Современные представления об эволюции. Синтетическая теория эволюции

Современная синтетическая теория эволюции – результат синтеза эволюционного учения Дарвина, современной генетики, молекулярной биологии, экологии, эмбриологии и других наук. Она включает:

1. Учение об элементарной эволюционной единице – популяции.

2. Учение об элементарном эволюционном материале – мутациях.

3. Учение об элементарных эволюционных факторах – мутационном процессе, изоляции, популяционных волнах, естественном отборе.

4. Учение о естественном отборе – движущей и направляющей силе эволюции.

5. Учение об основных результатах эволюции.

В популяции, которая является элементарной эволюционной единицей, одновременно находятся особи, несущие как доминантные, так и рецессивные признаки. При этом доминантный аллель не вытесняет рецессивный. Эта закономерность носит название закона Харди-Вайнберга: в идеальной популяции соотношение аллелей остается неизменным. Идеальная популяция характеризуется большой величиной, свободным скрещиванием, отсутствием мутаций, отсутствием миграции особей из соседних популяций и отсутствием действия естественного отбора. В идеальной популяции генофонд не изменяется от поколения к поколению, поэтому частоты всех аллелей остаются постоянными. Однако в реальных популяциях действуют факторы, вызывающие изменение соотношения аллелей. Такие факторы называют элементарными эволюционными факторами.

1. Мутационный процесс постоянно происходит в популяциях. Природные популяции насыщены мутантными генами в гетерозиготном состоянии. Накопление мутантных аллелей обеспечивает комбинативную изменчивость, приводящую к генетической гетерогенности природных популяций. Мутационный процесс служит поставщиком элементарного эволюционного материала – мутаций. Спонтанные мутации постоянно происходят в популяциях под действием мутагенных факторов внешней среды и, вызывая изменения генофонда популяций, дают материал для естественного отбора. Большинство мутаций вредно. Только малая часть мутаций в какой-то мере полезна для организма. При этом доминантные мутации сразу попадают под действие естественного отбора. Однако большинство мутаций являются рецессивными и не проявляются у гетерозигот. Рецессивные мутации начинают подвергаться действию естественного отбора только после достаточного накопления их в популяции, когда они переходят в гомозиготное состояние. Если мутация повышает приспособленность организма к среде обитания, она будет поддерживаться естественным отбором, а если снижает – элиминироваться.

2. Популяционные волны – колебания численности особей в больших популяциях. Они могут быть сезонными (периодическими), и несезонными (апериодическими). Колебания численности особей обусловлены воздействием на популяцию различных абиотических (засуха, заморозки и т.д.) и биотических (размножение паразитов, хищников и т.д.) факторов внешней среды. Эволюционное значение популяционных волн сводится к случайному изменению частот генов и генотипов в популяциях, что ведет к изменению направления и интенсивности естественного отбора.

3. Поток генов (миграция) – обмен генами между разными популяциями одного вида в результате свободного скрещивания их особей при миграции. Гены мигрирующих особей включаются в генофонд популяции. Происходит при сезонных перемещениях животных в периоды размножения и в результате расселения молодняка.

4. Изоляция – процесс ограничения свободного скрещивания. Только в результате прекращения скрещивания особей, благодаря изоляции, из одной исходной популяции могут сформироваться две отличающиеся генетически группы организмов, которые в дальнейшем превратятся в новые подвиды и виды. При этом изоляция не создает новых форм, а лишь способствует дивергенции.

Различают географическую и биологическую изоляцию.

Географическая изоляция возникает в результате фрагментации ареала материнского вида различными физическими барьерами (горами, реками).

Биологическая изоляция возникает вследствие внутривидовых различий организмов. Эти различия приводят к тому, что особи перестают скрещиваться. Эта изоляция имеет несколько форм.

В зависимости от характера изоляции различают две основные формы видообразования: аллопатрическое и симпатрическое.

5. Дрейф генов – случайное изменение частоты аллелей в малых популяциях в ряду поколений под действием случайных факторов. Дрейф генов приводит к снижению наследственной изменчивости популяций. Наиболее отчетливо проявляется в малых популяциях в результате стихийных бедствий (лесной пожар, наводнение). Под действием дрейфа генов усиливается процесс гомозиготизации особей. Это обусловлено увеличением числа близкородственных скрещиваний.

6. Естественный отбор – процесс выживания и оставление после себя потомства наиболее приспособленными к данным условиям среды особями и гибель менее приспособленных. Естественный отбор в природе действует в различных направлениях и соответственно приводит к разным результатам. Поэтому различают несколько форм естественного отбора.

А. Движущий отбор способствует непрерывному изменению признака в определенном направлении. При этом в генофонде популяции накапливаются и распространяются мутации, способствующие данному изменению фенотипа. Движущий отбор действует при изменении условий внешней среды и обеспечивает приобретение новых признаков. Например: появление групп насекомых, устойчивых к ядохимикатам.

Б. Стабилизирующий отбор благоприятствует сохранению в популяции среднего значения признака или свойства (сохраняется оптимальный в данных условиях фенотип). Эта форма отбора направлена против особей, признаки которых отклоняются от среднего значения в ту или иную сторону, и наблюдается при длительном сохранении постоянных условий внешней среды. Так, у насекомоопыляемых растений размеры и форма цветков остаются неизменными. Это связано с тем, что цветки, не соответствующие строению насекомых-опылителей, не смогут образовать семян.

В. Дизруптивный отбор благоприятствует сохранению крайних значений признака. Он направлен против среднего значения признака. Например, на океанических островах сохранились насекомые с хорошо развитыми крыльями или бескрылые, а насекомые со слаборазвитыми крыльями не могли противостоять порывам ветра и уносились в океан.

Естественному отбору принадлежит ведущая роль в эволюционном процессе, так как он определяет направление эволюции. Все элементарные эволюционные факторы случайно изменяют генофонды популяций, и только естественный отбор производит в генофондах популяций направленные изменения, которые повышают приспособленность организмов. Отбор является движущей и направляющей силой эволюции.