Принципы биологической эволюции
Эволюцией называется процесс постоянного развития как в природе, так и в обществе, который
путем постепенных изменений приводит к глубоким качественным преобразованиям.
Применительно к живым организмам эволюцию можно определить как развитие с течением времени
сложных организмов из предшествующих более простых организмов. Таким образом, эволюция
охватывает все надиндивидуальные группы организмов – от популяции и вида до типа и царства. В
специальной литературе для описания эволюции больших таксономических групп (отряд, класс, тип)
используют термин макроэволюция, а эволюцию на уровне вида описывают термином микроэволюция.
Микроэволюция представляет собой процессы преобразования на уровне отдельных популяций и
видов, что приводит под действием естественного отбора к возникновению новых более приспособленных
видов. Появление новых видов имеет очень важное значение в биологической эволюции.
Таким образом, основной эволюционной единицей является вид. В настоящее время под видом понимают
совокупность индивидов, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических
и биохимических признаков, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое
потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих один и тот же ареал
обитания.
Каждый вид характеризуется многими признаками, которые носят название критериев вида. К ним
относятся:
• морфологический критерий – сходство внешнего и внутреннего строения организмов;
• физиологический критерий – единство всех процессов жизнедеятельности у всех особей одного
вида;
• биохимический критерий – сходство химического состава и биохимических реакций в организме;
• генетический критерий – всем индивидам данного вида свойственны определённые, наследственно
закреплённые особенности организации;
• экологический критерий – сходство реакции индивидов одного вида на воздействие факторов
среды;
• географический критерий – сходство по ареалу, занимаемому видом на планете.
Наука, которая занимается изучением эволюции органического мира, называется эволюционизмом.
Научные основы эволюционного учения были заложены английским естествоиспытателем Чарльзом
Дарвиным в работе «Происхождение видов путем естественного отбора», опубликованной в 1859
году. Однако еще задолго до Дарвина человек обратил внимание на разнообразие окружающих его живых
организмов и пытался объяснить структурные и функциональные сходства между ними. Так появилось
множество гипотез и теорий для объяснения развития органического мира.
Среди задач эволюционного учения можно выделить следующие:
• определение понятия живой материи и уровней организации и интеграции живой материи;
• выявление особенностей эволюции основных групп растений, животных, микроорганизмов;
• изучение процессов микро- и макроэволюции;
• установление движущих сил эволюции;
• определение положения человека в природе и изучение его происхождения;
• выявление механизмов адаптации биологических систем;
• разработка теорий, объясняющих эволюционные процессы.
Биологическая эволюция может происходить двумя основными путями – прогрессивным путем и путем
специализации. Для прогрессивной эволюции характерно образование новых структур и усложнение
функций организма, что повышает общий уровень его организации и жизнеспособности. Эти изменения
приводят к возникновению новых крупных таксономических групп и известны как ароморфозы,
примерами которых могут быть: появление внутренней полости тела, кровеносной системы закрытого
типа, хорды, четырехкамерного сердца и др. (у животных) и появление фотосинтеза, дифференциации
вегетативных органов, двойного оплодотворения (у растений).
3. Эволюция организмов на Земле. Эволюция человека 93
Эволюция путем специализации основана на мелких эволюционных изменениях, приспосабливающих
организмы к конкретным условиям обитания. Эти изменения позволяют организмам занять новые
экологические ниши и называются идиоадаптациями. Примерами идиоадаптаций являются: форма
клюва у птиц, строение конечностей у парнокопытных (у животных); форма плода, семени и цветка (у
растений).
В случае паразитизма, когда паразит живет и питается за счет организма хозяина, специализация
выражается в редуцировании некоторых органов или даже систем органов. Этот процесс называется
дегенерацией. Например, отсутствие кровеносной системы у бычьего цепня, отсутствие корней у повилики
и др.
В основе функционирования живого мира лежат определенные принципы, обеспечивающие его существование
и эволюцию. Выделяют 5 основных принципов: простоты, экономичности, предопределенности,
ограничения и принцип физического детерминизма.
Принцип простоты предполагает, что все процессы и явления по сути своей очень просты. Например,
все атомы состоят из трех основных типов частиц: электронов, протонов и нейтронов; огромное
разнообразие белков образовано всего лишь 20 типами аминокислот; имеющие первостепенное значение
в хранении и передаче наследственной информации нуклеиновые кислоты состоят только из 4-х
типов нуклеотидов.
Согласно основным положениям биологии, ни одна из клеток не является излишне сложной, что
позволило ей выжить и развиваться в ходе длительной эволюции. Другими словами, потрясающие нас
многообразием и сложностью жизненные процессы в сути своей удивительно просты.
Принцип экономичности тесно связан с простотой в организации и функционировании живых
систем. Отлажено работающая биологическая структура используется максимально вместо создания
новых структур. Например, во многих макромолекулах (белках, аминокислотах) один тип мономера
(аминокислота, нуклеотид) повторяется много раз. Симметрия, так часто встречающаяся в живом мире,
также является примером экономичности. В качестве примера экономичности можно привести и мембраны,
которые используются в клетке для образования различных органоидов.
Однако принцип экономичности может иметь и другие последствия. Например, растения вынуждены
использовать в качестве химических источников минеральные элементы, а животные – употреблять
растения (травоядные животные) или других животных (плотоядные).
Принцип предопределенности предполагает, что каждый вид, каждый организм, каждая структура,
каждая молекула образованы на основе определенной программы, заложенной в нуклеиновых
кислотах.
Организация генов и хромосом в эукариотных клетках обеспечивает постоянное образование новых
форм при сохранении уже существующих, что обеспечивает биологическую преемственность.
Принцип ограничения обеспечивает организацию, функционирование и эволюцию биологических
систем путем ограничения потенциальных возможностей. Эти ограничения могут быть вызваны
факторами среды, которые обеспечивают лучшую адаптацию организмов. Например, число клеточных
органоидов ограничено размерами и типом клетки, а число индивидов в популяции ограничено количеством
пищи и размерами занятого ареала.
Каждая дочерняя клетка получает от материнской клетки ту же генетическую информацию, но ее
реализация ограничена условиями развития многоклеточного организма.
Принцип физического детерминизма означает запрограммированное развитие организмов. Согласно
этому принципу, в ходе эволюции происходят последовательные модификации организмов,
что подтверждают и палеонтологические данные. Однако они не сопровождаются радикальными изменениями
их внутренней организации.
Таким образом, каждый новый путь развития имеет определенные пределы, что обеспечивает
стабильность вида и сохранение внутреннего строения организмов.
Принцип физического детерминизма обеспечивает сохранение внутренней организации индивидов.
Эволюцией называется процесс постоянного развития как в природе, так и в обществе, который
путем постепенных изменений приводит к глубоким качественным преобразованиям.
Применительно к живым организмам эволюцию можно определить как развитие с течением времени
сложных организмов из предшествующих более простых организмов. Таким образом, эволюция
охватывает все надиндивидуальные группы организмов – от популяции и вида до типа и царства. В
специальной литературе для описания эволюции больших таксономических групп (отряд, класс, тип)
используют термин макроэволюция, а эволюцию на уровне вида описывают термином микроэволюция.
Микроэволюция представляет собой процессы преобразования на уровне отдельных популяций и
видов, что приводит под действием естественного отбора к возникновению новых более приспособленных
видов. Появление новых видов имеет очень важное значение в биологической эволюции.
Таким образом, основной эволюционной единицей является вид. В настоящее время под видом понимают
совокупность индивидов, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических
и биохимических признаков, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое
потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих один и тот же ареал
обитания.
Каждый вид характеризуется многими признаками, которые носят название критериев вида. К ним
относятся:
• морфологический критерий – сходство внешнего и внутреннего строения организмов;
• физиологический критерий – единство всех процессов жизнедеятельности у всех особей одного
вида;
• биохимический критерий – сходство химического состава и биохимических реакций в организме;
• генетический критерий – всем индивидам данного вида свойственны определённые, наследственно
закреплённые особенности организации;
• экологический критерий – сходство реакции индивидов одного вида на воздействие факторов
среды;
• географический критерий – сходство по ареалу, занимаемому видом на планете.
Наука, которая занимается изучением эволюции органического мира, называется эволюционизмом.
Научные основы эволюционного учения были заложены английским естествоиспытателем Чарльзом
Дарвиным в работе «Происхождение видов путем естественного отбора», опубликованной в 1859
году. Однако еще задолго до Дарвина человек обратил внимание на разнообразие окружающих его живых
организмов и пытался объяснить структурные и функциональные сходства между ними. Так появилось
множество гипотез и теорий для объяснения развития органического мира.
Среди задач эволюционного учения можно выделить следующие:
• определение понятия живой материи и уровней организации и интеграции живой материи;
• выявление особенностей эволюции основных групп растений, животных, микроорганизмов;
• изучение процессов микро- и макроэволюции;
• установление движущих сил эволюции;
• определение положения человека в природе и изучение его происхождения;
• выявление механизмов адаптации биологических систем;
• разработка теорий, объясняющих эволюционные процессы.
Биологическая эволюция может происходить двумя основными путями – прогрессивным путем и путем
специализации. Для прогрессивной эволюции характерно образование новых структур и усложнение
функций организма, что повышает общий уровень его организации и жизнеспособности. Эти изменения
приводят к возникновению новых крупных таксономических групп и известны как ароморфозы,
примерами которых могут быть: появление внутренней полости тела, кровеносной системы закрытого
типа, хорды, четырехкамерного сердца и др. (у животных) и появление фотосинтеза, дифференциации
вегетативных органов, двойного оплодотворения (у растений).
3. Эволюция организмов на Земле. Эволюция человека 93
Эволюция путем специализации основана на мелких эволюционных изменениях, приспосабливающих
организмы к конкретным условиям обитания. Эти изменения позволяют организмам занять новые
экологические ниши и называются идиоадаптациями. Примерами идиоадаптаций являются: форма
клюва у птиц, строение конечностей у парнокопытных (у животных); форма плода, семени и цветка (у
растений).
В случае паразитизма, когда паразит живет и питается за счет организма хозяина, специализация
выражается в редуцировании некоторых органов или даже систем органов. Этот процесс называется
дегенерацией. Например, отсутствие кровеносной системы у бычьего цепня, отсутствие корней у повилики
и др.
В основе функционирования живого мира лежат определенные принципы, обеспечивающие его существование
и эволюцию. Выделяют 5 основных принципов: простоты, экономичности, предопределенности,
ограничения и принцип физического детерминизма.
Принцип простоты предполагает, что все процессы и явления по сути своей очень просты. Например,
все атомы состоят из трех основных типов частиц: электронов, протонов и нейтронов; огромное
разнообразие белков образовано всего лишь 20 типами аминокислот; имеющие первостепенное значение
в хранении и передаче наследственной информации нуклеиновые кислоты состоят только из 4-х
типов нуклеотидов.
Согласно основным положениям биологии, ни одна из клеток не является излишне сложной, что
позволило ей выжить и развиваться в ходе длительной эволюции. Другими словами, потрясающие нас
многообразием и сложностью жизненные процессы в сути своей удивительно просты.
Принцип экономичности тесно связан с простотой в организации и функционировании живых
систем. Отлажено работающая биологическая структура используется максимально вместо создания
новых структур. Например, во многих макромолекулах (белках, аминокислотах) один тип мономера
(аминокислота, нуклеотид) повторяется много раз. Симметрия, так часто встречающаяся в живом мире,
также является примером экономичности. В качестве примера экономичности можно привести и мембраны,
которые используются в клетке для образования различных органоидов.
Однако принцип экономичности может иметь и другие последствия. Например, растения вынуждены
использовать в качестве химических источников минеральные элементы, а животные – употреблять
растения (травоядные животные) или других животных (плотоядные).
Принцип предопределенности предполагает, что каждый вид, каждый организм, каждая структура,
каждая молекула образованы на основе определенной программы, заложенной в нуклеиновых
кислотах.
Организация генов и хромосом в эукариотных клетках обеспечивает постоянное образование новых
форм при сохранении уже существующих, что обеспечивает биологическую преемственность.
Принцип ограничения обеспечивает организацию, функционирование и эволюцию биологических
систем путем ограничения потенциальных возможностей. Эти ограничения могут быть вызваны
факторами среды, которые обеспечивают лучшую адаптацию организмов. Например, число клеточных
органоидов ограничено размерами и типом клетки, а число индивидов в популяции ограничено количеством
пищи и размерами занятого ареала.
Каждая дочерняя клетка получает от материнской клетки ту же генетическую информацию, но ее
реализация ограничена условиями развития многоклеточного организма.
Принцип физического детерминизма означает запрограммированное развитие организмов. Согласно
этому принципу, в ходе эволюции происходят последовательные модификации организмов,
что подтверждают и палеонтологические данные. Однако они не сопровождаются радикальными изменениями
их внутренней организации.
Таким образом, каждый новый путь развития имеет определенные пределы, что обеспечивает
стабильность вида и сохранение внутреннего строения организмов.
Принцип физического детерминизма обеспечивает сохранение внутренней организации индивидов.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu