Эволюция в широком смысле этого слова обозначает постепенное изменение сложных систем во времени. Биологическая эволюция — это естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.

Современная биология неотделима от концепции биологической эволюции. Как сказал один из крупнейших биологов-теоретиков XX века Ф.Г. Добржанский, «ничто в биологии не имеет смысла кроме как в свете эволюции».

Мировое научное сообщество обоснованно считает, что имеющиеся доказательства эволюции настолько неопровержимы и всеобъемлющи, что отрицать факт биологической эволюции, оставаясь в рамках науки, сегодня уже невозможно. Эволюция придает смысл, логику и стройность всему гигантскому массиву накопленных биологией знаний. Эволюция является твердо установленным научным фактом. Наиболее общепринятой теорией, объясняющей механизмы эволюционного процесса, является синтетическая теория эволюции.

Краткая хронология эволюции

Происхождение жизни — необходимый элемент для начала эволюции как таковой, но понимание и исследование эволюционных процессов, начавшихся сразу после возникновения первого организма, не зависят от того, что нам известно о возникновении жизни. На данный момент общепринятой в науке является концепция, согласно которой сложные органические вещества и биохимические реакции произошли от простых химических реакций. Одной из ключевых концепций, описывающих возникновение жизни, является гипотеза мира РНК (подробнее о возникновении жизни смотри в предыдущем разделе сайта).

Все организмы на Земле происходят от универсального общего предка. Вместе с последним всеобщим предком жило множество похожих на него существ, но в силу закономерных статистических обстоятельств именно он оказался ближайшим общим предком всех современных существ. Ныне живущие организмы являются этапом в эволюции, которому предшествовали процессы видообразования и вымирания. Первые организмы появились на Земле в результате химической эволюции около 3 млрд лет назад. 600 млн лет назад появились многоклеточные организмы. В течение последующих примерно 10 миллионов лет произошло значительное повышение их биоразнообразия, получившее название Кембрийского взрыва. Для объяснения причин Кембрийского взрыва были предложены различные гипотезы, в том числе накопление в атмосфере кислорода в результате деятельности фотосинтезирующих организмов. Около 500 миллионов лет назад растения и грибы вышли на сушу, вскоре за ними последовали членистоногие и другие животные. Около 360 млн лет назад появились земноводные, от них 330 млн лет назад произошли высшие позвоночные, которые позже разделились на две эволюционные линии, давшие начало рептилиям и птицам, а также млекопитающим.

Происхождение и эволюция человека является неотъемлемой частью эволюции всего живого. Человек разумный относится к семейству гоминид, отряда приматов (да-да, именно приматов, не стоит сильно обольщаться!). Приматы появились, по разным оценкам, от 65 до 85 миллионов лет назад. Около 30 миллионов лет назад надсемейство человекообразных обезьян отделяется от других обезьян. Около 7 миллионов лет назад появляется сахелантроп, предположительно последний общий предок современных людей и больших человекообразных обезьян – орангутанов, горилл и шимпанзе. Дальнейшая эволюция приводит к появлению австралопитеков, от которых 2 миллиона лет назад происходят первые Homo. Около 200 тысяч лет назад появляются современные люди – Homo Sapiens (человек разумный).

Известно, что противники теории эволюции часто задают вопрос: «Если человек эволюционировал от обезьяны, то почему обезьяны до сих пор существуют?». Ответ на этот вопрос очень прост: человек и обезьяна имели общего предка, но затем их эволюционные пути разошлись и они развивались отдельно друг от друга, вплоть до наших дней. Эволюция гоминид была не линейной, а кустообразной, с многочисленными ответвлениями.

Развитие теории эволюции

Среди мыслителей античности господствовала идея о неизменности видов. В то же время, у некоторых греческих философов встречались предположения о том, что живые организмы могут изменяться. В средние века — эпоху абсолютного доминирования церкви — повсеместно считалось, что все типы живых существ созданы богом, и являются неизменными. Однако по мере развития науки стали накапливаться данные, свидетельствующие о возможности изменчивости живых организмов. Были найдены ископаемые остатки древних животных и растений, значительно отличающихся от современных. Обнаруживалось и сходство в строении разных видов животных, что наталкивало на мысль, что в прошлом разные виды могли иметь общих предков. Эти данные заставляли задумываться об изменениях организмов, накапливающихся в течение многих поколений и приводящих к формированию новых видов. Стали возникать идеи эволюции (от лат. evolutio — «развёртывание») — естественного развития живой природы.

Первая эволюционная концепция была предложена Жаном Батистом Ламарком в 1809 году. Ламарк считал, что простые организмы (инфузории и черви) постоянно самозарождаются. Затем эти формы изменяются и усложняют своё строение, приспосабливаясь к окружающей среде. Эти приспособления происходят за счёт прямого влияния окружающей среды путём упражнения или неупражнения органов и последующей передачи этих приобретённых признаков потомкам.

Чарльз Дарвин первым сформулировал теорию эволюции путём естественного отбора. Дарвин заметил, что прирост населения ведёт к борьбе за существование, в ходе которой начинают преобладать организмы с благоприятными признаками, а те, у кого их нет, погибают. Эволюция путём естественного отбора — это процесс, который следует из трёх фактов: 1) рождается больше потомства, чем может выжить; 2) у разных организмов разные черты, что приводит к различиям в выживаемости и вероятности оставить потомство; 3) данные черты — наследуемы. Эти условия приводят к появлению внутривидовой конкуренции и избирательному отсеиванию наименее приспособленных к среде особей, что ведёт к увеличению в следующем поколении доли особей, особенные черты которых способствуют выживанию и размножению в соответствующей среде.

Теория эволюции посредством естественного отбора, сформулированная Дарвином, стала концом доминирования представлений о неизменности видов.

Однако точные механизмы наследственности и появления новых черт до недавнего времени оставались неизвестными.  С появлением и развитием генетики, молекулярной биологии, популяционной экологии, наука смогла объяснить эти механизмы. В первой половине XX в. появляется и  развивается синтетическая теория эволюции (или, как её называют — современный дарвинизм), которая представляет собой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе классического дарвинизма и данных современной генетики (науки о закономерностях наследственности и изменчивости).

В соответствии с синтетической теорией эволюции, основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование и основанный на сохранении и накапливании мелких и случайных наследственных изменений – генных мутаций (как правило). Процесс эволюции является постепенным и длительным, непредсказуемым, и не имеющим направленного характера.

Свидетельства эволюции

Данные палеонтологии, биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии, молекулярной биологии, генетики и др. содержат убедительные и взаимодополняющие свидетельства эволюции.

Палеонтологические свидетельства эволюции

Как говорилось выше, ископаемые останки древних живых организмом натолкнули натуралистов на мысль об эволюции. В нижних слоях геологических отложений обнаруживались более примитивные организмы, в верхних — всё более и более сходные с современными. Данные палеонтологии свидетельствуют, что микроорганизмы обитали на Земле около 3 млрд. лет назад. Чем ближе мы продвигаемся к нашему времени, тем больше появляется новых форм жизни. Более того, можно проследить, как из прежних форм возникают новые. Найдено большое количество т.н. переходных форм между различными видами — рыбами и амфибиями, амфибиями и рептилиями, рептилиями и млекопитающими.

Биогеографические свидетельства эволюции

Биогеография – это наука, которая изучает распределение живых организмов на Земле.

В соответствии с данными современной науки, около 230 млн. лет назад существовал единый гигантский материк — Пангея. Затем он раскололся, и с тех пор его фрагменты медленно дрейфуют вплоть до наших дней. Дрейф материков (факт, подтвержденный данными геологии) позволяет объяснить сходства и различия животных и растений, обитающих в различных областях земли. Это, например, объясняет разнообразие сумчатых в Австралии, их отсутствие на других материках, и, в то же время, происхождение от общего предка сумчатых кротов, сумчатых волков, сумчатых медведей и “обычных” кротов, волков и медведей.

Сравнительно-анатомические свидетельства эволюции

Все известные нам четвероногие – амфибии, рептилии, млекопитающие имеют по пять пальцев на конечностях.  Даже у тех видов, у которых во взрослом состоянии имеется меньше пяти пальцев (лошади, например), в эмбриональном периоде развития всё равно закладываются все те же 5 пальцев. Почему именно 5, а не 3, 4, 7? Это объясняется общностью происхождения – все четвероногие позвоночные происходят от общего предка, который имел 5 пальцев. Данное заключение, подтверждается палеонтологическими данными, которые свидетельствуют, что наш общий пятипалый предок жил на Земле около 400 млн. лет назад. У него были современники, которые имели другое количество пальцев, но все они вымерли. Современные четвероногие произошли не от них, а от пятипалого предка.

Наглядным свидетельством эволюции является также наличие рудиментов и атавизмов.

Рудиментарными являются органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма. Функция, которую несли рудименты (будучи нормально развитыми у предков данных организмов), сильно ослабляется или утрачивается, что является подтверждением наличия родственных связей между современными и вымершими организмами. Они также доказывают действие естественного отбора, удаляющего ненужный признак. Рудиментарные органы закладываются во время зародышевого развития, но полностью не развиваются и сохраняются в течение всей жизни особи. Примеры рудиментарных органов человека —  хвостовые позвонки (копчик), ушные мышцы, червеобразный отросток слепой кишки (аппендикс), эпикантус (третье веко), зубы мудрости, волосяной покров туловища; у животных — глаза у некоторых пещерных и роющих животных (часто глаза скрыты под кожей), малая берцовая кость у птиц, остатки волосяного покрова и тазовых костей у некоторых китообразных, кости задних конечностей у некоторых змей.

Атавизмом называется появление у особи признаков, свойственных отдалённым предкам, но отсутствующих у ближайших. Появление атавизмов объясняется тем, что гены, отвечающие за данный признак, сохранились в ДНК, но в норме не формируют структуры, типичные для предков. Примеры атавизмов: хвостовидный придаток у человека, сплошной волосяной покров на теле человека, добавочные пары молочных желез, задние ноги у китов, задние плавники у дельфинов, задние ноги у змей, дополнительные пальцы у лошадей и др.

Эмбриологические свидетельства эволюции

Все многоклеточные организмы проходят длинный путь развития от зиготы до взрослой формы. Организмы формируется по заложенной в их генах программе, в которой записан “рецепт” организма: в какой последовательности, когда, где и что должно произойти для того, чтобы организм сформировался. У всех представителей одного типа наиболее общие особенности строения эмбрионов (хорда, кишечник, зачатки передних и задних конечностей) формируются довольно рано и по одним и тем же рецептам. На ранних стадиях развития обнаруживается поразительное сходство зародышей друг с другом, что указывает на эволюционное происхождение от общих предков. На более поздних стадиях различия между эмбрионами увеличиваются.

Общность биохимических процессов в клетках организмов

Практически всем организмам свойственна общность биохимических процессов в клетках, использование одних и тех же нуклеотидов и аминокислот. Общность биохимических процессов доказывает происхождение от универсального общего предка.

Молекулярные свидетельства эволюции

Благодаря современным достижениям молекулярной биологии и генетики удалось расшифровать геном различных животных, растений, микроорганизмов. Появилась возможность сравнивать гены разных организмов (как ныне живущих, так и давно вымерших) и анализировать сходства и различия между ними. Сегодня известно, что все живые организмы имеют одинаковые механизмы записи, передачи и считывания наследственной информации. Это однозначно свидетельствует о том, что все ныне живущие на Земле организмы происходят от общего предка.

Сравнение генов разных видов дает ключ к построению единой родословной всего живого на Земле. Количественная оценка различий между видами по множеству генов позволяет построить генеалогическое древо, показывающее родство различных видов, отрядов, семейств, классов живых организмов, а также определить относительное время расхождения одних видов от других. Так, например, учёные давно обнаруживали странное сходство между современными китами и копытными. Палеонтологические данные подтвердили, что предки китов по ряду признаков были похожи на предков копытных. Данные молекулярно-генетического анализа позволили точно определить, что ближайшим родственником китов оказался гиппопотам. Это может показаться удивительным, но киты и гиппопотамы имеют общего парнокопытного предка, похожего на современную собаку. В современной систематике киты и парнокопытные объединяются в один отряд китопарнокопытных.

Молекулярные данные предоставляют самые убедительные свидетельства эволюции. Опираясь на эти данные, учёные смогли реконструировать историю жизни на Земле и показать, что вся жизнь на нашей планете представляет собой единое эволюционное древо, а все современные виды связаны неразрывными нитями родства.

Несовершенство строения организмов

В ходе эволюции каждая новая конструкция получается из старой за счёт последовательности приспособительных изменений. Эта особенность является причиной специфических недостатков в строении живых организмов.

Например, возвратный гортанный нерв у млекопитающих не идёт прямо от мозга к гортани, а направляется сначала к сердцу, огибает аорту и возвращается к гортани. В результате нерв проходит гораздо более длинный путь, чем необходимо. Особенно наглядно проблема видна на примере жирафа, у которого длина возвратного нерва может достигать 4 метров, хотя расстояние от мозга до гортани — всего несколько сантиметров. Такое расположение нервов и сосудов млекопитающие унаследовали от рыб, у которых шея отсутствует.

Желудочно-кишечный тракт млекопитающих пересекается с дыхательными путями, в результате чего мы не можем одновременно дышать и глотать, а кроме того существует большая вероятность подавиться. Эволюционное объяснение данного обстоятельства заключается в том, что предками млекопитающих являются кистепёрые рыбы, которые заглатывали воздух, чтобы дышать.

Человеку свойственны такие патологии как выпадение матки, частое воспаление носоглотки, боли в пояснице, что связано с тем, что мы используем для прямохождения тело, сформированное эволюцией в течение сотен миллионов лет для передвижения на четырёх конечностях.

Развитие устойчивости к антибиотикам и пестицидам

Развитие и распространение устойчивости к антибиотикам у бактерий и устойчивости к пестицидам у растений и насекомых также является убедительным доказательством эволюции видов. За последние 50 лет зарегистрировано более 2500 случаев адаптации насекомых-вредителей к различным пестицидам. Появление устойчивости к препаратам — это прямой результат эволюции путём естественного отбора при быстрой смене поколений.

Искусственный отбор

Искусственный отбор — это выбор человеком наи­более ценных в хозяйственном или декоративном отношении особей живот­ных и растений для получения от них потомства с желаемыми свойствами. Важнейшим фактором искусственного отбора является изменчивость. Без изменчивости невозможно существование ни естественного, ни искусственного отбора. Вторым важным фактором искусственного отбора является наследственность. Согласно этому закону изменения, происходящие в органах животных или в растениях, при сохранении условий их вызвавших, сохраняются и усиливаются в последующих поколениях. Таким образом, наследственность не только сохраняет изменения, но и закрепляет их в последующих поколениях. Результатом искусственного отбора является огромное многообразие сортов растений и пород животных.

Люди занимаются селекцией животных и растений лишь около 10.000 лет — срок ничтожный по сравнению со временем существования земной жизни (около 3 млрд лет) и по сравнению с наблюдаемыми в природе естественными темпами видообразования (так, средняя продолжительность существования вида в природе — порядка 1-3 миллионов лет; на развитие полной генетической несовместимости между двумя разобщенными популяциями уходит в среднем около 3 млн лет). Тем не менее достигнутые за этот ничтожный срок результаты весьма впечатляющи. Кукуруза — одно из ярких живых свидетельств могущества искусственного отбора. Дикий предок кукурузы — растение теосинте — имело крошечный початок с небольшим числом мелких семян в жесткой оболочке. Несколько тысячелетий искусственного отбора превратили теосинте в кукурузу.

∼

Смотри также:

Доказательства эволюции 

Эволюция Земли за 60 секунд

История мира за 2 часа

Александр Марков: Теория эволюции Дарвина

Ричард Докинз: Почему до сих пор есть обезьяны?

Ричард Докинз об эволюции китов от парнокопытного предка

Животное под названием человек

Мифы об эволюции человека

∼

Сайты:

Эволюция: пути и механизмы — http://evoldar.com/

Проблемы эволюции — http://www.evolbiol.ru/

Антропогенез.ру — http://antropogenez.ru/

Теория эволюции как она есть — http://evolution.powernet.ru/

∼

Публикации, статьи:

Происхождение жизни. Наука и вера

Книга, созданная группой экспертов Национальной академии наук США и Американского института медицины, повествует о научных открытиях, подтверждающих истинность теории эволюции и наглядно показывающих эффективность ее применения в разных областях человеческой деятельности — от промышленности и сельского хозяйства до медицины и фармакологии

Мифы об эволюции человека

Книга научного журналиста и редактора портала Антропогенез.ру Александра Соколова о самых распространенных заблуждениях креационистов и людей, не доверяющих учёным

Видео: 12 дней эволюции — все выпуски

Чарльз Дарвин и Теория эволюции

155 лет теории эволюции: современная наука имеет массу доказательств теории Чарльза Дарвина

Эволюция многоклеточных

Животные докембрия и кембрийского периода

Киты: галопом к морю

Почему виды уходят с суши обратно в море?

Как из птицы сделать динозавра

Учёные высчитали скорость превращения мыши в слона

Эволюция идет гораздо быстрее, чем считали ученые

Домашние куры стремительно эволюционируют

Мотылёк поумнел

Эволюция в действии: Как научить свою домашнюю рыбку ходить

Сухопутные рыбы-убийцы могут напасть на Австралию

Как селекция преобразила арбузы за несколько веков

Видео: Доказательства эволюции: что скрывает шея жирафа? | Ричард Докинз

10 лекций антрополога Станислава Дробышевского о происхождении человека и его изменчивости как вида во времени

Пациентам об эволюции (об атавизмах и рудиментах)

Если человек эволюционировал от обезьяны, то почему обезьяны до сих пор остались? Почему не все обезьяны эволюционировали в человека?

Доказательства эволюции, которые вы можете найти на своем теле

6 доказательств эволюции, которые сохранились на вашем теле

Эволюция: неразумный дизайн: Глаз — халтура, мозг — молодец

Человек «продолжает эволюционировать»

Что говорит наука о расах и о генетике

Статьи в Википедии:

Эволюция

Синтетическая теория эволюции

Доказательства эволюции

Антропогенез

∼