Показал что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки
Показал что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки
Подробное решение параграф 3 по биологии для учащихся 11 класса, авторов Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. 2016
Стр. 17. Вспомните
1. Кто был автором первой эволюционной теории?
Жан Батист Ламарк. Он ошибочно считал, что все организмы стремятся к совершенству. Если с примером, то какой-нибудь кот стремился стать человеком). Еще одной ошибкой было то, что эволюционным фактором он считал только внешнюю среду.
2. Какие биологические открытия были сделаны к середине XIX в.?
Стр.21. Вопросы для повторения и задания.
1. Какие данные геологии послужили предпосылкой эволюционной теории Ч. Дарвина?
Английский геолог Ч. Лайель доказал несостоятельность представлений Ж. Кювье о внезапных катастрофах, изменяющих поверхность Земли, и обосновал противоположную точку зрения: поверхность планеты изменяется постепенно, непрерывно под действием обычных повседневных факторов.
2. Назовите открытия в биологии, способствовавшие формированию эволюционных взглядов Ч. Дарвина.
Формированию взглядов Чарлза Дарвина способствовали следующие биологические открытия: Т. Шванн создал клеточную теорию, которая постулировала, что живые организмы состоят из клеток, общие черты которых одинаковы у всех растений и животных. Это послужило весомым доказательством единства происхождения живого мира; К. М. Бэр показал, что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки, причем входе эмбрионального развития у позвоночных, принадлежащих разным классам, на ранних этапах обнаруживается явное сходство зародышей; исследуя строение позвоночных, Ж. Кювье установил, что все органы животного являются частями одной целостной системы. Строение каждого органа отвечает принципу строения всего организма, и изменение одной части тела должно вызывать изменения других частей; К. М. Бэр показал, что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки, причем входе эмбрионального развития у позвоночных, принадлежащих разным классам, на ранних этапах обнаруживается явное сходство зародышей;
3. Охарактеризуйте естественно-научные предпосылки формирования эволюционных взглядов Ч. Дарвина.
1. Гелиоцентрическая система.
2. Теория Канта—Лапласа.
3. Закон сохранения вещества.
4. Достижения описательной ботаники и зоологии.
5. Великие географические открытия.
6. Открытие закона зародышевого сходства К. Бэра: «Зародыши проявляют известное сходство в пределах типа».
7. Достижения в области химии: Веллер синтезировал мочевину, Бутлеров синтезировал углевод, Менделеев создал периодическую систему.
8. Клеточная теория Т. Шванна.
9. Большое количество палеонтологических находок.
10. Экспедиционный материал Ч. Дарвина.
Таким образом, собранные в самых разных областях естествознания научные факты противоречили существовавшим ранее теориям происхождения и развития жизни на Земле. Правильно объяснить, обобщить их, создав теорию эволюции, сумел английский ученый Ч. Дарвин.
4. В чём сущность принципа корреляции Ж. Кювье? Приведите примеры.
5. Какую роль в формировании эволюционной теории сыграло развитие сельского хозяйства?
В сельском хозяйстве все шире стали применяться различные приемы улучшения старых и введения новых более продуктивных пород животных и высокоурожайных сортов животных, что подрывало веру в неизменяемость живой природы. Эти достижения укрепили эволюционные воззрения Чарльза Дарвина и помогли ему обосновать принципы отбора, лежащие в основе его теории.
Путешествие во времени: как судьба первых клеток эмбриона влияет на его дальнейшее развитие и риск заболеваний
коллаж автора на основе изображений с сайта depositphotos.com
Автор
Редакторы
19 марта 2021 года в научном журнале Science были опубликованы две научные статьи о самых ранних эмбриональных мутациях человека. 15 исследователей из американских Клиники Мэйо и Йельского университета под совместным руководством профессоров Алексея Абызова и Флоры Ваккарино разработали неинвазивный метод воссоздания клеточной родословной для каждого живущего человека и применили его для анализа иерархических деревьев клеточных клонов у двух живых людей и одного погибшего плода. Этот анализ помог приблизиться к моменту, когда оплодотворенная яйцеклетка разделилась на два первых бластомера, и сделать несколько важных выводов. Мы расспросили Алексея Абызова о том, что нового им удалось узнать.
Рисунок 1. Так, по мнению преформистов, выглядел маленький гомункул в мужских сперматозоидах. Рисунок голландского математика и физика Николаса Хартсокера, 1695 г.
Несколько столетий назад в биологии господствовало учение о преформизме. Лучшие умы человечества ничего не знали о генах, а потому считали, что в половых клетках изначально находится гомункул — маленький человечек (рис. 1). И тут мнения сразу разделились. Овисты поместили гомункул в ооцит, а анималькулисты — в сперматозоид, отведя женским половым клеткам скромную роль питательной среды [1].
По мере развития эмбриологии идеи преформизма были признаны ошибочными. В XIX веке российский естествоиспытатель Карл Бэр (рис. 2) установил, что зародыши человека на ранних этапах развития похожи вовсе не на гомункулов, а на червячков и рыбок. С открытием генов стало понятно, что в половых клетках содержится не зачаток готового организма, а «рецепт» по его «приготовлению», записанный в ДНК. Но это породило массу новых вопросов. Как этот «рецепт» определяет судьбу разных клеток? Какие факторы могут вмешиваться, помимо генетического кода? Могут ли особенности развития организма, склонности к тем или иным заболеваниям закладываться уже на уровне самых первых бластомеров?
Рисунок 2. Карл Бэр — российский естествоиспытатель, сформулировавший законы зародышевого сходства («законы Бэра»).
Этим темам посвящено немало научных исследований. Но судьба первых бластомеров и ее влияние на дальнейшее формирование организма по-прежнему во многом остаются terra incognita.
Человек асимметричный
Человек относится к живым организмам с двусторонней симметрией. Однако в реальности наше тело далеко не так симметрично, как может показаться на первый взгляд. В первую очередь это касается некоторых органов: все знают, что сердце и желудок находятся слева, а печень справа. Многие парные органы тоже неодинаковы: правое легкое у людей состоит из трех долей, а левое — всего из двух, верхний полюс правой почки обычно находится на уровне 12 межреберья, а левой — на уровне 11 ребра. У мужчин левое яичко зачастую находится ниже правого, а размеры его меньше [2], [3]. У женщин немного различаются размеры правой и левой молочных желез. Правое и левое полушария головного мозга выглядят одинаково, но работают немного по-разному, различается объем правой и левой лобных и затылочных областей [4].
Некоторые заболевания тоже «выбирают» определенную половину тела. Например, так происходит с двигательными симптомами при болезни Паркинсона, при гемимегалоэнцефалии (патология, при которой сильно увеличивается одно из полушарий головного мозга, и в нем происходят патологические изменения) [5]. Исследования в некоторых популяциях показали, что у женщин рак молочной железы чаще возникает слева, но при правосторонней локализации зачастую хуже прогноз и раньше возникают метастазы [6], [7].
Можно привести еще много примеров асимметрии в теле человека, связанных как с нормой, так и с патологией. Это очень интересная сфера для научных исследований, и зачастую она уводит на клеточный уровень, заставляя разбираться в изменениях, которые происходили в клетках, начиная с самых ранних этапов эмбриогенеза.
Формирование организма происходит иерархично, в нем прослеживается несколько уровней клеточной организации. Еще до прикрепления к стенке матки зародыш разделяется на две части. Трофобласт (рис. 3) представляет собой пузырек диаметром 0,1 мм и является предшественником плаценты. Внутри него находится эмбриобласт — скопление клеток, из которого затем образуется эмбрион. Постепенно эмбриобласт принимает форму диска — становится так называемым зародышевым диском. Он ориентируется в пространстве, в нем выделяются передняя и задняя, правая и левая части, появляются три зародышевых листка — эктодерма, энтодерма и мезодерма (рис. 4), — дающие начало разным тканям [8]. Каждая клетка занимает отведенное ей место и передает своим потомкам инструкцию о том, что делать дальше. Конечно же, интересно отследить эти процессы, разобраться в «родословной» каждой клетки в организме человека.
Рисунок 3. Самые ранние стадии эмбриогенеза. На изображении справа трофобласт выглядит как полая сфера. Внутри, у одного из ее полюсов, находится скопление клеток голубого цвета — это эмбриобласт.
Рисунок 4. Три зародышевых листка: энтодерма, эктодерма и мезодерма. Из эктодермы образуются наружные покровные ткани и нервные структуры; из мезодермы — мышцы, органы кровеносной, выделительной и половой систем; из энтодермы — пищеварительная система и другие внутренние органы.
Пытаясь исследовать развитие эмбрионов человека, ученые сталкиваются с массой сложностей, как технического, так и этического характера. Эксперименты над людьми и эмбрионами проводить запрещено, поэтому приходится исследовать клеточные линии ретроспективно. Постфактум это можно сделать, только если остаются определенные «следы», мáркеры. К счастью, такие маркеры есть. Это соматические мутации.
Маяки для путешествия в прошлое
Мутагенез — двигатель эволюции, и он постоянно происходит во всех живых клетках. Наследственные мутации присутствуют в ооцитах и сперматозоидах и передаются от родителей детям. Они обнаруживаются во всех клетках тел детей. Соматические мутации возникают в соматических клетках, из которых состоит тело человека, и которые не участвуют в половом размножении. Они присутствуют не во всем теле, а только в потомках той клетки, в которой изначально произошло изменение. Например, пигментный невус (родинка) представляет собой скопление таких клеток. К распространенным мутациям в пигментных невусах относится мутация V600E в гене BRAF — он кодирует фермент киназу, способствующую пролиферации (размножению) клеток (эта мутация встречается и в клетках злокачественной опухоли — меланомы).
В настоящее время широко применяется термин «послезиготные (постзиготические) мутации» — они появляются после слияния половых клеток и начинают возникать буквально с первых минут эмбриогенеза. Исследования показывают, что на каждое из пяти первых делений после оплодотворения яйцеклетки приходится по 1–2 новых соматических мутации, а в дальнейшем этот показатель увеличивается [9]. Большинство из этих мутаций — нейтральные: они не приносят ни вреда, ни пользы. Но некоторые влияют на важные процессы в клетках и, накапливаясь, со временем приводят к заболеваниям. Например, в 2018 году было установлено, что у здоровых людей старшего возраста на одну клетку слизистой оболочки пищевода приходится от 20 до более чем 2000 мутаций, и некоторые из них связаны с онкологическими заболеваниями [10].
В первую очередь мутации изучают для того, чтобы разобраться в последствиях, к которым они приводят в организме — например, вызывают те или иные заболевания или повышают предрасположенность к их развитию. Но также ученые придумали, как с помощью анализа изменений в генах отслеживать клеточные линии. Если одна и та же соматическая мутация встречается во многих клетках, то можно с высокой степенью достоверности утверждать, что у этих клеток был общий предок. Изучив генетические изменения в разных клетках и тканях организма с помощью технологий секвенирования [11], можно судить о времени возникновения этих изменений — вплоть до первых делений зиготы (оплодотворенной яйцеклетки с диплоидным набором хромосом). Тут работает принцип: чем больше клеток являются носителями мутации, тем у более ранней клетки-предшественницы она возникла, и наоборот. Это дает возможность выстраивать иерархические деревья (рис. 5, 6), которые помогают ученым понять, как события на самых ранних этапах эмбриогенеза влияют на дальнейшее развитие организма, и какой вклад вносят разные клеточные клоны в формирование тканей.
Рисунок 5. Как можно отследить родословную клеточных клонов, изучая соматические мутации? Разными буквами и цветами обозначены новые мутации, которые возникают в материнских клетках и передаются их потомкам. Видно, как изменения в генах накапливаются с каждым новым поколением.
Рисунок 6. Соматические мутации и мозаицизм. Голубым цветом обозначены клетки без мутаций. Видно, как в одной из клеток возникает новая мутация. У мыши клетка с изменением в генах (активация GFP — зеленого флуоресцентного белка) отмечена зеленым цветом — ее создали искусственно с помощью генной инженерии. Ниже представлен пример похожего (но возникшего естественным путем) мозаицизма у человека: клетки с мутациями обозначены оранжевым цветом. Например, большое оранжевое пятно на теле человека на рисунке может быть огромным врожденным невусом. А может быть (и чаще всего так бывает), эта мутация нейтральная и никак себя не проявляет — ее можно обнаружить только с помощью генетического анализа.
Ранее уже проводили исследования родословных клеток с помощью анализа послезиготных мутаций. Например, удалось оценить скорость мутагенеза на ранних стадиях развития эмбриона, установить, что два первых бластомера вносят неодинаковый вклад в развитие тела человека — асимметрия возникает уже после первого дробления зиготы. Авторы одной научной работы, опубликованной в 2017 году, указывают соотношение вклада ранних эмбриональных клеток в формирование популяции клеток крови 2:1 [10]. Соотношение потомков разных клеточных клонов может различаться в разных тканях, оно коррелирует с пространственной организацией органов. Ученые продолжают разбираться в причинах и закономерностях этих процессов. Возможно, это поможет не только лучше изучить ранние этапы эмбриогенеза, но и разработать новые методы профилактики, диагностики, лечения некоторых заболеваний.
Что нового удалось выяснить?
Ученые под руководством Алексея Абызова (рис. 7) использовали для реконструкции событий, происходящих на ранних этапах эмбриогенеза, клетки, полученные от двух живых людей (здоровая 66-летняя женщина и 29-летний мужчина, страдающий синдромом Туретта [12]) и погибшего плода. У живых людей взяли образцы кожи рук и ног, выделили фибробласты и получили из них несколько десятков клонов искусственных стволовых клеток, а затем секвенировали их ДНК. Также для исследования были взяты образцы мочи, крови и слюны. У погибшего плода использовали клетки головного мозга, фибробласты твердой мозговой оболочки, ткань селезенки [8], [13].
Рисунок 7а. Алексей Абызов — один из руководителей исследования. Алексей — выпускник МФТИ; д. ф.-м. н.; с 2014 года руководит научной лабораторией в Клинике Мэйо; ассоциированный профессор в медицинском колледже при этой клинике; приглашенный профессор в Университете Миннесоты и Йельском университете. Ранее мы уже публиковали обзоры исследований, которыми руководил Алексей: «Геномная головоломка: открой в себе мозаика» [14] и «Как искусственные модели головного мозга и омиксные технологии пригодятся в борьбе с аутизмом» [15]. А еще Алексей участвует в качестве спикера и ментора в школах Future Biotech (летние школы в 2012 и 2013 годах, зимняя школа в 2020 г.).
Рисунок 7б. Лаборатория Алексея Абызова в клинике Мэйо
То, как из одной зиготы образуется 37 триллионов клеток, из которых состоит человеческое тело, является одной из величайших загадок биологии. Мы разработали метод воссоздания личной клеточной родословной в самом раннем, послезиготном развитии по клеткам живущего человека, которые могут быть неинвазивно собраны и проанализированы в любом возрасте. Описанная методология обладает потенциалом к дальнейшему развитию, но уже сейчас может применяться для воссоздания клеточной родословной на более поздних стадиях развития, а также в других многоклеточных организмах помимо человека.
Изучение соматических мутаций в ДНК образцов тканей и реконструкция событий, происходивших на ранних этапах эмбриогенеза, показали, что первые бластомеры вносят неравномерный вклад в формирование тканей тела. Уже после первого дробления яйцеклетки выделяется доминантная клеточная линия, представленная в тканях на 70–90%, и рецессивная, которой достается только 10–30%. Самая большая разница была обнаружена в крови — 90:10. В моче соотношение доминантного и рецессивного клонов составило 70:30 — 80:20, а в слюне оно было либо как в крови, либо в промежутке между показателями крови и мочи.
Приставка метил- означает, что произошла реакция метилирования, и к молекуле прикрепилась метильная группа. Если это происходит с основаниями ДНК, то последовательность гена не меняется, а вот его работа может измениться, и довольно сильно. Такие трансформации относятся к сфере эпигенетики. Кстати, на «Биомолекуле» есть статья «Неканоническая ДНК» [17], из которой читатель, ориентирующийся в «языке» генетического кода, может узнать, чем на самом деле отличается цитозин от 5-метилцитозина, а еще — чем тимин отличается от урацила. Рекомендуем также обратиться к статье «Молекулы и эпигеном» [18] из спецпроекта по эпигенетике.
Отсюда напрашивается предположение: возможно, рецессивный клон потому и становится рецессивным, что в его клетках хуже восстанавливается ДНК, и им на это требуется больше времени. Есть и альтернативная гипотеза: возможно, рецессивный клон предназначен в первую очередь для формирования трофобласта и плаценты. Разобраться поможет изучение ткани плаценты — это тема для будущих научных работ. Вот как об этом говорит сам Алексей:
Главным открытием оказалось то, что ветви в воссозданных генеалогических древах оказались разнопредставленными, то есть асимметричными, по количеству клеток в органах каждого человека. В частности, одна из двух клеток после первого дробления зиготы является прародителем абсолютного большинства (70–90%) клеток в каждом исследуемом человеке. Возможным объяснением может быть то, что эта клетка предназначена в первую очередь для формирования организма взрослого человека, в то время как вторая клетка предназначена для создания плаценты, которая будет питать растущий эмбрион. Исследователи также высказали альтернативную гипотезу, что разнопредставленность может быть результатом разной скорости роста клеток и/или разной способности справляться с повреждением ДНК.
Изучая ткани погибшего плода, ученые обнаружили, что клеточные клоны в некоторых областях мозга упорядоченно распределяются вдоль переднезадней оси. Такой характер распределения говорит, что оно предопределяется событиями, которые происходят в клетках-прародительницах этих клонов. Судьба их потомков запрограммирована с самого начала.
Еще одно интересное наблюдение: ранние мутации нередко в точности совпадают с геномными вариациями, которые встречаются в популяции в целом. Иными словами, одни и те же изменения в генах независимо друг от друга, случайным образом, происходят у разных людей. Это наталкивает на мысль, что в геноме есть области, особенно чувствительные к мутагенезу. Именно в них чаще всего и происходят «поломки» [8], [13].
Это исследование стало важным шагом на пути изучения событий раннего эмбриогенеза. Ученые разработали неинвазивный метод воссоздания клеточной родословной для каждого живущего человека, и в будущем его можно использовать для анализа родословных клеток на разных стадиях развития у разных многоклеточных организмов. Помимо фибробластов кожи, крови, слюны и мочи, можно взять любой другой биоматериал, полученный от живого человека: например, стул, мазки из половых путей женщины, мужскую семенную жидкость. Это открывает возможности для дальнейших исследований.
Выявить болезнь до того, как она началась
В исследовании приняли участие два пациента с миелопролиферативными заболеваниями (редким типом злокачественных заболеваний крови) в возрасте 63 и 34 лет. Ученые провели у них биопсию красного костного мозга, секвенировали геном здоровых и злокачественных клеток, а затем составили их родословную. Исследователи пытались выяснить, когда у этих больных возникла мутация JAK2, вызвавшая заболевание. Оказалось, что у 63-летнего больного это произошло примерно в 19 лет, а у 34-летнего — в 9 лет [19].
О мозаицизме, его связи с заболеваниями и посвященной этой теме научной работе, которую ранее опубликовала группа Алексея Абызова, мы подробно рассказывали в статье «Геномная головоломка: открой в себе мозаика» [14].
В другом исследовании 2012 года оказалось, что клональный мозаицизм у людей с сóлидными опухолями встречается чаще, чем у здоровых, причем связь оказалась сильнее, когда материал для анализа брали до постановки диагноза и начала лечения. Клональный мозаицизм был более распространен среди людей, у которых анализ ДНК проводили за год до того, как им диагностировали лейкемию [21].
Эти исследования показывают, что первые мутации, приводящие к онкологическим и другим заболеваниям, могут возникать задолго до того, как появляются симптомы, изменения в лабораторных анализах или патологические изменения, которые можно рассмотреть на снимках.
Выявлять болезни по генетическим анализам задолго до того, как появятся первые симптомы — заманчивая перспектива. В 2012 году была опубликована научная работа, авторы которой описали первый успешный опыт применения персональной геномики. Ученые проанализировали у одного пациента геном и массив других молекулярных данных и смогли выявить у него сахарный диабет второго типа на очень ранней стадии. Самое интересное, что этим пациентом стал руководитель исследования. Мы рассказывали об этой работе в статье «Упреки в нарциссомике» [22].
А могут ли некоторые из этих мутаций возникать еще во время внутриутробного развития? Играют ли роль в их возникновении события, происходящие на ранних этапах эмбриогенеза? И может ли быть так, что из-за «слабости» генома клетки из рецессивного клона становятся «уязвимыми точками» для развития ряда заболеваний, и их можно идентифицировать заранее? Это очень сложные вопросы, и вероятно, в будущем ученые найдут ответы и на них.
Показал что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки
Подробное решение параграф § 3 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Вспомните, какие открытия были сделаны в естественных науках в начале – XIX в. Каковы их социально-исторические предпосылки?
Ответ. Сутью научной революции 18–19 вв. является диалектизация естествознания.
1) Немецкий философ Иммануил Кант (1724-1804) «Всеобщая естественная история и теория неба» – попытка исторического объяснения происхождения Солнечной системы.
2) Пьер Симон Лаплас «Изложение системы мира» – независимо от Канта пришел к тем же выводам. Космогоническая гипотеза Канта-Лапласа.
3) в XIX в идеи развития распространились на все естествознание. Английский естествоиспытатель Чарльз Лайель (1797-1875) «Основы геологии» – идеи геологического эволюционизма.
4) Французский биолог Жан Батист Пьер Ламарк (1744-1829)- гипотеза эволюции живой природы.
Механистические взгляды на материальный мир господствовали до XIX века. Все закономерности материального мира сводились к законам механики. С открытием электрического заряда пришлось пересматривать взгляды.
1) Француз Шарль Огюст Кулон (1736-1806) – закон взаимодействия электрических зарядов.
2) Англичанин Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Кроме вещества, в природе существует еще и поле.
3) Англичанин Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) «Трактат об электричестве и магнетизме» – математическая теория электромагнитного поля.
Вопрос 1. Какие открытия в биологии в начале XIX в. существенно поколебали креационистские воззрения на живую природу?
Ответ. К середине XIX в. в естествознании было сделано много новых открытий. Иммануил Кант создал теорию о происхождении космических тел естественным путём, а не в результате божественного творения. Французский учёный Пьер Симон Лаплас в работе «Изложение системы мира» математически обосновал теорию И. Канта. В 1824 г. химики впервые синтезировали органические вещества, доказав, что их образование происходит без участия «высших сил». Йенс Берцелиус показал единство элементного состава живой и неживой природы. В 1839 г. Т. Шванн и М. Шлейден создали клеточную теорию, которая постулировала, что все живые организмы состоят из клеток, общие черты которых одинаковы у всех растений и животных. Это было весомым доказательством единства происхождения живого мира.
К. М. Бэр показал, что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки. При этом у всех позвоночных наблюдаются общие черты эмбрионального развития: на ранних этапах обнаруживается удивительное сходство в строении зародышей, принадлежащих к разным классам.
Возникла палеонтология (от греч. palaios – древний, ontos – сущее, logos – слово, учение) – наука о вымерших растениях и животных, сохранившихся в виде ископаемых остатков, отпечатков и следов их жизнедеятельности; о смене их в процессе развития жизни на Земле (рис. 5).
Исследуя строение позвоночных животных, Ж. Кювье установил, что все органы животного являются частями одной целостной системы. Строение каждого органа отвечает принципу строения всего организма, и изменение одной части тела должно вызывать изменение других частей. Не могут копыта и сложный многокамерный желудок принадлежать хищнику, а когти и острые клыки – травоядному. Соответствие строения органов друг другу Кювье назвал принципом корреляции.
Занимаясь систематикой, Ж. Кювье изучал типы строения животных. Сравнивая анатомическое строение различных живых организмов, он обнаружил их большое внутреннее сходство при внешнем разнообразии. Оказалось, например, что конечности всех наземных позвоночных состоят из одних и тех же отделов. Такое сходство в строении животных указывало на их возможное родство и общее происхождение.
Английский геолог Чарлз Лайель опроверг теорию катастроф Ж. Кювье и доказал, что поверхность земли изменяется постепенно под действием самых обычных природных факторов: ветра, дождя, прибоя, извержения вулканов и др.
Вопрос 2. Расскажите об основных этапах научной деятельности Ч. Дарвина.
Ответ. В 1832 г. юный Чарлз Дарвин был натуралистом на корабле «Бигль», отправившемся в пятилетнее кругосветное плавание. С 1837 года Дарвин начал вести дневник, в который вносил данные о породах домашних животных и сортах растений, а также соображения о естественном отборе. В 1842 году написал первый очерк о происхождении видов. Начиная с 1855 года, Дарвин переписывался с американским ботаником А. Греем, которому через два года и изложил свои идеи. Под влиянием английского геолога и естествоиспытателя Ч. Лайеля Дарвин в 1856 начал готовить третий, расширенный вариант книги. В июне 1858 года, когда работа была выполнена наполовину, получил письмо от английского натуралиста А. Р. Уоллеса с рукописью статьи последнего. В этой статье Дарвин обнаружил сокращённое изложение своей собственной теории естественного отбора. Два натуралиста независимо и одновременно разработали идентичные теории. Лайель обратился за советом к английскому ботанику Джозефу Гукеру, и 1 июля 1859 года они вместе представили Линнеевскому обществу в Лондоне обе работы. В 1859 году Дарвин опубликовал труд «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», где показал изменчивость видов растений и животных, их естественное происхождение от более ранних видов. Книга Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь».
В 1868 г. вышел следующий труд Ч. Дарвина – «Изменение домашних животных и культурных растений», а в 1871 г. – книга «Происхождение человека и половой отбор», в которой рассматривался самый сложный вопрос эволюционного учения – антропогенез.
Вопрос 3. Какие социально-экономические предпосылки подготовили почву для появления эволюционного учения Ч. Дарвина?
Ответ. К ним относятся следующие:
1) накопление большого научного материала по геологии, палеонтологии, географии, ботанике, зоологии;
2) создание клеточной теории, открытие закона сохранения и превращения энергии, закона зародышевого сходства;
3) высокий уровень развития сельского хозяйства в Англии – особенно селекции животных и растений;
4) собственные наблюдения и открытия Ч. Дарвина во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль» и при изучении сельского хозяйства Англии. В результате анализа и обобщения этого огромного фактического материала Ч. Дарвин создал эволюционное учение, которое явилось ответом на вопрос многих поколений ученых и мыслителей о происхождении видов.
Вопрос 4. Что послужило основой для создания Ч. Дарвином теории естественного отбора?
Ответ. Фундаментом для создания теории эволюции Ч. Дарвину послужили наблюдения во время кругосветного путешествия на корабле «Бигл», исследования и обобщение достижений современной ему биологии и селекционной практики.
На Галапагосских островах он обнаружил птиц, нигде более не встречающихся. Их предком, по предположению Дарвина, мог быть один из видов южноамериканских птиц. Изучение остатков вымерших животных и сравнение их с ныне живущими особями привели его к мысли, что современный органический мир является результатом постепенного развития ранее существовавших видов. В течение длительного времени он обрабатывал собранный материал, а также изучал достижения селекции по выведению новых пород животных и сортов растений.
В Англии, ставшей к середине XIX в. крупнейшей капиталистической державой, быстро развивалась селекция, что было обусловлено необходимостью увеличения объёма сельскохозяйственного производства. Создавались новые сорта злаков, овощных культур, появились высокопродуктивные породы крупного рогатого скота, овец, свиней и др. Практика селекции неопровержимо свидетельствовала о способности организмов изменять свои признаки. Изучая процесс искусственного отбора культурных форм организмов, Дарвин пришёл к выводу, что и в природе происходят аналогичные явления.
Вопрос 5. Кто автор термина «дарвинизм»? Каков вклад этого учёного в науку?
Ответ. Работы Ч. Дарвина существенно противоречили традиционным взглядам на живую природу и явились настоящим переворотом в науке. В них Ч. Дарвин изложил основные положения разработанной им эволюционной теории и охарактеризовал движущие силы и результаты эволюционного процесса.
В 1858 г. Ч. Дарвин получил рукопись молодого английского учёного Алфреда Рассела Уоллеса (1823 —1913), который независимо от него сформулировал принцип естественного отбора. Как отметил сам Дарвин, совпадение идей было поразительным. По настоянию друзей обе статьи и раннее письмо Дарвина, в котором он излагал основные положения своей теории, были представлены на заседании Линнеевского общества в Лондоне.
Его коллега А. Уоллес признал приоритет Ч. Дарвина в разработке теории естественного отбора, выпустив в 1875 г. книгу «Дарвинизм», откуда и пошло само название эволюционной теории.