Войти
 Обложка первого (1937 г.) издания | |
| Автор | Феодосий Добжанский |
|---|---|
| Серия | Серия биологических исследований Колумбийского университета (том 11) |
| Предмет | Эволюционная биология |
| Опубликовано | Columbia University Press |
| Pages | 364 |
| OCLC | 766405 |
| Класс LC | QH366.D6 |
Генетика и происхождение видов - это книга украинско-американского биолога-эволюциониста Феодосия Добжанского, вышедшая в 1937 году. Он считается одним из самых важных произведений современного синтеза и был одним из самых ранних. Книга популяризовала работу популяционной генетики среди других биологов и повлияла на их понимание генетической основы эволюции. В своей книге Добжанский применил теоретические работы Сьюэлла Райта (1889-1988) к изучению природных популяций, что позволило ему решать эволюционные проблемы по-новому для своего времени. Добжанский применяет теории мутации, естественного отбора и видообразования на протяжении всей своей книги, чтобы объяснить привычки популяций и их влияние на их генетическое поведение. Книга подробно объясняет эволюцию как процесс с течением времени, объясняющий разнообразие всего живого на Земле. Изучение эволюции присутствовало, но в то время им очень пренебрегали. Добжанский иллюстрирует, что эволюция происхождения и природы видов в это время в истории считалась загадочной, но имела растущий потенциал для прогресса в этой области.
В теории Дарвина естественного отбора производится больше организмов, чем может выжить. У некоторых есть разновидности, которые дают им конкурентное преимущество, и у них есть лучшие шансы на выживание и размножение. Основным элементом, отсутствующим в теории, был какой-либо механизм, который позволил бы организмам передавать эти благоприятные вариации. Из-за отсутствия такого механизма теория эволюции столкнулась с конкуренцией со стороны таких теорий, как неоламаркизм, в которых окружающая среда действовала непосредственно на организмы, изменяя их структуры. Дарвин не знал, что монах Грегор Мендель уже работал над экспериментами, которые объяснили бы наследование в терминах единиц наследственности, которые мы теперь называем генами.
Когда несколько ученых заново открыли менделевскую генетику., это изначально увеличивало путаницу. Голландский ботаник Хьюго де Фрис разработал теорию под названием мутационизм, в которой большинство вариаций несущественны и не могут привести к изменению видов. Вместо этого новые виды образовались в результате крупных мутаций. Сначала генетики были склонны поддерживать мутационизм; но в 1920-х и 1930-х годах группа теоретиков-генетиков, в частности Рональд Фишер, Дж. Б. С. Холдейн и Сьюэлл Райт - показали, что законы Менделя могут объяснить непрерывное изменение биологических характеристик; и что естественный отбор может действовать кумулятивно, вызывая большие изменения. Их работа послужила теоретической основой для включения генетики в теорию эволюции.
Многие биологи разделились на два лагеря: генетики, которые в основном работали в лаборатории; и натуралисты, которые изучали естественные популяции в полевых условиях и в музеях и приложили много усилий для систематики. Каждый из них внес свои идеи, необходимые для понимания эволюции. Натуралисты ввели понятие биологического вида, определение вида как сообщества, репродуктивно изолированного и занимающего отличительную экологическую нишу. Они также признали, что виды являются разнотипными, имеющими вариации во времени и пространстве; и что поведение и изменение функций могут привести к эволюционным изменениям.
Эти две группы использовали настолько разные методы и терминологию, что им было трудно общаться. Они часто боролись за одни и те же скудные академические ресурсы, и каждый часто пренебрежительно относился к другому. Как выразился палеонтолог Джордж Гейлорд Симпсон, палеонтологи считали, что «генетик - это человек, который запирался в комнате, опускал шторы и наблюдал, как маленькие мухи летят в бутылках с молоком., и думал, что он изучает природу ». Между тем натуралисты были «похожи на человека, который берется изучить принципы работы двигателя внутреннего сгорания, стоя на углу улицы и наблюдая за проносящимися мимо автомобилями».
Начало книги как цикл лекций в Колумбийском университете в октябре и ноябре 1936 года. Добжанский решил присутствовать на летнем 1936 году собрании Американского генетического общества в Вудс-Холе, штат Массачусетс. Когда об этом узнал генетик Лесли Данн, он пригласил Добжанского прочитать серию лекций в Колумбии. Он отправил приглашение в апреле и уже через месяц предложил сделать лекции трамплином для написания общего трактата по эволюционной генетике. Добжанский был полон энтузиазма и в мае написал ответ, предложив название «Генетика и происхождение видов». Он предвидел две части - «часть I, содержащую данные об источниках эволюционных изменений, и часть II, содержащую обсуждение их взаимодействий, ведущих к образованию рас и видов». После лекций (за которые он получил 500 долларов) Добжанский вернулся в Пасадену, и в декабре Columbia University Press принял его предложение о книге. Темпу письма способствовал несчастный случай во время езды на лошади в феврале 1937 года, когда он сломал себе колено, что сделало его неподвижным; и к апрелю он смог отправить рукопись Данну для ознакомления.
Читая рукопись, Данн убедил университет возродить лекции Джесупа, в которых в прошлом участвовали некоторые известные лекторы. Это было задним числом, так что лекции Добжанского стали первыми в этой серии. Также была возрождена биологическая серия Колумбийского университета, и когда в октябре 1937 года была опубликована серия «Генетика и происхождение видов», она стала 11-м томом этой серии.
Было опубликовано три основных издания: в 1937, 1941 и 1951 годах. каждый со значительными изменениями. Добжанский считал «Генетику эволюционного процесса» (1970) четвертым изданием, но одно настолько изменилось, что потребовалось новое название.
Генетика и происхождение видов нужно сделать два основных момента. Во-первых, видообразование - это настоящая проблема, которую необходимо объяснить с помощью теории эволюции. В природе не существует ни одной популяции организмов, отделенных друг от друга небольшими вариациями. Вместо этого естественный мир делится на виды, каждый из которых имеет свой ограниченный диапазон изменчивости. Во-вторых, все вариации можно объяснить принципами генетики.
Издание 1937 года было разделено на девять глав, содержание которых описано ниже.
Первая глава представляет собой краткое изложение основных положений книги: эволюционная теория должна учитывать вариации на уровне индивидуума, а также на уровне популяций и видов. Он должен объяснить, как может происходить репродуктивная изоляция. И цель - объяснить все это с помощью генетических принципов, которые можно проверить в лаборатории.
Во второй главе утверждается, что мутации происходят часто и имеют случайное направление. Большинство из них имеют небольшой эффект, но они влияют на все особенности организмов и варьируются от полезных до смертельных. Их достаточно, чтобы обеспечить исходный материал для естественного отбора.
В третьей главе Добжанский демонстрирует, что мутации, наблюдаемые в лаборатории, также встречаются в природе, где на них действует естественный отбор. Таким образом, нет ничего принципиально отличного в процессе эволюции новых видов.
Добжанский продолжает тему преемственности между лабораторией и природой в главе 4, показывая, что различия в структура, расположение и количество хромосом встречаются как в лаборатории, так и в природе. Он показывает, что хромосомная транслокация, перестройка частей в хромосомах, объясняет расовые различия в Datura stramonium (jimson-weed). Хромосомная инверсия, инверсия сегмента, является основой для дифференциации в Drosophila. Он также указывает, что эти эффекты демонстрируют, что части хромосом взаимозависимы.
Установив, что источниками естественных изменений являются мутации и хромосомные перестройки, Добжанский рассматривает, какие формы и сохраняет эту вариацию. В первом издании этой книги он считает дрейф генов столь же важным, как и естественный отбор. В качестве примера он утверждал, что дрейф был причиной расовых различий, которые наблюдались у Partula, наземной улитки, поэтому эти вариации не имели адаптивного преимущества. Он утверждал, что большинство таких вариаций, которые он называл микрогеографической расой, были неадаптивными. Поскольку вариации не всегда контролируются отбором, нам нужно знать размер популяции, прежде чем мы сможем предсказать ее эволюционную динамику.
В шестой главе обсуждаются доказательства естественного отбора, полученные в результате экспериментов. в лаборатории и наблюдения за природой. Он рассмотрел примеры камуфляжа, такие как промышленный меланизм, при котором у бабочек и других членистоногих наблюдается более темная пигментация при воздействии среды с большим количеством сажи. Он опроверг некоторые менделевские заблуждения об эффективности естественного отбора, но он также отверг строгий селекционизм Фишера.
В седьмой главе Добжанский обсуждает полиплоидию, a состояние (обычное для растений), при котором в организме имеется более двух полных наборов хромосом. (Люди диплоиды, у каждого по одному набору от матери и отца.) Он обсуждает истории болезни, такие как история болезни Raphanobrassica, гибрида редиса и капусты. Это пример «катастрофического» видообразования, исключение из его общего правила, согласно которому видообразование - медленный процесс.
изолирующий механизм предотвращает членство двух разные виды успешно производят потомство. Добжанский изобрел этот термин, и в восьмой главе он обсуждает их роль в видообразовании. Его взгляды были достаточно оригинальными, чтобы он мог опубликовать их и в журнальной статье. Хотя предыдущие авторы признавали важность изоляции, их причины полностью отличались от его. Джордж Романес думал, что изоляция была причиной изменений, тогда как Добжанский видит два конкурирующих эффекта. Изоляция снижает скорость образования вредных комбинаций генов, но также ограничивает объем генетической изменчивости. Таким образом, вид остается около данного пика в ландшафте приспособленности и не находит новых адаптивных пиков.
Добжанский представляет классификацию изолирующих механизмов. Основное деление - бесплодие гибрида, которое он обсуждает в следующей главе, и механизмы, препятствующие спариванию организмов. К ним относятся географическая и экологическая изоляция. После значительного изменения двух популяций «физиологические» механизмы изоляции препятствуют их спариванию, поэтому они останутся отдельными, даже если они больше не изолированы физически. Эта изоляция является концом непрерывного процесса, который включает разделение на расы и включает множественные мутации.
В главе о механизмах изоляции Добжанский сожалеет о «ужасающе недостаточном внимании», которое генетики посвятили себя изоляции. Единственным изолирующим механизмом, который они изучили, была стерильность гибридных организмов, поэтому он посвящает девятую главу особенно подробному анализу литературы по этому вопросу.
.
Самцы Drosophila pseudoobscura Работая над Drosophila pseudoobscura, видом плодовых мух, Добжанский смог определить, что некоторые популяции этого вида не имеют идентичных наборов генов. Добжанский использовал экспериментальное разведение в лабораториях и садах, а также исследования, связанные с видами в природе, чтобы поддержать аспекты органической эволюции. Данные в его книге показывают различные наблюдаемые генетические мутации и хромосомные изменения. Эти эксперименты жизненно важны для этой книги, потому что они иллюстрируют переход от лаборатории к более обширной области генетики. Дрозофила позволила исследователям глубже понять, как научные знания о наследственности расширились и способствовали развитию других областей биологии. Сосредоточив внимание на возможностях и ограничениях исследуемого организма, убедительные описания хромосомной генетики дрозофилы в конечном итоге превратились в генетику естественных популяций в 1930-х годах. Все результаты его экспериментов подтверждают теорию современного эволюционного синтеза.
В ходе своих экспериментов Добжанский обнаруживает, что мутации генов приводят к эволюции внутри определенного вида. Адаптации играют большую роль в генетическом дрейфе, и известно, что гены и мутации влияют на этот генетический дрейф в конкретной среде. Мутации могут возникать в результате внешних воздействий в окружающей среде, особенно если организм обитает в районе с суровыми условиями жизни. Организм может адаптироваться к окружающей среде, чтобы лучше соответствовать своим потребностям. Когда организм успешно адаптируется, он имеет более высокие показатели выживаемости и воспроизводства. Следовательно, существует более высокая вероятность того, что его гены будут переданы его потомству. Конкретные гены и аллели затем передаются будущим поколениям, чтобы продолжить тенденцию современной эволюции, которую Добжанский представляет в своей книге.
Добжанский сказал, что естественные мутации, которым способствуют вариации, могут привести к изменениям, когда на них действуют естественные выбор. Считалось, что мутации относительно редки, а другие вариации даже считались вредными. Поскольку общая генетическая структура организма была результатом естественного отбора с отсеиванием повреждающих мутаций, предполагалось, что у диких популяций очень мало мутаций. В результате эволюция стала относительно медленным процессом. Один из главных вкладов Добжанского в эту книгу состоял в том, чтобы показать, что этот взгляд на медленную эволюцию неверен. Анализируя структуру хромосом в диких популяциях Drosophila pseudoobscura, Добжанский обнаружил удивительное количество неоткрытой изменчивости. Эти различия во внешнем виде отдельных организмов не наблюдались. Добжанский предположил, что сохранение обширных вариаций позволит популяциям быстро развиваться по мере изменения условий окружающей среды. Эта книга стала вехой в эволюционном синтезе, поскольку она представляет собой союз менделевской генетики и дарвиновской теории.
В «Генетике и происхождении видов» полиплоидия рассматривается как тип мутации. Полиплоидные клетки имеют число хромосом, более чем в два раза превышающее гаплоидное число. Эффекты полиплоидии между двумя разными видами вызывают гибридизацию и еще большую эволюцию.
Естественный отбор в окружающей среде обеспечивает репродуктивный успех, который приносит пользу этому виду. Видообразование - это процесс эволюции, в ходе которого формируются новые биологические виды. Добжанский изучал особенности половых, физиологических и поведенческих изолирующих механизмов у Drosophila pseudoobscura и Drosophila paulistrorum. Как и многие другие его исследования, работа Добжанского по репродуктивной изоляции была направлена на изучение процесса эволюции в действии. Принося образцы от каждой популяции обратно в лабораторию, Добжанский показал, что он может варьировать условия окружающей среды, чтобы производить те же изменения частоты инверсионных паттернов, которые наблюдались при смене сезонов в поле. Добжанский пришел к выводу, что такие сезонные колебания являются результатом действующего естественного отбора, при котором температура действует как фактор отбора. Эти мастерские исследования предоставили конкретную поддержку теории естественного отбора, в то же время продемонстрировав плодотворность совмещения полевой и лабораторной работы в изучении эволюции. Адаптивная эволюция происходит за счет доминирования и выживания конкурирующих генов внутри вида. Это вызвано увеличением частоты тех аллелей, фенотипические эффекты которых эгоистично способствуют их собственному воспроизводству. Он также считал, что новые виды не могут возникнуть в результате единичных мутаций и должны быть изолированы от других его видов по времени, географии, среде обитания или сезону размножения.
Генетика и происхождение Виды послужили основой для синтеза генетики с эволюцией и были с энтузиазмом приняты как генетиками, так и естествоиспытателями. Добжанский подробно изложил эволюционный процесс в терминах генетики и подкрепил свою работу экспериментальными данными, подтверждающими теоретические аргументы. Это привело к стимулированию развития области эволюционной генетики, и вскоре начали вносить вклад в теорию. Это оказало сильное влияние на натуралистов и биологов-экспериментаторов, которые быстро восприняли это новое понимание эволюционного процесса как одного из генетических изменений в популяциях. Вскоре синтез был расширен и включил палеонтологию, систематику и ботанику в ряд известных книг: Систематика и происхождение видов (1942) автор Эрнст Майр ; Tempo and Mode in Evolution (1944) Джорджа Гейлорда Симпсона; и Вариация и эволюция растений (1950) Г. Ледьярд Стеббинс. Возникающий синтез был назван «эволюционным синтезом» Джулианом Хаксли в его книге Эволюция: современный синтез. В 1947 году представители разных групп биологов собрались на симпозиуме в Принстоне и заявили о своем согласии с этим синтезом. Однако он еще не был завершен. Биологи развития не согласились с тем, что теория объясняла их наблюдения, и только в 1970-х и 1980-х годах молекулярная биология преодолела этот пробел. Кроме того, на протяжении десятилетий существовали разногласия по поводу того, является ли единицей отбора ген или индивид в целом.
В 1974 году все живые основатели современного синтеза (за исключением Симпсона и Бернхарда Ренш ) встретился с историками биологии на конференции, чтобы оценить их работу. Все признали, что генетика и происхождение видов были непосредственными инициаторами всей последующей работы. Эрнст Майр в Рост биологической мысли сказал, что это было «несомненно самым решающим событием в истории эволюционной биологии с момента публикации« Происхождения видов »в 1859 году.
Добжанский в более поздние годы страдал от формы лейкемии, но он оставался очень активным до дня, предшествующего своей смерти 18 декабря 1975 года. При жизни он перенес Многие награды и награды. За генетику и происхождение видов Добжанский был награжден медалью Даниэля Жиро Эллиота от Национальной академии наук в 1941 году. Через шестьдесят лет после его публикации Национальная академия наук заказала книгу под названием «Генетика и происхождение видов: от Дарвина до молекулярной биологии через 60 лет после Добжанского».
Она также была включена в издание Великих книг Западный мир, поместив его в две великие работы Чарльза Дарвина Происхождение видов и Происхождение человека. Третье издание было опубликовано в 1951 году.
