Робота Дарвіна
Зараз ми знаємо, що зміни в будові організму, викликанівправами органів, розвиваються в межах норми реакції ознаки і є модифікаціями, тобто успадковуватися не можуть. Реальність вкрай високої мінливості була встановлена в спостереженнях Дарвіна і Уоллеса. Особливо наочна мінливість у одомашнених видів. Дарвін описав різко різні породи домашнього голуба. Часто вони так не схожі один на одного, що будь-який систематик того часу мав би їх віднести до різних видів.
Заслуга Дарвіна ще і в тому, що він розмежував дві форми мінливості: модификационную і спадкову (він називав їх певної і невизначеною мінливістю).
Для Дарвіна і Уоллеса також було очевидно, що в природі чисельність будь-якого виду не безмежна. І тоді народилася думка про те, що в популяціях відбувається боротьба за існування, тобто боротьба за життєві ресурси. В результаті не всі особини одного виду виживають, а точніше – не всі здатні залишити життєздатне потомство, відбувається відбір найбільш пристосованих. Досить зовсім незначних змін, що поліпшують пристосованість, і через кілька поколінь нащадки таких особин будуть переважати в популяції.
Для кількісної характеристики відбору можна використовувати так звану відносну пристосованість (w). Цей захід змінюється від 0 до 1. При w = 0 всі особини гинуть, не залишаючи потомства. При w = 1 всі можливості передачі генетичної інформації наступному поколінню реалізуються. Доповнення відносної пристосованості до 1, тобто величина 1-w, називається коефіцієнтом відбору. Фактично це швидкість зменшення частоти того чи іншого генотипу в результаті відбору.
Таким чином, відбір спрямований на окремі особини, тобто цілісні організми. Природно відбір йде по фенотипу, але результати відбору проявляються в зміні генетичної структури популяції. Відбір можливий тільки в тому випадку, коли в популяції є генетична неоднорідність.
Так, на початку XX століття Вільгельм Йогансен експериментував з насінням різних рослин квасолі і вів селекцію на збільшення і зменшення розмірів насіння. Відбір був успішним, і незабаром він отримав рослини з дрібними і великими насінням. Далі Йогансен вирішив перевірити, наскільки успішним буде відбір, якщо вести його серед рослин, які мають однакову спадковість. Для цього шляхом багаторазового самозапилення квасолі він отримав набори генетично ідентичних рослин – лінії. Однак висаджені на експериментальній ділянці генетично однакові рослини давали різні за розміром насіння. Як і в попередньому випадку, Йогансен почав вести відбір на збільшення і зменшення розміру насіння. Однак відбір був безуспішним. Рослини, вирощені з найбільших насіння, давали в середньому такі ж насіння, як і рослини, вирощені з найдрібніших. Таким чином, в даному випадку є мінливість, є відбір, але немає еволюції. Отже, матеріалом для еволюції може бути тільки спадкова мінливість.
Якщо використовувати в якості прикладу можливу еволюцію жираф, то, з точки зору Дарвіна і його послідовників, вона повинна була йти так:
Серед предків жираф завжди підтримувалася мінливість по довжині шиї. При зміні природних умов (наприклад, під час посухи, коли трави і чагарники гинули) перевага отримували особини з довгою шиєю. Форми з короткою шиєю гинули. В результаті особини з більш довгими шиями залишали потомство.
Через ряд поколінь завдяки направленому відбору з’явилися жирафи сучасного типу. У 1859 р Дарвін надрукував свою знамениту книгу “Походження видів шляхом природного відбору, або збереження обраних порід в боротьбі за життя”. У ній він навів відомі в той час докази еволюції і обгрунтував свою теорію. У дуже короткій формі суть уявлень Дарвіна можна сформулювати у вигляді тріади: мінливість – спадковість – природний відбір. Однак Дарвін добре уявляв собі те, що пропонована їм концепція може вирішити далеко не всі проблеми. Можна собі добре уявити і навіть перевірити в експерименті, як діє природний відбір на популяційно-видовому рівні організації живого. Але що визначає еволюцію на надвідовие рівні?
Дарвін виділив кілька труднощів, що зустрічаються його теорією. Так, в палеонтологічних даних рідкісні перехідні форми. Дарвін вважав, що це пов’язано з неповнотою даних. Разом з тим зараз про вимерлих тварин і рослинах ми знаємо багато більше, ніж сучасники Дарвіна, однак проблема зберігається.
Є ознаки, пристосувальне значення яких сумнівно, тобто, по суті справи, непотрібні. Чи діяв природний відбір на них? Є й ознаки вкрай складні (в тому числі поведінкові, такі як складні вроджені форми поведінки – інстинкти). Їх еволюційний поява теж важко уявити. Сам Дарвін як приклад наводив витончено і економічно організовані стільники медоносних пчел. Во часів Дарвіна не знали природу невизначеною мінливості. Тільки на початку XX століття генетики встановили, що це – мутації. Синтез генетики і теорії еволюції отримав назву синтетичної теорії еволюції.
Дарвін постулював, а генетики пізніше підтвердили, що мутації – основний матеріал для відбору – виникають випадковим чином. Переконливі докази цього отримано в дослідах з кишковою паличкою і фагом Т1, який викликає її загибель. Якщо висівати бактерії в чашки Петрі на живильне середовище, що містить фагів частинки, то іноді деякі бактерії не гинуть, а починають рости і утворювати колонії. Тобто вони виявляються стійкими до дії фага. Можна було б думати, що саме зміст фага в живильному середовищі індукує мутації, і в результаті виникають стійкі мутанти. Американські генетики Джошуа і Естер Ледербергом застосували метод реплік. Суть його в наступному. Вони взяли болванку діаметром, рівним діаметру чашки Петрі, обтягнуту стерильним оксамитом, доторкнулися нею до бактерій, що ростуть на середовищі без фага, а потім перенесли відбиток в кілька чашок Петрі з середовищем, що містить фагів частинки. У всіх цих чашках з’явилися колонії стійких до фагу бактерій, причому орієнтація їх була однаковою у всіх чашках. Це доводило, що мутації відбулися спонтанно ще до зустрічі бактерій з фагів частинками, а при перенесенні бактерій на заражену середу стався відбір мутантів.
(2 votes, average: 3.50 out of 5)