Текст учебника. Урок 1. Современная синтетическая теория эволюции.

Современная синтетическая теория эволюции (СТЭ)

Ключевые вопросы:

• Чем современное представление об эволюции отличается от теории Ч. Дарвина?

• Почему именно популяция считается наименьшей единицей эволюции?

• Какую роль в эволюционном процессе играют мутации и рекомбинации генетического материала?

От дарвинизма к синтезу: возникновение СТЭ

Теория эволюции Чарльза Дарвина, опубликованная в 1859 году, стала фундаментальным научным открытием. Однако она столкнулась с серьезной проблемой: Дарвин не мог объяснить механизмы наследственности и изменчивости — краеугольные камни своей же теории. На рубеже XIX-XX веков были переоткрыты законы Менделя, и началось бурное развитие генетики. Первое время между генетиками-менделистами и дарвинистами даже возник конфликт, так как ранняя генетика, изучавшая крупные мутации, казалось, противоречила идее постепенного отбора.

Разрешение этого конфликта и положило начало Современной синтетической теории эволюции (СТЭ). СТЭ — это не опровержение, а развитие и углубление дарвинизма на основе достижений генетики, популяционной биологии, экологии и других наук. Основы СТЭ были заложены в работах отечественного ученого С.С. Четверикова (1926), который показал, как генетические процессы в популяциях служат материалом для естественного отбора. Значительный вклад внесли также Ф. Добржанский, Н.В. Тимофеев-Ресовский, Дж. Хаксли, Э. Майр.

Основные постулаты СТЭ

Синтетическая теория эволюции объединила данные многих биологических дисциплин. Её основные положения (постулаты) можно сформулировать следующим образом:

1. Материалом для эволюции служат наследственные изменения — мутации ( supplying новый аллельный материал) и их комбинации при скрещивании (рекомбинации).

2. Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, действующий на основе борьбы за существование. Он носит творческий характер, направленно накапливая полезные изменения.

3. Наименьшей элементарной единицей эволюции является популяция. Эволюция представляет собой процесс изменения её генетического состава (генофонда).

4. Эволюция носит дивергентный (путем расхождения признаков) и постепенный (длительный) характер.

5. Вид является основной качественной ступенью эволюции и представляет сложную систему из более мелких единиц — популяций и подвидов. Обмен генами возможен только внутри вида, чему препятствует репродуктивная изоляция.

Популяция — элементарная единица эволюции

Почему именно популяция, а не особь или вид, считается элементарной единицей эволюции?

• Особи не эволюционируют. Генотип отдельной особи остается неизменным в течение всей её жизни. Она может приспосабливаться к среде лишь фенотипически (например, загорая на солнце), но эти изменения не наследуются.

• Вид, как правило, слишком крупная, часто географически разобщенная система. Особи из разных концов ареала могут никогда не встретиться и не скреститься, поэтому вид не представляет собой единого целого в эволюционном процессе.

• Популяция — это совокупность особей одного вида, длительно существующая на определенной территории и свободно скрещивающаяся между собой. Именно внутри популяции происходит свободный обмен генами. Изменения, возникшие у одной особи (например, в результате мутации), через скрещивание могут распространиться среди других особей популяции. Таким образом, эволюция — это изменение генетического состава (генофонда) популяции во времени под воздействием факторов эволюции.

Генетический полиморфизм — основа эволюционной пластичности

Генофонд популяции — это совокупность всех аллелей (генетических вариантов), присутствующих в данной популяции.

Важной характеристикой генофонда является генетический полиморфизм — существование в пределах популяции нескольких различных форм (аллелей одного гена, хромосомных вариантов и т.д.) в соотношении, которое не может быть объяснено только постоянным возникновением мутаций. Классические примеры полиморфизма — наличие у человека четырех групп крови системы AB0, разные окраски у божьих коровок или формы раковины у береговой улитки.

Генетический полиморфизм создает резерв наследственной изменчивости. В стабильных условиях среды это разнообразие может долго сохраняться. Но если условия меняются (например, становится холоднее или появляется новый хищник), всегда найдутся особи с признаками, дающими им преимущество. Таким образом, полиморфизм обеспечивает готовый материал для действия естественного отбора и повышает выживаемость популяции в изменяющейся среде.

Роль мутаций и рекомбинаций в эволюции

Мутации и рекомбинации — два взаимосвязанных процесса, поставляющих материал для эволюции.

Вывод: Мутационный процесс поставляет "кирпичики" — новые аллели. Рекомбинация создает из этих кирпичиков и уже имевшихся бесчисленное количество уникальных "проектов" — генотипов. Естественный отбор отбирает и сохраняет те "проекты", которые наиболее соответствуют данным условиям среды. Это и есть основа эволюционного процесса согласно СТЭ.

Вопросы для самоконтроля:

1. Сформулируйте основные положения СТЭ. В чем её принципиальное отличие от теории Ч. Дарвина?

2. Объясните, почему особь не может быть единицей эволюции, а популяция — может.

3. Дайте определение генетическому полиморфизму. Какова его роль в эволюции? Приведите примеры.

4. Охарактеризуйте роль мутаций и рекомбинаций в эволюционном процессе. Что было бы, если бы один из этих процессов прекратился?