Файл: Тесты с ответами по естествознанию.doc

Общепринята следующая иерархия (структура) уровней организации живых систем, в которой отражены их сложность и закономерности функционирования:

1. Биосферный.

2. Уровень биогеоценозов (употребляется как синоним экосистем).

3. Популяционно-видовой уровень.

4. Организменный или органо-тканевый уровень.

5. Клеточный и субклеточный уровни.

6. Молекулярный уровень.

В проблеме происхождения жизни все существующие концепции разделились на две — голобиоз и генобиоз. Голобиоз основывается на первичности структур типа клеток, способных к элементарному обмену. Генобиоз, напротив, первичными признает системы со свойствами генетического кода. Проблема противостояния концепций должна принимать во внимание твердо установленные факты: диссимметрию, или хиральность нуклеиновых кислот ДНК и РНК, как фундаментальный признак живой материи, первичность молекулы РНК, наличия у нее автокаталитической способности, совмещения в ней черт фенотипа и генотипа.

Одна из последних, так называемых матричных, теорий происхождения жизни и возможности возникновения протоклеток и их структурных элементов, считает кристаллы апатита матрицей, на которой могли возникнуть молекулы ДНК, РНК, белки, нуклепротеиды, полисахариды. Данная гипотеза также учитывает тот фундаментальный факт, что все клеточные элементы и целые организмы являются жидкокристаллическими гомеостатическими структурами. Исходя из сказанного, можно вести речь о реальных механизмах возникновения жизни, основываясь на твердофазных эффектах в минеральных и жидких кристаллах. Участие минералов в процессе возникновения жизни делает его закономерным, а время процесса весьма кратким (за конечное число часов или суток, но никак не миллионы лет).

Вопросы для обсуждения

1. Модели и гипотезы происхождения жизни. Основываются, как правило, на особой роли минерала в истории Земли, среди которых не последняя роль отводится воде.

2. Иерархия уровней организации живой природы. Должна быть установлена область существования и функционирования ныне существующих на Земле организмов.

3. Главные характеристики любого живого организма.

4. Роль и функция высокомолекулярных органических соединений биологического происхождения, входящих в состав клеточного ядра и играющих важную роль в процессах жизнедеятельности всех организмов, в том числе в передаче наследственных признаков.

5. Систематика представителей животного и растительного мира.

6. Основные элементы, биотические связи, пищевые цепи в экосистемах.

7. Достижения и проблемы этологии.

10. Концепции и гипотезы естествознания о человеке

Человек — сложная целостная система, которая сама является компонентом более сложных систем — биологической и социальной. Одной стороной человек принадлежит живой и неживой природе, другой — социальному миру. А в целом он является предметом изучения различных наук, но в нашем случае речь пойдет о том аспекте, который связан с естественнонаучным познанием человека.

Вопрос, на который следует ответить, и в этом суть антропогенеза, заключается в том, как и почему биологический организм, принадлежащий к типу хордовых, подтипу позвоночных, семейству гоминид, превращается в человека — существо не только биологическое, но и социальное, в носителя культуры.

Антропогенез в нынешней научной картине мира предстает как процесс со многими неизвестными. Это объясняется тем, что, по словам блестящего французского философа, биолога, палеонтолога и антрополога П. Тейяра де Шардена (1881-1955 гг.), человек является «осью и вершиной эволюции» мира и «расшифровать человека значит, в сущности, попытаться узнать, как образовался мир и как он должен продолжать образовываться» (в связи с этим см. главу 11).

10.1. Теическая гипотеза происхождения человека (творение Бога)

До XX века в европейской мысли господствовала теическая антропологическая концепция, согласно которой мир появился в результате акта божественного творения по принципу: «И сказал Бог: да будет... и стало...». Это же относится и к акту творения человека. В Библии сказано: «И сказал Бог: сотворим человека по образу Нашему, по подобию Нашему... И сотворил Бог человека по образу Своему, по образу Божию сотворил его; мужчину и женщину сотворил» (Бытие I, 26, 27). Согласно данной концепции, мир не имеет развития в истории. Прошлое и будущее точно такое же, как настоящее. Это полностью относится и к человеку. Мир появился потому, что так повелел Бог. Вот единственная причина его сотворения. Таким образом, в приведенной концепции отсутствует то главное, что делает ее научной, — объяснение естественных причин и закономерностей появления и развития мира и человека. Кроме того, можно ведь задавать вопрос (нельзя исключить, что кощунственный) — а Кто сотворил Бога?, а кто сотворил Того, Кто сотворил Бога? и т. д. до бесконечности.

10.2. Эволюционные концепции происхождения человека

Интенсивное научное осмысление проблемы антропогенеза началось в XIX веке, и главное достижение в этой области связано с утверждением эволюционной теории. В 1871 г. в книге «Происхождение человека и половой отбор» Чарлз Дарвин высказал предположение о животной связи человека с высшими приматами. О прямой связи человека с обезьяноподобными предками несколько позже стал говорить и писать его преданный сторонник и пропагандист немецкий биолог Эрнст Геккель, автор, кстати, и знаменитой дарвинской наследственной эволюционной триады. Эволюция в органическом мире осуществляется в результате трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора, это и есть якобы дарвинская триада, но на самом деле геккелевская. Благодаря этому единому процессу организмы в результате эволюции накапливают все новые приспособительные признаки, что и ведет, в конечном счете, к образованию новых видов. Э. Геккель (1834-1919 гг.) выдвинул гипотезу о существовании в прошлом промежуточного между обезьяной и человеком вида, который он назвал питекантропом («обезьяночеловек»). Он же предположил, что не современные обезьяны были предками человека, а дриопитеки («древние обезьяны»), которые жили в середине третичного периода (70 млн лет назад). От них одна линия эволюции пошла к шимпанзе и гориллам, другая — к человеку. Двадцать миллионов лет назад, под влиянием похолодания, джунгли с северных территорий отступили на юг, и одной из ветвей дриопитеков пришлось спуститься с деревьев и перейти к прямохождению (так называемые «рамопитеки», останки которых найдены в Индии и названы в честь бога Рамы).

В 1960 г. английский археолог Л. Лики открыл в Восточной Африке «человека умелого», возраст которого 2 млн лет, а объем мозга 670 см³. В этих же слоях были обнаружены орудия труда из расколотой речной гальки. Позже, на озере Рудольф в Кении были найдены остатки существ того же типа возрастом 5,5 млн лет. После этого укрепилось мнение, что именно в Восточной Африке в четвертичном периоде кайнозойской эры произошло разделение человека и человекообразных обезьян, т. е. разошлись эволюционные линии человека и шимпанзе. Эти выводы подтверждены измерениями по так называемым «молекулярным часам». Скорость изменения генов за счет точечных мутаций устойчива на протяжении долгих периодов времени, и ее можно использовать для датировки ответвления данной эволюционной ветви от общего ствола.

Что было причиной появления человека именно в одном месте? В Восточной Африке имеют место открытые выходы урановых пород, т. е. на поверхность суши, и существует повышенная радиация. Таким образом, здесь эволюционные изменения могли протекать более быстрыми темпами. Возникший вид, физически более слабый, чем окружение, должен был, чтобы выжить, вести общественный образ жизни и развить разум как мощный инструмент слабого от природы существа, не обладающего достаточными естественными органами защиты.

«Человека умелого» относят к австралопитекам (переводится как «южная обезьяна»), останки которого впервые найдены в Африке в 1924 г. Объем мозга австралопитека не превышал объема мозга человекообразных обезьян, но он уже был способен к созданию орудий труда.

Гипотетически предположенным Э. Геккелем питекантропом были названы останки, обнаруженные в 1891 г. на острове Ява (Юго-Восточная Азия). Существа, жившие 500 тысяч лет назад, имели рост более 150 см, объем мозга примерно 900 см³, использовали ножи, сверла, скребки, ручные рубила. В 20-е годы XX века П. Тейяром де Шар-деном в Китае был найден синантроп («китайский человек») с близким к питекантропу объемом мозга. Он использовал огонь и сосуды, но еще не имел речи.

В 1856 г. в долине Неандерталь в Германии обнаружили останки существа, жившего 150—40 тыс. лет назад, названного неандертальцем. Он имел объем мозга, близкий к современному человеку, но покатый лоб, надбровные дуги, низкую черепную коробку; жил в пещерах, охотясь на мамонтов. У неандертальца впервые обнаружены захоронения трупов.

Наконец, в пещере Кро-Маньон во Франции в 1868 г. были найдены останки существа, близкого по облику и объему черепа к современному человеку, имевшему рост 180 см и жившему от 40 до 15 тыс. лет назад. Это и есть Homo sapiens, или «человек разумный». В эту же эпоху появились расовые различия людей.

У. Хавеллз утверждает, что человек современного типа возник 200 тыс. лет назад в Восточной Африке. Эта гипотеза получила название «Ноева ковчега», потому что, по Библии, все расы и народы произошли от трех сыновей Ноя — Сима, Хама и Иафета. В соответствии с этой версией питекантроп, синантроп и неандерталец — не предки современного человека, а различные группы гоминид, вытесненные «человеком прямоходящим» из Восточной Африки. В пользу данной гипотезы существуют генетические исследования, которые, однако, не всеми антропологами и палеонтологами признаются достаточно надежными.

Альтернативная точка зрения мультирегиональной эволюции человечества утверждает, что только архаичные люди возникли в Африке, а современные — там, где они живут сейчас. Человек покинул Африку не менее 1 млн лет назад. Эта гипотеза основывается на палеонтологическом сходстве между современными людьми и далекими предками, живущими в местах их обитания.

Какая из этих гипотез справедлива, сказать пока невозможно, так как палеонтологическая летопись неполна и промежуточные виды между человеком и обезьянами до сих пор в полном объеме неизвестны.

Вся цепочка предшественников современного человека, с точки зрения сегодняшнего естествознания, будет выглядеть так: самый древний известный науке предок человека и высших обезьян — рамопитек — жил на территории от Индии до Африки около 14 млн лет назад. Примерно 10 млн лет назад от него отделился предок орангутанга — сивапитек, который остался в Азии. Общий же предок гориллы, шимпанзе и человека, по-видимому, обосновался в Африке, поскольку именно там обнаружены древнейшие орудия труда (изготовленные 2,5 млн лет назад) и остатки жилья (возраст 1,75 млн лет). В Африке найдены останки «человека умелого» — зинджантропа, жившего 2 млн лет назад. Он обладал уже такими человеческими признаками, как прямохождение и заметная развитость кисти руки. При этом название «умелый» ему дано за умение изготовить и применить первобытные каменные орудия труда. От «человека умелого» прослеживается связь с древнейшим человекообразным существом -австралопитеком, жившем от 4 до 2 млн лет назад. Далее развитие современного человека прослеживается более определенно: питекантроп (1,9-0,65 млн лет назад); синантроп (400 тыс. лет назад), неандерталец, появившийся по разным данным от 200 до 150 тыс. лет назад, и, наконец, кроманьонец, наш непосредственный предок, возникший от 200 до 40 тысяч лет назад.

Необходимо отметить, что антропогенез не следует представлять в виде линейного процесса. Поэтому, очевидно, следует прислушаться к мнению отечественного ученого Р. Левонтина, концепция которого к тому же хорошо согласуется с теорией самоорганизации. «Все попытки доказать, — пишет он, — что тот или иной ископаемый является нашим прямым прародителем, отражают устаревшее представление об эволюции как о строго линейном процессе и о том, что все ископаемые формы должны составлять некую единую последовательность, соединяющую прошлое с настоящим». Говоря о нелинейности процесса антропогенеза, следует иметь в виду, что эволюция осуществляется в процессе постоянного возникновения новых ответвлений (бифуркаций), большая часть которых очень быстро исчезает. В каждый период времени существует множество параллельных эволюционных линий, происходящих от общего предка.

Высокую научную ценность получили обнаруженные в 1974 г. английским палеонтологом Л. Лики останки Australopithecus afarensis — «южной обезьяны с Афора». Останки женского пола, отчего они получили собственное имя «Люси». Она умерла около 3,7 млн лет назад и долго считалась антропологами самым древним нашим предком на древе эволюции. Два десятилетия спустя, летом 1995 г., на берегу озера Туркана, в той же Восточной Африке, был найден Australopithecus anamensis — «южная обезьяна с озера». Возраст останков — от 3,9 до 4,2 млн лет, т. е. старше, чем Люси. Это существо было прямоходящим и по своему строению находится на прямой линии общего развития гоминидов — далеких предков человека, но также и человекообразных обезьян.

В том же 1995 г. в результате раскопок французских исследователей в Чаде — примерно в 2500 км западнее мест, где были сделаны все предыдущие находки в Восточной Африке, был открыт новый вид австралопитеков, который получил имя Australopithecus bahrekgazali — «южная обезьяна с реки Газелей». Как из потомков Australopithecus anamensis и «Люси» позже развились другие формы предчеловека — вопрос, вызывающий большой спор. Уже теперь известно много линий, а палеонтологи находят все новые. Известный немецкий специалист в этой области Ф. Шрек проповедует такую мысль: существовавший от 2,5 до 1,9 млн лет назад Homo rudolfensis, нижнюю челюсть которого его группа нашла в 1991 г. около озера Малави, занимает центральное место в линии становления человека. Вместе с этим представителем рода «человек» его единоплеменники из Восточной Африки могут быть отнесены к первым в истории людям. Возможно, ближайшие потомки Homo dolfesis начали примерно 2 млн лет назад цепочку переселения из Африки. Возможно, и переселенцами на Яву могли быть потомки рода Homo rudolfesis, и тогда становится ясно, что это существо появилось в Азии около 1,8 млн лет назад.

В середине прошлого столетия выдвигалась гипотеза прихода готового Homo sapiens в Европу из Азии, однако она не нашла необходимой поддержки, так как опиралась на довольно скудный материал (черепа из Сванскомба и Фонтешевада). Российский археолог Юрий Мочанов в Центральной Якутии нашел 400 предметов, изготовленных, по-видимому, рукой человека. По предварительным данным, стоянка имеет возраст 2,5-1,8 млн лет. Позднее там был найден даже череп. Если принять за отправную точку существование древних людей 2,5-1,8 млн лет назад в Якутии, то следующим логическим шагом должно быть признание того, что возникновение рода человеческого произошло в западной части Северо-Восточной Азии, а не в Африке, как считается общепризнанным сейчас, или допустить возможность очень быстрой миграции ранних предков человека лз Африки на север Сибири. С этой новостью археологи не могут так легко и сразу примириться. В числе скептиков — видный антрополог Ричард Клейн из Стен-фордского университета, не допускающий возможности «переписать наново историю эволюции человека на основании данных, полученных всего в одном месте раскопок».

Так или иначе, перед учеными — новая загадка, которую им предстоит решить. Основная проблема в восстановлении эволюции человека состоит в том, что у нас нет близких родственников среди живущих ныне предков. Наше ближайшие, хотя и не очень близкие, в настоящее время живущие родственники — шимпанзе и горилла — были связаны с нами общим предком не менее 7 млн лет назад.

10.3. Мутационные гипотезы происхождения человека

В антропологии выдвинут ряд гипотез, которые пытаются разрешить эту Проблему, предполагая, что человек стал человеком благодаря: жизни в воде; мутации в клетках мозга гоминид, вызванной жесткими излучениями вспышки сверхновой звезды, либо инверсиями геомагнитного поля; мутант в сообществе гоминид появился в результате теплового стресса. Рассмотрим эти гипотезы в изложенном порядке.