Реферат - Биологический эволюционизм
Подождите немного. Документ загружается.
Биологический эволюционизм.
Возникновение концепции биологического эволюционизма (БЭ) связано с
расширением границ эволюционного подхода, принятого в биологической и
социальных науках.
Словосочетание «биологическая эволюция» не обозначает никакого другого понятия
отличного от просто «эволюция». Введения дополнительного термина заключается в
том, что человек выступает не просто как живое, но и как социальное существо,
наделенное разумом, творчеством, т.е. эти понятия связаны на воссоединение
разнокачественного знания о Природе и об Обществе. Такого воссоединения еще не
достигнуто. Пока не ясно, возможно ли оно вообще. Основные идеи, понятия
биологического эволюционизма давно стали достоянием общей культуры,
используются в самых различных областях научного знания. В данной теме будет
рассмотрено взаимодействие понятий и принципов биологического эволюционизма с
общекультурными идеями биосферы.
Если биосфера изучается как природно-биологическое образование, в котором
цивилизация представлена лишь совокупностью живых человеческих существ, то
биологический эволюционизм обретает новые возможности в понимании единства
органического мира. Например, благодаря широкому использованию понятия
"поведение" происходит конкретизация представлений о жизненной активности
организма, что способствует наступившей его реабилитации как главного
"действующего лица" всех событий жизни на Земле. Преемственность форм поведения
и их биологического смысла, эволюция форм поведения, возникновение качественно
новых этапов этой эволюции - все это изучается с "тайным замыслом" обернуть
полученное знание в сторону человека, его самопознания. В целом естественнонаучный
подход к биосфере как к природному образованию создает для биологического
эволюционизма новые стимулы для переосмысления своих основании.
Понимание биосферы как системы "Природа - Общество" ставит биологический
эволюционизм лицом к лицу с общественными науками. Система "Природа -
Общество" по сути является системой "Человек -Природа - Общество", настолько важна
во всех этих взаимосвязях активная роль человека.
Но было бы не правильным утверждать, что использование биологических наук в
изучении биосферы изменило предмет эволюционной биологии, создало ему
"человеческое измерение" и чуть ли не включило проблему человека в предмет
биологии. Такие "общегуманистические" оценки сложных познавательных процессов,
вызванных к жизни общим поворотом науки к глобальным проблемам современности,
все больше обнаруживают свою бесплодность. Они вновь ориентированы на "должное",
повторяя ошибки прошлого, когда наука стремилась включить утопические идеи в
стратегию научного исследования.
1. Эволюция, ее атрибуты: самопроизвольность, необратимость, направленность.
Говоря об эволюции, мы имеем в виду появление принципиально новых, уникальных
определений (параметров, категорий, систем), не имеющихся ранее. Причем, для того
чтобы однозначно различить категорию «эволюция» от категории «развитие», новизна
определений должна быть принципиальной не только для рассматриваемой частной
системы, но для Мира в целом.
Самопроизвольность. Аристотель придерживался теории спонтанного зарождения,
согласно ей определённые «частицы» вещества содержат некое «активное начало»,
которое при подходящих условиях может создать живой организм. Его ошибка была в
том, что он полагал, что это начало содержится в солнечном свете, тине и мясе. С
распространение христианства, данная концепция оказалась не в чести, её признали
лишь те кто верил в колдовство. В 16, 17 и 18 веках многие ученные пытались
подтвердить данную теорию, но все их опыты оказывались неудачными. Только в 1850
году Луи Пастер в результате ряда экспериментов доказал справедливость теории
биогенеза (бактерии везде) окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
Необратимость. Мысль о необратимости процесса развития возникла очень давно —
еще в эпоху зарождения диалектики древнегреческой философии», ссылаясь при этом
на Гераклита. В «Происхождении видов» Дарвина можно найти ряд высказываний,
свидетельствующих о ясном понимании им факта необратимости органической
эволюции. Однако блестящая и лаконичная формулировка, которую придал этому
закону Л. Долло: «организм не может вернуться даже частично к предшествующему
состоянию, которое было уже осуществлено в ряду его предков» (1974), — видимо,
навсегда закрепила за ним право называться автором закона необратимости эволюции.
Но данная формулировка посеяла ряд недоумений по поводу её категоричности и
поэтому сам Долло в последующем несколько изменил свою первоначальную
формулировку, указывая на невозможность лишь точного возврата к пройденному
состоянию.
Направленность. Наиболее простое объяснение механизма направленности
эволюции сводится к предположению о постоянном на протяжении длительного
времени векторе изменений параметров среды. Например, продолжительное изменение
климата и газового состава атмосферы. Так, появление летающих позвоночных
приурочивается к периодам значительного повышения содержания кислорода в
атмосфере. Отсутствие, однако, строгого соответствия моментов появления новых
групп организмов с соответствующими изменениями в климате и атмосфере Земли
приводит к выводу о том, что подобного рода зависимости не столь жестки. На
направленность эволюции также может влиять ограничение резерва наследственной
изменчивости и ее типических проявлений или же наличие своего рода «эволюционных
запретов», делающих невозможной для представителей отдельных групп организмов
эволюцию в том или ином частном направлении.
2. Эволюционная концепция Ламарка.
Французский биолог Ламарк в 1809 году выдвинул гипотезу о механизме эволюции, в
основе которой лежали две предпосылки: упражнение и неупражнение частей
организма и наследование приобретённых признаков. Изменение среды, по его мнению,
могут вести к изменению форм поведения, что вызовет необходимость использовать
некоторые органы по новому или более интенсивно (или, наоборот, перестать ими
пользоваться). В случае интенсивного использования органа, его эффективность или
величина будут возрастать, а при не использовании может наступить дегенерация и
атрофия. Эти признаки наследуются, т.е. могут передаваться потомкам.
Для ламаркизма характерны два основных методологических признака:
- телеологизм – присущее организмам стремление к совершенствованию;
- организмоцентризм – признание организма элементарной единицей эволюции,
прямо приспосабливающейся к изменению внешних условий и передающей эти
изменения по наследству.
3. Дарвинизм.
Наибольший вклад в науку Дарвином заключается не в том, что он доказал
существование эволюции, а в том, что он объяснил, как она может происходить.
Сопоставляя огромное количество сведений, он начал понимать, что в условиях
интенсивной конкуренции между членами популяции любые изменения,
благоприятные для выживания в данных условиях, повышали бы способность особи
размножаться и оставлять плодовитое потомство, а неблагоприятные изменения
невыгодны и соответственно шансов на успешное размножение понижались бы.
Эта теория эволюции основана на 3 наблюдениях:
- особи, входящие в состав популяции, обладают большим репродуктивным
потенциалом;
- число особей в каждой данной популяции примерно постоянно;
- во всех популяциях существует изменчивость.
Вывод: в борьбе за существование те особи, признаки которых наилучшим образом
приспособлены к условиям жизни, обладают преимуществом и производят больше
потомков, чем менее приспособлены. Данный вывод и содержит гипотезу о
естественном отборе, который может служить механизмом эволюции.
Существуют формы естественного отбора:
1. Движущий отбор – является исходной формой отбора. Проявляется в виде
устойчивого и направленного изменения частоты аллеля в популяции. Конечным
результатом движущей формы отбора является полное замещение аллеля другим
аллелем. Таким образом, движущий отбор приводит к изменению генетической и
фенотипической структуры популяции.
2. Стабилизирующий отбор – суммарный результат действия двух и более
направлений движущего отбора в пользу одного генотипа или фенотипа.
Стабилизирующий отбор направлен на сохранение генетической и фенотипической
структуры популяции. Результатом стабилизирующего отбора является сохранение
такого состояния популяции, при котором ее средняя приспособленность максимальна.
3. При стабилизирующем отборе преимуществом обладают особи со средним
проявлением признаков, при движущем – одна из крайних форм. Теоретически
мыслима еще одна форма отбора – дизруптивный или разрывающий отбор, когда
преимущество приобретают обе крайние формы. Действием дизруптивного отбора
объясняют образование сезонных рас у некоторых сорных растений.
4. Сальтационизм.
Сальтационизм2(от лат. скачок)M— группа эволюционных теорий, по которым
видообразование происходит очень быстроM— в течение нескольких поколений.
Процесс связан с появлением новых особей, резко отличающихся и репродуктивно
изолированных от представителей родительского вида. Сальтационизм менее
разработан, чем синтетическая теория эволюции, но позволяет объяснить явления, с
которыми у последней возникают трудности; в частности:
отсутствие непрерывных рядов переходных ископаемых форм между видами и
надвидовыми организмами;
ожидаемое резкое снижение конкуренто- и жизнеспособности у переходных форм по
сравнению с исходным видом.
Исторически, первые научные представления сходные с сальтационизмом были
сформулированны Хуго де Фризом в 1901Mгоду. Он сформулировал мутационную
теорию, основным положением которой была внезапность появление новых, ранее не
существующих видов в ходе единичных мутационных событий.
В середине XXMвека Гольдшмидтом было сформулировано представление о системной
мутацииM— это особый тип мутации, приводящий к появлению особей резко
морфологически отличающихся от исходных форм и могущих дать начало новым
видам.
5. Синтетическая теория эволюции.
Синтетическая теория эволюции (СТЭ)M— современная эволюционная теория,
которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и
дарвинизма. Синтетическая теория в её нынешнем виде образовалась в результате
переосмысления ряда положений классического дарвинизма с позиций генетики начала
XX века.
Статья С.MС.MЧетверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки
зрения современной генетики» (1926) по сути стала ядром будущей синтетической
теории эволюции и основой для дальнейшего синтеза дарвинизма и генетики. В этой
статье Четвериков показал совместимость принципов генетики с теорией естественного
отбора и заложил основы эволюционной генетики. Толчок к развитию синтетической
теории дала гипотеза о рецессивности новых генов, согласно которой в каждой
воспроизводящейся группе организмов в результате ошибок при репликации ДНК
постоянно возникают мутацииM— новые варианты генов.
Авторы синтетической теории расходились во мнениях по ряду фундаментальных
проблем и работали в разных областях биологии, но они были практически
единодушны в трактовке следующих основных положений:
элементарной единицей эволюции считается популяция;
материалом для эволюции являются мутационная и рекомбинационная
изменчивость;
естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций,
видообразования и происхождения надвидовых организмов;
вид есть система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других
видов, и каждый вид экологически обособлен;
видообразование заключается в возникновении генетических изолирующих
механизмов и осуществляется преимущественно в условиях географической изоляции.
Таким образом, синтетическую теорию эволюции можно охарактеризовать как теорию
органической эволюции путем естественного отбора признаков, изменённых
генетически.
6. Молекулярная эволюция.
Теория молекулярной эволюцииM— теория, утверждающая, что подавляющее число
мутаций на молекулярном уровне носит нейтральный по отношению к естественному
отбору характер. Как следствие, значительная часть внутривидовой изменчивости
(особенно в малых популяциях) объясняется не действием отбора, а случайным
изменением мутантных форм одного и того же генна, которые нейтральны или почти
нейтральны.
Теория была разработана Мото Кимурой в конце 1960-х годов. Теория молекулярной
эволюции хорошо согласуется с фактом постоянной скорости закрепления мутаций на
молекулярном уровне, что позволяет, к примеру, оценивать время расхождения видов.
После интенсивных обсуждений и многочисленных исследований, порождённых
нейтралистской концепцией, интерес к ней в 1990-е годы заметно спал. Это произошло,
во многом, из-за ограниченной применимости теории, поскольку серьёзный
эволюционный прогресс по нейтралистскому сценарию потребовал бы огромных
промежутков времени и непомерно больших количеств ДНК.
7. Генофонд.
ГенофондM— понятие из популяционной генетики, описывающее совокупность всех
генных вариаций определённой популяции. Популяция располагает всеми своими
аллелями для оптимального приспособления к окружающей среде. Можно также
говорить о едином генофонде вида, так как между разными популяциями вида
происходит обмен генами.
Если во всей популяции существует лишь один аллель определённого гена, то
популяция по отношению к вариантам этого гена называется мономорфной. При
наличии нескольких разных вариантов гена в популяции она считается полиморфной.
Если у рассматриваемого вида имеется более чем один набор хромосом, то
совокупное количество разных аллелей может превышать количество организмов.
Однако в большинстве случаев количество аллелей всё же меньше.
Более крупный генофонд с множеством разных вариантов отдельных генов ведёт к
лучшему приспособлению потомства к меняющейся окружающей среде. Разнообразие
аллелей позволяет приспособиться к изменениям значительно быстрее, если
соответствующие аллели уже имеются в наличии, чем если они должны появиться
вследствие мутации. Тем не менее, в неизменяющейся окружающей среде меньшее
число аллелей может быть более выгодным, чтобы при половом размножении не
возникало слишком много неблагоприятных комбинаций аллелей.
8. Популяция.
Популя́ция (от лат. население) — это человеческое, животное или растительное
население некоторой местности. ПопуляцияM— группа особей, способная к более-менее
устойчивому самовоспроизводству относительно обособленная от других групп, с
представителями которых потенциально возможен генетический обмен. С точки зрения
популяционной генетики, популяцияM— это группа особей, в пределах которой
вероятность скрещивания во много раз превосходит вероятность скрещивания с
представителями других подобных групп. Обычно говорят о популяциях как о группах
в составе вида или подвида.
В современных эволюционных теориях (например, в Синтетической теории
эволюции) популяция считается элементарной единицей эволюционного процесса.
9. Элементарная эволюционная структура.
Элементарная эволюционная структура – это устойчивое изменение генетической
структуры популяции (например, изменение частоты аллеля). Она относится к
синтетической теории эволюции. Тимофеев-Ресовский сформулировал положение об
элементарных явлениях и факторах эволюции: 1) популяция - элементарная
эволюционная структура; 2) изменение генотипического состава популяции -
элементарное эволюционное явление; 3) генофонд популяции - элементарный
эволюционный материал; 4) элементарные эволюционные факторы - мутационный
процесс, «волны жизни», изоляция, естественный отбор.
Оказалось, что популяция в качестве элементарной структуры должна быть способной
изменяться с течением времени и должна реально существовать в природных условиях.
Тогда ее определение таково: популяция - это совокупность особей данного вида,
занимающих территорию внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой
и частично или полностью изолированных от других популяций.
В свою очередь элементарным эволюционным явлением считаются наследственные
изменения популяций, в результате спонтанных мутаций, представляющих собой
гетерогенную смесь различных генотипов.
10. Элементарный наследственный материал.
Понимание механизмов наследственности, то есть роли генов как элементарных
носителей наследственной информации, хромосомная теория наследственности иMт.Mд.
стало возможным с применением к проблеме наследственности методов цитологии,
молекулярной биологии и других смежных дисциплин.
Сегодня известно, что гены реально существуют и являются специальным образом
отмеченными участками ДНК или РНКM— молекулы, в которой закодирована вся
генетическая информация. У эукариотических (есть ядро) организмов ДНК свёрнута в
хромосомы и находится в ядре клетки. Кроме того, собственная ДНК имеется внутри
митохондрий и хлоропластов (у растений). У прокариотическихM(ядра нет) организмов
ДНК, как правило, замкнута в кольцо (бактериальная хромосома) и находится в
цитоплазме. Часто в клетках прокариот присутствует одна или несколько молекул ДНК
меньшего размераM— плазмид.
11. Элементарное явление эволюции – изменение генофонда популяции.
Изменчивость – разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой
степени родства, присуща всем живым организмам, поэтому в природе отсутствуют
животные, идентичные по всем признакам и свойствам. Различают наследственную и
ненаследственную, индивидуальную и групповую, адаптивную (приспособительную) и
неадаптивную изменчивость. Наследственная изменчивость обусловлена
возникновением разных типов мутаций и их комбинаций в последующих
скрещиваниях. В индивидуальном развитии организма проявление наследственных
признаков и свойств определяется не только основными, ответственными за данные
признаки и свойства генами, но и их взаимодействием со многими другими генами,
составляющими генотип животного, а также условиями внешней среды, в которой
протекает развитие организма. В понятие ненаследственной изменчивости входят те
изменения признаков и свойств, которые у животного или группы животных
вызываются воздействием внешних факторов (питание, температура, свет, влажность и
т. д.). Такие ненаследственные признаки (модификации) в их конкретном проявлении у
каждой особи не передаются по наследству, они развиваются у особей последующих
поколений лишь при наличии условий, в которых они возникли.
Групповая изменчивость включает различия между небольшими группами особей в
пределах породы (между различными питомниками, породными группами и т.д.),
иногда различия между группами особей в пределах вида не связаны с различиями их
генотипического состава, а обусловливаются модификационной изменчивостью
(различными реакциями сходных генотипов на разные внешние условия). Таким
образом, и групповая, и индивидуальная изменчивость включают изменения как
наследственной, так и ненаследственной природы.
Факторами, определяющими изменения частот отдельных генов и генотипов в
популяциях, являются мутационный процесс, характер внутрипопуляционных
скрещиваний (инбридинг, разведение по линиям) и межпопуляционные миграции (ввоз
животных, выездные вязки).
12. Элементарные эволюционные факторы.
Элементарные эволюционные факторы – это вероятностные процессы,
протекающие в популяциях, которые служат источниками первичной
внутрипопуляционной изменчивости.
К основным ЭЭФ относятся: мутационный процесс, рекомбинации и давление
мутаций. Эти факторы обеспечивают появление в популяциях новых аллелей (а также
хромосом и целых хромосомных наборов). К дополнительным ЭЭФ относятся:
популяционные волны, изоляция, дрейф генов.
Мутационный процесс – это процесс возникновения в популяциях самых
разнообразных мутаций: генных, хромосомных и геномных. Мутационный процесс
является важнейшим элементарным эволюционным фактором, поскольку поставляет
элементарный эволюционный материал – мутации. Именно мутации обеспечивают
появление новых вариантов признака, именно мутации лежат в основе всех форм
изменчивости.
РекомбинацияM— перераспределение генетической информации путём физического
обмена участками хромосом.
Давление мутаций в длительно существующей популяции способствует возрастанию
фенотипических проявлений (характеристик, присущих индивиду на определённой
стадии развития) рецессивного мутантного аллеля в десятки и сотни раз.
Популяционными волнами (волнами жизни, волнами численности) называют
колебания численности природных популяций.
Изоляция популяций влияет на то, что фенотипическое проявление мутации в
ближайших поколениях возрастут в тысячи раз.
Дрейф генов - случайные ненаправленные изменения частот аллелей в популяциях.
13. Мутационный процесс.
Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза. МутагенезM— это
внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК. Различают
естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.
Естественный, или спонтанный, мутагенез происходит вследствие воздействия на
генетический материал живых организмов мутагенных факторов окружающей среды,
таких как ультрафиолет, радиация, химические мутагены.
Искусственный мутагенез широко используют для изучения белков и улучшения их
свойств.
Методом ненаправленного мутагенеза в последовательность ДНК вносятся
изменения с определенной вероятностью. Мутагенными факторами могут быть
различные химические и физические воздействия — мутагенные вещества,
ультрафиолет, радиация. После получения мутантных организмов производят
выявление и отбор тех, которые удовлетворяют цели мутагенеза. Ненаправленный
мутагенез более трудоемок и его проведение оправдано, если разработана эффективная
система скрининга мутантов.
14. Микроэволюция и макроэволюция.
МикроэволюцияM— это распространение в популяции малых изменений в частотах
аллелей на протяжении нескольких поколений; эволюционные изменения на
внутривидовом уровне. Такие изменения происходят из-за следующих процессов:
мутации, естественный отбор, искусственный отбор, перенос генов и дрейф генов. Эти
изменения приводят к изменению популяций внутри вида, и, в конечном итоге, к
видообразованию. Популяционная генетика — это ветвь биологии, которая
обеспечивает математический аппарат для изучения микроэволюционных процессов.
Экологическая генетика наблюдает микроэволюцию в реальности.
Макроэволюция — это процесс формирования крупных систематических единиц: из
видовM— новых родов, из родовM— новых семейств иMт.Mд. В основе макроэволюции
лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность,
изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Так же, как и
микроэволюция, макроэволюция имеет дивергентный характер. МакроэволюцияM—
изменения системного характера, соответственно, огромных промежутков времени они
не требуют. Процессы макроэволюции требуют огромных промежутков времени и
непосредственно изучать ее в большинстве случаев не представляется возможным.
15. Дивергенция.
Дивергенция (от лат.M— обнаруживать расхождение)M— расхождение признаков и
свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции. Результат
обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного отбора.
Понятие дивергенция введено Ч. Дарвином для объяснения многообразия сортов
культурных растений, пород домашних животных и биологических видов.
Список используемой литературы.
1. Концепции современного естествознания.MM Новоженов В.А. Барнаул: Изд-во Алт.
гос. ун-та, 2001. - 474 с.
2. Концепции современного естествознания. M Садохин А.П. M2-е изд., перераб. и доп.
— М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с.M
3. Концепции современного естествознания.M Гусейханов М.К., Раджабов О.Р.6-е изд.,
перераб. и доп. — М.: Дашков и К°, 2007. — 540 с.M