Вступ

Еволюційне вчення в процесі тривалого періоду історичного розвитку виокремилось у самостійну галузь наукових досліджень, яка виконує важливі науково-природничі, соціальні та прикладні завдання, має власний об’єкт та предмет дослідження, використовує для своїх узагальнень різноманітні наукові методи і посідає важливе місце в системі наук.

Еволюційне (лат. evolution — розгортання) вчення — наука про походження, причини, рушійні сили, механізми та загальні закономірності історичного розвитку органічного світу, принципи організації та функціонування живої матерії.

Основи еволюційного вчення заклав англійський біолог Ч.-Р. Дарвін, на честь якого його називають дарвінізмом. На противагу пануючим у той період метафізичним поглядам на природу, Ч.-Р. Дарвін обґрунтував, що зміни природних видів рослин і тварин є природним процесом, незалежним від надприродної сили, а одомашнених порід тварин і окультурених сортів рослин — результатом діяльності людини.

В основу процесу еволюції органічного світу Ч.-Р. Дарвін поклав дію природного добору. Вчення про природний добір, який здійснюється на основі невизначених спадкових змін, боротьби за існування і супроводжується елімінацією менш пристосованих організмів, є центральним в еволюційному вченні. Заснована Ч.-Р. Дарвіном теорія природного добору як рушійного і спрямовуючого фактора еволюції видів у природі дала змогу з’ясувати причини різноманітності живих організмів, зрозуміти їх походження та доцільність організації при існуванні в різних умовах навколишнього середовища.

Розвиток біологічної науки підтвердив, що основу еволюційних перетворень організмів становлять еволюційні процеси самовідновлення макромолекул з практично необмеженими можливостями перетворень живих систем, які забезпечують їх подальшу еволюцію.

1. Становлення та розвиток вчення про мікроеволюцію

Еволюція життя на Землі — це тривалий процес історичних перетворень живої матерії від первинних, низькоорганізованих форм, які утворилися приблизно 4,5 млрд років тому, до сучасної біосфери і виникнення людини. Виникненню живих істот передувала геохімічна еволюція.

Ідеї еволюції органічного світу сягають давнини. Ще античні натурфілософи висловлювали ідеї єдності та розвитку природи. В епоху Середньовіччя панувала метафізика, особливо в Європі, що супроводжувалось занепадом знань у галузі природознавства. В епоху Відродження активізувались наукові дослідження в різних галузях науки, чому сприяли мореплавання, відкриття нових територій і накопичення значної кількості фактичного матеріалу.

У XVIII ст. на противагу метафізичному погляду на природу зародилися і набули широкого визнання ідеї трансформізму. Було сформульовано першу цілісну гіпотезу еволюції органічного світу.

Мікроеволюція – це сукупність еволюційних процесів, які відбуваються в популяціях одного виду. Згідно із синтетичною гіпотезою еволюції, природний добір спрямовує різні елементарні зміни фенотипів, що виникли внаслідок мутацій, у бік формування пристосувань організмів до змін умов довкілля. В цьому і полягає творча роль природного добору. Тому його часто називають рушійною силою еволюції.

У різних місцях широких ареалів певних видів популяції, пристосовуючись до тих чи інших особливостей середовища життя, більш-менш різняться між собою за будовою. Такі популяції (або їхні групи) часто називають підвидами. Наприклад, вид тигр має 7 підвидів, білий гриб — приблизно 20. Кожен підвид відрізняється одним чи кількома фенами. Існування підвидів свідчить про екологічну пластичність виду, тобто його здатність пристосовуватись до різноманітних умов довкілля.

Які виділяють форми природного добору? Залежно від спрямування адаптаційних змін, розрізняють стабілізуючий, рушійний і розриваючий природний добір.

Стабілізуючий добір проявляється в постійних умовах довкілля. Він підтримує сталість певного фенотипу, який найбільше відповідає середовищу, і відкидає будь-які менш пристосувальні зміни. Цим він звужує межі модифікаційної мінливості, тобто норму реакції. Наслідком дії стабілізуючого добору є досконала пристосованість до певних умов існування, або спеціалізація видів (наприклад, ярусність рослин).

Рушійний добір відбувається за змін умов довкілля або під час пристосувань організмів до нових умов у разі розширення ареалу. Він зберігає спадкові зміни, що відповідають змінам у довкіллі. Завдяки дії рушійного добору в певний бік зсувається і норма реакції. Наприклад, під час заселення ґрунту як середовища життя у різних неспоріднених груп тварин кінцівки перетворилися на копальні (вовчок, жуки-гнойовики, кроти тощо).

Розриваючий добір діє одночасно у двох, рідше — кількох напрямах, однак не сприяє збереженню усереднених (проміжних) станів ознак. Наприклад, у популяціях комах океанічних островів, де постійні сильні вітри, зберігаються або безкрилі особини, або особини з добре розвиненими крилами, здатні протистояти повітряним течіям. Комахи з середнім ступенем розвитку крил зникли, оскільки їх здувало в океан. Так розриваючий добір сприяє виникненню кількох різних фенотипів в одній популяції (явище поліморфізму).

Яке сучасне визначення виду? Майже два століття в науці користувались класичним визначенням виду, запропонованим К. Ліннеєм. Цей учений і його послідовники вважали, що види реально існують у природі й з часом не змінюються. Іншої думки дотримувався Ж.-Б. Ламарк, який вважав, що реально існують лише групи особин (популяції), подібність яких між собою зумовлена проживанням в однакових умовах. Будь-яка зміна цих умов спричиняє зміни особин, тобто виникнення нових їхніх груп, які називають видами. Отже, види, за Ж.-Б. Ламарком, у природі реально не існують: ці систематичні категорії людина ввела штучно для позначення груп подібних особин.

Відповідно до класичного дарвінізму, види реально існують у природі у вигляді певних сукупностей особин. Кожен вид більш-менш чітко відокремлений від інших притаманними йому певними властивостями та ареалом у даний момент часу. Протягом геологічної історії Землі види змінюються внаслідок еволюції. Будь-який вид має низку предкових форм. У деяких випадках такі предкові форми були встановлені. Так були створені філогенетичні ряди. Наприклад, завдяки дослідженням, розпочатим видатним зоологом В.О. Ковалевським (1842-1883), які тривали понад 100 років, встановлено філогенетичний ряд предків сучасних коней.

З розвитком синтетичної гіпотези еволюції було розроблено біологічну концепцію виду. Вона ґрунтується на уявленнях про популяцію як одиницю еволюції та про репродуктивну ізоляцію — явище, коли різні види розмежовані внаслідок нездатності до схрещування між собою.

З погляду біологічної концепції, вид — це сукупність популяцій особин, подібних між собою за будовою, життєвими функціями, місцем у біогеоценозі, які населяють певну частину біосфери (ареал), вільно схрещуються між; собою в природі (якщо їм притаманне перехресне запліднення) і дають плодючих нащадків.

Які критерії виду? Встановити видову самостійність певної групи особин можна лише за сукупністю різних критеріїв.

Морфологічний критерій — це ступінь подібності особин виду за будовою. До нього відносять усі матеріальні структури: від хромосом до особливостей будови органів та їхніх систем. Ознаки, унікальні для особин певного виду (або систематичної групи вищого рангу: роду, родини тощо), називають діагностичними. Наприклад, види-близнюки комарів або землерийок різняться своїми хромосомними наборами.

Фізіологічний критерій — це подібність або відмінність у процесах життєдіяльності особин одного чи різних видів. Наприклад, здатність до парування та народження плодючих нащадків або ж, навпаки, репродуктивна ізоляція.

Біохімічний критерій — це особливості хімічного складу та перебігу певних біохімічних реакцій, характерні для особин певного виду. Наприклад, близькі види відрізняються за білковим складом тощо.

Географічний критерій полягає в тому, що популяції кожного виду заселяють певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів.

Екологічний критерій охоплює всі критерії, оскільки популяції кожного виду мають свою екологічну нішу в біогеоценозі. Наприклад, деякі близькі за будовою види паразитичних червів розрізняються за видами хазяїв або мешканням у різних органах хазяїв одного виду.

Екологічний критерій дає змогу встановити видову самостійність будь-яких сукупностей організмів, незалежно від того, здатні вони до перехресного запліднення чи ні. Популяція (лат. populus — народ, населення) — сукупність осіб одного виду, яка протягом тривалого часу займає певний простір і відтворює себе протягом декількох поколінь. При описі П. чи їх порівнянні між собою використовують цілу низку генетичних характеристик: поліморфізм, гетерозиготність, коефіцієнт інбридингу, асоціацію генів, генетичні відстані. П. називається поліморфною за даним локусом, якщо в ній зустрічається два чи більше алелей. Якщо локус представлений єдиним алелем, говорять про мономорфізм. Досліджуючи багато локусів, можна визначити серед них частку поліморфних, тобто оцінити ступінь поліморфізму, що є показником генетичного розмаїття П. Важливою генетичною характеристикою популяції є гетерозиготність — частота гетерозиготних осіб у популяції. Вона відбиває також генетичне різноманіття. За допомогою коефіцієнта інбридингу оцінюють поширеність близькородинних схрещувань у популяції. Частоти алелів різних генів можуть залежати одна від одної, що характеризується коефіцієнтами асоціації. Різні популяції відрізняються одна від одної за частотою алелів. Для кількісної оцінки цих розбіжностей запропоновані показники, які називаються генетичними відстанями.

2. Основні фактори мікроеволюції

Мікроеволюцією називається еволюційний процес, який відбувається всередині виду, веде до його диференціації і може завершитися утворенням нового виду. Але найчастіше результатом мікроеволюції є утворення генетичного поліморфізму. Мікроеволюція здійснюється у короткий історичний час і доступна для безпосереднього вивчення. Вчення про мікроеволюцію складає основу синтетичної теорії еволюції. Це вчення ґрунтується на точних методах дослідження еволюційного процесу в популяціях (генетичні, екологічні, математичні, експеримент з моделюванням). За синтетичною теорією еволюції, популяція — елементарна одиниця еволюції. Елементарним еволюційним матеріалом є мутація. Видоутворення починається з елементарного еволюційного явища — стійкої і напрямленої зміни генетичного складу (генетичної конституції або генофонду) популяції.

Популяція — це досить численна і тривало існуюча в природі сукупність особин певного виду, які впродовж тривалого часу (великої кількості поколінь) населяють визначену територію, всередині якої відбувається в тій або іншій мірі панміксія, відсутні помітні ізоляційні бар’єри, яка відокремлена від сусідніх сукупностей особин того ж виду певним ступенем добору, або різних форм територіальної чи біологічної ізоляції.

Популяція є елементарною структурною одиницею еволюційного процесу. Це реальне природне явище, з яким пов’язане існування будь-яких живих організмів. Всередині популяції існує виняткова панміксія: схрещування особин, які походять з різних популяцій, — явище рідкісне, а тому обмін генетичною інформацією між різними популяціями одного виду різко обмежений.

Різні умови існування, в яких перебувають популяції одного виду, зумовлюють різний напрямок дії природного добору.

Властивості популяції: величина, ступінь ізольованості від суміжних популяцій, периферичне або центральне розташування популяції в межах ареалу виду, статевий і віковий склад популяції, внутрішньопопуляційний поліморфізм.

Особливості популяційних генофондів за ефекту добору набувають пристосувального характеру: підбір алелів, що в конкретному генофонді забезпечує специфічну комбінативну і модифікаційну мінливість у популяції, стає оптимальним в умовах існування цієї популяції.

Таке визначення стосується двостатевих організмів, що здатні до схрещування. Популяцією в організмів, що розмножуються нестатевим шляхом, партеногенетично або самозаплідненням, необхідно вважати групу особин клону або чистої лінії, як займають певний ареал і відокремлені від таких же сукупностей особин простором з меншою численністю або відсутністю особин даного виду.

Панміксія, в першу чергу, визначає єдність популяції як еволюційної одиниці. Проте ступінь панміксії може коливатися серед різних видів залежно від характеру розмноження.

У великій поліморфній панміктичній популяції, які складається з однакових за життєздатністю та плідністю особин, різні гомозиготні і гетерозиготні генотипи швидко досягають рівноваги частот залежно від існуючих у популяції частот алелів.

Висновки

Весь період походження та розвитку життя на Землі поділяють на три етапи:

1) абіогенний етап характеризує можливі механізми виникнення первинних форм життя з хімічних сполук;

2) біогенний етап розкриває особливості розвитку різних груп організмів і біосфери загалом;

3) антропогенний з’ясовує шляхи та закономірності розвитку людини як особливої, вищої форми розвитку матерії.

Біологічній еволюції притаманні три найхарактерніші ознаки:

— незворотність, яка проявляється в тому, що будь-який розвиток не є повторенням старого. Його результат полягає в утворенні якісно нових форм. Еволюційним надбанням організмів або їх груп є виникнення корисних для них морфологічних, фізіологічних, біохімічних чи етологічних ознак, відсутніх у їх вихідних предкових форм. Це процес новоутворень, а не повернення назад. Наприклад, наземні хребетні походять від далеких водних предків, а окремі групи ссавців (тюлені, кити, моржі) вторинно опанували водне середовище, але не стали рибами, хоча й виробили деякі ознаки зовнішньої схожості з ними;

— прогресивна спрямованість, яка зумовлена тим, що весь процес історичного розвитку органічного світу направлений від нижчих до вищих форм у формуванні ознак і властивостей, корисних для організмів видів та їх угруповань. У виникненні біологічно корисних ознак і полягає основний зміст еволюції;

— спадкоємність, яка полягає в тому, що нові ознаки і властивості організмів зароджуються в надрах старої організації і передаються через механізми спадкової інформації нащадкам від покоління до покоління. Завдяки цьому при переході від одного стану до іншого простежуються не тільки нові ознаки, а й особливості, властиві старій організації.

Важливою особливістю еволюції є й те, що вона ніким не запрограмована, здійснюється за принципами саморозвитку і самовдосконалення живої матерії, спрямованими на ускладнення її організації — від одноклітинних організмів до людини.

Список використаної літератури

1. Біологія: ботаніка, зоологія, біологія людини, загальна біологія: довідник для абітурієнтів та школярів загальноосвітніх навч. закладів: тестові завдання: навч.-метод. посібник / Олена Біда [та ін.], 2009. — 652 с.
2. Біологія: навч. посіб. / Зіновій Воробець, Оксана Чупашко, Людмила Сергієнко; за ред. З. Д. Воробця, 2010. — 436 с.
3. Бровдій В.М. Еволюційне вчення. Навч. посіб. К.: Академія. – 2013. – 336 с.
4. Рудий Б. Криза еволюціонізму [Текст] / Богдан Рудий. – 2003. – 115с.
5. Фейгін, Олег Орестович. Таємниці зародження та еволюції життя [Текст] / Олег Фейгін, 2013. — 123,[1] с.