Тема: Движущие силы эволюции органического мира.

Тема: Движущие силы эволюции органического мира.

Движущими силами эволюции органического мира являются борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости, а основой выведения пород и сортов — наследственная изменчивость и искусственный отбор.

Наследственность — это способность дочерних организмов быть похожими на своих родителей. Связь между поколениями осуществляется посредством размножения. По современным представлениям, материальную основу наследственности составляют гены, которые при половом размножении дочерний организм получает от родителей.

Изменчивость — это способность дочерних организмов отличаться от родительских форм (свойство, противоположное наследственности). Дарвин различал определенную, неопределенную и соотносительную изменчивость.

Определенная (групповая) изменчивость — это появление сходных признаков у особей одного вида под влиянием одинаковых условий среды. Например, белокочанная капуста при выращивании в жарких странах не образует кочана; при содержании овец в холодных условиях у них растет более густая шерсть. Эти изменения ненаследственны, так как при перенесении организмов в исходные условия проявляются первоначальные признаки. В настоящее время установлено, что формирование признаков идет под влиянием как генотипа, так и факторов внешней среды. Изменения внешней среды являются причиной определенной изменчивости. Она ненаследственная, так как, генотип особей при этом не изменяется. Ее называют модификационной. Ненаследственная изменчивость способствует приспособлению особей популяций к меняющимся условиям среды.

Неопределенная (индивидуальная) изменчивость — это возникновение различных изменений у особей одного вида под действием сходных условий. Неопределенная изменчивость является наследственной, так как при этом происходит изменение генетического материала. В настоящее время ее называют мутационной. Например, в стаде овец появился барашек с короткими ногами и этот признак начал передаваться по наследству. Появившиеся в популяции наследственные изменения постепенно распространяются среди особей благодаря скрещиванию, и популяция оказывается постепенно насыщенной ими. Они представляют собой необходимый для отбора материал, т. е. мутации дают элементарный эволюционный материал.

Дарвин понимал организм как целостную систему, отдельные части которой тесно связаны между собой. Поэтому он выделил еще и соотносительную изменчивость, когда изменение одного органа или признака влечет за собой изменения других органов или признаков. Например, длинные конечности у животных почти всегда сопровождаются длинной шеей, голуби с оперением на ногах имеют перепонки между пальцами и др. С точки зрения генетики такую изменчивость объясняют множественным действием генов, т. е. когда один ген определяет развитие нескольких признаков.

В настоящее время выделяют еще комбинативную изменчивость, связанную с перекомбинацией генов родителей у потомков, обусловленную кроссинговером, случайным расхождением хромосом в мейозе и случайным сочетанием гамет при оплодотворении. Комбинативная изменчивость ведет к появлению бесконечно большого разнообразия генотипов и фенотипов, т. е. служит источником наследственного разнообразия и основой для естественного отбора.

Борьба за существование. Так как особей в популяции появляется во много раз больше, чем может существовать на занимаемой ею территории, то это неизбежно приводит к борьбе за существование, представляющей собой сложные и многообразные отношения организмов между собой и с неживой природой. Под борьбой за существование понимают конкуренцию между особями, которая; приводит к гибели одних и выживанию других. Однако и среди выживших особей могут быть более и менее приспособленные. Как правило, более приспособленные оставляют и больше потомков. Поэтому мерой приспособленности является и количество потомства.

Дарвин различал три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями неживой природы.

Внутривидовая борьба происходит между особями одной популяции любого вида. Эта форма борьбы наиболее напряженная, так как особи одного вида нуждаются в одинаковых условиях существования и источниках питания. Примерами внутривидовой борьбы могут служить: состязание между хищниками за добычу, соперничество за территорию, самку, между деревьями за свет и т. п. В популяциях животных некоторых видов встречается и взаимопомощь, например совместная забота о потомстве (у пчел, птиц и др. ). В целом внутривидовая борьба сопровождается снижением плодовитости и гибелью части особей вида. Одновременно это способствует совершенствованию вида в направлении большей приспособленности к среде обитания.

Межвидовая борьба наблюдается между популяциями разных видов. Она протекает очень остро, если виды нуждаются в сходных условиях существования и источниках питания, например саранча и травоядные животные. Эта форма борьбы за существование включает борьбу хищника и жертвы, паразита и хозяина, конкурентные отношения из-за пищи, света и т. п.

Борьба с факторами неживой природы наблюдается при засухе, излишках тепла или холода, наводнениях, ранних заморозках и т. п.

Все виды борьбы за существование усиливают внутривидовую борьбу, способствуют изменению и совершенствованию вида. В конечном итоге они приводят к выживанию организмов, наиболее приспособленных к конкретным условиям, т. е. к естественному отбору.

Естественный отбор. Это постоянно происходящий в живой природе процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство наиболее приспособленные особи и гибнут менее приспособленные. Наследственные изменения у особей одной популяции могут быть вредными, нейтральными и полезными. Вредные изменения снижают плодовитость и численность особей. Полезные изменения дают особям преимущества в выживании и плодовитости. Из поколения в поколение особи с полезными наследственными изменениями преимущественно сохраняются в борьбе за существование. Роль отбирающего фактора играют условия окружающей среды.

В современной эволюционной теории ученые выделяют следующие формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий и дизруптивный.

Движущий отбор происходит при постепенном изменении факторов внешней среды или при их колебаниях. Он устраняет неприспособленные формы и сохраняет отклонения, приспосабливающие организмы к изменяющимся условиям; происходит смена нормы реакции или ее расширение. Эта форма отбора была описана Дарвином. В качестве типичного примера можно привести постепенное вытеснение темноокрашенной формой бабочки березовой пяденицы исходной светлой формы, происходящее вследствие потемнения стволов берез от сажи и копоти.

Стабилизирующий отбор наблюдается при постоянстве условий окружающей среды и направлен на сохранение в популяции среднего значения признака. Он описан И. И. Шмальгаузеном (1946). Например, во время бури погибают преимущественно птицы с длинными и короткими крыльями, а выживают особи со средними размерами крыльев.

Дизруптивный (разрывающий) отбор протекает на фоне резкого изменения условий существования. Он направлен против среднего значения признака и благоприятствует двум или нескольким направлениям изменчивости. Типичный пример — сохранение на открытых океанических островах либо бескрылых насекомых, либо с мощными крыльями, позволяющими противостоять порывам ветра.

Все формы естественного отбора составляют единый механизм, поддерживающий равновесие популяций с окружающей средой.

Отбор начинается внутри популяции, так как особи ее имеют различные генотипы и, следовательно, различные морфологические признаки и физиологические свойства. Элементарной эволюционирующей единицей является популяция, так как только она представляет собой экологическое, морфофизио-логическое и генетическое единство. Совокупность генов в популяции называют генофондом. Как установили Г. Харди и В. Вайнберг (1908), в больших популяциях, где нет мутаций, отбора и смешения с другими популяциями, наблюдается постоянство частот аллелей, гомо- и гетерозигот (закон Харди — Вайнберг а). Это генотипическое равновесие в популяциях обусловлено свободным скрещиванием. Все факторы, вызывающие отклонения от закона Харди — Вайнберга (изменяющие частоту аллелей в популяциях), являются элементарными эволюционными факторами. К ним относятся: мутации, естественный отбор, популяционные волны и изоляция.

Мутации постоянно происходят в популяциях под действием мутагенных факторов внешней среды и вызывают изменение ее генофонда. Большинство мутаций являются рецессивными и не проявляются фенотипически. Только после достаточного их накопления в популяции с появлением рецессивных гомозигот они начинают подвергаться действию естественного отбора. Если данная мутация повышает приспособленность организма к среде обитания, она будет поддерживаться естественным отбором, а если снижает — элиминироваться (удаляться).

Популяционные волны — это регулярные колебания численности популяций, связанные с периодическими изменениями интенсивности факторов внешней среды (сменой времен года, засухой, заморозками, количеством пищи и т. п. ). Например, при большом урожае шишек на хвойных деревьях увеличивается популяция белок, а в неурожайные годы наблюдается обратная тенденция. Популяционные волны значительно усиливают естественный отбор (в период массовой гибели особей) и изменяют частоту генов в популяциях.

Изоляция — важный элементарный фактор, который приводит к расхождению признаков в пределах одного вида и предотвращает скрещивание особей разных популяций и видов между собой. Различают географическую, экологическую и биологическую изоляцию.

Географическая изоляция разрывает единый ареал вида на разобщенные между собой части и пре пятствует свободному скрещиванию. Причинами ее могут быть появление гор, новых рек, проливов, перешейков, межвидовая борьба за существование и др. Вследствие невозможности скрещивания особей из отдельных изолированных популяций в каждой из них возникает свое направление эволюционного процесса, изменяющее генетическую структуру и приводящее в конечном итоге к видообразованию.

Экологическая изоляция основана на различиях в расселении или во времени размножения. Например, некоторые лососевые рыбы нерестятся через год, причем в одних и тех же реках в один год нерестится одна популяция рыб, а в другой — другая. Экологическая изоляция препятствует скрещиванию особей разных популяций.

Биологическая изоляция обусловлена различиями в строении половых органов, брачных песен, ритуалов ухаживания, выделяемых запахов и т. п. Все виды изоляции создают предпосылки к расхождению признаков популяций и к последующему видообразованию.

Из всех элементарных эволюционных факторов ведущая роль в эволюционном процессе принадлежит естественном отбору. Он играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений отбирает те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более приспособленных к данным условиям существования.

12 Следующая ⇒

Тема: Движущие силы эволюции органического ми­ра.

Тема: Движущие силы эволюции органического мира.