Великий английский ученый Ч. Дарвин (1809-1882) разработал научную теорию эволюции живой природы путем естественного отбора на основе синтеза огромного количества фактов из различных областей науки и сельскохозяйственной практики. Возникновение эволюционной теории Дарвина имело социально-экономические и естественно-научные предпосылки. К социально-экономическим предпосылкам следует отнести интенсивное развитие капитализма в Англии, ставшей великой промышленной и колониальной державой. Шел интенсивный рост городов, требовавший быстрого повышения продуктивности сельского хозяйства, в результате чего развернулась большая селекционная работа, проводились многочисленные научные экспедиции. Появились экономические учения А. Смита о «свободной конкуренции» и Т. Мальтуса о народонаселении. Мальтус считал, что народонаселение растет в геометрической прогрессии, а средства существования - в арифметической. Естественно-научными предпосылками создания эволюционной теории послужили успехи систематики растений и животных, развитие биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии и палеонтологии, создание клеточной теории и эволюционного учения Ламарка.
В 1859 г. Дарвин опубликовал свою основную работу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение пород в борьбе за жизнь», в которой впервые в истории биологии с материалистических позиций объяснил происхождение видов животных и растений.
Центральным звеном эволюционной теории Дарвина является учение о наследственности, изменчивости и естественном отборе.
Наследственность - это способность дочерних организмов быть похожими на своих родителей. Связь между поколениями осуществляется посредством размножения. Наследственные свойства передаются из поколения в поколение через половые клетки (при половом размножении).
Изменчивость - это способность дочерних организмов отличаться от родительских форм (свойство, противоположное наследственности). Дарвин различал определенную, неопределенную и соотносительную изменчивость.
Определенная (групповая) изменчивость - это появление сходных признаков у особей одного вида под влиянием одинаковых условий среды. Например, белокочанная капуста при выращивании в жарких странах не образует кочана; у овец при содержании в холодных условиях растет более густая шерсть. Эти изменения ненаследственны, так как при перенесении организмов в исходные условия проявляются первоначальные признаки.
Неопределенная (индивидуальная) изменчивость - это возникновение различных изменений у особей одного вида под действием сходных условий. Неопределенная изменчивость является наследственной, так как она передается потомкам. Например, в стаде овец появился барашек с короткими ногами, и этот признак начал передаваться по наследству.
Дарвин понимал организм как целостную систему, отдельные части которой тесно связаны между собой. Поэтому он выделил еще и соотносительную (коррелятивную) изменчивость, когда изменение одного органа или признака влечет за собой изменения других органов и признаков. Например, длинные конечности у животных почти всегда сопровождаются длинной шеей, голуби с оперением на ногах имеют перепонки между пальцами и др.
Искусственный отбор - это отбор, производимый человеком с целью получения особей, обладающих ценными для человека наследственными признаками. Дарвин глубоко изучил многовековую практику земледелия и животноводства и пришел к выводу, что многообразие пород домашних животных и сортов растений является результатом наследственной изменчивости и искусственного отбора. Он доказал, что многочисленные породы голубей произошли от одного дикого предка - скалистого голубя, все породы кур - от банкивской курицы, породы свиней - от дикого кабана и т. д.
Искусственный отбор начал осуществляться с первых этапов земледелия и одомашнивания животных. Тогда человек не ставил перед собой задачу улучшить или изменить породу, а просто уничтожал или использовал в пищу в первую очередь менее ценных животных, например коров с низкими надоями, кур с низкой яйценоскостью. Такой отбор называют бессознательным.
В дальнейшем начал производиться методический отбор, т. е. искусственный отбор с заранее поставленной целью. Такой отбор, осуществлявшийся в течение многих поколений, привел к резкому изменению целого ряда признаков и свойств животных и растений, сделал их приспособленными к потребностям человека. Искусственный отбор - это творческий процесс накопления нового наследственного материала, все более отличающегося от исходного набором положительных для человека признаков.
Следует отметить, что породы одного вида домашних животных и одного вида культурных растений различаются между собой теми признаками, ради которых их разводит человек. Например, породы крупного рогатого скота отличаются по количеству мяса и удоям, породы овец - по количеству и качеству шерсти, сорта декоративных растений - по форме, размерам и окраске цветков и т. д.
Таким образом, движущими силами выведения пород и сортов являются наследственная изменчивость и производимый человеком отбор.
Задумавшись над причинами эволюции в естественных условиях, Дарвин установил, что интенсивность размножения организмов идет в геометрической прогрессии, однако численность взрослых особей каждого вида длительно сохраняется на одном уровне. Например, одна аскарида за сутки выделяет 240 000 яиц, самка сельди выметывает 40 000 икринок. Так как особей в популяции появляется во много раз больше, чем может существовать на занимаемой ею территории (ограниченные кормовые ресурсы и изменение условий окружающей среды), это неизбежно приводит к борьбе за существование, представляющей собой сложные и многообразные отношения организмов между собой и с неживой природой. Под борьбой за существование понимают не только прямое уничтожение, но и конкуренцию между особями, которая приводит к гибели одних и выживанию других. Однако и среди выживших особей могут быть более и менее приспособленные. Как правило, более приспособленные оставляют и больше потомков. Поэтому мерой приспособленности является и количество потомков. Следовательно, Дарвин под борьбой за существование подразумевал совокупность всех сложных взаимоотношений между организмом и внешней средой.
Дарвин различал три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с факторами неживой природы.
Внутривидовая борьба происходит между особями одной популяции любого вида. Эта форма борьбы наиболее напряженная, так как особи одного вида нуждаются в одинаковых условиях существования и источниках питания. Примерами внутривидовой борьбы могут служить: соперничество между хищниками за добычу, за территорию, за самку, у растений - за свет и т. п. В популяциях животных некоторых видов встречается и взаимопомощь, например совместная забота о потомстве (у пчел, птиц и др.). В целом внутривидовая борьба сопровождается снижением плодовитости и гибелью части особей вида. Одновременно это способствует совершенствованию вида в направлении большей приспособленности отдельных особей к среде обитания.
Межвидовая борьба наблюдается между особями разных видов. Она протекает очень остро, если виды нуждаются в сходных условиях существования и источниках питания, например саранча и травоядные животные, американская и европейские норки. Эта форма борьбы за существование включает борьбу хищника и жертвы, паразита и хозяина, конкурентные отношения из-за пищи, света и т. п.
Факторы неживой природы оказывают заметное влияние на выживаемость организмов, например семена растений, попадая в неблагоприятные условия, не прорастают. Борьба с факторами неживой природы особенно обостряется при засухе (погибают многие растения), излишках тепла или холода (холодная зима приводит к гибели многих животных), наводнениях, ранних заморозках и т. п.
Все виды борьбы за существование сопровождаются гибелью (элиминацией) части особей, которые не оставляют потомства, что способствует изменению и совершенствованию вида. В конечном итоге они приводят к выживанию организмов, наиболее приспособленных к конкретным условиям, т. е. к естественному отбору.
Итак, большинство появляющихся на свет особей гибнет в борьбе за существование. Следствием борьбы за существование является естественный отбор - «сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных». Это постоянно происходящий в живой природе процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство наиболее приспособленные особи и гибнут наименее приспособленные. Наследственные изменения у особей одного вида могут быть отрицательными, нейтральными и полезными. Отрицательные изменения снижают плодовитость и численность особей. Полезные изменения дают особям преимущества в выживании и плодовитости. Из поколения в поколение особи с полезными наследственными изменениями преимущественно сохраняются в борьбе за существование. Роль отбирающего фактора играют условия окружающей среды.
Сравнивая искусственный и естественный отбор, следует отметить, что при искусственном отборе человек в соответствии со своими потребностями отбирает животных и растения с полезными для себя признаками, которые могут быть безразличны и даже вредны для самого организма, например курдюк у курдючных овец мешает им при передвижении. Естественный же отбор происходит в природе в результате борьбы за существование и ведет к появлению новых разновидностей и видов, лучше приспособленных к среде обитания, т. е. отбираются признаки, полезные самим организмам. Естественный отбор действует с момента возникновения жизни на Земле, а искусственный - со времени появления земледелия и скотоводства. Таким образом, искусственный отбор производится на пользу человека, а естественный идет на пользу вида.
Как бы малы ни были индивидуальные наследственные изменения, они в длинном ряду поколений ведут к изменению видов и ко все большей приспособленности к конкретным условиям существования. Приспособленость организмов носит относительный характер. Другими результатами действия естественного отбора является многообразие видов и постепенное усложнение организации живых существ.
Кратко основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина можно свести к приведенным ниже.
1. Живые организмы любой группы отличаются друг от друга по многим наследственным признакам благодаря наследственной изменчивости.
2. Так как особей появляется значительно больше, чем может выжить в конкретных условиях, происходит борьба за существование, следствием чего является естественный отбор.
3. При естественном отборе выживают те особи, изменения которых носят приспособительный характер к меняющимся условиям среды, и устраняются особи с неадекватными изменениями.
4. Выживающие особи дают начало следующему поколению, и таким образом удачные изменения наследуются. Если естественный отбор действует длительно, то через сотни и тысячи поколений особи могут значительно отличаться от исходных форм, образуя новый вид.
Главная заслуга Дарвина состоит в том, что он вскрыл движущие силы эволюции и материалистически объяснил возникновение и относительный характер приспособленности (см. с. 546) действием только естественных законов. Он научно обосновал взаимосвязь между изменчивостью, наследственностью и отбором и на большом фактическом материале показал, что главной движущей силой эволюции является естественный отбор. Учение Дарвина позволило научно обосновать происхождение человека. Вскрытые им законы эволюции позволили создавать на научной основе новые породы домашних животных и сорта культурных растений, т. е. способствовали развитию селекции. Большое влияние оказала эволюционная теория Дарвина на развитие палеонтологии, эмбриологии, систематики, а в ХХ в. - генетики и экологии.