Современные взгляды на эволюцию органического мира
статья по биологии (9, 11 класс)

Современные взгляды на эволюцию органического мира

Учитель  биологии  МБОУ СОШ № 5

г. Пушкино  Московской  области                                          Бухина  Татьяна Борисовна

Содержание

Введение        3

1. Методики выполнения работы        .        3
2. Обзор литературы        5

1. Развитие эволюционных взглядов.

Теория Ч. Дарвина        5

2. Другие взгляды на эволюцию        6
3. Синтетическая теория эволюции        7
4. Уровни протекания эволюционного процесса         9

1. Микроэволюция         9
2. Макроэволюция        11

3. Выводы        12
4. Заключение        12

Литература        13

Введение.

Развитие биологии привело к колоссальной по своим масштабам трансформации взглядов на окружающую действительность, мир и все сущее в целом. На сегодняшний день значительная часть человечества придерживается мнения, что жизнь возникла и развивалась в соответствии с определенными, объективно существующими закономерностями и что все ее многообразие не результат гениального, но таинственного акта творения, а лишь итог длительного и постепенного превращения одних форм в другие. Именно изучением развития жизни - причинами, закономерностями и механизмами - занимается теория эволюции.

Актуальность темы заключается в том, что теория эволюции имеет важнейшее мировоззренческое значение, поскольку создает определенное отношение к проблемам происхождения и эволюции органического мира и характеризует общие философские концепции, как материалистические, так и идеалистические.

Цель: расширение представлений о современных взглядах на теорию эволюции, их роль в формировании научного мировоззрения.

Задачи:

1. Выявление общих закономерностей эволюционного процесса;
2. Организация самостоятельной учебной деятельности обучающихся с дополнительными источниками;
3. Систематизация знаний о направлениях эволюционного процесса, характерных признаках микро- и макроэволюции, закономерностях эволюционного процесса;
4. Способствование развитию умений анализа, сравнения, обобщения и установления причинно-следственных связей;
5. Совершенствование методики создания электронных презентаций.

1. Методика проведения работы.

Логическим завершением изучения раздела «Эволюция» в школьном курсе биологии является семинар, который проводится по заранее предложенным вопросам, подлежащим более детальному рассмотрению.

Обучающиеся выбирают интересующую их тему и имеют достаточное время для ее качественной подготовки. При этом отрабатывается не только умение грамотно отбирать теоретический материал, его правильная подача с опорой на научные источники, но и умение создавать видеоряд для иллюстрации своего сообщения в форме презентации в Power point, что свидетельствует о развитии ИКТ-компетенции обучающихся.

Электронные презентации в дальнейшем могут быть использованы в качестве обучающих материалов на уроках и факультативах, соответствующих заявленным темам. Возможно также использование фрагментов презентаций на уроках систематических курсов «Растения», «Зоология».

Темы семинара.

1. Развитие эволюционных представлений в трудах Ж.Б. Ламарка, К. Линнея, Ч. Дарвина.
2. Основные направления эволюционного процесса:   биологический

прогресс, биологический регресс.

3. Пути достижения биологического прогресса. Их соотношение.
4. Ароморфозы, способствовавшие выходу растений на сушу.
5. Ароморфозы, способствовавшие выходу животных на сушу.
6. Причины господства покрытосеменных растений в кайнозойскую эру:

А)  Морфофизиологический        прогресс        (ароморфозы)        в        развитии

покрытосеменных растений;

Б)  Идиоадаптации покрытосеменных растений.

7. Причины господства млекопитающих в кайнозойскую эру:

А)  Морфофизиологический        прогресс        (ароморфозы)        в        развитии

млекопитающих;

Б)  Идиоадаптации в классе Млекопитающие.

8. Причины господства птиц в кайнозойскую эру:

А)  Морфофизиологический прогресс (ароморфозы) в развитии птиц; Б) Идиоадаптации в классе Птицы.

9. Причины господства насекомых в кайнозойскую эру:

А)  Морфофизиологический        прогресс        (ароморфозы)        в        развитии

насекомых;

Б)  Идиоадаптации в классе Насекомые.

10.  Биологический регресс как направление эволюционного процесса.

Исчезающие виды. Красная книга.

11.  Дегенерация как путь достижения биологического прогресса.
12.  Синтетическая теория эволюции.

2. Обзор литературы.

1. Развитие эволюционных взглядов. Теория Ч.Дарвина.

В развитии эволюционных взглядов можно выделить несколько этапов. История развития живой природы «стара как мир». Сам принцип развития, а не создания разных форм жизни встречается у многих философов практически всех цивилизаций: Месопотамия, Индия, Китай, Египет, Греция. Однако до середины XIX в. Причинами развития видели «заложенное в живых организмах свойство к совершенствованию» либо «упражнения организма в ответ на воздействие среды» (Ж.-Б. Ламарк).

В 1958 г. На заседании Линнеевского общества Чарлз Дарвин и Альфред Уоллес в совместном докладе представили теорию эволюции, основным механизмом которой был назван естественный отбор. Выход в свет в 1859 г. книги Ч. Дарвина под названием «О происхождении видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» ознаменовал начало новой эры в развитии биологии.

Учение Ч. Дарвина о естественном отборе явилось основой для создания новой парадигмы биологии и формирования эволюционного взгляда на окружающий мир. И хотя многие представления Ч. Дарвина подверглись критике, а значительная их часть трансформировалась, именно они явились отправной точкой для создания современных эволюционных учений. Заслуга Ч. Дарвина в том, что он предложил механизм «действия» эволюции и объяснил процесс развития и становления видов на основании представлений о естественном отборе. Дарвин считал, что все многообразие живых организмов сформировалось в процессе длительной эволюции из более примитивных форм.

Предпосылками возникновения учения Дарвина явилось накопление к тому времени богатого материала по палеонтологии, географии, геологии, биологии; развитие селекции; а также собственные наблюдения ученого во время кругосветного плавания на корабле «Бигль». Огромное воздействие на формирование взглядов Ч. Дарвина оказал труд священника Томаса Мальтуса «Трактат о народонаселении», в котором тот показал, что только наличие сдерживающих факторов ограничивает прогрессивный рост населения. Кстати, выражение «борьба за существование» тоже принадлежит Т. Мальтусу.

Ч.        Дарвин был не первым, кто заметил, что близкородственные особи одного вида по внешним признакам похожи, но не идентичны друг другу, т.е. существует изменчивость признаков. Однако именно Дарвин придал ей важное значение. Он первым обратил внимание на изменчивость признаков в ряду поколений и изменчивость в течение жизни организмов.

Основываясь на способности особей к размножению в геометрической прогрессии и том факте, что до взрослого состояния доживает лишь малая часть многочисленного потомства, Ч. Дарвин сделал вывод о «борьбе за существование». При этом преимуществом обладают наиболее приспособленные к данным условиям среды особи - они с большей вероятностью выживают и оставляют потомство, чем неприспособленные. Таким образом, осуществляется естественный отбор, который и приводит к формированию новых видов.

Учение Ч. Дарвина сводится к следующему:

•  каждая особь того или иного вида обладает индивидуальностью (изменчивостью);
•  черты индивидуальности (хотя и не все) могут передаваться по наследству (наследственность);
•  особи производят большее количество потомков, чем доживает до половой зрелости и начала размножения;
• предыдущий факт говорит о том, что в природе происходит «борьба за существование»;
• преимущество в борьбе за существование остается за наиболее приспособленными особями, которые имеют больше шансов оставить после себя потомство (естественный отбор);
• именно таким образом (в результате естественного отбора) происходило постепенное усложнение уровней организации жизни и возникновение видов.

2. Другие взгляды на эволюцию.

Р. Докинз считает, что «человек и все другие животные представляют собой машины, создаваемые генами», и что любой живой организм суть вместилище генов и способ их существования, борьбы и выживания. Процесс же эволюции фактически сводится к процессу создания наиболее эффективных машин выживания, позволяющих размножаться находящимся в них генах. Автор настаивает, что основной единицей отбора, представляющей поэтому самостоятельный интерес, служит не вид, не группа и даже не индивидуум. Основная единица - это ген, единица наследственности.

Отношение к положениям эволюционной теории всегда было неоднозначным. Одним из таких мнений является гипотеза инволюиии

1. Белова. Суть гипотезы инволюции этой гипотезы такова: в древности на Земле жили совершенные и интеллектуальные существа. С течением времени они деградировали до нашего уровня, на котором кто-то задержался. Затем некоторые нашли инволюционную нишу на уровне человекообразных обезьян, а еще дальше вниз по эволюционной спирали - животные, птицы, рептилии и т.д.

1. Синтетическая теория эволюции.

В конце XIX в. появились работы, отмечающие роль географической изоляции в процессах видообразования. В 1903 г. датский ученый-генетик

2. Иогансен вводит понятие «популяция». П.П. Семенов-Тян-Шанский в 1910 г. дает определение понятию «подвид». В 20-х гг. XX в. стало развиваться учение о микроэволюции, что привело к пересмотру основных определений в систематике низших таксонов. В 1926 г. С.С. Четвериков отмечает высокую генетическую гетерогенность природных популяций организмов и их насыщенность разнообразными мутациями. В 30-х гг. формируется представление о виде как политипической (многопопуляционной) системе. В эти же годы работами английских ученых Р. Фишера, Д. Холдейна, д. Хаксли, наших отечественных ученых Н.И. Вавилова, Н.П. Дубинина и других была произведена интеграция дарвинизма и генетики. В 40-х гг. синтез исследовательских материалов и выводов различных биологических наук (прежде всего - генетики, систематики, дарвинизма, экологии и биогеографии) привел к формированию обобщающей концепции, которую в 1942 году Д. Хаксли назвал синтетической теорией эволюции.

    Дальнейшее развитие этой теории связано с работами американских ученых

Ф.Г. Добржанского, Э. Майра, Д. Симпсона и российских ученых  Н.В. Тимофеева-Ресовского, А.Н. Северцова и И.И. Шмальгаузена. Их трудами синтетическая теория вобрала в себя также данные эволюционной морфологии, палеонтологии. В последние десятилетия XX в. в теорию эволюции вошли материалы цитологии молекулярной биологии. Все вместе они создают современное представление о главном историческом процессе, совершающемся на Земле, - эволюции органического мира.

Развитие биологии в XX в. и ее достижения в области генетики, молекулярной биологии, а также разработка экологических подходов привели к созданию различных концепций, среди которых, пожалуй, наиболее общепризнанной является синтетическая теория эволюции (СТЭ). В ней принципы Ч. Дарвина были взяты за основу, но значительно углублены и дополнены в соответствии с новыми знаниями.

Основные постулаты СТЭ:

1. Материалом для эволюции служат, как правило, очень мелкие, но дискретные изменения - мутации.
2. Мутационный процесс, волны численности - факторы-поставщики материала для отбора - носят случайный и ненаправленный характер.
3. Единственный направляющий фактор эволюции - естественный отбор, основанный на сохранении и накапливании случайных и мелких мутаций.
4. Наименьшая эволюционная единица - популяция, а не особь, как это допускалось, исходя из представлений о возможности «наследования приобретенных признаков». Отсюда особое внимание к изучению популяции как элементарной структурной единицы вида.
5. Эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов, но каждый вид имеет единственный предковый вид, единственную предковую популяцию.
6. Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих времениых популяций.
7. Вид состоит из множества соподчиненных морфологически, биохимически, экологически, генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц - подвидов и популяций. Однако известно немало видов с ограниченными ареалами, в пределах которых не удается расчленить вид на самостоятельные подвиды, а реликтовые виды могут состоять из единственной популяции. Судьба таких видов, как правило, недолговечна.
8. Обмен аллелями, «поток генов» возможны лишь внутри вида. Если мутация имеет положительную селективную ценность на территории ареала вида, то она может распространиться по всем его популяциям и подвидам. Отсюда определение вида как генетически целостной и замкнутой системы.
9. Поскольку основной критерий вида - его репродуктивная изоляция, то этот критерий не применим к формам без полового процесса (огромному множеству прокариот, низшим эукариотам).
10. Макроэволюция,        или эволюция на уровне выше вида, идет лишь путем микроэволюции. Согласно СТЭ не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюционных.
11. Исходя  из всех упомянутых постулатов ясно, что эволюция непредсказуема, имеет ненаправленный к некоей конечной цели характер. Иначе говоря, эволюция не носит финалистический характер.

СТЭ сформировалась в 40-х годах XX в. Сегодняшняя эволюционная биология накопила огромный арсенал фактов и идей, не вошедших в синтетическую теорию эволюции. Постулат о популяции как элементарной единице эволюции остается в силе.

Естественный отбор бесспорно признается движущим фактором, но не единственным. Формирующую роль в небольших изолированных популяциях играет дрейф генов.

Новые открытия говорят о том, что эволюция далеко не всегда носит дивергентный и постепенный характер. Видообразование путем хромосомных перестроек, полиплоидии, гибридизации, по сути дела, внезапно.

Макроэволюция может идти как через микроэволюцию, так и минуя традиционные микроэволюционные пути.

Несмотря на колоссальное количество фактов, влияющих на эволюционный процесс, эволюция может быть прогнозируема. Хотя она и не носит финалистический характер, но, оценивая прошлую историю, генотипическое окружение и возможное влияние среды, можно предсказать общее направление эволюции.

2. Уровни протекания эволюционного процесса.

Принято рассматривать два различных уровня протекания эволюционного процесса.

1. Микроэволюция.

Эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов.

Согласно синтетической теории эволюции, эволюционный процесс рассматривается как происходящий под действием естественного отбора процесс изменения частот генов в генофонде популяции, что на уровне генотипов особей, составляющих эти популяции, приводит к накоплению и комбинированию полезных наследственных уклонений, определяющих фенотипические адаптации этих особей. Основой СТЭ является популяционная генетика. Изменение частот генов в популяции можно считать элементарным эволюционным явлением. Нарушение условий равновесия Харди - Вайнберга приводит к эволюции популяций.

Принято выделять следующие элементарные факторы эволюции:

•  Мутационный процесс: мутации являются поставщиком «материала» для эволюции. Они, благодаря рекомбинационным преобразованиям наследственного материала - половому процессу и мейотическому кроссинговеру, распространяются в популяции и оказываются в различных генотипах, приводя к генетической разнородности популяции, что является обязательным условием действия естественного отбора.
• Популяционные волны: популяционные волны сами по себе не вызывают наследственной изменчивости, а только способствуют изменению частот аллелей и генотипов. Действуя совершенно иначе, чем мутационный процесс, «волны жизни» являются вместе с ним фактором-поставщиком эволюционного материала, выводящим ряд генотипов совершенно случайно и ненапрвленно на эволюционную арену.
• Дрейф генов: генофонд малочисленной популяции с самого начала беднее генофонда родительского вида, и подбор аллелей в нем случаен. Несмотря на снижение жизнеспособности мутантных особей, и, следовательно, вопреки естественному отбору в некоторых небольших популяциях мутантный аллель полностью вытеснил нормальный. Это результат случайного процесса - дрейфа генов.
• Рекомбинация: рекомбинации генетического материала в результате процессов полового размножения является причиной появления новых сочетаний генов, часть из которых может иметь большее приспособительное значение, чем остальные.
• Изоляция: различные формы изоляции, нарушая панмиксию и действуя длительное время, закрепляют различия в частотах встречаемости различных генотипов. Происходит процесс генотипической дифференцировки популяций в результате их разобщенности. Изолированные популяции подвергаются различному действию естественного отбора и постепенно превращаются в различные виды.
• Естественный отбор: Описанные факторы эволюции, различаясь по механизмам и роли в эволюционном процессе, обладают одной общей чертой - ненаправленностью. Они вносят случайные изменения в соотношение частот аллелей в популяциях и создают базу для эволюции признаков, представляя материал для действия естественного отбора. Естественный отбор определяют как процесс дифференциального (выборочного) размножения генотипов. В этом заключается направляющая роль отбора в эволюции. Действию отбора подвергается не один или несколько признаков организма, а вся их совокупность. Предпосылки действия естественного отбора: генетическая разнородность особей, входящих в состав популяций (изменчивость); избыточность потомства (или прогрессия размножения); борьба за существование.

Различают несколько форм отбора:

• движущий отбор действует в изменяющихся условиях среды и закрепляет возникновение новых мутаций, вызывающих изменение средней величины признака, приводя к направленному изменению частот аллелей и генотипов в популяции.
• стабилизирующий отбор действует в относительно неизменных условиях среды, сохраняет и поддерживает средние значения признака, элиминирует крайние варианты проявления признака.
• дизруптивный отбор приводит к закреплению в популяции наиболее отклонившихся от среднего фенотипа форм.

1. Макроэволюция.

Эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В задачи макроэволюции входит также изучение основных направлений эволюционного развития, соотношения индивидуального и исторического развития организмов.

Современные представления о направлениях эволюции (биологический прогресс и биологический регресс) основываются на работах А.Н. Северцова, И.И. Шмальгаузена, Дж.Г. Симпсона. Признаками биологического прогресса являются увеличение численности популяции за счет превышения рождаемости над смертностью, увеличение плотности популяции, расширение ареала обитания, повышение темпов внутривидовой изменчивости. Ему противоположен биологический регресс, общая причина которого - отставание в темпах эволюции группы от скорости изменений внешней среды.

Пути достижения биологического прогресса:

• Арогенез - путь, при котором в группе развиваются принципиально новые признаки, позволяющие ей перейти в другую адаптивную зону (ароморфозы).
• Аллогенез - путь развития, связанный с появлением частных приспособительных признаков к определенным условиям среды обитания. Возникающие при этом адаптационные изменения (идиоадаптации) не изменяют общего уровня организации организмов.
• Общая дегенерация - путь, при котором происходит упрощение строения организмов и понижение уровня их организации. Несмотря на кажущуюся парадоксальность, он тоже может приводить к биологическому прогрессу. По этому пути развивались некоторые группы ныне процветающих паразитов.

Выводы

1. Итак, из сказанного видно, что развитие науки после выхода в свет труда Ч. Дарвина не прошли даром. Новые открытия заставляют каждое новое поколение биологов по-новому воспринимать и трактовать закономерности эволюционного процесса. Однако новейший синтез, создание целостной концепции эволюции, которая сможет заменить синтетическую теорию эволюции, пока еще дело будущего. Вместе с тем, несомненно, магистральный путь развития эволюционной биологии лежит в русле тех идей и тех направлений, которые были заложены гением Ч. Дарвина.
2. Теория эволюции занимает центральное место в современной биологии, объединяя все ее области и являясь общей теоретической основой.
3. Дано общее представление о современном состоянии теории эволюции, ее структуре, соотношении микроэволюции и макроэволюции.
4. Развитие ИКТ - компетентности в связи со стремительным развитием системы источников информации предполагает: умение выбирать и использовать различные источники информации, воспринимать и оценивать ее качество, проявлять избирательность в информационном потреблении, эффективно использовать найденную информацию для решения конкретных задач.

Заключение.

Синтетическая теория эволюции является лишь возможным вариантом объяснения эволюционного процесса. Не существует пока твердо установленных законов эволюции; есть лишь хорошо подкрепленные фактическими данными гипотезы, которые в совокупности составляют достаточно обоснованную теорию. Преждевременное принятие современных концепций как неких догматических истин на достигнутом сейчас уровне, равно как и на любом уровне научного исследования, может подавить интеллектуальный рост и поиски истины. Некритическое принятие ряда представлений эволюционной теории служит тому примером. Некоторые из событий, приводимых в качестве доказательств эволюционной теории, могут быть воспроизведены в лаборатории, однако это не значит, что они действительно имели место в прошлом; они просто свидетельствуют о возможности таких событий.

Литература

1. Воронцов Н.Н., Сухорукова JI.H. Эволюция органического мира. Факультатив: учебное пособие для 10-11 кл. - М.: Наука, 1996.
2. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. Т. 1 - 3. - М.: Мир, 2004.
3. Мамонтов С.Г. Биология: пособие для поступающих в вузы. - М.: Дрофа, 2004.
4. Медников Б.М. Биология: формы и уровни жизни. - М.: Просвещение, 1995.
5. Павлов И.Ю., Вахненко Д.В., Москвичев Д.В. Биология. Пособие- репетитор для поступающих в вузы. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002.
6. Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. - М.: Высшая школа, 2004.
7. Ярыгин А.Д. Пособие по биологии для поступающих в вузы. - М.: Высшая школа, 2005.
8. Интернет-сайт www.nature.ru
9. Интернет-сайт www.issep.rssi.ru