Эволюционное учение. Большая российская энциклопедия
Эволюцио́нное уче́ние (эволюционистика, теория эволюции), наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях эволюции живых организмов. Эволюционное учение является теоретической основой биологии и обобщает результаты, полученные частными биологическими науками.
Этапы развития
Первый этап развития эволюционного учения связан с деятельностью античных философов (Анаксимандр, Гераклит, Эмпедокл, Демокрит, Лукреций и др.), которые высказывали идеи об изменяемости окружающего мира, в том числе об исторических преобразованиях организмов. Для этого периода был характерен умозрительный подход к изучению природы. Дальнейшее развитие эволюционного учения в рамках этого подхода продолжали философы и естествоиспытатели 17 – начала 19 вв., сторонники трансформизма (Р. Гук, Э. Дарвин, Д. Дидро, Ж.-Л. де Бюффон, Э. Жоффруа Сент-Илер, И. В. Гёте, К. Ф. Рулье). Трансформисты не создали целостной системы взглядов, аргументирующих идею эволюции.
Однако на этом этапе яснее стал круг основных проблем эволюционного учения: сущность и причины эволюции организмов, причины целесообразного устройства и многообразия форм организмов, сходств и различий между разными видами, а также причины прогрессивной эволюции и одновременного существования групп, достигших разной высоты организации, причины вымирания отдельных видов и таксонов. Осознание этих проблем и рост научных знаний подготовили новый этап – формирование теорий эволюции.
Эволюционные идеи
Создателем первого целостного эволюционного учения был Ж.-Б. де Ламарк. Его концепция (1809) носила ещё умозрительный характер (основывалась на ряде постулатов), а объяснение прогрессивной и приспособительной эволюции изначальными свойствами организмов было телеологичность и метафизичность. Научные основы эволюционного учения заложил Ч. Дарвин (1859), открывший движущие силы эволюции организмов – борьбу за существование и естественный отбор, и предложивший научное материалистическое решение основных проблем эволюционного учения.
Одновременно с распространением дарвинизма сторонники идеалистической и телеологической концепций во 2-й половине 19 вв. воскресили (часто в видоизменённом виде) отдельные положения ламаркизма. Однако дарвинизм, получая со временем новые подтверждения и доказательства, приобрёл практически всеобщее признание. В последарвиновский период, основным содержанием которого стал анализ механизмов и закономерностей эволюции, в разработку эволюционного учения внесли вклад многие учёные: В. О. Ковалевский, А. Вейсман, Т. Х. Морган, А. Н. Северцов, И. И. Шмальгаузен, Н. И. Вавилов, Ф. Г. Добржанский, С. С. Четвериков, С. Райт, Н. П. Дубинин, Р. Э. Фишер, Дж. Б. С. Холдейн, Н. В. Тимофеев-Ресовский, Э. Майр, Дж. Хаксли, Дж. Г. Симпсон и многие др. Комплекс представлений об эволюционном процессе, сложившихся в 1930–1950-х гг., называется синтетической теорией эволюции. С позиций современного эволюционного учения, важнейшими факторами эволюции являются мутации и естественный отбор. Совокупность этих факторов необходима и достаточна для осуществления эволюционного процесса.
Отбор определяет развитие приспособлений организмов к условиям внешней среды, непосредственно воздействуя на фенотипы организмов. В результате отбираются не отдельные признаки и аллели, а целые генотипы, которые обладают определённой нормой реакции на внешние воздействия, обеспечивающие возможность возникновения в онтогенезе разных вариантов (модификаций) фенотипических признаков в ответ на разные условия развития. Элементарными единицами эволюции являются популяции, изменения генофондов, которые под воздействием отбора, генетического дрейфа и ряда других факторов представляют собой сущность микроэволюции, приводящей к возникновению новых видов организмов. Отбор действует на всех стадиях онтогенеза особей данного вида; филогенез представляет собой генетический ряд онтогенезов. Эволюционное формирование новых типов организаций, характеризующих новые надвидовые группы (макротаксоны), называемое макроэволюцией, происходит на основе интеграции микроэволюционных изменений в определённых направлениях.
На уровне макроэволюции проявляются общие закономерности и направленность филогенеза. Направления эволюционных преобразований конкретных групп организмов определяются помимо естественного отбора, также системами эволюционных ограничений и запретов, накладываемых особенностями организации данного макротаксона. На современном этапе эволюционное учение (как наука об эволюции) включает также разделы, связанные с историей развития эволюционных взглядов, новые эволюционные гипотезы и концепции (в том числе и не признающие естественный отбор в качестве главного эволюционного фактора). Оно находится на пороге очередного этапа развития, основная задача которого – познание механизмов эволюционных процессов, что позволит предсказывать конкретные возможности эволюционных преобразований организмов и на этой основе управлять эволюционным процессом.
Кафедра информационной биологии — Новосибирский Государственный Университет
Posted on
Поздравляем!
Полину Станиславовну Белокопытову (рук. к.б.н. Вениамин Семёнович Фишман) с успешным окончанием аспирантуры!
Желаем удачной защиты кандидатской диссертации и дальнейших успехов в научной карьере!
Posted on
Поздравляем новоиспеченных магистрантов и их руководителей с успешной защитой магистерских диссертаций!
| Баранова Яна Вячеславовна (рук. к.б.н. Денис Михайлович Ларкин) | ОТЛИЧНО, ЛУЧШАЯ ЗАЩИТА ДНЯ |
| Золотарёва Карина Алексеевна (рук. д.б.н. Михаил Павлович Пономаренко) | ХОРОШО |
| Волянская Анастасия Рашидовна (рук. к.т.н. Павел Сергеевич Деменков) | ХОРОШО |
| Москаленко Николай Олегович (рук.  к.б.н. Дмитрий Аркадьевич Афонников) | ОТЛИЧНО |
| Тяпкин Александр Вячеславович (рук. к.б.н. Елена Васильевна Землянская) | отлично |
| Константинова Алина Викторовна (рук. к.б.н., доц. Владимир Александрович Иванисенко) | ХОРОШО |
| Артеага Мореано Брандон Давид | ОТЛИЧНО, ЛУЧШАЯ ЗАЩИТА ДНЯ |
| Каплан Владимир Сергеевич (рук. к.б.н. Сергей Евгеньевич Пельтек) | ОТЛИЧНО |
| Коренская Александра Евгеньевна (рук. к.б.н. Александра Игоревна Клименко) | ОТЛИЧНО |
| Мирошниченко Максим Игоревич (рук. к.б.н. Илья Ринатович Акбердин) | ОТЛИЧНО, ЛУЧШАЯ ЗАЩИТА ДНЯ |
Желаем новых побед и достижений, интересных проектов и новых идей!
Posted on
Поздравляем выпускников и их руководителей с успешной защитой выпускных квалификационных работ!
| Козырева Светлана Юрьевна (рук. к.б.н. Вениамин Семенович Фишман) | отлично |
| Хандаев Бато Мункуевич (рук. д.б.н. Михаил Павлович Пономаренко) | отлично, лучшая защита дня |
| Казачек Анна Вячеславовна (рук. д.б.н. Михаил Павлович Пономаренко) | отлично, лучшая защита дня |
| Бердникова Анна Александровна (рук. к.б.н. Ирина Витальевна Зоркольцева) | отлично |
| Пащенко Анна Андреевна (рук. к.б.н. Екатерина Александровна Трифонова) | хорошо |
| Агафонова Екатерина Юрьевна (рук. к.б.н. Иван Андреевич Соболев) | отлично |
| Макарова Аэлита-Луиза Алексеевна (рук. к.б.н., доц. Владимир Александрович Иванисенко) | отлично |
| Чижонков Иван Игоревич (рук.  к.б.н. Александра Игоревна Клименко) | отлично |
| Сильванович Елизавета Константиновна (рук. к.б.н. Александр Викторович Ромащенко) | отлично |
| Гавриленко Александр Денисович (рук. к.б.н. Владимир Александрович Иванисенко) | отлично |
| Мирошников Александр Анатольевич (рук. д.х.н. Никита Александрович Кузнецов) | отлично, лучшая защита дня |
Желаем уверенно шагать к новым победам и достижениям! Ждём всех в магистратуре! Успехов и удачи!
Posted on
ПОЗДРАВЛЯЕМ!
Бато Мункуевича Хандаева (рук. д.б.н. Михаил Павлович Пономаренко) — победителя шестого сезона Всероссийской олимпиады студентов «Я — профессионал»
Желаем успехов в дальнейшей научной карьере!
Posted on
ВНИМАНИЕ!
Приглашаем студентов 3 курса, записавшихся для прохождения специализации на кафедре информационной биологии, на встречу с заведующим кафедрой академиком Н.А. Колчановым в субботу 20 мая в 16-00
Сбор на крыльце главного корпуса ИЦиГ СО РАН.
Posted on
Чтение курса «Современные проблемы биоинформатики и системной компьютерной биологии» закончено.
13 мая лекции не будет
Posted on
ПОЗДРАВЛЯЕМ призёров 61-ой МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ и их руководителей:
Александра Тяпкина (диплом II степени), руководитель к.
Александру Коренскую (диплом III степени), руководитель к.б.н. А.И. Клименко.
Posted on
18 апреля 2023 в конф.-зале ИЦИГ СО РАН состоится заседание секции «Биоинформатика» МНСК-2023.
Приглашаем всех поучаствовать в работе секции!
C расписанием секции можно ознакомиться по ссылке.
Posted on
18 апреля отменяются все занятия по спецкурсам в связи с проведением секции «Биоинформатика» МНСК
Posted on
Первое занятие по курсу «Экспериментальные и теоретические методы исследования биоразнообразия» (д.
Теория эволюции Дарвина: определение и доказательства
Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.
Стена гоминина в Музее естественной истории штата Юта в Солт-Лейк-Сити. (Изображение предоставлено: Авторское право NHMU/Кредит: Марк Джонстон)Теория эволюции путем естественного отбора была впервые сформулирована в книге Чарльза Дарвина « О происхождении видов », опубликованной в 1859 году. В своей книге Дарвин описывает эволюцию организмов на протяжении поколений посредством наследования физических или поведенческих признаков, таких как .0005 National Geographic
Согласно теории, особи с чертами, которые позволяют им адаптироваться к окружающей среде, помогут им выжить и иметь больше потомства, которое унаследует эти черты.
Люди с менее адаптивными чертами реже выживают, чтобы передать их. Со временем признаки, позволяющие видам выживать и размножаться, станут более частыми в популяции, и популяция изменится или эволюционирует, согласно 9.0005 Центральный биомедицинский центр . В результате естественного отбора, предположил Дарвин,
Согласно National Geographic, Дарвин не знал механизма передачи признаков. Он ничего не знал о генетике , механизме, с помощью которого гены кодируют определенные черты, и эти черты передаются от одного поколения к другому. Он также не знал о генетической мутации, которая является источником естественной изменчивости. Но будущие исследования генетиков предоставили механизм и дополнительные доказательства эволюции путем естественного отбора 9.0003
Что такое естественный отбор?
Дарвин выбрал термин «естественный отбор», чтобы противопоставить его «искусственному отбору», при котором селекционеры отбирают определенные черты, которые они считают желательными.
При естественном отборе именно естественная среда, а не человек, осуществляет отбор.
Проще говоря, теорию эволюции посредством естественного отбора можно описать как «происхождение с модификациями», — сказала Бриана Побинер, антрополог и педагог из Смитсоновского национального музея естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия, которая специализируется на изучении происхождения человека. Эту теорию иногда называют «выживанием наиболее приспособленных», но такая характеристика может ввести в заблуждение, сказал Побинер. Здесь «фитнес» относится не к силе или атлетизму организма, а скорее к его способности выживать и размножаться.
По данным Музея естественной истории, естественный отбор может незначительно изменить вид, вызывая изменение цвета или размера популяции в течение нескольких поколений. Когда этот процесс происходит в течение относительно короткого периода времени и у вида или небольшой группы организмов, ученые называют это «микроэволюцией».
Археоптерикс , показанный здесь на этой иллюстрации, считается первым зарегистрированным птицеподобным динозавром, датируемым около 150 миллионов лет назад в юрский период.
(Изображение предоставлено Леонелло Кальветти/Getty Images)Но если дать достаточно времени и накопить изменения, естественный отбор может создать совершенно новые виды, процесс, известный как «макроэволюция», согласно Дереку Тернеру и Джойс С. Хавстад в « Философия макроэволюции ». Именно этот длительный процесс превратил динозавров в птиц , амфибийных млекопитающих (например, животное по имени Indohyus ) в китов, а общего предка человекообразных обезьян и людей в людей, шимпанзе и горилл , которых мы знаем сегодня.
Дарвин также описал форму естественного отбора, которая зависит от успеха организма в привлечении партнера — процесс, известный как половой отбор, согласно Nature Education . Красочное оперение павлинов и рога самцов оленей являются примерами признаков, которые развились в результате этого типа отбора.
Как эволюционировали киты?
Одним из лучших примеров естественного отбора, имеющихся у ученых, является эволюция китов.
Используя теорию Дарвина в качестве ориентира и понимая, как работает естественный отбор, биологи определили, что переход ранних китов с суши на воду происходил в виде ряда предсказуемых шагов.
Эволюция дыхала, например, могла начаться со случайных генетических изменений, которые привели к тому, что по крайней мере у одного кита ноздри оказались дальше на голове, согласно Phys.org.
Киты с этой адаптацией были бы лучше приспособлены к морскому образу жизни, так как им не нужно было бы полностью всплывать на поверхность, чтобы дышать. Такие особи были более успешными и имели большее потомство. В более поздних поколениях произошло больше генетических изменений, в результате чего нос сдвинулся дальше назад на голове.
Изменились и другие части тела ранних китов. Передние ноги превратились в ласты. Задние ноги исчезли. По данным Музея естественной истории, их тела стали более обтекаемыми, и у них появились хвостовые плавники, чтобы лучше передвигаться по воде.
Несмотря на то, что ученые могли предсказать, как должны выглядеть первые киты, долгое время им не хватало ископаемых свидетельств, подтверждающих их заявление.
Креационисты рассматривали это отсутствие не только в отношении эволюции китов, но и в более общем плане как доказательство того, что эволюции не было, как указано в статье в журнале Scientific American.
Однако с начала 1990-х годов ученые нашли доказательства палеонтологии, биологии развития и генетики, подтверждающие идею о том, что киты произошли от наземных млекопитающих. Те же самые линии доказательств поддерживают теорию эволюции в целом.
В первом издании «Происхождения видов» Дарвин рассуждал о том, как естественный отбор мог заставить наземное млекопитающее превратиться в кита. В качестве гипотетического примера Дарвин использовал черных медведей Северной Америки ( Ursus americanus ), которые, как известно, ловили насекомых, плавая в воде с открытым ртом, согласно Дарвиновскому проекту переписки.
«Я не вижу ничего сложного в том, чтобы в результате естественного отбора порода медведей превратилась в более водную по своему строению и повадкам, с все более и более крупными ртами, пока не появилось чудовище, похожее на кита», — размышлял он.
Идея не очень понравилась публике или другим ученым. Дарвин был настолько смущен насмешками, которые он получил, что отрывок о плавающем медведе был удален из более поздних изданий книги. Ученые теперь знают, что у Дарвина была правильная идея, но не то животное. Вместо медведей ему следовало смотреть на коров и гиппопотамов.
Другие теории эволюции
Дарвин был не первым и не единственным ученым, разработавшим теорию эволюции. По данным Музея естественной истории, примерно в то же время, что и Дарвин, британский биолог Альфред Рассел Уоллес независимо друг от друга выдвинул теорию эволюции путем естественного отбора. Однако это мало повлияло.
«Концепция эволюции как исторического события была горячей темой среди биологов и геологов до выхода книги Дарвина, потому что накопилось так много доказательств, но я подозреваю, что биологическая эволюция на самом деле не затрагивала людей за пределами академического бункера», — сказал журналу All About History Magazine доктор П.
Джон Д. Ламбсхед, бывший руководитель научных исследований в области морского биоразнообразия, экологии и эволюции в Музее естественной истории в Лондоне. «Пока науке не был известен механизм, объясняющий, как происходила эволюция, ее можно было смело отвергать как бредовую идею».
Тем временем французский биолог Жан-Батист Ламарк предположил, что организм может передавать признаки своему потомству, хотя он ошибался в некоторых деталях, согласно Музею палеонтологии Калифорнийского университета.
Как и Дарвин, Ламарк считал, что организмы приспосабливаются к окружающей среде и передают эти приспособления. Он думал, что организмы делают это, изменяя свое поведение и, следовательно, свои тела — как спортсмены, тренирующиеся и получающие удовольствие — и что эти изменения передаются потомству.
Жираф масаи щиплет листья высокого дерева в Национальном заповеднике Масаи Мара, Кения. (Изображение предоставлено: Ануп Шах/Getty Images) Например, Ламарк считал, что изначально у жирафов были более короткие шеи, но по мере того, как деревья вокруг них становились выше, они вытягивали свои шеи, чтобы дотянуться до вкусных листьев, и их потомство постепенно развивало шеи все длиннее и длиннее.
Ламарк также считал, что жизнь каким-то образом эволюционировала от простых к более сложным формам, согласно образовательному ресурсу «Понимание эволюции» из Музея палеонтологии Калифорнийского университета.
Хотя Дарвин не был уверен в механизме передачи признаков, он не верил, что эволюция обязательно ведет к большей сложности, согласно «Пониманию эволюции» — скорее, он считал, что сложность возникает в результате естественного отбора.
Дарвиновский взгляд на эволюцию жирафов, согласно журналу Quanta Magazine , состоит в том, что жирафы имеют естественную вариацию длины шеи, и что те, у кого длиннее шея, лучше приспособлены к выживанию и размножению в среде, полной высоких деревьев, так что в последующих поколениях будет все больше и больше жирафов с длинной шеей.
Основное различие между ламаркистской и дарвинистской идеями эволюции жирафов заключается в том, что в дарвиновском объяснении нет ничего о том, что жирафы вытягивают шею и передают приобретенные характеристики.
Что такое современный эволюционный синтез?
По словам Побинера, Дарвин ничего не знал о генетике. «Он наблюдал закономерность эволюции, но на самом деле не знал о механизме», — сказала она. Это произошло позже, с открытием того, как гены кодируют различные биологические или поведенческие черты, и как генов передаются от родителей потомству. Включение генетики в теорию Дарвина известно как «современный эволюционный синтез».
Физические и поведенческие изменения, которые делают возможным естественный отбор, происходят на уровне ДНК и генов в гаметах, сперматозоидах или яйцеклетках, через которые родители передают генетический материал своему потомству. Такие изменения называются мутациями . «Мутации — это в основном сырье, на котором действует эволюция», — сказал Побинер.
Мутации могут быть вызваны случайными ошибками в репликации или репарации ДНК, химическим или радиационным повреждением, согласно Nature Education.
Обычно мутации либо вредны, либо нейтральны, но в редких случаях мутация может оказаться полезной для организма. Если это так, то он станет более распространенным в следующем поколении и распространится среди населения.
Таким образом, естественный отбор направляет эволюционный процесс, сохраняя и добавляя полезные мутации и отбрасывая плохие. «Мутации случайны, но отбор для них не случаен», — сказал Побинер.
Молекула ДНК, свернутая внутри клеточного ядра. (Изображение предоставлено Shutterstock)Но естественный отбор — не единственный механизм эволюции организмов, сказала она. Например, гены могут передаваться из одной популяции в другую, когда организмы мигрируют или иммигрируют — процесс, известный как поток генов. И частота определенных генов также может изменяться случайным образом, что называется генетическим дрейфом.
Причина, по которой теория эволюции Ламарка в целом ошибочна, заключается в том, что приобретенные характеристики не влияют на ДНК сперматозоидов и яйцеклеток.
Например, на гаметы жирафа не влияет то, вытягивает ли он шею; они просто отражают гены, унаследованные жирафами от своих родителей. Но, как сообщает Quanta, некоторые аспекты эволюции являются ламаркистскими.
Например, шведское исследование, опубликованное в 2002 году в Европейском журнале генетики человека, показало, что внуки мужчин, которые голодали в детстве во время голода, передали своим внукам лучшее сердечно-сосудистое здоровье. Исследователи предполагают, что хотя такие переживания, как лишение пищи, не изменяют последовательности ДНК в гаметах, они могут привести к внешним модификациям ДНК, которые включают или выключают гены.
Такие изменения, называемые эпигенетическими изменениями, не изменяют саму фактическую последовательность ДНК. Например, химическая модификация, называемая метилированием, может влиять на то, какие гены включаются или выключаются. Такие эпигенетические изменения могут передаваться потомству. Таким образом, опыт человека может повлиять на ДНК, которую он или она передает, аналогично тому, как, по мнению Ламарка, жираф, вытягивающий шею, влияет на длину шеи своего потомства.
Какие доказательства эволюции?
Теория эволюции — одна из наиболее обоснованных теорий в истории науки. Это подтверждается данными из самых разных научных дисциплин, включая генетику, которые показывают, что разные виды имеют сходство в своей ДНК.
Существуют также доказательства, подтверждающие теорию эволюции в палеонтологии и геологии. Это достигается благодаря летописи окаменелостей, которая показывает, чем виды, существовавшие в прошлом, отличаются от тех, что существуют сегодня, согласно Брюсу С. Либерману и Роджеру Л. Кеслеру в книге «Доисторическая жизнь: эволюция и летопись окаменелостей» (Wiley, 2010).
В биологии развития также есть доказательства теории Дарвина. Было обнаружено, что виды, которые во взрослом состоянии кажутся очень разными, проходят через сходные стадии эмбрионального развития, что предполагает общее эволюционное прошлое, согласно открытому учебнику «Концепции биологии».
Доказательства эволюции китов из палеонтологии
Ambulocetus natans , плавающие под водой.
(Изображение предоставлено: Нобумичи Тамура/Stocktrek Images через Getty Images)Критическое доказательство было обнаружено в 1994 году, когда палеонтологи нашли окаменелые останки Ambulocetus natans , что означает «плавающий-ходячий кит», согласно обзору 2009 года, опубликованному в журнале Evolution: Education and Outreach . На его передних конечностях были пальцы и маленькие копыта, но задние лапы были огромными по сравнению с его размером. Животное было явно приспособлено к плаванию, но оно также было способно неуклюже передвигаться по суше, подобно тюленю.
Когда оно плыло, древнее существо двигалось, как выдра , отталкиваясь задними лапами и покачивая позвоночником и хвостом.
Современные киты передвигаются по воде с помощью мощных ударов своих горизонтальных хвостовых плавников, но A. natans по-прежнему имел хлыстообразный хвост и должен был использовать свои ноги, чтобы обеспечить большую часть движущей силы, необходимой для движения в воде.
В последние годы все больше и больше этих переходных видов, или « недостающих звеньев », что еще больше подтверждает теорию Дарвина. Например, в 2007 году геолог обнаружил окаменелость вымершего водного млекопитающего , названного Indohyus , размером с кошку, с копытами и длинным хвостом.
9000 4 Ученые считают, что животное принадлежало к группе, связанной с китообразными, такой как Ambulocetus natans . Это существо считается «недостающим звеном» между парнокопытными — группой копытных млекопитающих (парнокопытных), в которую входят гиппопотамы, свиньи и коровы — и китами, согласно Национальный научный фонд . Исследователи знали, что киты были связаны с парнокопытными, но до открытия этой окаменелости не было известных парнокопытных, которые имели бы общие физические характеристики с китами. В конце концов, бегемоты, считающиеся ближайшими родственниками китообразных, сильно отличаются от китов. Indohyus , с другой стороны, был парнокопытным, на что указывает строение его копыт и лодыжек, а также имел некоторое сходство с китами, например, по строению ушей.
Доказательства эволюции китов из генетики и биологии развития
Последним предком современных китов, обитавшим на берегу, был Sinonyx , вверху слева, животное, похожее на гиену. За 60 миллионов лет эволюционировало несколько переходных форм: сверху вниз Indohyus , Ambulocetus , Rodhocetus , Basilosaurus , Dorudon и, наконец, современный горбатый кит. (Изображение предоставлено NOAA) Генетические данные также подтверждают идею о том, что киты произошли от наземных млекопитающих, и предоставляют информацию о точном разветвлении эволюционного дерева. Например, в 1999, исследователи сообщили в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , что согласно генетическому анализу последовательностей « прыгающего гена », которые копируют и вставляют себя в геномы, гиппопотамы были ближайшими живыми родственниками китов. До 1985 года исследователи считали, что свиньи более тесно связаны с китами, но это исследование 1999 года опровергло эту идею, как сообщает Associated Press .
В 2019 году исследователи сообщили в журнале Science Advances о том, какие гены в геноме кита были инактивированы в процессе эволюции этого существа от наземных млекопитающих, как сообщал Science Friday . Исследователи могли сказать, что некоторые гены, в том числе участвующие в образовании слюны, были инактивированы, потому что в геномах китов есть их остатки, которые исследователи называют геномными окаменелостями. Это указывает на то, что киты произошли от выделяющих слюну существ.
Есть также свидетельства эволюции китообразных из биологии развития. Биология развития иллюстрирует тот факт, что животные, которые во взрослом состоянии очень отличаются друг от друга, имеют сходство в качестве эмбрионов, потому что они эволюционно связаны. Например, в эмбриональном состоянии у китообразных начали развиваться задние конечности, которые исчезают позже в процессе развития, в то время как передние конечности остаются и развиваются в ласты, согласно журналу 9.
0005 Эволюция: образование и распространение информации . Это говорит о том, что китообразные произошли от четвероногого предка.
Является ли теория эволюции противоречивой?
Несмотря на множество свидетельств палеонтологической летописи, генетики и других областей науки, некоторые люди все еще сомневаются в правильности теории эволюции. Некоторые политики и религиозные лидеры осуждают эту теорию, ссылаясь на высшее существо как на создателя для объяснения сложного мира живых существ, особенно людей.
Школьные советы обсуждают, следует ли преподавать теорию эволюции вместе с другими идеями, такими как разумный замысел или креационизм.
Традиционные ученые не видят противоречий. «Многие люди имеют глубокие религиозные убеждения, а также принимают эволюцию», — сказал Побинер, добавив, что «реальное примирение может быть».
Эволюция хорошо подтверждается многими примерами изменений в различных видах, ведущих к разнообразию жизни, наблюдаемой сегодня.
«Естественный отбор, или, другими словами, изменчивость, наследственность и дифференциальная приспособленность — это основная теория современной биологии», — объясняет Джон Лэмбсхед. «Это для биологии то же, скажем, квантовая механика и специальная теория относительности для физики или атомная модель для химии».
Дополнительные отчеты участников Алины Брэдфорд, Эшли П. Тейлор и Каллума МакКелви
Дополнительные ресурсы
- Национальное управление океанических и атмосферных исследований подготовило презентацию об эволюции китов.
- Чтобы прочитать теорию в ее первоначальном виде, см. книгу Дарвина «Происхождение видов».
- В этой статье вы найдете обзор естественного отбора.
- Чтобы понять разницу между теорией и фактом, посетите веб-сайт Национальной академии наук.
Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.
Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future.
Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.1
Призрачная мумия «русалки», обнаруженная в Японии, оказалась еще более странной, чем предполагали ученые
2
0231
3
Пижамные акулы сняли спаривание в гигантском потустороннем подводном лесу в первом кадре такого рода 4 5
Окаменелости возрастом 5 миллионов лет показывают 2 новых вида саблезубых кошек в Южной Африке 231
2
Люди жили в Южной Америке не менее 25 000 лет назад, гигантские подвески из кости ленивца раскрывают
3
Ядерные бомбы положили начало новой геологической эпохе в 1950-х годах, говорят ученые
4
Каменные орудия труда и верблюжий зуб позволяют предположить, что люди жили на северо-западе Тихого океана более 18 000 лет назад
Теория эволюции Дарвина: определение и доказательства
Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию.
Стена гоминина в Музее естественной истории штата Юта в Солт-Лейк-Сити. (Изображение предоставлено: Авторское право NHMU/Кредит: Марк Джонстон)
Вот как это работает.Теория эволюции путем естественного отбора была впервые сформулирована в книге Чарльза Дарвина « О происхождении видов », опубликованной в 1859 году. В своей книге Дарвин описывает эволюцию организмов на протяжении поколений посредством наследования физических или поведенческих признаков, таких как .0005 National Geographic объясняет. Теория начинается с предположения, что внутри популяции существуют различия в чертах, таких как форма клюва у одного из галапагосских вьюрков, изученных Дарвином.
Согласно теории, особи с чертами, которые позволяют им адаптироваться к окружающей среде, помогут им выжить и иметь больше потомства, которое унаследует эти черты. Люди с менее адаптивными чертами реже выживают, чтобы передать их. Со временем признаки, позволяющие видам выживать и размножаться, станут более частыми в популяции, и популяция изменится или эволюционирует, согласно 9.
0005 Центральный биомедицинский центр . В результате естественного отбора, предположил Дарвин, генетически разнообразных видов могли произойти от общего предка .Согласно National Geographic, Дарвин не знал механизма передачи признаков. Он ничего не знал о генетике , механизме, с помощью которого гены кодируют определенные черты, и эти черты передаются от одного поколения к другому. Он также не знал о генетической мутации, которая является источником естественной изменчивости. Но будущие исследования генетиков предоставили механизм и дополнительные доказательства эволюции путем естественного отбора 9.0003
Что такое естественный отбор?
Дарвин выбрал термин «естественный отбор», чтобы противопоставить его «искусственному отбору», при котором селекционеры отбирают определенные черты, которые они считают желательными. При естественном отборе именно естественная среда, а не человек, осуществляет отбор.
Проще говоря, теорию эволюции посредством естественного отбора можно описать как «происхождение с модификациями», — сказала Бриана Побинер, антрополог и педагог из Смитсоновского национального музея естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия, которая специализируется на изучении происхождения человека.
Эту теорию иногда называют «выживанием наиболее приспособленных», но такая характеристика может ввести в заблуждение, сказал Побинер. Здесь «фитнес» относится не к силе или атлетизму организма, а скорее к его способности выживать и размножаться.По данным Музея естественной истории, естественный отбор может незначительно изменить вид, вызывая изменение цвета или размера популяции в течение нескольких поколений. Когда этот процесс происходит в течение относительно короткого периода времени и у вида или небольшой группы организмов, ученые называют это «микроэволюцией».
Археоптерикс , показанный здесь на этой иллюстрации, считается первым зарегистрированным птицеподобным динозавром, датируемым около 150 миллионов лет назад в юрский период. (Изображение предоставлено Леонелло Кальветти/Getty Images)Но если дать достаточно времени и накопить изменения, естественный отбор может создать совершенно новые виды, процесс, известный как «макроэволюция», согласно Дереку Тернеру и Джойс С.
Хавстад в « Философия макроэволюции ». Именно этот длительный процесс превратил динозавров в птиц , амфибийных млекопитающих (например, животное по имени Indohyus ) в китов, а общего предка человекообразных обезьян и людей в людей, шимпанзе и горилл , которых мы знаем сегодня.Дарвин также описал форму естественного отбора, которая зависит от успеха организма в привлечении партнера — процесс, известный как половой отбор, согласно Nature Education . Красочное оперение павлинов и рога самцов оленей являются примерами признаков, которые развились в результате этого типа отбора.
Как эволюционировали киты?
Одним из лучших примеров естественного отбора, имеющихся у ученых, является эволюция китов. Используя теорию Дарвина в качестве ориентира и понимая, как работает естественный отбор, биологи определили, что переход ранних китов с суши на воду происходил в виде ряда предсказуемых шагов.
Эволюция дыхала, например, могла начаться со случайных генетических изменений, которые привели к тому, что по крайней мере у одного кита ноздри оказались дальше на голове, согласно Phys.
org.Киты с этой адаптацией были бы лучше приспособлены к морскому образу жизни, так как им не нужно было бы полностью всплывать на поверхность, чтобы дышать. Такие особи были более успешными и имели большее потомство. В более поздних поколениях произошло больше генетических изменений, в результате чего нос сдвинулся дальше назад на голове.
Изменились и другие части тела ранних китов. Передние ноги превратились в ласты. Задние ноги исчезли. По данным Музея естественной истории, их тела стали более обтекаемыми, и у них появились хвостовые плавники, чтобы лучше передвигаться по воде.
Несмотря на то, что ученые могли предсказать, как должны выглядеть первые киты, долгое время им не хватало ископаемых свидетельств, подтверждающих их заявление. Креационисты рассматривали это отсутствие не только в отношении эволюции китов, но и в более общем плане как доказательство того, что эволюции не было, как указано в статье в журнале Scientific American.
На этой иллюстрации изображен полуводный кит-«бог смерти» по имени Phiomicetus anubis , живший около 43 миллионов лет назад на территории современного Египта. (Изображение предоставлено: Иллюстрация Robert W. Boessenecker)Однако с начала 1990-х годов ученые нашли доказательства палеонтологии, биологии развития и генетики, подтверждающие идею о том, что киты произошли от наземных млекопитающих. Те же самые линии доказательств поддерживают теорию эволюции в целом.
В первом издании «Происхождения видов» Дарвин рассуждал о том, как естественный отбор мог заставить наземное млекопитающее превратиться в кита. В качестве гипотетического примера Дарвин использовал черных медведей Северной Америки ( Ursus americanus ), которые, как известно, ловили насекомых, плавая в воде с открытым ртом, согласно Дарвиновскому проекту переписки.
«Я не вижу ничего сложного в том, чтобы в результате естественного отбора порода медведей превратилась в более водную по своему строению и повадкам, с все более и более крупными ртами, пока не появилось чудовище, похожее на кита», — размышлял он.
Идея не очень понравилась публике или другим ученым.
Дарвин был настолько смущен насмешками, которые он получил, что отрывок о плавающем медведе был удален из более поздних изданий книги. Ученые теперь знают, что у Дарвина была правильная идея, но не то животное. Вместо медведей ему следовало смотреть на коров и гиппопотамов.Другие теории эволюции
Дарвин был не первым и не единственным ученым, разработавшим теорию эволюции. По данным Музея естественной истории, примерно в то же время, что и Дарвин, британский биолог Альфред Рассел Уоллес независимо друг от друга выдвинул теорию эволюции путем естественного отбора. Однако это мало повлияло.
«Концепция эволюции как исторического события была горячей темой среди биологов и геологов до выхода книги Дарвина, потому что накопилось так много доказательств, но я подозреваю, что биологическая эволюция на самом деле не затрагивала людей за пределами академического бункера», — сказал журналу All About History Magazine доктор П. Джон Д. Ламбсхед, бывший руководитель научных исследований в области морского биоразнообразия, экологии и эволюции в Музее естественной истории в Лондоне.
«Пока науке не был известен механизм, объясняющий, как происходила эволюция, ее можно было смело отвергать как бредовую идею».Тем временем французский биолог Жан-Батист Ламарк предположил, что организм может передавать признаки своему потомству, хотя он ошибался в некоторых деталях, согласно Музею палеонтологии Калифорнийского университета.
Как и Дарвин, Ламарк считал, что организмы приспосабливаются к окружающей среде и передают эти приспособления. Он думал, что организмы делают это, изменяя свое поведение и, следовательно, свои тела — как спортсмены, тренирующиеся и получающие удовольствие — и что эти изменения передаются потомству.
Жираф масаи щиплет листья высокого дерева в Национальном заповеднике Масаи Мара, Кения. (Изображение предоставлено: Ануп Шах/Getty Images)Например, Ламарк считал, что изначально у жирафов были более короткие шеи, но по мере того, как деревья вокруг них становились выше, они вытягивали свои шеи, чтобы дотянуться до вкусных листьев, и их потомство постепенно развивало шеи все длиннее и длиннее.
Ламарк также считал, что жизнь каким-то образом эволюционировала от простых к более сложным формам, согласно образовательному ресурсу «Понимание эволюции» из Музея палеонтологии Калифорнийского университета.Хотя Дарвин не был уверен в механизме передачи признаков, он не верил, что эволюция обязательно ведет к большей сложности, согласно «Пониманию эволюции» — скорее, он считал, что сложность возникает в результате естественного отбора.
Дарвиновский взгляд на эволюцию жирафов, согласно журналу Quanta Magazine , состоит в том, что жирафы имеют естественную вариацию длины шеи, и что те, у кого длиннее шея, лучше приспособлены к выживанию и размножению в среде, полной высоких деревьев, так что в последующих поколениях будет все больше и больше жирафов с длинной шеей.
Основное различие между ламаркистской и дарвинистской идеями эволюции жирафов заключается в том, что в дарвиновском объяснении нет ничего о том, что жирафы вытягивают шею и передают приобретенные характеристики.
Что такое современный эволюционный синтез?
По словам Побинера, Дарвин ничего не знал о генетике. «Он наблюдал закономерность эволюции, но на самом деле не знал о механизме», — сказала она. Это произошло позже, с открытием того, как гены кодируют различные биологические или поведенческие черты, и как генов передаются от родителей потомству. Включение генетики в теорию Дарвина известно как «современный эволюционный синтез».
Физические и поведенческие изменения, которые делают возможным естественный отбор, происходят на уровне ДНК и генов в гаметах, сперматозоидах или яйцеклетках, через которые родители передают генетический материал своему потомству. Такие изменения называются мутациями . «Мутации — это в основном сырье, на котором действует эволюция», — сказал Побинер.
Мутации могут быть вызваны случайными ошибками в репликации или репарации ДНК, химическим или радиационным повреждением, согласно Nature Education.
Обычно мутации либо вредны, либо нейтральны, но в редких случаях мутация может оказаться полезной для организма. Если это так, то он станет более распространенным в следующем поколении и распространится среди населения.Таким образом, естественный отбор направляет эволюционный процесс, сохраняя и добавляя полезные мутации и отбрасывая плохие. «Мутации случайны, но отбор для них не случаен», — сказал Побинер.
Молекула ДНК, свернутая внутри клеточного ядра. (Изображение предоставлено Shutterstock)Но естественный отбор — не единственный механизм эволюции организмов, сказала она. Например, гены могут передаваться из одной популяции в другую, когда организмы мигрируют или иммигрируют — процесс, известный как поток генов. И частота определенных генов также может изменяться случайным образом, что называется генетическим дрейфом.
Причина, по которой теория эволюции Ламарка в целом ошибочна, заключается в том, что приобретенные характеристики не влияют на ДНК сперматозоидов и яйцеклеток.
Например, на гаметы жирафа не влияет то, вытягивает ли он шею; они просто отражают гены, унаследованные жирафами от своих родителей. Но, как сообщает Quanta, некоторые аспекты эволюции являются ламаркистскими.Например, шведское исследование, опубликованное в 2002 году в Европейском журнале генетики человека, показало, что внуки мужчин, которые голодали в детстве во время голода, передали своим внукам лучшее сердечно-сосудистое здоровье. Исследователи предполагают, что хотя такие переживания, как лишение пищи, не изменяют последовательности ДНК в гаметах, они могут привести к внешним модификациям ДНК, которые включают или выключают гены.
Такие изменения, называемые эпигенетическими изменениями, не изменяют саму фактическую последовательность ДНК. Например, химическая модификация, называемая метилированием, может влиять на то, какие гены включаются или выключаются. Такие эпигенетические изменения могут передаваться потомству. Таким образом, опыт человека может повлиять на ДНК, которую он или она передает, аналогично тому, как, по мнению Ламарка, жираф, вытягивающий шею, влияет на длину шеи своего потомства.
Какие доказательства эволюции?
Теория эволюции — одна из наиболее обоснованных теорий в истории науки. Это подтверждается данными из самых разных научных дисциплин, включая генетику, которые показывают, что разные виды имеют сходство в своей ДНК.
Существуют также доказательства, подтверждающие теорию эволюции в палеонтологии и геологии. Это достигается благодаря летописи окаменелостей, которая показывает, чем виды, существовавшие в прошлом, отличаются от тех, что существуют сегодня, согласно Брюсу С. Либерману и Роджеру Л. Кеслеру в книге «Доисторическая жизнь: эволюция и летопись окаменелостей» (Wiley, 2010).
В биологии развития также есть доказательства теории Дарвина. Было обнаружено, что виды, которые во взрослом состоянии кажутся очень разными, проходят через сходные стадии эмбрионального развития, что предполагает общее эволюционное прошлое, согласно открытому учебнику «Концепции биологии».
Доказательства эволюции китов из палеонтологии
Ambulocetus natans , плавающие под водой. (Изображение предоставлено: Нобумичи Тамура/Stocktrek Images через Getty Images)Критическое доказательство было обнаружено в 1994 году, когда палеонтологи нашли окаменелые останки Ambulocetus natans , что означает «плавающий-ходячий кит», согласно обзору 2009 года, опубликованному в журнале Evolution: Education and Outreach . На его передних конечностях были пальцы и маленькие копыта, но задние лапы были огромными по сравнению с его размером. Животное было явно приспособлено к плаванию, но оно также было способно неуклюже передвигаться по суше, подобно тюленю.
Когда оно плыло, древнее существо двигалось, как выдра , отталкиваясь задними лапами и покачивая позвоночником и хвостом.
Современные киты передвигаются по воде с помощью мощных ударов своих горизонтальных хвостовых плавников, но A. natans по-прежнему имел хлыстообразный хвост и должен был использовать свои ноги, чтобы обеспечить большую часть движущей силы, необходимой для движения в воде.
В последние годы все больше и больше этих переходных видов, или « недостающих звеньев », что еще больше подтверждает теорию Дарвина. Например, в 2007 году геолог обнаружил окаменелость вымершего водного млекопитающего , названного Indohyus , размером с кошку, с копытами и длинным хвостом.
9000 4 Ученые считают, что животное принадлежало к группе, связанной с китообразными, такой как Ambulocetus natans . Это существо считается «недостающим звеном» между парнокопытными — группой копытных млекопитающих (парнокопытных), в которую входят гиппопотамы, свиньи и коровы — и китами, согласно Национальный научный фонд .Исследователи знали, что киты были связаны с парнокопытными, но до открытия этой окаменелости не было известных парнокопытных, которые имели бы общие физические характеристики с китами. В конце концов, бегемоты, считающиеся ближайшими родственниками китообразных, сильно отличаются от китов. Indohyus , с другой стороны, был парнокопытным, на что указывает строение его копыт и лодыжек, а также имел некоторое сходство с китами, например, по строению ушей.
Доказательства эволюции китов из генетики и биологии развития
Последним предком современных китов, обитавшим на берегу, был Sinonyx , вверху слева, животное, похожее на гиену. За 60 миллионов лет эволюционировало несколько переходных форм: сверху вниз Indohyus , Ambulocetus , Rodhocetus , Basilosaurus , Dorudon и, наконец, современный горбатый кит. (Изображение предоставлено NOAA)Генетические данные также подтверждают идею о том, что киты произошли от наземных млекопитающих, и предоставляют информацию о точном разветвлении эволюционного дерева. Например, в 1999, исследователи сообщили в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , что согласно генетическому анализу последовательностей « прыгающего гена », которые копируют и вставляют себя в геномы, гиппопотамы были ближайшими живыми родственниками китов. До 1985 года исследователи считали, что свиньи более тесно связаны с китами, но это исследование 1999 года опровергло эту идею, как сообщает Associated Press .
В 2019 году исследователи сообщили в журнале Science Advances о том, какие гены в геноме кита были инактивированы в процессе эволюции этого существа от наземных млекопитающих, как сообщал Science Friday . Исследователи могли сказать, что некоторые гены, в том числе участвующие в образовании слюны, были инактивированы, потому что в геномах китов есть их остатки, которые исследователи называют геномными окаменелостями. Это указывает на то, что киты произошли от выделяющих слюну существ.
Есть также свидетельства эволюции китообразных из биологии развития. Биология развития иллюстрирует тот факт, что животные, которые во взрослом состоянии очень отличаются друг от друга, имеют сходство в качестве эмбрионов, потому что они эволюционно связаны. Например, в эмбриональном состоянии у китообразных начали развиваться задние конечности, которые исчезают позже в процессе развития, в то время как передние конечности остаются и развиваются в ласты, согласно журналу 9.
0005 Эволюция: образование и распространение информации . Это говорит о том, что китообразные произошли от четвероногого предка.Является ли теория эволюции противоречивой?
Несмотря на множество свидетельств палеонтологической летописи, генетики и других областей науки, некоторые люди все еще сомневаются в правильности теории эволюции. Некоторые политики и религиозные лидеры осуждают эту теорию, ссылаясь на высшее существо как на создателя для объяснения сложного мира живых существ, особенно людей.
Школьные советы обсуждают, следует ли преподавать теорию эволюции вместе с другими идеями, такими как разумный замысел или креационизм.
Традиционные ученые не видят противоречий. «Многие люди имеют глубокие религиозные убеждения, а также принимают эволюцию», — сказал Побинер, добавив, что «реальное примирение может быть».
Эволюция хорошо подтверждается многими примерами изменений в различных видах, ведущих к разнообразию жизни, наблюдаемой сегодня.
«Естественный отбор, или, другими словами, изменчивость, наследственность и дифференциальная приспособленность — это основная теория современной биологии», — объясняет Джон Лэмбсхед. «Это для биологии то же, скажем, квантовая механика и специальная теория относительности для физики или атомная модель для химии».Дополнительные отчеты участников Алины Брэдфорд, Эшли П. Тейлор и Каллума МакКелви
Дополнительные ресурсы
- Национальное управление океанических и атмосферных исследований подготовило презентацию об эволюции китов.
- Чтобы прочитать теорию в ее первоначальном виде, см. книгу Дарвина «Происхождение видов».
- В этой статье вы найдете обзор естественного отбора.
- Чтобы понять разницу между теорией и фактом, посетите веб-сайт Национальной академии наук.
Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.
Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future.
Вот как это работает.
0005 Центральный биомедицинский центр . В результате естественного отбора, предположил Дарвин, генетически разнообразных видов могли произойти от общего предка .
Эту теорию иногда называют «выживанием наиболее приспособленных», но такая характеристика может ввести в заблуждение, сказал Побинер. Здесь «фитнес» относится не к силе или атлетизму организма, а скорее к его способности выживать и размножаться.
Хавстад в « Философия макроэволюции ». Именно этот длительный процесс превратил динозавров в птиц , амфибийных млекопитающих (например, животное по имени Indohyus ) в китов, а общего предка человекообразных обезьян и людей в людей, шимпанзе и горилл , которых мы знаем сегодня.
org.
(Изображение предоставлено: Иллюстрация Robert W. Boessenecker)
Дарвин был настолько смущен насмешками, которые он получил, что отрывок о плавающем медведе был удален из более поздних изданий книги. Ученые теперь знают, что у Дарвина была правильная идея, но не то животное. Вместо медведей ему следовало смотреть на коров и гиппопотамов.
«Пока науке не был известен механизм, объясняющий, как происходила эволюция, ее можно было смело отвергать как бредовую идею».
Ламарк также считал, что жизнь каким-то образом эволюционировала от простых к более сложным формам, согласно образовательному ресурсу «Понимание эволюции» из Музея палеонтологии Калифорнийского университета.
Обычно мутации либо вредны, либо нейтральны, но в редких случаях мутация может оказаться полезной для организма. Если это так, то он станет более распространенным в следующем поколении и распространится среди населения.
Например, на гаметы жирафа не влияет то, вытягивает ли он шею; они просто отражают гены, унаследованные жирафами от своих родителей. Но, как сообщает Quanta, некоторые аспекты эволюции являются ламаркистскими.
(Изображение предоставлено: Нобумичи Тамура/Stocktrek Images через Getty Images)
0005 Эволюция: образование и распространение информации . Это говорит о том, что китообразные произошли от четвероногого предка.
«Естественный отбор, или, другими словами, изменчивость, наследственность и дифференциальная приспособленность — это основная теория современной биологии», — объясняет Джон Лэмбсхед. «Это для биологии то же, скажем, квантовая механика и специальная теория относительности для физики или атомная модель для химии».
