Биологический уровень организации материи. Порядок и беспорядок в природе

На протяжении первого этапа развития эволюционной идеи между этими двумя точками зрения шла постоянная борьба, причем серьезное преимущество имела креационистская версия. Ведь наивно выглядели представления о самозарождении живых существ, возникновении слож-ных организмов путем случайного сочетания отдельных органов, при котором нежизнеспособные сочетания вымирают, а удачные сохраняются, как считал Эмпедокл, или представления о внезап-ном превращении видов, как считал Анаксимен, и т.д. Они не могут рассматриваться даже как прообраз эволюционного подхода к познанию живой природы.

Интерес к биологии заметно усилился в эпоху Великих географических открытий. Интенсив-ная торговля и открытие новых земель расширяли сведения о животных и растениях. Потребность в упорядочении быстро накапливающихся знаний привела к необходимости их систематизации и появлению первых классификаций видов, среди которых особое место принадлежит классифика-ции К. Линнея. Он исходил из идеи неизменности видов. Но в том же XVIII веке появились и другие идеи, связанные с признанием не только градации, но и постепенного усложнения органических форм. Именно так в работах швейцарского биолога Ш. Бонне было использовано понятие об эволюции как процессе длительного, постепенного изменения, приводящего к появле-нию новых видов. Но пока еще идеи градации живых существ и идеи эволюции существовали отдельно. В единую теорию они слились только в XIX в. в эволюционной теории Жана Батиста Ламарка.

6.2 Концепция развития Ж.Б. Ламарка

Первая попытка построения целостной концепции развития органического мира была предпринята французским естествоиспытателем Ж.Б. Ламарком. В отличие от многих своих предшественников теория эволюции Ламарка опиралась на факты. Мысль о непостоянстве видов возникла у него вследствие глубокого изучения строения растений и животных. В основу его эволюционной теории положено представление о развитии, постепенном и медленном, от простого к сложному, и о роли внешней среды в преобразовании организмов. Идеи Ламарка были изложены в книге «Философия зоологии».

Ламарк считал, что первые самозародившиеся организмы дали начало всему многообразию ныне существующих органических форм. К этому времени в науке уже достаточно утвердилось представление о «лестнице существ» как последовательном ряде независимых, неизменных, созданных творцом форм. Он видел в градации этих форм отражение истории жизни, реального процесса развития одних форм из других. Развитие от простейших до самых совершенных орга-низмов – главное содержание истории органического мира. Человек – тоже часть этой истории, 
он развился из обезьян.

Описывая различные классы животных, Ламарк искал переходные формы между ними, хотя и допускал неизбежные ошибки в силу недостаточного развития в то время сравнительной анатомии. Наличие таких промежуточных видов должно было служить главным доказательством эволюции органического мира. В изменяемости видов его убеждали многочисленные примеры изменения растений и животных под влиянием окультуривания и одомашнивания, при пересе-лении организмов в другие места обитания с иными условиями существования, а также факты межвидовой гибридизации.

Таким образом, Ламарк сделал вывод, что виды изменчивы, реальных границ между ними в природе нет, и видов как таковых тоже нет. Природа для него представляла собой непрерывную цепь изменяющихся индивидуумов, которые лишь ради удобства ученых выделяются в отдельные группы – виды.

Главной причиной эволюции Ламарк считал присущее живой природе стремление к услож-нению и самосовершенствованию своей организации. Оно проявляется во врожденной способнос-ти каждого индивида к усложнению организма. Вторым фактором эволюции он называл влияние внешней среды: пока она не изменяется, виды постоянны, как только она становится иной, виды также начинают меняться. При этом признаки, приобретенные таким образом, наследуются.

Итак, Ламарк соединял в своей эволюционной теории действие двух факторов: божест-венного, дающего организму стремление к усложнению, и фактора внешней среды, заставляющего упражнять и развивать определенные органы. Ламарк признавал, что если одни органы развиваются, то другие, не вовлеченные в упражнения, атрофируются. Так, именно в результате упражнений у жирафа появилась длинная шея, ведь предки жирафа, питаясь листьями деревьев, тянулись за ними и в каждом поколении шея и ноги росли. Тем самым, Ламарк высказал предположение, что вызванные в результате упражнений органов изменения передаются по наследству. При этом потомство продолжает развиваться в том же направлении, и один вид превращается в другой.

6.3 Теория катастроф Ж. Кювье

Намного большей популярностью в начале XIX в. пользовались взгляды соотечественника Ламарка – Жоржа Леопольда Кювье. Пока Ламарк размышлял о причинах целесообразности живых организмов, Кювье избрал эту целесообразность основным орудием исследования.

Методология Кювье основывалась на больших успехах в таких областях биологической науки, как сравнительная анатомия и палеонтология. Он систематически проводил сравнение строения и функций одного и того же органа или целой системы органов через все разделы животного царства. Исследуя строение органов позвоночных животных, он установил, что все органы представляют собой части единой целостной системы. Вследствие этого строение каждого органа закономерно соотносится со строением всех других. Ни одна часть тела не может изменяться без соответствующего изменения других частей. Это означает, что каждая часть тела отражает принципы строения всего организма.

Так, у травоядных животных, питающихся малопитательной растительной пищей, обязатель-но должен быть большой желудок, способный переваривать эту пищу в больших количествах. Размер желудка обусловливает размеры других внутренних органов: позвоночника, грудной клетки. Массивное тело должно держаться на мощных ногах, снабженных твердыми копытами, 
а длина ног обусловливает такую длину шеи, которая дает возможность свободно щипать траву.

У хищников пища более питательна, поэтому желудок у них меньше. Кроме того, им нужны мягкие лапы с подвижными когтистыми пальцами, чтобы незаметно подкрадываться к добыче и хватать ее. Шея у хищников должна быть короткой, зубы острыми и т.д.

Такое соответствие органов животных друг другу Кювье назвал принципом корреляций (соотносительности). Руководствуясь принципом корреляций, Кювье успешно применял получен-ные знания, умея по единственному зубу восстановить облик животного, ведь в любом фрагменте организма, как в зеркале, отражалось все животное.

Безусловной заслугой Кювье стало применение принципа корреляций в палеонтологии, при восстановлении облика давно исчезнувших с лица Земли животных. Благодаря работам Кювье мы сегодня представляем себе, как выглядели динозавры, мамонты и мастодонты – весь мир ископаемых животных. Таким образом, Кювье, который сам исходил из идеи постоянства видов, не видя переходных форм между современными животными и жившими раньше, внес большой вклад в становление эволюционной теории, появившейся полвека спустя.

В процессе своих исследований Кювье заинтересовался историей Земли, земных животных и растений. Он потратил многие годы на ее изучение, сделав при этом множество ценных открытий. В частности, он обнаружил, что останки одних видов приурочены к одним и тем же геологиче-ским напластованиям, а в соседних пластах находятся совершенно другие организмы. На этом основании он делал вывод, что животные, населявшие нашу планету, погибали почти мгновенно от неизвестных причин, а потом на их месте появлялись совершенно другие виды. Кроме того, 
он выяснил, что многие современные участки суши раньше были морским дном, причем смена моря и суши происходила неоднократно.

В результате своих исследований Кювье пришел к выводу, что на Земле периодически проис-ходили гигантские катаклизмы, уничтожавшие целые материки, а вместе с ними и их обитателей. Позднее на их месте появлялись новые организмы. Так была сформулирована знаменитая теория катастроф, пользовавшаяся большой популярностью в XIX в.

Последователи и ученики Кювье, развивая его учение, пошли еще дальше, утверждая, что катастрофы охватывали весь земной шар. После каждой катастрофы следовал новый акт божест-венного творения. Таких катастроф и, следовательно, актов творения они насчитывали двадцать семь.

6.4 Эволюционная теория Ч. Дарвина

Считается, что создание эволюционной теории началось в 1831 г., когда молодой англичанин Чарльз Дарвин отправился в кругосветное плавание. Через пять лет он привез оттуда огромное количество материалов, подтверждающих его убежденность в том, что все виды живого измен-чивы, и современное состояние растительного и животного царств является результатом постепен-ного, длительного и сложного процесса развития органического мира. В течение двадцати лет он работал над доказательством своей гипотезы эволюции органического мира, не публикуя никаких результатов своей работы.

Идея о постепенном и непрерывном изменении всех видов растений и животных высказыва-лась многими учеными задолго до Дарвина, в частности Ламарком и Эразмом Дарвином (дедом Чарльза Дарвина). Поэтому само понятие эволюции – процесса длительных, постепенных, мед-ленных изменений, в конечном итоге приводящих к коренным, качественным изменениям – возникновению новых организмов, структур, форм и видов, проникло в науку еще в конце XVIII в. Заслугой Дарвина и Уоллеса стало открытие механизма появления новых живых существ без участия Бога. Так было сформулировано учение о естественном отборе.

Опираясь на огромный фактический материал и практику селекционной работы по выведе-нию новых сортов растений и пород животных, Дарвин пришел к выводу, что в природе любой вид животных и растений стремится к размножению в геометрической прогрессии. В то же время число взрослых особей каждого вида остается относительно постоянным. Так, самка трески мечет семь миллионов икринок, из которых выживает лишь 2 %. Следовательно, в природе происходит борьба за существование, в результате которой накапливаются признаки, полезные для организма и вида в целом, а также образуются новые виды и разновидности. Остальные организмы гибнут в неблагоприятных условиях среды. Таким образом, борьба за существование – это совокупность многообразных, сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды. Она бывает трех видов:

• межвидовая – в ней успех одного вида означает неудачу другого;

• внутривидовая – наиболее острая форма борьбы, выражающаяся в противоборстве особей одного вида в процессе удовлетворения одинаковых потребностей;

• борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды.

В борьбе за существование выживают и оставляют потомство индивидуумы и особи, обладаю-щие таким комплексом признаков и свойств, который позволяет наиболее успешно конкурировать с другими особями. Таким образом, в природе происходит процесс избирательного уничтожения одних особей и преимущественного размножения других – естественный отбор, или выживание наиболее приспособленных.

При изменении условий внешней среды полезными для выживания могут оказываться каждый раз новые признаки. В результате меняется направление отбора, перестраивается струк-тура вида, благодаря размножению широко распространяются новые признаки – появляется новый вид. Полезные признаки сохраняются и передаются последующим поколениям, так как в живой природе действует фактор наследственности, обеспечивающий устойчивость видов.

Однако в природе нельзя обнаружить два одинаковых, совершенно тождественных организма. Все многообразие живой природы является результатом процесса изменчивости, т.е. превращений организмов под влиянием внешней среды.

Дарвин считал, что появление новых видов связано с длительным процессом накопления полезных индивидуальных изменений, увеличивающихся из поколения в поколение. Это связано с тем, что жизненные ресурсы, такие как пища, места для размножения и т.д., всегда ограниченны. Поэтому самая ожесточенная борьба за существование происходит между наиболее схожими особями. Напротив, между различающимися в пределах одного вида особями одинаковых потреб-ностей меньше, а конкуренция слабее. По этой причине несхожие особи имеют преимущество в оставлении потомства. С каждым поколением различия становятся все более выраженными, а про-межуточные формы, сходные между собой, вымирают. Так, из одного вида образуется несколько новых видов. Явление расхождения признаков, ведущее к видообразованию, Дарвин назвал дивергенцией. Нарастающая дивергенция ранее сходных форм способствует постепенному увеличению многообразия живого путем превращения внутривидовых форм в виды, видов – 
в роды и т.д.

Дарвин различает два типа изменчивости:

• индивидуальную, или неопределенную, изменчивость – она передается по наследству, позже эту изменчивость назовут мутацией;

• определенную, или групповую, изменчивость – она затрагивает те группы организмов, кото-рые оказываются под воздействием определенных факторов внешней среды; позже эту изменчивость назовут модификацией.

Таким образом, с точки зрения теории эволюции все многообразие живой природы является результатом действия трех взаимосвязанных факторов: наследственности, изменчивости и естественного отбора. Эти выводы основаны на трех основных принципах данной теории:

• в любой популяции или виде живых организмов наблюдается изменчивость составляющих его особей;

• некоторые из этих изменений унаследованы от родительских особей, получены от рожде-ния, а другие являются результатом приспособления к окружающей среде, приобретены в течение жизни;