Курс биологии для поступающих в вузы

ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТЕОРИЯ ЛАМАРКА

Создателем первой относительно целостной эволюционной теории является французский ученый Жан Батист Ламарк (1744 - 1829). Свои взгляды он изложил в книге «Философия зоологии», которая вышла в свет в 1809 г. Теория Ламарка основывалась на обширных ботанических и зоологических фактах. По мнению ученого, жизнь возникла из неживой материи под стимулирующим воздействием света, тепла и электрических разрядов. Но первопричиной материи Ламарк считал Творца, который однажды запустил процесс движения всего мироздания, однако дальнейшее развитие происходило по естественным причинам. Иными словами, создание мира - это первичный закон развития, который находится в сфере религии. Тогда как ход частных процессов определяют вторичные законы развития, которые и составляют предмет естествознания. При этом на первых порах существовали только простые формы жизни, которые постепенно и очень медленно изменялись во все более и более высокоорганизованные растения и животные, дошедшие до наших дней. Ламарк утверждал, что все организмы происходят от не похожих на них более примитивных предковых форм. Постепенно ученый пришел к выводу о плавной эволюции организмов, исключая таким образом само понятие вида - есть только особи, которые постоянно и очень медленно изменяются, поэтому каждое последующее поколение пусть незначительно, но отличается от родителей. Невозможность одномоментной фиксации процесса Ламарк объяснял слишком малой скоростью процесса. Таким образом, взгляды Ламарка на вид радикально отличались от линнеевских. Если последний постулировал реальный, но неизменный вид, то Ламарк утверждал противоположное - настоящее состояние организма это всегда переходная стадия к более совершенному. Подобно многим ученым своего времени, Ламарк был виталистом, т. е. верил, что всем организмам присуще внутреннее стремление к совершенству, которое позволяет преодолевать возникающие трудности.

В соответствии со своими представлениями Ламарк разделил весь животный мир на 14 классов, различающихся по своей сложности, поставив на вершину человека. Отрицая реальность существования вида, он считал, что каждый из классов находится в постоянном движении в направлении усложнения, чтобы перейти на более высокую ступень организации. Таким образом, живая природа никогда не бывает статичной, поскольку все организмы постоянно находятся на пути вверх, стремясь приблизиться к высшему уровню - человеку. Причем этот процесс (процесс градации) был запущен при возникновении жизни и никогда не прерывался.

Ученый объяснял причины постоянной изменяемости внутренним стремлением живого организма к совершенствованию и дополнительными моментами, которые изложил в своих трех законах. Первый из них - закон прямого приспособления имел отношение к растениям и низшим животным, которые не имеют центральной нервной системы и не перемещаются. Такие организмы всецело зависят от внешних факторов - питания, врагов, температуры, влаги, освещения и т. д. Попав в неблагоприятную обстановку, они не могут перейти в лучшее место, а потому вынуждены приспосабливаться к тому, что есть. Например, известно, что растение, которое растет на хорошей достаточно увлажненной почве и хорошо освещено, сильно отличается от такого же растения, попавшего на пересохший каменистый грунт, да еще и в тени.

В каждом случае растение должно приобрести ту организацию, которая позволит жить максимально хорошо. Влияние среды четко видно на примере растения стрелолист, у которого погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, плавающие на поверхности - округлую, а находящиеся в воздухе - стреловидную.

Второй закон - закон упражнения и неупражнения органов относится к подвижным животным, имеющим центральную нервную систему. На них среда оказывает гораздо меньшее воздействие, поскольку они могут активно влиять на ситуацию. При изменении условий у таких животных изменяются привычки, подстраиваясь под ситуацию. А это влечет за собой более частое употребление того или иного органа, которое его упражняет. Например, те птицы, что бродят вдоль берега в поисках пищи, должны постоянно вытягивать ноги из ила, чтобы не увязнуть в нем. В результате таких упражнений у них вытягиваются ноги. Этим Ламарк объяснял причину длинных ног береговых птиц. Подобным же образом можно объяснить и длинную шею жирафа - ему постоянно приходится тянуться к листве деревьев, которой он питается, поэтому шея находится в постоянном упражнении и удлиняется. Открытие окапи еще более усилило подобную аргументацию.

Ученый даже находил анатомо-физиологическое подтверждение своим мыслям. Так, он считал, что по нервам движутся тонкие жидкости (флюиды), направляясь к функционирующему, а потому упражняемому органу. Силой воли животное направляет эту жидкость к нужному органу, который при этом усиленно питается и совершенствуется. Поэтому длинные рога у самцов оленей отрастают в результате дополнительного притекания к голове нужных веществ. Соответственно при неупражнении органа происходит отток от него флюидов, отчего тот атрофируется и даже исчезает. Этим Ламарк объяснял отсутствие крыльев у части насекомых или конечностей у змей.

Однако оба эти закона показывают изменения, которые происходят у отдельных особей, но ничего не говорят о потомстве. Для этого Ламарк предложил свой третий закон - закон наследования приобретенных признаков. По этому «закону» все полезные для организма качества, возникшие в результате прямого приспособления или упражнения (или же неупражнения) органа, в том же виде передаются по наследству. Соответственно потомок, унаследовавший от родителя изменения признака, тренируя орган, в еще большей степени развивает его. Следовательно, потомство всегда отличается от родителей, а потому стабильного вида просто не может существовать.

Теория Ламарка была по-настоящему эволюционистской, поскольку ступени его лестницы связаны между собой историческим родством. Он обосновывал развитие организации от простой к сложной, что приводит к постоянному совершенствованию и является причиной образования множества разновидностей организмов (напомним, что существование вида ученый отрицал). Другой его заслугой было то, что он выделял адаптивную направленность развития, обусловленную выработкой приспособлений к внешней среде.

Вместе с тем Ламарк не смог разобраться в причинах возникающих изменений. Оправданием тому служит отсутствие в то время знаний механизмов и закономерностей наследования, ведь науки генетики тогда еще не существовало и до опытов Менделя еще должно было пройти полвека. Признаки, которые приобретаются в течение жизни без изменения генетического материала - то, что мы сейчас называем модификациями, не могут наследоваться. Например, дети великого певца не обязательно унаследуют вокальные данные и мастерство отца. Однако, по Ламарку, такое было бы возможно. Стремление к совершенствованию означало признание существования в организмах некой таинственной силы, определявшей развитие органа в ответ на внешний фактор. Иными словами, образование приспособления он объяснял стремлением и способностью к этому приспособлению, что вносило идеалистическое составляющее в его внешне целиком материалистическую теорию.

Последним этапом додарвиновского периода была первая половина XIX в., когда бурно развивалась биология, возникли сравнительная морфология и анатомия, эмбриология, палеонтология и была создана клеточная теория. Одним из основателей сравнительной морфологии является великий немецкий поэт и ученый В. Гёте, разработавший учение о морфологическом типе. Большой вклад в формирование сравнительной анатомии внес французский ученый Этьен Жоффруа Сент-Илер (1772 - 1844). Ему принадлежит концепция единого типа строения, в соответствии с которой разные животные имеют подобные органы. Например, сходное строение имеют человеческая рука, передняя конечность лошади и крыло птицы. Другой французский исследователь Жорж Кювье (1769 - 1832) обосновал принцип корреляций (соотносительности), по которому ни одна из частей организма не может измениться без того, чтобы не изменились другие. Например, если зубы травоядного животного приспособлены к перетиранию грубой пищи, то они должны быть крупными и располагаться на тяжелой массивной челюсти. Соответственно этому укрупнение головы влечет усиление мускулатуры шеи и т. д. Органы не только согласованы между собой, но и зависят от образа жизни. Так, у травоядных наряду с крупными коренными зубами имеется многокамерный желудок, объемистая брюшная полость, чтобы вместить протяженный кишечник. Кювье был и основоположником палеонтологии как науки. Начав исследование ископаемых остатков в конце XVIII в., он в дальнейшем открыл и описал около 40 видов вымерших животных. Палеонтологические находки неопровержимо свидетельствовали о историческом изменении видового состава фауны Земли, что требовало оценки и объяснения. Для этого Кювье предложил теорию катастроф, согласно которой на Земле периодически происходят мощные геологические процессы, которые приводят к вымиранию некоторых видов организмов, после чего создаются новые виды и заселяют освободившееся пространство. Причины возникновения этих видов ученый не объяснял. Общность внутренней организации живых организмов доказывала клеточная теория, появившаяся в середине XIX в. Она показала, что все существа независимо от систематического положения имеют клеточное строение, причем все клетки имеют принципиально сходное строение и образуются путем деления. Простейшие организмы состоят из одной самостоятельной клетки, тогда как более сложные образованы множеством клеток.

Важной предпосылкой эволюционной теории явилось развитие эмбриологии. Детальное изучение онтогенеза показало, что все организмы возникают из зиготы, которая затем делится и дает начало многим популяциям дифференцированных клеток. Было обнаружено глубокое сходство зародышей на ранних этапах развития, причем высшие животные в эмбриогенезе последовательно повторяли строение зародышей (но не взрослых особей) предковых форм. Это нашло отражение в теории параллелизма. Значительный вклад в становление эмбриологии внес отечественный ученый К. Бэр (1792 - 1876). Именно он заметил, что эмбрион высокоорганизованного животного похож не на взрослую форму более примитивного животного, а на его эмбрион. Ему также принадлежит наблюдение, что вначале в эмбриогенезе формируются общие признаки типа и лишь затем признаки вида. Другой отечественный исследователь - X. Пандер открыл зародышевые листки, из которых на ранних этапах онтогенеза развиваются зачатки всех органов эмбриона. Выявленная им же общность закладки зародышевых листков у разных многоклеточных животных послужила еще одним доказательством единства происхождения организмов.