Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Реферат на тему: Возникновение синтетической теории эволюции

Содержание:

Введение

Развитие синтетической эволюционной теории (СЭТ) началось с работы российского генетика С.С. Четверикова по популяционной генетике, а затем к этой работе присоединилось около 50 ученых из восьми стран. Их работа показала, что отбору подлежат не отдельные черты или индивиды, а генотип всей популяции, но отбор проводится по фенотипическим признакам отдельных индивидов.

Это приводит к полезной вариации, распространяющейся по всей популяции. Полезность вариабельности определяется естественным отбором этой группы лиц, наилучшим образом приспособленных к жизни в определенных условиях. Таким образом, элементарная единица эволюции уже не рассматривается как особь (как считал Ламарк), не как вид (как считал Дарвин), а как совокупность особей одного и того же вида, способных к скрещиванию, т.е. как популяция.

Мутированный ген производит в индивидууме новый признак, который, если он полезен для популяции, закрепляется в нем. Эффективность процесса определяется частотой появления признака в популяции и состоянием отдельных лиц в популяции.

Принципы и концепции синтетической эволюционной теории

Синтетическая теория эволюции основывается на следующих принципах и понятиях:

элементарная "клетка" биологической эволюции - это не организм, не вид, а популяция. Именно популяция является реальной целостной системой взаимосвязей организмов, которая имеет все условия для самоэволюции, прежде всего, способность к наследственному изменению в системе биологических поколений. Население - это элементарная эволюционная структура. Эволюция вида происходит через изменения его генотипического состава;
элементарный эволюционный материал - это мутации (небольшие дискретные изменения в наследственности), которые обычно происходят случайно. В настоящее время выделяются генетические, хромосомные, геномные (изменения числа хромосом и др.), изменения внеъядерной ДНК и др;
наследственное изменение популяции в определенном направлении происходит под влиянием элементарных эволюционных факторов, таких как: процесс мутации, обеспечивающий элементарный эволюционный материал; волны популяции (размер популяции, отличающийся от среднего числа ее членов в том или ином направлении); изоляция (фиксирующая различия в наборе генотипов и позволяющая разделить исходную популяцию на несколько новых, самостоятельных популяций); естественный отбор.

Естественный отбор является ведущим эволюционным фактором; именно он направляет эволюционный процесс. Отбор является активным на всех стадиях онтогенеза особей данного вида. Существуют различные формы естественного отбора: движущий отбор, отдающий предпочтение только одному из направлений изменчивости в отклонении дочерних форм; деструктивный отбор, отдающий предпочтение двум и более направлениям изменчивости; стабилизирующий отбор, отдающий предпочтение поддержанию оптимального фенотипа в популяции и действующий против проявлений изменчивости.

Таким образом, популяции представляют собой гидродинамические системы, подверженные непрерывным и неравновесным эффектам процесса мутации, флуктуациям чисел ("волнам жизни"), полной или частичной изоляции и естественному отбору. Степень активности этих факторов и доминирование того или иного может варьироваться на разных этапах жизни населения. Каждая популяция имеет "мобилизационный резерв внутривидовой изменчивости", который активируется эволюционными факторами, служащими триггерами эволюции. Основная идея обобщенной эволюционной гипотезы основана на том, что трехступенчатый эволюционный процесс в нашем случае является результатом ряда факторов, повлиявших на факторы эволюционной вариации.

Концепции микро- и макроэволюции

Понятия микроэволюции и макроэволюции являются важной частью синтетической эволюционной теории.

Под микроэволюцией понимается серия эволюционных процессов, происходящих в популяциях и приводящих к изменению генофонда этих популяций и формированию новых видов.

Предполагается, что микроэволюция происходит на основе мутационной изменчивости под контролем естественного отбора. Мутации служат единственным источником появления качественно новых черт, а естественный отбор - единственный творческий фактор микроэволюции, направляющий элементарные эволюционные изменения на формирование адаптации организмов к изменяющимся условиям окружающей среды. На характер процессов микроэволюции влияют популяционные колебания ("волны жизни"), обмен генетической информацией между ними, их изоляция и дрейф генов. Микроэволюция приводит либо к изменению всего генофонда биологического вида в целом, либо к его отделению от материнского вида в качестве новых форм.

Макроэволюция относится к эволюционным преобразованиям, приводящим к образованию таксонов более высокого ранга, чем вид (родов, порядков, классов).

Предполагается, что макроэволюция не имеет специфических механизмов и происходит только через процессы микроэволюции и является их интегральным выражением. В макроэволюционных явлениях микроэволюционные процессы выражены внешне, т.е. макроэволюция представляет собой обобщенную картину эволюционных изменений. Поэтому на уровне макроэволюции выявляются общие тенденции, направления и закономерности эволюции живой природы, которые не наблюдаются на уровне микроэволюции.

Проблемы и перспективы эволюции

Выбор населения по эволюционной теории.

В отличие от первоначальной теории С. Дарвина, в которой основная роль в появлении новых видов отводится экологическим факторам, в синтетической теории основная роль в эволюционном изменении организмов отводится наследственной изменчивости. В процессе мутации или рекомбинации в популяции появляются гены, несущие новые черты. С точки зрения эволюционной генетики в паническом популяции не может быть сформировано более одного вида, так как межродственное скрещивание исключает возможность формирования двух сбалансированных генофондов. Новый признак может быть получен только в том случае, если организмы, обладающие им, каким-то образом изолированы от остальной популяции.

Даже изменение генетической структуры популяции, стабильное путем селекции и являющееся необходимым условием эволюционного процесса, не может выйти за рамки установления динамического равновесия между двумя и более внутрипопуляционными группами (полиморфизм) популяции. Для того чтобы эти группировки сохранялись, чтобы различия между ними увеличивались, и чтобы они в конечном итоге обрели статус новых независимых видов, необходим еще один фактор - изоляция. Его значение сводится к тому, что возникают все барьеры, которые нарушают пан-миксию, увековечивают и углубляют начальные стадии генетической дифференциации.

В популяциях, подвергшихся изоляции, селекционная ценность генотипов автоматически изменяется, и они неизбежно попадают под несколько иное селекционное давление. Процесс изоляции заканчивается началом репродуктивной изоляции и формированием нового вида. Поскольку наследственная изменчивость и обособленность сами по себе не обязательно приводят к существенному изменению генотипического состава популяций, к реализации гипотез о "дрейфе гена", "эффекте основателя", "жизненных волнах", поразительных перегруппировках генотипов и других механизмах. С их помощью синтетическая теория пытается объяснить причины отдаленного и направленного расхождения признаков, приводящего к образованию новых видов и сверхспецифических таксонов.

Хотя синтетическая теория эволюции признает естественный отбор в качестве одного из важнейших факторов эволюции, ее творческая роль практически игнорируется. Естественный отбор отличается таким важным показателем, как его направление. Под направлением селекции понимается путь к той биологической "цели", которая достигается путем положительного отбора конкретного генотипа или генотипа в ущерб другим. Однако в связи с этим возникает вопрос о том, что определяет направление отбора. В эволюционной генетике эффект естественного отбора рассматривается с точки зрения увеличения или уменьшения жизнеспособности и плодовитости организмов. Однако это не может объяснить расхождение признаков и появление новых видов. Различная степень жизнеспособности может привести лишь к вытеснению одних форм другими и не объясняет причин увеличения разнообразия видов организмов. Необходимо обратиться к анализу адаптации, расхождений, структуры экологической ниши и других экологических факторов. И эти вопросы до сих пор плохо изучены в эволюционной экологии.

Поэтому тезис о контролирующем эффекте естественного отбора в генетических моделях эволюции остается чисто декларативным. По сути, отбор рассматривается лишь как перехватчик пагубных изменений, и основная роль в появлении новых признаков приписывается процессу мутации и сопутствующим ему элементарным эволюционным факторам: Колебания населения, миграция, изоляция и т.д.

Акцент на доминирующее изучение генетических, биохимических и молекулярных механизмов изменчивости, составляющих основное содержание синтетической теории эволюции, привел к отрицанию важной роли факторов окружающей среды в эволюции. В рамках синтетической эволюционной теории изучаются только механизмы трансформации генетической структуры популяции, приводящие к популяционному полиморфизму. Попытки объяснить механизмы внутривидовой дифференциации и происхождения видов исключительно на основе генетических факторов, без учета взаимоотношений организмов с окружающей их средой и друг с другом, приводят к искусственности теоретических конструкций НТЭ. В этом случае одно из основных положений дарвиновской теории об эволюционном изменении признаков через накопление малых мутаций фактически отрицается, и единственной возможностью для появления новых видов является существенное изменение генотипа через большие мутации или засолки, которые быстро изменяют все характеристики организма и приводят к его репродуктивной изоляции.

С точки зрения экологии крупные хромосомные перегруппировки могут не играть первостепенной роли в эволюции. Возможна большая системная мутация и даже отказ ее носителей от потомства, но появление мутировавшей особи еще не является эволюцией. Какой бы глубокой ни была системная мутация, трудно представить, как она может повлиять на население, независимо от дарвиновских факторов.

Большие мутации, обладающие драматическим фенотипическим эффектом, совершенно случайны с точки зрения адаптации. Это делает маловероятным их появление в жизнеспособных предварительно адаптированных формах, что приводит к отказу от идеи о существенном вовлечении таких мутаций в эволюционный процесс. Внезапное появление нового вида или даже системы реагирования более высокого порядка в индивидууме не приведет к появлению нового вида или супервидового таксона до тех пор, пока эта система не станет характерной для всей популяции.

Основной вопрос здесь заключается не в том, могут ли системные мутации привести к образованию морфологически нового вида, а в том, может ли этот вид занять определенную экологическую нишу и найти свое место в природе. Для решения этого вопроса одних только генетических данных недостаточно, необходим анализ факторов окружающей среды эволюции.

Узкая генетическая направленность синтетической теории также способствовала формированию представлений о виде. Большинство его сторонников рассматривают виды как популяции свободно спаривающихся организмов, которые репродуктивно изолированы от популяций других видов. Такое понимание видов (биологической концепции вида) разделяют многие современные биологи. Даже когда предпринимаются попытки сформулировать альтернативные определения видов, они на самом деле являются всего лишь модификацией биологического понятия. Критерий репродуктивной изоляции, хотя и не упомянут прямо, косвенно присутствует в них. По мнению многих ученых, видовые концепции могут быть полезны для понимания эволюционных процессов только в том случае, если они основываются на генетических факторах. Виды считаются испытательным полигоном для рекомбинации генов. Синтетическая теория эволюции не может решить проблему качественной определенности, целостности, дискретности, реальности вида.

Многие очевидные недостатки синтетической теории эволюции и биологической концепции вида вызвали серьезную критику как среди противников генетической модели видообразования популяции, так и среди некоторых видных генетиков.

Генетические исследования популяций, выделенные из данных, полученных представителями других дисциплин, в том числе экологами, не могут выявить механизмы микроэволюции и видообразования. Даже если количественная генетическая теория видообразования может быть установлена, это только начало исследования. В конечном счете, задача состоит в том, чтобы выяснить, каким образом определенные генетические различия связаны с определенными репродуктивными и экологическими признаками, разделяющими два вида.

Критика синтетической эволюционной теории должна быть признана неспособной объяснить механизмы видообразования. Теоретически основываясь на концепции Дарвина, она фактически сосредоточилась на изучении только одного фактора эволюции: наследственной изменчивости. Таким образом, синтетическая теория принципиально отличается от первоначальной теории Дарвина.

Тем не менее, нельзя не отметить огромную положительную роль популяционно-генетических исследований в развитии теории эволюции. Они помогли выявить генетическую структуру популяций, природу связи между генотипом и фенотипом. Выявлено наличие огромного резерва наследственной изменчивости в природных популяциях, который служит материалом для эволюционных изменений организмов. Генетические исследования показали отсутствие механизмов прямого перехода от фенотипической изменчивости к адекватной генотипической изменчивости. Это подтвердило позицию о ведущей роли селекции случайных изменений в формировании признаков организма. Была обнаружена дискретная природа изменчивости и наследственности, что устранило возражение против теории Дарвина о выравнивающем эффекте скрещивания. Кроме того, в рамках теории синтетики возник ряд концепций, очерчивающих переход от чисто генетического к экогенетическому, экологическому и биоценотическому подходам к изучению эволюционных закономерностей.

Заключение

Таким образом, синтетическая эволюционная теория не является замороженной и полной концепцией. Он представляет ряд трудностей, на которых основаны недарвинские концепции эволюции, как уже упомянутые выше, так и возникшие совсем недавно. Например, учитывается возможность изменения генома организмов в результате мутаций. Но геном любого организма содержит огромное количество нуклеотидов, поэтому мутации не могут повлиять на него таким образом, чтобы получить другой геном. Скорее, изменение генома клетки или клеток приведет к несовпадению в поведении клетки, и не сформируется ни одна популяция клетки.

По мнению ряда ученых, приспособляемость организмов, естественный отбор и мутации работают в живой природе, но не в той мере, в какой это необходимо для формирования новых форм.

Не исключено, что в будущем CTE и недарвинские концепции эволюции, которые дополняют друг друга, объединятся для формирования новой единой теории жизни и эволюции в живой природе.

Список литературы

Гайсинович, А.Е. Происхождение и эволюция генетики / А.Е. Гайсинович. - М., 1999. - 324 с.
Красилов В.А. Нерешенные проблемы теории эволюции. - Владивосток: Дальневосточный научный центр, 1987. - 138 с.
Полянский, Ю.И. Дарвинизм: история и современность / Ю.И. Полянский. - Л., 1987. - 230 с.
Ресовский, Н.В. Краткий очерк о теории эволюции / Н.В. Ресовский, Н.Н. Воронцов и А.В. Яблоков. - М., 1976. - 164 с.
Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и менеджмента / А.П. Садохин. - Второе пересмотренное, исправленное и расширенное издание - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2005 г. - 447 с.