Предпосылки возникновения теории эволюции

Эволюционная биология, как и любая другая наука, прошла длинный и извилистый путь развития. Возникали и проверялись различные  гипотезы. Большинство гипотез не выдерживало проверки фактами, и  лишь немногие из них становились  теориями, неизбежно меняясь при  этом.

Проблема возникновения  жизни начала интересовать человека во времена античности. Разработкой  идей о происхождении живых существ  занимались такие ученые как Анаксагор, Эмпедокл, Гераклит, Ариcтотель. Среди них Гераклит Эфесский (конец VI - начало V в. до н.э.) известен как создатель концепции вечного движения и изменяемости всего существующего. По представлениям Эмпедокла (ок. 490 - ок. 430 до н.э.), организмы сформировались из первоначального хаоса в процессе случайного соединения отдельных структур, причем неудачные варианты (уроды) погибали, а гармоничные сочетания сохранялись (своего рода наивные представления об отборе как направляющей силе развития). Автор атомистической концепции строения мира Демокрит (ок. 460 - ок. 370 До н.э.) полагал, что организмы могут приспосабливаться к изменениям внешней среды. Наконец, Тит Лукреций Кар (ок. 95-55 До н.э.) в своей знаменитой поэме "О природе вещей" высказал мысли об изменяемости мира и самозарождении жизни.

Из философов  Античности наибольшей известностью и  авторитетом среди натуралистов в последующие эпохи (в частности, в период Средневековья) пользовался  Аристотель (384-322 до н.э.) Аристотель не поддерживал, во всяком случае в достаточно ясной форме, идею изменяемости окружающего мира. Однако многие его обобщения, сами по себе укладывавшиеся в общую картину неизменности мира, сыграли в дальнейшем важную роль в развитии эволюционных представлений. Таковы мысли Аристотеля о единстве плана строения высших животных (сходство строения соответствующих органов у разных видов было названо Аристотелем "аналогией"), о постепенном усложнении ("градации") строения в ряду организмов, о многообразии форм причинности (Аристотель выделял 4 ряда причин: материальную, формальную, производящую, или движущую, и целевую).

В частности, Аристотель в книге "О возникновении животных" писал о том, что «некоторые животные возникают в виде червей, и из бескровных те, которые не рождаются  от животных, и некоторые из животных с кровью, например, известные виды кестреев и других речных рыб, а также род угрей; все они, хотя и малокровны, принадлежат, однако, к животным с кровью и имеют кровяным началом для частей сердце. А так называемые «земляные кишки», в которых возникает тело угрей, имеют природу червя. Поэтому и для человека и четвероногих можно предположить два способа возникновения: или из червя, образовавшегося сначала, или из яйца. Необходимо ведь для роста или иметь пищу в самом себе — такой зачаток будет червем, — или получать ее из другого места, а именно: или от родительницы, или из другой части зачатка. Если первое невозможно, т. е. чтобы пища притекала из земли, как от матери, необходимо ее получать из другой части зачатка, а это мы называем возникновением из яйца. Таким образом, если существовало какое-то начало возникновения для всех животных, то очевидно она должно было быть одним из этих двух. Но меньше оснований предполагать развитие из яиц; ведь ни у одного животного мы не видим такого способа возникновения, а только — другой, и у названных выше животных с кровью, и у бескровных. Таковы некоторые насекомые и черепокожие, о которых идет речь: они не возникают из одной какой-нибудь части, как происходящие из яиц, и рост у них происходит так же, как у червей, ибо черви растут кверху и по направлению к началу, так как внизу помещается пища для верхней части. В этом отношении у них имеется сходство с возникающими из яиц, только те истрачивают все яйцо, у возникающих из червей, после того как вырастет верхняя часть на счет скопления, имеющегося в нижней части, из остатка таким же образом расчленяется низ. Причина — та же, что и впоследствии, когда пища у всех находится в части под диафрагмой» .

Эпоха Поздней  античности и особенно последовавшая  за ней эпоха Средневековья стали  временем затянувшегося почти на полторы тысячи лет застоя в развитии естественно-исторических представлений. Господствовавшие догматические формы религиозного мировоззрения не допускали идеи изменяемости мира. Соответствующие представления античных философов были преданы забвению. Возможности для развития эволюционных идей появились лишь после эпохи Возрождения (XV-XVI вв.), когда европейская наука сделала значительные шаги вперед в познании окружающего мира.

По мере развития науки стали накапливаться данные, противоречащие этой идеям античности. Были найдены ископаемые остатки древних животных и растений, сходных с современными, но в то же время отличающихся от них по многим особенностям строения. Это могло свидетельствовать о том, что современные виды – это измененные потомки давно вымерших видов. Обнаружилось удивительное сходство в строении и в особенностях индивидуального развития разных видов животных. Это сходство указывало на то, что разные виды в далеком прошлом имели общих предков.

Одним из значительных шагов на пути к возникновению  эволюционной биологии стали работы Карла Линнея. Известный шведский ботаник и натуралист Карл-Линней проанализировал существовавшие классификации растений и животных, сам тщательно изучал их видовой состав и в результате разработал свою систему, основы которой были изложены в произведениях “Система природы”, “Роды растений”, “Виды растений”. Классический труд “Система природы” (1735) только при жизни автора переиздавался 12 раз,, он был широко известен и оказал большое влияние на развитие науки XVIII в. В качестве основы классификации Линней принял вид, который он рассматривал как реальную и элементарную единицу живой природы. Он описал около 10 тыс. видов растений (в том числе 1500 видов, открытых им самим) и 4200 видов животных. Близкие виды ученый объединил в роды, сходныt роды — в отряды, а отряды — в классы.

 Разработанная  великим шведским ученым Карлом Линнеем система живой природы была построена по принципу сходства, но она имела иерархическую структуру и наводила на мысль о родстве между близкими видами живых организмов. Анализируя эти факты, ученые приходили к выводу об изменяемости видов. Такие взгляды высказывали в XVIII в. и в начале XIX в. Ж. Бюффон, В. Гете, К. Бэр, Эразм Дарвин — дед Чарльза Дарвина и др. В частности, Жорж Бюффон  высказывал прогрессивные идеи об изменяемости видов под влиянием условий среды (климата, питания и т.д.), а русский естествоиспытатель Карл Максимович Бэр, исследуя эмбриональное развития рыб, земноводных, пресмыкающихся и млекопитающих, установил, что зародыши высших животных напоминают не взрослые формы низших, а сходны лишь с их зародышами;  в процессе эмбрионального развития последовательно появляются признаки типа, класса, отряда, семейства, рода и вида (законы Бэра). Однако ни один из этих ученых не предложил удовлетворительного объяснения, почему и как менялись виды. 

Теория  эволюции Ж.Б. Ламарка

Жан Батист Ламарк по праву считается основоположником эволюционной теории, которую он высказал в своей книге «Философия зоологии», опубликованной в начале XIX века, он настаивал на изменяемости видов. Ламарк впервые обосновал целостную  теорию эволюции органического мира, поступательного исторического  развития растений и животных. Ученый считал, что естествоиспытатель должен изучать явления природы в их взаимосвязи, раскрывать причины, пути и закономерности прогрессивного развития органического мира, усовершенствования живых существ.

Обосновывая своё учение, Ламарк опирался на следующие  факты: наличие разновидностей, занимающих промежуточное положение между  двумя видами; трудности диагностики  близких видов и наличие в  природе множества "сомнительных видов"; изменение видовых форм при переходе в иные экологические  и географические условия; случаи гибридизации, особенно межвидовой.

1. Представления о градации живых существ и теория изменчивости видов

В основе теории Ламарка  лежит представление о градации - внутреннем "стремлении к совершенствованию", присущем всему живому; действием  этого фактора эволюции определяется развитие живой природы, постепенное, но неуклонное повышение организации  живых существ - от простейших до самых совершенных. Результат градации - одновременное существование в природе организмов разной степени сложности, как бы образующих иерархическую лестницу существ . Градация легко прослеживается при сравнении представителей крупных систематических категорий организмов (например, классов) и на органах, имеющих первостепенное значение. Считая градацию отображением основной тенденции развития природы, насажденной "верховным творцом всего сущего", Ламарк пытался, однако, дать этому процессу и материалистическую трактовку: в ряде случаев он связывал усложнение организации с действием флюидов (например, теплорода, электричества), проникающих в организм из внешней среды.

Главным фактором изменчивости видов он считал влияние  внешней среды, которое нарушают правильность градации: «Нарастающее усложнение организации подвергается то здесь, то там на протяжении общего ряда животных отклонениям, вызываемым влиянием условий места обитания и усвоенных привычек" . Градация, так сказать, "в чистом виде" проявляется при неизменности, стабильности внешней среды; всякое изменение условий существования понуждает организмы приспосабливаться к новой обстановке, чтобы не погибнуть. Этим нарушается равномерное и неуклонное изменение организмов на пути прогресса, и различные эволюционные линии уклоняются в сторону, задерживаются на примитивных уровнях организации. Так Ламарк объяснял одновременное существование на Земле высокоорганизованных и простых групп, а также разнообразие форм животных и растений. 

Ламарк на высшем уровне по сравнению с предшественниками  разработал проблему неограниченной изменчивости (трансформизма) живых форм под влиянием условий существования: питания, климата, особенностей почвы, влаги, температуры  и пр. Свою мысль он подкреплял такими примерами, как изменение формы  листьев у растений, которые живут  в водной и воздушной среде (стрелолист, лютик), у растений влажных и сухих, низменных и горных местностей.

Исходя из уровня организации живых существ Ламарк выделял две формы изменчивости:

- прямую, непосредственную  изменчивость растений и низших  животных под влиянием условий  внешней среды;

- косвенную изменчивость  высших животных, которые имеют  развитую нервную систему, с  участием которой воспринимается  воздействие условий существования,  вырабатываются привычки, средства  самосохранения, защиты.

Показав происхождение  изменчивости, Ламарк проанализировал  второй фактор эволюции — наследственность. Он отмечает, что индивидуальные изменения, если они повторяются в ряде поколений, при размножении передаются по наследству потомкам и становятся признаками вида. Таким образом, Ламарк показывает значение изменчивости и наследственности в  видообразовании, в историческом развитии животных и растений.

 
2. Законы эволюции  Ж.Б. Ламарка

Свои мысли по поводу рассмотренных вопросов Ламарк оформляет в виде двух законов:

Первый закон. “У всякого животного, не достигшего предела  своего развития, более частое и  более длительное употребление какого-нибудь органа укрепляет мало-помалу этот орган, развивает и увеличивает  его и придает ему силу, соразмерную длительности употребления, между тем как постоянное неупотребление того или иного органа постепенно ослабляет его, приводит к упадку, непрерывно уменьшает его способности и, наконец, вызывает его исчезновение” .

Этот закон можно  назвать законом изменчивости, в  нем Ламарк акцентирует внимание на том, что степень развития того или иного органа зависит от его  функции, интенсивности упражнения, что в большей мере способны изменяться молодые животные, которые еще развиваются. Ученый выступает против метафизического объяснения формы животных как неизменной, созданной для определенной среды. Вместе с тем Ламарк переоценивает значение функции и считает, что упражнение или неупражнение органа является важным фактором в изменении видов.

Второй закон. “Все, что природа заставила особей приобрести или утратить под влиянием условий, в которых с давних пор пребывает их порода, и, следовательно, под влиянием преобладания употребления или неупотребления той или иной части [тела], — все это природа сохраняет путем размножения у новых особей, которые происходят от первых, при условии, если приобретенные изменения общи обоим полам или тем особям, от которых новые особи произошли”.

Второй закон  можно назвать законом наследственности; следует обратить внимание на то, что  наследование индивидуальных изменений  Ламарк связывает с длительностью  влияния условий, которые обусловливают  эти изменения, и вследствие размножения  усилением их в ряде поколений. Необходимо подчеркнуть и то обстоятельство, что Ламарк одним из первых анализирует  наследственность как важный фактор эволюции. Вместе с тем следует  заметить, что положение Ламарка  о наследовании всех приобретенных при жизни признаков было ошибочным: дальнейшие исследования показали, что в эволюции решающее” значение имеют только наследственные изменения.

Положения этих двух законов Ламарк распространяет и  на проблему происхождения пород  домашних животных и сортов культурных растений, а также использует их при объяснении животного происхождения  человека. Не имея достаточного фактического материала, при низком еще уровне изученности этих вопросов Ламарк не сумел дойти до правильного понимания явлений наследственности и изменчивости.

Исходя из положений  об эволюции органического мира Ламарк предпринял попытку раскрыть тайну происхождения человека от высших “четвероруких обезьян” их постепенным превращением в течение длительного времени. Далекие предки человека перелили от жизни на деревьях к наземному способу существования, положение их тела стало вертикальным. В новых условиях в связи с новыми потребностями и привычками произошла перестройка органов и систем, в том числе черепа, челюстей. Так из четвероруких образовались двурукие существа, которые вели стадный образ жизни. Они захватили более удобные места для существования, быстро размножались и вытесняли другие породы. В многочисленных группах возникла необходимость в общении, которое сначала осуществлялось, с помощью мимики, жестов, возгласов. Постепенно возникли членораздельный язык, а затем и умственная деятельность, психика. Ламарк подчеркивал важное значение руки в становлении человека.

Таким образом, Ламарк рассматривает человека как часть  природы, показывает ее анатомо-физиологическое сходство с животными и отмечает, что развитие тела человека подчиняется тем же законам, по которым развиваются и другие живые существа.” Свою гипотезу естественного происхождения человека Ламарк излагает в форме предположений, чтобы по цензурным мотивам прикрыть материалистическую сущность своих смелых мыслей.