Дарвинизм
Дарвинизм — учение Чарльза Дарвина о закономерностях исторического развития живой природы. Согласно Дарвину, виды изменяются постепенно, а главным фактором образования приспособлений и новых видов является естественный отбор, действующий в условиях борьбы за существование.
Предпосылки учения Дарвина
Дарвин обобщил наблюдения, сделанные во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль», и использовал достижения селекции, геологии, биогеографии и сравнительной анатомии. Особенно важными были два наблюдения: организмы имеют общих предков, а современные виды не являются неизменными.
- Изменяемость организмов. Особенности особей внутри одного вида различаются: например, птицы могут отличаться размером клюва, а растения — высотой и сроками цветения.
- Наследственность. Часть различий передаётся потомкам. Именно наследуемые признаки могут накапливаться в ряду поколений.
- Избыточная плодовитость. Организмы производят больше потомков, чем может дожить до размножения.
- Ограниченность ресурсов. Пища, вода, убежища и места размножения существуют в ограниченном количестве.
- Неоднородность среды. Условия жизни различаются во времени и пространстве, поэтому разные признаки дают неодинаковые преимущества.
Дарвинизм — эволюционное учение, согласно которому виды исторически изменяются, имеют общих предков, а приспособления и многообразие организмов формируются преимущественно в результате наследственной изменчивости и естественного отбора.
До Дарвина широко распространялись представления о постоянстве видов и о целенаправленном изменении организмов. В отличие от ламаркизма, дарвинизм объясняет эволюцию не прямым стремлением организма к совершенству и не наследованием приобретённых в течение жизни признаков, а отбором случайно возникающих наследственных различий.
Изменчивость и наследственность
Материалом для отбора служит изменчивость. Дарвин различал определённую и неопределённую изменчивость. Определённая изменчивость возникает у многих особей под действием одинаковых условий, например изменение окраски под влиянием среды. Неопределённая изменчивость появляется индивидуально и в разных направлениях; именно она особенно важна для естественного отбора.
С точки зрения современной биологии наследственная изменчивость связана прежде всего с мутациями и рекомбинациями генетического материала. Дарвин ещё не знал законов Менделя и природы генов, поэтому не мог точно объяснить механизм наследования. Однако он правильно выделил наследуемые различия как необходимое условие эволюции. Современное продолжение этих идей рассматривает популяцию как единицу эволюции и изучает изменения частот аллелей.
Естественный отбор возможен, если одновременно существуют: 1) изменчивость признака; 2) наследуемость хотя бы части различий; 3) различия в выживаемости или размножении особей.
Если признак не наследуется, он может быть полезен отдельной особи, но не закрепится в популяции через естественный отбор. Если все особи одинаковы, отбирать нечего. Если ресурсы не ограничены и все потомки выживают, преимущество в размножении также не приводит к отбору.
Борьба за существование и естественный отбор
Избыточное размножение неизбежно приводит к борьбе за существование — совокупности взаимоотношений организмов между собой и с условиями среды. Дарвин выделял три формы борьбы.
| Форма борьбы | Содержание | Пример |
|---|---|---|
| Внутривидовая | Соперничество особей одного вида за одинаковые ресурсы | Сосны конкурируют за свет и минеральные вещества |
| Межвидовая | Взаимодействия особей разных видов | Лисица и хищная птица используют сходную добычу |
| С неблагоприятными условиями среды | Противостояние холоду, засухе, недостатку кислорода и другим факторам | Гибель теплолюбивых растений при заморозке |
Естественный отбор — сохранение и преимущественное размножение особей, которые обладают полезными в данных условиях наследственными признаками. Менее приспособленные особи чаще погибают или оставляют меньше потомков. Поэтому доля полезного признака постепенно увеличивается.
Приспособленность — относительное соответствие строения, функций и поведения организма условиям среды, повышающее вероятность его выживания и размножения. Приспособленность всегда конкретна: признак полезен в одних условиях и может быть вреден в других.
Какое условие необходимо для закрепления признака естественным отбором?
Механизм и результаты естественного отбора
Естественный отбор не создаёт признаки по заранее заданной цели. Сначала возникают наследственные различия, а затем условия среды повышают вероятность размножения одних особей по сравнению с другими. Через поколения изменяется состав популяции.
- В популяции появляются наследственные различия.
- Организмы производят больше потомков, чем может выжить.
- Возникает конкуренция за ограниченные ресурсы.
- Особи с полезными в данных условиях признаками чаще выживают и размножаются.
- Признаки передаются потомкам и постепенно распространяются в популяции.
В расчётных задачах относительную приспособленность \(W\) можно понимать как отношение числа потомков данной особи или группы к среднему числу потомков в популяции. Если \(W>1\), вклад в следующее поколение выше среднего; если \(W<1\) — ниже среднего.
Естественный отбор приводит к адаптации популяций, увеличению разнообразия организмов, расхождению признаков и образованию новых видов. Он не обязательно делает организм «совершенным»: отбор сохраняет достаточно эффективные признаки в конкретной среде.
В зависимости от направления изменений выделяют формы отбора. Движущий отбор благоприятствует одному крайнему варианту признака, например увеличению устойчивости бактерий к антибиотику. Стабилизирующий отбор сохраняет среднее значение признака и устраняет крайние варианты. Разрывающий отбор поддерживает оба крайних варианта и может способствовать разделению популяции.
Происхождение видов и значение дарвинизма
Дарвин считал, что новые виды возникают постепенно из ранее существовавших форм. Важным механизмом он называл расхождение признаков: разные группы одного вида приспосабливаются к разным условиям или ресурсам. При длительной изоляции различия накапливаются, и группы могут утратить возможность скрещиваться с образованием плодовитого потомства.
Общий план строения организмов и сходство зародышевого развития объясняются общностью происхождения. Разнообразие форм жизни — результат ветвления эволюционного процесса, а не независимого возникновения каждого вида. Современная синтетическая теория эволюции дополняет дарвинизм сведениями о мутациях, рекомбинациях, генетическом дрейфе и роли популяций.
Разобрать пример ЕГЭ/ОГЭ
В популяции насекомых 20% особей устойчивы к инсектициду и оставляют в среднем 6 потомков, а 80% неустойчивы и оставляют по 2 потомка. Определите, какая группа внесёт больший вклад в следующее поколение, и объясните изменение доли устойчивых особей.
Устойчивая группа оставила 120 потомков, неустойчивая — 160, поэтому по абсолютному числу потомков больше вклад неустойчивой группы. Однако доля устойчивых особей в следующем поколении возрастёт с 20% до примерно 42,9%, потому что одна устойчивая особь в среднем размножается в три раза успешнее: \(6/2=3\). Это пример естественного отбора.
Не говорите, что организмы изменяются «по желанию» или стремятся приспособиться. Не путайте борьбу за существование с обязательной прямой дракой: это также конкуренция и воздействие неблагоприятных факторов. Не утверждайте, что отбор действует на вид целиком: непосредственно он различает особей, а эволюционные изменения проявляются в популяции. Не считайте любое полезное изменение наследственным.
Quick-test
Проверьте себя
Главное
- Дарвинизм объясняет эволюцию наследственной изменчивостью, борьбой за существование и естественным отбором.
- Избыточная плодовитость и ограниченность ресурсов создают конкуренцию между организмами.
- Естественный отбор сохраняет особей, которые в данных условиях выживают и размножаются успешнее.
- Результаты отбора — адаптация, расхождение признаков, многообразие видов и их историческое образование.
- Современная синтетическая теория дополняет идеи Дарвина генетическим объяснением наследственности и популяционных изменений.