Эволюционная теория Чарльза Дарвина и объяснение эволюционных процессов на основе генетики

     Как и человек, животные преобразуют  природу, но только человек делает это  сознательно. Труд способствует замене биологических законов развития на социальные. Общественный труд привел к развитию речи – изменение строения гортани. Появилась вторая сигнальная система, т.е. способность человека воспринимать слова. Слово – это сигнал сигнала, т.е. закодированный символ конкретного явления или предмета окружающей действительности.

     Речь  способствовала развитию мозга и, как  следствие, мышления. Вторая сигнальная система появляется не с рождения, а формируется до 5 лет. Поэтому очень важно разговаривать с ребенком с рождения.

     Роль  разнообразной пиши в антропогенезе.  Предки питались растениями и насекомыми. Первые люди стали питаться мясом. В нем содержатся все необходимые аминокислоты, что способствовало развитию головного мозга и мышления. Питание трупами привело к потере шерстного покрова, так как волосатые особи чаще погибали от инфекционных заболеваний (паразиты пробирались в шерсть и там размножались). Употребление вареной пищи снизило нагрузку на челюстной аппарат. Это привело к уменьшению челюстей, укорочению кишечника, исчезновению гребня, к которому крепились челюстные мышцы.

     Ароморфоз – особенности строения человека, связанные с прямохождением и трудовой деятельностью:

- S-образный изгиб позвоночника;

- подковообразная  челюсть;

- сводчатая  стопа;

- отношение  мозговой части черепа к лицевой  составляет 4:1;

- тела  позвонков увеличиваются сверху  вниз;

- 5^ый палец противопоставлен остальным;

- грудная  клетка сплющена спереди назад,  а не с боков;

- таз  чашеобразной формы;

- нижние  конечности длиннее и массивнее.

     Однако  из-за прямохождения у человека развились  болезни, свойственные лишь ему: гипертония, варикозное расширение вен, геморрой, трудные роды (крестец неподвижен), остеохондроз и т.д. 
 
 
 
 
 

     Схема эволюции человека. 

     Насекомоядные млекопитающие

       

      Приматы 
 
 

      Парапитеки 
 

                            Дриопитеки                                                       Гиббоны, орангутанги 
 
 

Шимпанзе, гориллы            Австралопитеки - 5,5 млн лет назад

(в лесу) (в саванне) 
 
 

                                  Древнейшие люди – 1,5-1 млн лет назад

                            (питекантроп, синантроп, гейдельбергский человек) 
 

                                        Древние люди – 150 тыс. лет назад

                                                        (неандерталец) 
 
 

                                 Современные люди – 50-60 тыс.  лет назад

                                          (кроманьонцы, настоящие люди) 
 

     Парапитеки: высшие обезьяны, от которых начался род гомо- (человек). Парапитеки были узконосыми, небольших размеров, обитали на деревьях, не были узко специализированны.

     Дриопитеки: древесные обезьяны, в настоящее время вымерли. Жили на деревьях, питались плодами и насекомыми. Похолодание на планете привело к дивергенции дриопитеков на 2 ветви: 1^ая ветвь осталась жить в лесу – шимпанзе и гориллы, а 2^ая ветвь приспособилась жить в саванне. Жизнь в саванне способствовала отбору особей, которые лучше стояли на нижних конечностях. Передние конечности освободились и стали использоваться для труда. Новые суровые условия заставляли их вести тяжелую борьбу за существование. Выживали те, кто, собираясь в стаи, объединяли свои силы и использовали освободившиеся руки для манипуляции с предметами, добывания пищи, защиты и нападения, ухода за детенышами.

     Прямохождение сыграло решающую роль в эволюции человека. Популяции дриопитеков, перешедшие к наземному образу жизни, положили начало эволюции человека. Таким образом, в палеогене пути человекообразных обезьян и людей разошлись.

     Австралопитек: южная обезьяна. Промежуточная стадия между обезьяной и человеком.  Жили 5-3 млн лет назад на юго-востоке Африки. Их остатки нашли в 1924 году у озера Рудольф в Кении. Это были мелкие, рыжие, волосатые обезьяны, ходившие на задних конечностях. Австралопитеки занимались собирательством и охотой, вели стадный образ жизни, используя в качестве оружия камни. Мясо составляло большую часть их рациона. Они были ростом 120 см, массой 20-25 кг, объем черепа около 600 см³, затылочное отверстие сдвинуто к центру. Широкий таз способствовал прямохождению.

     Древнейшие  люди: относятся к виду человек выпрямленный (homo erectus). Появились 2-1 млн лет назад. Выделяют виды: питекантропы и синантропы.

Питекантропы  имели мощные лобовые валики, массивную нижнюю челюсть, широкий покатый лоб, отсутствовал подбородочный выступ. Объем мозговой коробки от 850 до 1100 см³. Небольшой отросток височной кости, широкие плоские носовые кости, большие коренные зубы и развитые клыки. Рост 170 см, ходили на двух ногах, жилища не было. Занимались охотой. Останки питекантропа впервые были найдены в 1891 году на острове Ява.

Синантропы – более развитая форма древнейших людей. Объем мозговой коробки 1075см³. Увеличилась высота черепной коробки, уменьшились размеры нижней челюсти и коренных зубов, появился сабо выраженный подбородочный выступ. Они использовали древнейшие орудия труда, успешно охотились, использовали огонь. Одевались в шкуры, жили в пещерах, орудия труда были совершенные – чопперы.  Левая половина мозга была больше правой, следовательно, синантропы были правшами. Впервые останки синантропа были найдены в Пекине в 1937.

Гейдельбергский человек - был распространен в Европе, на челюсти без подбородочного выступа были человеческие зубы. Останки были найдены в Германии в 1907 году.

      Древние люди (неандертальцы): были обнаружены в долине Неандерталь вблизи Дюсильдола, Северная Рейнстфалия, Германия, 1856 год. Ученые обнаружили черепную коробку, кости конечностей, таза, ребра. Жили приблизительно 150 тыс. лет назад. Неандертальцы обладали крепким телосложением, большой физической силой, у них был крупный нос, выдающиеся надбровные дуги, подвижная кисть, которая, возможно, умела манипулировать предметами, достаточно сложные орудия труда. Голосовые связки приспособлены для развития голосового общения. Они были ростом 155-165 см, ходили, согнувшись, позвоночник без изгибов, объем мозга 1400-1500 см³, извилин меньше, чем у современного человека. Жили в пещерах группами по 50-100 человек, прибегали к каннибализму. Пользовались каменными орудиями труда (чоппинги). Впервые начали хоронить умерших.

     Современные люди: различают кроманьонцев и настоящих современных людей.

Кроманьонцы: останки впервые обнаружены в гроте Кроманьон во Франции. Рост около 180 см. Жили в Африке, Азии, Австралии. Кроманьонцы вытеснили неандертальцев около 50 тыс. лет назад. Череп у них как у современного человека, объем мозга 1600 см³, отсутствие сплошного надбровного валика, хорошо развитый подбородочный выступ, что свидетельствует о развитой речи. Существовал проязык, который потом дивергировал при расселении людей. Строение гортани не позволяло одновременно пить и дышать, но расширяло возможность артикуляции. Жили в построенных жилищах, имели наскальную живопись, более совершенные орудия труда, носили одежду, существовала своя культура и зачатки религии. Перешли от присваивающего хозяйства к производящему, т.е. занимались земледелием, приручали животных.

Настоящие современные люди: появились после первой экономической катастрофы, вызванной человеком, когда были уничтожены все мамонты – основной объект охоты. Та часть стай, которая занималась каннибализмом, вымерла, т.к. съедались старики – носители опыта. В выжившей популяции решающую роль сыграл альтруизм – способность жертвовать собой ради других. 
 
 

Объяснение  эволюционных законов  на основе генетики.

     В то время, когда возникла эволюционная теория Ч. Дарвина, генетика как наука  еще не существовала. Поэтому приведенные  ниже доказательства эволюции были сформулированы несколько позже. Объяснение эволюционных процессов на основе генетики я приведу на примерах законов Менделя, Харди-Вайнберга и эмбриологическом доказательстве эволюции, включающим в себя закон Мюллера-Гетте. 

     Законы Менделя.

     В 1865 г. чешский монах Грегор Мендель опубликовал работу о результатах скрещивания разновидностей гороха. В своих опытах Г. Мендель изучал закономерности наследования семи пар альтернативных признаков. В одном из опытов перекрестно скрещивались растения с гладкими и сморщенными семенами. В результате такого скрещивания в первом поколении все растения имели гладкие семена. Проявляющиеся признаки Г.Мендель назвал доминантными, а не проявляющиеся - рецессивными. Растениям, полученным в первом поколении, была предоставлена возможность самоопыляться. Во втором поколении появились как гладкие, так и сморщенные горошины.

При подсчете выяснилось, что 5 474 горошины были гладкими, а 1 850 - морщинистыми. Доля гладких горошин оказалась близкой к 3/4, а морщинистых - к 1/4. Отношение близко к 3:1. Во всех других опытах для каждой пары альтернативных признаков (например, цвет горошин) доминантный признак обнаруживался примерно втрое чаще рецессивного. Для объяснения результатов опытов Г.Мендель предположил, что внешние признаки определяются некоторыми внутренними факторами (генами), которые могут находиться в одной из двух альтернативных форм (теперь они называются аллелями). Были сделаны два допущения:

      1. Два фактора, определяющие данный  признак, в течении жизни организма сосуществуют независимо друг от друга, не сливаясь и не растворяясь один в другом. Они расщепляются при формировании половых клеток, которые возникают парами. Одна из половых клеток несет в себе один, а другая - оставшийся фактор.

      2. Гены, определяющие различные признаки, наследуются независимо. Работа Г.Менделя была не понята и забыта его современниками. В 1900 г. результаты были открыты вновь. Началось развитие новой науки - генетики.

1^ый, 2^ой,3^ий законы Менделя.

           Рассмотрим рассуждения Г.Менделя. За форму семян гороха отвечает двухаллельный ген. Его доминантную аллель (фенотип -гладкие семена) обозначим как A, а рецессивную как a (сморщенные семена). Генотип определяется парой аллелей. Возможны три генотипа: AA, Aa, aa. Генотип Aa называется гетерозиготным, а генотипы AA, aa -гомозиготными. Поскольку аллель A является доминантным, то растения первых двух генотипов будут иметь гладкие семена, а третьего -морщинистые.

     На  первом этапе своего опыта Г.Мендель  брал гомозиготные растения AA, aa. Первый тип давал гамета, имеющие аллель A, второму соответствовали гаметы с аллелью a.

     Скрещивание гомозиготных растений AA и aa (слияние  гамет A и a) дает гетерозиготное растение Aa. Последнее дает гаметы, несущие аллели A и a. Какую из двух аллелей получит конкретная гамета -дело случая и вероятность каждого из событий 1/2. Из этого опыта вытекает 1^ый закон Менделя - правило доминирования(единообразия):

     При скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся по одной  паре альтернативных признаков, все первое поколение оказывается единообразным и несет доминантный признак одного из родителей.

      На втором этапе опыта Г.Менделя  скрещивались гетерозиготные растения. Генотип AA у потомка имеет место, если каждый из родителей передал гамету с аллелем A. События независимые. Вероятность P(AA) потомка с генотипом AA равна 1/4. Аналогично, вероятность P(aa) появления потомка aa также 1/4. Вероятность появления потомка с генотипом Aa можно вычислить по дополнению: P(Aa)=1-1/4-1/4=1/2. Вероятность того, что растение - потомок двух гетерозиготных родителей будет иметь гладкие семена:

P(AA)+P(Aa)=1/4+1/2=3/4. Морщинистые семена будут наблюдаться  с вероятностью P(aa)=1/4. Из этого опыта следует 2^ой закон Менделя - закон расщепления:

     При скрещивании двух гетерозигот, потомков первого поколения, во втором поколении происходит расщепление в соответствии 3:1, где 3 особи с внешним доминантным признаком и 1 особь с внешним рецессивным.