Файл: Справочник (белкин).doc

25. Конвергенцией называется тип эволюционного изменения, в результате которого неродственные организмы получают сходные признаки. Два и более вида, не связанные родством, становятся всё более и более похожими друг на друга. Этот тип эволюционных изменений является результатом приспособления к сходным условиям внешней среды.

26. Главные направления эволюции составляют ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации. Ароморфозом называются крупные, масштабные изменения, которые ведут к общему подъёму организации, повышают интенсивность жизнедеятельности, но не являются узкими приспособлениями к резко ограниченным условиям существования. Это усложнение организации и функций организма в процессе их эволюции, которые дают им возможность расширить использование внешней среды. Ароморфозы дают значительные преимущества в борьбе за существование, делают возможным переход в новую среду обитания. Выживаемость повышается, численность организмов увеличивается, их ареал расширяется, образуются новые популяции, ускоряется формирование новых видов. Всё это составляет сущность биологического прогресса. Важнейшими ароморфозами являются фотосинтез, эукариоты, многоклеточные, скелет, живорождение у животных, теплокровность, появление цветка у растений, поддержание и регулирование газообмена в листьях.

27. Идиоадаптация представляет собой мелкие эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организмов к определённым условиям среды обитания. В отличие от ароморфоза идиоадаптация не сопровождается изменение основных черт организации, общим подъёмом её уровня и повышением интенсивности жизнедеятельности организма. Обычно мелкие систематические группы (виды, роды, семейства) возникают путём идиоадаптации в процессе эволюции. Примерами могут служить защитная окраска животных, приспособление некоторых рыб к жизни у дна – уплощение тела, окраска под цвет грунта, развитие усиков и др., а также приспособление к полёту некоторых видов млекопитающих (летучие мыши, белки-летяги). К примерам идиоадаптации у растений относятся многообразные приспособления к перекрёстному опылению цветка насекомыми или ветром, приспособления к рассеиванию семян.

Как и ароморфоз, идиоадаптация приводит к росту численности вида, расширению его ареала, ускорению видообразования, т. е. к биологическому прогрессу.

28. Общей дегенерацией называются эволюционные изменения, которые ведут к упрощению организации, к утрате ряда систем и органов. Дегенерация часто связана с переходом к сидячему или паразитическому образу жизни. Упрощение организации обычно сопровождается возникновением различных приспособлений к специфическим условиям жизни. Общая дегенерация не исключает процветания вида и может приводит к биологическому прогрессу.

29. Филогенез – процесс исторического развития мира организмов, их видов, родов, семейств, отрядов и др.

30. Онтогенез – индивидуальное развитие организма, совокупность преобразований, претерпеваемых организмом от рождения до смерти (эмбриогенез, детство, юношество, репродуктивный период, старение).

31. Эмбриогенез – это период развития в утробе матери: оплодотворение, дробление (превращение оплодотворённой клетки в многоклеточный организм), дифференциация клеток и их объединение в структуры.

32. Последовательность эволюции основных групп животных: моллюски, рыбы, земноводные (амфибии), пресмыкающиеся (рептилии), птицы, млекопитающие.

33. Последовательность эволюции основных групп растений: голосеменные, покрытосеменные, цветковые.

34. Методы исследования эволюции:

– палеонтология (ископаемые переходные формы, палеонтологические ряды, последовательность ископаемых форм);

– биогеография (сопоставление видового состава с историей территории, островные формы, реликты);

– морфологические (установление связи между сходством строения и родством сравниваемых форм, рудиментарные органы, атавизмы);

– эмбриология (зародышевое сходство, принцип рекапитуляции);

– генетика;

– биохимия и молекулярная биология;

– моделирование;

– экологические методы.

5.6. Происхождение и сущность жизни

1. Креационизмом называется религиозная концепция божественного происхождения всего живого.

2. В гипотезе самопроизвольного зарождения жизни предполагалось, что природа совершает переход от безжизненных объектов к животным настолько плавно, что различия между соседними группами еле заметны. Определённые частицы вещества содержат некое «живое начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. В современной терминологии подобное явление называется абиогенезом – это возникновение живого из неживого, или самозарождение. Такая идея была распространена в прошлом. Впоследствии невозможность произвольного зарождения жизни была доказана и сформулирована в виде принципа Ф. Реди: «Всё живое от живого». Такая концепция, обратная абиогенезу, получила название биогенеза: «Жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни».

3. Гипотеза, заявляющая, что проблемы зарождения жизни вообще не существует, что жизнь никогда не возникала, а существовала всегда, называется гипотезой стационарного состояния.

4. Гипотеза, предполагающая, что земная жизнь имеет космическое происхождение, носит название гипотезы панспермии. Здесь объясняется лишь появления жизни на Земле, но не её возникновение где-то. Предполагается, что жизнь могла возникнуть один или несколько раз в разное время и в разных местах.

5. Современная концепция происхождения жизни называется биохимической эволюцией, в которой рассматриваются условия однократного абиогенеза естественным физико-химическим путём. Выделяют три этапа формирования жизни:

– химический (абиогенное возникновение органических мономеров);

– предбиологический (формирование биополимеров);

– биологический (возникновение первых организмов).

6. На этапе химической эволюции происходил абиогенный (без участия живых организмов) синтез органических мономеров, которые создавались в атмосфере и накапливались в тёплых или даже кипящих водоёмах. Первичная атмосфера Земли была насыщена вулканическими газами и состояла из водяных паров (H₂O), углекислого газа (двуокиси углерода CO₂), угарного газа (оксида углерода CO), оксидов серы (SO₂ и SO₃), азота (N₂), аммиака (NH₃), метана (CH₄), оксидов азота (NO₂ и др.), а также небольшой примеси других газов. В древней атмосфере отсутствовал газообразный кислород (O₂). Активная вулканическая деятельность сопровождалась выбросами больших масс радиоактивных компонентов, важную роль в химических реакциях играли сильные и частые электрические разряды во время гроз и ультрафиолетовое излучение Солнца. Образующиеся органические соединения накапливались в океане, формируя «первичный бульон». Продолжительность этих процессов составляла десятки миллионов лет.

7. А. М. Бутлеров, А. И. Опарин, С. Миллер и Г. Юри показали возможность абиогенного синтеза органических веществ из неорганических в лабораторных условиях. Они моделировали условия первичной атмосферы (температуру, давление, состав газовой среды), в том числе электрические разряды от высоковольтных источников питания и ультрафиолетовое облучение. Удалось получить многие биологически важные вещества: аминокислоты, короткие цепочки нуклеотидов и др.

8. «Первичным бульоном» называют воды первичного океана, постепенно насыщаемые разнообразными органическими веществами, в том числе полинуклеотидами, полипептидами и различными катализаторами. Эти вещества смешивались, взаимодействовали и объединялись в мелкие обособленные структуры.

9. На этапе предбиологической эволюции протекали реакции полимеризации, которые могли активизироваться при значительном увеличении концентрации раствора и даже во влажном песке. В концентрированных растворах органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, липидов) при определённых условиях могли образовываться сгустки, называемые коацерватными каплями или коацерватами. Так названы мельчайшие коллоидальные частицы из органических многомолекулярных соединений, обладающие осмотическими свойствами, то есть способностью переноса вещества через полупроницаемую мембрану. Возможность поглощения из окружающей среды необходимых для роста веществ, процессы распада и выделения продуктов распада сближают коацерваты с живыми системами. Опарин называл их протобионтами (пробионтами) – предшественниками живых организмов.

В конечном счёте сложные органические соединения формировали белково-нуклеиново-липоидные комплексы (коацерваты, гиперциклы, пробионты, прогеноты и др.). Результатом предбиологического отбора явились первые примитивные живые организмы, которые вступили в естественный биологический отбор и дали начало всему органическому миру на Земле. На первых этапах жизнь развивалась в водной среде, которая была единственной защитой от жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Настоящие клеточные мембраны могли возникнуть в ходе формирования коацерватов. Предполагается, что предбиологический отбор коацерватов шёл в двух направлениях: по способности накопления специальных белкоподобных полимеров, ответственных за ускорение химических реакций, и по наиболее удачному сочетанию последовательности нуклеотидов.

Помимо гипотезы Опарина, существует гипотеза Дж. Холдейна, в которой первичной была микромолекулярная система, способная к самовоспроизводству. Здесь предпочтение отдаётся не белкам, а нуклеиновым кислотам.

10. На биологическом этапе эволюции появились первые примитивные организмы близкие по своему строению к прокариотам. Прокариоты по способу питания были гетеротрофами, т. е. питались и воспроизводились за счёт готовых органических веществ «первичного бульона». По способу дыхания они были анаэробами, то есть жили без кислорода, а энергию, необходимую для дыхания, получали путём брожения. Первыми аэробами были цианеи (синезелёные водоросли).

При увеличении численности гетеротрофных прокариотических клеток запас органических соединений в первичном океане истощался. В этих условиях обострилась конкуренция между древними прокариотами, которая не только способствовала усложнению их строения, но и привела к появлению новых способов получения энергии для жизненных процессов. По мере истощения «органического бульона» получили преимущество клетки, способные использовать световую энергию для образования органических соединений. Такой процесс возможен. Известны простые соединения магния, способные поглощать световую энергию. На этом пути образовался хлорофилл и появился фотосинтез, обеспечивающий организму независимость от внешних питательных веществ. Это означало появление автотрофных организмов. Организмы, способные к автотрофности, т. е. к синтезу органических веществ из неорганических за счёт реакций окисления и восстановления, получили значительные преимущества в конкурентной борьбе.

В результате фотосинтеза в земной атмосфере стал накапливаться кислород, что привело к смене восстановительной атмосферы на окислительную. Появилась предпосылка для возникновения нового типа дыхания – аэробного, отличающегося от гликолиза или брожения значительно большим выходом энергии. Кислородное (аэробное) дыхание стало основой более быстрого и более эффективного обмена веществ. Появились новые организмы – эукариоты. Способность синтезировать при дыхании большее количество АТФ позволила организмам расти и размножаться быстрее, а также усложнять свои структуры и обмен веществ.

11. Существуют две гипотезы происхождения эукариотических клеток и их органоидов. Согласно первой гипотезе эукариоты произошли от прокариотических клеток путём впячивания клеточной мембраны. Это означает внедрение наружной мембраны внутрь клетки с постепенным охватом кольцевой ДНК прокариот. В резултате образуется новая органелла, постепенно развивающаяся до ядра с хромосомами.