Чарлз Дарвиннің эволюциялық теориясы

Ч. Дарвиннің қолдан сұрыптау туралы ілімі. Дарвиннің экспедицияда жинаған мәліметтері және оның замандастарының ғылыми ізденістері барысында жинақталған материалдар тірі табиғаттың өзгеретіндігін көрсетті. Алайда бұл өзгерістердің механизмдері белгісіз болып қала берді.
Англияға қайтып оралғаннан кейін Дарвин өзінің ғылыми зерттеулерін жалғастырды. Ол екі қарама-қарсы құбылыс — тұқымқуалаушылық пен өзгергіштікке назар аударды. Бұл кезде тірі организмдердің осы екі қасиетінің табиғаты әлі белгісіз еді, біраң Дарвин эволюциялың өзгерістердің негізінде тұқымқуалаушылық пен өзгергіштіктің жатқанын дұрыс түсінді. Дарвин белгілі және белгілі емес өзгергіштікті ажыратты.
Белгілі немесе топтық өзгергіштік сыртқы орта факторларының әсерінен пайда болады және барлық дараларда бірдей білінеді. Мысалы, азығының сапасын көтергенде сиыр көп сүт береді, ал егістікті тыңайтқаннан кейін ауылшаруашылық өсімдіктерінің түсімі жоғарлайды. Алайда, бұл өзгерістер келесі ұрпаққа берілмейді, сондықтан келесі жылы көп түсім алу үшін егістікті қайта тыңайту қажет. Қазіргі кезде өзгергіштіктің бұл түрін тұқым қуаламайтын немесе фенотиптік деп атайды.
Дарвинді өзгергіштіктің басқа — белгілі емес немесе жеке түрі әлдеқайда көбірек қызықтырды. Белгілі емес өзгергіштік дегеніміз — жеке дарада ататектерінде болмаған белгі көрінісінің жарыққа шығуы. Дарвин белгілі емес өзгергіштік тұқым қуалайтындықтан жаңа түрлердің пайда болуын қамтамасыз етеді деп есептеген. Қазіргі заманғы биологияда тұқым қуалайтын өзгергіштіктің негізгі себебі мутациялар болып табылатыны белгілі.
Өзгергіштіктің осы түрін ағылшын селекционерлері жануарлардың жаңа тұқымдарын шығаруда пайдаланған. Сол кездің өзінде Англияда көгершіндердің шамамен 150 тұқымы, иттер, тауықтар, ірі қара малдың және т.б. жануарлардың көптеген тұқымдары алынған еді. Түрлердің өзгермейтіндігін жақтаушылар әр түрдің өзінің жабайы ататегі бар деп пайымдады. Дарвин оның олай емес екенін дәлелдеді. Тауықтардың барлық тұқымдары жабайы банкив тауығынан тараған, ірі қара малдың тұқымдары жабайы күдірден, ал көгершіндердің сан алуан түрлері жабайы жартас кептерден пайда болған.
Үй жануарлары мен мәдени өсімдіктерді өсіре отырып, ағылшын фермерлері ұрпақтардың ішінен қажетті белгі айқын көрінетін дараларды іздеген. Сұрыпталған дараларды бір-бірімен шағылыстырып, келесі ұрпақтағы организмдерден адамға қажетті белгісі ең жақсы көрінгендерін қайта таңдаған. Егер сұрыптауды әртүрлі белгілер бойынша жүргізсе, бастапқы бір формадан бір мезгілде көптеген әртүрлі сорттар мен тұқымдарды алуға болады. Демек, жаңа сорттар мен тұқымдарды шығаруда адам қолдан сұрыптауды пайдаланған.
Қолдан сұрыптау дегеніміз — белгілі бір, адам үшін багалы белгілері мен қасиеттері бар дараларды ұрпақтар қатарында жүйелі түрде сақтап, көбейту арқылы жануарлардың жаңа тұқымдарымен өсімдіктердің жаңа сорттарын алу процесі.
Кейде жаңа тұқымның пайда болуын бірі ірі мутация туғызады. Қысқа аяқты анкон қойы, такса, қисық тұмсықты үйрек осылайша пайда болды, ал 2004 жылы Америкада кейін жаңа тұқымға бастама берген, аяқтары қысқарған мысық табылды.
Қолдан сұрыптауды адам ертеден бері жүргізіп келеді, алайда көне замандағы сұрыптау санасыз болған. Біздің алыс ататектеріміз алдарына белгілі бір мақсат қоймай, өздерінің тек практикалық тәжірибесіне сүйеніп, ең жақсы жануарларды немесе келесі жылға себуге өсімдіктердің ең жақсы тұқымын қалдырып отырған. Ал, егер селекционер алдына белгілі бір мақсат қойып, бір (немесе екі) белгі бойынша сұрыптауды жүргізсе, онда оны әдістемелік сұрыптау деп атайды.
Ч. Дарвиннің табиғи сұрыпталу туралы ілімі. Жасанды жағдайда қандай да бір организмді сұрыптап алатын фактор адам болып табылады. Дарвин табиғатта осыған ұқсас фактор табылса, түрлердің шығу тегі туралы мәселе шешілер еді деп ойлайды.
Т. Мальтустың организмдердің шектеусіз көбеюге тырысатындығы туралы жазылған еңбегінен әсер алған Дарвин әртүрлі организмдердің көбею заңдылықтарын талдады. Ең баяу көбейетін жануар — пілдің бір жұбының өзі 750 жыл ішінде 19 млн дараға жететін ұрпақ қалдыра алады. Бір маусымда устрица 1 млн жұмыртқа салады, ал өздерің білетін жаңбыр саңырауқұлағы 700 млрд спора өндіреді. Өйтсе де, устрица мен саңырауқұлақ Жер бетін түгелімен жауып кетпейді. Даралар геометриялық прогрессияда көбеюге тырысатындығына қарамастан, әрбір түрдегі ересек даралар саны шамамен тұрақты болады. Басқа сөзбен айтқанда, ұрпақтардың басым бөлігі жыныстық жетілу кезеңінде жетпей, тіршілік үшін күрес барысында өледі.
Дарвиннің тіршілік үшін күрестің үш негізгі түрін анықтады: тұраралық, түрішілік және қоршаған ортаның қолайсыз жағдайларымен күрес.
Түраралық күрес — бұл әралуан түрлерге жататын даралардың қарым-қатынасы. Бұл қатынастар өте шиеленіскен болуы (жыртқыштар шөпқоректілерді жейді, шөпқоректілер өсімдіктерді таптайды, паразиттер ие организмді заңымдайды) немесе екі түрге де пайда өкеліп, тірі қалу мүмкіндігін жоғарлатуы мүмкін (құстар тұқыммен қоректеніп, оларды жер-жерге таратады).
Түрішілік күрес бір түр дараларының арасында жүреді. Бұл күрес аса шиеленіскен болады, өйткені бір түрге жататын организмдердің қажеттіліктері де ұқсас. Жануарлар арасында күрес қорек пен мекен ететін аймақ үшін бәсеке түрінде, ал көптеген өсімдіктерде тез өсу арқылы басқа дараларды көлеңкелеу жолымен жүріп жатады. Көбею кезеңінде көп түрлердің аталықтары жанұя құру құқығын иелену үшін бәсекеге түседі. Аталықтардың арасындағы сайыстар жыныстың сұрыпталуға әкеледі. Нәтижесінде мықтылау келген аталық ұрпақ қалдырады, ал әлсіз немесе аурулары көбею процесінен ығыстырылады да, олардың гендері келесі ұрпаққа берілмейді.
Қоршаған ортаның қолайсыз жағдайларымен күрестің организмдердің тірі қалуы үшін үлкен маңызы бар. Жаздың қуаң күндері көптеген өсімдіктер солып қалады, су тасқынынан көптеген жануарлар тіршілігін жояды, қысқы аязға организмдердің барлығы шыдай бермейді.
Тіршілік үшін күресте біреулері жеңіп шығады, ал басқалары ұрпақ қалдыра алмайды немесе өледі. Әдетте, ұрпақты сол жер жағдайларында пайдалы белгілері бар организмдер қалдырады. Тіршілік үшін күрестің нәтижесі табиғи сұрыпталу болып табылады.
Ең жақсы бейімделген даралардың тірі қалуы мен көбею процесін Дарвин табиғи сұрыпталу, эволюциялық процесті бағыттайтын негізгі қозғаушы күш деп атады. Тұқым қуалайтын өзгергіштік бұл сұрыпталудың негізгі материалы болып табылады. Табиғи сұрыпталу барысында біртіндеп организмдер тобына пайдалы өзгерістер жиналады, бұл жаңа түрдің қалыптасуына алып келеді.
Дарвин теориясының маңызы. Дарвин эволюция теориясын жасаған бірінші ғалым болған жоқ. Оның еңбегі жалпы эволюция механизмдерін, соның ішінде түр түзілу процесін алғаш рет ғылыми тұрғыдан түсіндіре алуымен құнды. Дарвин тұқым қуалайтын өзгергіштікті, тіршілік үшін күрес пен табиғи сұрыпталуды эволюцияның негізгі факторлары деп санады.
Дарвин өзінің көзқарасын кезінде Ж.Б.Ламарк өзінің эволюция теориясын түсіндіру үшін пайдаланған мысал — керікті келтіру арқылы дәлелдеді. Дарвин ертеде керіктердің ататектік популяцияларының біреуінде аяғы мен мойнының ұзындығы жағынан ерекшеленген жекелеген даралар болған деп болжады. Мұндай болжам жасауға болады, өйткені бірде-бір популяцияда екі бірдей дара болмайды. Саваннада қорек жетіспеген кезеңдерде бойлары әртүрлі даралар қорек үшін бәсекеге түсуге мәжбүр болды (тіршілік үшін түрішілік күрес). Жоғарғы бұтақтарда өсетін және бойы аласа даралар жете алмайтын жапырақтармен бойы ұзынырақ келген жануарлар жеп қоректене алды. Сондықтан бойы аласа керіктер тіршілігін жойды, олармен бірге популяцияда қысқа аяқ пен қысқа мойын сияқты белгілер де жойылды. Қазіргі керіктердегі ұзын мойын мен аяқ — ұрпақтан-ұрпаққа негізінен бойы ұзындау даралардың тірі қалып, көбеюінің нәтижесі болып табылады.
Дарвин ілімі түрлердің шығу тегі мен көптүрлілігін және тірі организмдер құрылысының мақсатқа сәйкестілігін материалистік тұрғыда түсіндіруге бағытталған ғылыми жаратылыстық негіз болып табылады. Бұл ілім XIX ғасыр жаратылыстануындағы ірі жетістіктердің бірі болды.
Ч. Дарвинмен бірге бір уақытта эволюция механизмдері туралы бірдей қорытындыға басқа жаратылыс зерттеушісі — Алфред Рассел Уоллес те келген болатын. 1858 жылдың шілде айында Лондондағы Линней қоғамынының мәжілісінде Дарвин мен Уоллес бірге өздерінің идеялары туралы баяндама жасады. Кейінірек Уоллес Дарвиннің басымдылығын толығымен мойындап, жаңа эволюция теориясын белгілеу үшін "дарвинизм" деген терминді енгізді.
Дарвин ұсынған теория кейіннен генетика, молекулалық биология, палеонтология жөне эмбриология ғылымдарының жаңа мәліметтері негізінде толықтырылып, кеңейтілді және синтетикалық эволюция теориясы деп аталды.

Эволюция факторлары

Тұқым қуалайтын өзгергіштік. Популяцияда жаңа генетикалық материал мен осы материалдың жаңа үйлесімдерінің пайда болуын қамтамасыз ететін фактор тұқым қуалайтын немесе генотиптік өзгергіштік болып табылады. Мұндай өзгергіштіктің екі нысаны болады: комбинативтік және мутациялық.
Мутациялар белгілі бір жиілікпен барлық тірі организмдерде пайда болады. Әртүрлі гендер өзгеруінің мүмкіндігі шамамен бірдей, сондықтан мутациялық өзгерістер организмнің барлық белгілері мен қасиеттеріне, соның ішінде тіршілікке қабілеттілік пен көбеюге жауап беретіндеріне әсер етеді. Мутациялар бағытталмай пайда болады, олардың бейімделуде маңызы болмайды, яғни мутациялар кезінде Дарвин айтқан белгілі тұқым қуалайтын өзгергіштікті қамтамасыз етеді.
Доминантты мутациялар (В) бірінші ұрпақтың өзінде-ақ пайда болады, одан кейінгі тағдыры олардың маңыздылығына байланысты. Зиянды мутациялар организмнің өліміне немесе тіршілікке қабілеттілігінің төмендеуіне алып келеді. Дара өлмей қалған жағдайда да, оның ұрпақ қалдыру мүмкіндігі едәуір төмендейді, яғни табиғи сұрыпталу мұндай мутациялардың тасымалдаушыларын популяциядан тез шығарып тастайды. Берілген табиғи жағдайларда бейтарап және пайдалы мутациялар келесі ұрпақтарда сақталады.
Алайда жасырын түрде ұзақ уақыт бойы ұрпақтан-ұрпаққа беріле алатын рецессивті мутациялар (b) әлдеқайда жиі тұқым қуалайды. Рецессивті мутацияларды тасымалдаушылық (гетерозиготалық жағдайы — Вb) көбіне даралардың тіршілікке қабілеттілігіне ықпал етпейді, демек, мұндай дараларға сұрыпталу әсер етпейді. Біршама уақыт өткеннен соң, популяцияда мұндай мутацияларды алып жүрген гетерозиготалы даралардың саны жеткілікті мөлшерде жиналғаннан кейін, бұл мутациялар гомозиготалы жағдайға (bb) өтуі мүмкін. Бұл мутациялардың одан арғы тағдыры олардың организм үшін маңыздылығына байланысты болады. Пайдалы белгілер популяцияда сақталатын болады, ал зиянды түрлерін иелегендері табиғи сұрыпталудың көмегімен шығарылады.
Мутацияның "пайдалылық" деңгейі популяция тіршілік ететін нақты орта жағдайларымен анықталады. Бұл жағдайлардың өзгеруі мутацияның маңыздылығын да өзгертуі мүмкін: ортаның белгілі бір факторларымен үйлескен кезде зиянды болғандары басқа жағдайда пайдалы болып шығуы мүмкін.
Пайда болатын мутациялардың санын құрамында қандай да бір жаңадан пайда болған мутациясы бар бір ұрпақ гаметаларының пайыз мөлшерімен көрсетеді. Жеміс шіркейі дрозофиланың жақсы зерттелген түрлерінде барлық жыныстық клеткалардың 25%-ында қандай да бір мутация болады, тышқан мен егеу құйрықта — шамамен 10%-ында. Келтірілген сандардан элементарлық әволюциялық материал санының айтарлықтай көп екенін көруге болады.
Мутациялардың — тұқым қуалайтын өзгергіштіктің элементарлық бірліктерінің—пайда болуы популяцияның генетикалық әралуандылығының көбеюіне алып келеді. Бұл әралуандылық шағылысу кезінде генетикалың үйлесімдердің кездейсоқ пайда болуынан күшейе түседі. Гетерозиготалы жағдайда рецессивті мутациялар популяция тіршілік жағдайы өзгерген кезде пайдалана алатын жасырын өзгергіштік қорын түзеді.
Мутациялық процесс элементарлық эволюциялық материалды жеткізуші ғана болып табылады. Ол табиғи популяцияларға әрқашан қысым көрсетеді және популяциялардың генетикалық әралуандылығын ең жоғары деңгейде қамтамасыз етеді. Сонымен бірге, мутациялық процесс кездейсоқ болатындықтан эволюция процесіне бағыттаушы әсер ете алмайды.
Популяциялық толқындар. Табиғи жағдайларда популяция саны үнемі өзгеріп тұрады. Популяцияны құрайтын даралар санының мұндай мезгіл-мезгіл және мезгілсіз ауытқуларын популяциялық толқындар деп атайды. Қоректің жетіспеушілігі, індеттер немесе жыртқыштардың әсері сияқты кездейсоқ себептердің салдарынан популяциядағы даралар саны күрт төмендеуі мүмкін, яғни белгілі бір генотиптердің тасымалдаушылары өліп қалады. Көлемі жағынан шағын популяциядағы кейбір даралар генотипіне тәуелсіз кездейсоқ себептерден ұрпақ қалдыруы немесе қалдырмауы мүмкін, бұл популяциядағы қандай да бір аллельдердің кездесу жиілігінің өзгеруіне алып келеді. Мұндай жағдайда кейбір аллельдер популяциядан мүлдем жоғалып кетуі мүмкін. Аллельдер жиіліктерінің кездейсоқ бағытталмаған өзгеру процесін гендер дрейфі деп атайды. Нәтижесінде сақталып қалған популяция генефонды бастапқы популяцияның генофондынан едәуір ерекшеленетін болады. Популяцияның саны аз болатын кезеңінен өту құбылысы "шөлмек аузы" эффектісі деген атауға ие болады. Егер одан әрі қолайсыз факторларының әсері жоғалып, популяция өз санын бастапқы дәрежеге дейін қайта қалпына келтірсе, оның генотиптік құрылысы "шөлмек аузынан" өткен даралар генотиптерінен құралатын болады (14-сурет). Гендердің кездейсоқ дрейфтерінің нәтижесінде ұқсас жағдайларда тіршілік ететін, генетикалық жағынан біркелкі популяциялар бастапқы ұқсастықтарын жоғалтуы мүмкін. Сонымен, сан мөлшерінің өзгеруі (популяциялық толқындар) популяцияның генетикалық құрылысында өзгеріс туғызады.
Сөйтіп, өзгергіштік және популяциялың толңындар популяцияның генофондында кездейсоқ өзгерістер туғызатын факторлардың бірінші тобына жатады. Алайда популяция одан әрі тәуелсіз, өзінің генофондының негізінде дамуы үшін, оның үңсас популяциялардан оқшаулануы қажет.
Оқшаулау. Оқшаулау дегеніміз — әртурлі популяцияларға жататын даралар арасында шағылысулардың шектелуі немесе мүлдем болмауы. Популяциялар арасында гендердің ағымы тоқтамайынша олар генетикалық айырмашылықтарды жинақтай алмайды. Оқшаулау тұқымқуалаушылық ақпарат алмасуының тоқталуына әкеледі және популяцияны дербес генетикалық жүйеге айналдырады.
Оқшаулаудың кеңістік және экологиялық деген екі түрін ажыратады.
Кеңістік оқшаулау популяциялар арасында географиялың бөгеттердің, мысалы, тау жоталары, шөл, суқоймалардың және тағы басқаларының болуына байланысты.
Экологиялық оқшаулауда әртүрлі популяцияларға жататын организмдердің өзара шағылысуы мүмкін болмайды, өйткені осы топтардың даралары бір ландшафт шеңберінде бір-бірінен экологиялық бөгеттермен бөлінген. Мысалы, бір батпақтың мекендеушілерінің көбею кезеңінде басқа батпақтың мекендеушілерін кездестіру мүмкіндігі аз болады және т. с. с.
Оқшаулаудың әртүрлі нысандарының эволюциялық маңыздылығы, олардың популяциялар арасында генетикалық айырмашылықтарды бекітіп, күшейтуінде, демек, осы популяциялардың кейіннен жеке түрлерге айналуына алғышарттар жасауында.
Қорыта айтқанда, эволюцияның тұқым қуалайтын өзгергіштік, популяциялың толқындар және оқшаулау сияқты факторлары популяциялардың генофондын өзгертеді және олардың дербес тіршілік етуін қамтамасыз етіп, басты эволюциялық фактор — табиғи сұрыпталудың әсеріне жағдай туғызады....