Термін еволюція (від грец. еволюціо – розгортання) вперше ввів у науку швейцарський натураліст й філософ Шарль Бонне ще у 1762 р. Цим поняттям у сучасній біології позначають не лише кількісні, а й якісні зміни живого впродовж тривалих інтервалів часу. Біологічній еволюції притаманні такі найзагальніші ознаки.

БІОЛОГІЧНА ЕВОЛЮЦІЯ – це незворотний, спрямований історичний розвиток живої природи, що супроводжується змінами на всіх рівнях організації життя.

Докази еволюції

•         Палеонтологічні докази

•         Молекулярно-генетичні докази

•         Молекулярної філогенетики

Отже, еволюція є незаперечним науковим фактом, що його підтверджують дослідження різних наук.

Шарль Бонне

ТЕОРІЯ ЕВОЛЮЦІЇ

ТЕОРІЯ ЕВОЛЮЦІЇ – система узагальнених знань, що пояснює механізми змін живих організмів, їхніх угруповань та причини утворення біорізноманіття на Землі у процесі еволюції. Перші цілісні теорії еволюції висунули на початку ХІХ ст. Еразм Дарвін та Жан Батист Ламарк. Великий вплив на формування еволюційної біології як самостійної галузі науки мала теорія еволюції Чарлза Дарвіна.

                       Еразм Дарвін                      Жан Батист Ламарк         Чарльз Дарвін

Які основні положення еволюційної теорії Ч. Дарвіна?

➢  еволюція полягає в безперервних пристосувальних змінах видів;

➢  основою для еволюції є невизначена (спадкова) мінливість;

➢  кожний вид здатний до необмеженого розмноження, але цьому перешкоджає обмеженість життєвих ресурсів, і більша частина особин гине в боротьбі за існування, тобто в процесі взаємовідносин з живою й неживою природою;

➢  вибіркове виживання і розмноження найбільш пристосованих особин є природним добором, що вважається рушійною силою еволюції;

➢  під дією природного добору групи особин одного виду накопичують з покоління в покоління різні пристосувальні ознаки і перетворюються на нові види;

➢  нові породи тварин і сорти рослин у процесі селекції утворюються під впливом штучного добору

Отже, теорія Ч. Дарвіна, як синтез еволюційних ідей свого часу, пояснює виникнення еволюційних змін на рівні організмів, що відбуваються під впливом природного добору.

Ряд положень, що є основою сучасних еволюційних поглядів.

➢  Елементарним еволюційним матеріалом та єдиним джерелом нових спадкових ознак є мутації.

➢  Елементарною одиницею еволюції є популяція зі своїм генофондом, оскільки саме в ній відбуваються усі еволюційні перетворення.

➢  Елементарними чинниками еволюції є дрейф генів, популяційні хвилі та ізоляція. Ці чинники мають випадковий характер і є факторами-постачальниками матеріалу для добору.

➢  Існує три види еволюційного процесу: мікроеволюція, видоутворення та макроеволюція.

➢  Рушійною силою еволюції є природний добір, що діє на сукупність фенотипів популяції.

➢  Природний добір буває рушійним, стабілізуючим та розриваючим.

➢  Будь-яка систематична група може або процвітати (біологічний прогрес), або вимирати (біологічний регрес).

➢  Біологічний прогрес досягається внаслідок еволюційних змін організмів, якими є ароморфози, ідіоадаптації та загальна дегенерація.

➢  Процес еволюції є необоротним, тобто під час повернення умов довкілля до попереднього стану адаптації щоразу розвиваються заново, а не відтворюються попередні

Отже, сучасна теорія еволюції пояснює еволюційні зміни живого, що починаються у популяціях і здійснюються шляхом природного добору ознак, які визначаються генами.

ЕВОЛЮЦІЙНІ ЧИННИКИ

ЕВОЛЮЦІЙНІ ЧИННИКИ – це зовнішні та внутрішні впливи, які приводять до еволюційних змін організмів та угруповань.

Сучасними екологічними дослідженням встановлено, що:

а) на кожному рівні організації живого є свої чинники еволюції;

б) усі екологічні чинники, якщо вони діють зі сталою інтенсивністю або остання періодично змінюється, є водночас чинниками еволюції;

в) стосовно популяції як одиниці еволюції розрізняють внутрішньовидові (міграції, хвилі життя) та міжвидові (симбіоз, конкуренція, виїдання та ін.) еволюційні чинники.

Елементарні чинники еволюції – це впливи, що спричиняють еволюційні зміни біосистем і мають неспрямований випадковий характер. До цієї групи належать дрейф генів, популяційні хвилі та ізоляція.

Ізоляція – виникнення будь-яких перешкод, що порушують вільне схрещування й обмін спадковою інформацією.

Основними формами ізоляції є географічна та екологічна.

Географічна ізоляція є наслідком розмежування різних популяцій одного виду фізичними бар’єрами (горами, річками та ін.).

Екологічна ізоляція пов’язана з розмежуванням різних популяцій одного виду різними екологічними умовами середовища існування (наприклад, рослини лучних трав певного виду можуть цвісти в різний час, залежно від весняної повені). Ізоляція як еволюційний чинник закріплює й підсилює утворені в популяціях генотипні відмінності.

Хвилі життя, або популяційні хвилі, – періодичні або неперіодичні випадкові коливання чисельності популяцій (іл. 122).

Дрейф генів (генетичний дрейф) – це випадкова і неспрямована зміна частот зустрічальності алелів у популяції.

Отже, елементарними чинниками еволюції є дрейф генів, хвилі життя та ізоляція.

Види природного добору

Рушійні чинники еволюції – чинники, які спрямовують різні елементарні зміни, що виникли внаслідок мутацій, у бік формування пристосувань організмів до змін умов довкілля. Рушійною силою еволюції є природний добір як наслідок боротьби за існування в різних її формах. Боротьба за існування – складні й різноманітні відносини особин усередині видів, між видами та з неорганічною природою.

Природний добір – процес, унаслідок якого виживають і лишають після себе потомство переважно особини з корисними в даних умовах спадковими змінами. Цей чинник еволюції завжди має спрямований характер, удосконалює пристосування до умов існування, діє на всі організми в будь-якому віці. Залежно від спрямування адаптаційних змін природний добір може бути рушійним, стабілізуючим і розриваючим.

Рушійний добір – це добір, що спричиняє поступову зміну фенотипу, веде до зміни норми реакції в одному певному напрямі. Здійснюється в нових умовах на користь змін, які в цих умовах мають сприятливий характер. З рушійним добором пов’язана поява нових пристосувань. Прикладом дії рушійного добору є індустріальний меланізм у метеликів березового п’ядуна.

Стабілізуючий добір – це добір особин, який супроводжується при сталому фенотипі звуженням норми реакції і ліквідує відхилення від неї.

Розриваючий добір – це добір, який приводить до появи декількох фенотипів і спрямований проти середніх проміжних форм.

ПОПУЛЯЦІЯ. МІКРОЕВОЛЮЦІЯ. ВИД. ВИДОУТВОРЕННЯ

ПОПУЛЯЦІЯ (лат. populatio – населення) – це сукупність особин одного виду організмів, які упродовж багатьох поколінь існують в межах певної території, вільно схрещуються і відносно ізольовані від інших популяцій виду

Еволюційні процеси в межах популяцій, що завершуються формуванням пристосованості організмів та утворенням нових популяцій й підвидів, називаються мікроеволюцією.

Адаптації – пристосування будови, функцій, поведінки організмів до певних умов існування. Адаптації виникають у процесі еволюції на основі нейтральних мутацій або модифікацій.

Мікроеволюція забезпечує формування найрізноманітніших адаптацій:

•         мімікрія – схожість між незахищеними та захищеними видами (наприклад, осоподібні метелики і оси, джмелеподібні мухи і джмелі);

•         маскування – схожість із предметами навколишнього середовища (наприклад, морський коник до водоростей); • захисне забарвлення допомагає сховатися в навколишньому середовищі (наприклад, біле забарвлення полярних куріпок);

•         застережне забарвлення вказує на небезпеку даного виду (наприклад, червоне забарвлення сонечка вказує на отруйність);

•         приваблювальне забарвлення забезпечує зустріч особин різних статей (наприклад, яскраве забарвлення самця вивільги).

ВИД – сукупність особин, що характеризуються спадковою подібністю ознак, вільно схрещуються і дають плодюче потомство, пристосовані до певних умов життя і займають у природі певну область – ареал.

Видоутворення – це спрямований природним добором еволюційний процес адаптивних перетворень, який веде до утворення генетично закритих видових систем із генетично відкритих внутрішньовидових.

•         Географічне видоутворення – це формування нових груп у результаті зміни ареалу під час географічної ізоляції.

•         Екологічне видоутворення – це формування нових груп у межах існуючого ареалу під час екологічної ізоляції.

                               Ведмідь бурий                        Ведмідь білий 

МАКРОЕВОЛЮЦІЯ

МАКРОЕВОЛЮЦІЯ – еволюційний процес, що приводить до виникнення надвидових груп. На відміну від мікроеволюції, яка відбувається в історично короткий час і доступна для безпосереднього вивчення, макроеволюція триває впродовж довгих грандіозних проміжків часу і недоступна для безпосереднього спостереження. У сучасній еволюційній біології макроеволюція розглядається як результат поступового накопичення та поєднання мікроеволюційних змін. Основними формами макроеволюційних змін є дивергенція, конвергенція та паралелізм.

Дивергенція (від. лат. diverto – відхиляюсь) – розвиток ознак відмінності в особин одного виду внаслідок пристосування до різних умов середовища. Відмінність ознак, що виникає в результаті цього явища, називається гомологією. Гомологічні органи – це органи, які подібні за будовою та походженням, але виконують різні функції (наприклад, кінцівки кита, кішки і людини (іл. 130), кореневище пирію і бульби картоплі. Прикладом дивергентної еволюції є поява рядів ссавців від спільного предка.

Конвергенція (від. лат. convergo – зближуюсь) – незалежний розвиток подібних ознак у філогенетично віддалених організмів унаслідок пристосування їх до подібних умов середовища.

Паралелізм (від. грец. parallelos – той, що рухається поряд) – незалежний розвиток подібних ознак у споріднених систематичних груп організмів. Подібність ознак, що виникає в результаті цього явища, називається гомойологією (наприклад, подібність форми тіла у ластоногих, виникнення шаблезубості в різних групах викопних кішок, паралельна еволюція сумчастих і плацентарних ссавців)(іл. 132).

Отже, основними формами макроеволюції є дивергенція, конвергенція і паралелізм.

Біологічний прогрес – напрям еволюції, за якого народжуваність у популяції переважає над смертністю.

Біологічний регрес – напрям еволюції, за якого смертність у популяції переважає над народжуваністю.

Отже, основними напрямами макроеволюційних змін є біологічний прогрес та біологічний регрес.

Ароморфози (морфофізіологічний прогрес) – еволюційні зміни, що підвищують рівень організації організму в цілому і відкривають нові можливості для пристосування до різноманітних умов існування. Прикладами ароморфних еволюційних змін є виникнення кровоносної системи у кільчаків, поява серця у молюсків, виникнення щелеп у риб, поява насіння у насінних рослин, утворення квітки й плоду в покритонасінних та ін.

Ідіоадаптації – еволюційні зміни, що мають характер пристосування до певних умов і не змінюють рівень організації організмів. Прикладами ідіоадаптивних змін є різноманітна будова квіток чи плодів покритонасінних, кінцівок у птахів чи ссавців (іл. 133).

Загальна дегенерація (морфофізіологічний регрес) – явище спрощення організмів у процесі еволюції. Прикладами загальнодегенеративних змін є зникнення у паразитів органів чуттів, травної системи та ін.

ЕВОЛЮЦІЯ ЛЮДИНИ

ЛЮДИНА РОЗУМНА – біосоціальний вид, у організмів якого наявні біологічні особливості, що вказують на єдність з живою природою, та соціальні особливості, які відрізняють людину від інших організмів.

Антропогенез – процес виникнення і формування людини в процесі еволюції, що відбувався під впливом біологічних і соціальних чинників.

Еволюційна антропологія (від грец. антропос – людина, логос – наука) – наука, що вивчає походження й історичний розвиток людини

Найдавнішим мавпоподібним предком людини на сьогодні вважається Ардіпітек корінний (Ardipithecus ramidus), який жив орієнтовно 4,4 млн років тому.

Австралопітеки – мавпоподібні предки, яким було притаманне прямоходіння.

Людина вміла (Homo habilis) – найдавніший вид роду Людина, що з’явився в Східній Африці близько 2,4 млн років тому. Саме Людина уміла або один із її різновидів вважаються в теперішній час найвірогіднішими предками всіх пізніших представників людини. І саме цю дату можна вважати початком еволюції людини.

Людина прямоходяча (Homo erectus, застаріла назва – архантропи) – викопний вид, який розглядають як безпосереднього попередника сучасної людини. Вважається, що ці люди з’явилися у Східній Африці, еволюціонували від Людини рудольфської і через Близький Схід (Людина грузинська) широко заселили Євразію аж до Китаю (Людина юаньмоуська, або синантропи)

Людина неандертальська (Homo neanderthalensis, застаріла назва – палеонтропи) названа так тому, що перші залишки було знайдено в 1856 р. в печері в долині Неандерталь у Німеччині. Для неандертальців характерні низьке скошене чоло, суцільний надбрівний валик, недорозвинутий підборідний виступ, великі зуби. Користувалися кам’яними знаряддями, вміли добувати вогонь, поселялися на узбережжях річок, жили під природними навісами або в печерах, вміли говорити, хоча їхня мова була повільною. Неандертальці ховали своїх померлих.

Кроманьйонська людина (Homo sapiens, інша назва – неантропи) названа так тому, що перший кістяк було знайдено в 1868 р. у печері Кро-Маньйон у департаменті Дордонь у Франції. Нові відкриття молекулярної біології вказують на те, що перші кроманьйонці постали близько 100 тис. років тому. Це були високі, могутньої статури люди, у яких суцільного надбрівного валика не було, був підборідний виступ, що свідчить про розвиток мови. Жили в печерах, носили одяг, створювали наскельні малюнки, гравюри, скульптури, прикраси та музику.