Тема 6. Еволюція органічного світу

Вагомий внесок у розвиток поглядів на живий світ зробили праці давньогрецьких філософів. Геракліт Ефеський (535 – 475 рр. до н. е.) уважав, що світ вічний і єдиний, у ньому все змінюється й нічого не повторюється. Думку про зародження життя з неживої природи під дією сонячного проміння висловлював Демокріт (460 – 370 рр. до н. е.). Видатний філософ Арістотель (384 – 322 рр. до н. е.) уважав, що організми з’являються внаслідок самозародження. Завдяки працям Арістотеля і його учнів закладено основи порівняльної анатомії та ембріології, учення про відповідність організмів, ідею градації. У філософській поемі «Про природу речей» давньоримський поет і філософ Тіт Лукрецій Кар (99 – 55 рр. до н. е.) висловлював ідею, що виживають і дають потомство лише найбільш пристосовані істоти. Уперше ввів поняття виду англійський ботанік Джон Рей (1627 – 1705).

Першою науковою спробою пояснити історичний розвиток живої природи була еволюційна теорія французького природодослідника Жана Батіста Ламарка, яку він виклав у праці «Філософія зоології» (1809). Учений розглядав еволюцію як безперервний процес набуття організмами корисних пристосувань, що успадковуються потомками. Еволюція відбувається як низка послідовних змін у будові організмів, що приводить до їх переходу від нижчих сходинок організації до вищих (учений називав їх градаціями). Нижчі сходинки – бактерії та інші мікроорганізми, вищі – ссавці й людина. Ж. Б. Ламарк уважав, що всі організми мають внутрішнє вроджене прагнення до прогресу, завдяки чому вони з покоління в покоління самовдосконалюються, тобто піднімаються на вищі сходинки організації.

Наявність у кожний момент існування планети видів, що перебувають на нижчих сходинках досконалості, учений пояснював так: життя безперервно самозароджується, а отже, види, які виникли пізніше, ще не встигли досягнути вищої сходинки.

На думку Ж. Б. Ламарка, організм удосконалюється також за допомогою тренування. Він наводив такий приклад: жирафа почала живитися листям дерев, тож весь час витягувала шию, унаслідок чого шия в неї видовжилася, і цю набуту ознаку успадкували потомки. Ж. Б. Ламарк першим зазначив, що умови існування впливають на формування ознак організму, хоча вважав (хибно), що всі корисні ознаки, набуті особиною впродовж життя, успадковуються також.

Ідеї Ж. Б. Ламарка, незважаючи на недосконалість з погляду сучасності, були кроком уперед до розуміння процесів еволюції. З подальшими відкриттями ви ознайомитеся в параграфах цієї теми.

Ж. Б. Ламарк (1744-1829)

§ 35. Еволюція та її докази. Відкриття Ч. Дарвіна

Кінець XVIII – перша половина XIX ст. позначилися в біології чималими фундаментальними відкриттями: розробленням клітинної теорії, доведенням подібності індивідуального розвитку різних видів, першими кроками до вивчення фотосинтезу, фізіологічних процесів у тварин, закладенням основ біохімії. У палеонтології, яка вивчає скам’янілості, відбитки вимерлих форм організмів, накопичується все більше доказів поступових змін органічного світу. Із часом сформувалася думка про еволюцію як історичний розвиток органічного світу.

Еволюція (від лат. еволютіо – розгортання) – це процес необоротних змін будови та функцій організмів протягом їхнього історичного існування, наслідком якого є пристосованість живого до умов навколишнього середовища.

Докази еволюції. Унаслідок біологічних досліджень накопичуються факти, що слугують доказами еволюційного процесу. Виокремлюють такі групи доказів: порівняльно-анатомічні, ембріологічні, палеонтологічні, біогеографічні.

Порівняльно-анатомічні докази. Велику роль відіграло встановлення гомології органів. Гомологічні органи мають подібні будову та спільне походження, але можуть виконувати різні функції, як, наприклад, будова кінцівок хребетних (рис. 134). Гомологічними органами рослин є, наприклад, видозміни пагона (рис. 135). Аналогічні органи – органи, що мають різні походження та будову, але виконують однакові функції. Аналогічними органами тварин є крило метелика та крило птаха, а в рослин – колючки барбарису (видозмінені листки) та колючки глоду (видозмінені пагони).

Рис. 134. Будова передніх кінцівок хребетних: а – людини; б – амфібії; в – кажана; г – кита; д – коня

• 1. Які кістки утворюють скелет передньої кінцівки?
• 2. Які функції виконують зображені кінцівки?

Рис. 135. Видозміни пагона: а – цибулина цибулі; б – вуса полуниці

Доведіть, що зображені видозміни є гомологічними органами.

Для доведення факту еволюції мають значення атавізми – наявність в окремих організмів ознак, що існували у віддалених предків, але в процесі еволюції їх було втрачено. Наприклад, поява бічних пальців у коней, хвостовий придаток і густий волосяний покрив усього тіла в людини.

Рудиментами називаються органи, що втратили свою основну функцію, але зберігаються в дорослих організмів у зачатковому стані. Рудиментарними, наприклад, є залишки тазових кісток у безногої ящірки жовтопуза й китоподібних. Вони слугують доказом походження цих тварин від предків з розвиненими кінцівками.

Порівняння будови сучасних організмів допомагають відтворювати шляхи еволюції груп організмів. Наприклад, серед сучасних ссавців існує група першозвірів, які розмножуються відкладаючи яйця (качкодзьоб, єхидна). Це свідчить про спорідненість ссавців із плазунами й доводить, що еволюція ссавців починалася від тварин, які відкладали яйця.

Ембріологічні докази. Установлено, що ембріони різних тварин більш подібні між собою, ніж дорослі форми. Порівняння зародків усіх класів хребетних свідчить про значну їхню подібність на ранніх стадіях розвитку. Це підтверджує спорідненість усіх хордових (див. рис. 161).

Палеонтологічні докази. На сьогодні геологічну історію Землі вивчено досить детально. Відомо, що в найдавніших пластах виявляють рештки різних типів безхребетних, і лише в пізніших знаходять залишки хребетних (рис. 136). Установлено, що чим молодші пласти, тим рештки рослин і тварин ближчі до сучасних. Одним із найяскравіших прикладів «перехідної форми» є вимерла тварина Tiktaalik. Вона мала рибоподібну форму, вела мілководний спосіб життя, дихала повітрям, подібно до амфібій, і рухалася, спираючись на кінцівки суглобової будови.

Рис. 136. Палеонтологічні знахідки

Еволюційна теорія Ч. Дарвіна. Чимало доказів еволюційного процесу були вже відомі англійському природодосліднику Чарлзу Роберту Дарвіну. Їх осмислення зумовило створення вченим еволюційної теорії. Він уважав, що саме палеонтологія, яка вивчає викопні рештки давніх мешканців Землі, має найвагоміші докази на користь еволюції. Основні положення теорії він виклав у праці «Походження видів шляхом природного добору, або Збереження сприятливих порід у боротьбі за життя» (1859). Першого ж дня було розкуплено весь величезний на той час наклад – 1 250 примірників. Після виходу цієї праці порівняльна анатомія зробила значний внесок у розвиток дарвінізму.

Появі монографії передували майже 30 років наукових пошуків. У 1831 р. Ч. Дарвіну запропонували здійснити п’ятирічну подорож навколо світу в якості натураліста на експедиційному судні королівського флоту «Бігль». Подорож мала значний вплив на формування наукового світогляду молодого вченого: він піднявся на корабель прибічником ідеї незмінності живої природи, а повернувшись додому, був упевнений, що види змінюються (рис. 137). У Південній Америці він знайшов викопні залишки гігантських лінивців і панцерників, що були подібні із сучасними видами, які жили там. На Галапагоських островах Дарвін вивчав різноманітні види в’юрків, які різнилися з материковими розмірами й будовою дзьоба, проте були схожі на них.

Опис і порівняння будови організмів, аналіз спостережень дали змогу вченому пояснити причини еволюції й визначити її рушійні сили. Він уважав, що всі сучасні види є потомками вимерлих предкових форм. Поява нових видів відбувається на основі випадкових змін, що виникають у кожному організмі індивідуально, передаються потомкам і не мають пристосувального характеру, тобто матеріал для еволюції – це наслідки спадкової мінливості.

Чарлз Роберт Дарвін (1809-1882)

Рис. 137. Карта маршруту навколосвітніх мандрів Ч. Дарвіна

Ч. Дарвін писав: «. Мій успіх, яклюдини науки, є результатом наявності складних і різноманітних рис та умов, найважливішими з яких були: любов до науки, безмежне терпіння, завзятість у спостереженні й збиранні фактів і чимала частка винахідливості й здорового глузду. ».

Проаналізуйте висловлювання вченого. Які риси характеру та умови можуть стати вам у пригоді в подальшому житті?

Учений наводив приклади різноманітних взаємовідносин між організмами та організмів з умовами неживої природи, які назвав боротьбою за існування (рис. 138). Уступаючи в ці складні взаємовідносини, одні організми виживають, а інші – гинуть. Чому ж не всі мають шанс вижити? У природі існує протиріччя між здатністю організмів до необмеженого розмноження та обмеженістю ресурсів середовища існування (їжа, територія тощо). Унаслідок боротьби за існування виживають організми, які краще пристосовані до умов навколишнього середовища. Цей процес Ч. Дарвін назвав природним добором.

Процес виживання організмів певного виду, найбільш пристосованих до умов існування, називається природним добором.

Умови на нашій планеті змінювалися, а тому переваг набували організми, зміни в будові яких найбільшою мірою сприяли пристосуванню до умов навколишнього середовища. Дарвін писав: «Природний добір щодня, щогодини відстежує по всьому світу найдрібніші зміни, відкидаючи шкідливі, зберігаючи й складаючи корисні, працюючи нечутно, невидимо <. >над удосконаленням кожної органічної істоти».

Зміни в будові однієї особини були спадковими, а тому поширювалися в ряді поколінь і приводили до змін будови й процесів життєдіяльності групи особин. Унаслідок цього саме окрему особину Ч. Дарвін уважав одиницею еволюційного процесу. Учений дійшов висновку, що природний добір відбувається на основі спадкової мінливості внаслідок боротьби за існування, а результатом цього є поява нових видів. Через те саме природний добір Ч. Дарвін уважав рушійною силою еволюції. Надалі природодослідники вивчили вплив на еволюційний процес інших факторів, які назвали елементарними факторами еволюції.

Рис. 138. Форми боротьби за існування

Внутрішньовидова форма проявляється у взаємодії особин одного виду

Чому вчені вважають цю форму боротьби за існування найгострішою серед інших?

Міжвидова форма проявляється у взаємодії особин різних видів

Розвиток яких ознак забезпечує виживання хижого птаха?

Взаємодія з факторами неживої природи

Риба пливе на нерест проти течії

Які з риб, на вашу думку, зможуть дістатися місць нересту?

ПОВТОРІТЬ, ПОМІРКУЙТЕ

• 1. Дайте означення поняття еволюція.
• 2. Наведіть докази факту еволюційного процесу.
• 3. Яке значення мають палеонтологічні знахідки в обґрунтуванні факту еволюції?
• 4. Що таке боротьба за існування? Наведіть приклади її форм.
• 5. Що таке природний добір?

§ 39. Еволюційні погляди Ж.-Б. Ламарка. Теорія еволюції Ч. Дарвіна

Історія розвитку еволюційного вчення. Еволюційні погляди Ж.-Б. Ламарка. Питання еволюції вивчає розділ біології еволюційне вчення. Це наука про фактори, механізми, загальні закономірності та наслідки еволюції. Окремі ідеї про історичний розвиток живих істот висловлювали ще давньогрецькі філософи, такі як Геракліт, Демокрит та інші (мал. 196).

Першу еволюційну гіпотезу сформулював видатний французький учений Жан-Батіст Ламарк (див. мал. 1, 1). Пригадайте: саме Ж.-Б. Ламарк одночасно з Г.Р. Тревіранусом запропонували термін «біологія». У своїх працях Ж.-Б. Ламарк обґрунтував уявлення про окрему «область життя» на Землі (пізніше названу біосферою). Він розробив оригінальну систему класифікації тварин, зокрема вперше поділив тварин на безхребетних і хребетних.

Свою еволюційну гіпотезу Ж.-Б. Ламарк виклав у праці «Філософія зоології» (1809). Вона базується на уявленні про те, що всі живі організми під впливом умов довкілля набувають корисних пристосувань, змінюючи свою будову, функції, індивідуальний розвиток тощо. Отже, за Ж.-Б. Ламарком, еволюція – процес набуття корисних ознак, які успадковуються нащадками. Нижчі організми (які не мають нервової системи) змінюються безпосередньо під впливом чинників довкілля. Наприклад, листки водяних рослин мають стрічкоподібну форму (лінійні), бо витягуються течією (див. мал. 177, 1) тощо. Вищі організми (тварини, що мають нервову систему) виробляють пристосування за схемою: зміна потреб веде до зміни звичок, зміна звичок веде до зміни дій, зміна дій спричинює тренування одних і не тренування інших органів. Органи, що тренуються, розвиваються, а органи, що не тренуються, редукуються. Наприклад, жирафа почала живитися листками дерев, тому весь час витягувала шию, щоб дістатися крони: шия і передні ноги в неї видовжились (мал. 197, 1). Кротам, які мешкають під землею, очі лише заважають, тому вони поступово редукувалися (мал. 197, 2). Таким чином, Ж.-Б. Ламарк сформулював закон «Вправляння чи не вправляння органів».

Ж.-Б. Ламарк сформулював також «Закон успадкування набутих ознак»: корисні ознаки, набуті твариною протягом життя, передаються нащадкам. Так, жирафи передали нащадкам довгу шию та довгі ноги, кроти – розширені передні кінцівки, за допомогою яких вони риють ґрунт. Отже, вважав учений, будь-яка мінливість є спадковою і визначається впливом зовнішніх умов. Тепер ми знаємо, що існує як спадкова, так і неспадкова мінливість.

Ще один фактор еволюції, за Ж.-Б. Ламарком, зумовлений внутрішнім прагненням організмів до прогресу. Цей чинник не залежить від характеру зміни умов довкілля. Отже, хоч би як змінювалися умови довкілля, рівень організації організмів має підвищуватись. Проте ми знаємо, що коли організми переходять до паразитичного, прикріпленого чи малорухомого способу життя, рівень їхньої організації зазвичай спрощується.

Мал. 196. Давньогрецькі філософи, які одними з перших висловлювали ідеї про мінливість навколишнього світу: 1. Геракліт Ефеський (535-475 рр. до н. е.) вважав, що в навколишньому світі все змінюється і нічого не повторюється; 2. Демокрит (460-370 рр. до н. е.) вважав, що життя зародилось у минулому із неживої матерії під впливом сонячного проміння

Мал. 197. Приклади, що ілюструють закон Ж.-Б. Ламарка «Вправляння чи не вправляння органів»: 1 – виникнення довгої шиї у жирафи; 2 – розширені передні кінцівки у кротів

Запам’ятаємо: прогресивним у еволюційній гіпотезі Ж.-Б. Ламарка було те, що він визнав роль умов середовища життя в процесі еволюції та вважав, що основним напрямом еволюції є ускладнення організації живих організмів. Проте йому не вдалося виявити механізми еволюційного процесу.

Ж.-Б. Ламарк розглядав еволюцію як процес безперервних змін, що полягають лише в ускладненні будови організмів і переходах від нижчого рівня організації до вищого. Він вважав, що цей процес відбувається в історичному розвитку життя безперервно. Нижчі рівні організації – це бактерії та інші мікроскопічні організми, вищі – теплокровні тварини, зокрема ссавці та людина. Наявність видів, які в певний момент існування Землі перебувають на різних рівнях організації, він пояснив тим, що життя безперервно самозароджується. Тому багато організмів, які виникли пізніше, ще не встигли вдосконалитись до вищого рівня.

Еволюційні погляди Чарльза Дарвіна. Важливим етапом у розвитку еволюційної теорії стали дослідження Ч. Дарвіна (мал. 198). До створення своєї теорії еволюції цей видатний учений тривалий час ретельно збирав та аналізував значний обсяг матеріалу, залучаючи до цієї роботи різних фахівців. Під час цієї кропіткої роботи дедалі чіткіше викристалізовувався головний висновок: види організмів змінюються у процесі еволюції.

Основні положення своєї еволюційної теорії Ч. Дарвін виклав у праці «Походження видів шляхом природного добору, або Збереження сприятливих порід у боротьбі за життя» (1859). Він також сформулював теорію штучного добору, основні положення якої виклав у праці «Зміни тварин і рослин під впливом одомашнювання» (1868). Ч. Дарвіна цікавили й проблеми походження людини. 1871 р. вийшла ще одна його праця: «Походження людини і статевий добір». У ній він спробував пояснити походження людини від спільних з людиноподібними мавпами предків.

Підґрунтям еволюційної теорії Ч. Дарвіна стали уявлення про здатність видів організмів змінюватись унаслідок змін середовища життя. Учений вважав, що адаптації розвиваються в організмів поступово, у процесі їхньої еволюції. Довготривалим наслідком адаптацій є здатність залишати достатню кількість життєздатних нащадків.

За Ч. Дарвіном, еволюція відбувається на підставі спадкової мінливості під дією боротьби за існування, наслідком якої є природний добір. Саме їх він вважав рушійними факторами еволюції.

На відміну від Ж.-Б. Ламарка, Ч. Дарвін припускав, що мінливість може бути неспадковою та спадковою. Перша форма мінливості (пригадайте: її називають «модифікаційною») проявляється в усіх особин виду однаково під дією певного чинника і може зникати, коли ця дія припиняється. Такі зміни нащадкам не передаються. Спадкова мінливість (пригадайте: це може бути мутаційна та комбінативна мінливість) – це зміни, які виникають у кожного організму індивідуально і незалежно від впливів змін довкілля. Такі зміни можуть передаватися нащадкам.

Ч. Дарвін виділяв три форми боротьби за існування: внутрішньовидову, міжвидову та боротьбу з несприятливими умовами навколишнього середовища.

Мал. 198. Чарльз Роберт Дарвін (1809-1882) – видатний англійський учений, праці якого вплинули на подальший розвиток біології

Цікаво знати

У науковій кар’єрі Ч. Дарвіна важливу роль відіграв випадок. 1831 р. він отримав посаду науковця на військовому кораблі «Бігль», який мав обпливти земну кулю та обстежити узбережжя Південної Америки з метою розширити володіння Британської імперії. Подорож на «Біглі» докорінно змінила життя Ч. Дарвіна. Зібраний багатий матеріал став підґрунтям його еволюційної теорії, яку потім назвали дарвінізмом.

Мал. 199. Різні варіанти взаємозв’язків між особинами одного виду: 1 – полювання зграї вовків на велику здобич – приклад взаємовигідної взаємодії між особинами одного виду; 2 – одновіковий сосновий ліс – приклад внутрішньовидової конкуренції

Мал. 200. Конкуруючі види тварин – приклад міжвидової боротьби за існування: 1 – сірий та чорний пацюки; 2 – рудий і чорний таргани

Внутрішньовидова боротьба за існування відбувається між особинами одного виду, оскільки їм притаманні подібні вимоги до середовища життя: подібні джерела їжі, подібні типи схованок тощо. За Ч. Дарвіном, найбільш пристосовані особини, здатні передавати свої ознаки, що забезпечили виживання, нащадкам. Це загалом сприяє вдосконаленню виду в процесі еволюції. Звичайно, внутрішньовидовою конкуренцією відносини між особинами одного виду не обмежуються: наприклад, зграя хижаків може спільно полювати на велику здобич (мал. 199).

Міжвидова боротьба за існування – це різні варіанти взаємодій між особинами різних видів, зокрема міжвидова конкуренція. Вона стає гострішою, що ближчі вимоги особин цих видів до умов проживання. Більш конкурентоспроможний вид витісняє зі спільного місцеіснування менш конкурентоспроможний. Наприклад, сірий пацюк витискає чорного, рудий тарган – чорного (мал. 200). Ч. Дарвін вважав, що міжвидова боротьба за існування посилює внутрішньовидову, що сприяє еволюції та вдосконаленню видів.

Слід зазначити, що міжвидовою конкуренцією всі форми взаємовідносин між особинами різних видів не вичерпуються. Пригадайте такі форми міжвидових відносин, як симбіоз, роль тварин у запиленні рослин та поширенні насіння тощо.

Боротьбу з несприятливими умовами навколишнього середовища, згідно з Ч. Дарвіном, спостерігають скрізь, де особини певного виду опиняються за умов несприятливих температур, недостатньої або надлишкової вологості, недостатнього або надлишкового освітлення тощо (мал. 201). Існування в несприятливих умовах довкілля, як вважав Ч. Дарвін, посилює внутрішньовидову боротьбу і, як наслідок, – сприяє кращій пристосованості виду в цілому.

Природний добір – процес, унаслідок якого виживають і залишають після себе плідних нащадків найбільш пристосовані до умов існування особини певного виду. Він діє на основі боротьби за існування, але має творчий характер. Творча роль природного добору, за Ч. Дарвіном, полягає у такому. Зі значної кількості неспрямованих спадкових змін, які постійно виникають в організмів певного виду, завдяки природному добору залишаються лише ті, які найбільше відповідають умовам існування. Ці зміни сприяють кращій пристосованості організмів до середовища життя. Накопичуючись і посилюючись із покоління в покоління, ці зміни сприяють удосконаленню виду та сприяють появі нових систематичних одиниць: підвидів, видів, родів тощо. Послідовники Ч. Дарвіна згодом обґрунтували, що природний добір може бути рушійним, стабілізуючим і розриваючим (мал. 202).

Мал. 201. Приклад боротьби з несприятливими умовами навколишнього середовища: у пустелі Наміб повністю відсутні дощові опади, але щоденно спостерігають тумани; жуки-чорнотілки під час туманів конденсують вологу з вологого повітря на поверхні тіла

Запам’ятаємо: природний добір характеризується спрямованістю і творчим характером. За Ч. Дарвіном, він діє через збереження й накопичення корисних для особин виду спадкових змін і формування нових адаптацій.

Мал. 202. Форми природного добору: 1 – рушійний; 2 – розриваючий; 3 – стабілізуючий

Мал. 203. 1. Іван Іванович Шмальгаузен (1884-1963): видатний учений у галузі порівняльної анатомії, еволюційної морфології та ембріології тварин. Працював у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка (1907-1912 та 1921-1941), у 1930-1941 рр. очолював Інститут зоології НАН України, який тепер носить його ім’я. 2. Приклад дії стабілізуючого добору: форма квітки має відповідати особливостям ротового апарату комах, які її запилюють.

Рушійний добір відбувається за повільних змін умов довкілля у певному напрямі або під час пристосувань організмів до нових умов у разі розширення ареалу (мал. 202, 1). Він зберігає спадкові зміни, що відповідають напряму змін, які відбуваються у довкіллі. Отже, завдяки дії рушійного добору в певний бік зсувається і норма реакції (див. с. 137). Прикладом дії рушійного добору є спостереження англійського біолога В. Уелдона за популяцією крабів бухти міста Плімута. Він дослідив, що за п’ять років після побудови молу 1 ширина панцира крабів змінилася: якщо до побудови молу переважали особини із широким панциром, то після його побудови – з вузьким. Він пояснив це тим, що в особин з вузьким панциром вужчий також отвір, який веде до зябрової порожнини. Це краще захищає зябра від забруднення мулом, який почав накопичуватись на дні після спорудження молу.

Стабілізуючий добір зазвичай проявляється в постійних умовах довкілля. Він підтримує сталість певного фенотипу, що найбільше відповідає навколишньому середовищу, і відкидає будь-які зміни, як менш адаптаційні (мал. 202, 3). Наслідком дії стабілізуючого добору є досконала пристосованість до певних умов існування, тобто спеціалізація видів. Прикладом дії стабілізуючого добору є підтримання сталої будови квітки в рослин, які запилюються лише певними видами комах (наприклад, конюшину запилюють джмелі та бджоли, чиї ротові органи відповідають формі її квітки) (мал. 203, 2). Теорію стабілізуючого добору розробив український учений І.І. Шмальгаузен (мал. 203, 1).

Розриваючий добір одночасно діє у двох, рідше кількох напрямах, однак не сприяє збереженню середніх (проміжних) станів ознак (мал. 202, 2). Наприклад, у жука двокрапкового сонечка є різні форми забарвлення (мал. 204). Одна з них має червоні надкрила з двома чорними крапками, вона краще пристосована до дії високих температур. Інша, навпаки, має чорне забарвлення із червоними крапками й краще виживає під час дії низьких температур. Розриваючий добір сприяє виникненню кількох різних варіантів фенотипів в одній популяції, – отже, пристосуванню популяцій до існування в нестабільних умовах довкілля.

1 Мол (від італ. моло – насип) — гідротехнічна огороджувальна споруда для захисту акваторії порту від хвиль.

Мал. 204. Приклад дії розриваючого добору: дві форми забарвлення жука двокрапкового сонечка

Еволюційну теорію Ч. Дарвіна було доповнено і розширено працями його послідовників. Вона сприяла інтенсифікації досліджень у різних галузях біології. Одні з учених намагалися на прикладі своїх об’єктів досліджень підтвердити основні положення еволюційної теорії Ч. Дарвіна, інші, навпаки, спростувати.

Коротко про головне

Ж.-Б. Ламарк розглядав еволюцію як процес безперервних змін, пов’язаних з підвищенням організації живих істот.

Ч. Дарвін вважав, що еволюційні зміни організмів базуються на спадковій мінливості. Як рушійні сили еволюційного процесу він розглядав боротьбу за існування (внутрішньовидову, міжвидову та боротьбу з несприятливими умовами навколишнього середовища) і природний добір, якому притаманний творчий характер. Природний добір може бути рушійним, стабілізуючим та розриваючим.

Ключові терміни та поняття: еволюційне вчення, боротьба за існування, природний добір: рушійний, стабілізуючий та розриваючий.

Перевірте здобуті знання

1. Охарактеризуйте основні положення еволюційної гіпотези Ж.-Б. Ламарка. 2. Які фактори еволюції розглядав Ч. Дарвін? 3. Охарактеризуйте боротьбу за існування як фактор еволюції. У яких формах, згідно з Ч. Дарвіном, може відбуватись боротьба за існування? 4. Охарактеризуйте природний добір як рушійну силу еволюційного процесу. 5. Які форми природного добору ви знаєте?

1. Які положення еволюційної гіпотези Ж.-Б. Ламарка відповідають поглядам сучасної науки, а які – ні? 2. Що спільного та відмінного в еволюційних поглядах Ж.-Б. Ламарка та Ч. Дарвіна?

Еволюційна теорія Ч. Дарвіна

Основна праця Ч. Дарвіна – «Походження видів шляхом природного відбору, або збереження обраних порід в боротьбі за життя», в корені змінив уявлення про живу природу, з’явився в 1859 р Цій події передувала більш ніж двадцятирічна робота з вивчення та осмислення багатого фактичного матеріалу , зібраного як самим Ч. Дарвіном, так і іншими вченими.

Дарвін повернувся до Англії з кругосвітньої подорожі переконаним прихильником змінюваність видів під впливом умов проживання. Дані геології, палеонтології, ембріології та інших наук також вказували на змінність органічного світу. Однак більшість вчених не визнавали еволюції: ніхто не спостерігав перетворення одних видів в інші. Тому Дарвін зосередив свої зусилля на розкритті механізму еволюційного процесу. З цією метою він звернувся до практики сільського господарства Англії. У цій країні вивели до цього часу 150 порід голубів, багато порід собак, великої рогатої худоби, курей і т. Д. Інтенсивно велася робота по селекції нових порід тварин і сортів культурних рослин. Прихильники сталості видів стверджували, що кожен сорт, кожна порода мають особливого дикого предка. Дарвін довів, що це не так. Всі породи курей походять від дикої Банківськи курки, домашні качки – від дикої кряковой качки, породи кролів – від дикого європейського кролика. Предками великої рогатої худоби були два види диких турів, а собаки – вовк і для деяких порід, можливо, шакал. При цьому породи тварин і сорти рослин можуть дуже різко відрізнятися. Розгляньте малюнок 1.3. На ньому показані деякі породи домашнього голуба. У них неоднакові пропорції тіла, розміри, оперення і т. Д., Хоча всі вони походять від одного предка – дикого скелястого голуба.
Надзвичайно різноманітні головні придатки у півнів (рис. 1.4), причому вони типові для кожної породи. Аналогічна картина спостерігається серед сортів культурних рослин. Дуже відрізняються між собою, наприклад, сорти капусти. З одного дикого виду людиною отримані кочення капуста, цвітна капуста, кольрабі, кормова капуста, стебло якої перевищує зріст людини, та ін. (Див. Рис. 11.2 підручника «Загальна біологія. 10 клас»).
Сорти рослин і породи тварин служать для задоволення потреб людини – матеріальних чи естетичних. Одне це переконливо доводить, що вони створені людиною. Яким же чином людина отримала численні сорти рослин і породи тварин, на які закономірності спирається він у своїй роботі? Відповідь на це питання Дарвін знайшов, вивчаючи методи англійських фермерів. В основі їх методів лежав один принцип: розводячи тварин або рослини, шукали серед особин екземпляри, несуть потрібний ознака в найбільш яскравому вираженні, і залишали для розмноження тільки такі організми. Якщо, наприклад, поставлено завдання підвищити врожайність пшениці, селекціонер з величезної маси рослин вибирає кілька кращих екземплярів з найбільшим числом колосків. У наступному році висіваються зерна тільки цих рослин і серед них знову відшукуються організми, що мають найбільшу кількість колосків. Так триває кілька років, і в результаті з’являється новий сорт багатоколоскова пшениці.

В основі всієї роботи по виведенню нового сорти рослин (або породи тварин) лежить і мінливість ознак у організмів, і відбір людиною таких змін, які найбільш ухиляються в бажану для нього сторону. У ряді поколінь такі зміни накопичуються і стають стійким ознакою породи або сорту. Для відбору має значення тільки індивідуальна, невизначена (спадкова) мінливість.
Оскільки мутації – явище досить рідкісне, штучний відбір може бути успішним лише в тому випадку, якщо він проводиться серед великої кількості особин. Відомі також випадки, коли до виникнення нової породи призводить одинична велика мутація. Так з’явилися Анконську порода коротконогих овець, такса, качка з гачкуватим дзьобом, деякі сорти рослин. Особини з різко зміненими ознаками були збережені і використані для створення нової породи.
Отже, під штучним відбором розуміється процес створення нових порід тварин і сортів культурних рослин шляхом систематичного збереження і розмноження особин з певними, цінними для людини ознаками і властивостями в ряду поколінь.
Дарвін виділив дві форми штучного відбору – свідомий, або методичний, і несвідомий.
Методичний відбір. Свідомий відбір полягає в тому, що селекціонер ставить перед собою певне завдання і веде відбір по одному-двом ознакам. Такий прийом дозволяє досягти великих успіхів. Дарвін наводить приклад швидкого виведення нових порід. Коли було поставлено завдання перетворити звисає гребінь іспанського півня в стоячий, то вже через п’ять років була отримана намічена форма. Кури, що мають «бороди», були виведені через шість років. Можливості штучного відбору в зміні і перетворенні будови і властивостей надзвичайно великі. Наприклад, напівдика корова дає удій 700-800 л молока на рік, а окремі особини сучасних молочних порід – до 10 000 л. У мериноса число волосся на одиницю площі майже в 10 разів більше, ніж у безпородних овець. Дуже великі відмінності в будові тіла у різних порід собак – хорта, бульдога, сенбернара, пуделя або шпіца.

Умови успіху методичного штучного відбору – велике вихідне число особин. Такий відбір неможливий при мелкотоварном (селянському) сільськогосподарському виробництві. Нову породу можна вивести, якщо в господарстві є 1-2 коні або кілька овець.
Таким чином, вивчення методів селекції, що застосовувалися в великотоварне капіталістичному сільському господарстві Англії XIX ст., Дозволило Дарвіну сформулювати принцип штучного відбору і за допомогою цього принципу пояснити не тільки причину вдосконалення форм, але і їх різноманіття.
Однак домашні тварини, так значно відрізняються від диких предків, з’явилися ще у доісторичної людини, задовго до свідомого застосування методів селекції. Як це сталося? За Дарвіном, в процесі приручення диких тварин людина здійснював примітивну форму штучного відбору, яку він назвав несвідомим.
Несвідомий відбір. Несвідомим такий відбір називається в тому сенсі, що людиною не ставилося мети вивести якусь певну породу або сорт. Наприклад, вбивали і з’їдали в першу чергу гірших тварин, а зберігалися при цьому найбільш цінні (більше удійності корова, добре мчить курка і т. Д.). Дарвін наводить у приклад жителів Вогняної Землі, в період голоду поїдають собак, кішок, які гірше ловлять видр, а кращих собак намагаються зберегти у що б то не стало. Несвідомий відбір існує досі в селянському господарстві, але його вплив на збільшення різноманітності домашніх тварин і культурних рослин проявляється набагато повільніше.
Ч. Дарвін не мав можливості навести приклади одомашнення диких тварин шляхом штучного відбору, здійснюваного експериментально. У наші дні такі приклади є. Російський вчений академік Д. К. Бєляєв, працюючи з розводяться в неволі сріблясто-чорними лисицями (сімейство собачих), виявив цікаве явище. Тварини дуже різнилися між собою по своїй поведінці і по реакції на людини. Д. К. Бєляєв виділив серед них три групи: агресивних, що прагнуть напасти на людину, боягузливо-агресивних, що бояться людини і в той же час бажаючих на нього напасти, і відносно спокійних з вираженим дослідним інстинктом. Серед цієї останньої групи вчений проводив відбір за поведінкових реакцій: залишав для розмноження більш спокійних тварин, у яких інтерес до навколишнього переважав над реакцією страху і захисту. В результаті відбору в ряді поколінь вдалося отримати особин, які вели себе як домашні собаки: легко вступали в контакт з людиною, раділи ласці і т. Д. Найдивовижніше, що при відборі з поведінкових ознаками у тварин змінилися морфологічні і фізіологічні ознаки: опустилися вуха , хвіст загнувся крючком (як у сибірських лайок), на лобі з’явилася зірочка, настільки характерна для домашніх (нечістопородних) собак. Якщо дикі лисиці розмножуються раз на рік, то одомашнені – два рази. Змінилися і деякі інші ознаки.
В описаному прикладі виявляється взаємозв’язок між змінами будови і поведінки тварин. Такий взаємозв’язок помітив ще Дарвін і назвав її корелятивної, або співвідносних, мінливістю. Наприклад, розвиток рогів у овець і кіз поєднується з довжиною вовни. У комолих тварин шерсть коротка. Собаки безшерстих порід зазвичай мають відхилення в будові зубів. Розвиток хохла на голові курей і гусей поєднується зі зміною черепа. У кішок пігментація вовни пов’язана з функціонуванням органів чуття: білі блакитноокі кішки завжди глухі. Корелятивна мінливість заснована на Плейотропні (множині) дії генів.
Опорні точки
1. Ч. Дарвін виділив дві основні форми штучного відбору: методичний і несвідомий.
2. Досягнення сільського господарства Англії в XIX в. в області виведення численних порід домашніх тварин і сортів рослин послужили для Ч. Дарвіна моделлю процесів, що відбуваються в природі.
3. Великотоварне сільськогосподарське виробництво Англії розглядають як соціально-економічну передумову теорії Ч. Дарвіна.
Питання для повторення і завдання
1. Як дозволив Ч. Дарвін питання про предків домашніх тварин?
2. Наведіть приклади різноманіття порід домашніх тварин і сортів культурних рослин. Чим пояснюється це різноманіття?
3. У чому полягає основний метод виведення нових сортів і порід?
4. Як змінюється будова і поведінку тварин у процесі одомашнення? Наведіть приклади.