Становлення еволюційних поглядів

Щоб краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати:  що таке модифікаційна мінливість? Які основні положення клітинної теорії?

Що таке еволюція?

Еволюція (від лат. еволютіо - розгортання) - це процес необоротних змін будови та функцій живих істот протягом їхнього історичного існування. Наслідком еволюції є пристосованість живого до умов довкілля у будь-який момент існування. Проблеми еволюції вивчає розділ біології - еволюційне вчення. Це наука про чинники, механізми, загальні закономірності та наслідки еволюції.

Окремі ідеї про історичне розвиток живих істот висловлювали ще античні мислителі (мал. 34.1): давньогрецькі – Геракліт, Демокріт, давньоримські – Тіт Лукрецій Кар та інші, однак спроби науково пояснити це явище з'явилися лише на початку XIX ст.

У чому полягає еволюційна гіпотеза Ж.-Б. Ламарка?

Першу еволюційну гіпотезу створивши видатний французький вчення Жан-Батіст Ламарк (1744-1829) (мал. 34.2). Це була людина енциклопедичних знань та великого таланту. Він написав багатотомну працю «Флора Франції», створивши систему безхребетних тварин, яка включала, поряд із сучасними, і викопні форми. Ж.-Б. Ламарк одночасно з Р. Тревіранусом запропонував термін біологія (1802), обґрунтував уявлення про окрему «область життя» на Землі (пізніше названу біосферою), проводивши спостереження за психічною діяльністю тварин. Еволюційну гіпотезу Ж.-Б. Ламарку прийнято називати ламаркізмом. Сучасники її взагалі не сприйняли.

Малий. 34.1. 1. Давньогрецький філософ Геракліт Ефеський (535-475 рр. до н. е.). Основна праця – «Про природу». Вважаючи, що світ вічний і єдиний; у ньому все змінюється і нічого не повторюється, у тому числі і жива матерія. Все підкоряється єдиному закону буття - боротьбі протилежностей. Крилаті вислови Геракліта – «все тече, все змінюється» та «в одну річку двічі не увійти». 2. Давньогрецький філософ Демокріт (460-370 рр. до н. е.). Вважаючи, що життя зародилося в минулому із неживої матерії під впливом сонячного проміння. У живих організмах життя підтримують особливі «атоми вогню»; нові види з'являються внаслідок «взаємного змішування», тобто гібридизації.3. Давньоримський поет і філософ Тіт Лукрецій Кар (99-55 рр. до н. е.). Написавши філософську поему «Про природу промов». Вважаючи, що всі тіла складаються з різних сортів елементарних тілець - атомів та відрізняються їх випадковими поєднаннями Різноманітні живі організми також утворилися з таких випадкових поєднань. Проте зберігалися і давали нащадків лише найпристосованіші істоти.

Свої еволюційні погляди Ж.-Б. Ламарк оприлюднив 1809р. у книжці "Філософія зоології". Вони ґрунтуються на уявленні про те, що еволюція - це неперервний процес набуття корисних пристосувань живими організмами, які успадковуються нащадками. Вона відбувається як ряд послідовних змін, що полягають у ускладненні будови та переходах від нижчої щаблі організації до вищої. Такі щаблі він назвав градаціями.

Нижчі градації – це бактерії та інші мікроскопічні організми, вищі – теплокровні тварини, зокрема ссавці та людина. Наявність видів, що перебувають на нижчих щаблях досконалості в кожний момент існування Землі, Ж.-Б. Ламарк пояснював тим, що життя безперервно самозароджується і багато організмів, що виникли пізніше, ще не встигли досягти вищої щаблі.

Нижчі організми, які не мають нервової системи, змінюються безпосередньо під впливом факторів довкілля: підводні листки рослини стрілиці стьожкоподібні (лінійні), бо їх витягує течія; на поверхні води вони округлі, щоб утриматися на плаву; Нарешті, у повітряній середовищі листки жорсткі та стрілоподібні, щоб протистояти впливу вітру тощо (мал. 10.1).

Малий. 34.2. Жан-Батіст Ламарк (1744-1829)

Малий. 34.3. Вправляння органів та його результат у жирафі (за Ламарком)

Вищі організми, тобто тварини, що мають нервову систему, виробляють пристосування за схемою: зміна потреб веде до зміни звичок; зміна звичок викликає зміну дій, що зумовлює вправлення одних та невправляння інших органів. Органи, що вправляються, протягом низки поколінь розвиваються, а які не вправляються, зменшуються і зрештою зникають; ці зміни з покоління в покоління успадковуються. Наприклад, жирафа почала живитися листям дерев, тому весь час витягувала шию, щоб дістатись до крони: шия і передні ноги у неї видовжилися, і ці набуті особливості наслідували нащадки (мал. 34.3). Неважко помітити, що Ж.-Б. Ламарк досліджував переважно модифікаційну мінливість.

Як рушійні сили еволюції - еволюційні чинники Ж.-Б. Ламарк визначив такі:

1. Успадкування набутих ознак. Це означає, що будь-які зміни в будові чи функціях організму спадкові, виникають під впливом зовнішніх умов або внутрішніх факторів і завжди корисні для організму.

2. Внутрішнє вроджене прагнення організмів до прогресу не залежить від характеру зміни умов довкілля. Завдяки йому рівень організації організмів має підвищуватися від покоління до покоління та забезпечувати перехід на вищий рівень (наступну градацію). Прогресивним у гіпотезі Ж.-Б. Ламарка було те, що він визнавав вплив розумів існування на формування ознак організмів.

Ж.-Б. Ламарк був єдиним вченим за всю історію біології, який вважав людиноподібних обезьян безпосередніми предками людини. Відповідно до його поглядів, сучасні шимпанзе, горили, орангутани у найближчому майбутньому перейдуть до вищої градації – людини. Критики еволюційних поглядів чомусь цю гіпотезу приписують Ч. Дарвіну, який її ніколи не підтримував.

Які успіхи біології сприяли подальшому розвитку еволюційного вчення?

Біологи першої половини ХІХ ст. зробили багато відкриттів, які стали системою доказів існування еволюції.

В галузях цитології та порівняльної ембріології обґрунтування клітинної теорії М. Шлейденом, Т. Шванном та Р. Вірховим, відкриття зародкових листків та основних етапів ембріогенезу у хребетних тварин К. Бером (рис. 34.4) та ін. дало початок ідеї про спільність походження живих істот.

Малий. 34.4. Відомі цитологи та ембріологи першої половини XIX ст.: 1 – Матіас Шлейден (1804–1881) – німецький ботанік, один із авторів клітинної теорії; 2 – Теодор Шванн (1810-1882) – німецький зоолог, співзасновник клітинної теорії; 3 – Рудольф Вірхов (1821-1902) – німецький цитолог та фізіолог. Уперше довів, що нові клітини виникають виключно внаслідок розмноження материнської; 4 – пам'ятник К. Беру біля м. Тарту (Естонія). Карл Бер (1792-1876) - естонський та російський зоолог та ембріолог німецького походження; відкрив яйцеклітину ссавців, а також закономірності ембріонального розвитку тварин, зокрема розробивши вчення про зародкові листки та їх похідні, простеживши розвиток багатьох органів;зауваживши, що на ранніх стадіях зародки різноманітних тварин дуже схожі, що свідчить про їх історичну спорідненість

Французьке вчення Ж. Кюв'є (мал. 34.5), вивчаючи викопні рештки організмів, встановивши послідовну зміну певних флор і фаун у минулому Землі. Він був одним із засновників палеонтології (науки про викопні рештки живих організмів минулих геологічних епох) та порівняльної анатомії тварин. Зокрема, Ж. Кюв'є довів, що шкірний тип тварин має притаманний лише йому план будови (тобто докорінно відрізняється від інших типів).

Щоб пояснити послідовні зміни населення Землі, цей вчення розробив гіпотезу катастроф. Він використав дослідження геологів - англійця Ч. Лайєля та німця К. фон Гоффа, які у 20-30-ті роки XIX ст. показали, що тривалі проміжки щодо стабільного стану біосфери історично розділені різкими та короткочасними періодами змін. Ці зміни виникають внаслідок зсуву материкових платформ, горотворчих процесів, зниження чи підвищення рівня Світового океану, що супроводжується активізацією вулканічної діяльності та пов'язаним з нею збільшенням концентрації деяких газів в атмосфері (передусім оксидів Карбону, Нітрогену, Сульфуру), затопленням або, наоборот, осушенням значних територій тощо. Катастрофі призводили до повного знищення життя; такі ділянки згідно з поглядами Ж. Кюв'є або знову заселювалися організмами з інших місць, або знову створювалися актом Божественного творіння і не були ніяк пов'язані зі зниклими формами. Гіпотеза катастроф стала основою цілого напряму поглядів, що мають спільну назву неокатастрофізм.

Малий. 34.5. Жорж Леопольд Кюв'є (1769-1832)

Малий. 34.6. Основники науки біогеографії: 1 – Олександр Гумбольдт (1769-1859) – знаменитий німецький мандрівник, географ та натураліст. Засновник ботанічної географії; вперше дослідивши природну зональність суходолу, поясність рослинності в горах; вивчав тваринний та рослинний світ тодішньої Російської імперії, зокрема теренів сучасної України; 2 – Петро-Симон Паллас (1741-1811) – видатний німецький та російський натураліст; організував експедиції в різні частини тодішньої Російської імперії, в тому числі і на теренах сучасної України. Вивчав тваринний та рослинний світ; основна праця - багатотомна "Флора Росії" (1784-1788). 1895 р.він переселився до Криму, вивчав його природу, заснував школи для виховання садівників та виноробів. 3. Голуб сорока – вид, описів П.-С. Паллас у 1776р. Цей птах має дуже дивний ареал - мешкає у Східній Азії (Китай,

Наприкінці XVIII – на початку XIX ст. розвинулась біогеографія - наука про закономірності розповсюдження на земній кулі видів живих істот та їх спільнот - біогеографічних комплексів. Вона виникла завдяки організації розвиненими країнами того часу експедицій у різні куточки земної кулі. Одними із засновників біогеографії були німецькі вчені О. Гумбольдт та П.-С. Паллас (мал. 34.6).

Створення систем видів живих істот наштовхнуло різних учених на думку, що ступінь подібності певних груп одна до одної визначається їх походженням від спільного предка. Було показано, що між різними континентами, островами тощо більші відмінності в їхньому населенні, чим надійніше вони ізольовані одне від одного. Це явище можна пояснити тим, що в умовах ізоляції види пристосовуються до довкілля незалежно від видів інших місцевостей. Наприклад, молодий Ч. Дарвін (мал. 34.7, 1) під час навколосвітнього плавання відкрив, що на кожному з островів архіпелагу Галапагос мешкає свій вигляд дрібних пташок - в'юрків. Ці види, однак, досить близькі між собою і видом, що мешкає в тій частині Південної Америки, біля берега якої розташовані острови архіпелагу. Це явище навело Ч. Дарвіна на думку, що материковий вигляд свого часу розселився на архіпелаг,

Малий. 34.7. 1. Видатний англійський біолог Чарльз Дарвін (1809–1882). 2. Дарвінівські (галапагоські) в'юрки. Зверніть увагу: у різних видів ферма дзьоба залежить від раціону харчування

Малий. 34.8. Юстус Лібіх (1803-1873) – німецький хімік, один із засновників органічної хімії та біохімії. В екології – автор закону мінімуму. Він встановив, що з усього комплексу екологічних факторів, що діють на живий організм конкретного виду, найбільший обмежуючий вплив має той фактор, інтенсивність дії якого найбільш віддалена від оптимальної. Крім того, Ю. Лібіх показав, що продуктивність рослин залежить від того мінерального елемента, вміст якого у ґрунті найменший

Відомий німецький учений Ю. Лібіх (мал. 34.8) сформулював поняття про обмін речовин у природі за участю живих істот. Він встановив, що для підтримання родючості ґрунту в нього слід постійно вносити таке кількість хімічних елементів, яке вилучається рослинами. Успіхи хімії показали, що органічні речовини можуть виникати з неорганічних, а також було встановлено, що до складу живих істот входять ті самі хімічні елементи, що формують тіла неживої природи. Так було доведено хімічну єдність живої та неживої природи. Було встановлено основні класи органічних сполук, що входять до складу живих організмів, закладено основи вивчення фотосинтезу та фізіологічних процесів тварин тощо.

У першій половині ХІХ ст. було накопичено багато нових даних про життєдіяльність та будову живих організмів, які потребували свого теоретичного пояснення. Це і зробив видатний англійський ученик Ч. Дарвін.

Нові терміни та поняття.  Еволюція, неокатастрофізм, біогеографія.

Запитання для повторення:  1. Що таке еволюція? 2. Які фактори еволюції за Ж.-Б. Ламарком? 3. Які основні досягнення біологічних наук у першій половині ХІХ століття вплинули на розвиток еволюційних ідей? 4. У чому суть гіпотези катастроф? 5. Яке значення палеонтології для розвитку еволюційних ідей? 6. Що вивчає біогеографія? 7. Як дані біогеографії вплинули на створення основ еволюційного вчення?

Проблемне завдання.  Поміркуйте, чому одночасно існують організми, що перебувають на різних рівнях організації.