Почему нельзя доказать теорию эволюции / Блог компании SciOne / Хабр
Когда возникают споры вокруг теории эволюции, то сплошь и рядом появляется один и тот же аргумент: «Теория эволюции еще не доказана». И дальше говорится: «Вот когда докажете — тогда теория и будет теорией. А пока это только гипотеза эволюции».Почему теории не доказываются?
Этот аргумент приводят креационисты, сторонники разумного замысла и просто противники эволюции, которым ножом по сердцу тот факт, что они произошли от каких-то обезьяноподобных предков. Лучше уж происходить из глины.
Я не буду отвечать на вопрос о доказательствах эволюции. Потому что этот вопрос принципиально построен неверно. Выступая как представитель Комиссии по борьбе с лженаукой, я просто отмечу тот факт, что естественнонаучные теории в принципе не доказываются. Требование доказать теорию эволюции является абсурдным с точки зрения современной философии и методологии науки. Почему теории не доказываются?
Доказательство — это строгое логическое рассуждение, которое не оставляет никаких вариантов. То есть, как дважды два четыре или как теорема Пифагора. (Впрочем, даже математические утверждения порой можно поставить под сомнение, но об этом отдельный разговор.)
В естественных науках мы соотносим наши теории и другие идеи с наблюдениями и экспериментами. Но никакое наблюдение не может быть абсолютно вынуждающим — то есть таким, против которого ничего нельзя возразить. Тем более, оно не может обосновывать универсальное суждение, каковым является любая теоретическая идея. Но на чем же тогда основывается научная теория?
Уж во всяком случае, не на доказательстве. Верная научная теория — это не абсолютная истина. Это чемпион по объяснительной силе на сегодняшний день. Современная теория эволюции — самая целостная и последовательная теория, которая наилучшим образом позволяет охватить все, что нам известно про развитие биологического мира и не только. Другой такой же сильной теории в этой области просто нет!
Не «доказательства», а «подтверждения»
Более того, многие противники эволюции не представляют, что сама теория эволюции эволюционирует. (Да и вообще, все научные теории развиваются посредством эволюции.) Например, до Дарвина была ламарковская теория эволюции, но Дарвин ввел идею естественного отбора, и получилась уже другая теория эволюции, намного более сильная.
Но дарвиновская теория эволюции, по сути, не объясняла то самое, что было вынесено автором в заголовок его книги — происхождение видов. То есть изменчивость и приспособление она объясняла, но становление устойчивых видов — нет. Это удалось сделать только в рамках синтетической теории эволюции, которая появилась в середине XX века.
В общем, теория эволюции развивается. Это не догма, которая замерла 150 лет назад, когда Дарвин написал свою книгу. Это развивающаяся теория, и лучшей теории на сегодня нет. Если лучшая теория появится, она заменит теорию эволюции. Но только пока что каждый раз оказывается, что новые теории оказываются еще лучшими теориями эволюции.
Что же до конкретных подтверждений отдельных событий эволюционного процесса, то об этом надо читать в соответствующих источниках. Открываем, например, сайт «Проблемы эволюции» — там есть целый большой раздел, в котором перечислено множество таких фактов. Правда, там эти подтверждения на сайте не вполне корректно называют «доказательствами» и я бы рекомендовал это поправить. Но вряд ли это будет сделано, просто потому что к слову «доказательства» привыкли. Но вы теперь знаете, что правильное слово — «подтверждения». А доказательств в естественных науках не бывает.
habr.com
Доказательства эволюции для верующих и неверующих
Группа российских биологов опубликовала популярный обзор «Доказательства эволюции». В нём рассмотрены основные группы данных, на основании которых мировое научное сообщество считает биологическую эволюцию твердо установленным фактом. Публикация является ответом на активизацию креационистской пропаганды, которая вынуждает ученых вновь и вновь обосновывать давно доказанные истины. Авторы призывают верующих людей к примирению с наукой и надеются, что представленный обзор послужит полезным пособием для тех, кто дорожит знанием в противовес гипнотическому внушению креационистских агитаторов.
Представьте, что вы учитель истории и собираетесь рассказывать на уроке о завоевательных войнах римлян или о традициях древних латинян. Вы подготовили красочные таблицы и многозначительные цитаты из классики, подобрали наглядные артефакты и, снаряженные этими дидактическим атрибутами, вошли в класс и начали урок. И тут с задней парты великовозрастные неучи, подбадривая друг дружку неучтивыми шуточками, бросают: «А не было никаких римлян! Я вот никаких римлян не видел. И никто из моих друганов не видел. Вы сначала докажите, что не туфта всё это — про римлян ваших». И вам приходится вместо задуманного урока сбиваться на пересказ давно и хорошо известных и потому неинтересных более образованным ученикам фактов о реальности древнеримской истории. При этом невозможно игнорировать подобный дурацкий вопрос, потому что это урок и перед вами ученики. Если бы такая ситуация продолжалась из урока в урок, то учителя истории или вывелись, или на эту профессию стали бы подбираться люди с космическим терпением.
Такой метафорой о бедолаге-историке Ричард Докинз предваряет свою книгу «Самое грандиозное шоу» (The greatest show on Earth). Современные биологи порой чувствуют себя подобно нашему учителю. Вместо рассказа о новых достижениях науки им приходится раз за разом пересказывать начала эволюционного учения, повторять результаты многочисленных предшественников, доказывать, что в течение предыдущего века биологи всего мира не орехи кололи, а занимались делом и продвинулись далеко вперед. Хотя каждому работающему ученому интереснее рассказывать о передовых завоеваниях, чем о боях минувших эпох.
Во времена Дарвина еще уместен был спор о реальности эволюции, о происхождении человека — слишком мало в XIX веке биологам было известно об изменчивости живого, геологической истории земли, ископаемой летописи, а науки генетики не было вовсе. Сегодня подобные споры выглядят как нелепый анахронизм. Наше общество больно невежеством, только этим можно объяснить удивительный феномен отрицания биологической эволюции широкими слоями населения (см.: Популярность креационизма в Европе объясняется не религиозностью, а научной безграмотностью, «Элементы», 02.03.2009).
Авторы представили те группы доказательств эволюции, которыми располагают палеонтологи, генетики, анатомы, эмбриологи и биогеографы. Кроме того, они описали эксперименты, в которых удается наблюдать вживую эволюционные изменения организмов (это для тех оболтусов с задней парты, которые утверждают, что «никто не видел» древних римлян, поэтому их и не было).
Неудивительно, что доказательств набралось очень много. Новые подтверждения реальности эволюции появляются постоянно и неизбежно, даже без целенаправленных усилий со стороны ученых, в ходе повседневной научно-исследовательской работы многомиллионной армии биологов (см.: «Эволюционная теория подтверждается практикой»). Палеонтологи постоянно наблюдают плавные превращения одних видов в другие в последовательных слоях осадочных пород (см. разделы «Ископаемая летопись» и «Биостратиграфия»), находят заранее предсказанные эволюционной теорией «недостающие звенья» и выстраивают полные ряды переходных форм, соединяющие крупные подразделения животного и растительного мира (см.: «Переходные формы»). Эмбриологи обнаруживают всё новые недвусмысленные следы эволюции в индивидуальном развитии организмов, такие как зачатки задних ног у зародышей китообразных или яичная скорлупа у сумчатых (см.: «Свидетельства эволюции в индивидуальном развитии организмов»). Подобранные примеры должны убедить даже самых неисправимых скептиков, утверждающих, что правило Геккеля — не более чем устаревшее упрощение.
Обзор «Доказательства эволюции» не является статичным, раз и навсегда законченным текстом. Авторы продолжают дополнять и редактировать его с учетом поступающих критических замечаний. Некоторые разделы находятся пока в «зародышевой» стадии. В особенности это относится к разделу о биогеографических доказательствах эволюции, который требует существенного расширения. В действительности, вся современная биогеография строится на эволюционном принципе; все значительные работы биогеографии — о происхождении культурных растений, о центрах диверсификации, о видах-интродуцентах и т. д. — основаны явно или неявно на признании эволюции, а их выводы подтверждают эволюционную теорию. Вне эволюционной концепции биогеография превращается в простое описание «физиономии» природы, в котором многое остается необъяснимым.
Важным разделом работы является разбор возражений, которые выдвигают креационисты в дискуссиях с эволюционистами (см.: «Ответы на некоторые типичные доводы антиэволюционистов»). Как показывает опыт, аргументы креационистов стандартные и не отличаются разнообразием, и ответить на них при современном уровне накопленных знаний не составляет труда. Почему реален возраст, определяемый косвенными методами для ископаемых остатков? Как могли случайные мутации привести к возникновению сложных органов? На некоторые из подобных вопросов авторы отвечают кратко, на другие — более развернуто, иногда ответ представляет собой целую статью. Наверняка даже сведущим читателям будет полезно узнать, как грамотно ответить любознательному креационисту (нелюбознательный вряд ли будет спрашивать, а спросив, не станет слушать). Впрочем, как показывает опыт, любознательные люди в креационистах не засиживаются.
Публикация имеет не только дидактическое значение, но и, в некоторой степени, мировоззренческое. Она показывает, что на сегодняшнем уровне знаний эволюционное развитие живого отрицать бессмысленно. Биологическая эволюция — это факт, с которым необходимо считаться любому думающему человеку независимо от его вероисповедания, политических или идеологических пристрастий и уж тем более от эмоциональных оценок типа «нравится — не нравится».
Среди авторов публикации есть и атеисты, и агностики, и верующие (православные христиане). При этом все они, будучи профессиональными учеными, убеждены в том, что различия в мировоззрении не должны влиять на научную объективность. Пропаганда антинаучных взглядов, основанных на буквальном понимании первых глав книги Бытия, не столько вредит науке (в научную среду этим веяниям всё равно не удастся проникнуть), сколько дискредитирует религию в глазах образованных людей. Понимание этого простого обстоятельства, по-видимому, в последнее время стало быстро распространяться среди верующих. Например, в нынешнем году на ежегодных «Рождественских чтениях» впервые была отменена креационистская секция, которую на прежних «Чтениях» регулярно проводили представители Миссионерско-просветительского центра «Шестодневъ» (эта организация известна своей непримиримой борьбой с «эволюционизмом» во всех его проявлениях). Еще одним обнадеживающим симптомом стала публикация анонса обсуждаемого обзора на сайте «Богослов.ru». Хочется верить, что эти благоприятные тенденции получат дальнейшее развитие, так что в конечном счете креационисты потеряют возможность оправдывать свою борьбу с наукой и здравым смыслом ссылками на авторитет Церкви.
Источник: Н. М. Борисов, Ф. Ю. Воробьев, А. М. Гиляров, К. Ю. Еськов, А. Ю. Журавлев, А. В. Марков, А. А. Оскольский, П. Н. Петров, А. Б. Шипунов. Доказательства эволюции.
Елена Наймарк, Александр Марков
elementy.ru
Комплекс доказательств теории эволюции
⇐ ПредыдущаяСтр 33 из 47Следующая ⇒
Сведения, подтверждающие дарвиновскую теорию эволюции, были получены из самых разных источников, среди которых важнейшее место занимают палеонтология, биогеография, систематика, селекция растений и животных, морфология, сравнительная эмбриология и сравнительная биохимия.
Палеонтологиязанимается изучением ископаемых остатков, т.е. любых сохранившихся в земной коре следов прежде живших организмов. Среди них — целые организмы, твердые скелетные структуры, окаменелости, отпечатки.
Такие следы были хорошо известны ученым задолго до появления палеонтологии в качестве самостоятельной науки. Их считали либо останками существ, сотворенных раньше других, либо артефактами, помещенными в горные породы Богом.
В XIX в. эти находки были истолкованы с точки зрения теории эволюции. Дело в том, что в самых древних породах встречаются следы очень немногих простых организмов. В молодых породах находят разнообразные организмы, имеющие более сложное строение. Кроме того, достаточно много примеров существования видов лишь на одном из этапов геологической истории Земли, после чего они исчезают. Это понимается как возникновение и вымирание видов с течением времени.
Постепенно ученые стали находить следы все большего количества «недостающих звеньев» в эволюции жизни — либо в виде ока-менелостей (например, археоптерикс — переходная форма между рептилиями и птицами), либо в виде ныне живущих организмов, близких по своему строению к ископаемым формам (например, латимерия, относящаяся к давно вымершим кистеперым рыбам). Конечно, ученым удалось найти далеко не все переходные формы, поэтому палеонтологическая летопись нашей планеты не является непрерывной, и этим аргументом пользуются противники эволю-
ционной теории. Тем не менее, ученые находят убедительные объяснения этого факта. В частности, считается, что далеко не все умершие организмы оказываются в условиях, благоприятных для их сохранения. Большая часть погибших особей съедается падальщиками, разлагается, не оставляя никаких следов, возвращается в круговорот веществ в природе.
Палеонтологам удалось открыть некоторые закономерности эволюции. В частности, с ростом сложности организма продолжительность существования вида сокращается, а темпы эволюции возрастают. Так, виды птиц в среднем существуют 2 млн. лет, млекопитающие — по 800 тыс. лет, предки человека — около 200 тыс. лет. Также удалось выяснить, что продолжительность жизни вида зависит от размера его представителей.
Географическое распространение (биография).Все организмы приспособлены к среде своего обитания. Поэтому все виды возникли в каком-то определенном ареале, а оттуда они могли распространиться в области со схожими природными условиями. Степень расселения зависит от того, насколько успешно могут данные организмы обосноваться в новых местах, насколько сложны естественные преграды, стоящие на пути расселения этого вида (океаны, горы, пустыни). Поэтому обычно распространение видов идет лишь в том случае, если подходящие территории расположены близко друг от друга. Так, в далеком прошлом массивы суши располагались ближе друг к другу, чем сейчас, и это способствовало широкому расселению многих видов. Если же в какой-то области нет более развитых видов, то это указывает на раннее отделение данной территории от места первоначального происхождения видов. Именно поэтому в Австралии сохранилось большое число сумчатых, отсутствующих в Европе, Африке и Азии.
Данные факты не объясняют механизма возникновения новых видов, но указывают на то, что разные группы возникали в разное время и в разных областях, подтверждая, таким образом, теорию эволюции.
Систематика.Первую таксономическую классификацию, в которую вошли выделенные единицы-таксоны, находящиеся в отношениях иерархического соподчинения создал К. Линней. В качестве единиц-таксонов Линней выделял: вид, род, семейство, отряд, класс, тип и царство. В основу своей классификации он положил структурное сходство между организмами, которое можно представить как результат их адаптации к определенным условиям среды на протяжении некоторого периода. Таким образом, эта классификация хорошо вписывается в эволюционную теорию, иллюстрируя процесс эволюции на Земле.
Селекция растений и животных.Помимо естественного отбора существует искусственный отбор, связанный с целенаправленной
деятельностью человека по сохранению и созданию нужных видов. Именно так, путем селекции, из диких предков были выведены все культурные сорта растений и породы домашних животных. Ссылка на искусственный отбор дала Дарвину возможность провести аналогию с естественным отбором, идущим в природе.
С созданием генетики стало ясно, что в ходе искусственного отбора сохраняются гены, полезные с точки зрения человека, и убираются гены, не устраивающие его.
Сравнительная анатомиязанимается сопоставлением различных групп растений и животных друг с другом. При этом выявляются общие структурные черты, присущие им. Так, у всех цветковых растений есть чашелистники, лепестки, тычинки, рыльце, столбик и завязь, хотя у разных видов они могут иметь разные размеры, окраску, число составляющих их частей и некоторые особенности их строения. То же самое можно сказать и о животных.
Таким образом, сравнительная анатомия выявляет гомологичные органы, построенные по одному плану, занимающие сходное положение и развивающиеся из одних и тех же зачатков. Существование таких органов, как и появление рудиментарных органов, сохраняющихся у организмов, но не выполняющих никакой функции, можно объяснить только с позиций теории эволюции.
Сравнительная эмбриология.Одним из основоположников этой науки стал К. Бэр, который изучал эмбриональное развитие у представителей разных групп позвоночных. При этом он обнаружил поразительное сходство в развитии зародышей всех групп, особенно на ранних этапах их развития.
После этого Э. Геккель высказал мысль о том, что ранние стадии развития зародыша повторяют эволюционную историю своей группы. Он сформулировал закон рекапитуляции, согласно которому онтогенез повторяет филогенез. Иными словами, индивидуальное развитие организма повторяет развитие всего вида. Так, зародыш позвоночных на разных этапах своего развития имеет признаки рыбы, амфибии, рептилии, птицы и млекопитающего. Поэтому на ранних стадиях развития зародыша бывает очень сложно определить, к какому виду он принадлежит. Лишь на поздних этапах эмбрион приобретает сходство с взрослой формой.
Закон рекапитуляции может быть объяснен только наличием общих предков у всех живых организмов, что подтверждает эволюционную теорию.
Сравнительная биохимия.С ее появлением у эволюционной теории появились строго научные доказательства. Именно сравнительная биохимия показала наличие одинаковых веществ у всех организмов, подтверждающее их очевидное биохимическое родство. Вначале было доказано родство всех белков, а позднее — нуклеиновых кислот.
Иммунные реакции также подтверждают наличие эволюционных связей. Если белки, содержащиеся в сыворотке крови, ввести в кровь животным, у которых этих белков нет, то они действуют как антигены, побуждая организмы животных вырабатывать антитела.
Открытие законов и механизмов эволюции
Исследователями было выявлено два класса механизмов эволюции: адаптационные и катастрофические, или пороговые.
Адаптационные механизмысвязаны с приспособлением организмов к окружающей среде. При этом происходит самонастройка системы, обеспечивающая ее стабильность в определенных условиях. Таким образом, изучая особенности среды, можно предвидеть, в каком направлении будут действовать механизмы адаптации. Этим пользуются селекционеры, проводя искусственный отбор.
Можно сказать, что никакие внутренние или внешние возмущения не способны вывести изучаемую систему за пределы того канала эволюции, который предусмотрен для нее природой. Поэтому все возможные изменения системы, ее развитие можно предсказать с большой точностью. Таким образом, с точки зрения неравновесной термодинамики адаптационный механизм относится к одному из эволюционных этапов в развитии систем.
Катастрофические механизмыэволюции имеют другую природу. Они связаны со скачком в развитии систем, происходящим при переходе через точку бифуркации. Обычно это связано с резким изменением условий окружающей среды. При этом старая структура системы разрушается и образуется качественно новая структура. Переход через точку бифуркации всегда идет случайно. Заранее предсказать, как пойдет развитие, невозможно. Поэтому периодически в биосфере Земли происходят катастрофические события, стимулирующие вымирание старых видов растений и животных и появление новых.
Законы эволюции.Тем не менее, общим правилом является непрерывное усложнение и рост разнообразия органического мира после каждого перехода через критические точки в развитии биосферы. Это правило носит название закона дивергенции, который объясняет, почему первоначально близкие группы организмов разошлись в процессе эволюции, создав огромное разнообразие видов.
К началу XX в. были открыты и другие законы эволюции. Так, в 1876 г. Ш. Делере установил правило прогрессирующей специализации, в соответствии с которым группа, вступившая на путь специализации, как правило, в своем дальнейшем развитии будет идти по пути все более глубокой специализации.
И.И. Шмальгаузен открыл процесс автономизации онтогенеза, который говорит о сохранении определяющего значения физико-
химических факторов внешней среды, что ведет к возникновению относительной устойчивости развития.
К. Уолдингтон сформулировал принцип гомеостаза, показывающий способность организмов к саморегуляции и поддержанию стабильности внутренней среды организма.
Наконец, Л. Долло открыл правило необратимости, согласно которому эволюция является необратимым процессом, и организм не может вернуться к прежнему состоянию, в котором находились его предки.
Антидарвинизм
Критика дарвинизма велась практически со времени его возникновения и имела объективные основания, поскольку из поля зрения дарвинистов изначально выпадал ряд важных вопросов. К их числу относятся вопросы о причинах сохранения в историческом развитии системного единства организмов, механизмах включения в эволюционный процесс онтогенетических перестроек, неравномерности темпов эволюции, причинах прогрессивной макроэволюции, причинах и механизмах биотических кризисов и др.
Антидарвинизм второй половины XIX — начала XX вв. был представлен двумя главными течениями — неоламаркизмом и концепциями телеогенеза. Борьба с ними, а также поиск экспериментальных доказательств отдельных факторов естественного отбора составили основное содержание биологии этого времени.
Неоламаркизм.Первым крупным антидарвинистским учением стал неоламаркизм, возникший в конце XIX в. Это учение основывалось на признании адекватной изменчивости, возникающей под непосредственным или косвенным влиянием факторов окружающей среды, вызывающих прямое приспособление организма к ним. Также неоламаркисты говорили о наследовании приобретенных таким образом признаков, отрицали созидательную роль естественного отбора.
Как видно из названия этого направления, основу неоламаркизма составили идеи Ламарка, о которых ученые забыли в начале века, но вспомнили о них после появления дарвиновской теории эволюции. Неоламаркизм не был единым течением, а объединял в себе несколько направлений, каждое из которых пыталось развить ту или иную сторону учения Ламарка. В неоламаркизме выделяются:
• механоламаркизм — концепция эволюции, согласно которой целесообразная организация создается путем приспособления, или согласно Ламарку, упражнения органов. Эта концепция объясняла эволюционные преобразования организмов их изначальной способностью целесообразно реагировать на изменения внешней среды, изме-
няя при этом свои структуры и функции. Вся сложность эволюционного процесса, таким образом, сводилась к простой теории равновесия сил, заимствованной, по существу, из ньютоновской механики. Сторонниками этого направления были Г. Спенсер и Т. Эймер;
• психоламаркизм — основу этого направления составила идея Ламарка о значении в эволюции животных таких факторов, как привычки, усилия воли, сознание. Считалось, что эти факторы присущи не только организму животного в целом, но и составляющим его клеткам. Таким образом, эволюция представлялась как постепенное усиление роли сознания в движении от примитивных существ до разумных форм жизни. Это развивало учение о панпсихизме, всеобщей одушевленности. Сторонниками этого направления были А. Паули и А. Вагнер;
• ортоламаркизм — совокупность гипотез, развивающих идею Ламарка о стремлении организмов к совершенствованию как внутренне присущей всему живому движущей силе эволюции. Сторонниками ортоламаркизма были К. Нэгели, Э. Коп, Г. Осборн, которые полагали, что направленность эволюции обусловлена внутренними изначальными свойствами организмов. Эти взгляды родственны идеям автогенезиса, рассматривающего эволюцию как процесс развертывания предсуществующих задатков, носящий целенаправленный характер и происходящий на основе изначальных внутренних потенциальных возможностей.
Телеологическая концепция эволюции,или телеогенез, идейно была близко связана с ортоламаркизмом, так как исходила из все той же идеи Ламарка о внутреннем стремлении всех живых организмов к прогрессу. Наиболее видным представителем этого направления стал русский естествоиспытатель, основатель эмбриологии К. Бэр.
Своеобразную модификацию телеогенеза представляли взгляды сторонников сальтационизма, заложенного в 60—70-е гг. XIX в. А. Зюссом и А. Келликером. По их мнению, уже на заре появления жизни возник весь план будущего развития природы, а влияние внешней среды определяло лишь частные моменты эволюции. Все крупнейшие эволюционные события — от возникновения новых видов до смены биот в геологической истории Земли — происходят в результате скачкообразных изменений, сальтаций, или макромутаций. По сути дела, это был катастрофизм, усиленный дополнительными аргументами. Эти взгляды существуют до сегодняшнего дня.
Генетический антидарвинизм. Вначале XX в. возникла генетика — учение о наследственности и изменчивости. Казалось бы, ее появление должно было решить многие вопросы эволюционной теории, до сих пор остававшиеся без ответа. Но первые генетики противопоставили данные своих исследований дарвинизму, в результате
чего в эволюционной теории возник глубокий кризис. Выступление генетиков против учения Дарвина вылилось в широкий фронт, объединяющий несколько течений: мутационизм, гибридогенез, пре-адаптационизм и др. Все они объединились под общим названием генетического антидарвинизма.
Так, открытие устойчивости генов трактовалось как их неизменность. Это способствовало распространению антиэволюционизма (У. Бетсон). Мутационная изменчивость отождествлялась с эволюционными преобразованиями, что исключало необходимость отбора как главной причины эволюции.
Венцом этих построений стала теория номогенеза Л.С. Берга, созданная в 1922 г. Основу ее составила идея, что эволюция есть запрограммированный процесс реализации внутренних, присущих всему живому закономерностей. Он считал, что организмы обладают внутренней силой неизвестной природы, действующей целенаправленно, независимо от внешней среды, в сторону усложнения организации. В доказательство этого Берг приводил множество данных по конвергентной и параллельной эволюции разных групп растений и животных.
Из всех этих споров со всей очевидностью следовало, что генетика и дарвинизм должны были найти общий язык. Но прежде чем приступать к рассмотрению дальнейшего развития теории эволюции, следует подробнее остановиться на основных положениях генетики, без которой современный дарвинизм был бы невозможен.
Основы генетики
Генетика возникла в начале XX в., хотя первые шаги в изучении наследственности были сделаны во второй половине XIX в. чешским естествоиспытателем Г. Менделем, который своими опытами заложил основы современной генетики. В 1868 г. он поставил опыты по скрещиванию гороха, в которых доказал, что наследственность не имеет промежуточного характера, а передается дискретными частицами. Сегодня мы называем эти частицы генами. Результаты своих наблюдений Мендель отразил в опубликованной им научной статье, которая, к сожалению, осталась незамеченной.
Те же самые выводы были вновь получены в 1900 г., когда три исследователя — X. Де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак — провели свои эксперименты, в которых повторно открыли правила наследования признаков. Поэтому основателями новой науки считаются вышеназванные ученые, а свое название эта наука получила в 1906 г., •дал его английский биолог У. Бетсон.
Огромную роль в становлении генетики сыграл датский исследователь В. Иогансен, который ввел в широкий обиход основные
термины и определения, используемые в этой науке. Среди них важнейшим понятием является «ген» — элементарная единица наследственности. Он представляет собой внутриклеточную молекулярную структуру. Как мы знаем сегодня, ген — это участок молекулы ДНК, находящийся в хромосоме, в ядре клетки, а также в ее цитоплазме и органоидах. Ген определяет возможность развития одного элементарного признака или синтез одной белковой молекулы. Как было отмечено ранее, число генов в крупном организме может достигать многих миллиардов. В организме гены являются своего рода «мозговым центром». В них фиксируются признаки и свойства организма, передающиеся по наследству.
Совокупность всех генов одного организма называется генотипом.
Совокупность всех вариантов каждого из генов, входящих в состав генотипов определенной группы особей или вида в целом, называется генофондом. Например, у мухи дрозофилы известна целая серия из 12 генов окраски глаза (красная, коралловая, вишневая, абрикосовая и т.д. до белого цвета). Генофонд является видовым, а не индивидуальным признаком.
Совокупность всех признаков одного организма называется фенотипом.Фенотип представляет собой результат взаимодействия генотипа и окружающей среды.
Генетика изучает два фундаментальных свойства живых систем — наследственность и изменчивость, т.е. способность живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение, а также приобретать новые качества. Наследственность создает непрерывную преемственность признаков, свойств и особенностей развития в ряду поколений. Изменчивость обеспечивает материал для естественного отбора, создавая как новые варианты признаков, так и бесчисленное множество комбинаций прежде существовавших и новых признаков живых организмов.
Генетика о наследственности
В основу генетики легли законы наследственности, обнаруженные Менделем при проведении им серии опытов по скрещиванию различных сортов гороха. В ходе этих исследований им были открыты количественные закономерности наследования признаков, позже названные в честь первооткрывателя законами Менделя. Эти три закона известны как закон единообразия первого поколения
гибридов, закон расщепления и закон независимого комбинирования признаков.
Первый закон Менделя— закон единообразия первого поколения гибридов — устанавливает, что при скрещивании двух особей, различающихся по одной паре альтернативных признаков, гибриды первого поколения оказываются единообразными, проявляя лишь один признак. Например, при скрещивании двух сортов гороха с желтыми и зелеными семенами в первом поколении гибридов все семена имеют желтую окраску. Этот признак, проявляющийся в первом поколении гибридов, называется доминантным. Второй признак (зеленая окраска), называется рецессивным и в первом поколении гибридов подавляется.
Второй закон Менделя— закон расщепления — гласит, что при скрещивании гибридов первого поколения их потомство (второе поколение гибридов) дает расщепление по анализируемому признаку в отношении 3 : 1 по фенотипу, 1:2:1 по генотипу, или Аа + Аа = АА + 2Аа + аа. В этом же примере скрещивания двух сортов гороха с желтыми и зелеными семенами во втором поколении гибридов произойдет расщепление: появятся растения с зелеными семенами (рецессивный признак), однако количество зеленых семян будет в три раза меньше количества желтых (доминантный признак).
Третий закон Менделя— закон независимого комбинирования признаков — утверждает, что при скрещивании организмов, отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях. Так, при дигибридном скрещивании двух сортов гороха с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами во втором поколении гибридов по внешним признакам выявляются четыре группы особей (желтые гладкие семена, желтые морщинистые, зеленые гладкие, зеленые морщинистые) в количественном соотношении — 9:3:3:1.
Хромосомная теория наследственности.Третий закон Менделя действует не во всех случаях. Поэтому важным этапом в развитии генетики явилось создание в начале XX в. американским ученым Г. Морганом хромосомной теории наследственности. Наблюдая деление клеток, Морган пришел к выводу, что основная роль в передаче наследственной информации принадлежит хромосомам клеточного ядра. Американскому ученому удалось выявить закономерности наследования признаков, гены которых находятся в одной хромосоме, — они наследуются совместно. Это называется сцеплением генов, или законом Моргана. Морган логично заключил, что у любого организма признаков много, а число хромосом невелико. Следовательно, в каждой хромосоме должно находиться много генов.
Каждая хромосома состоит их центральной нити, именуемой хромонемой, вдоль которой расположены структуры — хромомеры. Хромосомы приобретают такой вид только во время деления клетки, в другое же время они имеют вид тонких темноокрашенных нитей. В каждой клетке любого организма данного вида содержится определенное число хромосом, но их количество у каждого вида различно. Например, у плодовой мушки дрозофилы их 8, у садового гороха — 14, у жабы — 22, у крысы — 42, у утки — 80, а у микроскопического морского животного радиолярии — 1600. Геном человека состоит из 46 хромосом. У других видов животных количество хромосом может быть различным, но определенным и постоянным для данного вида. Хромосомы всегда парны, т.е. в клетке всегда имеется по две хромосомы каждого вида. Так, у человека имеется 23 пары хромосом. Пары отличаются друг от друга по длине, форме и наличию утолщений и перетяжек.
Ответила генетика также и на вопрос о происхождении половых различий. Так, у человека из 23 пар хромосом 22 пары одинаковы как у мужского, так и у женского организмов, а одна пара — различна. Именно благодаря этой паре обусловлены половые различия, поэтому ее называют половыми хромосомами, в отличие от одинаковых хромосом, названных аутосомами. Половые хромосомы у женщин одинаковы, их называют Х-хромосомами. У мужчин половые хромосомы разные — одна Х-хромосома и одна У-хромосома. Для каждого человека решающую роль в определении пола играет У-хромосома. Если яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, несущим Х-хромосому, развивается женский организм, если же в яйцеклетку проникает сперматозоид, содержащий У-хромосому, развивается мужской организм.
Следующий важный этап в развитии генетики начался в 1930-е гг. и связан с открытием роли ДНК в передаче наследственной информации. Началось раскрытие генетических закономерностей на молекулярном уровне, зародилась новая дисциплина — молекулярная генетика. Тогда же в ходе исследований было установлено, что основная функция генов состоит в кодировании синтеза белков. Затем, в 1950 г. С. Бензером была установлена тонкая структура генов, был открыт молекулярный механизм функционирования генетического кода, понят язык, на котором записана генетическая информация. Для этого используются четыре азотистых основания (аде-нин, тимин, гуанин и цитозин), пятиатомный сахар и остаток фосфорной кислоты. И, наконец, был расшифрован механизм репликации (передачи наследственной информации) ДНК. Известно, что последовательность оснований в одной нити в точности предопределяет последовательность оснований в другой — это так называемый принцип комплиментарности, действующий по типу матрицы.
При размножении две спирали старой молекулы ДНК расходятся, и каждая становится матрицей для воспроизводства новых нитей ДНК. Каждая из двух дочерних молекул обязательно включает в себя одну старую полинуклеотидную цепь и одну новую. Удвоение молекул ДНК происходит с удивительной точностью, чему способствует двухцепочное строение молекулы — новая молекула абсолютно идентична старой. В этом заключается глубокий смысл, потому что нарушение структуры ДНК, приводящее к искажению генетического кода, сделало бы невозможным сохранение и передачу по наследству генетической информации, обеспечивающей развитие присущих организму признаков. Спусковым механизмом репликации является наличие особого фермента — ДНК-полимеразы.
Генетика об изменчивости
Генетические механизмы наследственности тесно связаны с генетическими механизмами изменчивости, т.е. со способностью живых организмов приобретать новые признаки и свойства в процессе взаимодействия организма с окружающей средой. Изменчивость является основой для естественного отбора и эволюции организмов.
По механизмам возникновения и характеру изменений признаков генетика различает две основные формы изменчивости: 1) наследственную (генотипическую) и 2) ненаследственную (фено-типическую), или модификационную изменчивость. Модификаци-онная изменчивость зависит от конкретных условий среды, в которой существует отдельный организм, и дает возможность приспособиться к этим условиям, но в пределах нормы реакции. Так, европеец, долго живущий в Африке, приобретет сильный загар, но цвет его кожи все-таки не будет таким, как у коренных обитателей этого континента. Данные изменения не наследуются.
Изменчивость, связанная с изменением генотипа, называется генотипической изменчивостью.
Генетическая изменчивость передается по наследству и подразделяется на комбинативную и мутационную.
Наиболее ярко наследственная изменчивость проявляется в мутациях — перестройках наследственного основания, генотипа организма. Мутационная изменчивость — это скачкообразное и устойчивое изменение генетического материала, передающееся по наследству. Хотя процесс репликации ДНК и деления клеток обычно идет чрезвычайно точно, иногда, примерно один раз на тысячу или миллион случаев, этот процесс нарушается, и тогда хромосомы новой клетки отличаются от тех, которые были в старой. Таким образом,
мутация возникает вследствие изменения структуры генов или хромосомы и служит единственным источником генетического разнообразия. Существуют разные типы генных и хромосомных мутаций.
Факторы, способные вызывать мутации, называются мутагенами. Они подразделяются на физические (различные виды излучений, высокие или низкие температуры), химические (некоторые лекарства и др.) и биологические (вирусы, бактерии). По значимости для организма мутации подразделяются на отрицательные — летальные (несовместимые с жизнью), полулетальные (снижающие жизнеспособность организма), нейтральные и положительные (повышающие приспособляемость и жизнестойкость организма). Положительные мутации встречаются крайне редко, но именно они лежат в основе прогрессивной эволюции.
Комбинативная изменчивость связана с получением новых комбинаций генов, имеющихся в генотипе. Сами гены при этом не изменяются, но возникают их новые сочетания, что приводит к появлению организмов с другим генотипом и, следовательно, фенотипом. Опыты Менделя по дигибридному скрещиванию являются примером проявления изменчивости, обусловленной перекомбинацией генов, т.е. комбинативной изменчивости. Еще одним примером такой изменчивости является генетическая рекомбинация, которая происходит при половом размножении. Именно поэтому дети похожи на своих родителей, но не являются их точной копией. Кроме того, рекомбинация может происходить за счет включения в геном клетки новых, привнесенных извне генетических элементов — мигрирующих генетических элементов. В последнее время было установлено, что даже само их внедрение в клетку дает мощный толчок к множественным мутациям.
Такой толчок могут давать вирусы — одни из наиболее опасных мутагенов. Вирусы — это мельчайшие из живых существ. Они не имеют клеточного строения, не способны сами синтезировать белок, поэтому получают необходимые для их жизнедеятельности вещества, проникая в живую клетку и используя чужие органические вещества и энергию. У человека, как и у растений, и у животных, вирусы вызывают множество заболеваний.
Хотя мутации — главные поставщики эволюционного материала, однако они относятся к изменениям случайным, подчиняющимся вероятностным, или статистическим, законам. Поэтому они не могут служить определяющим фактором эволюционного процесса. Правда, некоторые ученые рассматривают мутации в качестве основного эволюционного фактора, забывая при этом, что в таком случае необходимо признать изначальную полезность и пригодность абсолютно всех возникающих случайных изменений. А это противоречит наблюдениям в природе и экспериментам в селекции.
В действительности, кроме отбора — естественного или искусственного, не существует никакого другого средства регулирования наследственной изменчивости. Только отбор со стороны природы или человека может сохранить случайно появившиеся изменения, оказавшиеся полезными в определенных условиях, и использовать их для дальнейшей эволюции.
Тем не менее, идея о ведущей роли мутаций в эволюционном процессе легла в основу теории нейтральных мутаций, созданной в 70—80-е гг. XX в. японскими учеными М. Кимурой и Т. Ота. Согласно этой теории изменения в функциях белоксинтезирующего аппарата являются результатом случайных, нейтральных по своим эволюционным последствиям мутаций. Их истинная роль — провоцировать генетический дрейф — изменение частоты генов в популяции под действием совершенно случайных факторов. На этой основе была провозглашена нейтралистская концепция недарвиновской эволюции, сущность которой заключается в идее, что на молекулярно-генетическом уровне естественный отбор не работает. И хотя эти представления не являются общепринятыми среди биологов, очевидно, что непосредственной ареной действия естественного отбора является фенотип, т.е. живой организм, онтогенетический уровень организации жизни.
Рекомендуемые страницы:
lektsia.com
Комплекс доказательств теории эволюции — Мегаобучалка
Сведения, подтверждающие дарвиновскую теорию эволюции, были получены из самых разных источников, среди которых важнейшее место занимают палеонтология, биогеография, систематика, селекция растений и животных, морфология, сравнительная эмбриология и сравнительная биохимия.
Палеонтологиязанимается изучением ископаемых остатков, т.е. любых сохранившихся в земной коре следов прежде живших организмов. Среди них — целые организмы, твердые скелетные структуры, окаменелости, отпечатки.
Такие следы были хорошо известны ученым задолго до появления палеонтологии в качестве самостоятельной науки. Их считали либо останками существ, сотворенных раньше других, либо артефактами, помещенными в горные породы Богом.
В XIX в. эти находки были истолкованы с точки зрения теории эволюции. Дело в том, что в самых древних породах встречаются следы очень немногих простых организмов. В молодых породах находят разнообразные организмы, имеющие более сложное строение. Кроме того, достаточно много примеров существования видов лишь на одном из этапов геологической истории Земли, после чего они исчезают. Это понимается как возникновение и вымирание видов с течением времени.
Постепенно ученые стали находить следы все большего количества «недостающих звеньев» в эволюции жизни — либо в виде ока-менелостей (например, археоптерикс — переходная форма между рептилиями и птицами), либо в виде ныне живущих организмов, близких по своему строению к ископаемым формам (например, латимерия, относящаяся к давно вымершим кистеперым рыбам). Конечно, ученым удалось найти далеко не все переходные формы, поэтому палеонтологическая летопись нашей планеты не является непрерывной, и этим аргументом пользуются противники эволю-
ционной теории. Тем не менее, ученые находят убедительные объяснения этого факта. В частности, считается, что далеко не все умершие организмы оказываются в условиях, благоприятных для их сохранения. Большая часть погибших особей съедается падальщиками, разлагается, не оставляя никаких следов, возвращается в круговорот веществ в природе.
Палеонтологам удалось открыть некоторые закономерности эволюции. В частности, с ростом сложности организма продолжительность существования вида сокращается, а темпы эволюции возрастают. Так, виды птиц в среднем существуют 2 млн. лет, млекопитающие — по 800 тыс. лет, предки человека — около 200 тыс. лет. Также удалось выяснить, что продолжительность жизни вида зависит от размера его представителей.
Географическое распространение (биография).Все организмы приспособлены к среде своего обитания. Поэтому все виды возникли в каком-то определенном ареале, а оттуда они могли распространиться в области со схожими природными условиями. Степень расселения зависит от того, насколько успешно могут данные организмы обосноваться в новых местах, насколько сложны естественные преграды, стоящие на пути расселения этого вида (океаны, горы, пустыни). Поэтому обычно распространение видов идет лишь в том случае, если подходящие территории расположены близко друг от друга. Так, в далеком прошлом массивы суши располагались ближе друг к другу, чем сейчас, и это способствовало широкому расселению многих видов. Если же в какой-то области нет более развитых видов, то это указывает на раннее отделение данной территории от места первоначального происхождения видов. Именно поэтому в Австралии сохранилось большое число сумчатых, отсутствующих в Европе, Африке и Азии.
Данные факты не объясняют механизма возникновения новых видов, но указывают на то, что разные группы возникали в разное время и в разных областях, подтверждая, таким образом, теорию эволюции.
Систематика.Первую таксономическую классификацию, в которую вошли выделенные единицы-таксоны, находящиеся в отношениях иерархического соподчинения создал К. Линней. В качестве единиц-таксонов Линней выделял: вид, род, семейство, отряд, класс, тип и царство. В основу своей классификации он положил структурное сходство между организмами, которое можно представить как результат их адаптации к определенным условиям среды на протяжении некоторого периода. Таким образом, эта классификация хорошо вписывается в эволюционную теорию, иллюстрируя процесс эволюции на Земле.
Селекция растений и животных.Помимо естественного отбора существует искусственный отбор, связанный с целенаправленной
деятельностью человека по сохранению и созданию нужных видов. Именно так, путем селекции, из диких предков были выведены все культурные сорта растений и породы домашних животных. Ссылка на искусственный отбор дала Дарвину возможность провести аналогию с естественным отбором, идущим в природе.
С созданием генетики стало ясно, что в ходе искусственного отбора сохраняются гены, полезные с точки зрения человека, и убираются гены, не устраивающие его.
Сравнительная анатомиязанимается сопоставлением различных групп растений и животных друг с другом. При этом выявляются общие структурные черты, присущие им. Так, у всех цветковых растений есть чашелистники, лепестки, тычинки, рыльце, столбик и завязь, хотя у разных видов они могут иметь разные размеры, окраску, число составляющих их частей и некоторые особенности их строения. То же самое можно сказать и о животных.
Таким образом, сравнительная анатомия выявляет гомологичные органы, построенные по одному плану, занимающие сходное положение и развивающиеся из одних и тех же зачатков. Существование таких органов, как и появление рудиментарных органов, сохраняющихся у организмов, но не выполняющих никакой функции, можно объяснить только с позиций теории эволюции.
Сравнительная эмбриология.Одним из основоположников этой науки стал К. Бэр, который изучал эмбриональное развитие у представителей разных групп позвоночных. При этом он обнаружил поразительное сходство в развитии зародышей всех групп, особенно на ранних этапах их развития.
После этого Э. Геккель высказал мысль о том, что ранние стадии развития зародыша повторяют эволюционную историю своей группы. Он сформулировал закон рекапитуляции, согласно которому онтогенез повторяет филогенез. Иными словами, индивидуальное развитие организма повторяет развитие всего вида. Так, зародыш позвоночных на разных этапах своего развития имеет признаки рыбы, амфибии, рептилии, птицы и млекопитающего. Поэтому на ранних стадиях развития зародыша бывает очень сложно определить, к какому виду он принадлежит. Лишь на поздних этапах эмбрион приобретает сходство с взрослой формой.
Закон рекапитуляции может быть объяснен только наличием общих предков у всех живых организмов, что подтверждает эволюционную теорию.
Сравнительная биохимия.С ее появлением у эволюционной теории появились строго научные доказательства. Именно сравнительная биохимия показала наличие одинаковых веществ у всех организмов, подтверждающее их очевидное биохимическое родство. Вначале было доказано родство всех белков, а позднее — нуклеиновых кислот.
Иммунные реакции также подтверждают наличие эволюционных связей. Если белки, содержащиеся в сыворотке крови, ввести в кровь животным, у которых этих белков нет, то они действуют как антигены, побуждая организмы животных вырабатывать антитела.
megaobuchalka.ru
Критика эволюционизма — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Карикатура 1872 года, предлагающая быка в качестве промежуточного звена происхождения человека от свиньи: «Происхождение видов путём естественного отбора. Чарльзу Дарвину от Чарльза Беннетта»Критика эволюционизма появилась сразу после того, как в начале девятнадцатого века появились идеи эволюционизма[1]. Эти идеи заключались в том, что развитие общества и природы управляется естественными законами, которые стали известны образованной публике по книге Джорджа Комбе (англ.)русск. The Constitution of Man (1828) и анонимной Vestiges of the Natural History of Creation (1844). После того, как Чарльз Дарвин опубликовал Происхождение видов, большая часть научного сообщества убедилась в том, что эволюция — это гипотеза, основанная на опытных данных. В 30-х и 40-x годах прошлого века ученые разработали синтетическую теорию эволюции (СТЭ), которая объединила идею дарвиновского естественного отбора с законами наследственности и данными популяционной генетики. С этого времени существование эволюционных процессов и способность современных эволюционных теорий объяснить, почему и как протекают эти процессы, поддерживается подавляющим большинством биологов[2].
После появления СТЭ почти вся критика эволюционизма осуществляется религиозными деятелями, а не учеными[3].
Однако многие верующие, которые верят в то, что Бог (боги) является творцом мира, не считают эволюционизм угрозой своим убеждениям, принимая эту теорию и процесс как допустимые. Среди этих теистических эволюционистов есть теологи, которые утверждают, что они смогли увидеть в эволюции божественный замысел[4]. Часть западных христиан отвергла эволюционизм как «ересь», однако большинство предприняло попытку примирить концепцию эволюционизма с библейской версией творения[5].
В противоположность ранним аргументам против эволюции, которые были либо полностью научными, либо полностью религиозными, некоторые современные аргументы иногда смешивают оба типа. В частности, американские движения Научный креационизм и Разумный замысел подвергают сомнению эмпирическую основу науки и утверждают, что существует большее число доказательств создания всего живого неким разумным существом или сотворения мира согласно описанию в Библии. Многие аргументы против эволюции относятся к аргументам против доказательств эволюции, а также методо
ru.wikipedia.org
Доказательства эволюции — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Ископаемый археоптерикс, обнаруженный вскоре после публикации «Происхождения видов». Строение черепа археоптерикса (наличие зубов), длинный хвостовой отдел позвоночника из 20 позвонков, пальцы с развитыми фалангами на передних конечностях, наличие брюшных рёбер, отсутствие клюва и ряд других признаков характерны для рептилий. В то же время общая форма тела, сросшиеся ключицы, трёхпалые передние конечности и характер оперения, включающего сложно устроенные маховые перья, характерны для птиц. Тем самым археоптерикс занимает по морфологии промежуточное положение между пресмыкающимися и птицами, то есть является переходной формой[~ 1].Доказа́тельства эволю́ции — научные данные и концепции, подтверждающие происхождение всех живых существ на Земле от общего предка[~ 2]. Благодаря этим доказательствам основы эволюционного учения получили признание в научном сообществе, а ведущей системой представлений о процессах видообразования стала синтетическая теория эволюции[1][~ 3].
Эволюционные процессы наблюдаются как в естественных, так и лабораторных условиях. Известны случаи образования новых видов[2]. Описаны также случаи развития новых свойств посредством случайных мутаций[3]. Факт эволюции на внутривидовом уровне доказан экспериментально, а процессы видообразования непосредственно наблюдались в природе.
Чтобы получить сведения об эволюционной истории жизни, палеонтологи анализируют ископаемые останки организмов. Степень родства между современными видами можно установить, сравнивая их строение[4], геномы, развитие эмбрионов (эмбриогенез)[5]. Дополнительный источник информации об эволюции — закономерности географического распространения животных и растений, которые изучает биогеография[6]. Все эти данные укладываются в единую картину — эволюционное дерево жизни.
encyclopaedia.bid
