Теория эволюции Чарльза Дарвина

Биография Ч.Дарвина кратко

Чарльз Дарвин — натуралист, известный своим вкладом в теорию эволюции. Он родился в Шрусбери (Англия). Отец Роберт был богатым врачом, а мать Сюзанна была дочерью знаменитого гончара Джозайи Веджвуда. Семья имела хорошие связи, его дед, Эразм Дарвин, был выдающимся натуралистом и врачом.

Чарльз был посредственным учеником и не получал удовольствия от учебы. Хотел изучать медицину, но этот предмет показался ему скучным и неприятным. Он оставил университет без степени и продолжил изучать теологию в Кембридже.

Источник: aif.ru

Во время учебы заинтересовался естественной историей и начал собирать образцы. В университете он научился многим вещам, которые впоследствии помогли ему в приключениях. Он научился набивать чучела птиц, процессу классификации растений, науке об охлаждении горных пород из прошлого Земли, идентификации флоры и фауны. Всего за два года накопил огромное количество информации. Даже в свободное время его можно было встретить на берегу моря, собирающим морских зайцев и морских перьев вместе с Жаном-Батистом Ламарком (одним из биологов, выдвинувших идею эволюции), который стал его наставником. 

В 22 года он стал натуралистом на корабле «Бигль».  Ученый собрал тысячи образцов и провел подробные наблюдения.

Помимо работы над эволюцией, он также внес важный вклад в изучение геологии, ботаники и других областей. Натуралист продолжал публиковать научные работы и книги на протяжении всей своей жизни, и его многие считают одним из самых значительных ученых своего времени. Он опубликовал более 25 книг по широкому кругу тем. Был членом Королевского общества и в 1872 году был посвящен в рыцари, став сэром Чарльзом Дарвином.

На протяжении всей своей жизни Дарвин страдал от различных проблем со здоровьем. Умер в 1882 г. в возрасте 73 лет. Его наследие продолжает формировать наше понимание мира природы. Работа выдающегося ученого помогла вдохновить развитие других наук — экологии, этологии и эволюционной психологии.

Основы теории эволюции Ч.Дарвина

Была изложена в «Происхождении видов». Ученый изложил свои наблюдения, принципы изменчивости, конкуренцию, естественный отбор, адаптацию и видообразование.

Также он написал «Путешествие на корабле Бигль», представляющее собой путеводитель и научные мемуары о его пятилетнем плавании, и «Происхождение человека и половой отбор», в которой рассматриваются последствия его теории эволюции для человека.

Как возникла теория

Среди примечательных мест плавания были Галапагосские острова, Патагония, тропические леса Амазонки и Анды. Хотя все путешествие заняло 5 лет, молодой ученый провел на борту корабля всего 18 месяцев, так как много времени уделял исследованиям. Широко распространено мнение, что Дарвин пришел к пониманию естественного отбора на Галапагосских островах, но на самом деле он осознал взаимосвязь между вьюрками с клювами разного размера лишь спустя долгое время после своего путешествия. После анализа образцов он понял, что птицы, собранные им на разных островах, были одного вида, но с разными клювами и формой тела, оптимизированными для разных видов пищи.

Источник: study.com

Во время своих путешествий молодой человек заметил, что различные виды растений и животных различаются по своим физическим и поведенческим характеристикам, эти различия наследуются потомством. Он заметил закономерности в распределении растений и животных в различных средах обитания и заинтересовался тем, как закономерности возникли. Дома он начал изучать и осмысливать свои наблюдения и исследования.

Движущие силы эволюции

Сегодня мы знаем, что естественный отбор не единственный механизм эволюции, но он сыграл большую роль.

Процесс следующий:

• организмы демонстрируют определенные вариации во всех аспектах своей биологии и поведения;
• эти вариации являются наследственными;
• особи наследуют их от родителей и передают потомкам;
• эти наследственные вариации могут оказывать положительное или отрицательное влияние на размножение и выживание, в зависимости от среды, в которой живет организм;
• те особи, которые демонстрируют вариации, наиболее благоприятные в их среде, живут дольше и оставляют больше потомков, которые также обладают этими вариациями;
• далее эти благоприятные вариации будут встречаться у всех особей в популяции.

Чем более ограничены ресурсы в данной среде, тем более эффективным будет этот процесс, оказывая тем самым большее «эволюционное давление» на тех особей, которые менее приспособлены к данной конкретной среде, и благоприятствуя размножению тех особей, чьи признаки дают им преимущество.

Но если среда, в которой живет вид, изменится (что происходит всегда), то признак, который раньше был помехой, вполне может стать преимуществом для выживания, и именно особи с этим признаком оставят больше потомков. Мутации, которые происходят случайным образом и являются причиной возникновения того или иного признака у особи, никогда не бывают хорошими или плохими сами по себе, а только в зависимости от среды, в которой живет особь. Именно разнообразие жизни в целом обеспечивает ее дальнейшую эволюцию.

Для ученого естественному отбору подвергались не только физические характеристики организмов, но и их психология и поведение, что впервые объяснило, как могли возникнуть все высокоразвитые инстинкты, наблюдаемые в животном мире.

Факторы эволюции

К основным факторам относятся:

1. Изменчивость: особи в популяции различаются по своим физическим и поведенческим характеристикам, и что некоторые из этих различий являются наследственными (передаются от родителей к потомству). Эта изменчивость является сырьем отбора.
2. Естественный отбор: это основной механизм эволюции. Он происходит, когда особи с определенными наследственными признаками лучше приспособлены к внешним условиям и имеют лучшую выживаемость и репродуктивный результат. Со временем остаются выгодные признаки и устраняются невыгодные.
3. Половой отбор: натуралист также признавал важность полового отбора в движении эволюции. Половой отбор происходит, когда особи с определенными признаками более успешны в привлечении партнеров и производстве потомства. Это может привести к эволюции признаков, которые не обязательно связаны с выживанием, таких как сложное оперение или поведение при ухаживании.
4. Наследственность: он считал, что признаки передаются от родителей к потомству по наследству. Особи с преимущественными признаками, скорее всего, передадут их своим потомкам, что приведет к их распространению через много поколений.

Признаки

К ним относятся:

1. Окаменелости: показывают изменения в разнообразии жизни, предоставляя доказательства эволюции новых видов и вымирания других.
2. Гомология — это сходство физических или генетических признаков различных видов, которые указывают на общее происхождение. Например, передние конечности млекопитающих имеют сходное строение костей, что указывает на то, что они произошли от общего предка.
3. Конвергентная эволюция: происходит, когда различные виды развивают сходные черты независимо друг от друга в ответ на сходное давление окружающей среды. Это может служить доказательством роли естественного отбора в движении эволюции.
4. Биогеография: относится к географическому распространению различных видов, что может служить доказательством эволюции новых видов от общих предков.
5. Прямое наблюдение: может происходить у организмов с коротким временем генерации, таких как бактерии, которые могут быстро эволюционировать в ответ на изменения окружающей среды.

Доказательства эволюции китов из палеонтологии

Важнейшее доказательство было обнаружено в 1994 году, когда палеонтологи нашли окаменелые останки амбулоцета. Передние конечности животного имели пальцы и небольшие копыта, но задние ноги были огромными по сравнению с его размерами. Оно было явно приспособлено к плаванию, но оно также было способно неуклюже передвигаться по суше, подобно тюленю. При плавании древнее существо двигалось подобно выдре, отталкиваясь задними лапами и виляя позвоночником и хвостом.

Эволюция китов — один из самых известных примеров эволюционных изменений, зафиксированных в ископаемом состоянии. Вот некоторые из основных доказательств, подтверждающих этот переход:

1. Переходные окаменелости: обнаружение ряда переходных окаменелостей, которые показывают постепенный переход от наземных млекопитающих к полностью водным китам. Они демонстрируют изменения в размере и форме костей черепа, конечностей и таза, что свидетельствует об адаптации к водному образу жизни.
2. Вестибулярные структуры: когда киты эволюционировали, чтобы стать полностью водными, они потеряли многие структуры, которые больше не были полезны в их новой среде. Например, их задние конечности стали меньше и менее функциональны, а ноздри переместились с передней части морды на верхнюю часть головы, образовав дыхательные отверстия.
3. Биогеография: распространение современных видов китов также согласуется с идеей эволюции от общего предка. Например, современные киты встречаются во всех мировых океанах, что позволяет предположить, что они произошли от вида, который был широко распространен по всему земному шару.
4. Молекулярная биология: Сравнивая последовательности ДНК разных видов, ученые смогли восстановить эволюционную историю китов и их родственников.

Результаты эволюции

1. Разнообразие жизни, которое мы наблюдаем сегодня на Земле. Многообразие жизни включает в себя все — от одноклеточных организмов до сложных многоклеточных, от бактерий до растений и животных.
2. Приспособление организмов к окружающей среде. Благодаря естественному отбору организмы, которые лучше приспособлены к окружающей среде, имеют больше шансов выжить и размножиться, передавая свои выгодные черты потомству. Это может привести к эволюции сложных приспособлений, таких как крылья птиц или глаза млекопитающих, которые позволяют организмам осваивать новые места обитания или ресурсы.
3. Закономерности сходства и разнообразия среди живых организмов. Концепция гомологии предполагает, что сходство физических или генетических признаков различных видов обусловлено общим происхождением. Это помогает объяснить, почему различные организмы имеют общие характеристики, такие как наличие позвоночника у позвоночных или хлоропластов у растений.

"Белые пятна" в теории

1. Механизм наследования: ученый знал, что признаки передаются от родителей к потомству, но он не знал, как это происходит. Только после открытия генетики и ДНК был понят механизм наследования.
2. Источник вариаций: он признавал, что вариации в популяции необходимы для работы естественного отбора, но он не знал источника этих вариаций. Сейчас известно, что мутации, генетическая рекомбинация и другие механизмы могут создавать новые вариации в популяции.
3. Роль дрейфа генов: Дарвин не признавал роль генетического дрейфа, который представляет собой случайные колебания частоты аллелей (альтернативных версий гена) в популяции. Генетический дрейф может оказывать значительное влияние на генетический состав популяции с течением времени, но он не был полностью изучен до XX века.
4. Темпы эволюции: Дарвин считал, что эволюция происходит постепенно в течение длительных периодов времени, но он не знал, с какой скоростью она происходит. Сейчас известно, что эволюция может происходить быстро в ответ на изменения окружающей среды, а также в течение длительного геологического времени.

Несмотря на эти «белые пятна», дарвиновская теория эволюции путем естественного отбора остается одной из самых обоснованных и влиятельных теорий в биологии. Она была уточнена и расширена последующими исследованиями и продолжает служить основой для понимания разнообразия жизни на Земле.