм.

2. Теория эволюции как теоретический фундамент современной биологии

Все множество эволюционных теорий представляет собой теоретический фундамент современной биологии: «Нет ничего практичнее хорошей теории» (Л. Больцман).

Современная эволюционная биология (теория эволюции, эволюционное учение) - это раздел общей и теоретической биологии, изучающий закономерности и механизмы эволюции биологических систем. Всё множество эволюционных концепций, взглядов, гипотез представляет собой теоретический фундамент современной биологии.

Эволюционная биология является организующим началом для всего современного естествознания, что способствует формированию целостной картины мироздания.

Мировоззренческое значение теории эволюции включает онтологический, гносеологический и аксиологический аспекты.

Эволюционная биология проникает в те области человеческой деятельности, которые не связаны непосредственно с биологией: в философские и религиозные системы, в литературу и искусство.

Эволюционная биология - это интегральная наука, которая обобщает, систематизирует и интерпретирует результаты изучения биологических систем, полученные с помощью различных разделов биологии: молекулярной биологии, цитологии, биологии развития, генетики, экологии, палеобиологии, систематики, анатомо-морфологических дисциплин, антропологии и биологии человека.

Теория эволюции тесно связана с другими разделами биологии: молекулярной биологией, цитологией, биологией развития, генетикой, экологией, палеонтологией и палеоботаникой, систематикой, анатомо-морфологическими дисциплинами, биологией человека, - а также с другими естественными науками: физикой, химией, географией.

С одной стороны, теория эволюции широко использует методы перечисленных наук для своего собственного развития. С другой стороны, теория эволюции является организующим началом для всего современного естествознания, что способствует формированию целостной картины мироздания. Теория эволюции проникает и в те области человеческой деятельности, которые не связаны непосредственно с биологией: в философские и религиозные системы, в литературу и искусство.

Практическое значение теории эволюции заключается, прежде всего, в том, что она, наряду с классической генетикой, образует теоретический фундамент современной селекции (по образному выражению Н.И. Вавилова «…селекция представляет собой эволюцию, направляемую волей человека»).

В связи с исключительно высокими темпами развития биотехнологии теория эволюции образует теоретический фундамент и этой области человеческой деятельности, поскольку позволяет предсказать возможные последствия вторжения человека в самые сокровенные тайны жизни.

И, наконец, теория эволюции непосредственно используется при решении проблем, связанных с необходимостью сохранения биологического разнообразия на всех его уровнях: популяционном, видовом и экосистемном. Таким образом, теория эволюции непосредственно используется при разработке природоохранных мероприятий.

1.3 Додарвиновский период в биологии

1. Античные и средневековые взгляды на живую природу

Античные взгляды на живую природу

Первые, часто наивные и экспериментально неподтвержденные эволюционные теории существовали еще в античном мире. Догадки о естественном развитии органического мира можно обнаружить в трудах древнегреческих философов. Например, Гераклит утверждал, что «этот мир, один и тот же для всех, не создан никем из богов и никем из людей»; при этом развитие мира обусловлено взаимными превращениями первоэлементов - огня и воды. Фалес считал, что все живое возникло из воды; Анаксимандр предполагал, что жизнь возникла из воды и земли под воздействием тепла; Анаксимен утверждал, что человек и животные произошли из земной слизи; Демокрит учил, что живые организмы возникли за счет перекомбинаций атомов; Эмпедокл высказывал мысли о существовании удачных и неудачных комбинаций признаков. Аристотель создал стройную классификацию организмов в виде лестницы существ; положение организмов в этой системе зависело от уровня организации. Он же разработал сравнительно-морфологический и сравнительно-эмбриологический методы изучения живой природы. Древнеримский философ Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей» развивал взгляды Эмпедокла о комбинировании признаков и выживании наиболее приспособленных организмов:

«В пору ту многие виды животных должны были сгинуть

И не могли свою жизнь продолжать, размножая потомство.

Виды же те, что доныне вдыхают живительный воздух,

Испокон века от гибели племя свое сохраняют

Хитростью, или отвагой, или же ловким проворством».

Resume.

Таким образом, в античном мире возникли следующие эволюционные идеи:

идея естественного возникновения живых организмов,

идея ступенчатого усложнения живой природы,

идея взаимосвязи (корреляции) между признаками организмов.

Особенности средневековых воззрений на природу

Европейским Средневековьем условно называют исторический период с V по XV в., который характеризовался, в первую очередь, феодальной раздробленностью в административно-политическом отношении. В результате господствовало натуральное хозяйство, хозяйственные и культурные связи между отдельными регионами были сведены к минимуму.

Для повседневных нужд средневекового крестьянина было достаточно знание нескольких десятков видов растений и животных. Таким образом, для обозначения каждого вида было достаточно одного слова в национальном языке (кошка, собака, коза); а в некоторых случаях даже разные половозрастные группы одного вида назывались разными словами (свинья, кабан и поросенок; овца, баран и ягненок; корова, бык и теленок). Однако, по выражению братьев Стругацких, чувственно-осязаемый мир средневекового европейца простирался лишь до околицы его деревни (фантастический роман «Трудно быть богом»). Дальше начинался фантастический мир, населенный вымышленными чудовищами.

Ограниченность чувственного опыта сочеталась с насаждением церковью религиозно-догматического мышления, объективно-идеалистического мировоззрения и соответствующего образного, символико-мистического мировосприятия. Природа рассматривалась как «книга, написанная перстом Божьим» («Зеркало природы», Венсан де Бове, XIII в.). Широко были распространены «Шестодневы» - книги, в которых излагалась библейская легенда о шести днях творения.

Примером образного мышления служит объединение в одну группу птиц, летучих мышей и насекомых, поскольку все эти существа способны к полету. Символическое видение мира выражалось в приписывании отдельным видам мистических атрибутов: виноградная лоза, агнец и единорог - символы Христа; голубь - символ Святого Духа; дракон, змей и медведь - символы дьявола и т.д.

На взгляды средневековых европейских натурфилософов большое влияние оказывали работы античных авторов: Платона и Аристотеля. Например, растение рассматривалось как несовершенное животное. В средние века были популярны труды арабских врачей-естествоиспытателей: Авиценны (Ибн-Сина) и Аверроэса (Ибн-Рушд).

В подобных условиях живая природа изучалась лишь с прагматической точки зрения. Например, дикорастущие растения часто изучались как источники ядов и лекарственных препаратов. Иногда растениям приписывались фантастические свойства (сон-трава, одолень-трава, разрыв-трава, ключ-трава…). При описании растений большое внимание уделялось сигнатурам - сигналам, указывающим на те, или иные свойства; например, считалось, что растения с желтыми цветками помогают при болезнях печени, а растения с красными цветками - при заболеваниях крови. Люди, изучавшие свойства растений, постоянно рисковали попасть в категорию «колдунов и ведьм» с вытекающими последствиями. Однако накопленный ими опыт лег в основу многочисленных сочинений по фитотерапии - «травников». В XVI в. широкое распространение получило составление гербариев.

2. Описательный период в биологии

Описательный период в биологии охватывает промежуток времени с конца XVI до конца XVII в. Этот период характеризуется всеобщей революцией в культуре, идеологии и естествознании. Период феодальной раздробленности сменяется эпохой Великих географических открытий, которые познакомили европейцев с образцами «заморской» флоры и фауны, которые нужно было использовать в промышленности и сельском хозяйстве. Средневековые установки на геоцентризм, антропоцентризм и антропоморфизм сменяются представлениями о множественности миров. Объективно-идеалистическое мировоззрение сменяется стихийно-материалистическим. Догматизм сменяется верой во всемогущество чувственного опыта. Например, Лондонское Королевское общество избирает своим девизом слова «Ничему не верить на слово» («Nullius in verba»), а флорентийская Академия - «Проверять и снова проверять» («Provare e riprovare»).

Проблема самозарождения жизни и возможности неограниченной изменчивости видов.

В процессе становления стихийно-материалистического мировоззрения часто использовалось простое отрицание религиозно-догматических взглядов. Например, догма о божественном творении органического мира заменялась представлением о самозарождении высших организмов из неживой материи (лягушки - из тины болотной, мыши - из грязных тряпок и заплесневелого зерна, мокрицы - из влажных гниющих остатков). Подобные взгляды разделяли Рене Декарт, Эразм Дарвин (дед Ч. Дарвина) и другие известные естествоиспытатели.

В то же время самозарождение высших форм жизни не было доказано. Более того, итальянский врач и естествоиспытатель Франческо Реди (1668) точными опытами доказал, что личинки мух не зарождаются в гниющем мясе (дохлые змеи, рыбы, угри, телятина), а выводятся из отложенных на него яиц. Однако представления о самозарождении высших форм жизни были широко распространены вплоть до работ Ладзаро Спалланцани с кипячением мясных и растительных отваров (1765) и Луи Пастера (1860), а в околонаучных (или паранаучных) кругах они сохраняются и по сей день.

Некоторые трансформисты (Бенуа де Майе) допускали, что в море существуют вечные семена жизни. Из этих семян развиваются морские организмы, которые путем резких трансформаций превращаются в наземных, например, «морские обезьяны» дали начало наземным обезьянам. Возможность резких трансформаций определенного прототипа допускал Э. Ж. Сент-Илер. Другим заблуждением стихийных материалистов было представление о неограниченной изменчивости видов, о быстром превращении одного вида в другой путем трансформации. Допускалось перерождение пшеницы в рожь, а ржи - в костер.

Разработка бинарной номенклатуры. Работы К. Баугина.

В начале XVII века число описанных видов растений и животных достигло уже нескольких тысяч. Потребовалось придумать название для каждого вида, однако это оказалось невозможным (ни в одном языке мира нет такого количества слов). Поэтому вместо однословных названий-«кличек» стали использоваться многословные названия-«описания»: как выглядит организм, где обитает, чем отличается от близких форм и т.д. - до 10 слов и более. Следует добавить, что описания составлялись на латинском языке. Поэтому такие названия были крайне неудобны для повседневного использования. Швейцарский ботаник Каспар Баугин (конец XVI - начало XVII века) совершил одну из первых попыток использования бинарной номенклатуры при классификации растений.

Бинарная номенклатура основывается на представлениях Аристотеля об отношениях «вид - род». Вид - это основная, базовая единица любой классификации. Несколько сходных видов объединяется под общим родовым названием. Бинарная номенклатура удобна для практического использования. Например, каждый человек, не будучи ботаником, знает, что существуют группы растений с родовыми названиями «пшеница», «рожь», «ячмень».

К. Баугин изучил и описал около 6000 видов растений. Однако в полной мере применить бинарную номенклатуру он не смог. В некоторых случаях для названия вида использовалось до 4 слов: например, К. Баугин различал Ветреницу альпийскую белую большую и Ветреницу альпийскую белую малую. Ввести бинарную номенклатуру предпринимали и другие ученые, но безуспешно. Одним из препятствий для выделения и различения видов было отсутствие критериев вида.

Разработка критериев вида. Работы Дж. Рэя. Английский естествоиспытатель Джон Рэй (1627-1705) впервые поставил вопрос о критериях вида: «Наиболее надежным критерием вида служат те характерные черты, которые проявляются при прорастании из семени... Изменения, происшедшие в индивидах, которые возникли из семени одного и того же растения, следует считать случайными и непригодными для различения видов... Один вид никогда не возникает из семени другого». Таким образом, Дж. Рэй выделил морфологический и репродуктивный критерии вида и отделил индивидуальную изменчивость от таксономических различий. Однако полностью решить вопрос о критериях вида Дж. Рэй не смог, например, Например, всех летучих мышей он относил к одному виду.

По философским взглядам Дж. Рэй был последовательным теистом, одна из его работ называлась «Мудрость Бога, открывающаяся в его творении». Определение вида в школьном учебнике ботаники В.А. Корчагиной дано по Рэю: «Сходные по строению и жизнедеятельности особи относятся к одному виду, если они дают плодовитое потомство, похожее на родителей».

Работы К. Линнея. Их значение для создания эволюционной теории

К XVIII веку число описанных видов растений и животных достигло 10 тысяч. Столь высокий уровень видового разнообразия поставил вопрос: «А существуют ли виды объективно? Или выделение видов осуществляется на основе наших субъективных восприятий, а в действительности один вид плавно переходит в другой?».

На этот вопрос ответил Карл Линней (1707-1778) - выдающийся шведский естествоиспытатель, основоположник современной систематики. Перечислим лишь некоторые заслуги К. Линнея перед наукой:

Линней описал около 4000 видов животных и 7540 видов растений. Он дал каждому описанному виду название в строгом соответствии с бинарной номенклатурой. Многие из этих названий сохранились и поныне. Линней впервые описал человека как биологический вид и дал ему название - Человек разумный (Homo sapiens).

Линней доказал объективность существования видов. Однако по своим взглядам К. Линней был убежденным креационистом (от лат. creatio - создание, творение). «Виды являются совершенно постоянными... Не возникает новых видов... Видов столько, сколько разных форм вначале произвело Бесконечное Существо». В то же время К. Линей допускал некоторое изменение видов под влиянием среды (почвы и климата), а также в результате гибридизации.

Убежденность Дж. Рэя и К. Линнея в объективности существования видов согласовывалась с их философскими взглядами: они были объективными идеалистами, теистами и преформистами. Это означает, что объективно существуют идеальные (нематериальные) типы (идеи), а в материальном мире эти типы, или идеи воплощаются в конкретных особях. Внутривидовая изменчивость объясняется несовершенством материи. Такая концепция вида называется типологической. Для типолога существует вечный идеальный тип, а изменчивость - это иллюзия, «тень на стенах пещеры» (Платон). Типологическое мышление в биологии сохраняется до сих пор. По крайней мере, каждый вид мы называем в единственном числе.

Линней окончательно ввел в науку бинарную номенклатуру и создал иерархическую искусственную систему органического мира, которая в своей основе используется до сих пор. Основными таксономическими категориями в этой системе являются класс, отряд, род и вид (а в пределах вида - разновидности).

Искусственность системы К. Линнея проявлялась в том, что для классификации использовались произвольно выбранные признаки, не отражающие степень действительного сходства организмов. Например, по строению клюва в один отряд объединялись страус и павлин; по строению зубной системы в один отряд объединялись слон, морж, ленивец и муравьед; по внешнему виду в один род объединялись крокодил, ящерица и хамелеон. При классификации растений особое внимание уделялось числу тычинок в цветке. Такая система не соответствует действительным связям между разными группами организмов, однако она удобна в практической деятельности человека и поэтому элементы искусственных систем используются до сих пор.

Таким образом, величайшая заслуга К. Линнея состоит в том, что он доказал объективность существования видов и опроверг веру в неограниченную способность видов к изменению. Тем самым Линней подготовил почву для создания эволюционной теории (Э. Майр, 1968).

Убежденность Дж. Рэя и К. Линнея в объективности существования видов согласовывалась с их философскими взглядами: они были объективными идеалистами, теистами и преформистами. Это означает, что объективно существуют идеальные (нематериальные) типы (идеи), а в материальном мире эти типы, или идеи воплощаются в конкретных особях. Внутривидовая изменчивость объясняется несовершенством материи. Такая концепция вида называется типологической. Для типолога существует вечный идеальный тип, а изменчивость - это иллюзия, «тень на стенах пещеры» (Платон). Типологическое мышление в биологии сохраняется до сих пор. По крайней мере, каждый вид мы называем в единственном числе.

Resume. Описательный период в биологии охватывает промежуток времени с конца XVI до конца XVII в. Главным результатом описательного периода является первоначальная инвентаризация живой природы - описание и классификация большого количества видов. В это время были разработаны основные понятия морфологии, заложены начала научной терминологии, выработаны принципы и методы классификации органического мира Земли.

1.4 Естественнонаучные предпосылки возникновения дарвинизма

1. Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка

Французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк (1744-1829) впервые превратил проблему эволюции в предмет специального изучения и создал первое в истории стройное целостное эволюционное учение.

Жан Батист Пьер Антуан де Монэ шевалье де Ламарк родился 1 августа 1744 г. в небольшом селении Базантен (Пикардия) в обедневшей дворянской семье. Первоначально Ламарк обучался в иезуитском коллеже и готовился к карьере священнослужителя. В 1760 г. Ламарк поступил в армию и участвовал в семилетней войне с Пруссией. Выйдя в отставку по состоянию здоровья, Ламарк начинает заниматься медициной и ботаникой. Главные труды Ламарка: «Флора Франции», «Система беспозвоночных животных», «Гидрогеология», «Естественная история растений», «Философия зоологии», «Естественная история беспозвоночных», «Анализ сознательной деятельности человека». Ж.Б. Ламарк ввел термин «биология» и сформулировал представления о биосфере как области жизни и наружной оболочке Земли. Ламарк скончался в 1929 г. в бедности, забытый всеми. Лишь через три года после его смерти Ж. Кювье написал о нем некролог, в котором сосредоточился на ошибках ученого.

Величайшая заслуга Ламарка в том, что он совершил одну из первых попыток преодолеть «призрак извечной целесообразности», отрицая преформизм и неизменность видов. Ламарк был, в сущности, первым ученым, который начал последовательную борьбу с креационизмом.

Вместо «лестницы существ» Ламарк ввел понятие градации - восхождения от простого к сложному, от несовершенного к совершенному. Градация отражает общий порядок природы, «насажденный Творцом всего сущего». Таким образом, по своим взглядам Ламарк был одновременно и деистом, и телеологом.

Линнеевский вид не может эволюционировать. Но других концепций вида в XIX веке не было. Поэтому Ламарк, отрицая неизменные линнеевские виды, отрицал существование видов вообще.

Ламарк впервые попытался выявить движущие силы эволюции, используя учение о флюидах, широко распространенное в его время.

Флюиды - это гипотетические вездесущие материальные частицы. Флюиды способны взаимодействовать с любым предметом, а затем переносить частицу информации об этом предмете к другим предметам. Флюиды способны проникать в организм и изменять его в соответствии с характером информации. Высшие организмы способны самостоятельно вырабатывать флюиды. Эти флюиды становятся частицами силы воли, и высшие организмы способны сами изменять себя, то есть управлять собственным онтогенезом.

В начале XIX века в биологии было распространено убеждение о наследуемости благоприобретенных признаков. Благоприобретенные признаки - это признаки, сформированные под влиянием флюидов. Тогда изменения в онтогенезе передаются потомкам и могут многократно усиливаться в чреде онтогенезов, то есть в филогенезе.

В качестве движущих сил эволюции Ламарк рассматривал следующие гипотетические явления.

1. Прямое влияние среды на наследственность у растений и низших животных. Пример: изменчивость листьев стрелолиста в зависимости от степени погруженности в воду, а точнее - в зависимости от освещенности. Подобные взгляды высказывали трансформисты Ж. Бюффон, Э.Ж. Сент-Илер (жоффруизм).

2. Закон упражнения и неупражнения: упражняемый орган совершенствуется, а неупражняемый - редуцируется. Пример: формирование длинной шеи у жирафа.

3. Волевые усилия у высших животных. Пример: рога у парнокопытных. В учении о возможности добиться успеха путем личных усилий проявляется антропоморфизм Ламарка.

4. В конце жизни Ламарк допускал явление естественного отбора: неудачные изменения приводят к гибели организмов и не передаются последующим поколениям.

Однако эволюционные взгляды Ж. Б. Ламарка не были подкреплены экспериментальным материалом, поэтому предложенные им движущие силы эволюции и механизмы эволюции оказались вымышленными.

В то же время, эволюционные построения Ламарка обладают кажущейся стройностью и логичностью. Для понимания эволюционной теории Ламарка не требуется глубокого знания биологии. Поэтому в XX в. учение Ж.-Б. Ламарка получило дальнейшее развитие в виде различных форм неоламаркизма:

1. Механоламаркизм - прямое приспособление и наследование благоприобретенных признаков.

2. Ортоламаркизм - включает идеи предопределенности: телеологию, ортогенез, номогенез, преформизм.

3. Психоламаркизм - использует понятия «жизненная сила», «клеточная душа».

4. Организмоцентризм. Единица эволюции - особь; ведущая форма отбора - соматический отбор.

2. Формирование основных эволюционных понятий

Создание эволюционной теории Ч. Дарвина основывалась на многочисленных работах его предшественников. Основные эволюционные понятия были сформулированы в трудах философов и естествоиспытателей Нового времени. Перечислим лишь некоторых из предшественников Ч. Дарвина.

Томас Гоббс (английский философ-материалист, 1588-1679 гг.). В природе существует «борьба всех против всех» (bellum omnia contra omnes), но в человеческом обществе при наличии сильной власти эта борьба прекращается, и отношения между людьми становятся цивилизованными.

Томас Роберт Мальтус (английский священник, экономист, автор книги «Опыт о законе народонаселения», автор теории «убывающего плодородия почв», 1766-1834). В человеческом обществе рост населения происходит в геометрической прогрессии (2-4-8-16-32-64...), а объем освоенных ресурсов увеличивается в арифметической прогрессии (1-2-3-4-5-6...). Рано или поздно численность новорожденных превышает объем доступных ресурсов, что приводит к голоду, социальным конфликтам, войнам, эпидемиям. Мальтус видел выход из этого положения в регуляции рождаемости.

В начале XIX века формируются представления о естественном отборе, сформулированные в работах У. Уэллса (1813), П. Мэттью (1831) и Э. Блита (1835-1837).

Уильям Уэллс считал, что расовые различия у людей возникли в ответ на действие условий обитания: особи, менее устойчивые к местным заболеваниям, постепенно вымирали. В дальнейшем расовые различия закрепились вследствие социальной изоляции.

Патрик Мэттью предположил, что в ходе борьбы за существование выживают особи, наиболее соответствующие условиям своей среды, то есть действует «отбор при помощи закона природы». Одновременно Мэттью поддерживал и взгляды Ламарка, и теорию катастроф.

Эдвард Блит утверждал, что в природе существует жестокая конкуренция, и поэтому только сильнейшие, наиболее приспособленные к условиям данной местности особи могут оставить потомство. Блит был сторонником теории неизменности видов и считал, что отбор способствует сохранению постоянства видов.

Чарльз Лайель (точнее, Лайл Чарлз, Lyell Charles, английский геолог) в своей книге «Основы геологии» (1830-1833) опроверг идею неизменности нашего мира и теорию катастроф. Лайель сформулировал принципы униформизма, актуализма и принцип накопления мелких изменений. Сущность принципа униформизма - причины геологической эволюции в настоящем - те же, что и в прошлом. Сущность принципа актуализма - изучая настоящее, можно восстановить и прошлое. Сущность принципа накопления мелких изменений - даже очень медленные процессы за длительное время приводят к глобальным изменениям. В то же время Лайель отрицал возможность биологической эволюции: «Свойства, первоначально приданные, длятся до тех пор, пока каждый вид остается на Земле».

Другой современник Дарвина Альфред Уоллес (1823-1913) сформулировал собственную теорию эволюцию, сходную с дарвиновской.

Таким образом, заслуга Ч. Дарвина не в том, что он придумал основные эволюционные понятия, а в том, что он обобщил опыт своих предшественников и создал стройную, логически непротиворечивую теорию эволюции, базирующуюся на достижениях научной мысли Нового времени.

1.5 Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина

1. Логическая структура дарвинизма

Чарльз Дарвин - выдающийся английский естествоиспытатель - создал эволюционную теорию, основные положения которой не утратили своего значения и в наше время.

Чарлз Роберт Дарвин родился 12 февраля 1809 г. в английском городке Шрусбери в семье врача. Умер великий ученый 19 апреля 1882 г. и был погребен в Вестминстерском аббатстве рядом с могилой Ньютона.

Ч. Дарвин изучал медицину в университете Эдинбурга, а затем теологию (богословие) в Кембридже, где и получил степень бакалавра. В 1831-1836 гг. Дарвин совершает кругосветное путешествие на корабле «Бигл» в качестве натуралиста. Во время этого путешествия он собрал огромнейший фактический материал по изменчивости ископаемых и современных организмов. По возвращении в Англию Дарвин собирает материал по изменчивости домашних животных и культурных растений, обобщает результаты сельскохозяйственной практики, современного ему состояния селекции.

На основании всестороннего анализа материала, собранного во время кругосветного путешествия и после него, Дарвин создает эволюционную теорию, основные положения которой не утратили своего значения и в наше время.

Принцип эволюционного развития органического мира был обоснован Ч. Дарвином в ряде работ (17 крупных трудов), в частности:

- «Путешествие натуралиста вокруг света на корабле «Бигл» - 1839

- «Строение и распределение коралловых рифов» - 1842

- «Усоногие раки» - 1854

- «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» - 1859

- «Опыление орхидей» - 1862

- «Изменение домашних животных и культурных растений» - 1868

- «Происхождение человека и половой отбор» - 1871

- «Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей и наблюдения над их образом жизни» - 1881

Эволюционное учение Ч. Дарвина основано на огромном фактическом материале. В то же время, дарвинизм отличается от всех остальных эволюционных теорий строгой логичностью и последовательностью.

Ч. Дарвин исходил из того, что в процессе размножения численность особей увеличивается в геометрической прогрессии, если условия благоприятствуют выживанию всех потомков: «Не существует ни одного исключения из правила, по которому любое органическое существо размножается столь быстро, что, не подвергайся оно истреблению, потомство одной пары очень скоро бы заняло всю Землю». Ч. Дарвин проиллюстрировал это положение следующим примером: пара слонов дает за весь период размножения не более 6 детенышей, но за 750 лет общая численность ее потомства достигла бы 19 млн. особей. [В дальнейшем стремление организмов к неограниченному увеличению своей биомассы и численности В.И. Вернадский назвал давлением жизни].

Однако из-за действия самых разнообразных лимитирующих и элиминирующих факторов потенциальная возможность быстрого увеличения численности реализуется очень редко: «На каждом виде отражается влияние самых разнородных препятствий, действующих в различные возрасты, в разные времена года или в разные годы». В частности, лимитирующим фактором является ограниченность объема доступных ресурсов, что приводит к конкуренции за пищу, за места для обитания и размножения. Снижение численности происходит также за счет воздействия элиминирующих факторов: хищников, паразитов, болезнетворных агентов, а также неблагоприятных факторов неживой природы (климатические факторы, пожары, наводнения…). [Термин «элиминация» (буквально - «удаление») означает или физическую гибель особей, или их генетическую гибель, то есть невозможность оставить потомство].

Противоречие между размножением организмов в геометрической прогрессии и действием самых разнообразных лимитирующих факторов приводит к борьбе за существование. «Так как производится больше особей, чем может выжить, в каждом случае должна возникать борьба за существование... Я употребляю этот термин в самом широком и метафорическом смысле, включая сюда зависимость одного существа от другого, а также включая (что еще важнее) не только жизнь одной особи, но и успех ее в оставлении после себя потомства».

В пределах вида (популяции) существует наследственная изменчивость в форме индивидуальных различий: «Индивидуальные отличия крайне для нас важны, так как они часто наследственны».

Благодаря изменчивости борьба за существование приводит к естественному отбору: «Особи, обладающие хотя бы самым незначительным преимуществом перед остальными, будут иметь больше шансов на выживание и продолжение своего рода». Таким образом, в ходе естественного отбора происходит дифференциальное выживание и дифференциальное воспроизведение особей, различающихся по самым разнообразным признакам.

Действию естественного отбора подвергается каждое поколение, то есть цикл «изменчивость - естественный отбор - наследственность» становится бесконечным. В чреде поколений изменяется сама изменчивость: и количественное соотношение между носителями разных признаков (структура популяции), и степень выраженности признаков.

В результате последовательного действия трех основных эволюционных факторов (изменчивость - отбор - наследственность) даже самые незначительные изменения многократно усиливаются, что приводит к появлению и дальнейшему совершенствованию адаптивных изменений.

Накопление адаптаций неизбежно приводит к тому, что исходный вид становится новым видом, то есть завершается видообразованием.

Однако любой вид выделяется по отношению к другим видам. Поэтому ныне существующие виды, так или иначе, возникли вследствие изоляции друг от друга.