Еволюційні погляди Ламарка і Дарвіна

Еволюція — це необоротний історичний розвиток живої природи. Унаслідок еволюції змінюються генофонди популяцій, формуються пристосування (адаптації), виникають нові види й вимирають наявні. До початку XIX століття в науці панувала думка про незмінність видів, яку найпослідовніше обстоював Карл Лінней. Він вважав, що всі види створені Творцем і відтоді не змінюються.

Першу цілісну еволюційну гіпотезу висунув французький натураліст Жан-Батіст Ламарк (1744–1829). У праці «Філософія зоології» (1809) він виклав систему поглядів, яку в програмі НМТ називають «гіпотезою Ламарка». До речі, саме Ламарк одним із перших запровадив термін «біологія» (1802).

Градація та внутрішнє прагнення до вдосконалення

Ламарк уважав, що в живій природі відбувається поступове ускладнення організації — від найпростіших форм до найскладніших. Цю ідею він назвав градацією, або «драбиною істот». Рушієм градації, за Ламарком, є внутрішнє прагнення організмів до вдосконалення, закладене в них самою природою.

Роль середовища: закони вправляння й успадкування

Ламарк розрізняв дію середовища на рослини й нижчих тварин, з одного боку, та на вищих тварин — з іншого. Рослини й нижчі тварини змінюються під прямою дією умов (наприклад, вологість чи температура). У вищих тварин нові умови спочатку змінюють потреби й звички, а вже потім — будову тіла. Звідси випливають два закони:

• Закон вправляння й невправляння органів: орган, який постійно працює, посилюється й розвивається, а той, що не використовується, слабне й поступово зникає.

• Закон успадкування набутих ознак: зміни, набуті організмом упродовж життя, передаються нащадкам.

Ось як Ламарк пояснював конкретні приклади:

• Шия жирафа видовжилася, бо тварини постійно тягнулися до листя на високих деревах — вправляли шию, і ця набута видовженість передалася нащадкам.

• Перетинки між пальцями водоплавних птахів (качок, гусей) виникли тому, що їхні предки розчепірювали пальці під час плавання — шкіра між ними натягувалася й поступово утворила перетинку.

• Очі крота недорозвинені, бо ці тварини живуть у темряві й не користуються зором — орган від невправляння занепав.

Оцінка гіпотези Ламарка

Безсумнівна заслуга Ламарка в тому, що він першим запропонував цілісну картину історичного розвитку видів і привернув увагу до мінливості організмів. Однак запропонований ним механізм — цілеспрямоване вправляння органів та успадкування набутих ознак — не витримав перевірки. Сучасна генетика показала, що звичайні модифікації (зміни, набуті під впливом середовища) не змінюють послідовності ДНК і тому не успадковуються.

Відомий дослід Августа Вейсмана: він відрізав хвости мишам упродовж 22 поколінь, але нащадки щоразу народжувалися з нормальними хвостами. Цей експеримент показав, що саме механічне ушкодження не успадковується. Однак він не спростовує будь-якого впливу середовища на спадковість — деякі хімічні чи радіаційні впливи можуть спричиняти мутації, але це зовсім інший механізм, ніж той, що його описував Ламарк.

Чарлз Дарвін (1809–1882) — англійський натураліст, який створив теорію еволюції шляхом природного добору. Величезний вплив на його погляди мала навколосвітня подорож на кораблі «Бігль» (1831–1836). Під час неї Дарвін зібрав унікальні матеріали: викопні рештки гігантських ссавців Південної Америки, різноманітних в'юрків і черепах на Галапагоських островах. У 1859 році вийшла його головна праця «Походження видів шляхом природного добору, або збереження сприятливих рас у боротьбі за життя». Незалежно від Дарвіна до ідеї природного добору дійшов також Альфред Рассел Воллес.

Мінливість за Дарвіном

У шкільному викладі теорії Дарвіна розрізняють дві форми мінливості:

Важливо розуміти: Дарвін не знав генетичного механізму спадковості. Він називав «невизначеною мінливістю» будь-які індивідуальні спадкові відмінності, але не ототожнював їх точно з сучасними мутаціями чи комбінаціями генів. Дарвін навіть допускав можливість успадкування деяких набутих змін (так звана гіпотеза пангенезису), яка згодом не підтвердилася.

Дарвін також описав співвідносну (корелятивну) мінливість: зміна однієї ознаки часто тягне за собою зміну іншої. Наприклад, білі коти з блакитними очима часто бувають глухими.

Надмірне розмноження

Дарвін звернув увагу, що всі організми потенційно здатні утворювати набагато більше нащадків, ніж зазвичай доживає до розмноження. Один лосось вимітує тисячі ікринок, а мак утворює десятки тисяч насінин. Якби всі нащадки виживали, чисельність будь-якого виду зростала б у геометричній прогресії. Однак ресурси (їжа, простір, вода) обмежені, тому природні популяції не зростають необмежено — їхня чисельність коливається навколо певного рівня. Саме це пояснює конкуренцію й нерівний репродуктивний успіх.

Боротьба за існування та її форми

Боротьба за існування — це всі стосунки організмів між собою та з умовами неживої природи, від яких залежать виживання й залишення нащадків. Дарвін розумів це поняття широко: не лише безпосередня бійка між тваринами, а й конкуренція рослин за світло й воду, протидія морозу чи посусі.

• Внутрішньовидова боротьба — між особинами одного виду. Вона часто особливо гостра, бо потреби особин одного виду майже однакові: конкуренція за їжу, територію, самок. Приклад: у густих сходах сосни частина рослин гине від затінення іншими.

• Міжвидова боротьба — між особинами різних видів. Це хижак і жертва, паразит і хазяїн, конкуренція видів за спільні ресурси. Приклад: сірий пацюк витісняє чорного пацюка в містах.

• Боротьба з несприятливими умовами неживої природи — посуха, мороз, засоленість ґрунту, нестача світла. Приклад: у морозну зиму гине частина зимуючих птахів.

Природний добір — центральне поняття теорії Дарвіна. Це відмінності в репродуктивному успіху особин, пов'язані з їхніми спадковими ознаками. Краще пристосовані до конкретних умов особини в середньому залишають більше нащадків, тому їхні спадкові ознаки поширюються в популяції. Важливо: природний добір не означає обов'язкової загибелі всіх «непристосованих» — ідеться про статистичну перевагу в розмноженні.

Логіка Дарвіна

Міркування Дарвіна можна подати як послідовність:

• Спадкова мінливість — особини одного виду не однакові, деякі відмінності передаються нащадкам.

• Надмірне розмноження за обмежених ресурсів — нащадків народжується більше, ніж може вижити.

• Боротьба за існування — конкуренція за ресурси, хижацтво, протидія несприятливим умовам.

• Природний добір — особини з корисними спадковими ознаками мають більше шансів вижити й залишити нащадків.

• Пристосованість і різноманіття видів — з покоління в покоління корисні ознаки нагромаджуються, формуючи адаптації та нові види.

Отже, рушійні сили еволюції за Дарвіном — це спадкова мінливість, боротьба за існування й природний добір.

Штучний добір

Штучний добір — це збереження й розмноження людиною особин з потрібними їй ознаками. Дарвін розрізняв два його типи:

• Несвідомий добір — люди залишали на розплід кращих тварин або рослин, не ставлячи собі за мету створити нову породу чи сорт.

• Методичний (свідомий) добір — селекціонер свідомо обирає особин із наперед визначеними ознаками для розмноження.

Дарвін наводив переконливі аргументи зі свійських тварин і культурних рослин: усі породи свійських голубів походять від дикого сизого голуба, а різні сорти капусти — від дикої капусти. Відмінності між породами й сортами нагромадилися завдяки добору спадкових змін.

Порівняння природного й штучного добору

Швидкість обох типів добору залежить від спадкової мінливості, сили добору й тривалості покоління. Сучасні методи штучного добору (масовий та індивідуальний) детальніше розглядаються в уроці «Методи селекції: добір, гібридизація, гетерозис, поліплоїдія» курсу «Мінливість, селекція і біотехнологія».

У цьому розділі ми зіставимо погляди Ламарка й Дарвіна за ключовими питаннями: рушійні сили еволюції, природа мінливості та пояснення пристосованості. Найкраще це зробити на прикладі довгої шиї жирафа — класичному навчальному зіставленні.

Порівняння рушійних сил

Спільне й відмінне

Обидва вчені визнавали мінливість видів та історичний розвиток живої природи. Ламарк запропонував механізми, які не пояснюють адаптивну еволюцію в сучасному розумінні. Головний внесок Дарвіна — механізм природного добору, який став основою сучасної еволюційної біології.

Пояснення довгої шиї жирафа

Розгляньмо, як кожен із них пояснював би цю ознаку:

Що уточнила генетика

Сучасна генетика пояснила природу спадкової мінливості (мутації й комбінації генів) і показала, що еволюціонують не окремі особини, а популяції. Ці ідеї лягли в основу синтетичної теорії еволюції, яку ми розглянемо в наступному уроці.

Приклад 1. Дарвінівське пояснення шиї жирафа

Яке пояснення довгої шиї жирафа відповідає теорії Дарвіна?

• А) Жирафи постійно тягнулися до листя на деревах, тому їхня шия видовжувалася.

• Б) Тварини прагнули до вдосконалення, і внаслідок цього шия подовжилася.

• В) Серед предків жирафа частіше виживали й залишали нащадків особини зі спадково довшою шиєю.

• Г) Шия, видовжена за життя особини, передавалася нащадкам.

Розв'язання. Дарвін пояснював ознаку через спадкові відмінності між особинами й природний добір: особини зі спадково довшою шиєю частіше виживали й залишали нащадків. Відповідь: В.

Чому інші варіанти неправильні:

• А — це ламарківське пояснення через вправляння органів.

• Б — Ламарк уважав рушієм внутрішнє прагнення до вдосконалення.

• Г — успадкування набутих за життя змін — також ідея Ламарка.

Приклад 2. Форми боротьби за існування та штучний добір

Установіть відповідність між прикладом (1–4) і поняттям (А–Д). Одна буква зайва.

Розв'язання. Сосни в густих сходах — особини одного виду, отже це внутрішньовидова боротьба. Сірий і чорний пацюки — різні види, тож це міжвидова боротьба. Загибель птахів від морозу — боротьба з несприятливими умовами неживої природи. Відбір голубів людиною — штучний добір. Вправляння органів — ідея Ламарка, тут вона зайва. Відповідь: 1–А, 2–Б, 3–В, 4–Г.

Приклад 3. Судження про Ламарка й Дарвіна

Прочитайте два судження. Оля: «Ламарк пояснював пристосованість природним добором випадкових спадкових змін». Максим: «Дарвін уважав матеріалом для природного добору невизначену (індивідуальну) спадкову мінливість». Хто має рацію?

• А) Лише Оля

• Б) Лише Максим

• В) Обидва мають рацію

• Г) Обидва помиляються

Розв'язання. Оля помиляється: природний добір випадкових спадкових змін — механізм Дарвіна, а Ламарк пояснював пристосованість вправлянням органів, внутрішнім прагненням до вдосконалення й успадкуванням набутих ознак. Максим має рацію: визначена (групова) мінливість не успадковується, тому матеріалом добору є невизначена індивідуальна мінливість. Відповідь: Б.

Приклад 4. Штучний і природний добір

Яке твердження про штучний і природний добір правильне?

• А) Штучний добір не потребує спадкової мінливості.

• Б) Природний добір створює породи й сорти.

• В) Штучний добір зберігає ознаки, корисні людині, а природний — корисні самому організмові.

• Г) Природний добір діє лише на тварин.

Розв'язання. У штучному доборі чинником є людина, і зберігаються ознаки, корисні їй; у природному чинником є умови середовища, і зберігаються ознаки, корисні самому організмові. Відповідь: В. Твердження А хибне, бо будь-який добір потребує спадкової мінливості; Б — бо породи й сорти створює штучний добір; Г — бо природний добір діє на всі живі організми.

• Пояснюють довгу шию жирафа «вправлянням» і вважають це дарвінівським аргументом. Насправді це пояснення Ламарка. Дарвін пояснював би через спадкові відмінності й природний добір.

• Вважають, що за Дарвіном організм змінюється, «щоб пристосуватися». У Дарвіна спадкові зміни випадкові, а пристосованість — результат добору, а не свідомого прагнення.

• Називають матеріалом для добору визначену (групову) мінливість. У шкільному зіставленні матеріалом добору є спадкові індивідуальні відмінності (невизначена мінливість).

• Розуміють боротьбу за існування лише як бійку тварин. Насправді це широке поняття, що включає конкуренцію рослин за світло й воду, протидію морозу чи посусі.

• Вважають найгострішою міжвидову боротьбу. Дарвін уважав найгострішою внутрішньовидову, бо особини одного виду мають майже однакові потреби.

• Плутають результати добору: породи й сорти — результат штучного добору, а пристосування й нові види — природного.

Тема 5.5 програми НМТ «Основи еволюційного вчення» охоплює поняття про еволюцію, гіпотезу Ж.-Б. Ламарка та теорію Ч. Дарвіна. Програма вимагає визначати правильність застосування понять і термінів.

У демоваріанті НМТ-2026 тема 5.5 є основною в завданні № 24 — це вибір однієї відповіді з чотирьох (А–Г) за цитатою з наукової праці, 0 або 1 бал. Автора цитати (Ч. Дарвін) названо в умові; за ключовими словами цитати потрібно визначити, яке явище описує вчений (природний чи штучний добір, модифікаційну мінливість або ламарківське «прагнення до прогресу»).

Завдання 25–28 — логічні пари 1–4 → А–Д, одна буква зайва, по 1 балу за кожну правильну пару, до 4 балів. Логічні пари з цієї теми можуть мати, наприклад, такий вигляд: «приклад → форма боротьби за існування» або «положення → автор».

Довідкових матеріалів на НМТ з біології немає. На 30 завдань відводиться орієнтовно 60 хвилин.

• Еволюція — необоротний історичний розвиток живої природи, унаслідок якого змінюються генофонди популяцій, формуються пристосування, виникають нові види й вимирають наявні.

• Ламарк (1809): рушії еволюції — внутрішнє прагнення до вдосконалення, вправляння й невправляння органів, успадкування набутих ознак. Механізм не підтвердився.

• Дарвін (1859): невизначена спадкова мінливість + надмірне розмноження → боротьба за існування → природний добір → пристосованість і різноманіття видів.

• Форми боротьби за існування: внутрішньовидова (часто особливо гостра), міжвидова, з несприятливими умовами неживої природи.

• Штучний добір — чинник людина, ознаки корисні людині, результат — породи й сорти. Природний добір — чинник умови середовища, ознаки корисні організмові, результат — пристосування й види.

• «Тягнувся — і шия видовжилась» — Ламарк; «виживали й розмножувалися довгошиї» — Дарвін.