Наследственность, изменчивость, отбор в естствознании
Содержание:
1. Введение.
2. Наследственность.
3. Изменчивость.
3.1. К.Линней.
3.2. Ламаркизм.
3.3. Катастрофизм.
3.4. Унифоризм.
3.5. Дарвинова революция.
4. Заключение.
5. Эволюционные факторы.
6. Естественный отбор.
7. Биография.
Введение
В природе
постоянно происходит колебание
численности популяций: число особей
в популяции то сокращается, то увеличивается.
Эти процессы сменяют друг друга
более или менее регулярно, поэтому
их называют волнами жизни или
популяционными волнами. В одних
случаях они связаны с сезоном
года (у многих насекомых, у однолетних
растений). В других случаях волны
наблюдаются через более
Волны эти
совершенно случайно и резко изменяют
в популяции концентрации редко
встречающихся генов и
Дарвин отметил соотносительный характер наследственной изменчивости:
длинные конечности животных почти всегда сопровождаются удлиненной шеей, у бесшерстных собак наблюдаются недоразвитые зубы.
Связан с тем, что один и тот же ген оказывает влияние на формирование не одного, а двух и более признаков. В основе всех видов наследственной изменчивости лежит изменение гена или совокупности генов. Поэтому, проводя отбор по одному, нужному признаку, следует учитывать возможность появления в потомстве других, иногда нежелательных признаков, соотносительно с ним связанных.
Неопределенная изменчивость, которая затрагивает хромосомы или гены, т.е. материальные основы наследственности, она обусловлена изменением генов или образованием новых комбинаций их в потомстве.
- мутации – обусловлены изменением генов
- комбинативная – вызван новой комбинацией генов в потомстве
- соотносительная – связана с тем, что один и тот же ген оказывает влияние на формирование не одного, а двух и более признаков.
Наследственность
и изменчивость, – разные свойства
организмов, обусловливающие сходство
и несходство потомства с родителями
и с более отдаленными
Дивергенция (от ср. - век. Лат. Диверго – отклоняюсь), расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции. Результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного Е.О. Понятие дивергенция введено Дарвином для объяснения многообразия сортов культурных р-нтй, пород домашних ж-ных и биолиг. Видов
В неопределенную изменчивость входит мутация, а мутация – это элемент. Эволюционным материалом.
Наследственность
Революция
в генетике была подготовлена всем
ходом могущественного
Основным
в этой революции было раскрытие
молекулярных основ наследственности.
Оказалось, что сравнительно простые
молекулыдизоксирибонуклеиновых
Вопреки
старым воззрениям на всеобъемлющую
роль белка как основу жизни, эти
открытия показали, что в основе приемственности
Таким образом современная генетика открывает перед человеком сокровенные глубины организации и функций жизни. Как всякие великие открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций (учения о формах изменчивости генов и хромосом) оказывали глубокое влияние на жизнь. Развитие физико-химической сущности явления наследственности неразрывно связано с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В явлении жизни нет ничего кроме атомов и молекул, однако форма их движения качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое свойство, оно неотделимо от проявления свойств клетки в целом.
Взаимодействие молекул ДНК, белков и РНК лежит в основе жизнедеятельности клетки и ее воспроизведения. Поскольку явление наследственности, в общем смысле этого понятия, есть воспроизведение по поколениям сходного типа обмена веществ, очевидно, что общим субстратом наследственности является клетка в целом.
Явление
наследственности в целом необусловлено
В свете
сказанного вполне понятно то значение,
которое имеет полная физико-химическая
расшифровка строения биологически
важных молекул. Несколько лет назад
впервые химическими средствами
вне организма была синтезирована
белковая молекула - гормон инсулин, управляющий
углеводным обменом в организме
человека. Недавно была расшифрована
физическая структура двух белков -
дыхательных пигментов крови
и мышц - гемоглобина и миоглобина.
Для молекулы фермента лизоцина физики
открыли пространственное расположение
каждого из тысячи атомов, участвующих
в построении его молекул. Установлено
место в молекуле, ответственное за каталитический
эффект этого биологического катализатора, недопускающего
После этих
событий, связанных с раскрытием
природы генетического кода и
генетических механизмов в синтезе
белков, впервые удалось дать полный
химический анализ и формулы строения
молекулы транспортной РНК. Все эти
открытия, включая замечательный
факт, что синтез молекул ДНК идет
под координирующим влиянием затравки
(матричной ДНК), показывает, какой
серьезный шаг сделала
Поистине
фантастические горизонты открываются
на путях синтеза генов в
Изменчивость
Ч. Дарвин о причинах эволюции животного мира (наследственность, изменчивость, естественный отбор). Ч.Дарвин в своей работе «Происхождение видов путем естественного отбора, вешедшей в 1859 году, раскрыл главные движущие силы эволюции растений и животных - это изменчивость, наследственность и отбор.
Изменчивостью
называют общее свойство организмов
приобретать новые признаки - различия
между особями в пределах вида. Изменчивы
все признаки организмов: внешнего и внутреннего
строения, физиологические, поведения,
повадок и др. В потомстве одной пары животных
невозможно встретить совершенно одинаковых особей.
В стаде овец одной породы каждое животное
отличается еле уловимыми особенностями:
размерами тела, длиной ног, головы, окраской,
длиной и плотностью завитка шерсти, голосом,
повадками. Дарвин совершенно правильно различал
2 формы изменчивости: ненаследственную
и наследственную.
Давно было замечено, что особи данной породы, сорта или вида под влиянием определенных причин изменяются в одном направлении. Причиной служит непосредственное влияние факторов внешней среды. Эта изменчивость не затрагивает наследственную основу организма, т.е. его генотип. Но существует еще наследственная изменчивость, связанная с изменением генов или целых хромосом и их участков. Это свойство является наследственным и передается в ряду поколений. Им Дарвин придавал особенно большое значение, т.к. эта форма изменчивости дает материал для искусственного и естественного отбора.
На основании
многочисленных наблюдений Дарвин пришел
к выводу, что в природе происходит
отбор изменений, передающихся по наследству.
Так, хищники, охотящиеся на растительноядных
животных, прежде всего уничтожают слабых особей.
В процессе такого отбора из поколения
в поколение выживают те особи, которые
быстрее бегают, более выносливы. Лучше
сохраняются и те из них, чья окраска более
соответствует фону. С другой стороны,
растительноядные животные влияют на отбор
среди хищников (тот, кто не поймает добычу,
остается голодным). Если животное какого-либо
вида интенсивно размножаются и занимают большую
территорию, отбор может идти в разных
направлениях. Так, клест-сосновник и клест-
К.Линней
В плеяде
выдающихся биологов XVIII в. звезды первой
величины – Ж. Бюффон (1707 –1788) и К.
Линней (1707 – 1778). В своем творчестве
они воплощают разные исследовательские
традиции, которые для них были
и различными жизненными ориентирами.
Бюффон в 36-томной “Естественной истории”
одним из первых в развернутой
форме излагал концепцию
Своей искусственной
классификацией К. Линней подытожил (в
этой единственно возможной тогда
форме) длительный исторический период
эмпирического накопления биологических
знаний (он описал свыше 10 тыс. видов
растений и свыше 4 тыс. видов животных).
Вместе с тем, К. Линней осознавал
ограниченность задачи создания искусственной
системы и ее возможности. По его
мнению, естественная система есть
идеал, к которому должна стремиться
ботаника и зоология. Историческая
заслуга К. Линнея в том, что он
через создание искусственной системы
подвел биологическое познание к
необходимости рассмотрения колоссального
эмпирического материала с
объективных
закономерностей единого плана
строения живого. Начиная с середины
XVIII в. получили очень широкое распространение
концепции трансформизма. Их было множество,
и различались они
Ламаркизм
Ж.-Б. Ламарк
(1744-1809), ботаник при королевском
ботаническом саде, был первым, кто
предложил развернутую
Творческий синтез всех этих эмпирических и теоретических компонентов привел Ламарка к формулированию гипотезы эволюции, базирующейся на следующих принципах:
принцип градации (стремление к совершенству, к повышению организации);
принцип прямого приспособления к условиям внешней среды, который, в свою
очередь, конкретизировался в двух законах:
1. изменения
органов под влиянием
2. наследования приобретенных изменений новым поколением.
В соответствии с этой теорией ныне существующие виды живых существ произошли от ранее живших путем приспособления, обусловленного их стремлением лучше гармонизировать с окружающей средой. Так, например, жираф, видя растущие на высоком дереве листья, вытягивал свою шею, и это вытягивание было унаследовано его потомками. Несмотря на все свои колебания Ламарк стремился материалистически трактовать факторы эволюции.
И хотя эволюционная концепция Ламарка казалась его современникам надуманной и мало кем разделялась, тем не менее она носила новаторский характер, была первой обстоятельной попыткой решения проблемы эволюции органических форм. В начале XIX в. наука далеко еще не располагала достаточным материалом для того, чтобы ответить на вопрос о происхождении видов иначе, как предвосхищая будущее, пророчествуя о нем. Первым таким “пророком” и явился Ж.Б. Ламарк.
Катастрофизм
По иному пути пошла конкретизация идеи развития в учении катастрофизма (Ж. Кювье, Л. Агассис, дОрбиньи, А. Седжвик, У. Букланд и др.). Идея биологической эволюции в катастрофизме выступала как производная от более общей идеи развития глобальных геологических процессов. Если Ламарк старался своей деистической позицией подальше отодвинуть роль божественного “творчества”, отгородить органический мир от вмешательства творца, то катастрофисты, наоборот, приближают бога к природе, в свою концепцию непосредственно вводят представление о прямом божественном вмешательстве в ход природных процессов. Катастрофизм есть такая разновидность гипотез органической эволюции, в которой прогресс органических форм объясняется через признание неизменяемости отдельных биологических видов. В этом, пожалуй, главное своеобразие данной концепции.
Теоретическим
ядром катастрофизма являлся
принцип разграничения
концепция.
Главный принцип катастрофизма
раскрывался в представлениях о
внезапности катастроф, о крайне
неравномерной скорости процессов
преобразования поверхности Земли,
о том, что история Земли есть
процесс периодической смены
одного типа геологических изменений
другим, причем между сменяющими друг
друга периодами нет никакой
закономерной, преемственной связи,
как нет ее между факторами, вызывающими
эти процессы. По отношению к органической
эволюции эти положения
Униформизм. Актуалистический метод.
Следующей обстоятельно разработанной в первой половине XIX в. концепцией развития был униформизм (Дж. Геттон, Ч. Лайель, М. В. Ломоносов, К. Гофф, Дж. Пэдж и др.) Если катастрофизм вводил в теорию развития Земли супранатуральные факторы и отказывался от научного исследования закономерностей и причин древних геологических процессов, то униформизм, наоборот, выдвигает принцип познаваемости истории Земли и органического мира. Униформисты выступали против катастрофизма прежде всего по линии критики неопределенности представления о причинах катастроф. Ядром униформизма являлся актуалистический метод, который по замыслу его основоположников (прежде всего Ч. Лайеля) должен был быть ключом для познания древних геологических процессов. Актуалистический метод предполагал преемственность прошлого и настоящего, тождественность современных геологических процессов с древними процессами. По характеру современных геологических процессов можно с определенной степенью приближения описать закономерности древних процессов, в том числе и образование горных пород. Пропагандируя всемогущество актуалистического метода, Ч. Лайель писал, что с его помощью человек становится способным “не только исчислять миры, рассеянные за пределами нашего слабого зрения, но даже проследить события бесчисленных веков, предшествовавших созданию человека и проникнуть в сокровенные тайны океана или внутренностей земного шара” (Лайель Ч. Основные начала геологии. Спб.,1866, ч.1, с.229).. Вместе с тем, актуалистический метод систематически применяется Лайелем лишь к неживой природе, а в области органических процессов Лайель делал серьезные уступки катастрофизму, допуская возможность актов божественного творения органических форм. Униформизм опирался на следующие теоретические принципы: однообразие действующих факторов и законов природы, их неизменяемость на протяжении истории Земли; непрерывность действия факторов и законов, отсутствие всяческих переворотов, скачков в истории Земли; суммирование мелких отклонений в течение громадных периодов времени; потенциальная обратимость явлений и отрицание прогресса в развитии Но унифирмизм, однако, являлся достаточно ограниченной теорией развития. Униформизм свел развитие к цикличности и не видел в нем необратимости; с точки зрения униформистов Земля не развивается в определенном направлении, она просто изменяется случайным, бессвязным образом.
Дарвинова революция
И ламаркизм, и катастрофизм, и униформизм - гипотезы, которые выступали необходимыми звеньями в цепи развития предпосылок теории естественного отбора, промежуточными формами конкретизации идеи эволюции. Эмпирические предпосылки эволюционной теории порождались всем ходом развития палеонтологии, эмбриологии, сравнительной анатомии, систематики, физиологии, биогеографии других наук во второй половине XVIII – первой половине - XIX в. Свое концентрированное выражение они находят прежде всего в систематике растительного и животного мира. Большое значение для утверждения теории развития имела идея единства растительного и животного миров. М. Шлейдену и Т. Шванну в 30-е годы ХIХ века удалось разработать клеточную теорию, в соответствии с которой образование клеток является универсальным принципом развития любого (и растительного и животного) организма; клетка является неотъемлемой элементарной основой любого организма. Сам Ч. Дарвин опирался на колоссальный эмпирический материал, собранный как предшественниками, так и им самим в ходе его путешествий, и прежде всего кругосветного путешествия на корабле “Бигль”. Основные эмпирические обобщения, наталкивающие на идею эволюции органических форм, приведены Дарвином в работе “Происхождение видов”. Ч. Дарвин с юных лет был ознакомлен с эволюционными представлениями, неоднократно сталкивался с высокими оценками эволюционных идей. Кроме того, Ч. Дарвин в своем творчестве опирался на представление (сформировавшееся в недрах униформизма) о полной познаваемости закономерностей развития природы, возможности их объяснения на основе доступных для наблюдения сил, факторов, процессов. В творчестве Дарвина всегда были сильны антикреационистские и антителеологические воззрения; он отрицательно относился к антропоцентризму и был нацелен на рассмотрение происхождения человека как части, звена единого эволюционного процесса. Предпосылкой, заимствованной из другой области знания и сыгравшей определенную роль в выработке принципов селекционной теории эволюции, явилось положение (сформулированное Мальтусом) о существовании объективной закономерности, в соответствии с которой имеет место потенциальная возможность размножения особей каждого вида в геометрической прогрессии. Дарвинова теории отбора опиралась на следующие принципы: принцип борьбы за существование;
принцип наследственности и изменчивости;
принцип естественного отбора.
Теория
Дарвина строится на придании принципиального
значения таким давно известным
до него фактам, как наследственность
и изменчивость. Дарвин понимал, что
непосредственно связывать
изменчивости. В этом проявлялась его интуиция гениального исследователя, понимающего, что время еще не созрело для понимания неопределенной изменчивости. (Высказанные им соображения о “пангенезисе” носили откровенно натурфилософский характер, что было ясно и самому Дарвину.) Второе посредствующее звено, отличающее теорию эволюции Дарвина от ламаркизма, состоит в представлении о естественном отборе как механизме, который позволяет осуществлять выбраковку ненужных форм и образование новых видов. Успехи селекционной практики (главной стороной которой является сохранение особей с полезными, с точки зрения человека, свойствами, укрепление этих свойств из поколения в поколение, осуществлявшееся в процессе ведомого человеком искусственного отбора) послужили той главной эмпирической базой, которая привела к появлению теории Дарвина. Прямых доказательств естественного отбора у Дарвина не было; вывод о существовании естественного отбора он делал по аналогии с отбором искусственным. Тезис о естественном отборе является ведущим принципом дарвиновой теории, тем оселком, который позволяет разграничить дарвинистские и недарвинистские трактовки природы эволюционного процесса. В нем отражается одна из фундаментальных черт живого – диалектика взаимодействия органической системы и среды.
Заключение.
Познание – это обобщение фактов в несколько этапов, уровней (наблюдение, суждение, умозаключение, принципы, теория). Основой познания является наблюдение. Начинаясь с наблюдения, оно продолжается на уровне мыслительных процедур. К таким процедурам относятся: описание (как с помощью терминов языка (естественного), так и наглядным образом – с помощью рисунков, схем и др.); систематизация на основе определенных выделенных признаков объектов (высшей формой систематизации является классификация, когда выбор признаков связан с выделением существенных сторон объекта); сравнение, позволяющее выявлять законы объекта путем сопоставления существенных характеристик объекта (высокая эффективность метода сравнения вызвала к жизни такие науки, как сравнительная анатомия, сравнительная морфология, сравнительная физиология, сравнительная систематика и др.).
Таким образом,
классическая биология (как и классические
физика и астрономия) в своих методологических
установках исходила преимущественно
из эмпирического обоснования