Жизнь и труды Ч. Дарвина

Моря и океаны, реки, горы и пустыни часто оказываются  непреодолимым препятствием для  распространения многих видов наземных животных. На океанических островах вулканического и кораллового происхождения до прихода туда человека не было никаких наземных млекопитающих. Не было там и земноводных. Число видов, населяющих такие острова, относительно невелико, и оно тем меньше, чем дальше тот или иной остров от континента – и, соответственно, тем меньше шансов было у предков нынешних островных форм добраться до этого острова. Океанические острова заселяются случайными переселенцами с ближайших континентов. Это, как правило, птицы, летучие мыши, рептилии, насекомые. Представители таких видов, попав на океанические острова, получают широкие возможности для размножения. Они занимают множество свободных экологических ниш на отдельных изолированных друг от друга островах и дают начало огромному разнообразию эндемических (встречающихся только в одной ограниченной области на Земле) видов.

Например, на Гавайских  островах обнаружено большое разнообразие улиток, из которых 300 эндемичных видов  принадлежат одному роду. Из 108 видов птиц, населяющих Галапагосские острова, 82 эндемичны. Ярким примером быстрого возникновения видового разнообразия являются Дарвиновы вьюрки. Когда Дарвин собирал свою коллекцию птиц на Галапагосах, он ошибочно отнес вьюрков, собранных на разных островах, к разным семействам воробьиных птиц, настолько они были отличны друг от друга. Позднее выяснилось, что все они (13 видов) принадлежат к одному подсемейству и возникли относительно недавно – несколько миллионов лет назад по мере заселения островов. За это время, благодаря изоляции друг от друга и от континентальных родственников и естественному отбору в новых и разнообразных условиях, они претерпели значительные эволюционные изменения.

Еще во времена Дарвина  было ясно, что острова и отдельные  части континентов могут менять свои очертания, возникать, поднимаясь над уровнем моря, исчезать, скрываясь под водой. Но ни Дарвин, ни его современники не могли себе представить, что в далеком прошлом континенты располагались относительно друг друга совсем не так как сейчас. Теперь мы знаем, 230 млн. лет назад все континенты представляли собой единый массив – гигантский материк Пангея. Около 200 млн. лет назад он раскололся и его фрагменты медленно двигались, то отдаляясь друг от друга, то вновь соединяясь, на те места, которые они занимают сейчас. Дрейф материков – это факт, подтвержденный данными геологии. Но особенно важно для нас то, что дрейф материков объясняет те особенности расселения животных и растений, которые были необъяснимы во времена Дарвина. Теперь мы понимаем, почему так различны фауны Палеарктической и Индо-Малайской областей. Дело не только, и не столько в климатических различиях между ними, но в том, что они были разделены океаном в течение десятков миллионов лет. Мы понимаем, почему в Южной Америке и Австралии обитают родственные виды страусов – нанду и эму. Десятки миллионов лет назад эти два континента соединяла Антарктида, ныне холодная и безжизненная, а тогда покрытая густыми и полными жизни тропическими лесами. О том, что эти леса там были когда-то, свидетельствуют залежи каменного угля, обнаруженные в Антарктиде.

Итак, географические закономерности распределения живых организмов хорошо согласуются с геологическими и палеонтологическими данными  и убедительно свидетельствуют  о том, что все современное разнообразие видов сформировалось в ходе эволюции.

Единое древо  жизни.

Вся совокупность данных биологии развития, палеонтологии, биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии, молекулярной генетики убедительно  свидетельствуют о том, что все  разнообразие жизни на Земле сформировалось путем постепенной эволюции – наследственного изменения свойств живых организмов.

Все многообразие форм современных  организмов возникло под действием  таких факторов эволюции как мутационный  процесс, дрейф генов, миграции, изоляция и естественный отбор во всех его формах.

Все современные организмы происходят от общих предков. Общий предок близких  друг другу видов жил на Земле  несколько миллионов лет назад. Общий предок организмов, принадлежащих  к одному классу (рыб, земноводных, рептилий), жил сотни миллионов лет назад. Около миллиарда лет назад существовал общий предок основных типов животных (червей, моллюсков, членистоногих, хордовых). А в безумно далеком прошлом, почти 4 миллиарда лет назад, жил на Земле общий предок всех живых организмов. Не следует думать, что в то время на Земле больше никого не было. Было множество других организмов, но их потомки вымерли по тем или иным причинам. Все мы – бактерии, водоросли, растения, грибы, животные – являемся потомками единственного общего предка.

Представим на минуту всю бесконечно длинную цепь наших предков: наших родителей, дедушек и бабушек и так далее вглубь времен, до самого первого живого организма. Эта цепь тянется на миллиарды лет и состоит из миллиардов особей. Эта цепь неразрывна. Ни один из наших предков не был убит на войне, не упал в пропасть, не умер от инфекции или переохлаждения, не был съеден саблезубым тигром, динозавром, хищной стрекозой, злобным трилобитом (иными словами, не погиб ни от одной из множества напастей, от которых погибли десятки, сотни, тысячи его соплеменников) до тех пор, пока не произвел хотя бы одного потомка, который следовал за ним в этой цепи ваших, именно ваших предков. Миллиарды гибли, не оставив потомков, но среди них не было ни одного из наших предков. Все мы – наследники победителей в борьбе за существование. Все наши предки прошли через очень жесткий, а порой и жестокий естественный отбор. Именно он сделал нас такими, какие мы есть сейчас.

Чарльз Дарвин писал: «Родство всех существ одного класса иногда изображают в форме большого дерева. Я думаю, что это сравнение очень близко к истине. Зеленые ветви с распускающимися почками представляют существующие виды, а ветви предшествующих лет соответствуют длинному ряду вымерших видов. Разветвления ствола, делящиеся на своих концах сначала на большие ветви, а затем на более и более мелкие веточки, были сами когда-то, когда дерево еще было молодо, побегами, усеянными почками; и эта связь прежних и современных почек, через посредство разветвляющихся ветвей, прекрасно представляет нам классификацию всех современных и вымерших видов, соединяющую их в соподчиненные друг другу группы. Из многих побегов, которые расцвели, когда дерево еще не пошло в ствол, сохранилось всего два или три, которые разрослись теперь в большие ветви, несущие остальные веточки: так было и с видами, живущими в давно прошедшие геологические периоды, — только немногие из них оставили по себе еще ныне живущих модифицированных потомков. С начала жизни этого дерева много более или менее крупных ветвей засохло и обвалилось; эти упавшие ветви различной величины представляют собой целые отряды, семейства и роды, не имеющие в настоящее время живых представителей и нам известные только в ископаемом состоянии. Как почки в процессе роста дают начало новым почкам, а эти, если только сильны, разветвляются и заглушают многие слабые ветви, так, полагаю, было при воспроизведении и с великим Древом Жизни, наполнившим своими мертвыми опавшими сучьями кору земли и покрывшим ее поверхность своими вечно расходящимися и прекрасными ветвями».

 С давних времен человечество пытается на научной основе познать законы существования и развития мироздания. Достигнуты впечатляющие успехи: открыты фундаментальные законы химии и физики, биологии и других естественных наук. Однако человечество, гораздо более склонно изучать законы окружающего мира, нежели собственного развития.

В свете знания, накопленного многими поколениями  ученых, эволюция жизни - это факт. Споры  о том, есть эволюция или ее не существует, кипевшие во времена Ч. Дарвина, сейчас беспредметны. Преемственность признаков и постепенность их преобразования служат доказательством развития живых организмов от простых к более сложным формам от зеленых водорослей (рыбы - амфибии - рептилии - млекопитающие) до человека. Современные методы изучения природы дают новые доказательства преемственности между низкоорганизованными и высокоорганизованными формами жизни.

Впервые термин «эволюция» (от лат. evolutio - развертывание) был использован швейцарским  натуралистом Шарлем Боннэ в 1762 г. В  настоящее время под эволюцией понимают происходящий во времени необратимый процесс изменения какой-либо системы, благодаря чему возникает что-то новое, разнородное, стоящее на более высокой ступени развития.

Процесс эволюции касается многих явлений, происходящих в природе. Например, астроном говорит об эволюции планетарных систем и звезд, геолог - об эволюции Земли, биолог - об эволюции живых существ. В то же время термин «эволюция» применяется часто и к явлениям, не связанным напрямую с природой в узком значении этого слова. Например, говорят об эволюции общественных систем, взглядов, каких-либо машин или материалов и т. п.

Особый смысл  приобретает понятие эволюции в  естествознании, где исследуется  преимущественно биологическая  эволюция.

Биологическая эволюция - это необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованиями биогеоценозов и биосферы в целом. Иными словами, под биологической эволюцией следует понимать процесс приспособительного исторического развития живых форм на всех уровнях организации живого.К середине XIX в. был сделан ряд важнейших научных открытий, которые противоречили существовавшим взглядам и способствовали укреплению и дальнейшему развитию эволюции, составив научные предпосылки создания эволюционной теории Ч. Дарвина.

Первая брешь  в метафизическом мировоззрении  была пробита философом Э.Кантом (1724-1804), который в своем знаменитом труде «Всеобщая естественная история и теория неба» отверг миф о первом толчке и пришел к заключению, что вся Земля и Солнечная система есть нечто, возникшее во времени. Благодаря работам Э.Канта, П.Лапласа и В. Гертеля земля и вся солнечная система стали рассматриваться как развивающиеся во времени.В 1830 г. английский естествоиспытатель Ч. Лайель (1797-1875) обосновал идею об изменяемости поверхности Земли под влиянием различных естественных причин и законов: климата, воды, вулканических сил, органических факторов. Лайель высказал мысль, что органический мир постепенно изменяется, что было подтверждено результатами палеонтологических исследований французского зоолога Ж. Кювье (1769-1832).В первой половине ХIX века развивается идея о единстве всей природы. Шведский химик И. Берцелиус (1779-1848) доказал, что все животные и растения состоят из тех же элементов, которые встречаются в неживой природе, а немецкий химик Ф. Велер (1800-1882) впервые в 1824 г. в лаборатории химическим путем синтезировал щавелевую кислоту, в 1828 г. - мочевину, показав таким образом, что образование органических веществ осуществляется без участия некой «жизненной силы».

В первой половине ХIХ века начинается детальное изучение географического распространения  организмов; начинают развиваться биогеография и экология, первые обобщения, которых имели важное значение для обоснования идея эволюции. Так, в 1807 г. немецкий натуралист А. Гумбольдт (1769-1859) высказал мысль о зависимости географического распространения организмов от условий существования. Русский ученый К. Ф. Рулье (1814-1858) пытается трактовать историческое изменение лика Земли и условий жизни на ней и влияние этих изменений на изменение животных и растений. Его ученик Н. А. Северцов (1827-1885) высказывал идеи о взаимосвязи организмов с окружающей средой, об образовании новых видов как приспособительном (адаптивном) процессе.

В это же время  развивается сравнительная морфология и анатомия. Ее успехи способствовали выяснению не только сходства строения различных видов животных, но и  такого подобия в их организации, которое наводило на мысль о глубокой связи между ними, об их единстве. Начинает складываться сравнительная эмбриология. В конце 20-х годов ХIХ века русский эмбриолог К. М. Бэр (1792-1870) установил основные типы эмбрионального развития и доказал, что все позвоночные животные развиваются по единому плану (впоследствии обобщения Бэра были названы Ч. Дарвиным «законом зародышевого сходства» и использовались им для доказательства эволюции). Замечательным признаком зародышевого сходства является, например, наличие жаберных щелей у зародышей всех позвоночных, включая человека. В 1839 г. Т. Шванном была создана клеточная теория, которая обосновала общность микроструктуры и развития животных и растений. Таким образом, интенсивное развитие науки, накопление в различных областях естествознания большого количества фактов, подготовили основу, на которой успешно развивалось учение Дарвина.Формированию идей Ч.Дарвина способствовали и некоторые политико-экономические идеи, прежде всего взгляды А. Смита и Т. Мальтуса. А. Смит (1723-1790) исходил из укрепившейся тогда идеи о естественных законах и создал учение о «свободной конкуренции». Он считал, что двигателем свободной конкуренции является «естественное своекорыстие или «естественный эгоизм» человека, и это служит источником национального богатства. Неприспособленные в процессе свободной конкуренции субъекты устраняются. Идея о конкурентных отношениях повлияла и на формирование представлений о развитии живой природы. Эти идеи, по всей вероятности, натолкнули Дарвина на мысль о существовании в природе некоторых аналогий и способствовали созданию эволюционной теории.

Достигнутые к  середине ХIХ в. крупные успехи в  развитии различных направлений  в естествознании, а также обществе, условия, стимулировавшие развитие селекции и создавшие возможности для выдвижения идей конкуренции и отбора, и явились теми предпосылками, которые подготовили почву для формулирования научной концепции биологической эволюции. В 1858 году Ч. Дарвин, а также независимо от него А. Р. Уоллес обосновали принцип естественного отбора и представление о борьбе за существование как механизме этого отбора.

Имея в виду важное жизненное значение эмоций, Ч. Дарвин предложил теорию, объясняющую  происхождение и назначение тех  органических изменений и движений, которые обычно сопровождают ярко выраженные эмоции. Эта теория получила название эволюционной. В ней великий естествоиспытатель обратил внимание на тот факт, что удовольствие и неудовольствие, радость, страх, гнев, печаль примерно одинаковым образом проявляются как у человека, так и у человекообразных обезьян.Ч. Дарвина заинтересовал жизненный смысл тех изменений в организме, которые сопровождают соответствующие эмоции, Сопоставив факты, Дарвин пришел к следующим выводам о природе и роли эмоций в жизни.

Теория эволюции путем естественного отбора основана на следующих положениях.

Во-первых, для  живого характерно наличие изменчивости. Причем для эволюции громадное значение имеет наследственная изменчивость. Вследствие изменчивости признаков  и свойств даже в потомстве одной пары родителей почти не встречается одинаковых особей. При благоприятных условиях эти различия могут не играть существенной роли. При неблагоприятных - каждое мельчайшее различие может стать решающим и определить, останется ли этот организм в живых и даст потомство или же он будет уничтожен.

Во-вторых, для  организмов характерно размножение  в геометрической прогрессии. Потенциально вид в каждом поколении производит гораздо больше особей, чем их может  выжить до взрослого состояния на занимаемой территории. Следовательно, значительная часть родившихся гибнет в "борьбе за жизнь". В процессе жизнедеятельности каждый организм вступает в многообразные отношения с особями внутри вида, других видов и факторами неживой природы. Разнообразные взаимодействия данного организма с объектами живой и неживой природы Дарвин метафорически называл борьбой за существование. Он имел в виду не только жизнь одной особи, но и успех ее в обеспечении себя потомством.

Ч.Дарвин различал три формы борьбы за существование:

а) внутривидовую - наиболее ожесточенную, так как особи одного вида нуждаются в сходных источниках питания, которые к тому же ограничены, в сходных условиях для размножения, одинаковых убежищах;

б) межвидовую - борьбу между особями разных видов (растения и их части поедаются копытными, птицами, травоядные животные поедаются хищниками, болезнетворные бактерии и паразиты поражают растительные и животные организмы);

в) борьбу живых  организмов с факторами неживой природы - условиями внешней среды при засухе, наводнениях, ранних заморозках, выпадении града гибнут многие мелкие животные, птицы, черви, насекомые, травы.

В результате всех этих сложных взаимоотношений множество  организмов погибает либо, будучи ослабленными, не оставляет потомства. Выживают особи, обладающие хотя бы минимальными полезными изменениями. Приспособительные признаки и свойства возникают не сразу, они накапливаются естественным отбором из поколения в поколение, что приводит к тому, что потомки отличаются от своих предков на видовом и более высоком систематическом уровне.