Forças motrizes da evolução. Fatores (forças motrizes) da evolução Variabilidade hereditária como força motriz da evolução

Darwin considerou a seleção artificial o principal mecanismo responsável pelo surgimento e diversidade de plantas cultivadas e animais domésticos. No processo de estudo da seleção artificial, o cientista chegou à conclusão de que existe um fenômeno semelhante na natureza. Quais são as forças motrizes por trás da evolução das espécies? Darwin viu a resposta a esta pergunta em dois componentes.

Em primeiro lugar, apontou a presença de variabilidade (individual) incerta dos organismos no seu habitat natural.

Darwin determinou a presença de variabilidade individual na natureza com base em uma série de fatos. Por exemplo, as abelhas distinguem as abelhas das suas próprias colmeias e das vizinhas. As plantas cultivadas a partir das bolotas de um carvalho diferem em muitas pequenas características externas, etc.

Em segundo lugar, Darwin chegou à conclusão de que a aptidão das espécies selvagens, tal como das formas cultivadas, é o resultado da seleção. Mas esta seleção não é feita pelo homem, mas sim pelo meio ambiente. A variabilidade individual na natureza é material para seleção. Tal como as raças animais e as variedades vegetais se adaptam adequadamente às necessidades humanas, as espécies adaptam-se à vida em determinadas condições ambientais.

Como já mencionado, os organismos tendem a se reproduzir exponencialmente. No entanto, nem todos os indivíduos nascidos sobrevivem até a maturidade sexual. As razões para isso são variadas. A morte de organismos pode ser observada por falta de recursos alimentares, fatores ambientais desfavoráveis, doenças, inimigos, etc. Com base nisso, Darwin chegou à conclusão de que existe uma luta constante pela existência entre os organismos na natureza.

A luta pela existência é um conjunto de interações diversas e complexas dos organismos entre si e com as condições ambientais que os rodeiam.

Darwin identificou três formas de luta pela existência: intraespecífica, interespecífica e luta contra condições ambientais desfavoráveis.

Luta intraespecífica- relações entre indivíduos da mesma espécie. Darwin considerou a luta intraespecífica a mais intensa. É claro que organismos pertencentes à mesma espécie têm requisitos semelhantes em termos de alimentação, condições de reprodução, abrigo, etc. Tal luta é mais aguda com um aumento significativo no número de indivíduos da espécie e uma deterioração nas condições de vida. Isso leva à morte de alguns indivíduos ou à sua eliminação da reprodução. Por exemplo, a luta intraespecífica manifesta-se sob a forma de competição por locais de nidificação em aves ou por um parceiro sexual em animais da mesma espécie. Sementes germinadas de plantas, como bétulas, muitas vezes morrem porque o solo já está densamente coberto de mudas da mesma espécie. Mudas jovens sofrem com falta de luz, nutrição, etc. No besouro da farinha, exceder o número permitido de indivíduos por unidade de substrato alimentar leva à interrupção dos ciclos sexuais e ao canibalismo.

Combate às condições ambientais adversas- sobrevivência dos indivíduos, populações e espécies mais adaptadas às condições alteradas da natureza inanimada. Esta forma de controle é mais aguda quando algum dos fatores ambientais abióticos está em deficiência ou excesso. Tais situações surgem durante secas severas, inundações, geadas, incêndios, erupções vulcânicas, etc. Por exemplo, nos desertos, a luta pela existência entre as plantas visa o consumo econômico de umidade. Como resultado, algumas plantas desenvolveram adaptações na forma de folhas ou caules carnudos para armazenar água. Outros têm folhas espinhosas para reduzir a evaporação, raízes que penetram profundamente para aproveitar as águas subterrâneas, etc. Outro exemplo de combate às condições ambientais desfavoráveis é a migração de aves migratórias para países quentes quando o tempo frio chega.

O resultado natural de todas as formas de luta é uma diminuição de geração em geração no número de indivíduos menos adaptados. Isto se deve tanto à sua morte imediata quanto ao menor número de descendentes produzidos. Por outro lado, indivíduos mais adaptados aumentam o seu número. Ao mesmo tempo, em cada geração seguinte, os menos adaptados retiram cada vez mais recursos necessários à vida. Isto leva gradualmente ao deslocamento completo deste último do biótopo. Darwin chamou esse processo, que ocorre constantemente na natureza, de seleção natural.

Segundo Darwin, a seleção natural é o processo de sobrevivência e reprodução dos indivíduos mais adaptados às condições de vida e de morte dos menos adaptados.

A seleção ocorre continuamente ao longo de várias gerações e preserva predominantemente as formas que estão mais adaptadas a determinadas condições ambientais. A seleção natural e a luta pela existência estão inextricavelmente ligadas e são as forças motrizes da evolução das espécies. Estas forças motrizes contribuem para a melhoria dos organismos, o que resulta na sua adaptabilidade ao seu ambiente e à diversidade de espécies na natureza.

Principais resultados da evolução

Segundo Darwin, os resultados da evolução são a adaptabilidade dos organismos ao seu ambiente e a diversidade de espécies na natureza. Fitness- um conjunto de adaptações (características da estrutura externa e interna e do comportamento dos organismos) que proporcionam a uma determinada espécie uma vantagem na sobrevivência e na prole sob determinadas condições ambientais.

Variedade de espécies- o segundo resultado importante da evolução. Em primeiro lugar, a variabilidade incerta e a seleção natural que ocorre com base nela levam a uma variedade de relações entre os organismos. Em segundo lugar, o nosso planeta é caracterizado por muitos biótopos que diferem na força dos seus factores ambientais. Com base no exposto, forma-se a diversidade de espécies na natureza. Neste caso, os mais organizados e adaptados às condições ambientais levam vantagem. Darwin enfatizou que a existência simultânea de espécies de organismos vivos com diferentes níveis de organização é explicada pelo fato de sua evolução ter ocorrido simultaneamente em diversas direções.

A luta pela existência é um conjunto de interações diversas e complexas dos organismos entre si e com as condições ambientais que os rodeiam. A consequência da luta pela existência é a seleção natural. Como resultado da ação da seleção natural, são alcançados os principais resultados da evolução: a aptidão dos organismos e a diversidade das espécies na natureza.

Questão 1

As principais forças motrizes (fatores) do processo evolutivo, segundo Charles Darwin, são a variabilidade hereditária dos indivíduos, a luta pela existência e a seleção natural. Atualmente, pesquisas no campo da biologia evolutiva confirmaram a validade desta afirmação e identificaram uma série de outros fatores que desempenham um papel importante no processo de evolução.

Vários naturalistas ingleses chegaram à ideia da existência da seleção natural independentemente uns dos outros e quase simultaneamente: V.

Wells (1813), P. Matthew (1831), E. Blythe (1835, 1837), A. Wallace (1858), C. Darwin (1858, 1859); mas apenas Darwin foi capaz de revelar o significado desse fenômeno como o principal fator da evolução e criou a teoria da seleção natural. Ao contrário da seleção artificial realizada pelos humanos, a seleção natural é determinada pela influência do meio ambiente sobre os organismos.

Segundo Darwin, a seleção natural é a “sobrevivência dos organismos mais aptos”, como resultado da evolução ocorrer com base na variabilidade hereditária incerta ao longo de uma série de gerações.

A seleção natural é a principal força motriz da evolução, e qualquer tipo de organismo vivo que já viveu na Terra foi, de uma forma ou de outra, formado sob a influência da seleção natural.

A teoria evolucionista afirma que cada espécie se desenvolve e muda propositalmente para melhor se adaptar ao seu ambiente.

No processo de evolução, muitas espécies de insetos e peixes adquiriram cores protetoras, o ouriço tornou-se invulnerável graças às suas agulhas e o homem tornou-se dono de um sistema nervoso muito complexo.

Além disso, graças à transferência de informação genética ( herança genética) os descendentes herdam suas qualidades básicas de seus pais. Assim, os descendentes de indivíduos fortes também estarão relativamente bem adaptados e a sua participação na massa total de indivíduos aumentará.

Após uma mudança de várias dezenas ou centenas de gerações, a aptidão média dos indivíduos de uma determinada espécie aumenta acentuadamente.

A seleção natural ocorre automaticamente. De geração em geração, todos os organismos vivos são submetidos a testes rigorosos em todos os mínimos detalhes da sua estrutura e do funcionamento de todos os seus sistemas em diversas condições.

Somente aqueles que passam neste teste são selecionados e dão origem à próxima geração. Darwin escreveu: “A seleção natural examina diariamente e de hora em hora em todo o mundo as menores variações, descartando as ruins, preservando e somando as boas, trabalhando silenciosa e imperceptivelmente, onde e quando a oportunidade se apresentar, para melhorar cada ser orgânico em relação às condições. sua vida, orgânica e inorgânica.

Não notamos nada dessas lentas mudanças no desenvolvimento até que o ponteiro do tempo marque os séculos decorridos.”

Assim, a seleção natural é o único fator que garante a adaptação de todos os organismos vivos às condições ambientais em constante mudança e regula as interações harmoniosas entre os genes dentro de cada organismo.

Questão 2

Qualquer célula, como qualquer sistema vivo, apesar dos processos contínuos de decomposição e síntese, ingestão e liberação de diversos compostos químicos, tem a capacidade inerente de manter sua composição e todas as suas propriedades em um nível relativamente constante.

Essa constância é preservada apenas nas células vivas e, quando morrem, é violada muito rapidamente.

A estabilidade das células (assim como de outros sistemas vivos) é mantida ativamente como resultado de processos complexos de autorregulação ou autorregulação.

Em resposta ao sinal, um processo é iniciado, e como resultado a alteração resultante é eliminada. Quando o estado normal do sistema é restaurado, isso serve como um novo sinal para encerrar o processo.

Como funciona o sistema de sinalização celular, como ele garante processos de autorregulação nele? A recepção de sinais dentro da célula é realizada por suas enzimas. As enzimas, como a maioria das proteínas, têm uma estrutura instável. Sob a influência de vários factores, incluindo muitos agentes químicos, a estrutura da enzima é perturbada e a sua actividade catalítica é perdida.

Essa alteração costuma ser reversível, ou seja, após a eliminação do fator ativo, a estrutura da enzima volta ao normal e sua função catalítica é restaurada.

Como resultado desta interação, a estrutura da enzima é deformada e a sua atividade catalítica é perdida.

Questão 3

As mutações levam ao surgimento de novas características hereditárias, a partir das quais os criadores selecionam as propriedades que são benéficas para os humanos.

Na natureza, as mutações são observadas relativamente raramente, por isso os criadores usam amplamente mutações artificiais. Os impactos que aumentam a frequência das mutações são chamados de mutagênicos. A frequência das mutações é aumentada pelos raios ultravioleta e pelos raios X, bem como pelos produtos químicos que atuam no DNA ou no aparelho que garante a divisão.

A importância da mutagênese experimental para o melhoramento de plantas não foi imediatamente compreendida.

L. Stadler, que foi o primeiro a obter mutações artificiais em plantas cultivadas sob a influência dos raios X em 1928, acreditava que elas não teriam significado para a seleção prática.

Ele concluiu que a probabilidade de obter experimentalmente alterações por mutagênese que seriam superiores às formas encontradas na natureza é insignificante. Muitos outros cientistas também tiveram uma atitude negativa em relação à mutagênese.

A. A. Sapegin e L. N. Delaunay foram os primeiros pesquisadores a mostrar a importância das mutações artificiais para o melhoramento de plantas.

Em seus experimentos realizados em 1928-1932. em Odessa e Kharkov, uma série de formas mutantes economicamente úteis foram obtidas no trigo. Em 1934, A. A. Sapegin publicou o artigo “Mutação de raios X como fonte de novas formas de plantas agrícolas”, que indicava novas formas de criação de matéria-prima no melhoramento de plantas com base no uso de radiação ionizante.

Mas mesmo depois disso, o uso da mutagênese experimental no melhoramento de plantas continuou a ser visto de forma negativa por muito tempo.

Somente no final da década de 50 surgiu um interesse crescente pelo problema do uso da mutagênese experimental no melhoramento genético. Esteve associado, em primeiro lugar, a grandes sucessos da física e da química nuclear, que permitiram utilizar diversas fontes de radiação ionizante (reatores nucleares, aceleradores de partículas, isótopos radioativos, etc.) e produtos químicos altamente reativos para obter mutações e, em segundo lugar, com estes métodos obtendo alterações hereditárias praticamente valiosas em uma ampla variedade de culturas.

O trabalho sobre mutagênese experimental no melhoramento de plantas desenvolveu-se de maneira especialmente ampla nos últimos anos.

São realizados de forma muito intensa na Suécia, Rússia, Japão, EUA, Índia, Checoslováquia, França e alguns outros países.

De grande valor são as mutações resistentes a fungos (ferrugem, ferrugem, oídio, esclerotinia) e outras doenças. A criação de variedades imunes é uma das principais tarefas do melhoramento, e os métodos de radiação e mutagênese química devem desempenhar um papel importante na sua solução bem-sucedida.

Com a ajuda da radiação ionizante e dos mutagênicos químicos, é possível eliminar certas deficiências nas variedades de culturas e criar formas com características economicamente úteis: não acamadas, resistentes ao gelo, resistentes ao frio, de maturação precoce, com alto teor de proteínas e glúten.

Existem duas formas principais de melhoramento utilizando mutações artificiais: 1) utilização direta de mutações obtidas das melhores variedades liberadas; 2) o uso de mutações no processo de hibridização.

No primeiro caso, a tarefa é melhorar as variedades existentes de acordo com algumas características económicas e biológicas e corrigir as suas deficiências individuais.

Este método é considerado promissor no melhoramento genético para resistência a doenças. Supõe-se que mutações de resistência podem ser rapidamente obtidas a partir de qualquer variedade valiosa e que as suas outras características económicas e biológicas podem ser preservadas intactas.

O método de uso direto de mutações é projetado para a rápida criação de material de partida com as características e propriedades desejadas.

No entanto, a utilização direta e rápida de mutações, dadas as elevadas exigências impostas às variedades de melhoramento modernas, nem sempre dá resultados positivos.

Até o momento, mais de 300 variedades mutantes de plantas agrícolas foram criadas no mundo.

Alguns deles apresentam vantagens significativas sobre as variedades originais. Valiosas formas mutantes de trigo, milho, soja e outras culturas agrícolas e vegetais foram obtidas nos últimos anos em instituições de pesquisa em nosso país.

Desenvolvimento de conceitos evolutivos. Evidência de evolução.

Evoluçãoé o processo de desenvolvimento histórico do mundo orgânico.

A essência deste processo é a adaptação contínua dos seres vivos às condições ambientais diversas e em constante mudança, e à crescente complexidade da organização dos seres vivos ao longo do tempo. No decorrer da evolução, ocorre a transformação de algumas espécies em outras.

Os principais da teoria evolutiva– a ideia de desenvolvimento histórico de formas de vida relativamente simples para formas de vida mais altamente organizadas.

Os fundamentos da teoria materialista científica da evolução foram lançados pelo grande naturalista inglês Charles Darwin. Antes de Darwin, a biologia era dominada principalmente pelo conceito incorreto da imutabilidade histórica das espécies, de que existem tantas delas quantas foram criadas por Deus. No entanto, mesmo antes de Darwin, os biólogos mais perspicazes compreenderam a inconsistência das visões religiosas sobre a natureza, e alguns deles chegaram especulativamente a ideias evolucionistas.

O cientista natural mais proeminente, antecessor do Ch.

Darwin foi o famoso cientista francês Jean Baptiste Lamarck. Em seu famoso livro “Filosofia da Zoologia” ele provou a variabilidade das espécies. Lamarck enfatizou que a constância das espécies é apenas um fenômeno aparente, está associada à curta duração das observações das espécies. As formas de vida superiores, segundo Lamarck, evoluíram das inferiores no processo de evolução.

A doutrina evolucionista de Lamarck não foi suficientemente conclusiva e não recebeu amplo reconhecimento entre os seus contemporâneos. Somente depois dos excelentes trabalhos de Charles Darwin a ideia evolucionista tornou-se geralmente aceita.

A ciência moderna possui muitos fatos que comprovam a existência do processo evolutivo.

São dados de bioquímica, genética, embriologia, anatomia, sistemática, biografia, paleontologia e muitas outras disciplinas.

Evidência embriológica– semelhança dos estágios iniciais do desenvolvimento embrionário dos animais. Estudando o período embrionário de desenvolvimento em vários grupos de vertebrados, K. M. Baer descobriu a semelhança desses processos em vários grupos de organismos, especialmente nos estágios iniciais de desenvolvimento. Mais tarde, com base nestas descobertas, E.

Haeckel expressa a ideia de que esta semelhança tem significado evolutivo e com base nela é formulada a “lei biogenética” - a ontogênese é um breve reflexo da filogenia. Cada indivíduo em seu desenvolvimento individual (ontogênese) passa pelos estágios embrionários das formas ancestrais. Estudar apenas os estágios iniciais de desenvolvimento do embrião de qualquer vertebrado não nos permite determinar com precisão a que grupo pertencem. As diferenças são formadas em estágios posteriores de desenvolvimento.

Quanto mais próximos os grupos aos quais pertencem os organismos estudados, mais tempo as características comuns serão preservadas durante a embriogênese.?

Morfológico– muitas formas combinam as características de várias unidades sistemáticas grandes. Ao estudar diferentes grupos de organismos, torna-se óbvio que em vários aspectos eles são fundamentalmente semelhantes.

Por exemplo, a estrutura do membro em todos os animais de quatro patas é baseada em um membro com cinco dedos. Esta estrutura básica em diferentes espécies é transformada em conexão com diferentes condições de vida: este é o membro de um equídeo, que repousa sobre apenas um dedo ao caminhar, e a nadadeira de um mamífero marinho, e o membro escavador de uma toupeira, e a asa de um morcego.

Órgãos construídos de acordo com um único plano e desenvolvidos a partir de rudimentos únicos são chamados de homólogos.

Órgãos homólogos por si só não podem servir como evidência de evolução, mas sua presença indica a origem de grupos semelhantes de organismos de um ancestral comum. Um exemplo notável de evolução é a presença de órgãos vestigiais e atavismos. Os órgãos que perderam sua função original, mas permanecem no corpo, são chamados de vestigiais. Exemplos de rudimentos incluem: o apêndice em humanos, que desempenha função digestiva em mamíferos ruminantes; os ossos pélvicos de cobras e baleias, que não desempenham nenhuma função para elas; vértebras coccígeas em humanos, que são consideradas os rudimentos da cauda que nossos ancestrais distantes tinham.

Os atavismos são a manifestação nos organismos de estruturas e órgãos característicos de formas ancestrais. Exemplos clássicos de atavismos são múltiplos mamilos e cauda em humanos.

Paleontológico– os restos fósseis de muitos animais podem ser comparados entre si e podem ser detectadas semelhanças. Baseado no estudo de restos fósseis de organismos e comparação com formas vivas. Eles têm suas vantagens e desvantagens. As vantagens incluem a oportunidade de ver em primeira mão como um determinado grupo de organismos mudou em diferentes períodos.

As desvantagens incluem que os dados paleontológicos são muito incompletos por vários motivos. Estas incluem a rápida reprodução de organismos mortos por animais que se alimentam de carniça; os organismos de corpo mole são extremamente mal preservados; e, finalmente, que apenas uma pequena fracção dos restos fósseis está a ser descoberta.

Diante disso, existem muitas lacunas nos dados paleontológicos, que são o principal objeto de críticas dos oponentes da teoria da evolução.

Biogeográfico– distribuição de animais e plantas pela superfície do nosso planeta. Comparação da flora e da fauna de diferentes continentes, mostrando que as diferenças entre a sua flora e a sua fauna são maiores quanto mais antigo e mais forte é o seu isolamento entre si.

Como se sabe, o estado da crosta terrestre está em constante mudança, e a posição atual dos continentes foi formada em tempos (geológicos) recentes.

Antes disso, todos os continentes foram aproximados e unidos em um só continente.

A separação dos continentes ocorreu gradativamente, alguns separados mais cedo, outros mais tarde. Cada nova espécie altamente organizada procurou se espalhar pelo maior território possível. A ausência de formas mais organizadas em qualquer território indica que este território se separou antes de algumas espécies se formarem ou terem tempo de se espalhar para ele. Isto por si só não explica o mecanismo pelo qual as espécies surgiram, mas indica que diferentes espécies se formaram em diferentes áreas e em diferentes momentos.

A classificação moderna dos organismos foi proposta por Linnaeus muito antes da teoria da evolução proposta por Darwin.

Claro, pode-se supor que toda a diversidade de espécies vegetais e animais foi criada simultaneamente, e cada uma delas foi criada independentemente uma da outra.

Porém, a taxonomia, baseada nas semelhanças morfológicas dos organismos, os une em grupos. A existência de tais grupos (gêneros, famílias, ordens) sugere que cada grupo taxonômico é o resultado da adaptação de diversas espécies a condições ambientais específicas.

Doutrina evolucionária de Charles Darwin.

Suas principais disposições e significado.
Digite, digite critérios. Populações.

As pré-condições da evolução por si só não podem levar à evolução. Para que ocorra o processo evolutivo, levando ao aparecimento de adaptações e à formação de novas espécies e outros táxons, são necessárias as forças motrizes da evolução.

Atualmente, a doutrina das forças motrizes da evolução criada por Darwin (a luta pela existência e a seleção natural) foi complementada com novos fatos graças às conquistas da genética e da ecologia modernas.

A luta pela existência e suas formas

De acordo com os conceitos da ecologia moderna, indivíduos da mesma espécie estão unidos em populações e existem populações de espécies diferentes em determinados ecossistemas.

As relações dos indivíduos dentro das populações e com indivíduos de populações de outras espécies, bem como com as condições ambientais nos ecossistemas, são consideradas como luta pela existência.

Darwin acreditava que a luta pela existência é o resultado da multiplicação exponencial das espécies e do surgimento de um número excessivo de indivíduos com recursos alimentares limitados.

Ou seja, a palavra “luta” significava essencialmente competição por alimentos em condições de superpopulação.

De acordo com as ideias modernas, qualquer relacionamento pode ser elemento da luta pela existência - tanto competitivo quanto mutuamente benéfico (cuidar dos filhos, assistência mútua). A superpopulação não é uma condição necessária para a luta pela existência. Consequentemente, actualmente, a luta pela existência é entendida de forma mais ampla do que segundo Darwin, e não se reduz à luta competitiva no sentido literal da palavra.

Existem duas formas principais de luta pela existência: luta direta e luta indireta.

Luta direta- qualquer relação em que haja contato físico, em um grau ou outro, entre indivíduos da mesma espécie ou de espécies diferentes dentro de suas populações.

As consequências desta luta podem ser muito diferentes para as partes interagentes. A luta direta pode ser intraespecífica ou interespecífica.

Exemplos de luta intraespecífica direta podem ser: competição entre famílias de gralhas por locais de nidificação, entre lobos por presas, entre machos por território.

Isso também é alimentar os filhotes com leite nos mamíferos, assistência mútua na construção de ninhos nos pássaros, proteção contra inimigos, etc.

Luta indireta- qualquer relação entre indivíduos de diferentes populações que utilizam recursos alimentares, território e condições ambientais comuns, sem contato direto entre si.

O controle indireto pode ser intraespecífico, interespecífico e com fatores ambientais abióticos.

Exemplos de luta indireta podem ser a relação entre bétulas individuais em um denso bosque de bétulas (luta intraespecífica), entre ursos polares e raposas árticas, leões e hienas por presas e plantas amantes da luz e da sombra (luta interespecífica).

Além disso, o controle indireto é a diferente resistência das plantas ao fornecimento de umidade e minerais ao solo, e dos animais às condições de temperatura (luta contra fatores ambientais abióticos).

O resultado da luta pela existência é o sucesso ou fracasso desses indivíduos em sobreviver e deixar descendentes, ou seja, seleção natural, bem como mudanças nos territórios, mudanças nas necessidades ambientais, etc.

Seleção natural e suas formas

De acordo com Darwin, a seleção natural se expressa na sobrevivência preferencial e no abandono de descendentes pelos indivíduos mais aptos e na morte dos menos aptos.

A genética moderna expandiu essa ideia. A diversidade de genótipos nas populações, decorrente dos pré-requisitos da evolução, leva ao aparecimento de diferenças fenotípicas entre os indivíduos. Como resultado da luta pela existência em cada população, indivíduos com fenótipos e genótipos úteis em determinado ambiente sobrevivem e deixam descendentes.

Consequentemente, a ação da seleção é a diferenciação (preservação seletiva) dos fenótipos e a reprodução dos genótipos adaptativos. Como a seleção ocorre de acordo com os fenótipos, isso determina a importância da variabilidade fenotípica (modificação) na evolução.

A variedade de modificações influencia o grau de diversidade dos fenótipos analisados pela seleção natural e permite que uma espécie sobreviva em condições ambientais variáveis. No entanto, a variabilidade da modificação não pode ser um pré-requisito para a evolução, uma vez que não afeta o pool genético da população.

A seleção natural é um processo histórico direcionado de diferenciação (preservação seletiva) de fenótipos e reprodução de genótipos adaptativos em populações.

Dependendo das condições ambientais das populações na natureza, duas formas principais de seleção natural podem ser observadas: condução e estabilização.

Seleção de direção opera em condições ambientais mudando gradualmente em uma determinada direção.

Preserva fenótipos desviantes úteis e remove fenótipos desviantes antigos e inúteis. Nesse caso, ocorre um deslocamento do valor médio da norma de reação das características e um deslocamento de sua curva de variação em uma direção específica sem alterar seus limites.

Se a seleção agir dessa forma em uma série de gerações (F1 → F2 → F3), isso levará à formação de uma nova norma de reação para características.

Não se sobrepõe à norma de reação anterior. Como resultado, novos genótipos adaptativos são formados na população. Esta é a razão da transformação gradual da população em uma nova espécie. Foi esta forma de seleção que Darwin considerou a força motriz da evolução.

Como resultado da ação da seleção de direção, algumas características podem desaparecer em novas condições, enquanto outras podem desenvolver-se e melhorar.

A ação unidirecional da seleção natural leva ao alongamento das raízes nos esclerófitos, aumento da acuidade visual, auditiva e olfativa nos predadores e suas presas.

Seleção estabilizadora opera sob condições ambientais constantes e ótimas para as populações.

Ele mantém o mesmo fenótipo e remove quaisquer fenótipos que se desviem dele. Nesse caso, o valor médio da norma de reação das características não muda, mas os limites de sua curva de variação se estreitam. Consequentemente, a diversidade genotípica e fenotípica que surge como resultado das pré-condições da evolução é reduzida.

Isto ajuda a consolidar genótipos anteriores e preservar as espécies existentes. O resultado desta forma de seleção é a existência atual de organismos antigos (relíquias).

Relíquia(do latim relictum - resto) tipos- organismos vivos preservados na flora e na fauna modernas ou numa determinada região como remanescentes de um grupo ancestral. Em eras geológicas passadas, eles eram difundidos e desempenhavam um papel importante nos ecossistemas.

As forças motrizes da evolução são a seleção natural e a luta pela existência.

Existem duas formas de luta pela existência: luta direta e indireta. Existem duas formas principais de seleção natural na natureza: condução e estabilização.

O fator norteador da evolução segundo Darwin

Toda a nossa dignidade está no pensamento. Não é o espaço ou o tempo, que não podemos preencher, que nos eleva, mas é ela, o nosso pensamento.

Aprendamos a pensar bem: este é o princípio básico da moralidade.

Charles Darwin nasceu no inverno frio de 1809 na Inglaterra. Seu pai era Robert Waring, filho do famoso cientista e talentoso poeta Erasmus Darwin.

A mãe do pequeno Charles morreu quando ele ainda não tinha 8 anos.

Logo Charles foi enviado para estudar em uma escola primária e, um ano depois, foi transferido para o Dr. Beutler, chefe do ginásio. C. Darwin estudou muito mediocremente, embora muito cedo tenha “despertado” o seu amor pela natureza, bem como um interesse “vivo” pela flora e pela fauna. O fator norteador da evolução de acordo com Darwin Ele gostava de coletar insetos, vários minerais, flores e conchas.

Depois de terminar o ensino médio em 1825, o jovem Darwin ingressou brilhantemente na Universidade de Edimburgo. Ele estudou lá por apenas dois anos. Depois de uma tentativa frustrada de se tornar médico, Darwin decide tentar ser padre. Para isso, o jovem ingressa em Cambridge. Ele completou seus estudos sem se destacar dos demais alunos. Ele foi atraído por algo completamente diferente: sociedades de naturalistas e botânicos, excursões dedicadas às ciências naturais. Nesses anos, foi publicado o primeiro trabalho do cientista, que continha suas anotações e observações do mundo natural.

Em 1831, Darwin iniciou uma viagem ao redor do mundo, durante a qual durante 5 anos conheceu a natureza das mais diversas partes do planeta. Como resultado das observações que fez durante as suas viagens, escreveu vários trabalhos dedicados às observações geológicas de ilhas vulcânicas e recifes de coral.

Eles trouxeram fama a Darwin nos círculos científicos.

Em 1839, Darwin casou-se, o que o obrigou a ficar em Londres. A saúde debilitada de Charles leva a uma mudança para Doane, onde Darwin permanece pelo resto de sua vida. Lá ele desenvolve a questão da origem das espécies e formula a ideia de seleção natural. O fator norteador da evolução segundo Darwin É publicado o ensaio “A Origem das Espécies por Meio da Seleção Natural”, no qual sua teoria é exaustivamente comprovada e evidências indiscutíveis são fornecidas.

Seu nome ganhou reconhecimento e fama em todo o mundo. Todas as obras subsequentes de Darwin representam desenvolvimentos adicionais de seus ensinamentos. Por exemplo, algumas explicações sobre a origem do homem a partir dos macacos.

Depois de divulgar sua teoria, C.Darwin recebeu vários prêmios por seu trabalho, tornando-se membro honorário de inúmeras sociedades científicas.

O cientista morreu em 1882, tendo vivido até os 74 anos. Os ensinamentos de Darwin glorificaram o seu nome durante séculos, marcando uma nova abordagem à doutrina da origem da humanidade.

Para que a educação dos filhos seja bem-sucedida, é necessário que as pessoas que os criam se eduquem continuamente.

Fatores elementares de evolução- factores que alteram a frequência de alelos e genótipos numa população (a estrutura genética da população). Existem vários fatores elementares básicos da evolução: processo de mutação, variabilidade combinativa, ondas populacionais e deriva genética, isolamento, seleção natural.

Processo de mutação leva ao surgimento de novos alelos (ou genes) e suas combinações como resultado de mutações.

Como resultado da mutação, é possível uma transição de um gene de um estado alélico para outro (A→a) ou uma mudança no gene em geral (A→C). O processo de mutação, devido à aleatoriedade das mutações, não tem direção e, sem a participação de outros fatores evolutivos, não pode direcionar mudanças na população natural.

Fornece apenas material evolutivo elementar para a seleção natural. Mutações recessivas no estado heterozigoto constituem uma reserva oculta de variabilidade que pode ser usada pela seleção natural quando as condições de existência mudam.

Variabilidade combinativa surge como resultado da formação nos descendentes de novas combinações de genes já existentes herdados de seus pais.

As causas da variabilidade combinativa são: cruzamento cromossômico (recombinação); segregação aleatória de cromossomos homólogos na meiose; combinação aleatória de gametas durante a fertilização.

Ondas da vida- flutuações periódicas e não periódicas no tamanho da população, tanto para cima como para baixo.

As causas das ondas populacionais podem ser:

mudanças periódicas nos fatores ambientais ambientais (flutuações sazonais de temperatura, umidade, etc.);
mudanças não periódicas (desastres naturais);
colonização de novos territórios pela espécie (acompanhada de um aumento acentuado do número).

As ondas populacionais atuam como um fator evolutivo em pequenas populações onde pode ocorrer deriva genética.

Deriva genética- mudança aleatória não direcional nas frequências alélicas e genotípicas nas populações. Em pequenas populações, a ação de processos aleatórios leva a consequências perceptíveis. Se a população for pequena, então, como resultado de eventos aleatórios, alguns indivíduos, independentemente de sua constituição genética, podem ou não deixar descendentes, como resultado dos quais as frequências de alguns alelos podem mudar significativamente ao longo de uma ou mais gerações. .

Assim, com uma redução acentuada no tamanho da população (por exemplo, devido a flutuações sazonais, redução dos recursos alimentares, incêndios, etc.), entre os poucos indivíduos sobreviventes podem existir genótipos raros.

Se no futuro o tamanho da população for restaurado devido a esses indivíduos, isso levará a uma mudança aleatória nas frequências alélicas no pool genético da população. Assim, as ondas populacionais servem como fornecedoras de material evolutivo.

Isolamentoé causada pelo surgimento de vários fatores que impedem a travessia livre.

A troca de informações genéticas entre as populações resultantes cessa, e como resultado as diferenças iniciais nos pools genéticos dessas populações aumentam e se fixam. Populações isoladas podem sofrer diversas mudanças evolutivas e gradualmente se transformar em espécies diferentes.

Existem isolamento espacial e biológico. O isolamento espacial (geográfico) está associado a obstáculos geográficos (barreiras de água, montanhas, desertos, etc.) e, para populações sedentárias, simplesmente a longas distâncias.

O isolamento biológico é causado pela impossibilidade de acasalamento e fertilização (devido a mudanças no momento da reprodução, estrutura ou outros fatores que impedem o cruzamento), pela morte dos zigotos (devido a diferenças bioquímicas nos gametas) e pela esterilidade da prole (como resultado de conjugação cromossômica prejudicada durante a gametogênese).

O significado evolutivo do isolamento é que ele perpetua e aumenta as diferenças genéticas entre as populações.

As mudanças nas frequências de genes e genótipos causadas pelos fatores evolutivos discutidos acima são aleatórias e não direcionais.

O fator orientador da evolução é a seleção natural.

Seleção natural- um processo pelo qual predominantemente indivíduos com características úteis para a população sobrevivem e deixam descendentes. A seleção opera em populações; seus objetos são os fenótipos de indivíduos individuais. Porém, a seleção baseada em fenótipos é uma seleção de genótipos, pois não são características, mas genes que são transmitidos aos descendentes.

Como resultado, numa população há um aumento no número relativo de indivíduos que possuem uma determinada propriedade ou qualidade. Assim, a seleção natural é o processo de reprodução diferencial (seletiva) de genótipos.

Não apenas as propriedades que aumentam a probabilidade de deixar descendentes estão sujeitas à seleção, mas também as características que não estão diretamente relacionadas à reprodução. Em alguns casos, a seleção pode ter como objetivo criar adaptações mútuas das espécies entre si (flores das plantas e insetos que as visitam).

Também podem aparecer sinais prejudiciais ao indivíduo, mas que garantem a sobrevivência da espécie como um todo (uma abelha que pica morre, mas ao atacar um inimigo salva a família). Em geral, a seleção desempenha um papel criativo na natureza, pois a partir de mudanças hereditárias não direcionadas são fixadas aquelas que podem levar à formação de novos grupos de indivíduos mais perfeitos em determinadas condições de existência.

Existem três formas principais de seleção natural: estabilizadora, impulsionadora e perturbadora.

Seleção estabilizadora visa preservar mutações que levam a menor variabilidade no valor médio da característica.

Opera sob condições ambientais relativamente constantes, ou seja, enquanto persistirem as condições que levaram à formação de um ou outro signo (propriedade).

Por exemplo, a preservação do tamanho e formato da flor em plantas polinizadas por insetos, uma vez que as flores devem corresponder ao tamanho do corpo do inseto polinizador.

Conservação de espécies relíquias.

A seleção de condução visa preservar mutações que alteram o valor médio de uma característica. Ocorre quando as condições ambientais mudam. Os indivíduos de uma população apresentam algumas diferenças de genótipo e fenótipo, e com mudanças de longo prazo no ambiente externo, alguns indivíduos da espécie com alguns desvios da norma podem ganhar vantagem na atividade vital e na reprodução.

A curva de variação se desloca na direção da adaptação às novas condições de existência. Por exemplo, o surgimento de resistência a pesticidas em insectos e roedores, e resistência a antibióticos em microrganismos.

Ou o melanismo industrial, por exemplo, o escurecimento da cor da borboleta mariposa das bétulas nas áreas industriais desenvolvidas da Inglaterra. Nessas áreas, a casca das árvores escurece devido ao desaparecimento de líquenes sensíveis à poluição do ar, e as borboletas de cor escura são menos visíveis nos troncos das árvores.

A seleção disruptiva visa preservar as mutações que levam ao maior desvio do valor médio de uma característica.

A seleção descontínua ocorre quando as condições ambientais mudam de tal forma que os indivíduos com desvios extremos da norma ganham uma vantagem. Como resultado da seleção descontínua, forma-se o polimorfismo populacional, ou seja, a presença de vários grupos que diferem de alguma forma. Por exemplo, com ventos fortes frequentes nas ilhas oceânicas, os insetos com asas bem desenvolvidas ou com asas rudimentares são preservados.

Questão 1

Vários naturalistas ingleses chegaram à ideia da existência da seleção natural independentemente uns dos outros e quase simultaneamente: W. Wells (1813), P. Matthew (1831), E. Blythe (1835, 1837), A. Wallace ( 1858), C. Darwin (1858, 1859); mas apenas Darwin foi capaz de revelar o significado desse fenômeno como o principal fator da evolução e criou a teoria da seleção natural. Ao contrário da seleção artificial realizada pelos humanos, a seleção natural é determinada pela influência do meio ambiente sobre os organismos. Segundo Darwin, a seleção natural é a “sobrevivência dos organismos mais aptos”, como resultado da evolução ocorrer com base na variabilidade hereditária incerta ao longo de uma série de gerações.

A seleção natural é a principal força motriz da evolução, e qualquer tipo de organismo vivo que já viveu na Terra foi, de uma forma ou de outra, formado sob a influência da seleção natural.

A teoria evolucionista afirma que cada espécie se desenvolve e muda propositalmente para melhor se adaptar ao seu ambiente. No processo de evolução, muitas espécies de insetos e peixes adquiriram cores protetoras, o ouriço tornou-se invulnerável graças às suas agulhas e o homem tornou-se dono de um sistema nervoso muito complexo.

Podemos dizer que a evolução é o processo de otimização de todos os organismos vivos e o principal mecanismo da evolução é a seleção natural. A sua essência é que indivíduos mais adaptados têm mais oportunidades de sobrevivência e reprodução e, portanto, produzem mais descendentes do que indivíduos mal adaptados. Além disso, graças à transferência de informação genética ( herança genética) os descendentes herdam suas qualidades básicas de seus pais. Assim, os descendentes de indivíduos fortes também estarão relativamente bem adaptados e a sua participação na massa total de indivíduos aumentará. Após uma mudança de várias dezenas ou centenas de gerações, a aptidão média dos indivíduos de uma determinada espécie aumenta acentuadamente.

A seleção natural ocorre automaticamente. De geração em geração, todos os organismos vivos são submetidos a testes rigorosos em todos os mínimos detalhes de sua estrutura, no funcionamento de todos os seus sistemas em diversas condições. Somente aqueles que passam neste teste são selecionados e dão origem à próxima geração. Darwin escreveu: “A seleção natural examina diariamente e de hora em hora em todo o mundo as menores variações, descartando as ruins, preservando e somando as boas, trabalhando silenciosa e imperceptivelmente, onde e quando a oportunidade se apresentar, para melhorar cada ser orgânico em relação às condições. sua vida, orgânica e inorgânica. Não notamos nada dessas lentas mudanças no desenvolvimento até que o ponteiro do tempo marque os séculos decorridos.”

Questão 2

A alta estabilidade dos sistemas vivos não pode ser explicada pelas propriedades dos materiais com os quais são construídos, uma vez que proteínas, gorduras e carboidratos apresentam pouca estabilidade. A estabilidade das células (assim como de outros sistemas vivos) é mantida ativamente como resultado de processos complexos de autorregulação ou autorregulação.

A base para a regulação da atividade celular são os processos de informação, ou seja, processos nos quais a comunicação entre links individuais do sistema é realizada por meio de sinais. Um sinal é uma mudança que ocorre em algum link do sistema. Em resposta ao sinal, um processo é iniciado, e como resultado a alteração resultante é eliminada. Quando o estado normal do sistema é restaurado, isso serve como um novo sinal para encerrar o processo.

O mecanismo de autorregulação celular baseia-se no fato de que a substância cujo conteúdo é regulado é capaz de interagir especificamente com a enzima que a gera. Como resultado desta interação, a estrutura da enzima é deformada e a sua atividade catalítica é perdida.

Questão 3

A mutagênese artificial é uma nova fonte importante de criação de material de partida no melhoramento de plantas. Mutações induzidas artificialmente são a matéria-prima para a obtenção de novas variedades de plantas, microrganismos e, menos comumente, animais. As mutações levam ao surgimento de novas características hereditárias, a partir das quais os criadores selecionam as propriedades que são benéficas para os humanos.

A importância da mutagênese experimental para o melhoramento de plantas não foi imediatamente compreendida. L. Stadler, que foi o primeiro a obter mutações artificiais em plantas cultivadas sob a influência dos raios X em 1928, acreditava que elas não teriam significado para a seleção prática. Ele concluiu que a probabilidade de obter experimentalmente alterações por mutagênese que seriam superiores às formas encontradas na natureza é insignificante. Muitos outros cientistas também tiveram uma atitude negativa em relação à mutagênese.

A. A. Sapegin e L. N. Delaunay foram os primeiros pesquisadores a mostrar a importância das mutações artificiais para o melhoramento de plantas. Em seus experimentos realizados em 1928-1932. em Odessa e Kharkov, uma série de formas mutantes economicamente úteis foram obtidas no trigo. Em 1934, A. A. Sapegin publicou o artigo “A mutação de raios X como fonte de novas formas de plantas agrícolas”, que indicava novas formas de criação de matéria-prima no melhoramento de plantas com base no uso de radiação ionizante.

Mas mesmo depois disso, o uso da mutagênese experimental no melhoramento de plantas continuou a ser visto de forma negativa por muito tempo. Somente no final da década de 50 surgiu um interesse crescente pelo problema do uso da mutagênese experimental no melhoramento genético. Esteve associado, em primeiro lugar, a grandes sucessos da física e da química nuclear, que permitiram utilizar diversas fontes de radiação ionizante (reatores nucleares, aceleradores de partículas, isótopos radioativos, etc.) e produtos químicos altamente reativos para obter mutações e, em segundo lugar, com estes métodos obtendo alterações hereditárias praticamente valiosas em uma ampla variedade de culturas.

O trabalho sobre mutagênese experimental no melhoramento de plantas desenvolveu-se de maneira especialmente ampla nos últimos anos. São realizados de forma muito intensa na Suécia, Rússia, Japão, EUA, Índia, Checoslováquia, França e alguns outros países.

No primeiro caso, a tarefa é melhorar as variedades existentes de acordo com algumas características económicas e biológicas e corrigir as suas deficiências individuais. Este método é considerado promissor no melhoramento genético para resistência a doenças. Supõe-se que mutações de resistência podem ser rapidamente obtidas a partir de qualquer variedade valiosa e que as suas outras características económicas e biológicas podem ser preservadas intactas.

O método de uso direto de mutações é projetado para a rápida criação de material de partida com as características e propriedades desejadas. No entanto, a utilização direta e rápida de mutações, dadas as elevadas exigências impostas às variedades de melhoramento modernas, nem sempre dá resultados positivos.

Até o momento, mais de 300 variedades mutantes de plantas agrícolas foram criadas no mundo. Alguns deles apresentam vantagens significativas sobre as variedades originais. Valiosas formas mutantes de trigo, milho, soja e outras culturas agrícolas e vegetais foram obtidas nos últimos anos em instituições de pesquisa em nosso país.

As principais disposições da teoria evolucionária de Charles Darwin Variabilidade Hereditariedade Seleção artificial Luta pela existência Seleção natural	A base da teoria evolutiva de Charles Darwin é a ideia de espécie, sua variabilidade no processo de adaptação ao meio ambiente e na transmissão de características dos ancestrais aos descendentes. A evolução das formas culturais ocorre sob a influência da seleção artificial, cujos fatores são a variabilidade, a hereditariedade e a atividade criativa humana, e a evolução das espécies naturais é realizada graças à seleção natural, cujos fatores são a variabilidade, a hereditariedade e o luta pela existência.
	Forças motrizes da evolução
	raças e variedades	mundo orgânico
	variabilidade hereditária e seleção artificial	a luta pela existência e seleção natural baseada na variabilidade hereditária

Variabilidade

Ao comparar muitas raças de animais e variedades de plantas, Darwin percebeu que dentro de qualquer espécie de animal e planta, e na cultura, dentro de qualquer variedade e raça, não existem indivíduos idênticos. Com base nas instruções de K. Linnaeus de que os pastores de renas reconhecem todos os cervos de seu rebanho, os pastores reconhecem todas as ovelhas e muitos jardineiros reconhecem variedades de jacintos e tulipas pelos bulbos, Darwin concluiu que a variabilidade é inerente a todos os animais e plantas.

Analisando o material sobre a variabilidade dos animais, o cientista percebeu que qualquer mudança nas condições de vida é suficiente para causar variabilidade. Assim, Darwin entendeu a variabilidade como a capacidade dos organismos de adquirir novas características sob a influência das condições ambientais. Ele distinguiu as seguintes formas de variabilidade:

Em seus livros “Sobre a origem das espécies por meio da seleção natural, ou a preservação das raças favorecidas na luta pela vida” (1859) e “Mudanças nos animais domésticos e nas plantas cultivadas” (1868), Darwin descreveu em detalhes a variedade de raças de animais domésticos e analisou sua origem. Ele notou a diversidade de raças de gado, que são cerca de 400. Elas diferem entre si em uma série de características: cor, formato do corpo, grau de desenvolvimento esquelético e muscular, presença e formato dos chifres. O cientista examinou detalhadamente a questão da origem destas raças e chegou à conclusão de que todas as raças de gado europeias, apesar das grandes diferenças entre elas, originaram-se de duas formas ancestrais domesticadas pelo homem.

As raças de ovelhas domésticas também são extremamente diversas, são mais de 200, mas vêm de um número limitado de ancestrais - muflão e argali. Diferentes raças de porcos domésticos também foram criadas a partir de formas selvagens de javali, que, no processo de domesticação, alteraram muitas características de sua estrutura. As raças de cães, coelhos, galinhas e outros animais domésticos são extraordinariamente diversas.

Darwin estava particularmente interessado na questão da origem dos pombos. Ele provou que todas as raças existentes de pombos descendem de um ancestral selvagem - o pombo da rocha (da montanha). As raças de pombos são tão diferentes que qualquer ornitólogo, ao encontrá-las na natureza, as reconheceria como espécies independentes. No entanto, Darwin mostrou sua origem comum com base nos seguintes fatos:

nenhuma das espécies de pombos selvagens, exceto o rochoso, possui características de raças domésticas;
muitas características de todas as raças domésticas são semelhantes às do pombo selvagem. Os pombos domésticos não constroem ninhos nas árvores, mantendo o instinto de um pombo selvagem. Todas as raças têm o mesmo comportamento ao cortejar uma fêmea;
ao cruzar pombos de raças diferentes, às vezes aparecem híbridos com características de um pombo selvagem;
todos os híbridos entre quaisquer raças de pombos são férteis, o que confirma que pertencem à mesma espécie. É bastante óbvio que todas essas numerosas raças foram o resultado de uma mudança em uma forma original. Esta conclusão também é verdadeira para a maioria dos animais domésticos e plantas cultivadas.

Darwin prestou muita atenção ao estudo de diversas variedades de plantas cultivadas. Assim, comparando diversas variedades de repolho, ele concluiu que todas foram criadas pelo homem a partir da mesma espécie selvagem: diferem no formato das folhas com flores e sementes semelhantes. As plantas ornamentais, por exemplo, diferentes variedades de amores-perfeitos, produzem uma variedade de flores e suas folhas são quase iguais. As variedades de groselha têm uma variedade de frutas, mas as folhas são quase iguais.

Razões para variabilidade. Tendo mostrado a variedade de formas de variabilidade, Darwin explicou as causas materiais da variabilidade, que são os fatores ambientais, as condições de existência e desenvolvimento dos seres vivos. Mas a influência desses fatores varia dependendo do estado fisiológico do organismo e do estágio de seu desenvolvimento. Entre as causas específicas da variabilidade, Darwin identifica:

influência direta ou indireta (através do sistema reprodutivo) das condições de vida (clima, alimentação, cuidados, etc.);
tensão funcional dos órgãos (exercício ou não exercício);
cruzamento (aparecimento nos híbridos de características não características das formas originais);
mudanças causadas pela dependência correlativa de partes do corpo.

Dentre as diversas formas de variabilidade para o processo evolutivo, as mudanças hereditárias são de suma importância como material primário para variedade, raça e especiação - aquelas mudanças que são fixadas nas gerações subsequentes.

Hereditariedade

Por hereditariedade, Darwin entendeu a capacidade dos organismos de preservar suas espécies, características varietais e individuais em seus descendentes. Essa característica era bem conhecida e representava variação hereditária. Darwin analisou detalhadamente a importância da hereditariedade no processo evolutivo. Ele chamou a atenção para casos de híbridos do mesmo naipe na primeira geração e divisão de caracteres na segunda geração. Ele estava ciente da hereditariedade associada ao sexo, atavismos híbridos e uma série de outros fenômenos de hereditariedade;

Ao mesmo tempo, Darwin observou que o estudo da variabilidade e da hereditariedade, suas causas e padrões imediatos está associado a grandes dificuldades. A ciência da época ainda não conseguia dar uma resposta satisfatória a uma série de questões importantes. As obras de G. Mendel também eram desconhecidas de Darwin. Só muito mais tarde começaram extensas pesquisas sobre variabilidade e hereditariedade, e a genética moderna deu um passo gigantesco no estudo dos fundamentos materiais, causas e mecanismos da hereditariedade e da variabilidade, na compreensão causal desses fenômenos.

Darwin atribuiu grande importância à presença de variabilidade e hereditariedade na natureza, considerando-as os principais fatores da evolução, que é de natureza adaptativa [mostrar] .

Natureza adaptativa da evolução

Darwin em sua obra "A Origem das Espécies..." observou a característica mais importante do processo evolutivo - a adaptação contínua das espécies às condições de existência e a melhoria da organização das espécies como resultado do acúmulo de adaptações . No entanto, observou que a adaptabilidade de uma espécie, desenvolvida por selecção às condições de existência, embora seja importante para a autopreservação e auto-reprodução das espécies, não pode ser absoluta, é sempre relativa e só é útil naquelas; condições ambientais nas quais as espécies existem há muito tempo. A forma do corpo, os órgãos respiratórios e outras características dos peixes são adequados apenas para a vida na água e não para a vida terrestre. A coloração verde dos gafanhotos camufla os insetos na vegetação verde, etc.

O processo de adaptação expedita pode ser traçado usando o exemplo de qualquer grupo de organismos que tenha sido suficientemente estudado em termos evolutivos. Um bom exemplo é a evolução do cavalo.

O estudo dos ancestrais do cavalo permitiu mostrar que sua evolução esteve associada à transição da vida nas florestas em solo pantanoso para a vida nas estepes abertas e secas. Mudanças nos ancestrais conhecidos do cavalo ocorreram nas seguintes direções:

aumento do crescimento devido à transição para a vida em espaços abertos (o alto crescimento é uma adaptação à expansão do horizonte nas estepes);
um aumento na velocidade de corrida foi alcançado aliviando o esqueleto das pernas e reduzindo gradualmente o número de dedos (a capacidade de correr rapidamente tem um valor protetor e permite encontrar corpos d'água e áreas de alimentação de forma mais eficaz);
intensificação da função de trituração do aparelho dentário como resultado do desenvolvimento de cristas nos molares, o que foi especialmente importante em conexão com a transição para a alimentação de vegetação cerealífera resistente.

Naturalmente, junto com essas mudanças, também ocorreram outras correlatas, por exemplo, alongamento do crânio, mudanças no formato das mandíbulas, na fisiologia da digestão, etc.

Junto com o desenvolvimento das adaptações, a chamada diversidade adaptativa aparece na evolução de qualquer grupo. Está no facto de, tendo como pano de fundo a unidade de organização e a presença de características sistemáticas comuns, os representantes de qualquer grupo natural de organismos diferem sempre em características específicas que determinam a sua adaptabilidade a condições de vida específicas.

Por viverem em condições de vida semelhantes, formas não relacionadas de organismos podem adquirir adaptações semelhantes. Por exemplo, formas sistematicamente distantes como o tubarão (classe Peixes), o ictiossauro (classe Répteis) e o golfinho (classe Mamíferos) têm uma aparência semelhante, o que é uma adaptação às mesmas condições de vida em um determinado ambiente, neste caso na água . A semelhança entre organismos sistematicamente distantes é chamada de convergência (veja abaixo). Em protozoários sésseis, esponjas, celenterados, anelídeos, crustáceos, equinodermos e ascídias, observa-se o desenvolvimento de rizóides semelhantes a raízes, com a ajuda dos quais se fortalecem no solo. Muitos destes organismos caracterizam-se por um formato corporal em forma de pedúnculo, o que permite, durante o sedentarismo, suavizar os golpes das ondas, os impactos das barbatanas dos peixes, etc. Todas as formas sésseis são caracterizadas pela tendência à formação de aglomerados de indivíduos e até à colonialidade, onde o indivíduo fica subordinado a um novo todo - a colônia, o que reduz a probabilidade de morte por danos mecânicos.

Em diferentes condições de vida, formas relacionadas de organismos adquirem diferentes adaptações, ou seja, duas ou mais espécies podem surgir de uma forma ancestral. Darwin chamou esse processo de divergência de espécies em diferentes condições ambientais de divergência (veja abaixo). Um exemplo disso são os tentilhões das Ilhas Galápagos (oeste do Equador): alguns se alimentam de sementes, outros de cactos e outros de insetos. Cada uma dessas formas difere da outra no tamanho e formato do bico e pode ter surgido como resultado de variabilidade e seleção divergentes.

As adaptações dos mamíferos placentários são ainda mais diversas, entre as quais existem formas terrestres de corrida rápida (cães, veados), espécies com estilo de vida arbóreo (esquilo, macaco), animais que vivem na terra e na água (castores, focas), vivendo no ambiente aéreo (morcegos), animais aquáticos (baleias, golfinhos) e espécies com estilo de vida subterrâneo (toupeiras, musaranhos). Todos eles descendem de um único ancestral primitivo - um mamífero insetívoro arbóreo (Fig. 3).

A adaptação nunca é absolutamente perfeita devido à duração do processo de acumulação de adaptações. Mudanças no relevo, clima, composição da fauna e flora, etc. pode mudar rapidamente a direção da seleção, e então as adaptações desenvolvidas em algumas condições de existência perdem seu significado em outras, para as quais novas adaptações começam a ser desenvolvidas novamente. Ao mesmo tempo, o número de algumas espécies diminui, enquanto as mais adaptadas aumentam. Organismos recém-adaptados podem reter sinais anteriores de adaptação, que nas novas condições de existência não são de importância decisiva para a autopreservação e a auto-reprodução. Isso permitiu a Darwin falar sobre a inadequação dos sinais de adaptação, que eram frequentemente encontrados na organização e no comportamento dos organismos. Isto é especialmente visto quando o comportamento dos organismos não é determinado pelo seu modo de vida. Assim, os pés palmados dos gansos servem de adaptação para a natação e a sua presença é aconselhável. No entanto, os gansos da montanha também têm pés palmados, o que é claramente impraticável devido ao seu estilo de vida. A fragata geralmente não pousa na superfície do oceano, embora, como os gansos da montanha, tenha pés palmados. É seguro dizer que as membranas eram necessárias e úteis para os ancestrais dessas aves, assim como as aves aquáticas modernas. Com o tempo, os descendentes se adaptaram às novas condições de vida e perderam o hábito de nadar, mas mantiveram os órgãos de natação.

Sabe-se que muitas plantas são sensíveis às oscilações de temperatura e esta é uma resposta adequada à periodicidade sazonal da vegetação e da reprodução. No entanto, tal sensibilidade às flutuações de temperatura pode levar à mortalidade em massa das plantas se as temperaturas subirem no outono, estimulando a transição para floração e frutificação repetidas. Isso impede a preparação normal das plantas perenes para o inverno e elas morrem quando o tempo frio chega. Todos estes exemplos indicam relativa viabilidade.

A relatividade da conveniência manifesta-se quando há uma mudança significativa nas condições de existência do organismo, pois neste caso a perda do caráter adaptativo de uma ou outra característica é especialmente evidente. Em particular, a construção racional de tocas com saídas ao nível da água do rato almiscarado é destrutiva durante as cheias de inverno. Reações errôneas são frequentemente observadas em aves migratórias. Às vezes, as aves aquáticas voam para nossas latitudes antes da abertura dos reservatórios, e a falta de comida neste momento leva à sua morte em massa.

A finalidade é um fenômeno que surgiu historicamente sob a ação constante da seleção natural e, portanto, se manifesta de forma diferente em diferentes estágios de evolução. Além disso, a relatividade da aptidão oferece a possibilidade de maior reestruturação e melhoria das adaptações disponíveis para um determinado tipo, ou seja, a infinidade do processo evolutivo.

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No entanto, tendo fundamentado a questão da variabilidade e da hereditariedade como factores de evolução, Darwin mostrou que por si só ainda não explicam o surgimento de novas raças de animais, variedades de plantas, espécies ou a sua aptidão. O grande mérito de Darwin é ter desenvolvido a doutrina da seleção como o fator principal e direcionador na evolução das formas domésticas (seleção artificial) e das espécies selvagens (seleção natural).

Darwin estabeleceu que, como resultado da seleção, ocorre uma mudança nas espécies, ou seja, a seleção leva à divergência - desvio da forma original, divergência de características em raças e variedades, formação de uma grande variedade delas [mostrar] .

Natureza divergente da evolução

Darwin desenvolveu o princípio da divergência, ou seja, a divergência de características de variedades e raças, usando o exemplo da seleção artificial. Posteriormente, ele usou esse princípio para explicar a origem das espécies animais e vegetais, sua diversidade, o surgimento da diferenciação entre as espécies e a fundamentação da doutrina da origem monofilética das espécies a partir de uma raiz comum.

A divergência do processo evolutivo deriva dos fatos da variabilidade multidirecional, da sobrevivência preferencial e da reprodução em várias gerações de variantes extremas que competem entre si em menor grau. As formas intermediárias, cuja vida requer alimentação e habitats semelhantes, encontram-se em condições menos favoráveis e, portanto, morrem mais rapidamente. Isso leva a uma lacuna maior entre as opções extremas, à formação de novas variedades, que posteriormente se tornam espécies independentes.

A divergência sob o controle da seleção natural leva à diferenciação das espécies e à sua especialização. Por exemplo, o gênero chapim reúne espécies que vivem em diferentes locais (biótopos) e se alimentam de diferentes alimentos (Fig. 2). Nas borboletas da família das borboletas brancas, a divergência foi no sentido de as lagartas se adaptarem ao consumo de diversas plantas alimentícias - repolho, nabo, rutabaga e outras plantas silvestres da família das crucíferas. Entre os botões de ouro, uma espécie vive na água, outras vivem em locais pantanosos, florestas ou prados.

Com base na semelhança, bem como na origem comum, a taxonomia une espécies intimamente relacionadas de plantas e animais em gêneros, gêneros em famílias, famílias em ordens, etc. A taxonomia moderna é um reflexo da natureza monofilética da evolução.

O princípio da divergência desenvolvido por Darwin tem importante significado biológico. Explica a origem da riqueza das formas de vida, as formas de desenvolvimento de numerosos e mais diversos habitats.

Uma consequência direta do desenvolvimento divergente da maioria dos grupos dentro de habitats semelhantes é a convergência - a convergência de caracteres e o desenvolvimento de características aparentemente semelhantes em formas de origens diferentes. Um exemplo clássico de convergência é a semelhança da forma do corpo e dos órgãos de movimento de um tubarão (peixe), ictiossauro (réptil) e golfinho (mamífero), ou seja, a semelhança das adaptações à vida na água (Fig. 3). Existem semelhanças entre os mamíferos placentários e marsupiais, entre o menor pássaro, o beija-flor, e a borboleta grande, a mariposa-colibri-falcão. A semelhança convergente de órgãos individuais ocorre em animais e plantas não relacionados, ou seja, é construído em uma base genética diferente.

Progresso e regressão

Darwin mostrou que a consequência inevitável da evolução divergente é o desenvolvimento progressivo da natureza orgânica, do simples ao complexo. Este processo histórico de organização crescente é bem ilustrado por dados paleontológicos e também se reflete no sistema natural de plantas e animais, combinando formas inferiores e superiores.

Assim, a evolução pode seguir caminhos diferentes. As principais direções do desenvolvimento evolutivo e os padrões morfofisiológicos da evolução foram desenvolvidos detalhadamente pelo Acadêmico. UM. Severtsov (ver macroevolução).

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Seleção artificial

Analisando as características das raças de animais domésticos e variedades de plantas cultivadas, Darwin chamou a atenção para o desenvolvimento significativo nelas justamente daquelas características que são valorizadas pelo homem. Isso foi conseguido usando a mesma técnica: ao criar animais ou plantas, os criadores deixavam para reprodução aqueles exemplares que mais plenamente satisfaziam suas necessidades e de geração em geração acumulavam mudanças úteis para o homem, ou seja, realizou seleção artificial.

Por seleção artificial, Darwin entendeu um sistema de medidas para melhorar as raças existentes e criar novas raças de animais e variedades de plantas com características hereditárias úteis (economicamente) e distinguiu as seguintes formas de seleção artificial:

Criação intencional de uma raça ou variedade. Ao iniciar o trabalho, o criador se propõe uma determinada tarefa em relação às características que deseja desenvolver em determinada raça. Em primeiro lugar, estas características devem ser economicamente valiosas ou satisfazer as necessidades estéticas dos seres humanos. As características com as quais o criador trabalha podem ser tanto morfológicas quanto funcionais. Estes também podem incluir a natureza do comportamento animal, por exemplo, a combatividade na briga de galos. Ao resolver a tarefa que lhe foi proposta, o criador seleciona do material já disponível tudo o que há de melhor, no qual se manifestam as características que lhe interessam, pelo menos em pequena medida. Os indivíduos selecionados são mantidos isolados para evitar cruzamentos indesejados. O criador então seleciona pares para cruzar. Depois disso, a partir da primeira geração, ele seleciona rigorosamente o melhor material e rejeita aqueles que não atendem aos requisitos.

Assim, a seleção metódica é um processo criativo que leva à formação de novas raças e variedades. Usando este método, o criador, como um escultor, esculpe novas formas orgânicas de acordo com um plano pré-pensado. O seu sucesso depende do grau de variabilidade da forma original (quanto mais as características mudam, mais fácil é encontrar as alterações desejadas) e do tamanho do lote original (num lote grande há maiores oportunidades de escolha).

A seleção metódica em nosso tempo, usando as conquistas da genética, foi significativamente melhorada e tornou-se a base da teoria e prática modernas de melhoramento animal e vegetal.

Seleção inconsciente realizado por uma pessoa sem uma tarefa específica e pré-definida. Esta é a forma mais antiga de seleção artificial, cujos elementos já eram utilizados pelos povos primitivos. Com a seleção inconsciente, a pessoa não tem como meta criar uma nova raça, variedade, mas apenas deixa para a tribo e reproduz predominantemente os melhores indivíduos. Assim, por exemplo, um camponês que tem duas vacas, querendo usar uma delas para carne, matará aquela que dá menos leite; Das galinhas, ele usa as piores galinhas poedeiras para obter carne. Em ambos os casos, o camponês, preservando os animais mais produtivos, realiza a seleção dirigida, embora não tenha como objetivo a criação de novas raças. É precisamente esta forma primitiva de seleção que Darwin chama de seleção inconsciente.

Darwin enfatizou a importância particular da seleção inconsciente do ponto de vista teórico, uma vez que esta forma de seleção esclarece o processo de especiação. Pode ser visto como uma ponte entre a seleção artificial e a natural. A seleção artificial foi um bom modelo no qual Darwin decifrou o processo de morfogênese. A análise da seleção artificial de Darwin desempenhou um papel importante na fundamentação do processo evolutivo: em primeiro lugar, ele finalmente estabeleceu a posição da variabilidade: em segundo lugar, estabeleceu os mecanismos básicos da morfogênese (variabilidade, hereditariedade, reprodução preferencial de indivíduos com características úteis) e, finalmente , mostrou as formas de desenvolvimento de adaptações expeditas e divergência de variedades e raças. Estas importantes premissas abriram caminho para uma solução bem-sucedida para o problema da seleção natural.

A doutrina da seleção natural como fator impulsionador e orientador do desenvolvimento histórico do mundo orgânico -
parte central da teoria da evolução de Darwin .

A base da seleção natural é a luta pela existência - as complexas relações entre os organismos e sua conexão com o meio ambiente.

Luta pela existência

Na natureza, existe uma tendência constante à reprodução ilimitada de todos os organismos em progressão geométrica. [mostrar] .

Pelos cálculos de Darwin, uma caixa de papoula contém 3 mil sementes, e uma planta de papoula cultivada a partir de uma semente produz até 60 mil sementes. Muitos peixes põem anualmente de 10 a 100 mil ovos, bacalhau e esturjão - até 6 milhões.

O cientista russo K. A. Timiryazev dá o seguinte exemplo que ilustra este ponto.

O dente-de-leão, segundo estimativas aproximadas, produz 100 sementes. Destas, 100 plantas poderão crescer no próximo ano, cada uma das quais também produzirá 100 sementes. Isso significa que com reprodução desimpedida, o número de descendentes de um dente-de-leão poderia ser representado como uma progressão geométrica: o primeiro ano - 1 planta; segundo - 100; terceiro - 10.000; décimo ano - 10 18 plantas. Para reassentar os descendentes de um dente-de-leão obtido no décimo ano, será necessária uma área 15 vezes maior que a área do globo.

Esta conclusão pode ser alcançada analisando a capacidade reprodutiva de uma grande variedade de plantas e animais.

No entanto, se contarmos, por exemplo, o número de dentes-de-leão em uma determinada área de um prado ao longo de vários anos, verifica-se que o número de dentes-de-leão muda pouco. Situação semelhante é observada entre representantes da fauna. Aqueles. a "progressão geométrica da reprodução" nunca é realizada, porque entre os organismos há uma luta por espaço, comida, abrigo, competição na escolha de um parceiro sexual, uma luta pela sobrevivência durante as flutuações de temperatura, umidade, iluminação, etc. Nessa luta, a maioria dos nascidos morre (elimina, é retirada) sem deixar descendência e, portanto, na natureza o número de indivíduos de cada espécie em média permanece constante. Nesse caso, os indivíduos sobreviventes revelam-se os mais adaptados às condições de existência.

Darwin colocou a discrepância entre o número de indivíduos nascidos e o número de indivíduos que sobrevivem até a idade adulta como resultado de relacionamentos complexos e variados com outros seres vivos e fatores ambientais como base de sua doutrina da luta pela existência ou da luta pela vida [mostrar] . Ao mesmo tempo, Darwin percebeu que este termo não tinha sucesso e alertou que o estava usando num sentido metafórico amplo, e não literalmente.

Darwin reduziu as várias manifestações da luta pela existência a três tipos:

luta interespecífica - a relação de um organismo com indivíduos de outras espécies (relações interespecíficas);
luta intraespecífica - relações entre indivíduos e grupos de indivíduos da mesma espécie (relações intraespecíficas)
luta com as condições do ambiente externo inorgânico - a relação dos organismos e espécies com as condições físicas de vida, o ambiente abiótico

As relações intraespecíficas também são bastante complexas (relações entre indivíduos de sexos diferentes, entre gerações parentais e filhas, entre indivíduos da mesma geração em processo de desenvolvimento individual, relações em rebanho, rebanho, colônia, etc.). A maioria das formas de relações intraespecíficas são importantes para a reprodução da espécie e manutenção do seu número, garantindo a mudança de gerações. Com um aumento significativo no número de indivíduos de uma espécie e restrições nas condições de sua existência (por exemplo, com plantações densas), surge uma interação aguda entre indivíduos, o que leva à morte de alguns ou de todos os indivíduos ou à sua eliminação de reprodução. Formas extremas de tais relacionamentos incluem luta intraespecífica e canibalismo - comendo indivíduos da própria espécie.

O combate às condições ambientais inorgânicas ocorre em função das condições climáticas e do solo, temperatura, umidade, luz e outros fatores que afetam a vida dos organismos. Durante o processo de evolução, espécies de animais e plantas desenvolvem adaptações à vida em um determinado ambiente.

Note-se que as três principais formas de luta pela existência na natureza não se realizam isoladamente - estão intimamente interligadas, pelo que as relações entre indivíduos, grupos de indivíduos e espécies são multifacetadas e bastante complexas.

Darwin foi o primeiro a revelar o conteúdo e o significado de conceitos tão importantes na biologia como “meio ambiente”, “condições externas”, “inter-relações dos organismos” no processo de sua vida e desenvolvimento. O acadêmico I. I. Shmalgauzen considerou a luta pela existência um dos principais fatores da evolução.

Seleção natural

A seleção natural, ao contrário da seleção artificial, é realizada na própria natureza e consiste na seleção dentro de uma espécie dos indivíduos mais adaptados às condições de um determinado ambiente. Darwin descobriu uma certa semelhança nos mecanismos de seleção artificial e natural: na primeira forma de seleção, a vontade consciente ou inconsciente do homem é incorporada nos resultados, na segunda, as leis da natureza prevalecem. Em ambos os casos, novas formas são criadas, mas com seleção artificial, apesar de a variabilidade afetar todos os órgãos e propriedades dos animais e plantas, as raças animais e variedades vegetais resultantes retêm características que são úteis para os humanos, mas não para os próprios organismos. . Pelo contrário, a selecção natural preserva indivíduos cujas mudanças são úteis para a sua própria existência em determinadas condições.

Em “A Origem das Espécies”, Darwin dá a seguinte definição de seleção natural: “A preservação das diferenças ou mudanças individuais benéficas e a destruição das prejudiciais eu chamei de seleção natural, ou a sobrevivência do mais apto” (c)-(Darwin Cap. Origem das Espécies - M., L.; Ele alerta que a “seleção” deve ser entendida como uma metáfora, como um fato de sobrevivência, e não como uma escolha consciente.

Assim, a seleção natural é entendida como um processo que ocorre constantemente na natureza, no qual os indivíduos mais adaptados de cada espécie sobrevivem e deixam descendentes e os menos adaptados morrem. [mostrar] . A extinção dos inadaptados é chamada de eliminação.

Consequentemente, como resultado da seleção natural, as espécies mais adaptadas às condições ambientais específicas em que ocorrem as suas vidas sobrevivem.

Mudanças constantes nas condições ambientais durante um longo período de tempo causam uma variedade de alterações hereditárias individuais, que podem ser neutras, prejudiciais ou benéficas. Como resultado da competição de vida na natureza, ocorre uma constante eliminação seletiva de alguns indivíduos e a sobrevivência e reprodução preferencial daqueles que, ao mudarem, adquiriram características úteis. Como resultado do cruzamento, ocorre uma combinação de características de duas formas diferentes. Assim, de geração em geração, acumulam-se pequenas mudanças hereditárias úteis e suas combinações, que com o tempo se tornam traços característicos de populações, variedades e espécies. Além disso, devido à lei da correlação, simultaneamente à intensificação das mudanças adaptativas no corpo, ocorre também uma reestruturação de outras características. A seleção influencia constantemente todo o organismo, seus órgãos externos e internos, sua estrutura e função. Isto revela o papel criativo da seleção (ver microevolução).

Darwin escreveu: “Metaforicamente falando, podemos dizer que a seleção natural investiga diariamente, de hora em hora, em todo o mundo, as menores mudanças, descartando o que é ruim, preservando e acrescentando o que é bom, trabalhando silenciosamente, invisivelmente, onde e quando a oportunidade se apresentar, para melhorar cada ser orgânico em relação às condições de sua vida, orgânico e inorgânico" (c)-(Darwin Ch. Origem das Espécies. - M., Leningrado; Selkhozgi, 1937, p. 174.).

A seleção natural é um processo histórico. Seu efeito se manifesta após muitas gerações, quando sutis mudanças individuais são somadas, combinadas e tornam-se características adaptativas características de grupos de organismos (populações, espécies, etc.).

Seleção sexual. Como um tipo especial de seleção natural intraespecífica, Darwin identificou a seleção sexual, sob a influência da qual se formam as características sexuais secundárias (cores brilhantes e várias decorações de machos de muitas aves, diferenças sexuais no desenvolvimento, aparência, comportamento de outros animais) em o processo de relações ativas entre os sexos dos animais, especialmente durante a época de reprodução.

Darwin distinguiu entre dois tipos de seleção sexual:

briga entre machos por uma fêmea
buscas ativas, escolha de machos por fêmeas, os machos só competem entre si para excitar as fêmeas, que escolhem os machos mais atraentes

Os resultados de ambos os tipos de seleção sexual diferem. Com a primeira forma de seleção surgem descendentes fortes e saudáveis, machos bem armados (aparecimento de esporas, chifres). Durante o segundo, são potencializadas características sexuais secundárias dos machos, como o brilho da plumagem, as características dos cantos de acasalamento e o cheiro emitido pelo macho, que serve para atrair a fêmea. Apesar da aparente inadequação de tais características, por atraírem predadores, tal macho tem maior chance de deixar descendentes, o que acaba sendo benéfico para a espécie como um todo. O resultado mais importante da seleção sexual é o aparecimento de características sexuais secundárias e dimorfismo sexual associado.

Sob circunstâncias diferentes, a seleção natural pode prosseguir em ritmos diferentes. Notas de Darwin circunstâncias que favorecem a seleção natural:

o número de indivíduos e sua diversidade, aumentando a probabilidade de mudanças benéficas;
uma frequência bastante alta de manifestação de alterações hereditárias incertas;
intensidade de reprodução e taxa de mudança geracional;
cruzamento não relacionado, aumentando a gama de variabilidade na prole. Darwin observa que a polinização cruzada ocorre ocasionalmente, mesmo entre plantas autopolinizadoras;

isolamento de um grupo de indivíduos, impedindo-os de cruzar com o restante dos organismos de uma determinada população;

Características comparativas da seleção artificial e natural
Indicador de comparação	Evolução das formas culturais (seleção artificial)	Evolução das espécies naturais (seleção natural)
Material para seleção	Variabilidade hereditária individual
Fator seletivo	Humano	Luta pela existência
A natureza da ação de seleção	Acumulação de mudanças em uma série sucessiva de gerações
Velocidade de ação de seleção	Atua rapidamente (seleção metódica)	Age lentamente, a evolução é gradual
Resultados da seleção	Criação de formas úteis ao ser humano; formação de raças e variedades	Educação de adaptações ao meio ambiente; formação de espécies e táxons maiores

ampla distribuição das espécies, uma vez que nos limites da distribuição os indivíduos encontram condições diferentes e a seleção natural irá em direções diferentes e aumentará a diversidade intraespecífica.

Na sua forma mais geral, o esquema de ação da seleção natural, segundo Darwin, se resume ao seguinte. Devido à variabilidade indefinida inerente a todos os organismos, dentro de uma espécie aparecem indivíduos com novas características. Eles diferem dos indivíduos comuns de um determinado grupo (espécie) em suas necessidades. Devido à diferença entre as formas antigas e as novas, a luta pela existência leva algumas delas à eliminação. Via de regra, são eliminados os organismos menos evadidos que se tornaram intermediários no processo de divergência. As formas intermediárias encontram-se em condições de intensa competição. Isto significa que a monotonia, que aumenta a concorrência, é prejudicial, e as formas evasivas encontram-se numa posição mais vantajosa e o seu número aumenta. O processo de divergência (divergência de características) ocorre constantemente na natureza. Como resultado, novas variedades são formadas e essa separação de variedades leva, em última análise, ao surgimento de novas espécies.

Assim, a evolução das formas culturais ocorre sob a influência da seleção artificial, cujos componentes (fatores) são a variabilidade, a hereditariedade e a atividade criativa humana. A evolução das espécies naturais se dá graças à seleção natural, cujos fatores são a variabilidade, a hereditariedade e a luta pela existência. As características comparativas dessas formas de evolução são apresentadas na tabela.

O processo de especiação de Darwin

Darwin viu o surgimento de novas espécies como um longo processo de acumulação de mudanças benéficas, aumentando de geração em geração. O cientista considerou pequenas mudanças individuais como os primeiros passos da especiação. A sua acumulação ao longo de muitas gerações leva à formação de variedades, que considerou como passos para a formação de uma nova espécie. A transição de um para outro ocorre como resultado da ação cumulativa da seleção natural. Uma variedade, segundo Darwin, é uma espécie emergente, e uma espécie é uma variedade distinta.

No processo de evolução, vários novos podem surgir de uma espécie ancestral. Por exemplo, a espécie A, em decorrência da divergência, pode dar origem a duas novas espécies B e C, que por sua vez servirão de base para outras espécies (D, E), etc. Das formas alteradas, apenas as variedades mais desviadas sobrevivem e dão origem a descendentes, cada uma das quais produz novamente um leque de formas alteradas, e novamente as mais desviadas e mais bem adaptadas sobrevivem. Assim, passo a passo, surgem diferenças cada vez maiores entre formas extremas, evoluindo finalmente para diferenças entre espécies, famílias, etc. O motivo da divergência, segundo Darwin, é a presença de variabilidade incerta, competição intraespecífica e a natureza multidirecional da ação de seleção. Uma nova espécie também pode surgir como resultado da hibridização entre duas espécies (A x B).

Assim, C. Darwin em seus ensinamentos combina os aspectos positivos da doutrina das espécies de C. Linnaeus (reconhecimento da realidade das espécies na natureza) e J.-B. Lamarck (reconhecimento da variabilidade ilimitada das espécies) e comprova o caminho natural de sua formação com base na variabilidade hereditária e na seleção. Foram oferecidos quatro critérios de espécie - morfológicos, geográficos, ecológicos e fisiológicos. No entanto, como destacou Darwin, essas características não foram suficientes para classificar claramente as espécies.

A espécie é um fenômeno histórico; surge, desenvolve-se, atinge o pleno desenvolvimento e depois, sob alterações das condições ambientais, desaparece, dando lugar a outras espécies, ou muda ela própria, dando origem a outras formas.

Extinção de especies

A doutrina de Darwin sobre a luta pela existência, a seleção natural e a divergência explica satisfatoriamente a questão da extinção das espécies. Ele mostrou que em condições ambientais em constante mudança, algumas espécies, diminuindo em número, devem inevitavelmente morrer e dar lugar a outras, mais bem adaptadas a essas condições. Assim, no processo de evolução, a destruição e a criação de formas orgânicas são constantemente realizadas como condição necessária para o desenvolvimento.

A razão para a extinção de espécies pode ser várias condições ambientais desfavoráveis para as espécies, uma diminuição na plasticidade evolutiva das espécies, um atraso na taxa de variação das espécies ou na taxa de mudança nas condições e especialização estreita. Espécies mais competitivas substituem outras, como demonstra claramente o registo fóssil.

Avaliando a teoria evolutiva de Charles Darwin, deve-se notar que ele comprovou o desenvolvimento histórico da natureza viva, explicou os caminhos da especiação como um processo natural e realmente fundamentou a formação de adaptações dos sistemas vivos como resultado da seleção natural, revelando para o primeira vez sua natureza relativa. Charles Darwin explicou as principais causas e forças motrizes da evolução das plantas e dos animais na cultura e na natureza. Os ensinamentos de Darwin foram a primeira teoria materialista da evolução dos seres vivos. Sua teoria desempenhou um papel importante no fortalecimento da visão histórica da natureza orgânica e determinou em grande parte o desenvolvimento da biologia e de todas as ciências naturais.

Na teoria evolucionista de Darwin, o pré-requisito para a evolução é variabilidade hereditária, e as forças motrizes da evolução são luta pela existência e seleção natural. Ao criar a teoria evolutiva, Charles Darwin voltou-se repetidamente para os resultados da prática de criação. Darwin mostrou que a base para a diversidade de variedades e raças é a variabilidade. Variabilidade- o processo de surgimento de diferenças nos descendentes em relação aos ancestrais, que determinam a diversidade dos indivíduos dentro de uma variedade ou raça. Darwin acredita que as causas da variabilidade são a influência de fatores ambientais sobre os organismos (diretos e indiretos, através do “sistema reprodutivo”), bem como a natureza dos próprios organismos (uma vez que cada um deles reage especificamente à influência do ambiente externo). ambiente). Darwin, analisando as formas de variabilidade, identificou três delas: definida, indefinida e correlativa.

Variabilidade específica ou de grupo- é a variabilidade que ocorre sob a influência de algum fator ambiental que atua igualmente sobre todos os indivíduos de uma variedade ou raça e muda em uma determinada direção. Exemplos dessa variabilidade incluem aumento do peso corporal em todas as espécies animais com boa alimentação, mudanças na pelagem sob a influência do clima, etc. Uma certa variabilidade é generalizada, abrange toda a geração e se expressa em cada indivíduo de forma semelhante. . É não hereditário, ou seja, nos descendentes do grupo modificado, quando colocados em outras condições ambientais, as características adquiridas pelos pais não são herdadas.

Variabilidade incerta ou individual se manifesta especificamente em cada indivíduo, ou seja, singular, de natureza individual. Está associada a diferenças em indivíduos da mesma variedade ou raça em condições semelhantes. Esta forma de variabilidade é incerta, ou seja, uma característica nas mesmas condições pode mudar em direções diferentes. Por exemplo, uma variedade de plantas produz espécimes com diferentes cores de flores, diferentes intensidades de cor de pétalas, etc. A razão para este fenômeno era desconhecida para Darwin. A variabilidade incerta ou individual é de natureza hereditária, ou seja, é transmitida de forma estável aos descendentes. Esta é a sua importância para a evolução.

No variabilidade correlativa ou correlativa uma alteração em um órgão causa alterações em outros órgãos. Por exemplo, cães com pelagem pouco desenvolvida geralmente têm dentes subdesenvolvidos, pombos com certas pernas têm membranas entre os dedos, pombos com bico longo geralmente têm pernas longas, gatos brancos com olhos azuis geralmente são surdos, etc. , Darwin tira uma conclusão importante: uma pessoa, ao selecionar qualquer característica estrutural, quase “provavelmente mudará involuntariamente outras partes do corpo com base em misteriosas leis de correlação”.

Tendo determinado a forma de variabilidade, Darwin chega à conclusão de que apenas as mudanças hereditárias são importantes para o processo evolutivo, uma vez que somente elas podem se acumular de geração em geração. Segundo Darwin, os principais fatores na evolução das formas culturais são a variabilidade hereditária e a seleção feita pelos humanos (Darwin chamou essa seleção de artificial). A variabilidade é um pré-requisito necessário para a seleção artificial, mas não determina a formação de novas raças e variedades.

A evolução das espécies na natureza, segundo Darwin, é determinada por fatores semelhantes aos que determinam a evolução das formas culturais.

Quais são as forças motrizes por trás da evolução das espécies na natureza? Darwin considerou a explicação da variabilidade histórica das espécies possível apenas através da divulgação das razões da adaptabilidade a determinadas condições. Darwin chegou à conclusão de que a adequação das espécies naturais, assim como das formas culturais, é resultado da seleção, mas não foi produzida pelo homem, mas pelas condições ambientais.

Como funciona a seleção natural? Darwin considera uma de suas condições mais importantes no ambiente natural a superpopulação de espécies, que surge como consequência da progressão geométrica da reprodução. Darwin notou que indivíduos de espécies que produzem relativamente poucos descendentes reais acabam se reproduzindo de forma bastante intensa. Por exemplo, uma lombriga produz até 200 mil ovos por dia, uma perca fêmea põe 200-300 mil e ovos de bacalhau até 10 milhões de ovos. O mesmo pode ser observado nas plantas: uma planta de cardo produz até 19 mil sementes, bolsa de pastor - mais de 70 mil, vassoura - 143 mil, meimendro - mais de 400 mil, etc. os filhotes podem dar origem a uma geração que em 750 anos totalizará 19 milhões de indivíduos. Assim, a fertilidade dos organismos como um todo é muito alta, mas na verdade, na natureza, nunca são observados os números de indivíduos de quaisquer espécies de animais e plantas que se poderiam esperar. Uma parte significativa da prole morre por vários motivos. Darwin conclui que a superpopulação é a principal (embora não a única) causa da ocorrência entre organismos luta pela existência. Ele dá um significado amplo e metafórico ao conceito de “luta pela existência”. Em A Origem das Espécies, Darwin escreve: “Devo alertar que utilizo este termo num sentido amplo e metafórico, incluindo aqui a dependência de uma criatura de outra, e incluindo também (mais importante) não apenas a vida de um indivíduo, mas também o seu sucesso em deixar descendentes." A luta dos organismos ocorre tanto entre si quanto com as condições físico-químicas do meio ambiente. Pode ter a natureza de confrontos diretos entre organismos ou, mais frequentemente observado, de conflitos indiretos. Os organismos concorrentes podem nem mesmo entrar em contato uns com os outros e, ainda assim, estar em um estado de luta feroz (por exemplo, abetos e azedas crescendo sob eles).

Entre os fatores que limitam o número de espécies (isso significa causar uma luta pela existência), Darwin inclui a quantidade de alimentos, a presença de predadores, diversas doenças e condições climáticas desfavoráveis. Esses fatores podem influenciar a abundância das espécies direta e indiretamente através de uma cadeia de relações complexas. As contradições mútuas entre organismos desempenham um papel muito importante na limitação do número de espécies. Por exemplo, as sementes germinadas morrem na maioria das vezes porque brotaram em solo que já está densamente coberto de outras plantas. Estas contradições tornam-se especialmente agudas nos casos em que a questão diz respeito às relações entre organismos que têm necessidades semelhantes e uma organização semelhante. Portanto, a luta pela existência entre espécies do mesmo gênero é mais severa do que entre espécies de gêneros diferentes. Ainda mais intensas são as contradições entre indivíduos da mesma espécie (luta intraespecífica).

O resultado natural das contradições entre os organismos e o ambiente externo é o extermínio de alguns indivíduos da espécie ( eliminação). A luta pela existência, portanto, é o fator eliminatório.

Se alguns indivíduos de cada espécie morrem na luta pela existência, os demais são capazes de superar condições desfavoráveis. Surge a pergunta: por que alguns indivíduos morrem enquanto outros sobrevivem?

Em cada caso individual, as razões são diferentes. Mas este fenômeno está sujeito a leis gerais. Como resultado da constante variabilidade dos indivíduos na população de cada espécie, surge a heterogeneidade, cuja consequência é a desigualdade dos indivíduos em relação ao meio ambiente, ou seja, sua diversidade biológica. Assim, alguns indivíduos ou seus grupos são mais adequados ao meio ambiente do que outros, o que garante o seu sucesso na luta pela existência. Como resultado, os indivíduos mais adequados ao ambiente (os mais adaptados) sobrevivem, enquanto os menos adaptados morrem.

A seleção ocorre continuamente ao longo de uma série interminável de gerações sucessivas e preserva principalmente as formas que são mais consistentes com determinadas condições. A seleção natural e a eliminação de alguns indivíduos de uma espécie estão inextricavelmente ligadas e são uma condição necessária para a evolução das espécies na natureza.

O esquema de ação da seleção natural em um sistema de espécies segundo Darwin se resume ao seguinte:

A variação é comum a todos os grupos de animais e plantas, e os organismos diferem uns dos outros de muitas maneiras diferentes.
O número de organismos de cada espécie que nascem é maior do que o número que consegue encontrar alimento e sobreviver. No entanto, como o número de cada espécie é constante em condições naturais, deve-se presumir que a maior parte da prole morre. Se todos os descendentes de uma espécie sobrevivessem e se reproduzissem, em breve substituiriam todas as outras espécies do globo.
À medida que nascem mais indivíduos do que os que conseguem sobreviver, há uma luta pela existência, competição por alimento e habitat. Esta pode ser uma luta activa de vida ou morte, ou uma competição menos óbvia, mas não menos eficaz, como, por exemplo, quando as plantas passam por seca ou frio.
Dentre as muitas alterações observadas nos seres vivos, algumas facilitam a sobrevivência na luta pela existência, enquanto outras levam à morte de seus donos. O conceito de “sobrevivência do mais apto” é o cerne da teoria da seleção natural.
Os indivíduos sobreviventes dão origem à próxima geração e, assim, as mudanças “bem-sucedidas” são transmitidas às gerações subsequentes. Como resultado, cada geração subsequente acaba sendo cada vez mais adaptada ao meio ambiente; à medida que o ambiente muda, surgem novas adaptações. Se a selecção natural actuar durante muitos anos, então os descendentes mais recentes poderão revelar-se tão diferentes dos seus antepassados que poderão ser separados numa espécie independente.

Pode também acontecer que alguns membros de um determinado grupo de indivíduos adquiram certas alterações e se encontrem adaptados ao ambiente de uma forma, enquanto outros membros, possuindo um conjunto diferente de alterações, acabem por se adaptar de uma forma diferente; Dessa forma, de uma espécie ancestral, desde que isolados grupos semelhantes, podem surgir duas ou mais espécies.