Evolutsioon on orgaanilise maailma evolutsiooni teooria. Orgaanilise maailma evolutsioon (kambriumist tänapäevani, elu tekkimine, kasv), darvinism

Evolutsioon (ladina keelest evolutio - kasutuselevõtt), laiemas tähenduses - arengu sünonüüm; muutuste protsessid (peamiselt pöördumatud), mis toimuvad elus ja eluta looduses, samuti sotsiaalsetes süsteemides. Evolutsioon võib põhjustada komplikatsioone, diferentseerumist, süsteemi organiseerituse taseme tõusu (progress) või vastupidi, selle taseme langust (taandareng). Kitsas tähenduses hõlmab evolutsiooni mõiste ainult järkjärgulisi kvantitatiivseid muutusi, vastandades selle arengule kui kvalitatiivsele nihkele ehk revolutsioonile. Reaalsetes arenguprotsessides on revolutsioon ja evolutsioon (kitsamas tähenduses) võrdselt vajalikud komponendid ja moodustavad vastuolulise ühtsuse.

Evolutsioon selle sõna laiemas tähenduses viitab keerukate süsteemide järkjärgulisele muutumisele aja jooksul. Nad räägivad tähtede ja galaktikate evolutsioonist, maastikest ja biotsenoosidest, keeltest ja sotsiaalsetest süsteemidest.

Bioloogiline evolutsioon on elusorganismide omaduste ja omaduste pärilik muutumine mitme põlvkonna jooksul. Bioloogilise evolutsiooni käigus saavutatakse ja säilitatakse pidevalt kokkulepe elusorganismide omaduste ja nende elukeskkonna tingimuste vahel. Kuna tingimused muutuvad pidevalt, sealhulgas organismide endi elutegevuse tulemusena ning ellu jäävad ja paljunevad vaid need isendid, kes on muutunud keskkonnatingimustes eluga kõige paremini kohanenud, muutuvad elusolendi omadused ja tunnused pidevalt. Elutingimused Maal on lõpmatult mitmekesised, seega on organismide kohanemine eluga nendes erinevates tingimustes tekitanud evolutsiooni käigus fantastiliselt erinevaid eluvorme.

Evolutsiooni liikumapanevad jõud, nende suhe.

1. Ch. Darwini õpetused evolutsiooni edasiviivatest jõududest. Evolutsiooni liikumapanevad jõud: pärilik muutlikkus, olelusvõitlus, looduslik valik.

2. Pärilik varieeruvus. Pärilike muutuste põhjuseks on geenide ja kromosoomide muutus, vanemlike tunnuste rekombinatsioon (kombinatsioon) järglastel. Kasulikud, kahjulikud ja neutraalsed pärilikud muutused. Pärilike muutuste juhuslik, suunamatu iseloom. Päriliku variatsiooni roll evolutsioonis: materjali varustamine loodusliku valiku toimimiseks.

4. Olelusvõitluse vormid:

Võitlus elutu looduse ebasoodsate tingimustega (abiootilised tegurid). Ebasoodsate tingimuste mõju mis tahes organismile: niiskuse liig või puudumine, valgus, kõrge või madal õhutemperatuur. Näide: valgust armastava taime isendite surm või rõhumine vähese valgusega tingimustes;

Liigisisene võitlus olemasolu eest – sama liigi isendite vaheline suhe. Liigisisese võitluse suurim intensiivsus sama liigi isendite vajaduste sarnasuse tõttu (vajadus sarnase toidu, valgustuse, pinnase jms järele).

5. Looduslik valik - antud keskkonnatingimustes kasulike pärilike muutustega isendite ellujäämise protsess ja nende edasine paljunemine. Valik on olelusvõitluse tagajärg, evolutsiooni peamine tegur, mis säilitab indiviide peamiselt pärilike muutustega, mis on teatud keskkonnatingimustes kasulikud. Valikuteguriks on keskkonnatingimused: kõrge või madal õhutemperatuur; niiskuse, valguse, toidu liig või puudumine.

6. Loodusliku valiku toimemehhanism:

Pärilike muutuste ilmnemine indiviididel (kasulikud, kahjulikud, neutraalsed);

Säilitamine olelusvõitluse tulemusena, looduslik valik, valdavalt isendid, kellel on antud keskkonnatingimustes kasulikud pärilikud muutused;

Kasulike muutustega isendite paljunemine, nende arvu suurenemine;

Keskkonnale vastavate muutustega isendite eelistatud ellujäämine järglaste seas, nende paljunemine ja kasulike muutuste edasiandmine osale järglastest;

Antud keskkonnatingimustes kasulike pärilike muutuste jaotus.

7. Evolutsiooni liikumapanevate jõudude suhe. Liigi isendite heterogeensus päriliku varieeruvuse tõttu, pakkudes materjali olelusvõitluseks ja looduslikuks valikuks. Üksikisikute vaheliste suhete teravnemine olelusvõitluse tagajärjel. Valdavalt soodsate pärilike muutustega isendite säilimine loodusliku valiku teel olelusvõitluse tagajärjel.

Oluline on märkida, et Charles Darwin pani aluse teaduslikule evolutsiooniteooriale. Domineeriva evolutsiooniõpetusena eksisteeris darvinism aastatel 1859–1900, s.o. enne G. Mendeli seaduste taasavastamist. Kuni käesoleva sajandi 20. aastate lõpuni vastandati geneetilisi andmeid evolutsiooniteooriale, evolutsiooni peamiseks teguriks peeti pärilikku varieeruvust (mutatsiooniline, kombinatiivne), looduslikule valikule omistati teisejärguline roll. Seega kasutati geneetikat juba selle kujunemise algperioodil uute evolutsioonikontseptsioonide loomiseks. Iseenesest on see fakt märkimisväärne: see andis tunnistust geneetika tihedast seosest evolutsiooniteooriaga, kuid nende ühendamise aeg oli alles ees. Erinevat tüüpi darvinismi kriitika oli laialt levinud kuni STE tekkeni.

Erandlik roll evolutsiooniteooria väljatöötamisel oli populatsioonigeneetikal, mis uurib mikroevolutsiooniprotsesse looduslikes populatsioonides. Selle asutasid silmapaistvad kodumaised teadlased S.S. Tšetverikov ja N.V. Timofejev-Resovski.

1920. aastatel alanud darvinismi ja geneetika ühendamine aitas kaasa darvinismi sünteesi laienemisele ja süvenemisele teiste teadustega. 30ndaid ja 40ndaid peetakse sünteetilise evolutsiooniteooria kujunemise perioodiks.

Lääneriikides saavutas uuendatud darvinism ehk sünteetiline evolutsiooniteooria teadlaste seas laialdase tunnustuse juba 1940. aastatel, kuigi alati on olnud ja on ka praegu mõned suured uurijad, kes võtavad Darwini-vastaseid seisukohti.

STE peamised sätted on tuletatud Hardy-Weinbergi seadusest. Teatavasti tekitab koolilastele raskusi seaduse olemuse ja tähenduse mõistmine, kuigi selle matemaatiline aparaat on lihtne ja kättesaadav kõigile, kes keskkooli algebraga kursis on. Oluline on suunata õpilaste tähelepanu mitte ainult geenide sageduse seaduse määramisele ja genotüübid populatsioonis ei muutu mitme põlvkonna jooksul – selle tingimusteks on lõpmata suur populatsioon, isendite juhuslik vaba ristumine, mutatsiooni puudumine. protsessi, loodusliku valiku ja muude tegurite – matemaatilise mudeli AA p2 + Aa 2 p + aaq2 = 1, aga ka seaduse praktilise rakendamise kohta.

Kaasaegsel teadusel on väga palju fakte, mis tõestavad evolutsiooniprotsessi olemasolu. Need on andmed biokeemiast, geneetikast, embrüoloogiast, anatoomiast, taksonoomiast, biogeograafiast, paleontoloogiast ja paljudest teistest teadusharudest. Senised peamised tõendid on järgmised:

evolutsiooniliste transformatsioonide kulgu kajastavad taksonoomiaandmed;

embrüoloogilisi tõendeid, mis on saadud kooritud embrüote arengu uurimisel, mis kinnitavad K. Baeri idulise sarnasuse seaduse kehtivust. Lisaks näidati, et organism läbib oma individuaalse arengu käigus etapid, mis peegeldavad antud liigi fülogeneesi. Nende andmete põhjal formuleeriti biogeneetiline seadus (F. Muller, E. Haeckel);

raku struktuur;

võrdlevad anatoomiaandmed;

valikutöö käigus saadud andmed;

tõendid loodusliku valiku olemasolust looduses (putukate melaniseerimine);

geneetilise koodi universaalsus;

geneetilise materjali korralduse ja geneetilise informatsiooni rakendamise ühtsus;

energiaakumulaatori universaalsus elusrakus - ATP;

geneetilised tõendid. Fülogeneetiliselt lähedastel liikidel on geenide struktuuris sarnasusi;

lähedastesse taksonoomilistesse rühmadesse kuuluvate organismide valkude struktuuri sarnasus;

eksperimentaalsed tõendid. Evolutsiooniliste protsesside modelleerimine elusorganismidel (mudelid).

Kaasaegsed ideed evolutsioonitegurite kohta on darvinismi, geneetika ja ökoloogia arengu tulemus. Charles Darwin lahendas oma klassikalises teoses "Liikide teke" evolutsiooniprotsessi peamiste liikumapanevate jõudude (tegurite) probleemi. Ta tõi välja järgmised tegurid: pärilikkus, muutlikkus ja looduslik valik. Lisaks tõi C. Darwin välja isendite vaba ristumise piiramise olulise rolli nende üksteisest eraldatuse tõttu, mis tekkis liikide evolutsioonilise lahknemise protsessis.

Kaasaegses käsitluses on evolutsiooniprotsessi teguriteks pärilik varieeruvus, looduslik valik, geneetiline triiv, isoleeritus, isendite ränne jne. Kõik organismid moodustavad looduslikke rühmi, millel on nendesse kuuluvate isendite anatoomilised tunnused sarnased. Suured rühmad jagunevad järjest väiksemateks, mille esindajatel on järjest rohkem ühiseid jooni. Juba ammu on teada, et sarnase anatoomilise ehitusega organismid on oma embrüonaalses arengus sarnased. Kuid mõnikord on isegi oluliselt erinevad liigid, nagu kilpkonnad ja linnud, isendi arengu algfaasis peaaegu eristamatud. Organismide embrüoloogia ja anatoomia on omavahel nii tihedas korrelatsioonis, et taksonoomid (klassifikatsiooni valdkonna spetsialistid) kasutavad mõlema teaduse andmeid võrdselt liikide järgudesse ja perekondadesse jaotumise skeemide väljatöötamisel. Selline korrelatsioon pole üllatav, kuna anatoomiline struktuur on embrüonaalse arengu lõpptulemus.

Iga süstemaatilise rühma evolutsiooni suuna määrab antud taksoni evolutsiooni toimumise keskkonna tunnuste ja tema varasema evolutsiooni käigus välja kujunenud geneetilise korralduse suhe.

Lahknevus. Kõige sagedamini täheldame evolutsiooni käigus ühisest esivanemast põlvnevate liikide puhul tegelaste lahknemist või lahknemist. Divergents saab alguse populatsiooni tasandilt, mis on tingitud erinevustest keskkonnatingimustes, milles tütarliigid elavad ja millega tütarliigid loodusliku valiku mõjul erinevalt kohanevad. Geneetiline triiv mängib samuti teatud rolli lahknemises. Lahknevus põhjustab liikide arvukuse kasvu ja jätkub liigiüleste taksonite tasemel. Elusolendite hämmastava mitmekesisuse põhjuseks on lahknev evolutsioon.

Ilmekas näide lahknemisest on imetajate jäsemete muutumine nende kohanemise käigus erinevate keskkonnatingimustega.

Konvergentsi (märkide konvergentsi) täheldatakse juhtudel, kui mitteseotud taksonid kohanevad samade tingimustega. Konvergentsist räägitakse neil juhtudel, kui organi ehituses ja talitluses leitakse väline sarnasus, mis on võrreldavates elusorganismide rühmades täiesti erineva päritoluga. Näiteks kiili ja nahkhiire tiival on ehituselt ja talitluselt ühised tunnused, kuid need moodustuvad embrüonaalse arengu käigus täiesti erinevatest rakuelementidest ja neid juhivad erinevad geenirühmad. Selliseid kehasid nimetatakse sarnasteks. Nad on väliselt sarnased, kuid päritolult erinevad, neil puudub fülogeneetiline ühisosa. Imetajate ja peajalgsete silmade struktuuri sarnasus on veel üks näide lähenemisest. Need tekkisid evolutsiooni käigus iseseisvalt ja moodustuvad ontogeneesis erinevatest algetest.

Üld- ja eravarustus. Küsimused evolutsiooniprotsessi võimalike teede kohta töötas välja A. N. Severtsov. Üks peamisi selliseid viise on Severtsovi sõnul aromorfoos (arogenees) ehk kohanemiste tekkimine evolutsiooni käigus, mis tõstavad oluliselt elusorganismide organiseerituse taset ja avavad neile täiesti uued evolutsioonilised võimalused. Sellised kohanemised olid näiteks fotosünteesi tekkimine, suguline paljunemine, hulkraksus, kahepaiksete esivanematel kopsuhingamine, roomajate esivanematel lootevesi, lindude ja imetajate esivanematel soojaverelisus jne. Aromorfoos on loomulik evolutsiooniprotsesside tulemus. Need avavad liikidele võimalusi uurida uusi, varem ligipääsmatuid elupaiku.

Aromorfoosid ei teki koheselt, ilmudes ei erista neid tavalistest kohandustest praktiliselt. Aromorfoosideks muutuvad nad ainult loodusliku valiku evolutsioonilise "poleerimisega", arvukate organismi tunnustega kooskõlastamise ja paljudes liikides laia levikuga. Näiteks kopsuhingamise ilmnemine magevee iidsetel elanikel ei muutnud radikaalselt nende elustiili, organiseerituse taset jne. Selle kohanemise tulemusena sai aga võimalikuks maa – tohutu elupaiga – arendamine. Seda võimalust kasutati aktiivselt edasises evolutsioonis, ilmusid tuhanded kahepaiksete, roomajate, lindude ja imetajate liigid, mis täitsid erinevaid elupaiganišše. Seetõttu on selgroogsete kopsude omandamine suur aromorfoos, mis tõi kaasa paljude liikide organiseerituse taseme tõusu.

On ka väiksemaid aromorfoose. Imetajate evolutsioonis oli neid mitmeid: karva välimus, elussünd, poegade toitmine piimaga, püsiva kehatemperatuuri saavutamine, aju progresseeruv areng jne. Imetajate kõrge organiseerituse tase , mis saavutati loetletud aromorfooside tõttu, võimaldas neil omandada uusi elupaiku.

Lisaks sellisele suurele transformatsioonile nagu aromorfoos, tekib üksikute rühmade evolutsiooni käigus suur hulk väikeseid kohanemisi teatud keskkonnatingimustega. A. N. Severtsov nimetas selliseid kohandusi idioadaptatsiooniks.

Idioadaptatsioon on organismide kohanemine keskkonnaga ilma bioloogilise organisatsiooni põhjaliku ümberstruktureerimiseta. Idioadaptatsiooni näiteks on vormide mitmekesisus putuktoidulistel imetajatel, kelle eri liigid, omades ühtset algset organiseerituse taset, suutsid omandada omadused, mis võimaldasid neil looduses asuda erinevatesse elupaikadesse.

Orgaanilise maailma arenguteed kas ühinevad või asendavad üksteist ning aromorfoosid tekivad palju harvemini kui idioadaptatsioon. Kuid just aromorfoosid määravad orgaanilise maailma arengu uued etapid. Aromorfoosist tekkinud uued, kõrgema organisatsiooniga organismirühmad hõivavad teistsuguse elupaiga. Lisaks järgib evolutsioon idioadaptatsiooni ja mõnikord ka degeneratsiooni teed, mis annab organismidele nende jaoks uue elupaiga.

2. MUUTUSED PÕHITÖÖSTUSALADES

Postindustriaalsele ühiskonnale ülemineku algusega väheneb tööstuse osatähtsus maailma SKT-s ja majanduslikult aktiivse elanikkonna tööhõive. tööstus on endiselt kõige olulisem materjalitootmise haru. Suured investeeringud on suunatud tööstuslikule tootmisele, sellega kaasnevad suured kulutused teadus- ja arendustööle. Toodetud kaubad säilitavad maailmakaubanduses tingimusteta ülimuslikkuse. Tööstusel on jätkuvalt suur mõju mitte ainult majandusele, vaid ka teistele avaliku elu aspektidele. Ja tööstuse territoriaalne struktuur määrab kõige suuremal määral kogu maailmamajanduse territoriaalse struktuuri, moodustades justkui selle raamistiku. Seetõttu ei nimetata seda mõnikord ilma põhjuseta jätkuvalt majandusarengu mootoriks.

Maailma tööstuse sektoristruktuuris toimuvad suured nihked. Mesostruktuuri tasandil väljenduvad need eelkõige kaevandus- ja töötleva tööstuse vahelise proportsiooni muutumises. Kogu kahekümnenda sajandi teisel poolel. mäetööstuse osatähtsus kogu tööstustoodangus langes pidevalt; praegu on see umbes 1/10. Kuid muutused mõjutasid ka sisemisi proportsioone mäe- ja töötlevas tööstuses.

Kaevandustööstus on terve tööstusharude ja allsektorite kompleks, mis hõlmab peale kaevandamise ka metsaraietööstust. See hõlmab ka merepüügi, veevarustuse, jahipidamise ja kalapüügi rajatisi. Ligikaudu 3/4 selle tööstusharu kogutoodangust langeb selle peamisele allsektorile - mäetööstusele. Omakorda annab mäetööstuse struktuuris 3/5 toodetest (väärtuse järgi) nafta- ja gaasitööstus ning ülejäänud ligikaudu võrdsetes osades söe- ja maagi kaevandamine.

Töötlev tööstus on struktuurilt palju keerulisem kompleks, mis hõlmab üle 300 erineva tööstusharu ja allsektori, mis jagunevad tavaliselt nelja plokki: 1) konstruktsioonimaterjalide ja keemiatoodete tootmine; 2) masinaehitus ja metallitööstus; 3) kergetööstus; 4) toiduainetööstus. Töötleva tööstuse struktuuris eristatakse ka raske- ja kergetööstust: kui 60ndatel oli nende omavaheline suhe 60:40, siis 90ndate keskel juba 70:30. Maailma töötleva tööstuse struktuuris on esikohal masinaehitus (40% kõikidest toodetest), teisel kohal on keemiatööstus (üle 15%). Järgnevad toiduainetööstus (14%), kergetööstus (9%), metallurgia (7%) ja muud tööstused. Nende vaheline suhe muutub aja jooksul mõnevõrra, kuid üldiselt jääb see suhteliselt stabiilseks. Teisest küljest on iga nimetatud tööstusharu struktuuris toimuvad nihked tavaliselt märgatavamad. Esiteks puudutab see masinaehitust kui tööstusliku tootmise kõige mitmekesisemat haru.

Maailma masinaehituse kõige kiiremini kasvav haru on olnud ja jääb elektroonika- ja elektritööstus, mille osatähtsus kõigis tootmistoodetes on kasvanud juba 1/10-ni. Üldist masinatööstust tervikuna iseloomustab mõõdukas kasv ning muutused toimuvad ka selle struktuuris: väheneb põllumajandus-, tekstiilimasinate ja -seadmete tootmine ning suureneb maanteetranspordimasinate, eriti aga robotite, kontoritööstus. seadmed jne Transporditehnika osakaal aastal Töötleva tööstuse struktuur tervikuna püsib suhteliselt stabiilne, kuid see peidab endas ka sisemisi erinevusi: laevaehituse ja veeremi osakaal väheneb, kuid autotööstuse osakaal üldiselt säilib. .

Koos muutustega maailmatööstuse sektoristruktuuris toimuvad muutused selle territoriaalsetes proportsioonides. Tavaliselt käsitletakse neid muutusi erinevatel hierarhilistel tasanditel, alates põhja ja lõuna võrdlusest kuni üksikute riikideni.

Harjutus

1970. aastatel avastatud reliktkiirgust ehk mikrolaine taustakiirgust hakati pidama mudeli eksperimentaalseks kinnituseks: ...?

Kõik liigid tekkisid selle käigus evolutsioon ja areneda edasi. Kuid on organisme populatsioonid mis on oma keskkonnaga nii hästi kohanenud, et nende liigiomadused on püsinud praktiliselt muutumatuna kümneid ja sadu miljoneid aastaid. Nende hulka kuuluvad esimesed autotroofid - sinivetikad, esimeste kõhrekalade järglased - haid, sama vanad kui dinosaurused - krokodillid. Enam kui neljasaja miljoni aasta jooksul on Aafrikas, Lõuna-Ameerikas ja Austraalias peaaegu muutumatuna elanud kalad, kes suudavad hingata mitte ainult lõpuste, vaid ka ujupõie kaudu, mis tegelikest kopsudest vähe erineb. Nad on suurepäraselt kohanenud põuaga, mis kestab neis kohtades 6–9 kuud aastas. Kui veehoidlad kuivavad, jäävad need kalad (protopterid) talveunne – nad jäävad nina püsti mudase põhja kaevatud omapärastesse aukudesse magama, kuni vihmaperiood nad üles äratab. Laboratoorses eksperimendis aga magas katsekala üle 3 aasta ilma vee ja toiduta... Kaasaegne evolutsiooniteooria selgitab selliste hämmastavate loodusnähtuste ilmnemise saladusi.

Tunni teema on "Kaasaegsed ideed orgaanilise maailma arengust".

Nende ideede aluseks on "Charles Darwini evolutsiooniteooria". Darwin pakkus oma teooria välja aga 150 aastat tagasi ja sellest ajast peale on toimunud palju olulisi avastusi populatsiooniökoloogias, geneetikas ja molekulaarbioloogias. Olulisemad neist olid: G. Mendeli seaduste taasavastamine 20. sajandi alguses, V. Johanseni geeni mõiste juurutamine, T. Morgani kromosoomide pärimisteooria sõnastus G. Friesi mutatsiooniteooria, S. S. Chetverikovi populatsiooniideed ja paljud teised () (vt joonis 1, 2).

Riis. üks

Riis. 2

Geneetika esimesed avastused ja see on pärilikkuse geneetiline olemus ja mutatsiooniteooria, põhjustasid evolutsiooniteooria kriisi. Tollased teadlased ei suutnud neid avastusi ja evolutsiooniteooria sätteid õigesti ühendada. Suureks läbimurdeks evolutsiooniideede vallas oli inglise bioloogi J. Huxley () töö "Evolutsioon - kaasaegne süntees". See andis tõuke sünteetilise evolutsiooniteooria sõnastamisele. Praegu sisaldab sünteetiline evolutsiooniteooria järgmisi sätteid:

1. Evolutsiooniprotsessi materjaliks on mutatsioonid, aga ka nende kombinatsioonid seksuaalprotsessi käigus.

2. Evolutsiooni peamine liikumapanev jõud on looduslik valik, mis toimub olelusvõitluse taustal.

Liigne isendite arv ei ole enam evolutsiooni liikumapanev jõud, nagu Darwin varem soovitas.

3. Väikseim evolutsiooniühik on rahvaarv.

Üks isend ei ole võimeline paljunema ja oma omadusi järglastele edasi kandma, seetõttu ei saa isendit käsitleda evolutsiooniühikuna.

4. Evolutsioon on oma olemuselt lahknev ehk reeglina sünnib ühest liigist mitu teist liiki korraga.

5. Evolutsioon on järk-järguline ja pikaajaline.

Spetsifikatsioon on pidev muutuste jada erinevates tegelastes. Spetsifikatsiooni algust ja lõppu on võimatu eristada.

6. Liik on populatsioonide kogum.

Populatsioonidevaheline geenivoog on ristumise tulemusena võimalik. Kui geenide voog mingil põhjusel katkeb, räägitakse isolatsioonist. Isolatsioon viib populatsioonide vaheliste erinevuste kuhjumiseni ja lõpuks eristumiseni.

7. Makroevolutsioon järgib sama rada nagu mikroevolutsioon.

Puuduvad spetsiifilised makroevolutsiooni viisid, mis ei oleks mikroevolutsioonile iseloomulikud.

8. Kõik taksonid on monofüütilist päritolu.

See tähendab, et ühe taksoni kõigil liikidel on ühine esivanem.

9. Evolutsioonil on suunamata kulg, see tähendab, et selle liikumine ei allu mingile loogikale.

Tõepoolest, täiesti identsed isolatsiooni läbinud populatsioonid arenevad reeglina täiesti sõltumatutes suundades.

Need kaasaegse evolutsiooniteooria sätted võimaldavad selgitada liikide mitmekesisust Maal. Siiski on veel palju eksperimentaalseid andmeid, mis on nende teesidega vastuolus. Kuid loodame, et edasised avastused suudavad need vastuolud ületada.

Esimeste evolutsionistide katsed

Kaasaegne sünteetiline evolutsiooniteooria põhineb sadadel keerukatel geneetilistel ja molekulaarbioloogilistel katsetel. Samas ei lähe see praktiliselt kuidagi vastuollu Darwini põhilise evolutsiooniteooriaga. Täiesti arusaamatu, kuidas üks teadlane suutis 150 aastat tagasi selle teooria luua, isegi mitte tuginedes sellistele mõistetele nagu geen või kromosoom. Darwini geniaalsus seisneb selles, et ta lõi oma teooria ainult paleontoloogilisel meetodil ja metsloomade vaatlemise meetodil.

Darvinismi kokkuvarisemise ärahoidmine

Huxley teos – „Evolutsioon – kaasaegne süntees“ päästis darvinismi praktiliselt kokkuvarisemisest (vt joon. 3). Fakt on see, et sajandi keskel olid paljud teadlased valmis darvinismist loobuma, tuginedes ainult sellele, et mõned katsed olid sellele vastuollu läinud. Kuid Huxley suutis tõestada, et need katsed mitte ainult ei olnud vastuolus darvinismiga, vaid ka kinnitasid seda.

Riis. 3

Mikroevolutsiooni kinnitav eksperiment

Evolutsioon on katse jaoks praktiliselt kättesaamatu. Põlvkondade vahetus elusolendites kestab kuid, aastaid või isegi aastakümneid, mistõttu liigi evolutsiooniteed on lihtsalt võimatu jälgida. Suur edu evolutsioonikatsete vallas oli mikroorganismide vaatlemine. Fakt on see, et uus põlvkond E. coli moodustub juba 10-20 minutiga, seega võib mõne päeva, nädala või kuu jooksul koguneda tohutult palju põlvkondi (vt joonis 4). Sellel skaalal ilmnevad mutatsioonid piisavalt, et võimaldada hinnata nende rolli looduslikus valikus. Need katsed kinnitasid suurepäraselt Darwini evolutsiooniteooriat.

Riis. neli

Bibliograafia

Mamontov S.G., Zahharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Bioloogia. Üldised mustrid. - M.: Bustard, 2009.
Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Bioloogia. Sissejuhatus üldbioloogiasse ja ökoloogiasse. Õpik 9 lahtrile. 3. väljaanne, stereotüüp. - M.: Bustard, 2002.
Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Tšernova N.M. Üldbioloogia alused. 9. klass: Õpik 9. klassi õpilastele. õppeasutused / Toim. prof. I.N. Ponomarjova. - 2. väljaanne, muudetud. - M.: Ventana-Graf, 2005.

Kodutöö

Milliseid avastusi seostati darvinismi kriisiga 20. sajandi alguses?
Miks on klassikaline geneetika vastuolus darvinismiga?
Kas evolutsionistlikud tõendid on teid veendunud?
Milliseid konkreetseid teooriaid ühendas J. Huxley sünteetiline evolutsiooniteooria?

Evolutsiooni tuleks mõista kui pikaajaliste, järkjärguliste, aeglaste muutuste protsessi, mis viivad fundamentaalsete kvalitatiivselt uute muutusteni (teiste struktuuride, vormide, organismide ja nende tüüpide teke).

Primitiivse raku ilmumine tähendas elavate prebioloogilise evolutsiooni lõppu ja elu bioloogilise evolutsiooni algust.

Esimesed üherakulised organismid, mis planeedil tekkisid, olid primitiivsed bakterid, millel ei olnud tuuma, s.t. prokarüootid. Need olid üherakulised mittetuumaorganismid. Nad olid anaeroobid, kuna elasid hapnikuvabas keskkonnas, ja heterotroofid, kuna toitusid "orgaanilise puljongi" valmis orgaanilistest ühenditest, st. keemilise evolutsiooni käigus sünteesitud ained. Energia metabolism toimus enamikus prokarüootides vastavalt fermentatsiooni tüübile. Kuid tasapisi "mahepuljong" aktiivse tarbimise tulemusena rauges. Kuna see oli ammendatud, hakkasid mõned organismid välja töötama viise makromolekulide moodustamiseks biokeemiliselt, rakkude endi sees ensüümide abil. Sellistes tingimustes osutusid konkurentsivõimelisteks elemendid, mis suutsid saada suurema osa vajalikust energiast otse päikesekiirgusest. Seda teed pidi kulges klorofülli moodustumise ja fotosünteesi protsess.

Elusolendite üleminek fotosünteesile ja autotroofsele toitumisviisile oli elusolendite evolutsiooni pöördepunkt. Maa atmosfäär hakkas "täituma" hapnikuga, mis oli anaeroobide jaoks mürk. Seetõttu surid paljud üherakulised anaeroobid, teised leidsid varjupaika anoksilises keskkonnas – soodes ja söömas. Nad ei eraldanud hapnikku, vaid metaani. Teised jälle on hapnikuga kohanenud. Nende keskseks vahetusmehhanismiks oli hapnikuhingamine, mis võimaldas kasuliku energia väljundit suurendada 10-15 korda võrreldes anaeroobse ainevahetuse-käärimise tüübiga. Üleminek fotosünteesile oli pikk ja lõppes umbes 1,8 miljardit aastat tagasi. Fotosünteesi tulekuga kogunes Maa orgaanilisse ainesse üha rohkem päikesevalguse energiat, mis kiirendas ainete bioloogilist tsüklit ja elusolendite evolutsiooni üldiselt.

Eukarüootid, st tuumaga üherakulised organismid, mis on moodustunud hapnikukeskkonnas. Need olid juba täiuslikumad fotosünteesivõimega organismid. Nende DNA oli juba koondunud kromosoomidesse, samas kui prokarüootsetes rakkudes oli pärilik aine jaotunud kogu rakus. Eukarüootsed kromosoomid olid koondunud raku tuuma ja rakk ise hakkas juba ilma oluliste muutusteta paljunema. Seega oli eukarüootne tütarrakk peaaegu emaraku täpne koopia ja tal oli samasugune ellujäämise võimalus kui emarakul.

Eukarüootide järgnev evolutsioon oli seotud taime- ja loomarakkudeks jagunemisega. Selline jagunemine toimus proterosoikumis, mil Maad asustasid üherakulised organismid.

Evolutsiooni algusest peale arenesid eukarüootid kahekordselt ehk neil olid paralleelsed rühmad autotroofse ja heterotroofse toitumisega, mis tagas elusmaailma terviklikkuse ja olulise autonoomia.

Taimerakud on arenenud liikumisvõime vähenemise suunas tänu jäiga tselluloosi kesta väljakujunemisele, kuid fotosünteesi kasutamise suunas.

Loomarakud on arenenud selleks, et suurendada liikumisvõimet, samuti parandada töödeldud toidu omastamise ja väljutamise viisi.

Elusolendite arengu järgmine etapp oli suguline paljunemine. See tekkis umbes 900 miljonit aastat tagasi.

Järgmine samm elusolendite evolutsioonis toimus umbes 700-800 miljonit aastat tagasi, kui tekkisid mitmerakulised organismid, millel on eristunud keha, kuded ja elundid, mis täidavad teatud funktsioone. Need olid käsnad, koelenteraadid, lülijalgsed jne, mis kuuluvad mitmerakulistele loomadele.

Seejärel oli Kambriumi meredes juba mitut tüüpi loomi. Edaspidi nad spetsialiseerusid ja täienesid. Tollaste mereloomade hulgas olid koorikloomad, käsnad, korallid, molluskid, trilobiidid jne.

Ordoviitsiumi perioodi lõpus hakkasid ilmuma suurkiskjad, aga ka selgroogsed.

Selgroogsete loomade edasine evolutsioon läks lõualiste kalade suunas. Devonis hakkasid ilmuma kopse hingavad kalad - kahepaiksed ja seejärel putukad. Närvisüsteem arenes järk-järgult välja peegeldusvormide paranemise tulemusena.

Eriti oluline etapp elusvormide evolutsioonis oli taime- ja loomaorganismide esilekerkimine veest maale ning maismaa taime- ja loomaliikide arvukuse edasine suurenemine. Tulevikus on neilt pärit kõrgelt organiseeritud eluvormid. Taimede tärkamine maismaal algas Siluri lõpul ja aktiivne maavallutamine selgroogsete poolt algas Karbonis.

Üleminek õhus elule nõudis elusorganismidelt palju muutusi ja hõlmas vastavate kohanemiste väljatöötamist. Ta suurendas järsult elu evolutsiooni kiirust Maal. Inimesest on saanud elavate evolutsiooni tipp.

Ch.Darwini evolutsiooniteooria.

Ideed igasuguste loomade ja taimede pikast ja järkjärgulisest muutumisest väljendasid teadlased juba ammu enne Charles Darwinit. Selles vaimus rääkisid eri aegadel Aristoteles, rootsi loodusteadlane C. Linnaeus, prantsuse bioloog JLamarck, Charles Darwini kaasaegne, inglise loodusteadlane A. Wallace ja teised teadlased.

Charles Darwini vaieldamatu eelis ei seisne mitte evolutsiooni idees, vaid selles, et just tema avastas esmakordselt looduses loodusliku valiku põhimõtte ja üldistas individuaalsed evolutsioonilised ideed üheks sidusaks evolutsiooniteooriaks. Oma teooria kujundamisel toetus Ch.Darwin uute taimesortide ja erinevate loomatõugude väljatöötamisel suurele hulgale faktilisele materjalile, katsetele ja aretustöö praktikale.

Samas jõudis Ch.Darwin järeldusele, et eluslooduse paljudest eriilmelistest nähtustest eristuvad elusolendite evolutsioonis selgelt kolm fundamentaalset tegurit, mida ühendab lühike valem: muutlikkus, pärilikkus, looduslik valik.

Need aluspõhimõtted põhinevad järgmistel järeldustel ja tähelepanekutel elusmaailma kohta – need on:

Muutlikkus. See on omane igale looma- ja taimerühmale, organismid erinevad üksteisest mitmel erineval moel. Looduses on võimatu leida kahte identset organismi. Muutlikkus on elusorganismidele omane omadus, see avaldub pidevalt ja kõikjal.

Charles Darwini järgi on looduses kaht tüüpi muutlikkust – kindel ja määramatu.

1) Teatav varieeruvus (adaptiivne modifikatsioon) on kõigi sama liigi isendite võime teatud keskkonnatingimustes reageerida nendele tingimustele (toit, kliima jne) ühtemoodi. Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt ei ole adaptiivsed modifikatsioonid päritud ja seetõttu ei saa need enamasti pakkuda materjali orgaanilise evolutsiooni jaoks.

2) Määramatu muutlikkus (mutatsioonid) põhjustab organismis mitmel erineval viisil olulisi muutusi. See varieeruvus, erinevalt teatud varieeruvusest, on oma olemuselt pärilik, samas kui esimese põlvkonna väikesed kõrvalekalded suurenevad järgmistes. Ebakindel varieeruvus on samuti seotud muutustega keskkonnas, kuid mitte otseselt, nagu adaptiivsete modifikatsioonide puhul, vaid kaudselt. Seetõttu on Ch. Darwini sõnul evolutsioonis määrav roll ebakindlatel muutustel.

Liigi püsiv populatsioon. Iga liigi organismide arv, kes sünnib, on suurem kui nende arv, kes suudavad toitu leida ja ellu jääda; sellest hoolimata jääb iga liigi arvukus looduslikes tingimustes suhteliselt muutumatuks.
Üksikisikute konkurentsisuhted. Kuna isendeid sünnib rohkem, kui jaksab ellu jääda, käib looduses pidev olelusvõitlus, konkurents toidu ja elupaiga pärast.
Kohanemisvõime, organismide kohanemisvõime. Muutused, mis muudavad organismi ellujäämise konkreetses keskkonnas lihtsamaks, annavad nende omanikele eelise teiste organismide ees, kes on välistingimustega vähem kohanenud ja seetõttu surevad. Idee "kõige tugevama ellujäämine" on loodusliku valiku teoorias kesksel kohal.
"Edukate" omandatud omaduste taastootmine järglastel. Ellujäänud isendid toodavad järglasi ja seega kanduvad "edukad", positiivsed muutused, mis võimaldasid ellu jääda, edasi järgmistele põlvkondadele.

Evolutsiooniprotsessi olemus seisneb elusorganismide pidevas kohanemises erinevate keskkonnatingimustega ning järjest keerukamate organismide esilekerkimises. Seetõttu on bioloogiline evolutsioon suunatud lihtsatelt bioloogilistelt vormidelt keerukamatele vormidele.

Seega on looduslik valik, mis on olelusvõitluse tulemus, evolutsiooni peamine tegur, mis suunab ja määrab evolutsioonilisi muutusi. Need muutused muutuvad märgatavaks, läbides paljude põlvkondade vahetuse. Just looduslikus valikus peegeldub üks elamise põhijooni – orgaanilise süsteemi ja keskkonna vastasmõju dialektika.

Charles Darwini evolutsiooniteooria vaieldamatutel eelistel oli ka puudusi. Niisiis ei suutnud ta selgitada põhjuseid, miks mõnes organismis ilmnevad teatud struktuurid, mis tunduvad kasutud; paljudel liikidel puudusid üleminekuvormid tänapäevaste loomade ja fossiilide vahel; nõrk koht oli ka ideed pärilikkusest. Seejärel avastati puudused orgaanilise evolutsiooni peamiste põhjuste ja tegurite osas. Juba 20. sajandil sai selgeks, et Charles Darwini teooria vajab edasist viimistlemist ja täiustamist, võttes arvesse bioloogiateaduse uusimaid saavutusi. See sai eelduseks sünteetilise evolutsiooniteooria (STE) loomisele.

Sünteetiline evolutsiooniteooria.

Geneetika saavutused geneetilise koodi paljastamisel, edusammud molekulaarbioloogias, embrüoloogias, evolutsioonimorfoloogias, populaargeneetikas, ökoloogias ja mõnedes teistes teadustes viitavad vajadusele ühendada kaasaegne geneetika Charles Darwini evolutsiooniteooriaga. Selline ühendamine tõi 20. sajandi teisel poolel aluse uue bioloogilise paradigma – sünteetilise evolutsiooniteooria tekkele. Kuna see põhineb Charles Darwini teoorial, nimetatakse seda neodarvinistlikuks. Seda teooriat peetakse mitteklassikaliseks bioloogiaks. Sünteetiline evolutsiooniteooria võimaldas ületada vastuolusid evolutsiooniteooria ja geneetika vahel. STE-l ei ole veel füüsilist evolutsioonimudelit, kuid see on mitmetahuline keeruline õpetus, mis on kaasaegse evolutsioonibioloogia aluseks. See geneetika ja evolutsiooniõpetuse süntees oli kvalitatiivne hüpe nii geneetika enda arengus kui ka kaasaegses evolutsiooniteoorias. See hüpe tähistas bioloogiliste teadmiste süsteemi uue keskuse loomist ja bioloogia üleminekut selle kaasaegsele mitteklassikalisele arengutasemele. STE-d nimetatakse sageli üldiseks evolutsiooniteooriaks, mis on kombinatsioon Charles Darwini evolutsioonilistest ideedest, peamiselt looduslikust valikust kaasaegsete uurimistulemustega pärilikkuse ja muutlikkuse valdkonnas.

STE põhiideed pani paika vene geneetik S. Tšetverikov juba 1926. aastal oma populaargeneetika töödes. Neid ideid toetasid ja arendasid Ameerika geneetikud D. Haldane ja kaasaegne vene geneetik N. Dubinin.

STE võrdluspunktiks on idee, et evolutsiooni elementaarne komponent ei ole liik ega isend, vaid populatsioon. Just tema on organismide omavahelise sidumise lahutamatu süsteem, millel on kõik enesearendamiseks vajalikud andmed. Valik ei allu mitte mõnele üksikule tunnusele või indiviidile, vaid kogu populatsioonile, selle genotüübile. See valik toimub aga üksikute isendite fenotüübiliste tunnuste muutmise teel, mis toob kaasa uute tunnuste ilmnemise bioloogiliste põlvkondade vahetumisel.

Pärilikkuse põhiühik on geen. See on DNA molekuli osa, mis määrab organismi teatud tunnuste arengu. Nõukogude geneetik N.V. Timofejev-Resovski sõnastas seisukoha evolutsiooni nähtuste ja tegurite kohta. See on järgmine:

Rahvastik on elementaarne struktuuriüksus;

Mutatsiooniprotsess on elementaarse evolutsioonimaterjali tarnija;

Populatsioonilained - populatsiooni suuruse kõikumised ühes või teises suunas selle isendite keskmisest arvust;

Isolatsioon fikseerib erinevused genotüüpide komplektis ja põhjustab algpopulatsiooni jagunemise mitmeks iseseisvaks;

Looduslik valik - selektiivne ellujäämine koos võimalusega järglasi jätta üksikute sigimisikka jõudnud isendite poolt.

Maapealse orgaanilise maailma arengukäiku rekonstrueerivad teadlased nii paleontoloogiliste andmete kui ka kogunenud morfoloogiliste ja embrüoloogiliste materjalide järgi. Väljakujunenud andmetel tekkis meie planeet vähem kui 7 miljardit aastat tagasi.

Meie planeedi eksisteerimise ajaperiood on jagatud ajastuteks. Ajastuid jaotatakse veelgi perioodideks. Igas arenguetapis toimusid Maa orgaanilises elus teatud muutused.

1. Pregeoloogiline ajastu

Sel perioodil toimus meie planeedi teke. Tekkimine algas umbes 7 miljardit aastat tagasi ja kestis vähem kui 3 miljardit aastat. Planeedi sünni ja kujunemise perioodil elu Maal puudus.

2. Arheuse ajastu

Sel perioodil tekkis elu meie planeedil esimeste merede veesambas. Selle ajastu lõpuks eksisteeris elu Maal üsna primitiivsete vormidena: üherakulised bakterid ja vetikad ning vaid väike hulk hulkrakseid.

Orgaanilise maailma areng on selles etapis läbi teinud suhteliselt väikesed muudatused. Sel ajastul toimus jagunemine looma- ja taimemaailma arenguharudeks, millel oli varem olnud ühine eellane - üherakulised lipulised organismid.

Jaotus toimus toitumise alusel. Primaarsed loomad jäid heterotroofseteks organismideks, vetikad aga omandasid oma arengus fotosünteesivõime ja muutusid autotroofseteks organismideks.

3. Proterosoikum

Oma kestuse poolest peetakse seda üheks pikemaks. Sellel ajastul ilmusid uut tüüpi vetikad, mis said järk-järgult kõigi taimerühmade lähtepunktiks.

Seda tüüpi vetikate massiline paljunemine sellel ajastul aitas kaasa hapniku kogunemisele planeedil, mis mängis otsustavat rolli loomamaailma arengus.

Orgaanilise maailma areng planeedil sai selle arenguks võimsa tõuke. Loomamaailm läks sel ajastul oma arengus kaugele. Teel tekkis uut tüüpi usse ja molluskeid. Proterosoikumi ajastu lõpus ilmusid kõige lihtsamad lülijalgsed ja mittekraniaalsed akordid. Peamised eluvormid eksisteerisid sel perioodil ainult vees.

4. Paleosoikum

Sellel ajastul toimusid orgaanilise maailma arengus suured sündmused. Peamine neist on taimede ja loomade ilmumine maismaale. Bakterid, vetikad ja madalamad seente vormid olid esimesed maismaal.

Nende maismaale ilmumisega algasid planeedil pinnase moodustumise protsessid. Karboniperioodil oma haripunkti jõudnud kahepaiksed olid sunnitud maismaal roomajatele teed andma.

Roomajate kõige intensiivsemat arengut täheldati paleosoikumi ajastu permi perioodil. Orgaanilise maailma areng sellel ajastul

oli see, et taimed on muutunud vetikatest seemneseemneteks ja selgroogsed kõige lihtsamatest akordidest roomajateks, kes mõlemad on maismaal.

Välja on kujunenud ka üks selgrootute loomade harudest. Oma arengus on ta jõudnud kõige lihtsamatest merelülijalgsetest lendavate putukateni.

5. Mesosoikumi ajastu

Oma ajaperioodi järgi oli see poole lühem kui paleosoikum. Orgaanilise maailma areng toimus sellel ajastul kiiremas tempos.

Orgaanilise maailma areng ei piirdunud ainult taimede arenguga. Triiase perioodil ilmusid selgroogsete hulka esimesed imetajad ja juuraperioodil esimesed linnud.

6. Tsenosoikumi ajastu

See ajastu planeedi ajaloolises arengus on õrnem. Sel ajastul ilmus Maale inimene. Inimese tulekuga muutus planeedi orgaanilise maailma olemus ja evolutsiooni suund.

Kainosoikumi ajastul saavutati lõplik võit selgroogsete imetajate, lindude ja luukalade seas. Sellel ajastul toimus taime- ja loomamaailma kõrgeimate esindajate areng tihedas koostoimes.

Paleogeeni ja neogeeni ajal kujunes maapealsete mandrite, ookeanide ja merede tänapäevane piirjoon. Kainosoikumi ajastu viimane periood – antropogeen on saanud nime inimese järgi, kes on elusaine kõrgeim arenguvorm ning omab suurimat mõju orgaanilise maailma arengule ja arengule.

Bioloogilise evolutsiooni algfaasid

Primitiivse raku ilmumine tähendas elavate prebioloogilise evolutsiooni lõppu ja elu bioloogilise evolutsiooni algust.

Esimesed ainuraksed organismid, mis meie planeedil tekkisid, olid primitiivsed bakterid, millel ei olnud tuuma, see tähendab prokarüootid. Nagu juba mainitud, olid need üherakulised mittetuumaorganismid. Nad olid anaeroobid, kuna elasid hapnikuvabas keskkonnas, ja heterotroofid, kuna toitusid "orgaanilise puljongi" valmis orgaanilistest ühenditest, see tähendab keemilise evolutsiooni käigus sünteesitud ainetest. Energia metabolism toimus enamikus prokarüootides vastavalt fermentatsiooni tüübile. Kuid tasapisi "mahepuljong" aktiivse tarbimise tulemusena rauges. Kuna see oli ammendatud, hakkasid mõned organismid välja töötama viise makromolekulide moodustamiseks biokeemiliselt, rakkude endi sees ensüümide abil. Sellistes tingimustes osutusid konkurentsivõimelisteks elemendid, mis suutsid saada suurema osa vajalikust energiast otse päikesekiirgusest. Seda teed pidi kulges klorofülli moodustumise ja fotosünteesi protsess.

Elusolendite üleminek fotosünteesile ja autotroofsele toitumisviisile oli elusolendite evolutsiooni pöördepunkt. Maa atmosfäär hakkas "täituma" hapnikuga, mis oli anaeroobide jaoks mürk. Seetõttu surid paljud üherakulised anaeroobid, teised varjusid anoksilisse keskkonda - soodesse ja ei eraldunud süües mitte hapnikku, vaid metaani. Teised jälle on hapnikuga kohanenud. Nende keskne vahetusmehhanism oli hapniku hingamine, mis võimaldas kasuliku energia saagist 10–15 korda suurendada võrreldes anaeroobse metabolismi tüübi - käärimisega. Üleminek fotosünteesile oli pikk protsess ja lõppes umbes 1,8 miljardit aastat tagasi. Fotosünteesi tulekuga kogunes Maa orgaanilisse ainesse üha rohkem päikesevalguse energiat, mis kiirendas ainete bioloogilist tsüklit ja elusolendite evolutsiooni üldiselt.

Taimede ja loomade haridus

Eukarüootide järgnev evolutsioon oli seotud taime- ja loomarakkudeks jagunemisega. Selline jagunemine toimus proterosoikumis, mil Maad asustasid üherakulised organismid (tabel 8.2).

Tabel 8.2

Organismide tekkimine ja levik Maa ajaloos (Z. Brehmi ja I. Meinke järgi, 1999)

Alates evolutsiooni algusest on eukarüootid arenenud kahetiselt, st neil olid paralleelsed rühmad autotroofse ja heterotroofse toitumisega, mis tagas elusmaailma terviklikkuse ja olulise autonoomia.

Taimerakud on arenenud liikumisvõime vähenemise suunas tänu jäiga tselluloosi kesta väljakujunemisele, kuid fotosünteesi kasutamise suunas.

Loomarakud on arenenud selleks, et suurendada liikumisvõimet, samuti parandada töödeldud toidu omastamise ja väljutamise viisi.

Elusolendite arengu järgmine etapp oli suguline paljunemine. See tekkis umbes 900 miljonit aastat tagasi.

Kogu proterosoikumis ja paleosoikumi alguses asustasid taimed peamiselt meresid ja ookeane. Need on rohelised ja pruunid, kuldsed ja punavetikad.

Seejärel oli Kambriumi meredes juba mitut tüüpi loomi. Edaspidi nad spetsialiseerusid ja täienesid. Tollaste mereloomade hulgas olid koorikloomad, käsnad, korallid, molluskid, trilobiidid jne.

Ordoviitsiumi perioodi lõpus hakkasid ilmuma suurkiskjad, aga ka selgroogsed.

Elu õhus on organismide kehakaalu “suurendanud”, õhk ei sisalda toitaineid, õhk laseb valgust, heli, soojust läbi teisiti kui vesi, hapniku hulk selles on suurem. Seda kõike tuli kohendada. Esimesed selgroogsed, kes kohanesid maismaa elutingimustega, olid roomajad. Nende munad olid embrüo jaoks toidu ja hapnikuga varustatud, kaetud kõva koorega ega kartnud kuivamist.

Ligikaudu 67 miljonit aastat tagasi said linnud ja imetajad loodusliku valiku eelise. Tänu imetajate soojaverelisusele saavutasid nad kiiresti Maal domineeriva positsiooni, mida seostatakse meie planeedi jahtumistingimustega. Sel ajal sai ellujäämise otsustavaks teguriks soojaverelisus. See tagas püsivalt kõrge kehatemperatuuri ja imetajate siseorganite töö stabiilsuse. Imetajate elussünd ja poegade piimaga toitmine oli nende evolutsioonis võimas tegur, võimaldades neil paljuneda erinevates keskkonnatingimustes. Arenenud närvisüsteem aitas kaasa organismide mitmesugustele kohanemis- ja kaitsevormidele.

Toimus lihasööjate ja sõraliste jagunemine sõralisteks ja kiskjateks ning esimesed putuktoidulised imetajad panid aluse platsenta- ja marsupiaalsete organismide evolutsioonile.

Meie planeedi elu evolutsiooni otsustavaks etapiks oli primaatide eraldumise ilmumine. Kainosoikumis, ligikaudu 67–27 miljonit aastat tagasi, jagunesid primaadid madalamateks ja inimahvideks, kes on tänapäeva inimese vanimad esivanemad. Kaasaegse inimese tekkimise eeldused evolutsiooniprotsessis kujunesid järk-järgult. Algul oli karja eluviis. Ta võimaldas luua aluse tulevasele sotsiaalsele suhtlusele. Veelgi enam, kui putukatel (mesilased, sipelgad, termiidid) viis biosotsiaalsus individuaalsuse kadumiseni, siis inimese iidsete esivanemate puhul arendas see vastupidi välja indiviidi individuaalseid jooni. See oli meeskonna arengut võimas edasiviiv jõud.

Elu areng astus järgmise sammu Homo sapiens'i tekke näol (Homo sapiens). See on mõistlik inimene, kellel on võime sihikindlalt muuta ümbritsevat maailma, luua oma elupaigaks kunstlikud tingimused ja muuta meie planeedi välimust.

Ch. Darwini evolutsiooniteooria

Evolutsioonis (alates lat. evolutsioon- arendamine, kasutuselevõtt) tuleks mõista kui pikaajaliste, järkjärguliste, aeglaste muutuste protsessi, mis viib fundamentaalsete kvalitatiivsete muutusteni (muude struktuuride, vormide, organismide ja nende tüüpide teke).

Ideed igasuguste loomade ja taimede pikast ja järkjärgulisest muutumisest väljendasid teadlased juba ammu enne Charles Darwinit. Selles vaimus rääkisid eri aegadel Aristoteles, rootsi loodusteadlane C. Linnaeus, prantsuse bioloog J. Lamarck, Charles Darwini kaasaegne, inglise loodusteadlane A. Wallace ja teised teadlased.

Charles Darwini vaieldamatu eelis ei seisne mitte evolutsiooni idees endas, vaid selles, et just tema avastas esmakordselt looduses loodusliku valiku põhimõtte ja üldistas individuaalsed evolutsioonilised ideed üheks sidusaks evolutsiooniteooriaks. Charles Darwin tugines oma teooria kujundamisel suurele hulgale faktilisele materjalile, katsetele ja aretustöö praktikale uute taimesortide ja erinevate loomatõugude väljatöötamiseks.

Samal ajal jõudis Charles Darwin järeldusele, et eluslooduse paljudest eriilmelistest nähtustest eristuvad elusolendite evolutsioonis selgelt kolm fundamentaalset tegurit, mida ühendab lühike valem: muutlikkus, pärilikkus, looduslik valik.

Need aluspõhimõtted põhinevad järgmistel järeldustel ja tähelepanekutel elusmaailma kohta – need on:

1. Muutlikkus. See on omane igale looma- ja taimerühmale, organismid erinevad üksteisest mitmel erineval moel. Looduses on võimatu leida kahte identset organismi. Muutlikkus on elusorganismidele omane omadus, see avaldub pidevalt ja kõikjal.

Charles Darwini järgi on looduses kaht tüüpi muutlikkust – kindel ja määramatu.

1) Teatav varieeruvus(adaptiivne modifikatsioon) on kõigi sama liigi isendite võime teatud keskkonnatingimustes reageerida nendele tingimustele (toit, kliima jne) samal viisil. Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt ei ole adaptiivsed modifikatsioonid päritud ja seetõttu ei saa need enamasti pakkuda materjali orgaanilise evolutsiooni jaoks.

2) Ebakindel varieeruvus(mutatsioon) põhjustab organismis mitmel viisil olulisi muutusi. See varieeruvus, erinevalt teatud varieeruvusest, on oma olemuselt pärilik, samas kui esimese põlvkonna väikesed kõrvalekalded suurenevad järgmistes. Ebakindel varieeruvus on samuti seotud muutustega keskkonnas, kuid mitte otseselt, nagu adaptiivsete modifikatsioonide puhul, vaid kaudselt. Seetõttu on Ch. Darwini sõnul evolutsioonis määrav roll ebakindlatel muutustel.

2. Liigi püsiv populatsioon. Iga liigi organismide arv, kes sünnib, on suurem kui nende arv, kes suudavad toitu leida ja ellu jääda; sellest hoolimata jääb iga liigi arvukus looduslikes tingimustes suhteliselt muutumatuks.

3. Üksikisikute konkurentsisuhted. Kuna isendeid sünnib rohkem, kui jaksab ellu jääda, käib looduses pidev olelusvõitlus, konkurents toidu ja elupaiga pärast.

4. Kohanemisvõime, organismide kohanemisvõime. Muutused, mis muudavad organismi ellujäämise konkreetses keskkonnas lihtsamaks, annavad nende omanikele eelise teiste organismide ees, kes on välistingimustega vähem kohanenud ja seetõttu surevad. Idee "kõige tugevama ellujäämine" on loodusliku valiku teoorias kesksel kohal. 5. "Edukate" omandatud omaduste taastootmine järglastel. Ellujäänud isendid toodavad järglasi ja seega kanduvad "edukad", positiivsed muutused, mis võimaldasid ellu jääda, edasi järgmistele põlvkondadele.

Charles Darwini evolutsiooniteooria vaieldamatutel eelistel oli ka mõningaid puudusi. Niisiis ei suutnud ta selgitada põhjuseid, miks mõnes organismis ilmnevad teatud struktuurid, mis tunduvad kasutud; paljudel liikidel puudusid üleminekuvormid tänapäevaste loomade ja fossiilide vahel; nõrk koht oli ka ideed pärilikkusest. Seejärel avastati puudused orgaanilise evolutsiooni peamiste põhjuste ja tegurite osas. Juba XX sajandil. sai selgeks, et Ch.Darwini teooria vajab edasist viimistlemist ja täiustamist, võttes arvesse bioloogiateaduse uusimaid saavutusi. See sai eelduseks sünteetilise evolutsiooniteooria (STE) loomisele.

Sünteetiline evolutsiooniteooria

Geneetika saavutused geneetilise koodi avalikustamisel, edusammud molekulaarbioloogias, embrüoloogias, evolutsioonimorfoloogias, populaargeneetikas, ökoloogias ja mõnedes teistes teadustes viitavad vajadusele ühendada kaasaegne geneetika Charles Darwini evolutsiooniteooriaga. Selline kooslus tekkis 20. sajandi teisel poolel. uus bioloogiline paradigma – sünteetiline evolutsiooniteooria. Kuna see põhineb Charles Darwini teoorial, nimetatakse seda neodarvinistlikuks. Seda teooriat peetakse mitteklassikaliseks bioloogiaks. Sünteetiline evolutsiooniteooria võimaldas ületada vastuolusid evolutsiooniteooria ja geneetika vahel. STE-l ei ole veel füüsilist evolutsioonimudelit, kuid see on mitmetahuline keeruline õpetus, mis on kaasaegse evolutsioonibioloogia aluseks. See geneetika ja evolutsiooniõpetuse süntees oli kvalitatiivne hüpe nii geneetika enda arengus kui ka kaasaegses evolutsiooniteoorias. See hüpe tähistas bioloogiliste teadmiste süsteemi uue keskuse loomist ja bioloogia üleminekut selle kaasaegsele mitteklassikalisele arengutasemele. STE-d nimetatakse sageli üldiseks evolutsiooniteooriaks, mis on kombinatsioon Charles Darwini evolutsioonilistest ideedest, peamiselt looduslikust valikust, kaasaegsete uurimistulemustega pärilikkuse ja muutlikkuse valdkonnas.

STE põhiideed pani paika vene geneetik S. Tšetverikov juba 1926. aastal oma populaargeneetika töödes. Neid ideid toetasid ja arendasid Ameerika geneetikud R. Fisher ja S. Wright, inglise bioloog ja geneetik D. Haldane ning kaasaegne vene geneetik N. Dubinin (1906–1998).

Geneetika sünteesimisel evolutsiooniteooriaga olid peamiseks eelduseks biomeetrilised ja füüsikalised ning matemaatilised lähenemised evolutsiooni analüüsile, kromosoomide pärilikkuse teooria, looduslike populatsioonide varieeruvuse empiirilised uuringud jne.

STE võrdluspunktiks on idee, et evolutsiooni elementaarne komponent pole mitte liik (Darwini järgi) ja mitte isend (Lamarcki järgi), vaid populatsioon. Just tema on organismide omavahelise sidumise lahutamatu süsteem, millel on kõik enesearendamiseks vajalikud andmed. Valik ei allu mitte mõnele üksikule tunnusele või indiviidile, vaid kogu populatsioonile, selle genotüübile. See valik toimub aga üksikute isendite fenotüübiliste tunnuste muutmise teel, mis toob kaasa uute tunnuste ilmnemise bioloogiliste põlvkondade vahetumisel.

Pärilikkuse põhiühik on geen. See on DNA molekuli (või kromosoomi) osa, mis määrab organismi teatud tunnuste arengu. Nõukogude geneetik N. V. Timofejev-Resovski (1900–1981) sõnastas seisukoha evolutsiooni nähtuste ja tegurite kohta. See on järgmine:

Sünteetilise evolutsiooniteooria põhiliseks määravaks teguriks on looduslik valik, mis suunab evolutsiooniprotsessi. Isendi kui järglasi andnud organismi puhtbioloogilist tähtsust hinnatakse tema panuse järgi populatsiooni genofondi. Valikuobjektid populatsioonis on üksikute isendite fenotüübid. Üksikorganismi fenotüüp määratakse ja kujuneb muutuvates keskkonnatingimustes genotüübi realiseeritud informatsiooni põhjal. Selle tulemusena viib põlvest põlve fenotüüpide selekteerimine genotüüpide valikuni.

Evolutsioon on üks protsess. STE-s eristatakse kahte evolutsiooni taset: mikroevolutsioon läbimine populatsiooniliigi tasemel suhteliselt lühikese aja jooksul piiratud aladel ja makroevolutsioon, läbimine alamliikide tasandil, kus avalduvad üldised mustrid ja suundumused elavate ajaloolises arengus.

mikroevolutsioon on liigi populatsioonides toimuvate evolutsiooniliste protsesside kogum, mis viib muutusteni nende populatsioonide genofondides ja uute liikide tekkeni. See toimub mutatsiooni varieeruvuse alusel loodusliku valiku range kontrolli all. Mutatsioonid on kvalitatiivselt uute tunnuste ainus allikas. Valik on loominguline selektiivne tegur, mis suunab elementaarseid evolutsioonilisi muutusi organismide kohanemise teel muutuvate keskkonnatingimustega. Mikroevolutsiooni protsesside olemust mõjutavad muutused populatsioonide arvus (elulained), nendevaheline geneetilise informatsiooni vahetus, aga ka isoleeritus. Mikroevolutsioon viib kas kogu liigi kui terviku genofondi muutumiseni (fülogeneetiline evolutsioon) või nende isolatsioonini algsest algliigist kui juba uutest vormidest (spetsiatsioon).

makroevolutsioon- need on evolutsioonilised transformatsioonid, mis toovad kaasa muutuse liigist (perekonnad, seltsid, klassid) kõrgemal tasemel taksonites. Sellel puuduvad iseloomulikud mehhanismid ja see viiakse läbi mikroevolutsiooni protsesside kaudu. Järk-järgult kuhjuvad mikroevolutsioonilised protsessid saavad oma välise väljenduse makroevolutsiooni nähtustes. Makroevolutsioon on üldistatud pilt evolutsioonilistest muutustest, mida vaadeldakse laias ajaloolises perspektiivis. Seetõttu avalduvad ainult makroevolutsiooni tasandil eluslooduse evolutsiooni üldised tendentsid, mustrid ja suunad, mida mikroevolutsiooni tasandil pole võimalik jälgida.

Kaasaegsed STE kontseptsioonid näitavad, et evolutsioonilised muutused on juhuslikud ja suunamatud, kuna juhuslikud mutatsioonid on nende lähtematerjaliks. Evolutsioon kulgeb järk-järgult ja lahknevalt väikeste juhuslike mutatsioonide valiku kaudu. Samal ajal kujunevad läbi suurte pärilike muutuste uued eluvormid, mille eluõiguse määrab looduslik valik. Aeglasel ja järkjärgulisel evolutsiooniprotsessil võib olla ka spasmiline iseloom, mis on seotud keskkonnatingimuste muutumisega meie planeedi arengu bifurkatsiooniprotsesside tulemusena.

Sünteetiline evolutsiooniteooria ei ole mingi kaanon, teoreetiliste seisukohtade tardunud süsteem. Selle võimalikus ulatuses moodustuvad uued uurimisvaldkonnad, ilmuvad ja ilmuvad ka edaspidi fundamentaalsed avastused, mis aitavad kaasa elusolendite evolutsiooniprotsesside edasisele tundmisele.

Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt on STE oluline praktiline ülesanne töötada välja optimaalsed viisid evolutsiooniprotsessi juhtimiseks, pidades silmas pidevalt kasvavat inimtekkelist survet looduskeskkonnale. Seda teooriat kasutatakse inimese ja looduse, looduse ja inimühiskonna vaheliste suhete probleemide lahendamisel.

Siiski on sünteetilisel evolutsiooniteoorial mõned vastuolulised punktid ja raskused, mis annavad alust mitte-darwinistlikele evolutsioonikontseptsioonidele. Nende hulka kuuluvad näiteks nomogeneesi teooria, punktuaalsuse mõiste ja mõned teised.

Nomogeneesi teooria pakkus välja 1922. aastal vene bioloog L. Berg. See põhineb arusaamal, et evolutsioon on juba programmeeritud protsess elusolenditele omaste sisemiste mustrite realiseerimiseks. Elusorganismile on omane teatud sisemine loodusjõud, mis tegutseb alati, sõltumata välistest tingimustest, eesmärgipäraselt elusstruktuuride komplitseerimise suunas. Selle kinnituseks osutas L. Berg mõningatele andmetele teatud taime- ja loomarühmade konvergentse ja paralleelse evolutsiooni kohta.

Üks hiljutine mitte-darwinistlik kontseptsioon on punktuaalsus. Selle suuna toetajad usuvad, et evolutsiooniprotsess kulgeb hüppeliselt – haruldaste ja kiirete hüpetega, mis moodustavad vaid 1% evolutsiooni ajast. Ülejäänud 99% oma eksisteerimise ajast on liik stabiilses seisundis. Äärmuslikel juhtudel võib hüpe uue liigi juurde tekkida väikestes populatsioonides, mis koosnevad vaid kümnest isendist ühe või mitme põlvkonna jooksul. See kontseptsioon põhineb molekulaargeneetika ja kaasaegse biokeemia poolt paika pandud geneetilisel alusel. Punktualism lükkab tagasi geneetilise populatsiooni mudeli, Charles Darwini idee sortidest ja alamliikidest kui tärkavatest liikidest. Punktualism on suunanud oma tähelepanu indiviidi molekulaargeneetikale kui liigi omaduste kandjale. Idee makro- ja mikroevolutsiooni lahknemisest ja nende poolt juhitavate tegurite sõltumatusest annab sellele kontseptsioonile teatud väärtuse.

Tõenäoliselt võib tulevikus tekkida ühtne eluteooria, mis ühendab sünteetilise evolutsiooniteooria mitte-darwinistlike kontseptsioonidega eluslooduse arengust.

Evolutsiooniline pilt maailmast. Globaalne evolutsionism

Maailma arengu idee on maailma tsivilisatsiooni kõige olulisem idee. Kaugeltki täiuslikest vormidest hakkas see loodusteadustesse tungima juba 18. sajandil. Kuid juba XIX sajandil võib julgelt nimetada evolutsiooniideede ajastuks. Sel ajal hakkasid arengukontseptsioonid tungima geoloogiasse, bioloogiasse, sotsioloogiasse ja humanitaarteadustesse. XX sajandi esimesel poolel. teadus tunnistas looduse, ühiskonna, inimese evolutsiooni, kuid filosoofiline üldprintsiip arengust siiski puudus.

Ja alles 20. sajandi lõpuks omandas loodusteadus teoreetilise ja metodoloogilise aluse universaalse evolutsiooni ühtse mudeli loomiseks, mis tuvastas universaalsed suunaseadused ja looduse evolutsiooni liikumapanevad jõud. Selliseks aluseks on sünergiat esindav mateeria iseorganiseerumise teooria. (Nagu eespool mainitud, on sünergia teadus aine organiseerimisest.) Globaalsele tasemele jõudnud universaalse evolutsionismi kontseptsioon sidus Universumi tekke (kosmogeneesi), Päikesesüsteemi tekke ja planeedi Maa ( geogenees), elu tekkimine (biogenees) ühtseks tervikuks, inimene ja inimühiskond (antroposotsiogenees). Sellist looduse arengumudelit nimetatakse ka globaalseks evolutsionismiks, kuna see hõlmab ühtses looduse iseorganiseerumisprotsessis kõiki olemasolevaid ja vaimselt esindatud mateeria ilminguid.

Globaalset evolutsionismi tuleks mõista kui Universumi kui ajas areneva loomuliku terviku arengu kontseptsiooni. Samas käsitletakse kogu Universumi ajalugu alates Suurest Paugust ja lõpetades inimkonna tekkega ühtse protsessina, kus evolutsiooni kosmiline, keemiline, bioloogiline ja sotsiaalne tüüp on järjestikku ja geneetiliselt tihedalt seotud. . Kosmose-, geoloogiline ja bioloogiline keemia ühes molekulaarsüsteemide evolutsiooniprotsessis peegeldab nende põhilisi üleminekuid ja elusaineks muutumise vältimatust. Järelikult on globaalse evolutsionismi kõige olulisem seaduspärasus maailma terviku (universumi) arengusuund selle struktuurse korralduse suurendamiseks.

Universaalse evolutsionismi kontseptsioonis mängib olulist rolli loodusliku valiku idee. Siin tekib uus alati kõige tõhusama vormingu valiku tulemusena. Ajalooline protsess lükkab ebaefektiivsed kasvajad tagasi. Ajalugu "kehtestab" mateeria organiseerituse kvalitatiivselt uue taseme alles siis, kui see osutub suuteliseks absorbeerima aine ajaloolise arengu varasemaid kogemusi. See muster on eriti väljendunud bioloogilise liikumisvormi puhul, kuid see on iseloomulik kogu aine evolutsioonile üldiselt.

Globaalse evolutsionismi põhimõte põhineb asjade kosmilise järjekorra arengu sisemise loogika, Universumi kui terviku arenguloogika mõistmisel. Selle mõistmise jaoks mängib olulist rolli antroopiline põhimõte. Selle olemus seisneb selles, et universumi seadusi ja selle struktuuri arvestab ja tunneb mõistlik inimene. Loodus on see, mis ta on, ainult sellepärast, et selles on inimene. Teisisõnu, Universumi ehitusseadused peavad olema sellised, et see kunagi kindlasti vaatlejat tekitaks; kui nad oleksid erinevad, poleks lihtsalt kedagi, kes Universumit tunneks. Antroopne printsiip näitab Universumi ajaloolise evolutsiooni mustrite sisemist ühtsust ning eeldusi elusaine tekkeks ja evolutsiooniks kuni antroposotsiogeneesini.

Universaalse evolutsionismi paradigma on erinevate ideoloogiliste maailmapiltide edasiarendus ja jätk. Selle tulemusena on globaalse evolutsionismi idee ideoloogiline. Selle juhtiv eesmärk on kehtestada iseorganiseerumise ja protsesside arengu suund Universumi skaalal. Meie ajal mängib globaalse evolutsionismi idee kahetist rolli. Ühest küljest esindab see maailma terviklikkusena, võimaldab teil mõista olemise üldseadusi nende ühtsuses; teisalt keskendub kaasaegne loodusteadus mateeria teatud evolutsioonimustrite tuvastamisele selle organiseerimise kõigil struktuuritasanditel ja enesearengu kõigil etappidel.