Синтетическая теория эволюции

Особую роль в становлении новых представлений о развитии сыграла генетика, которая составила основу неодарвинизма — теории органической эволюции путем естественного отбора при­знаков, детерминированных генетически. Другое общепринятое название неодарвинизма — синтетическая (основанная на дан­ных многих областей естествознания), или общая, теория эво­люции (СТЭ), которая представляет собой синтез основных эво­люционных идей Дарвина и, прежде всего, естественного отбора с новыми результатами исследований в области наследственно­сти и изменчивости.

Началом разработки СТЭ принято считать работы русского генетика

С.С. Четверикова по популяционной генетике. Затем к этой работе подключились около 50 ученых из восьми стран. В их работах было показано, что отбору подвергаются не отдель­ные признаки или особи, а генотип всей популяции, однако осу­ществляется он через фенотипические признаки отдельных осо­бей. Это приводит к распространению полезных изменений во всей популяции. Полезность изменчивости будет определяться естественным отбором группы особей, наиболее приспособлен­ных к жизни в определенных условиях. Таким образом, элемен­тарной единицей эволюции считается уже не особь (как считал Ламарк), не вид (по Дарвину), а совокупность особей одного вида, имеющих общее происхождение, генетическую основу, способных скрещиваться между собой, т. е. популяция. Мутиро­вавший ген создает у особи новый признак, который в случае полезности для популяции закрепляется в ней. Эффективность процесса определяется частотой возникновения в популяции признака и состоянием особей в популяции.

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

-элементарная эволюционная структура — популяция;

-элементарное эволюционное явление — изменение генотипического состава популяции;

-элементарный наследственный материал — генофонд популяции;

-элементарные эволюционные факторы — мутационный процесс, «волны жизни», изоляция и естественный отбор.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Итак, основные положения СТЭ можно свести к четырем утверждениям:

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

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

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

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

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

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

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

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