Главный труд Чарльза Дарвина 1859г.

«Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life)» был классическим индуктивным исследованием где на основе фактов делались выводы первого порядка, а на их основе заключения более высоких порядков.

Основные Положения Эволюционного Учения Ч. Дарвина:

Эволюционная теория Дарвина представляет собой целостное учение об историческом развитии органического мира. Она охватывает широкий круг проблем, важнейшими из которых являются доказательства эволюции, выявление движущих сил эволюции, определение путей и закономерностей эволюционного процесса и др.

Сущность эволюционного учения заключается в следующих основных положениях:

1. Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда не были кем-то созданы.

2. Возникнув естественным путем, органические формы медленно и постепенно преобразовывались и совершенствовались в соответствии с окружающими условиями.

3. В основе преобразования видов в природе лежат такие свойства организмов, как наследственность и изменчивость, а также постоянно происходящий в природе естественный отбор. Естественный отбор осуществляется через сложное взаимодействие организмов друг с другом и с факторами неживой природы; эти взаимоотношения Дарвин назвал борьбой за существование.

4. Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям их обитания и многообразие видов в природе.

Дарвин и его учение («Происхождение видов путем естественного отбора», 1859)

Историческая заслуга Дарвина не в том, что он указал на наличие биологической эволюции (об этом говорили многие мыслители задолго до него), а в том, что он вскрыл материальные факторы эволюции (наследственность и изменчивость) и один из движущих факторов (естественный отбор) и вскрыл тем самым причины протекания биологической эволюции.

 

«Триада» Дарвина:

В основе дарвиновской триады лежат изменчивость, наследственность и естественный отбор.

Изменчивостью называются любые проявления стохастичности и неопределенности. Второй важнейший фактор, определяющий процессы развития, – наследственность – это термин, отражающий влияние прошлого на будущее.

Третий фактор – отбор. Внутривидовой отбор отбирает те признаки, те особенности, которые, возникнув в результате действия случайных факторов, затем передаются в будущее за счет действия механизмов наследственности.

(Естественный) отбор - это не случайный, а строго закономерный процесс, придающий эволюции направленность и в конечном счете создающий сложные адаптации, похожие на результат "разумного проектирования". Э. в результате отбора это постепенный процесс «сбора» полезных мутаций.

Возможность появления новых, полезных для организма признаков посредством случайных единичных мутаций генов подтверждена многочисленными фактами.

Чтобы дикий рис превратился в культурный, хватило единственной мутации по замене 1 АК в белке, отделяющем зерно от плодоножки (неопадающий рис). Взаимная адаптация человека и риса. Одного нуклеотида искусственно замененного в гене-регуляторе хватило чтобы изменить поведение одного вида бактерий на групповое (плодовые тела – защита от паразитов).

Естественный отбор - это сочетание двух обстоятельств:
1) наследственной изменчивости

2) разного успеха размножения.

Особи в пределах каждого вида различаются по своим наследственным свойствам; некоторые из этих свойств влияют (статистически) на число потомков, оставляемых особью.

Между искусственным и естественным отбором нет непроходимой пропасти.

Злаки с неосыпающимися семенами выведены нами бессознательно, и наоборот, у термитов и муравьев есть сельское хозяйство с миллионолетним отбором видов грибов которые уже не могут существовать самостоятельно.

У животных самки в ходе полового отбора становятся селекционерами - павлинихи создали роскошные узоры на хвостах самцов-павлинов точно так же, как голубеводы создали причудливые украшения у декоративных пород голубей; а насекомые опылители – яркие и пахучие цветы (отбор шел на способность привлечь опылителей. Вкусы насекомых и нас совпали т.к. мы любим сладкое. Но часть красоты цветов и птиц нам недоступна т.к. она выполнена в ультрафиолетовом диапазоне. Так что это сделано не для нас (как бы не утверждали креационисты).

Дарвин и его учение:

· Эволюция в пространстве (Галапагоссы: дивергенция гигантских сухопутных черепах, вьюрков: открытие принципа дивергенции – расхождение признаков у потомков общего предка)

· Эволюция во времени (палеонтологические раскопки в Уругвае и Андах – ископаемые гигантские ленивцы и броненосцы)

Современная теория эволюции считает, что эволюция происходит генетически, вследствие естественного отбора качеств и свойств, передающихся по наследству.

Американский ученый Райт в 1931 году разработал теорию случайного дрейфа генов, в которой говорится о влиянии случайных причин - климатических, природно-катастрофических и прочих на формирование генофонда.

Ученый Джордж Симпсон в 1948 году, основываясь на гипотезе случайного дрейфа генов, разработал концепцию квантовой эволюции, по которой дрейф генов, - случайное генетическое событие, независящее от естественного отбора, является обязательным условием для образования нового вида.

Идея случайного изменения генов нашла также отражение в теории нейтральности М. Кимура. Теория нейтральной эволюции, опираясь на важную роль случайных мутаций в эволюции, объясняет процессы, проходящие на клеточном уровне.

Согласно современной теории эволюции, механизм эволюции рассматривается как состоящий из случайных мутаций генов и передача по наследству наиболее удачных мутаций, адаптированных к выживанию в окружающей среде.

Мутации и естественный отбор дополняют друг друга и по отдельности не способны создать эволюционные изменения. В ходе эволюции естественный отбор влияет на улучшение видов.

Структурно современная теория эволюции состоит из теорий о процессах микро- и макроэволюций. Теория микроэволюции рассматривает необратимые генетические и экологические изменения в популяции, которые могут привести к появлению нового вида.

Виды живых существ на Земле существуют в виде популяций, которые рассматриваются как элементарные единицы эволюции.

Теория макроэволюции изучает закономерности развития жизни на Земле в целом, включая и происхождение человека как отдельного биологического вида. Обе теории считают, что эволюция происходит в результате изменений в окружающей среде.

Тем не менее, «Микро-» и «макроэволюция» ничем принципиально не отличаются.

 

Современное дополнение к «триаде»: Называть современную теорию эволюции "дарвинизмом" или "теорией Дарвина" - плохо, потому что биологическая наука очень далеко продвинулась в понимании эволюции по сравнению с исходной теорией Дарвина. Естественный отбор — единственная известная причина адаптаций, но не единственная причина эволюции. К числу ее неадаптивных (случайных) причин относятся генетический дрейф, поток генов и мутации.

 

12. Дрейф генов. В чем его роль в эволюции и почему он есть всегда?

Дрейф генов – случайные изменения частоты встречаемости аллелей генов в популяции в результате реализации в потомстве разных гамет, вымирания, миграции и прочих причин.

Эволюция – это изменение частот аллелей (встречаемости генетических вариантов) в популяции. Есть два основных механизма этого изменения – генетический дрейф и естественный отбор. Остановить их нельзя, поэтому и Э. вечна.

Дрейф генов – как новый источник случайности в эволюции на стадии закрепления мутаций (это первый ее источник).
ДГ отбирает часть ответственности у естественного отбора действуя как против, так и вместе с ним. Теорема Фишера: «средняя приспособленность популяции не может падать» Согласно дарвинизму и СТЭ приспособленность популяции в ходе эволюциине может падать, согласно теории дрейфа генов – иногда может.

 

 

 

При «слепом» выборе (20 по 1) из каждой предыдущей банки и заполнении следующей банки на основе этого выбора (красный - красным, синий – синим) в конце останется один цвет.

 

Эффект основателя (поток генов) Редкие рецессивные
аллели могут очень долго «вымываться»
из популяции,
т.к. чем они реже, тем слабее на них действует отбор. Далее они либо исчезают в результате дрейфа генов, либо подхватываются отбором, если становятся выгодными или сохраняются в изолированной группе.

Центральный принцип эволюции: «Репликация цифровых носителей информации (таких как ДНК, РНК и белки) неизбежно подвержена ошибкам (их снижение требует затрат энергии), что автоматически ведет к эволюции путем естественного отбора или дрейфа генов» (если только ошибки не превышают критического порога 1-10 на геном за цикл репликации).

Эволюция – это изменение частот аллелей (встречаемости генетических вариантов) в популяции. Есть два основных механизма этого изменения – генетический дрейф и естественный отбор. Остановить их нельзя, поэтому и Э. вечна.

Без очищающего отбора накапливаются слабовредные мутации просто потому что мутагенез неостановим, а больш-во ненейтральных мутаций - вредно, а не полезно. Стало быть даже клонированием с запретом размножения дрейф генов можно остановить, но не остановить накопления вредных изменений. Тут нужен очищающий отбор, что стало проблемой в современном мире где он ослаблен.

Но все равно - репродуктивный успех у таких особей ниже!

Дрейф генов – как новый источник случайности в эволюции на стадии закрепления мутаций (это первый ее источник).ДГ отбирает часть ответственности у естественного отбора действуя как против, так и вместе с ним. Теорема Фишера: «средняя приспособленность популяции не может падать».

Адаптивный ландшафт Сьюэла Райта (1931) одного из отцов популяционной генетики. Согласно дарвинизму и СТЭ приспособленность популяции в ходе эволюции не может падать, согласно теории дрейфа генов – иногда может.

 

 

13. Половой отбор как важный инструмент эволюции у человека и высших животных. Примеры.

Половой отбор- мощный признак эволюции.

Ч.Дарвин: «Происхождение человека и половой отбор». «Партнеры выбирают те признаки, отбор на которые был поддержан у их пола в череде поколений» (Фишер). Если яркий хвост самца – внешний признак «хороших» генов (оставляет больше потомков), то отбор на него через самок усилится. «Принцип гандикапа» - признак должно быть трудно «подделать».

• Возможен случайно возникший отбор (мутация) у самок на признак, вообще не имеющий отношения к качеству генов или приспособленности (мода, «фишеровское убегание»). Но если самки выбирают действительно «хороший признак» – они, как селекционеры хвостов у голубей, очень ускоряют эволюцию. Отбор может идти и на талант, остроумие и проч.

• Выбор обычно осуществляет пол, который больше энергии вкладывает в потомство.

Примеры: Большерогий олень – типичная жертва полового отбора в плейстоцене (400 тыс. л.н.)