Первая половина XIX в. характеризовалась быстрым развитием естественных наук в условиях прогресса в промышленном производстве и в сельском хозяйстве. На идейное и социальное развитие существенное влияние оказала Великая французская революция 1789 г. и ее последствия, которые стали толчком для развития философского и естественнонаучного мышления XIX в.

В биологии этого периода пробивает себе путь идея историзма и развития, которая нередко обосновывалась с позиций идеализма. Это был период перехода от описания предметов и явлений природы к их систематизации и установлению причинности развития.

Характеризуя науку первой половины XIX в., Ф. Энгельс отмечал: "если до конца прошлого столетия естествознание было преимущественно собирающей наукой, наукой о законченных предметах, то в нашем веке оно стало в сущности упорядочивающей наукой, наукой о процессах, о происхождении и развитии этих предметов и о связи, соединяющей эти процессы природы в одно великое целое".

Наряду с развитием существовавших отраслей биологии в первой половине XIX в. как самостоятельные выделились и новые отрасли, которые также дали большой фактический материал для широких обобщений, в том числе и эволюционных.

Систематика растений и животных

Систематика растений и животных в XIX в. продолжает интенсивно развиваться, расширяются сведения о видовом разнообразии растений и животных отдаленных стран, предпринимаются попытки приближения к естественной классификации. Крупным зоологом первой трети XIX в. был Ж. Кювье [показать] .

На основании комплекса скоррелированных взаимозависимых признаков и особенностей строения тела Кювье выделил четыре основных "плана композиции", естественные группы высшего порядка или типы животных (позвоночные, мягкотелые, членистые, лучистые или зоофиты), которые объединяют классы сходного строения. Кювье и его сторонники рассматривали типы как генетически не связанные, oбособленные системы, которые являются выражением творческого плана. Как сторонник метафизического естествознания Кювье был антиэволюционистом, однако его зоологические, сравнительно-анатомические, палеонтологические работы имели значение для эволюционных построений.

Для целей систематики в этот период все чаще и чаще используются данные сравнительной анатомии, сравнительной эмбриологии, а также физиологии, гистологии, что имело большое значение для понимания функций органов и их развития, для выработки естественной системы.

Швейцарский ботаник О.П. Декандоль (1778-1841) сравнительно-анатомический метод и принцип корреляции применил в систематике растений, что имело значение для установления общности строения и выделения основных естественных групп растений.

В начале XIX в. (П. Латрейль, 1804) были определены основные систематические единицы (таксоны) и их соподчиненность: тип, класс, отряд, семейство, род, вид, вариация.

Идея однорядной восходящей "лестницы существ" в XIX в. все больше и больше подвергалась критике, так как она не согласовывалась с накопившимся значительным фактическим материалом. Естествоиспытатели усиленно обосновывали представление о восходящем филогенетическом (родословном) древе, идея о котором высказывалась еще в ХVIII в. петербургским академиком П.С. Палласом. Эта идея нашла воплощение в филогенетическом древе животных, разработанном Ламарком. Немецкий естествоиспытатель Г.Р. Тревиранус (1776-1837) в 1831 г. отмечал, что живые существа ведут свое происхождение от общего корня и их дальнейшее развитие шло в виде разветвляющегося дерева.

Таким образом, систематика давала достаточный материал для обоснования мысли об общности происхождения живых существ на основании сходства их строения, а разнообразие видов в пределах более крупных таксонов все чаще и чаще пытались толковать как результат их изменчивости.

По мере накопления зоологического и ботанического материала в первой половине XIX в. усиливается изучение закономерностей географического распространения, зависимости растений и животных определенных регионов от условий существования, закладываются элементы исторического понимания этих закономерностей, создаются предпосылки для формирования биогеографии и экологии (А. Гумбольдт, А. Уоллес, К.Ф. Рулье, Н.А.Северцов и др.), которые также давали материал для подготовки эволюционной концепции.

Единство плана строения

Широкие сравнительно-анатомические исследования первой половины XIX в. также давали большой материал для эволюционных построений.

Ж. Кювье - один из основателей сравнительной анатомии - учением о корреляциях показал, что части тела животных взаимосвязаны, а сам организм представлят целостную систему со взаимной "монофункциональной приспособленностью частей. Но трактовал он эту скоррелированность с позиций креационизма. Сравнительно анатомические и другие данные Кювье использовал для обоснования четырех независимых планов творения животных. В то же время этот фактический материал имел важное значение и для утверждения идеи о единстве плана строения и многообразия в пределах этого единства.

В. Гете (1749-1832) - известный немецкий поэт и натуралист - развил представление о метаморфозе растений, согласно которому, все их разнообразие - вариация одного первичного растения, а все органы растения возникли как видоизменения листа. Он также считал, что череп позвоночных построен из шести видоизмененных позвонков. Таким образом, положение Гете о единстве "плана строения" связывается с идеей изменяемости, превращения форм, чем объясняется многообразие растений и животных.

Наиболее активным защитником этих положений был французский ученый, один из основателей сравнительной анатомии Э. Жоффруа Сент-Илер [показать] , который пытался создать "синтетическую морфологию" и обосновать единство плана строения всех животных.

Показав общность плана строения сходных органов (например, конечностей позвоночных), Жоффруа Сент-Илер подчеркнул, что органы, выполняющие разные функции, часто имеют сходное строение. Такие органы он считал аналогами (позже их назвали гомологами). Следовательно, в пределах выделенного Кювье типа позвоночных Жоффруа Сент-Илер подтвердил морфологическую общность, показал, что функция может варьировать, но основные черты строения сохраняются.

Эту мысль он распространил и на беспозвоночных, обосновывая единство плана строения животных всех типов. Он считал, что беспозвоночные - те же позвоночные, только у них, например, наружный скелет и они перевернуты спиной вниз и поэтому нервная цепочка насекомых расположена на брюшной стороне. В обосновании анатомической общности позвоночных и беспозвоночных Жоффруа Сент-Илеру пришлось прибегнуть к схематизации, абстрагированию, произвольному для гого времени толкованию единого плана.

Между Жоффруа Сент-Илером и стоявшим на противоположных позициях Кювье в 1830 г. произошла известная в истории науки дискуссия о том, сколько существует планов строения (типов животных) - один или четыре. По существу же дискуссировался вопрос об общности происхождения и развитии животных или об их сотворении и постоянстве. В этой дискуссии победила точка зрения Кювье, однако дальнейшие исследования показали ошибочность его принципиальных установок и подчеркнули смелость и прозорливость положений Жоффруа Сент-Илера.

Исходя из представления о единстве плана строения, Жоффруа Сент-Илер объяснил разнообразие форм животных изменчивостью органов и видов под влиянием условий внешней среды и в результате отклонений в зародышевом развитии, а прочность изменений - зависимостью от времени воздействия среды. Уродства он рассматривал тоже как видоизменения единого плана и считал, например, что птицы возникли в результате тератологических изменений пресмыкающихся. Жоффруа Сент-Илер поддерживал положения Ламарка о том, что ныне существующие животные возникли постепенно, они развивались исторически от ранее существовавших форм.

Р. Оуэн (1804-1892) - английский сравнительный анатом - выдвинул близкую к взглядам Жоффруа Сент-Илера идею неизменного архетипа - первоначального типа, от которого произошли все другие формы животных. Он разработал учение o гомологичных и аналогичных органах, которое впоследствии сыграло важную роль в обосновании эволюционных представлений, хотя сам был далек от них.

Разработке положений о единстве плана строения растений посвящены исследования А. Декандоля (1806-1893) - "план симметрии" цветка, В. Гофмейстера (1824-1877), показавшего общность полового процесса у споровых и цветковых растений.

Таким образом, возросшие знания по морфологии и анатомии давали убедительный материал для доказательства целостности организма как системы, коррелятивной связи между органами, для обоснования единства форм одного типа и развития, что имело значение для эволюционных построений.

Теория клеточного строения

Теория клеточного строения - одно из крупнейших обобщений естествознания XIX в. Истоки ее просматриваются в прошлом в мыслях Р. Гука о "клетках", М. Мальпиги и Н.Грю о "мешочках", К.Ф. Вольфа о "зернышках" и т. д. Более совершенная методика приготовления препаратов и новая микроскопическая техника дали возможность в XIX в. изучать изолированные клетки (Мольденгауэр, 1812) и внутриклеточные образования (Я. Пуркинье, 1825, Р. Броун, 1831).

Оформление теории клеточного строения связано с именами немецких ученых М. Шлейдена и Т. Швана. Матиас Шлейден (1804-1881) в работе "Данные о фитогенезисе" (1838) показал, что клетки являются основной структурой растительных организмов, Из них образованы все части растений. Он считал, что клетки могут возникать путем "осаждения" вещества вокруг ядра. Зоолог Теодор Шванн (1810-1882) в работе "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений" (1839) пришел к заключению, что клетка является элементарной структурной единицей всех живых существ, показал общность строения растительных и животных клеток и отметил, что путем образования клеток осуществляется рост, развитие и дифференцировка растительных и животных тканей. Эти положения он назвал клеточной теорией. Таким образом, есть основания считать Т.Шванна создателем клеточой теории.

Клеточная теория, которую Ф. Энгельс рассматривал как одно из трех крупнейших научных обобщений XIX в., имеет важное значение для обоснования единства органического мира, она связывает воедино растительный и животный мир на основе общности элементарных структур. Положения клеточной теории вскоре были распространены на одноклеточные организмы, на анатомию, физиологию, патологию, эмбриологию, оплодотворение. Теория клеточного строения имела важное значение для обоснования основных закономерностей живой природы с позиций материалистической диалектики.

Изучение индивидуального развития

Исследования в области эмбриологии начатые еще К.Ф. Вольфом, также давали богатый материал для формирования эволюционных представлений.

Немецкий сравнительный анатом И.Ф. Меккель (1781-1833) сформулировал закон "параллелизма", он считал, что взрослые формы низших животных подобны зародышам высших животных. Его соотечественник М. Ратке (1793-1860) обнаружил на ранних зародышевых стадиях млекопитающих и птиц жаберные щели и идущие к ним кровеносные сосуды, т. е. образования, характерные для более низкоорганизованных форм. Идею параллелизма высказывали и другие исследователи, однако новым содержанием она позже была наполнена К. М. Бэром.

Академик Петербургской АН X.И. Пандер (1794-1865), детально изучив ранние стадии зародышевого развития цыпленка, показал, что в формировании органов сажное значение имеют два зародышевых слоя - наружный и внутренний. Эти положения получили дальнейшее развитие в сравнительно-эмбриологических исследованиях К. М. Бэра [показать] .

Сопоставляя зародышевое развитие представителей разных классов позвоночных, К.М. Бэр сформулировал фундаментальные положения, известные под названием эмбриологического закона:

1. На ранних стадиях наблюдается сходство зародышей разных классов в пределах типа животных.
2. У зародышей каждой большой группы животных общие признаки образуются раньше, чем специальные.
3. В процессе эмбрионального развития происходит расхождение признаков от более общих к специальным.
4. Эмбрион высшей формы никогда не похож на другую взрослую животную форму, а только на ее эмбрион.

Особенности эмбрионального и личиночного развития использовались зоологами для выяснения признаков "сродства" между отдельными группами животных при построении естественной системы.

На указанные положения Бэра, установленные наблюдениями над развитием млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыб, имеющие важное значение для обоснования общности происхождения животных, ссылался Ч. Дарвин, который назвал их "законом зародышевого сходства" и использовал для доказательства эволюции.

Открытие Бэром яйцеклетки млекопитающих усилило интерес к изучению процессов гаметообразования и оплодотворения. В этом плане важны работы Р. Вагнера (1838), Ф. Дюжардена (1838) и особенно К. Лаллемана (1841), А. Келликера (1841, 1847), Ф. Пуше (1842, 1847), раскрывших общую картину образования и развития сперматозоидов различных видов животных и процесса оплодотворения яйца.

Следует отметить, что сравнительно-эмбриологические исследования, вскрывшие основные закономерности зародышевого развития, имели значение для установления связей эмбриологии с систематикой, ранним эволюционным учением и цитологией.

Быстрое развитие сравнительной морфологии и эмбриологии в первой половиве XIX в. стимулировало исследования в области физиологии, также пытавшейся установить естественные законы, лежащие в основе процессов жизнедеятельности организмов. При решении этих вопросов с применением физико-химических подходов был получен материал, свидетельствующий в пользу элементарной общности неорганической и органической природы и принципиальном сходстве физиологических процессов живых систем. Этим был нанесен тяжелый удар витализму.

Палеонтологические исследования

Изучение ископаемых остатков также приводило к мысли о развитии растений и животных на Земле. Основатель палеонтологии Ж. Кювье, проводивший систематическое изучение остатков вымерших животных из разных геологических пластов, показал:

• смену животных форм во времени;
• нарастание сходства строения вымерших животных с современными по мере приближения к более поздним геологическим напластованиям;
• повышение организации животных во времени - от рыб к амфибиям и рептилиям, птицам и млекопитающим.

Катастрофизм Ж. Кювье. Казалось бы, эти наблюдения должны были бы легко привести к мысли о развитии во времени, но Кювье был далек от нее и стоял на позициях антиэволюционизма. Смену животных форм в земных напластованиях он объяснял катастрофами, в результате чего истреблялись все животные данной территории, которая затем в следующий геологический период заменялась другими формами, не имеющими никакой генетической связи с предыдущими. Эту идею поддерживали сторонники Кювье, а его ученик А. д'Орбиньи (1802-1857) в истории Земли насчитал 27 всеуничтожающих катастроф, после каждой из них требовался новый творческий акт.

Актуализм Ч. Лайелла. В геологии первой трети XIX в. сформировались и противоположные представления о геологическом прошлом Земли. Английский геолог Ч. Лайелл (1797-1875) нанес серьезный удар учению о катастрофах. В "Основах геологии" (1831, 1832, 1833) он обосновывает теорию униформизма: земная кора изменялась во времени не в результате "непостижимых" катастроф, а под действием тех же естественных причин, которые действуют и в настоящее время (принцип актуализма): климат, осадки, ветры, землетрясения и вулканическая деятельность, органические факторы. Поэтому геологические эпохи связаны переходными состояниями. В связи с преобразованиями земной поверхности постепенно изменялась и живая природа. Таким образом, принцип актуализма (лат. actualis - важный в настоящее время) был важным шагом к пониманию исторического развития организмов.

Книгу "Основы геологии" Ч. Дарвин взял в кругосветное путешествие и считал Ч. Лайелла своим учителем.

Продолжение: Предшественники Дарвина в России