Терміни й поняття: синтетична теорія еволюції; фактори еволюції (природніш добір, мутаційна та комбінативна мінливість, дрейф генів, хвилі життя, ізоляція).
Головний недолік теорії Ч. Дарвіна. Незважаючи на те, що більшість учених — сучасників Дарвіна стали палкими прихильниками його теорії, деякі дослідники критично поставилися до ідеї природного добору як головного фактора еволюції. Найсе-рйозніше наукове заперечення висунув британський інженер Флемінг Дженкін (1833-1885). Суть заперечення така. Якщо в індивіда виникають корисніриси, які успадко-вуються і дають нащадкам перевагу перед іншими особинами, тоу випадку вільних схрещувань ці корисні риси неминуче «розчиняться» в ряду нащадків. Причому в кожному новому поколінні набуті предком позитивні властивості повинні дедалі більше згасати й нарешті зникнути в «болоті звичайних ознак».Наприклад, якщо чорне забарвлення крил дає метелику перевагу в боротьбі за існування над звичайними біло-крилими особинами, то його потомки в першому поколінні стануть вже темно-сірими, їх перевага буде вжезначно меншою.
У другому поколінні крила метеликів стануть світло-сірими і майже не відрізнятимуться від крил білих метеликів. Відповідно їхня перевага стане зовсім незначною. Особини третього покоління вже не відрізнятимуться від звичайних білих особин і не матимуть додаткових шансів на виживання.
Цей недолік своєї теорії сам Дарвін визнавав дуже серйозним, оскільки не міг знайти проти нього переконливих доказів і називав його «жахом Дженкіна» (іл. 42.1).
Іл. 42.1. Ілюстрація «жаху Дженкіна» на прикладі білокрилих та темнокрилих метеликів. За три покоління схрещувань у потемків, за уявленнями тогочасних учених, від набутих предками корисних ознак не залишаєтьсянічого
Синтетична теорія еволюції. Очевидно, ця суперечність дарвінізму ґрунтувалася на хибній «теорії злитої спадковості», яка панувала у середині ХІХ ст. Відкриття генів і перехід нагенну теорію спадковості дало змогупояснити, чому новоутворені корисніознаки не «розчиняються» у потом-стві, а в ході добору накопичуютьсяз покоління в покоління. Саме томусучасна теорія еволюції є синтезомдарвінізму, точніше його головноїідеї — природного добору, з генетикою, а тому має назву синтетичнатеорія еволюції (СТЕ).
Цей науковий напрям сформувався у 40-х роках ХХ ст. Серед її засновників були й наші співвітчизники Сергій Сергійович Четвериков(1880-1959), Феодосій ГригоровичДобжанський, Сергій МихайловичГершензон, Іван Іванович Шмальгаузен. Останній заснував Інститут зоології Національної академії наук України, що нині носить його ім’я.Ідеї й постулати СТЕ опираються не лише на закони генетики, а й на досягнення інших наук: палеонтології, систематики, екології, молекулярноїбіології тощо.
Однак слід згадати, що ще й до відкриття Г. Менделем законів успадкування були відомі численні факти, які вказували на те, що існує низка ознак, які не «розчиняються», а передаються протягом багатьох поколінь. Наприклад, горбатий з потовщенням на кінці ніс членів королівського домуБурбонів зберігся навіть у восьмому за рахунком поколінні, хоча, за розрахункамиФ. Дженкіна, ця ознака повинна була за цей період зменшитися у 128 разів. Але подібні факти, так само як і численні дані селекції, залишилися поза полем зору тогочасних учених-еволюціоністів.
Основні положення синтетичної теорії еволюції (СТЕ). Деякі питання теорії органічної еволюції й дотепер залишаються предметом обговорення і наукових суперечок, проте основні положення СТЕ визнає більшість біологів.
Основні положення синтетичної теорії еволюції такі.
1. Природний добір — головний фактор і рушійна сила еволюції, причинарозвитку історичного пристосування організмів до навколишнього світу.
Це положення теорії Дарвіна залишилося незмінним з часу виходу «Походження видів...». Згідно зі СТЕ, завдяки боротьбі за життя з абіотичними факторами середовища та навколишніми організмами виробляються еволюційні пристосування до довкілля, які в підсумку спричиняються до утворення нових видів.
Розрізняють три форми природного добору. Перша форма — спрямований добір, коли виживають особини з певними генетично закріпленими ознаками(іл. 42.2 а). Наприклад, встановлено, що хом’яки, у яких замість звичайного рудого
забарвлення хутро чорне, краще переносять низькі температури, а тому легше переживають морозні зими. У результаті на північній межі їх ареалу селективну перевагу мають особини-меланісти, які туттрапляються часто, тоді як на півдні живуть лише руді особини.
Іл. 42.2. Три форми природного добору: а — спрямований (перевагу набуваютьособини темного забарвлення крил);б — стабілізуючий (виживають
особини, що відкладають середнє число яєць);
в — дизруптивний (перевагу набувають особини крайніхваріантів розміру тіла)
Друга форма — стабілізуючий добір, або виживання особин із проміжними, близькими до середніх значень ознак (іл. 40.2 б). Відомо, що до різноманітнихекстремальних впливів середовища найкраще пристосовані оптимальні особини,які характеризуються звичайними, найчастіше середніми, значеннями ознак. Наприклад, у люті зими високе виживаннядемонструють хатні горобці із середньоюдовжиною крил, тоді як короткокрилі абодовгокрилі гинуть.
У такий спосіб оптимальні, тобто з найбільш звичайними за розмірами крилами, особини виявляють найвищу пристосованість і можуть залишити найбільше потомків. Стабілізуючий добір — ценайпоширеніша у природі форма природного добору. Згідно зі СТЕ, саме він відіграє головну роль в еволюції, забезпечуючи розвиток регуляторних системорганізму, удосконалення яких і веде добіологічного прогресу. Вчення про стабілізуючий добір як найважливіший фактореволюції розробив український ученийІ. І. Шмальгаузен.
Третя форма природного добору — дизруптивнигі добір, коли селективну перевагу мають особини з крайніми формами прояву ознаки (іл. 40.2 в). У цьому випадку хід природного добору має два протилежні напрями. У чистому вигляді дизруптив-ний добір у природі майже не трапляється. Однак часто трапляється його особливаформа — балансуючий добір, за якого вектор добору змінюється в часі в той або інший бік. У результаті в різні сезони перевагу можуть мати особини — носії протилежних ознак. Схожа ситуація складається з тими самими хом'яками-меланістами,що живуть на півночі України: особини з чорним хутром краще переносять суворізими, але вони не такі плідні, як руді. У результаті між кількостями рудих і чорнихустановлюється певний баланс: навесні більше чорних, а восени — рудих. І так триває з року в рік.
2. Матеріалом для еволюції слугують мутаційна та комбінативна мінливості, які відносять до ще однієї групи еволюційних чинників, тобто факторів еволюції. Ще Ч. Дарвін підкреслював, що для еволюції має значення лише невизначенамінливість; вона проявляється на рівні окремих особин, а її спрямованість і сила незалежать від дії навколишнього середовища. З погляду сучасної генетики мова йдепро мутації, а також індивідуальні комбінації генетичного матеріалу, які створюютьособин з новими біологічними властивостями. Саме мутанти, яким випадає щасливий жереб виявитися більш пристосованими до умов, що змінилися, є матеріаломдля природного добору. Саме вони мають усі шанси згодом утворити новий вид. Таким чином, генетична мінливість є ще одним украй важливим фактором еволюції.
3. Одиницею еволюції є не окрема особина, а популяція. За Ч. Дарвіном, одиницею еволюції є окрема особина — індивід, який набув корисних спадково закріплених властивостей. Однак спеціальні розрахунки показали: якби еволюція відбувалася на рівні окремих особин, вона протікала б так повільно, що сьогодні замістьптахів і ссавців на Землі в найкращому випадку панували б павуки та скорпіони, якістали першими суходільними тваринами. Тому потрібно шукати прискорювачі, «каталізатори» еволюції, якими вважають процеси, що протікають на популяційномурівні. В цьому сенсі особливе місце посідає ще один фактор еволюції — дрейф генів — випадкові зміни частот генів, що відбуваються в невеликих за розмірами ізольованих популяціях. Наприклад, у разі катастрофічного падіння чисельності організмів через суто випадкові обставини можуть вижити поодинокі особини — носіїякихось рідкісних алелів. Згодом у сприятливих умовах вони спроможні сильно розмножитися, дати спалах чисельності й захопити нові життєві простори. Таким чином процес добору генетичних ознак у ізольованих багаторазово прискорюється. Ціколивання чисельності організмів в еволюційній біології називають хвилями життяі відносять до важливих факторів еволюції.
4. Ключовою еволюційною подією є процес утворення видів. Не випадковоЧ. Дарвін назвав свою працю «походженням видів». Згідно зі СТЕ, видоутворенняздійснюється поступово і є процесом пристосування до мінливих умов середовища.Звичайно він здійснюється за умови ізоляції, яку розглядають як ще один обов'яз-
ковий фактор еволюції. Цей фактор сприяє виникненню відмежованих популяцій, у яких відбуваються різноспрямовані генетичні процеси.
5. Еволюційні механізми, що спричиняють до утворення нових видів, цілком придатні до утворення таксонів більш високого рівня. Іншими словами: новіроди, родини, ряди, порядки, класи утворюються за допомогою тих самих еволюційних факторів, що й види, хоча слід урахувати: що вищий рівень таксономічної ієрархії, то більш давньою є еволюційна подія.
Синтетична теорія еволюції (СТЕ) — одна з основ сучасної біології. Вона є синтезом основних положень дарвінізму й генетики. За своєю суттю СТЕ — цеідея органічної еволюції шляхом природного добору генетично закріплених ознак.Відповідно то СТЕ чинниками або факторами еволюційних подій є природнийдобір, мутаційна та комбінативна мінливості, дрейф генів, хвилі життя та ізоляція.
1. Чому сучасний дарвінізм отримав назву синтетична теорія еволюції? 2. Який з факторів уважають основною рушійною силою еволюції? 3. Яка з форм доборунайчастіше трапляється у природі? 4. Чому в СТЕ саме популяцію, а не особинувважають одиницею еволюції? 5. Що таке хвилі життя та в чому їх еволюційнезначення?
• Які ще природні чинники, крім зазначених у параграфі, також можна вважати факторами еволюції?
Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Межжерін