Сергеев А.А. Современные философские проблемы экологии, биологических и сельскохозяйственных наук

Подождите немного. Документ загружается.

101

Смелую попытку распространить идеи развития на человеческую

историю предпринял ученик И. Канта И.Г. Гердер. В его теории орга-

нических сил идея развития приобретает всеобщий характер. Из обла-

сти поэзии, языка, мышления И. Гердер переносит её на всю природу.

В труде «О переселении душ» он излагает взгляды на развитие жи-

вотного мира, которые затем в его основном труде «Идеи к филосо-

фии истории человечества» выражаются в форме всеобщего закона

природы.

Большой вклад в развитие эволюционных представлений внесли

Эр. Дарвин, К.Ф. Кильмейер, и в особенности французский натура-

лист Ж.Б. Ламарк (1744-1829).

В 1809 г. Ж. Ламарк опубликовал «Философию зоологии», кото-

рая

содержала его основные возражения против метафизической идеи

вечности и неизменности видов. Впервые в истории науки в этом тру-

де была последовательно изложена идея о постепенном развитии всех

организмов из простейших форм жизни, сделана первая попытка объ-

яснить это развитие действием естественных сил, влияющих на орга-

низацию растений и животных. Согласно

Ж. Ламарку, развитие орга-

нического мира осуществляется путём естественной «градации», как

постепенный переход от простейших форм биологической организа-

ции к усложняющимся и совершенствующимся. Движущей силой та-

кого развития выступает «постоянное стремление природы» к услож-

нению строения организмов. Это первый принцип эволюции. Здесь не

учитывается влияние условий существования. Наоборот, в постоян-

ной

, неизменной среде градация должна обнаруживаться в чистом ви-

де. Но в реальной природе не существует таких условий. Поэтому ор-

ганизмы под действием самых разнообразных факторов вынуждены

изменять свои привычки, это влечёт за собой изменение строения,

нарушающее правильность «градации». Это – второй принцип исто-

рического развития организмов. В дальнейшем в аргументах ламарки-

стов он занял главное место.

Идеей эволюции Ж. Ламарк нанес ощутимый удар телеологии

(учение о наличии в природе, обществе объективных, внечеловече-

ских целей). Некоторые противоречия, присущие ламаркизму, послу-

жили впоследствии поводом для дискредитации со стороны антиэво-

люционистов самой идеи эволюции. Они также явились одной из при-

чин того, что многие

материалистически мыслящие естествоиспыта-

тели не приняли идей Ж. Ламарка.

Особенно ожесточенные нападки на теорию Ж. Ламарка были

предприняты французским биологом Ж. Кювье (1769-1832), играв-

шим исключительную роль в науке первой половины XIX века. Ис-

следования Ж. Кювье способствовали внедрению сравнительного ме-

тода в анатомию и палеонтологию. Широкое распространение полу-

чили сформулированные им

принципы приспособленности организма

102

к условиям среды и взаимозависимости отдельных частей и органов

внутри организма. В его работах креационизм приобрёл свою наибо-

лее завершенную форму. Защищая идею неизменности видов, внутри

которых возможны лишь отдельные изменения в рамках индивиду-

альных развитий, Ж. Кювье отстаивает телеологические принципы,

сущность которых сводится к следующему: всякое «организованное

существо» образует целое

, представляющее единую замкнутую си-

стему, взаимодействие и соответствие частей которой подчинено од-

ной конечной цели.

Против воззрений Ж. Кювье резко выступил Э.Ж. Сент-Илер.

Выражая несогласие с положением о четырех типах животных, вы-

двинутым Ж. Кювье, Э. Сент-Илер развил идею о единстве плана

строения животных. Эта идея не

удержалась в науке. Но её обоснова-

ние привело к концепции трансформации живых форм, то есть укре-

пило идею развития органической природы. Вместе с тем, хотя Э.

Сент-Илер отбросил телеологические положения, содержащиеся в

концепции эволюции Ж. Ламарка, он придал ей более механистиче-

ский характер.

Разработка эволюционной идеи была продолжена И

.В. Гёте, рус-

ским учёным И.Е. Дядьковским (1784-1841) и особенно К.Ф. Рулье

(1814-1858), которые подчеркивали определяющую роль внешних

условий в существовании живых организмов. Наряду с развитием

эволюционного учения в этом направлении шёл процесс разработки

идей, придававших первостепенное, а иногда и решающее значение

внутренним факторам. Существенную роль здесь сыграл К. Бэр

. Ему

принадлежит заслуга установления связи между онтогенезом и фило-

генезом, подтверждавшей идею исторического единства органических

форм.

Накопленный длительным развитием биологической науки фак-

тический и теоретический материал требовал своего объяснения в

рамках общей концепции, диалектически отражающей противоречи-

вые процессы развития в живой природе. Такое объяснение было дано

Ч. Дарвином, который вскрыл

и объяснил источники и движущие си-

лы этой эволюции. В основе теории эволюции им были положены

следующие материальные факторы: наследственность, изменчивость

и естественный отбор. Его учение о естественном отборе стало клю-

чевым в решении многих проблем эволюции органического мира. В

1859 г. был выпущен главный труд всей жизни Ч. Дарвина «Проис

хождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благо-

приятствуемых пород в борьбе за жизнь». Первое издание книги в ко-

личестве 1250 экземпляров было распродано за один день. С тех пор

вышли тысячи экземпляров труда Ч. Дарвина.

103

2. Основные факторы и движущие силы эволюции

по Дарвину

Ч. Дарвин, перенося идеи Мальтуса на живые организмы, пришёл

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 стабильным.

Это означает, что в природе постоянно идёт борьба за существование,

в результате которой

накапливаются признаки, полезные для орга-

низма и вида в целом, образуются новые виды и разновидности.

Остальные организмы в неблагоприятных условиях среды гибнут.

По Дарвину борьба за существование бывает:

- межвидовой, где успех одного – это неуспех другого;

- внутривидовой, наиболее острой, поскольку у особей одного

вида одинаковые потребности;

- борьбой с неблагоприятными условиями

внешней среды.

В борьбе за существование выживают наиболее конкурентоспо-

собные особи. В природе происходят процессы избирательного уни-

чтожения одних особей и преимущественного размножения других –

естественный отбор, или выживание наиболее приспособленных ор-

ганизмов.

Искусственный отбор является причиной породо- и сортообразо-

вания.

В природе нет совершенно одинаковых организмов. Всё много-

образие

живого является результатом превращения организмов под

влиянием внешней среды, то есть процесса изменчивости.

Поскольку жизненные ресурсы всегда ограниченные, самая оже-

сточенная борьба за существование происходит между наиболее

сходными особями. Между различающимися в пределах одного вида

особями конкуренция слабая, поскольку меньше сходных потребно-

стей. Несхожие особи имеют преимущество в выживании и

оставле-

нии потомства, поэтому их различия становятся все более выражен-

ными, а промежуточные сходные между собой особи вымирают.

Из одного вида образуется несколько новых видов, в результате

явления расхождения признаков, которое Ч. Дарвин назвал диверген-

цией.

Нарастающая дивергенция ранее сходных форм способствует по-

степенному увеличению многообразия живого путём превращения

внутривидовых форм в самостоятельные виды.

Ч. Дарвин различал два вида изменчивости:

1. Индивидуальную, неопределённую изменчивость, которой

подвержены группы организмов под воздействием определённого

фактора внешней среды. Позднее в биологии неопределённую измен-

чивость стали называть мутацией.

104

2. Групповую, или определённую изменчивость, которой под-

вержены группы организмов под воздействием определённого факто-

ра внешней среды. Позднее её назвали модификацией.

Всё многообразие живой природы есть результат взаимодействия

трёх взаимосвязанных факторов: естественного отбора, наследствен-

ности и изменчивости.

Основные эволюционные принципы:

- в любом данном виде живых организмов наблюдается изменчи-

вость особей

, которые его составляют;

- одни изменения являются результатом приспособления к окру-

жающей среде, другие унаследованы от родительских особей;

- рождается обычно значительно большее количество особей, чем

доживает до размножения, поскольку многие гибнут на начальной

стадии жизни. Выживают лишь те организмы, которые получили в

наследство полезный в данных условиях признак.

Целесообразность строения

живых организмов, как результат

естественного отбора, носит относительный характер, так как любые

приспособления оказываются полезными только в конкретных усло-

виях существования.

Слабое место в дарвинизме – представления о наследственности.

Альфред Рассел Уоллес (тоже читал Мальтуса), много путеше-

ствовал, пришёл к тем же выводам, что и Дарвин. В 1858 г. он на 20

страницах послал Дарвину свои мысли, и его это ободрило, и они в

июне 1859 г. выступили с докладами о своих идеях на заседании Лин-

неевского общества в Лондоне. В ноябре 1859 г. Ч. Дарвин опублико-

вал «Происхождение видов путём естественного отбора», по своему

влиянию она уступала только Библии.

Теория эволюции, сформулированная Ч.

Дарвином, обросла

множеством неверных представлений. Поэтому:

- Ч. Дарвин не пытался объяснить возникновение жизни на Зем-

ле; его интересовало, каким образом из существующих видов могут

возникать новые виды;

- естественный отбор – это не просто негативная, разрушающая

сила; он может быть механизмом, с помощью которого в популяцию

вносятся позитивные новшества. В процессе популяризации

идеи

«борьбы за существование» распространились неудачные выражения,

такие как «выживание наиболее приспособленных» и «устранение

неприспособленных», введённые Г. Спенсером (философ);

- упрощённая, слишком прямолинейная трактовка прессой кон-

цепции «о происхождении человека от обезьяны» болезненно задева-

ла чувства верующих и мирских слоёв общества.

- явное противоречие между описанием в Книге Бытия сотворе-

ния

Вселенной за шесть дней и концепцией постепенного формирова-

ния всё новых видов.

105

3. Недарвиновские теории развития живой природы

Дарвинизм изначально критиковали за то, что из него выпадал

ряд вопросов:

- причины сохранения в историческом развитии системного раз-

вития организмов;

- о механизмах включения в эволюционный процесс онтогенети-

ческих перестроек;

- о неравномерности темпов эволюции;

- о крупномасштабных событиях в эпохе биотических кризисов и

т. д.

Антидарвиновское учение:

- неоламаркизм, основывался

на признании адекватной изменчи-

вости, возникающий под непосредственным или косвенным влиянием

факторов среды и обеспечивающий прямое приспособление организ-

ма к ним, а также на идее наследования приобретённых таким образом

признаков и на отрицании сознательной роли естественного отбора.

Это направление состояло из:

- механоламаркизма,

- психоламаркизма,

- ортоламаркизма.

К 30-м гг. XX в. это

направление угасло.

(Т.Д. Лысенко считал, что наследственность – свойство всего орга-

низма).

Первые генетики противопоставляли себя дарвинизму, поэтому

возник кризис. Устойчивость генов толковалась как неизменность –

развивался антиэволюционизм. Мутационная изменчивость отож-

дествлялась с эволюционными преобразованиями, чем исключался

естественный отбор в качестве главной причины эволюции.

Л.С. Берг (1922) создал теорию номогенеза

. Эволюция есть за-

программированный процесс реализации внутренних неотъемлемых

от живого закономерностей. Организму присуща внутренняя сила не-

известной природы, действующая целенаправленно, независимо от

внешней среды, в сторону усложнения организации.

В 1970-80-е гг. японские генетики М. Кимура, Т. Отта создали

теорию нейтральных мутаций. Изменения в функциях белоксинтези-

рующего аппарата являются результатом случайных

, нейтральных по

своим эволюционным последствиям мутаций. Это нейтралистская

концепция.

Есть ещё теория пунктуализма, утверждающая, что процесс эво-

люции идёт путём редких и быстрых скачков, а 99 % времени своего

существования вид пребывает в стабильном состоянии (стазисе).

106

4. Наиболее важные из эволюционных учений

1. Теория прерывистого равновесия (Н. Элдредис, С. Гулд). В

процессе видообразования выделяются фазы продолжительного за-

стоя, чередующиеся с быстрыми скачкообразными периодами формо-

образования. Сама по себе идея неравномерности темпов эволюции не

нова, ещё Дарвин её высказал.

2. Теория ортогенеза – изменение организмов в заданном направ-

лении, вынуждаемое некой внутренней силой.

3. Теория наследования

приобретенных признаков – процесс, в

котором изменения, возникающие у отдельных организмов, становят-

ся наследуемыми и ведут к постоянным изменениям у их потомков.

4. Теория сальтационизма – внезапное возникновение новых ви-

дов в результате крупных мутаций. Концепция имеет антидарвинов-

скую направленность (А. Зюсс – 1860-70 гг. и Келликер). Весь план

будущего развития жизни возник ещё в

момент её появления, а все

эволюционные события происходят в результате скачкообразных из-

менений сальтаций эмбриогенеза.

Таковой выступает теория самоорганизации (синергетика), т. е.

универсальный эволюционизм.

В основе теории самоорганизации, или универсального эволюци-

онизма, лежит дарвиновская триада: изменчивость, наследственность,

отбор. Вскрывается конкретное содержание изменчивости, наслед-

ственности, отбора, т. е. их общее свойство

, особое место здесь при-

надлежит механизмам бифуркационного типа, которые качественно

(катастрофически) меняют характер эволюционного процесса. Проис-

ходит непрерывное усложнение организационных форм материально-

го мира и рост их разнообразия.

Центральная проблема – редукционизм, т. е. сведение законов к

более простым или установление связей между ними. Законы, опреде-

ляющие принципы отбора, действующие

в живом веществе и обще-

стве, не противоречат законам неживого мира, законам физики и хи-

мии. Ничто живое не может их переступить. Но что они определяют –

это не совсем так. Законы, управляющие эволюцией живого вещества

и общественным поведением, могут быть не выводимы из «простей-

ших» законов физики.

5. Становление и развитие генетики.

Молекулярная биология

107

Биология первой половины XX в. основывалась на тех достиже-

ниях, которые были сделаны в этой науке во второй половине XIX в.:

создание Ч. Дарвином эволюционного учения, основополагающие

работы К. Бернара в области физиологии, важнейшие исследования Л.

Пастера, Ф. Коха, И. Мечникова в области микробиологии и иммуно-

логии, работы И.М. Сеченова, И.П

. Павлова в области высшей нерв-

ной деятельности и, наконец, блестящие работы Г. Менделя, не полу-

чившие известности до начала XX в.

XX в. явился продолжением не менее интенсивного прогресса в

биологии. В 1900 г. голландским учёным-биологом Х. де Фризом

(1848-1935), немецким учёным-ботаником К.Э. Кокренсом (1864-

1933) и австрийским учёным Э. Чермок-Зейзенеггом

(1871-1962) неза-

висимо друг от друга и почти одновременно вторично были открыты

и стали всеобщим достоянием законы наследственности, установлен-

ные Г. Менделем.

Развитие генетики после этого происходило быстро. Был принят

принцип дискретности в явлениях наследственности, открытый ещё Г.

Менделем; опыты по изучению закономерностей наследования по-

томками свойств и признаков родителей были

значительно расшире-

ны. Было принято понятие «ген», введённое датским ученым Виль-

гельмом Иогансоном (1857-1927) в 1909 г., и означающее единицу

наследственного материала, ответственного за передачу по наследству

определённого признака.

Утвердилось понятие хромосомы, как структурного ряда клетки,

содержащего ДНК – высокомолекулярное соединение, носитель

наследственных признаков.

Развитию генетики способствовали в большей мере исследования

американского

биолога Томаса Ханта Моргана (1866-1945). Он сфор-

мулировал хромосомную теорию наследственности. Большинство

растительных и животных организмов являются диплоидными, т. е. их

клетки (за исключением половых) имеют наборы парных хромосом,

однотипных хромосом от женского и мужского организмов. Хромо-

сомная теория наследственности сделала более понятными явления

расщепления в наследовании признаков.

Важным событием в

развитии генетики стало открытие мутаций

– внезапно возникающих изменений в наследственной системе орга-

низмов, которые могут привести к устойчивому изменению свойств

гибридов, передаваемых и далее по наследству. Своим возникновение

мутации обязаны либо случайным в развитии организма событиям

(естественные или спонтанные мутации), либо искусственно вызыва-

емым воздействиям (индуцированные). Все виды живых организмов

(растительных и животных) способны мутировать, т. е. давать мута-

ции. Это явление – внезапное возникновение новых, передающихся по

наследству свойств – известно в биологии давно. Однако системати-

108

ческое изучение мутаций было начато голландским ученым Хуго де

Фризом, установившим и сам термин «мутации».

Было обнаружено, что индуцированные мутации могут возникать

в результате радиоактивного облучения организмов, а также могут

быть вызваны воздействием некоторых химических веществ. Микро-

биолог Георгий Адамович Надсон (1867-1940) обнаружил в 1925 г.

влияние радиоизлучения на наследственную изменчивость у

грибов.

Американский учёный Берман Джозеф Меллер (1890-1967), работав-

ший в 1933-37 гг. в СССР, установил в 1927 г. в опытах с дрозофила-

ми сильное мутагенное действие рентгеновских лучей. В дальнейшем

было понято, что не только рентгеновское, но и любое ионизирован-

ное облучение вызывает мутации.

Достижения генетики (и биологии в целом) оказались столь зна-

чительными, что было бы удивительно, если бы они никак не повлия-

ли на дарвиновскую теорию эволюции. Развитие биологии и входя-

щей в неё составной частью генетики, во-первых, ещё более укрепило

дарвиновскую теорию эволюции живой природы и, во-вторых, дало

более глубокое толкование понятиям изменчивости и наследственно-

сти, а следовательно, всему

процессу эволюции живого мира.

Наиболее поразительные достижения биологии уже в первой по-

ловине XX в. были связаны с изучением процессов, происходящих на

молекулярном уровне. У. Астбери ввёл в науку термин «молекулярная

биология» и провёл основополагающие исследования белков и ДНК.

Хотя в 40-е гг. XX в. почти повсеместно господствовало мнение, что

гены представляют

собой особый тип белковых молекул, в 1944 г. О.

Эвери, К. Маклеод, М. Маккарти установили, что генетические функ-

ции в клетке выполняет не белок, а ДНК. Дальнейшие исследования

показали, что ген является определённой частью ДНК и носителем

только определенных наследуемых свойств, в то время как ДНК – но-

ситель всей наследственной информации

организма. Установление

генетической роли нуклеиновых кислот имело решающее значение

для дальнейшего развития молекулярной биологии, причём было по-

казано, что эта роль принадлежит не только ДНК, но и РНК.

Расшифровку молекулы ДНК произвели в 1953 г. Ф. Крик (Ан-

глия) и Д. Уотсон (США). Им удалось построить модель молекулы

ДНК, напоминающую двойную

спираль.

Несмотря на молодость молекулярной биологии, успехи, достиг-

нутые ей в этой области, ошеломляющие. За сравнительно короткий

срок были установлены природа гена и основные принципы его орга-

низации, воспроизведения и функционирования. Выявлены и иссле-

дованы механизмы и главные пути образования белка в клетке. Была

определена первичная структура многих транспортных РНК.

Уста-

новлены основные принципы организации разных субклеточных ча-

109

стиц многих вирусов и разгаданы пути их биогенеза в клетке. Все эти

успехи выдвинули биологию в ряды лидеров естествознания XX в.

6. Синтетическая теория эволюции

Современный эволюционизм значительно отличается от дарви-

низма в его начальном виде.

К положениям Дарвина: изменчивость, наследственность, есте-

ственный отбор сейчас добавлены мутационные процессы, популяци-

онные волны численности, изоляция. Да и дарвиновские факторы по-

нимаются по-новому.

Элементарной структурой, с которой начинается эволюция, ныне

принято считать популяцию, а не отдельную

особь или вид. В каче-

стве элементарного проявления процесса эволюции в современной

теории рассматривается устойчивое изменение генотипа популяции.

Синтетическая теория эволюции – это синтез дарвиновской кон-

цепции естественного отбора с генетикой и экологией.

Название «генетика» предложил английский ученый У. Бетсон

(1906).

Генетика изучает два фундаментальных свойства живых систем –

наследственность и изменчивость,

или способность организмов пере-

давать свои признаки из поколения в поколение, а также приобретать

новые качества. Наследственность создает непрерывную преемствен-

ность признаков и особенностей развития в потомстве. Изменчивость

обеспечивает материал для естественного отбора, создавая множество

комбинаций существовавших прежде и новых признаков живых орга-

низмов. Признаки и свойства организма, которые передаются по

наследству, фиксируются в генах.

Ген – участок молекулы ДНК (или хромосомы), определяющий

возможность развития одного элементарного признака или синтез од-

ной белковой молекулы.

Датским генетиком В. Иогансеном введён ряд терминов и опре-

делений:

- совокупность всех признаков организма называется фенотипом

(греч. phaino – являю, typos – тип);

- совокупность всех генов одного организма называется геноти

пом (греч. genos – рождение, typos – тип); аллель (греч. allelan – вза-

имно) – одно из возможных структурных состояний гена.

Основу формальной генетики составляют законы наследственно-

сти, установленные австрийцем Г. Менделем при проведении серии

опытов по скрещиванию различных сортов гороха. Он выявил коли-

чественные отношения наследственности признаков.

Первый закон Менделя:

110

скрещивание двух организмов называется гибридизацией, потом-

ство от скрещивания двух особей с различной наследственностью

называется гибридным, а отдельная особь – гибридом. При скрещива-

нии двух организмов, относящихся к разным чистым линиям, т. е. го-

мозиготных (в их генотипах есть два одинаковых аллельных гена, т. е.

абсолютно идентичных по последовательности нуклеотидов), и

отли-

чающихся друг от друга одной парой альтернативных признаков, всё

первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным, и будет

нести признак одного из родителей. Выбор этого признака зависит от

того, какой из генов является доминантным, а какой – рецессивным.

Второй закон Менделя:

при скрещивании двух потомков первого поколения между со-

бой, во втором

поколении наблюдается расщепление в определённом

числовом отношении.

Третий закон Менделя:

если скрещиваются две гомозиготные особи, отличающиеся друг

от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и со-

ответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и

комбинируются во всех возможных сочетаниях. Этот закон действует

не во всех

случаях.

Г. Морган выявил закономерности наследования признаков, гены

которых находятся в одной хромосоме, – они наследуются совместно.

Это называется сцеплением генов (или законом Моргана), который

заметил, что у любого организма признаков много, а число хромосом

невелико. Следовательно, в каждой хромосоме должно находиться

много генов. Он открыл закономерность наследования таких генов.

Раскрытие генетических закономерностей на молекулярном

уровне началось в 30-е гг. XX в. с открытия роли ДНК в передаче

наследственной информации.

Основная функция генов состоит в кодировании синтеза белков.

Так зародилась молекулярная генетика.

С генетическими закономерностями наследственности тесно свя-

заны генетические механизмы изменчивости, являющиеся основой

для естественного отбора и эволюции организмов.

Изменчивость отражает взаимосвязь организма с внешней сре-

дой, и её понимают как способность живых организмов приобретать

новые признаки и свойства. Различают наследственную, или модифи-

кационную, изменчивость, и передающуюся по наследству, или гене-

тическую изменчивость. Изменчивость даёт возможность приспосо-

биться к условиям среды, в которых находится отдельный организм.