Полагают, что в те времена атмосфера была совершенно не такая, как теперь. Легкие газы - водород, гелий, азот, кислород и аргон - уходили из атмосферы, так как гравитационное поле нашей еще недостаточно плотной планеты не могло их удержать. Однако простые соединения, содержащие (среди прочих) эти элементы, должны были удерживаться; к ним относятся вода, аммиак, двуокись углерода и метан. До тех пор пока температура Земли не упала ниже 100°С, вся вода, вероятно, находилась в парообразном состоянии.

Атмосфера была, по-видимому, “восстановительной”, о чем свидетельствует наличие в самых древних горных породах Земли металлов в восстановленной форме, таких как двухвалентное железо. Более молодые горные породы содержат металлы в окисленной форме, например трехвалентное железо. Отсутствие в атмосфере кислорода было, вероятно, необходимым условием для возникновения жизни; лабораторные опыты показывают, что, как это ни парадоксально, органические вещества (основа живых организмов) гораздо легче создаются в восстановительной среде, чем в атмосфере,, богатой кислородом. В 1923 г. А. И. Опарин высказал мнение, что атмосфера первичной Земли была не такой, как сейчас, а примерно соответствовала сделанному выше описанию. Исходя из теоретических соображений, он полагал, что органические вещества, возможно углеводороды, могли создаваться в океане из более простых соединений; энергию для этих реакций синтеза, вероятно, доставляла интенсивная солнечная радиация (главным образом ультрафиолетовая), падавшая на Землю до того, как образовался слой озона, который стал задерживать большую ее часть. По мнению Опарина, разнообразие находившихся в океанах простых соединений, площадь поверхности Земли, доступность энергии и масштабы времени позволяют предположить, что в океанах постепенно накопились органические вещества и образовался тот
“первичный бульон”, в котором могла возникнуть жизнь. Эта идея была не нова: в 1871 г. сходную мысль высказал Дарвин:

“Часто говорят, что все необходимые для создания живого организма условия, которые могли когда-то существовать, имеются и в настоящее время.

Но если представить себе, что в каком-то небольшом теплом пруду, содержащем всевозможные аммонийные и фосфорные соли, при наличии света, тепла, электричества и т.п. образовался бы химическим путем белок, готовый претерпеть еще более сложные превращения, то в наши дни такой материал непрерывно пожирался бы или поглощался, чего не могло случиться до того, как появились живые существа”.

Позднее возникло предположение, что в первичной атмосфере, в относительно высокой концентрации содержалась двуокись углерода. Недавние эксперименты, приведенные с использованием установки Миллера, н которую, однако, поместили смесь СО2 и Н2О и только следовые количества других газов, дали такие же результаты, какие получил Миллер. Теория Опарина завоевала широкое признание, но она, оставляет нерешенными проблемы, связанные с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. Именно в этом аспекте теория биохимической эволюции предлагает общую схему, приемлемую для большинства современных биологов. Однако они не пришли к единому мнению о деталях этого процесса.

---

Опарин полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежала белкам. Благодаря амфотерности белковых молекул они способны к образованию коллоидных гидрофильных комплексов -притягивают к себе молекулы воды, создающие вокруг них оболочку. Эти комплексы могут обособляться от всей массы воды, в которой они суспендированы (водной фазы), и образовывать своего рода эмульсию. Слияние таких комплексов друг с другом приводит к отделению коллоидов от водной среды - процесс, называемый коацервацией (от лат. coacervus - сгусток или куча). Богатые коллоидами коацерваты, возможно, были способны обмениваться с окружающей средой веществами и избирательно накапливать различные соединения, в особенности кристаллоиды. Коллоидный состав данного коацервата, очевидно, зависел от состава среды. Разнообразие состава “бульона” в разных местах вело к различиям в химическом составе коацерватов и поставляло таким образом сырье для “биохимического естественного отбора”.

Предполагается, что в самих коацерватах входящие в их состав вещества вступали в дальнейшие химические реакции; при этом происходило поглощение коацерватами ионов металлов и образование ферментов. На границе между коацерватами и внешней средой выстраивались молекулы липидов (сложные углеводороды), что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивавшей концерватам стабильность. В результате включения в коацерват пред существующей молекулы, способной к. самовоспроизведению, и внутренней перестройки покрытого липидной оболочкой коацервата могла возникнуть примитивная клетка. Увеличение размеров коацерватов и их фрагментация, возможно, вели к образованию идентичных коацерватов, которые могли поглощать больше компонентов среды, так что этот процесс мог продолжаться. Такая предположительная последовательность событий должна была привести к возникновению примитивного самовоспроизводящегося гетеротрофного организма, питавшегося органическими веществами первичного бульона.

5. Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы.

Сегодня на земле существует множество видов организмов. Для систематизации известных биологии видов организмов создана классификация, основанная на принципе эволюции (усложнения живых организмов). Согласно этой классификации все живое делится на шесть царств: вирусы, бактерии, простейшие (протисты), растения, грибы и животные.

Царство бактерий включает одноклеточные бактерии и синезеленые водоросли. Их клетки лишены ядра, и поэтому эти организмы называются прокариотами (доядерными).

Царство протистов включает одноклеточные организмы, клетки которых содержат настоящие ядра.

Царство растений объединяет многоклеточные организмы, которые благодаря хлорофиллу способны использовать солнечное излучение для синтеза органических веществ.

---

Царство грибов включает многоклеточные организмы, поглощающие вещества, образующиеся в результате жизнедеятельности или после гибели других организмов.

Царство животных составляют многоклеточные организмы, передвигающиеся и заглатывающие пищу.

Царства включают типы, классы, отряды, семейства, роды, виды. Каждый живой организм имеет латинское название, первое слово которого обозначает принадлежность к роду, а второе - к виду.

Согласно биологической классификации современный человек (Homo sapiens - человек разумный) относится к типу хордовых, подтипу позвоночных, классу млекопитающих, подклассу живородящих, отряду приматов, семейству гоминид (подсемейству людей), роду человек (Homo), виду Homo sapiens (человек разумный) в отличие от вида Homo erectus (человек прямоходящий). Подвидами считаются неандерталец (возможно, это и есть сохранившийся в труднодоступных районах снежный человек) и кроманьонец, т. е. современный человек.

Два главных компонента био­сферы — живые организмы и среда их обитания (включая ниж­ние слои атмосферы, водную среду) - сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изоли­рованными от окружения. В ходе эволюции образуются био­ценозы — сообщества животных, растений, микроорганиз­мов. В совокупности со средой обитания биоценозы образу­ют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством тро­фических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаи­модействуя между собой, устанавливают динамическое рав­новесие в ней. Живое вещество выполняет системообразую­щую роль в суперсистеме жизни — биосфере. Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере есть результат совместно протекающей эволюции взаимодействующих био­логических систем — коэволюции. Коэволюционное развитие проявляется в тонкой взаимной приспособляемости видов, во взаимодополнении живых систем. В конечном итоге коэво­люция приводит к увеличению разнообразия и сложности в природе. В этом представлении состоит суть концепции ко­эволюции. Согласно ей многообразие живых организмов — это основа организации и устойчивости биосферы. Каждый биоло­гический вид выполняет свою функцию в биосферном цирку­лировании вещества, энергии, в обмене информацией и осу­ществлении обратных связей. В связи с этим очевидна опас­ность уменьшения численности видов живых организмов и сокращение генофонда, которые непрерывно происходят под давлением человеческой цивилизации на природу.

6. Генетика и эволюция

Ламаркистская эволюционная гипотеза.

Развитие биологии XVII—XVIII вв. подготовило ее к при­нятию идеи изменчивости органического мира. Наиболее развернутое ее выражение в первые годы XIX в. дал Ж.Б. Ламарк. Он допускал, что простейшие организмы постоянно самозарождаются из неживой природы и способны изменяться под действием среды, становясь все более сложными. У жи­вотных активное упражнение органов ведет к их совершенство­ванию, а ослабленное их употребление — к деградации. При­обретенные в ходе индивидуального развития свойства, по Ламарку, передаются потомству. Животных он наделял внутрен­ним стремлением к определенным изменениям, целям. Поэтому концепцию Ламарка называют автогенетической и телеологической. Ламарк был деистом, допуская и творение мира Богом, и развитие природы по ее собственным законам (тоже созданным творцом).

---

Сущность дарвиновской эволюционной теории.

Основные положения теории Ч. Дарвина были опублико­ваны в 1859 г. в книге «Происхождение видов путем естествен­ного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». В 1871 г. Ч. Дарвин опубликовал труд «Происхож­дение человека и половой подбор». Здесь общая теория эволю­ции конкретизирована в процессе решения вопроса о естественном происхождении человека из животного мира.

Основные понятия теории Дарвина

- изменчивость живых организмов,

-борьба за существование,

-естественный отбор.

Генетика — наука о наследственности, способах передачи признаков от родителей к детям, о механизмах индивидуаль­ной изменчивости организмов и способах управления ею.

Ис­ходные законы наследственности были открыты чешским уче­ным Грегором Менделем в 1865 г. и переоткрыты независимо от него Гуго де Фризом в Голландии, Карлом Корренсом в Германии и Эрихом Чермаком в Австрии. Они и есть основа­тели генетики.

Вторым крупнейшим этапом в истории генети­ки явилось обоснование Г. Морганом хромосомной теории на­следственности, согласно которой основную роль в передаче наследственной информации играют хромосомы клеточного ядра.

Последующие исследования показали, что связь между поколениями осуществляется через клетку в целом, генетическую информацию несут не только хромосомы ядра, но и ком­поненты цитоплазмы.

Важнейшим в генетике является понятие «ген». Ген внача­ле представляли чисто формально, вроде счетной единицы. Потом установили, что ген — участок цепочки ДНК и он сам имеет сложную структуру. Ген — это «атом генетики». Струк­тура макромолекул ДНК дает основу для практически беско­нечного количества комбинаций, контролирующих включение аминокислот в белковую молекулу. Число возможных различ­ных сочетаний четырех органических оснований по длине цепочки ДНК составляет гигантскую величину 410000, которая пре­вышает число атомов в Солнечной системе. На основе такого разнообразия действительно может возникнуть практически бес­конечное число наследственных изменений, обеспечивающих эволюцию и разнообразие органического мира. Наследствен­ность обеспечивает преемственность живого на Земле, а из­менчивость — многообразие форм жизни. И то, и другое свя­заны неразрывно.

Генетика различает основные формы изменчивости: генотипическую, передаваемую по наследству, и фенотипическую, не передаваемую по наследству. Наиболее ярко наследствен­ная изменчивость проявляется в мутациях — перестройках наследственного основания, генотипа организма. Крупная мута­ция всегда выражается в форме более или менее резкого на­следственного морфофизиологического уклонения единствен­ной особи среди многих других, остающихся неизменными. Но в большинстве случаев мутации имеют вид небольших ук­лонений.

---

Важно понять, что мутации сами по себе не являются при­способительными изменениями, непосредственно направлен­ными на выживание организмов в данных определенных усло­виях. Они возникают случайно, хотя и под воздействием внут­ренней и внешней среды, т.е. не беспричинно. Они зависят от условий среды и могут быть получены специальным воздей­ствием ионизирующей радиации, химических реагентов и т.п.

Генотип определяет стра­тегию поведения. Наследуется только генотип — тот комплекс генов, который определяет норму реакции организма. Норма реакции каждого вида характеризует­ся определенным интервалом изменений признаков, соответствующим большему или меньшему спектру колебаний в условиях среды. Мутации как изменения генотипов приводят к изменению самой нормы реакции, отличающей данный вид организмов от других. Изменения же фенотипов (модификационные, флуктуационные изменения) осуществляются в рамках типичной для данного вида нормы реакции.

Генетика вначале была использована для борьбы против дар­винизма. Устойчивость генов трактовалась как их неизменность. Мутационная изменчивость отождествлялась непосредственно с видообразованием и, как казалось, как будто отменяла есте­ственный отбор в качестве главного фактора эволюции. Но уже к концу 20-х годов XX в. становилось все яснее, что генетика раскрывает конкретный механизм изменчивости, соотношение свойств организма и характера внешних воздействий в возникновении индивидуальных изменений.

Основатель мутационной теории Гуго де Фриз считал, что каждая мутация ведет к возникновению нового вида и сводил эволюцию к простому накоплению мутаций. На самом деле мутации лишь поддерживают наследственную неоднородность популяций и других эволюционных групп. Но это необходи­мое, но еще недостаточное условие эволюционного процесса. Необходимы также необратимые изменения среды — как абио­тические по своему происхождению (изменения климата, го­рообразование и т.п.), так и биогенные, порожденные самой жизнью, к которым присоединились антропогенные, обуслов­ленные человеческой деятельностью.

Генетика на молекулярном уровне представляет прочный фундамент для современного дарвинизма. С помощью своих понятий она раскрыла механизм микроэволюции. Большое значение для понимания конкретного хода видообразования и действия естественного отбора имеют исследования в области, пограничной между эволюционным учением, экологией и ге­нетикой — генетики популяций (совокупности организмов дан­ного вида, проживающих в одной местности и находящихся в постоянном контакте, обеспечивающем самовоспроизведение и трансформацию данной совокупности). Именно в генетике популяций обнаруживается необходимость связи микроэволю­ции с макроэволюцией. Одной микроэволюции, одной гене­тики недостаточно. Она не дает ответа на вопрос, что же опре­деляет направление эволюционных преобразований. Это опре­деляет внешняя среда, что и раскрывает непосредственно сама эволюционная теория.

---

Смотрите также файлы

• 7.doc

• 3.doc

• 4.doc

• 6.doc

• 5.doc