Синтетическая теория эволюции

В современной биологии доминирует синтетическая теория эволюции (СТЭ). Ее основы заложены в работах исследователей из разных стран:

С. С. Четверикова, Ф. Г. Добржанского, Д. С. Хаксли, Э. Майера, С. Райта, Н. П. Дубинина, А. Ы. Северцова, И. И. Шмальгаузсна, Д. К. Беляева, Л. П. Татаринова, В. А. Ратнера и других. Эта концепция синтезировала (отсюда — «синтетическая концепция») классический дарвинизм, достижения генетики и молекулярной биологии. В числе непосредственных предпосылок отмечают:

• • хромосомную теорию наследственности Т. Моргана;
• • биометрические и математические подходы к анализу эволюции;
• • закон Харди — Вайнберга для идеальной популяции: «идеальная популяция стремится сохранить равновесие концентрации генов при отсутствии факторов, изменяющих его»^[1];
• • эмпирические исследования изменчивости в природных популяциях, развитие вероятностных методов теоретической популяционной генетики и т. д.

СТЭ выявила не только известную неполноту дарвиновской теории эволюции, но и ее ошибочные положения. В частности, в соответствии со СТЭ элементарной единицей эволюции выступает не организм, как у Дарвина, а популяция, исходной единицей наследственности является ген.

СТЭ выявила ряд эволюционных факторов, отсутствовавших в теории Ч. Дарвина. В их числе:

1. Процесс мутаций, который поставляет материал для эволюции на микроуровне. Мутагены — факторы, выступающие причиной мутаций, в их числе: питание, температурный режим и т. д. Но гораздо сильнее на мутации влияют экстремальные факторы: отравляющие вещества, воздействие радиоактивных элементов, жесткие излучения и др. Эти факторы повышают число мутаций в сотни раз.

Мутации — наследственные изменения, которые приводят к изменению свойств, признаков или норм реакций организмов.

Современная антропология территориально связывает генезис человека с Центральной Африкой. Очевидно, залежи урановой руды в этом регионе стали мощным мутагенным фактором для биологических предков человека. Один из наиболее опасных видов мутагенов — вирусы (от лат. virus — яд), вызывающие у человека множество заболеваний, включая грипп и СПИД.

• 2. Популяционные волны — те или иные отклонения численности популяции от среднего числа составляющих ее особей («волны жизни»). В больших популяциях новым наследственным изменениям гораздо труднее проявиться, и здесь проявляется стабилизирующий отбор, а в малочисленных популяциях такие изменения подвержены воздействию случайных процессов, которые могут привести к гибели популяции. Для эволюции оптимальны популяции средних размеров, в которых постоянно происходит изменение особей.
• 3. Изоляция закрепляет различия в формирующихся наборах генотипов, способствуя тем самым делению исходной популяции на несколько самостоятельных. Изоляция группы организмов не позволяет ей скрещиваться с другими видами. Возможные факторы изоляции: географические границы (непреодолимая водная среда, болота, высокие горы и т. п.); геологические катастрофы (разделение материков, землетрясения, образование расселин и др.); экологические условия (предпочтения в выборе экологической ниши или места обитания, разные периоды спаривания и т. д.) и др.

Наиболее показательный пример — существование уникальных видов животных в Австралии, изолированной от других континентов. Так, нигде, кроме Австралии, не встречаются сумчатые животные.

Основная идея СТЭ: прогрессивное развитие жизни на Земле объясняется генетическим наследованием фенотипических признаков, их случайной изменчивостью и естественным отбором. При этом случайные мутационные изменения «фильтруются» естественным отбором, и постепенно на основе неопределенной изменчивости выкристаллизовываются.

такие биологические формы, которые наилучшим образом приспособлены к условиям обитания.

Трудности объяснения наследственной передачи полезных признаков потомству («кошмар Дженкина») преодолеваются уже на основании открытий Г. Менделя, который выявил, что отдельные наследственные признаки родителей при скрещивании не сливаются, а передаются потомству в первоначальном виде. Возражение Дженкина ученые смогли опровергнуть, выявив, что существуют структурные и функциональные единицы наследственности — гены. Поэтому никакого «растворения» наследственного вещества не происходит, подобно тому, как не растворяется в воде свинцовая дробинка.

Информация к размышлению

Полиморфизм — существование в пределах одной популяции двух или нескольких форм данного вида, различающихся по биохимическим, морфологическим или поведенческим признакам. Такие формы организмов, различающиеся внешне, сохраняют способность скрещиваться друг с другом.

и определяет характер «борьбы за существование» и тин механизма естественного отбора.

Выделяются следующие типы таких механизмов:

• • Стабилизирующий отбор. Реализуется при соответствии свойств организма оптимальным условиям среды и относительно малой конкуренции; устраняются все заметные отклонения от некоторой средней нормы, вследствие чего не происходит возникновения новых видов.
• • Направленный отбор. Возникает в ответ на постепенные изменения среды, оказывает избирательное давление на набор фенотипов в популяции, «сдвигая» средний фенотип в ту или иную сторону. При достижении соответствия между средой и средним фенотипом вступает в действие стабилизирующий отбор.
• • Дизруптивный (разрывающий) отбор встречается достаточно редко. Он имеет место тогда, когда изменения условий среды благоприятствуют присутствию в популяции двух или нескольких фенотипов. Средний для данной популяции фенотип отклоняется к двум (нескольким) крайним состояниям. Иногда каждая из новых форм отбора может привести к появлению нового вида, иногда — к появлению в одной популяции нескольких фенотипов, или полиморфизму (от греч. polymoiphos — многообразный). Как правило, реализуются комплексные типы отбора.

Таким образом, СТЭ не просто корректирует некоторые выводы Дарвина, но и показывает научную несостоятельность отдельных положений его теории.

Во-первых, в противоположность Дарвину, наследуются не фенотипические признаки, а геномы. Именно генотип обусловливает специфику фенотипа.

Во-вторых, дарвиновская концепция исходит из однолинейной связи между наследственностью и вновь приобретенным фенотипом. Однако существуют два класса фенотипических признаков:

• • жестко определяемые генотипом и не зависящие от среды (цвет глаз, форма носа и др.);
• • формирующиеся под влиянием среды; применительно к ним наследуется лишь возможность их приобретения. Так, по наследству может передаваться «абсолютный» музыкальный слух, как предпосылка музыкальной гениальности. Но потенциальная гениальность никогда не проявится, если человек не станет активно заниматься музыкой.

В-третьих, естественный отбор имеет дело не с самими фенотипическими признаками, а влияет на генный «материал», и под влиянием среды изменяется генофонд популяций. Именно в этом состоит главное содержание естественного отбора.

Вместе с тем и дарвинизм, и популяционно-генетический подход одинаково характеризуют естественный отбор — как важнейший фактор эволюции.

Микроэволюция и макроэволюция. СТЭ разграничивает области исследования микро- и макроэволюции. Эти понятия введены в науку в 1927 г.

отечественным генетиком Ю. А. Филипченко (1882—1930), а дальнейшее уточнение получили в работах Н. В. Тимофеева-Ресовского (1900—1981).

Микроэволюция (от греч. mikros — малый) — совокупность эволюционных изменений, происходящих в генофондах популяций за относительно небольшой период времени. Изменения генетической структуры популяций представляют собой элементарные эволюционные процессы. Эти процессы завершаются образованием новых видов (видообразованием). Изменения в рамках микроэволюции доступны непосредственному наблюдению.

Макроэволюция (от греч. makros — большой) охватывает эволюционные преобразования за длительный исторический период времени, которые приводят к возникновению надвидовых форм организации живого и формирования крупных таксонов (родов, семейств, отрядов и т. д.). Содержанием макроэволюции является не возникновение новых видов, а глубокие преобразования организации, формирование ее новых типов. Она происходит на протяжении длительного исторического периода времени и поэтому недоступна непосредственному наблюдению, а ее процесс реконструируется на основе уже известных ее результатов. Макроэволюция осуществляется через последовательность микроэволюций.

• [1] См.: URL: http://biology-online.ru/metodichka/konspekty-i-lekcii/obschaja-biologija/zakon-hardi-vainberga-v-reshenii-genetic.html (дата обращения: 15.01.2016).