5. Синтетическая теория эволюции

Современные исследования расширили спектр факторов эволюции. Кроме наследственной изменчивости и естественного отбора, к факторам эволюционного процесса относят дрейф генов, изоляцию, миграцию особей, волны жизни (популяционные волны) и др. В синтетической теории эволюции взгляды Дарвина были дополнены фактами из генетики и экологии:

элементарная эволюционная единица – популяция;

элементарный эволюционный материал – мутации;

элементарное эволюционное явление – изменение генотипической структуры популяции;

элементарные эволюционные факторы – мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор.

Каждая популяция характеризуется определенным генофондом, в эволюционирующей популяции генофонд от поколения к поколению изменяется. Генофонд может изменяться за счет мутаций, гибридизации (притока генов из какой-либо другой популяции) и естественного отбора. Любые мутации носят неопределенный, случайный характер.

Изоляция – также один из факторов эволюции. Изоляция препятствует свободному скрещиванию, в результате могут сформироваться две или несколько отличающихся групп популяции, а в дальнейшем появляются подвиды и даже новые виды.

Колебания численности популяций в положительную или отрицательную сторону, сменяющие друг друга более или менее регулярно – популяционные волны (волны жизни). Эти волны совершенно случайно и резко изменяют в популяции концентрации редко встречающихся генов и генотипов. Таким образом, популяционные волны, как и мутации, поставляют случайный ненаправленный наследственный материал для естественного отбора.

Понимание исторического развития органического мира возможно при знании основных путей эволюции. Большой вклад в изучение развития эволюционных процессов внесли труды академиков И.И. Шмальгаузена (1884-1963 гг.) и А.Н. Северцова (1866-1936 гг.), которые установили два главных направления эволюции – биологический прогресс и биологический регресс.

Биологический прогресс в эволюции характеризуется следующими чертами: увеличением численности особей того или другого вида; расширением ареала; образованием новых видов, подвидов, популяций.

Например, нематоды (круглые черви) заселяют в настоящее время почву, моря и океаны, пресные водоемы. Многие являются паразитами человека, животных и растений. Они находятся в состоянии биологического прогресса.

Биологический регресс в эволюции характеризуется противоположными прогрессу чертами: уменьшением числа особей; сужением ареала; уменьшением числа видов, подвидов, популяций.

Ароморфоз – морфофизиологический процесс, представляющий собой такие эволюционные изменения, которые ведут к общему подъему организации, усиливают интенсивность жизнедеятельности, но не являются узкими приспособлениями к резко ограниченным условиям существования.

Ароморфозы всегда ведут к биологическому прогрессу: они создают возможность повышения выживаемости и снижения смертности в популяциях. На ранних этапах эволюции органического мира результатом ароморфоза у растений стал фотосинтез, сделавший возможным использование солнечной энергии растениями, и многоклеточность, открывшая широкие возможности усложнения строения и физиологии.

Ароморфозы дали возможность растениям и животным перейти к жизни на суше – в более сложной среде, чем водная.

Идиоадаптации представляют собой такие эволюционные изменения организмов, которые способствуют приспособлению к определенным условиям среды обитания (более частные приспособления). Идиоадаптации не сопровождаются изменениями основных черт организации, а также общим подъемом уровня организации и интенсивности жизнедеятельности организмов. Обычно более мелкие систематические группы – виды, рода, семейства – в процессе эволюции возникают путем идиоадаптаций. Так, приспособления придонных рыб – камбаловых, скатов – к жизни на поверхности дна (уплощение тела, окраска под цвет грунта) – пример идиоадаптации.

Дегенерация – также морфофизиологический процесс, ведущий в результате эволюционных изменений к упрощению организации. Он сопровождается чаще всего исчезновением ряда органов, потерявших свое биологическое значение. Например, переход к сидячему или паразитическому образу жизни сопровождается обычно возникновением различных приспособлений к специфическим условиям жизни. Так, у свиного цепня, лентеца широкого и других червей в связи с паразитизмом отсутствует кишечник, слабо развита нервная система, они почти неспособны к самостоятельному движению.

Результатом эволюционного процесса выступает образование новых систематических группировок. Макроэволюция – надвидовая эволюция, приводящая к формированию родов, семейств и отрядов, является результатом ароморфозов. Микроэволюционные (образование новых видов) процессы протекают внутри макроэволюционных. В макроэволюции действуют те же процессы – борьба за существование, естественный отбор, дивергенция и связанное с ними вымирание. При изучении макроэволюционных процессов используют в основном описательные методы палеонтологии, биогеографии, морфофизиологии, эмбриологии, систематики, биохимии и др.