Биология. 11 класс

Урок 1. Возникновение и развитие эволюционных идей

Возникновение и развитие жизни на Земле

Эволюционные теории

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

 

Вопросы возникновения и развития жизни на Земле интересовали человечество с самых ранних этапов его развития, люди пытались объяснить появление живых существ на Земле, а самое главное свое появление.

Этапы развития эволюционных идей

В исторической хронологии развития эволюционных идей в биологии условно можно выделить четыре этапа. Первый этап начинается от Древнего мира и длится до эпохи Средневековья. На этом этапе появляются предпосылки к становлению эволюционной биологии, выделению основных направлений изучения эволюции. В это время появляются такие теории, как самозарождение жизни, влияние условий среды на организмы. Основными мыслителями того времени являются Аристотель, Демокрит, Эмпедокл. Многие из теорий, выдвинутых этими философами, нашли свое продолжение в трудах ученых эпохи Возрождения и Нового времени. Некоторые же из этих теорий были опровергнуты при постановке научных опытов.

Второй этап относится к эпохе Средневековья. В этот период на первый план выходит теория божественного сотворения мира. Все иные теории становятся недопустимыми, начинаются гонения на ученых. Развитие науки идет на спад. На данном этапе основной теорией происхождения и развития жизни на Земле была теологическая, божественная. Согласно данной концепции - Бог создал Землю и все живое на ней.

Третий этап развития эволюционных идей относится к эпохе Возрождения и Новому времени. Данный этап характеризуется началом классификации живых организмов, где первым основным направлением становится систематика; выдвижением глобальных теорий эволюции организмов и открытием новых законов. Основными мыслителями этого времени являются: Ламарк, Кювье, Бюффон, Линней, Дарвин, Мендель. Одни из ученых продолжают придерживаться теории самозарождения, например Ламарк. Другие же открывают новые законы и выдвигают новые теории: Дарвин, Мендель.

Основные положения и высказывания о зарождении и развитии жизни на Земле.

Карл Линней в своей книге "Философия ботаники" писал: "Все, что встречается в природе принадлежит к элементам и натуралиям. Натуралии принадлежат к трем царствам природы: камней, растений, животных".

Классификации живых организмов созданная Линнеем построена по иерархическому принципу. Различные уровни иерархии (ранги) имеют собственные названия: класс, отряд, род и вид. Это упростило процесс изучения и способствовало дальнейшему открытию и развитию новых закономерностей организации живой природы.

Жорж Луи Бюффон, в противоположность Карлу Линнею, отстаивавшему в своей классификации мысль о постоянстве видов, высказывал прогрессивные идеи об изменяемости видов под влиянием условий среды (климата, питания и т.д.). Эти суждения стали отправной точкой для формирования взглядов об изменчивости видов, естественном отборе, а, следовательно, и об эволюции живых существ.

Жорж Кювье, работая в области палеонтологии, стал основателем такого течения в науке, как сравнительная анатомия. Его теория «соотношения частей организма» выявляет взаимосвязь всех органов и структур между собой, а их строение и функционал ставит в зависимость от условий окружающей среды, питания, размножения.

Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка.

Самым важным трудом Ламарка стала книга "Философия зоологии", вышедшая в 1809 году. В своем труде Ламарк разделяет два направления изучения природы: экономическое (потребительское) и философское. Развитие первого направления было обусловлено тем, что в этот период происходит активный промышленный рост, развитие техники, а развитие второго направления определялось раскрытием механизмов развития живой природы.

Ламарк продолжает идею Линнея о классификации организмов, написав в монографии о необходимости разделения живых организмов по классам, отрядам, семействам, видам для закрепления знания о биоразнообразии.

В вопросе происхождения жизни на Земле Ламарк продолжает развивать идею, высказанную еще Демокритом, о самозарождении живых организмов. Об этом он пишет в своей книге "Естественная история"

Однако теория самозарождения жизни была опровергнута рядом опытов, проведенных Франческо Реди (1626-1698 гг.), Ладзаро Спалланцани (1729 - 1799 гг.), Луи Пастером (1822 - 1895 гг.). (получается, что теория была опровергнута опытами ещё до того, как Ламарк опубликовал свой труд???)

По вопросу эволюции живых организмов Ламарк сформулировал законы, из которых следует, что у живых организмов развиваются те органы, которые им более необходимы, а приобретенные улучшения наследуются. В качестве примера приведено появление длинной шеи жирафа. Ламарк объясняет такое строение животного тем, что жирафу приходилось постоянно тянуться вверх за листьями (теория упражнения органов). Впоследствии суждения Ламарка были опровергнуты научными опытами и открытиями генетики.

Эволюционная теория Ч. Дарвина

Чарльз Дарвин в своей книге "Происхождение видов путем естественного отбора" писал следующее: "Если при изменяющихся условиях жизни органические существа могут представить индивидуальные уклонения почти в любой части своей организации, а это оспаривать невозможно; если в силу геометрической прогрессии размножения завязывается жестокая борьба за жизнь в каком-либо возрасте, в какой-либо год или время года, а это, конечно, невозможно оспаривать; а также если вспомнить бесконечную сложность отношений организмов как между собой, так и с их жизненными условиями и возникающее из этих отношений бесконечное разнообразие полезных особенностей строения, внутреннего склада и привычек, - если принять все это во внимание, то было бы крайне невероятно, чтобы никогда не проявлялись уклонения, полезные для обладающего ими организма, точно так же, как возникали многочисленные уклонения, полезные для человека. Но если уклонения, полезные для какого-нибудь организма, когда-нибудь проявляются, то обладающие ими организмы, конечно, будут иметь всего более шансов на сохранение в борьбе за жизнь, а в силу могучего начала наследственности они обнаружат стремление передать их потомству. Это начало сохранения, или переживания наиболее приспособленных я назвал естественным отбором. Оно ведет к усовершенствованию каждого существа в отношении к органическим и неорганическим условиям его жизни и, следовательно, в большинстве случаев, и к тому, что можно считать восхождением на более высокую ступень организации" .

Основным механизмом понимания Дарвином изменяющихся природных условий в качестве движущей силой естественного отбора, сыграл искусственный отбор, сделавший привычным взгляд на одомашненных животных и одомашненные растения как на результат такого отбора.

Четвертый этап относится к двадцатому веку. На этом этапе продолжается развитие идей, выдвинутых учеными эпохи Возрождения и Нового времени. Открываются новые законы в области генетики. Развивается и переосмысляется теория "дарвинизма", хотя в настоящее время не все ученые согласны с ее положениями.

Синтетическая теория эволюции.

Теория, предложенная Дарвином, развивалась вплоть до современности. В настоящее время некоторые учёные продолжают ее придерживаться, некоторые находят в ней ошибки и считают, что данный взгляд на эволюцию стоит пересмотреть, так как теория Дарвина не раскрывает сам механизм протекания эволюции живых существ, а только объясняет её причины.

Большую роль в развитии эволюционного учения сыграло открытие законов генетики. Генетика способна объяснить многие происходящие видоизменения организмов. Основоположником этой науки является Грегор Мендель.

В настоящее время для изучения теории эволюции предлагается синтетическая теория, включающая в себя положения теории эволюции Дарвина и генетику. Из теории Дарвина берется естественный отбор, а генетика объясняет сам механизм формирования вида.

Положения синтетической теории эволюции.

Элементарной единицей эволюции считается популяция;

Материалом для эволюции является мутационная и рекомбинационная изменчивость;

Естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов;

Дрейф генов и принцип основателя выступают причинами формирования нейтральных признаков;

Вид есть система популяций, репродуктивно изолированных и экологически обособленных от популяций других видов;

Видообразование (микроэволюция) происходит в результате работы генетических изолирующих механизмов в условиях географической изоляции.

Внешние условия (экологические факторы: абиотические, биотические и антропогенные) и деятельность организмов влияют на развитие тех или иных видов. При изменении условий окружающей среды организму необходимо к ним приспособиться, что провоцирует изменения на генном уровне. В процессе приспособления организмов к окружающей среде выживают наиболее устойчивые к условиям среды, наименее устойчивые погибают, происходит естественный отбор. Среди организмов идет как конкуренция, так и взаимопомощь.

В самом организме происходит: 1) преобразование на генном уровне (приспособление к температуре, мимикрия, сезонные линьки, анабиоз и др.); 2) физическое приспособление (естественный отбор: расширение ареала обитания, увеличение популяции, конкуренция внутри вида, борьба за территорию); 3) развитие у некоторых видов механизма взаимопомощи (муравьи, пчелы), что значительно помогает в борьбе за выживание.

Молекулярные свидетельства эволюции

Молекулярные свидетельства эволюции

Доказать современные представления об эволюции жизни прямыми методами невозможно. Современная биология накопила уже много косвенных свидетельств и соображений в пользу эволюции.

Молекулярные данные предоставляют нам убедительные свидетельства эволюции. Реконструкция истории жизни на основе этих данных показывает, что вся земная жизнь представляет собой единое филогенетическое древо, и все современные виды связаны неразрывными нитями родства.

Используя сравнение последовательностей ДНК, мы можем проанализировать сходство и различия между генами давно вымерших видов в ископаемых останках и современных организмов.

Исходя из данных такого анализа, все живые организмы имеют одинаковые механизмы записи, передачи и считывания наследственной информации:

1) записывание информации в виде последовательности нуклеотидов ДНК (РНК у некоторых вирусов);

2) передача из поколения в поколение благодаря механизму репликации;

3) транскрипция в последовательность нуклеотидов и-РНК;

4) трансляция в последовательность аминокислот в белках с использованием одного и того же генетического кода.

Это свидетельствует о том, что все ныне живущие на Земле организмы происходят от одного общего предка.

В геноме каждого вида записана генетическая история, летопись его эволюции. Сравнение генов разных видов дает ключ к построению единой родословной всего живого на Земле.

В большинстве случае гены передавались без изменений, но изредка возникали случайные изменения – мутации. Многие мутации представляют собой замены одних нуклеотидов на другие. Мутации возникают во время репликации ДНК, следовательно, чем больше поколений прошло со времени дивергенции двух видов от общего предка, тем больше случайных замен нуклеотидов может накопиться в геномах следующих поколений. Соответственно, тем больше аминокислот отличают один и тот же белок у этих видов. Общий предок человека и мартышки существовал более 30 млн. лет назад, а общий предок человека и кошки — более 80 млн. лет назад.

Количественная оценка различий между видами по множеству генов позволяет построить генеалогическое древо, показывающее родство различных таксонов (видов, отрядов, семейств, классов), и определить относительное время их дивергенции. В основном это древо совпадает с теми, что были построены на основе морфологических, эмбриологических и палеонтологических данных.

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6