Біологія - Великий довідник школяра - 2019

Розмноження та індивідуальний розвиток організмів
Еволюційне вчення
Еволюційна теорія Ч. Дарвіна

Ч. Дарвін

Еволюційна теорія англійського ученого Ч. Дарвіна (1809—1882) має основні положення:

1. Умови зовнішнього середовища викликають зміну організмів, але ці зміни (модифікації) не успадковуються і не відіграють важливої ролі в еволюції.

2. Випадкові, ненаправлені зміни в окремих особин (мутації) можуть передаватися по спадку, якщо вони відбуваються в статевих клітинах. Саме такі зміни важливі для еволюції.

3. Усі успадковані зміни відносні, тобто в одних умовах вони можуть бути корисними, в інших — шкідливими або нейтральними. Якщо в даних умовах вони виявляються корисними, то організми з такими змінами виживають і дають потомство.

Головні рушійні сили еволюції: боротьба за існування; природний добір на основі спадкової мінливості.

Основні чинники еволюції: спадкова мінливість; природний добір; ізоляція; популяційні хвилі; дрейф генів.

Результати еволюції: відносна пристосованість видів; ускладнення організації; видоутворення.

Боротьба за існування — це активна або пасивна конкуренція між організмами, що виникає через невідповідність між здатністю видів до необмеженого розмноження і обмеженістю природних ресурсів. Розрізняють такі види боротьби за існування: внутрішньовидова, міжвидова, боротьба з несприятливими умовами середовища. Внутрішньовидова боротьба викликається однаковою у всіх особин даного виду потребою в їжі, території та інших ресурсах. Міжвидова боротьба виникає між особинами різних видів, що використовують одні й ті ж харчові ресурси, територію. Боротьба з несприятливими умовами середовища полягає у виживанні організмів при постійній дії абіотичних чинників середовища — повеней, засух, морозів, приливів і відливів, штормів, заболочування, сніжної лавини, селів, пожеж і т. д.

Результатом боротьби за існування є виживання найбільш пристосованих і їх розмноження. Слабкі особини гинуть або не породжують потомства, їх гени елімінуються. У ході боротьби за існування відбувається природний добір — вибіркове знищення одних особин і вибіркове виживання інших.

Природний добір — процес, у результаті якого найбільш пристосовані організми виживають і розмножуються, а менш пристосовані — гинуть і не залишають потомства. Природний добір — це єдиний чинник еволюції, що здійснює направлену зміну генотипного складу популяцій. Виділяють три типи добору — направлений, стабілізувальний і дизруптивний (розриваючий).

Направлений, або рушійний, добір викликає однонаправлені зміни генетичного складу популяції. Він спостерігається в тих випадках, коли популяція пристосовується до нового середовища. Стабілізувальний добір не сприяє еволюційним змінам і з покоління в покоління підтримує фенотипну стабільність популяції. Якщо популяція добре пристосована до стабільного середовища, то добір зводиться до елімінації мутантних особин і особин, які відхиляються від норми.

Дизруптивний (розриваючий) добір направлений проти особин із середнім і проміжним характером ознак, тобто веде до стабілізації крайніх форм і встановлення поліморфізму в популяції. Популяція при цьому підрозділяється за даною ознакою на декілька груп.

Відносна пристосованість

Результатом дії рушійних сил еволюції є відносна пристосованість видів до умов навколишнього середовища. У поняття «пристосованість» входять забарвлення, форма тіла, поведінка, особливості фізіологічних і біохімічних процесів і т. д.

Одним з найяскравіших прикладів пристосованості є захисне забарвлення, що робить тварину схожою з навколишніми предметами. Деякі тварини можуть змінювати забарвлення тіла під колір місцевості, наприклад хамелеони і восьминоги. Різновид захисного забарвлення — розчленовуюче, як у тигра і зебри. Чергування різнокольорових вертикальних смуг розбиває контур тварини на фоні навколишнього пейзажу та інших особин стада. Деякі тварини мають не тільки захисне забарвлення, але й маскуючу форму тіла. Захисне (загрозливе) забарвлення попереджає хижаків, що її власник отруйний або неїстівний. Це різке, яскраве забарвлення, як, наприклад, у сонечка. Деякі беззахисні види мають забарвлення, схоже з таким у неспоріднених, добре захищених і маючих захисне забарвлення видів. Таке наслідування називається мімікрією. Пристосувальна поведінка має велике значення для виживання організмів у боротьбі за існування. Існують різні варіанти пристосувальної поведінки: затаювання у разі небезпеки, демонстративна і відлякуюча поведінка у разі наближення ворога, запасання корму на несприятливий сезон, різноманітні форми піклування про потомство.

Дрейф генів — випадкові, ненаправлені зміни частот алелей у популяції. Роль дрейфу генів особливо зростає, коли чисельність популяції різко скорочується (у результаті катастроф, зміни середовища, популяційних хвиль). При цьому через випадковість у популяції можуть значно зрости або знизитися частоти тих або інших алелей. Через зростання частки близькоспоріднених схрещувань деякі алелі можуть повністю зникнути з популяції, а інші, навпаки, стати переважаючими.

Популяційні хвилі (коливання чисельності особин, що становлять популяцію) — це чинник еволюції, який припускає невиборче, випадкове знищення особин, завдяки чому рідкісний генотип (алель) може стати звичайним і підхопитися природним добором.

Причини коливання чисельності популяцій:

1)  періодичні (сезонні) коливання чисельності характерні для короткоживучих організмів — комах, найпростіших, однорічних рослин;

2)  неперіодичні коливання чисельності залежать від складного поєднання ряду чинників — чисельності хижаків, великої кількості кормових ресурсів;

3)  спалахи чисельності видів спостерігаються в нових для них районах, де відсутні їхні природні вороги (кролики в Австралії, домові горобці в Північній Америці);

4)  різкі коливання чисельності пов’язані з природними катастрофами (засухою, пожежами, повенями та ін.).

У популяції, що пережила катастрофічне скорочення чисельності, частоти алелей будуть іншими, ніж у початковій популяції. При цьому деякі присутні в малих концентраціях алелі можуть зникнути з популяції, а концентрація інших алелей може випадково підвищитися при подальшому спалаху чисельності.

Штучний добір — це вибір і подальше розмноження організмів, що мають господарсько-цінні або декоративні ознаки і властивості (продуктивність, довжина шерсті, кількість молока, розмір плодів, кількість насіння і т. д.), який робить людина. Виведені сорти рослин або породи тварин несуть один або декілька гіпертрофованих ознак, зумовлених надмірною активацією певних генів. Такі організми не можуть вижити в дикій природі. Ч. Дарвін показав, що між природним і штучним добором сполучною ланкою є несвідомий добір як основна форма відбору, виконаного людиною на перших щаблях її культурного розвитку.