Шпоры к экзамену по Теории Эволюции часть1
Подождите немного. Документ загружается.
1. ЭВОЛЮЦИЯ
Биологическая эволюция — необратимое и направленное историческое развитие живой природы,
сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций,
видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом. Биологическую
эволюцию изучает эволюционная биология.
Существует несколько эволюционных теорий, общим для которых является утверждение, что ныне живущие
формы жизни являются потомками других форм жизни, существовавших ранее. Эволюционные теории
отличаются друг от друга объяснением механизмов эволюции. В данный момент наиболее
распространённой является синтетическая теория эволюции, являющаяся развитием теории Дарвина.
Гены, которые передаются потомству, в результате выражения образуют сумму признаков организма
(фенотип). При воспроизведении организмов у их потомков появляются новые или изменённые признаки,
которые возникают в результате мутации или при переносе генов между популяциями или даже видами. У
видов, которые размножаются половым путём, новые комбинации генов возникают при генетической
рекомбинации. Эволюция происходит, когда наследственные различия становятся более частыми или
редкими в популяции.
Эволюционная биология изучает эволюционные процессы и выдвигает теории для объяснения их причин.
Изучение окаменелостей и разнообразия видов живых организмов к середине XIX века убедило
большинство учёных, что виды изменяются с течением времени [1][2]. Однако механизм этих изменений
оставался неясен до публикации в 1859 году книги «Происхождение видов» английского учёного Чарльза
Дарвина о естественном отборе как движущей силе эволюции [3]. Теория Дарвина и Уоллеса, в конечном
итоге, была принята научным сообществом[4][5]. В 30-х годах прошлого века идея дарвиновского
естественного отбора была объединена с законами Менделя, которые сформировали основу синтетической
теории эволюции (СТЭ). СТЭ позволила объяснить связь субстрата эволюции (гены) и механизма эволюции
(естественный отбор).
2. Дарвинизм Ч. Дарвин доказал, что огромное многообразие видов, населяющих Землю,
образовалось благодаря постоянно возникающим в природе разнонаправленным наследственным
изменениям и естественному отбору. Способность организмов к интенсивному размножению, и
одновременное выживание немногих особей привели Дарвина к мысли о наличии между ними борьбы за
существование, следствием которой является выживание организмов, наиболее приспособленных к
конкретным усповиям среды и вымиранию неприспособленных.
Движущие силы эволюции:
Борьба за существование - совокупность многообразных и сложных взаймоотношений, существующих
между организмами и условиями среды. Различают борьбу внутривидовую (между особыми одного вида),
межвидовую (между особями разных видов) и борьбу с неблагоприятными условиями. Внутривидовая
борьба является наиболее острой, так как особи одного вида имеют сходные потребности для выживания.
Естественный отбор - процесс избирательного воспроизведения организмов, происходящий в природе, в
результате которого в популяции возрастает доля особей с полезными Дли вида признаками и свойствами в
конкретных условиях среды. Творческая роль отбора заключается в том, что в процессе эволюции он
сохраняет и накапливает из разнонаправленных мутаций наиболее соответствующие условиям среды и
полезные для вида.
Наследственная изменчивость, (мутационная или генотипическая) связана с изменением генотипа особи,
поэтому возникающие изменения наследуются. Она является материалом для естественного отбора. Дарвин
назвал эту наследственность неопределенной. Источником наследственной изменчивости являются
мутации.
Образование новых видов начинается в популяциях, насыщенных постоянно возникающими мутациями,
которые при свободном скрещивании приводят к изменениям генотипов и фенотипов. Изменение условий
существования ведет к расхождению признаков среди особей данной популяции, к дивергенции. Исходная
популяция образует группу форм, имеющих различную степень отклонений признаков. Отдельные
организмы с измененными признаками способны осваивать новые места обитания, увеличивать свою
численность. При движущем отборе наибольшие возможности выжить и оставить плодовитое потомство
имеют особи с крайними, контрастными отклонениями. Промежуточные формы больше контактируют и
быстрее вымирают. Так в исходной популяции возникают новые группы особей, из которых вначале
образуются новые популяции, а затем, при последующей дивергенции, новые подвиды и виды. Принцип
дивергенции объясняет происхождение многообразия жизненных форм.
Согласно общепринятой классификации, систематической единицей живых организмов является вид.
Вид - это группа особей, сходных по строению, происхождению и характеру физиологических процессов;
свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Особи одного вида имеют
одинаковые приспособления к жизни в определенных условиях. Любой вид, состоящий из одной или
нескольких популяций, представляет собой единое целое. Целостность достигается связями между особями
вида: заботой о потомстве, общением через различные сигналы, совместной защитой от врагов,
скрещиванием. Целостность достигается и биологической изоляцией - обособленностью от других видов
(особи разных видов, как правило, не скрещиваются). Все это характеризует вид как надорганизменную
систему.
Критерии вида:
Морфологический - сходство внешнего и внутреннего строения особей.
Физиологический - сходство процессов жизнедеятельности, сроков размножения.
Географический - занимаемый особями вида ареал (территория) характерен для всех особей вида. Он может
быть большим или маленьким, прерывистым или сплошным
Экологический - ниша, занимаемая особями одного вида внутри ареала, обусловленная определенными
экологическими условиями (влажностью, температурой и т.д.).
Генетический - главный критерий. Это характерный для каждого вида набор хромосом, их определённое
число, размеры и форма. Особи разных видов имеют разные наборы хромосом и поэтому не могут
скрещиваться, т. к. невозможна конъюгация при мейозе.
При установлении видовой принадлежности правильно характеризует вид вся совокупность критериев.
Научные предпосылки. Эволюционная теория Ч. Дарвина была изложена им в книге «Происхождение
видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (вышла в
свет в 1859 г.). К середине XX в. был сделан ряд важнейших обобщений и открытий, которые противоречили
креационистским взглядам и способствовали укреплению и дальнейшему развитию идеи эволюции, что
создало научные предпосылки для эволюционной теории Ч. Дарвина.
Первая брешь в метафизическом мировоззрении была пробита немецким философом Э. Кантом (1724—
1804), который в своем знаменитом труде «Всеобщая естественная история и теория неба» отверг миф о
первом толчке и пришел к выводу, что Земля и вся Солнечная система — нечто возникшее во времени.
Благодаря работам Э. Канта, П. Лапласа и В. Гертеля Земля и Солнечная система стали рассматриваться не
как однажды созданные, а как развивающиеся во времени.
В 1830 г. английский естествоиспытатель, основатель исторической геологии Ч. Лайель (1797— 18 75)
обосновал идею об изменяемости поверхности Земли под влиянием различных причин и законов: климата,
воды, вулканических сил, органических факторов. Лайель высказал мысль, что органический мир постепенно
изменяется, и это было подтверждено результатами палеонтологических исследований французского
зоолога Ж. Кювье (1769—1832).
В первой половине XIX в. получила развитие идея о единстве всей природы. Шведский химик И. Берцелиус
(1779— 1848) доказал, что все животные и растения состоят из таких же элементов, как и тела неживой
природы. Немецкий химик Ф. Велер (1800— 1882) впервые в 1824 г. в лаборатории химическим путем
синтезировал щавелевую кислоту, а в 1828 г. — мочевину, показав таким образом, что образование
органических веществ возможно без участия некой «жизненной силы», присущей живым организмам.
В XVIII—XIX вв. в силу сложившихся исторических условий (колонизации огромных территорий и их
исследования) значительно расширились представления о многообразии органического мира, о
закономерностях его распределения по континентам земного шара. Интенсивно развивается систематика:
все многообразие органического мира потребовало своей классификации и приведения в определенную
систему, что имело важное значение для развития идеи о родственности живых существ, а затем и о
единстве их происхождения.
В первой половине XIX в. начинается детальное изучение географического распространения организмов;
начинают развиваться биогеография и экология, первые обобщающие выводы которых имели важное
значение для обоснования идеи эволюции. Так, в 1807 г. немецкий натуралист А. Гумбольдт (1769—1859)
высказал мысль о зависимости географического распространения организмов от условий существования.
Русский ученый К. Ф.Рулье (1814—1858) пытается трактовать историческое изменение лика Земли и условий
жизни на ней и объяснить влияние этих изменений на изменение животных и растений. Его ученик Н. А.
Северцов (1827—1885) высказывал идеи о взаимосвязи организмов с окружающей средой, об образовании
новых видов как приспособительном (адаптивном) процессе.
В это же время развивается сравнительная морфология и анатомия. Ее успехи способствовали выяснению не
только сходства строения различных видов животных, но и такого подобия в их организации, которое
наводило на мысль о глубокой связи между ними, об их единстве.
Начинает складываться сравнительная эмбриология. В 1817— 1818 гг. И. X. Пандером открыты зародышевые
листки и универсальность их закладки в эмбриогенезе животных. Немецкий исследователь М. Ратке
применил теорию зародышевых листков к беспозвоночным (1829). В конце 20-х годов XIX в. русский
эмбриолог К. М. Бэр (1792—1870) установил основные этапы эмбрионального развития и доказал, что все
позвоночные животные развиваются по единому плану. Впоследствии обобщения Бэра были названы
Ч„ Дар-вином законом зародышевого сходства и использовались им для доказательства эволюции.
Замечательным признаком зародышевого сходства является, например, наличие жаберных щелей в стенках
глотки у зародышей всех позвоночных, включая человека.
В 1839 г. немецким зоологом Т. Шванном была создана клеточная теория, которая обосновала общность
микроструктуры и развития животных и растений.
Таким образом, интенсивное развитие науки, накопление в различных областях естествознания большого
количества фактов, не совместимых с креационистскими представлениями о неизменности природы,
подготовили основу для успешного развития эволюционного учения Дарвина.
Общественно-экономические предпосылки. Утверждение капиталистического способа производства вместе
с расширением британской колониальной империи сопровождалось интенсивной перестройкой сельского
хозяйства, способствовавшей развитию селекции. Достижения селекционеров свидетельствовали о том, что
человек может изменять породы и сорта, приспосабливать их к своим потребностям путем искусственного
отбора. Селекционеры первой половины XIX в. не только практически доказали могущество искусственного
отбора, но и пытались теоретически обосновать его. Это существенно повлияло на формирование идеи
эволюции, а главное, опираясь на результаты селекционной практики как на своеобразную модель, Ч.
Дарвин смог перейти к анализу изменения видов в природе и процесса видообразования.
Формированию идей Ч. Дарвина способствовали и некоторые политико-экономические идеи, прежде всего
взгляды А. Смита и Т. Мальтуса. А. Смит создал учение о «свободной конкуренции». Он считал, что
двигателем развития производства является свободная конкуренция, в основе которой лежит «естественное
своекорыстие», или «естественный эгоизм», человека, что и служит источником национального богатства.
Неприспособленные конкуренты в процессе свободной конкуренции устраняются. Идея о конкурентных
отношениях, характерных для перехода от феодализма к капитализму, повлияла, как это ни парадоксально,
и на формирование представлений о развитии живой природы (Ч. Дарвином впоследствии была обоснована
идея конкурентных отношений между живыми организмами).
Особое значение имели идеи английского священника и экономиста Т. Мальтуса, который считал, что
человеческое население возрастает в геометрической прогрессии, тогда как производство пищи — только в
арифметической. В результате перенаселения возникает недостаток средств существования. Мальтус
объясняет это «вечным естественным законом природы», считая, что его действие можно ограничить лишь
уменьшением численности населения. В. противном случае природа сама восстановит равновесие при
помощи голода, болезней и т. д., резко повысив интенсивность конкуренции. Идея перенаселения в живой
природе, возникающего как результат способности организмов размножаться в геометрической прогрессии,
будет использована Ч. Дарвином для объяснения возникновения борьбы за существование.
Таким образом, в Англии первой половины XIX в. были широко распространены идеи свободной
конкуренции, учение о перенаселении, идея естественной гибели неудачных конкурентов. Эти идеи
натолкнули Дарвина на мысль о существовании в природе некоторых аналогий и способствовали созданию
эволюционной теории. Достигнутые к середине XIX в. крупные успехи в развитии различных направлений
естествознания, а также общественно-исторические условия, стимулировавшие развитие селекции и
создавшие возможности для выдвижения идей конкуренции и отбора, и явились теми предпосылками,
которые подготовили почву для формулирования научной концепции биологической эволюции.
Немаловажное значение для создания эволюционной теории имело кругосветное путешествие Ч. Дарвина
на английском корабле «Бигль» (1831—1836). В связи с задачами, поставленными перед экспедицией по
изучению очертания берегов Южной Америки и других территорий, Ч. Дарвин имел возможность совершать
длительные экскурсии, исследовать геологические породы, флору и фауну посещаемых местностей. Во
время путешествия он собрал многочисленные факты, которые свидетельствовали в пользу изменяемости
видов и подрывали веру в их сотворение. Эти факты можно объединить в три группы.
Первая группа фактов свидетельствовала об исторической связи вымерших и ныне живущих животных.
Дарвин обнаружил, например, значительное сходство ископаемых представителей фауны Южной Америки с
современными ленивцами и броненосцами.
Вторая группа фактов, опровергавшая концепцию постоянства видов, выявила закономерности
географического распространения видов животных. Сравнивая фауну Южной и Северной Америки, Дарвин
задумался над причинами их значительного различия. В Южной Америке существуют виды (американская
обезьяна, лама, тапиры, муравьеды, броненосцы), которых нет в Северной Америке; в свою очередь, в
последней имеются формы, отсутствующие в Южной Америке. При анализе этих фактов Дарвин применил
исторический метод, оценивая фауну Северной и Южной Америки в ее изменении, в ее соответствии с
геологическим прошлым. Он полагал, что первоначально Северную и Южную Америку населяли сходные
формы. В дальнейшем в связи с возникновением обширного плоскогорья в южной части Миссисипи
произошла изоляция фаун этих континентов. Исходные виды вымерли, а пришедшие им на смену,
благодаря изоляции, развивались в разных направлениях, что и обусловило различие фауны Северной и
Южной Америки.
Третья группа фактов связана с фауной Галапагосских островов. На этих вулканических островах Ч. Дарвин
обнаружил нигде более не встречающихся, но очень похожих на южноамериканские виды вьюрков,
дроздов-пересмешников, галапагосского канюка, сову, ящерицу, черепах и т. д. На каждом острове
Галапагосского архипелага имеется своя форма, например, вьюрков, но все они, вместе взятые, образуют
одну естественную группу. Ч. Дарвин предположил, что все галапагосские виды вьюрков, очевидно,
произошли от одного предкового вида, попавшего сюда с материка. Эти факты, таким образом,
свидетельствовали в пользу изменяемости видов в природе.
3. Додарвиновские учения.
Креацион зми́ (от лат. creaZo, род. п. creaZonis — творение) — теологическая и мировоззренческая
концепция, в рамках которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, а
также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом.
Эволюционизм — система взглядов в изучении истории жизни, подразумевающая всеобщее постепенное
(упорядоченное) и закономерное (последовательное) развитие. Основной принцип — развитие сложных
организмов из предшествующих более простых с течением времени — предполагает описание динамики
происходящих во времени изменений и определение ведущих к этому причин.
Эволюционное учение (система идей и концепций в биологии)
Эволюционная школа (в этнологии, этнографии, социальной и культурной антропологии, в культурологии)
Преформизм (от лат. «заранее образую») — учение о наличии в половых клетках материальных структур,
предопределяющих развитие зародыша и признаки развивающегося из него организма.
Преформизм возник на базе господствовавшего в XVII—XVIII вв. представления о преформации, согласно
которому зародыш уже сформирован в половых клетках, и его дальнейшее развитие заключается только в
увеличении в размерах.
Учёные того времени разделились на анималькулистов и овистов. Первые считали, что зародыш содержится
в сперматозоидах, вторые — в яйцеклетках.
Преформистами были такие ученые, как Антони Левенгук, Марчелло Мальпиги и др.
В борьбе с идеями преформизма большую роль сыграли учения Карла Максимовича Бэра, который
установил, что в процессе онтогенеза сначала появляются самые общие признаки типа, к которому относится
животное, затем последовательно развиваются признаки класса, отряда, семейства, рода, вида и, наконец,
индивидуальные признаки особи.
Эпигенез (от эпи... и ...генез), учение о зародышевом развитии организмов как процессе последовательных
новообразований в противовес признанию существования в половых клетках и зачатках зародыша
изначального многообразия структур (см. Преформация, Преформизм). Борьба между сторонниками Э. и
преформационных представлений протекала на всем протяжении истории биологии. Одни ученые
(Аристотель, У. Гарвей, И. Блуменбах, Х. Дриш и др.) отстаивали Э. с идеалистических, виталистических
позиций, другие (Р. Декарт, П. Мопертюи, Ж. Бюффон, К. Ф. Вольф и др.) — с механико-материалистических.
Смена господствующих в ту или иную эпоху концепций развития определялась уровнем знаний об
оплодотворении и эмбриогенезе организмов. Победа Э. в середине 18 в. (благодаря в основным трудам К.
Ф. Вольфа) способствовала развитию эмбриологии. Успехи цитологии в 70—80-х гг. 19 в. привели к
появлению многочисленных теорий наследственности, опровергавших Э. Борьба между концепциями Э. и
преформизма была особенно острой в механике развития. С возникновением генетики учение чистого Э.
оказалось окончательно опровергнутым. На смену примитивным представлениям о развитии как процессе
полного новообразования, зависящего лишь от внешних или нематериальных факторов, пришло
современное учение о генетической информации, определяющей закономерности онтогенеза организмов.
Однако конкретное развитие организмов подвержено, в пределах нормы реакции, большим или меньшим
изменениям под влиянием внутренних и внешних факторов (см. Феногенетика). В свете этих представлений
попытки обосновать Э. с позиций кибернетики (В. Эльзассер и др.) несостоятельны. Столь же неприемлемо
допущение дуализма между преформированными молекулярно-биологическими генетическими
структурами и якобы исключительно эпигенетическими процессами развития. Современная биология
рассматривает закономерности осуществления наследственной информации в развитии организмов как
единый взаимообусловленный процесс.
4. Теория Ламарка. Теория наследования приобретенных признаков Ламарка — эволюционная теория,
созданная французским биологом Жаном Батистом Ламарком.
Всех животных Ламарк распределил по шести ступеням, уровням (или, как он говорил, «градациям») по
сложности их организации. Дальше всего от человека стоят инфузории, ближе всего к нему —
млекопитающие. При этом всему живому присуще стремление развиваться от простого к сложному,
продвигаться по «ступеням» вверх.
В живом мире постоянно происходит плавная эволюция. Исходя из этого, Ламарк пришёл к выводу, что
видов в природе на самом деле не существует, есть только отдельные особи. Ламарк последовательно
применил в своей теории знаменитый принцип Лейбница: «Природа не делает скачков». Отрицая
существование видов, Ламарк ссылался на свой огромный опыт систематика:
«Только тот, кто долго и усиленно занимался определением видов и обращался к богатым коллекциям,
может знать, до какой степени виды сливаются одни с другими. Я спрашиваю, какой опытный зоолог или
ботаник не убеждён в основательности только что сказанного мною? Поднимитесь до рыб, рептилий, птиц,
даже до млекопитающих, и вы увидите повсюду постепенные переходы между соседними видами и даже
родами.»
На вопрос о том, почему человек не замечает постоянного превращения одних видов в другие, Ламарк
отвечал так: «Допустим, что человеческая жизнь длится не более одной секунды в сравнении с жизнью
вселенной, в этом случае ни один человек, занявшийся созерцанием часовой стрелки, не увидит, как она
выходит из своего положения». Даже через десятки поколений её движение не будет заметным.
Совершенствуясь, организмы вынуждены приспосабливаться к условиям внешней среды. Как это
происходит согласно теории Ламарка?
Для объяснения этого учёный сформулировал несколько «законов». Прежде всего, это «закон упражнения и
не упражнения органов». Наибольшую известность из примеров, приведённых Ламарком, приобрёл пример
с жирафами. Жирафам приходится постоянно вытягивать шею, чтобы дотянуться до листьев, растущих у них
над головой. Поэтому их шеи становятся длиннее, вытягиваются. Муравьеду, чтобы ловить муравьёв в
глубине муравейника, приходится постоянно вытягивать язык, и тот становится длинным и тонким. С другой
стороны, кроту под землёй глаза только мешают, и они постепенно исчезают.
Если орган часто упражняется, он развивается. Если орган не упражняется, он постепенно отмирает.
Другой «закон» Ламарка — «закон наследования приобретённых признаков». Полезные признаки,
приобретённые животным, по мнению Ламарка, передаются потомству. Жирафы передали потомкам
вытянутую шею, муравьеды унаследовали длинный язык, и так далее.
Как же восприняли современники теорию Ламарка? Одни учёные оставили «Философию зоологии» без
всякого внимания, другие принялись разносить её в пух и прах. Ламарк преподнёс свою книгу в подарок
французскому императору Наполеону Бонапарту, но тот так отругал её, что пожилой учёный не смог
удержаться от слёз.
Даже Чарльз Дарвин первоначально весьма резко отзывался о книге Ламарка: «Да сохранит меня небо от
глупого ламарковского „стремления к прогрессу“, „приспособления вследствие хотения животных“»;
«Ламарк повредил вопросу своим нелепым, хотя и умным трудом». Однако впоследствии вынужден был
принять некоторые принципы учения Ламарка. В частности, им была выдвинута гипотеза пангенеза, которая
была развитием идеи Ламарка о наследовании приобретенных признаков.
Но, тем не менее, возрождение ламаркизма началось именно с появлением эволюционной теории Дарвина
в 1859 году. Весьма символично, что Дарвин родился в тот самый год, когда во Франции была напечатана
книга Ламарка.
Опровержение теории
Вейсман, Август проверил несостоятельность теории Ламарка. Он разводил мышей, из поколения в
поколение отрубая им хвосты. По теории Ламарка, в результате они должны были атрофироваться, так как
не использовались при жизни. Однако, никаких изменений не произошло. Это можно объяснить тем, что на
генетическом уровне не происходило каких-либо изменений, способствующих отмиранию хвоста в будущих
поколениях мышей.
5. Проблема происхождения жизни на Земле
Среди вопросов, которые интересуют науку, философию, религию, каждого человека, важнейшим
есть: что такая жизнь? Как оно появилось на Земле? Традиционно считается, что первые научные теории
относительно происхождения живых организмов на Земле создали О. Опарин и Дж. Холдейн. В соответствии
с их представлениями, на рассвете геологической истории состоялся абиогенный синтез, то есть в
первоначальных земных океанах, насыщенных разными простыми химическими соединениями, «в
первичном бульоне» под влиянием вулканического тепла, разрядов молний и других факторов среды
начался синтез более сложных органических соединений и биополимеров. Сложные молекулы аминокислот
случайно объединялись в пептиды, которые, в свою очередь, создали первоначальные белки. Из этих белков
синтезировались первичные живые существа микроскопических размеров.
У этой и других подобных гипотез есть один существенный недостаток: нет ни одного факта, который бы
подтвердил возможность абиогенного синтеза на Земле хотя бы простейшего живого организма из
безжизненных соединений. В многочисленных лабораториях мира осуществлен тысячи попыток такого
синтеза. Например, американский ученый С. Миллер, исходя из предположений относительно состава
первичной атмосферы Земли, в специальном приборе пропускал электрические разряды через смесь
метана, аммиака, водорода и паров воды. Ему удалось получить молекулы аминокислот - тех основных
«кирпичиков», из которых складывается основа жизни — белки. Эти опыты были многократно повторены,
кое-кому с ученых удалось получить довольно длинные цепочки пептидов (простых белков). И только! Ни
одного хотя бы простейшего живого организма никому не посчастливилось синтезировать. Ныне среди
ученых популярностью пользуется принцип Реди: «Живое - лишь от живого».
Но предположим, что такие попытки когда-то увенчаются успехом. Что докажет такой опыт? Лишь то, что для
синтеза жизни нужный ум человека, сложная развитая наука и современная техника. Ничего этого на
первоначальной Земле не было. Большее того, синтез сложных органических соединений из простых
противоречит второму началу термодинамики, которая запрещает переход материальных систем от
состояния большей вероятности к состоянию меньшей, а развитие от простых органических соединений к
сложных, потом от бактерий к человеку происходил именно в этом направлении. Здесь мы наблюдаем
ничто иное, как творческий процесс.
В последнее время сокрушительного удара гипотезе абиогенного синтеза нанесли математические
исследования. Математики подсчитали, что вероятность самозарождения живого организма из
безжизненных блоков практически равняется нулю. Так, Л. Блюменфельд доказал, что вероятность
случайного образования за все время существования Земли хотя бы одной молекулы ДНК
(дезоксирибонуклеиновой кислоты — одной из важнейших составных частей генетического кода) составляет
10- 800 Вдумайтесь в ничтожно маленькую величину этого числа! Ведь в знаменателе его находится цифра,
где после единицы тянется ряд с 800 нулей, а это число в невероятное количество раз больше общего
количества всех атомов во Вселенной Современный американский астрофизик Ч. Викрамасингхе так
образно высказал невозможность абиогенного синтеза: «Быстрее ураган, который пронесется над
кладбищем старых самолетов, соберет новенький суперлайнер из кусков лома, чем в результате случайного
процесса возникнет из своих компонентов жизни».
Противоречат теории абиогенного синтеза и геологические данные. Как бы далеко мы не проникали у глубь
геологической истории, не находим следов «азойской эры», то есть периода, когда на Земле не
существовало жизни. Сейчас палеонтологи в породах, век которых достигает 3,8 млрд лет, то есть близкий ко
времени образования Земли (4-4,5 млрд лет тому по последним оценкам), нашли ископаемые остатки
довольно сложно организованных существ - бактерий, сине-зеленых водорослей, простых грибков. В.
Вернадский был уверен, что жизнь геологически вечна, то есть в геологической истории не было эпохи, если
наша планета была безжизненной. «Проблема абиогенеза (спонтанного зарождения живых организмов),—
писал ученый в 1938 г.,— остается бесплодной и парализует действительно назревшую научную работу».
Вернадский считал, что жизнь — такая же вечная основа космосу, которыми есть материя и энергия. «Мы
знаем, и знаем это научно,— твердил он,— что Космос без материи, без энергии не может существовать. И
достаточно ли материи и без выявления жизни - для построения Космоса, той Вселенной, который
доступный человеческому уму?». На этот вопрос он ответил отрицательно, ссылаясь именно на научные
факты, а не на личные симпатии, философские или религиозные убеждения. «...Можно говорить о вечности
жизни и проявлений ее организмов, как можно твердить о вечности материального субстрата небесных тел,
их тепловых, электрических, магнитных свойств и их проявлений. С этой точки зрения таких же далеким от
научных поисков будет вопрос о начале жизни, как и вопрос о начале материи, теплоты, электрики,
магнетизма, движения».
Исходя из представления о биосфере как о земном, но одновременно и космическом механизм, Вернадский
связывал ее образование и эволюцию с организованностью Космоса. «Для нас становится понятной,— писал
он,— что жизнь есть явление космическое, а не сугубо земное». Эту мысль Вернадский повторял
многократно: «...начала жизни в том Космосе, который мы наблюдаем, не было, поскольку не было начала
этого Космоса. Жизнь вечна, поскольку вечный Космос».
Земная форма жизни чрезвычайно тесно связанная с гидросферой. Об этом свидетельствует хотя бы тот
факт, что вода есть основной частью массы любого земного организма (человек, например, большее как на
70 % состоит из воды, а такие организмы, как медуза или на 97-98 %). Очевидно, что жизнь на Земле
сформировалось лишь тогда, если на ней появилась гидросфера, а это, за геологическими сведениями,
произошло почти с начала существования нашей планеты. Многие из свойств живых организмов
обусловленные именно свойствами воды, самая же вода есть феноменальным соединением. Так, за
данными П. Привалова, вода — это кооперативная система, в которой всякое действие распространяется
«эстафетным» путем на тысячи междуатомных расстояний, то есть имеет место «далекодействие».
Некоторые ученые считают, что вся гидросфера Земли, в сущности, есть одна гигантская «молекула» воды.
Установлено, что вода может активироваться естественными электромагнитными полями земного и
космического происхождения (в частности искусственного). Чрезвычайно интересным было недавнее
открытие французскими учеными «памяти воды». Возможно, то, что биосфера Земли есть единым
суперорганизмом, и обусловлено этими свойствами воды? Ведь все организмы — это составные части,
«капли» этой супермолекулы земной воды.
Хотя нам до сих пор известна лишь земная белково-нуклеиново-водная жизнь, это не означает, что в
безграничном Космосе не могут существовать другие его формы. Некоторые ученые, в частности
американке Г. Файнберг и Р. Шапиро, моделируют такие гипотетично возможные его варианты:
плазмоиды - жизнь в звездных атмосферах за счет магнитных сил, связанных с группами подвижных
электрических зарядов;
радиобы — жизнь в межзвездных облаках на основе агрегатов атомов, которые находятся в разных
состояниях возбуждения;
лавобы — жизнь на основе соединений кремния, который может существовать в озерах расплавленной
лавы на очень горячих планетах;
водоробы — жизнь, которая может существовать при низких температурах на планетах, покрытых
«водоемами» из жидкого метана, и черпать энергию из преобразований ортоводорода на параводород;
термофаги — разновидность космической жизни, которые получают энергией из градиента температур в
атмосфере или океанах планет.
Конечно, такие экзотические, на наш взгляд, формы жизни пока что существуют лишь в воображении ученых
и писателей-фантастов. Тем не менее не исключенная возможность реального существования некоторых из
них, в частности плазмоидов. Есть некоторые основания считать, что на Земле параллельно с «нашей»
формой жизни существует другой ее разновидность, похожий на упомянутых плазмоидов. К ним относят
некоторые виды НЛО (нераспознанных летающих объектов), образование, похожие на шаровые молнии, а
также невидимые для глаза, но фиксированные цветной фотопленкой летающие в атмосфере
энергетические «сгустки», что в ряде случаев проявляли разумное поведение.
Таким образом, сейчас есть основания твердить, что жизнь на Земле появилось с самого начала ее
существования и возникло, по словам Ч. Викрамасингхе, «от всепроникающей общегалактической живой
системы».
озникновение жизни или абиогенез — процесс превращения неживой природы в живую.
В узком смысле слова под абиогенезом понимают образование органических соединений,
распространённых в живой природе, вне организма без участия ферментов. Альтернативой абиогенеза в
этом смысле является панспермия.
Гипотезы о возникновении жизни
В разное время относительно возникновения жизни на Земле выдвигались следующие гипотезы:
Гипотеза биохимической эволюции
Гипотеза панспермии
Гипотеза стационарного состояния жизни
Гипотеза самозарождения
Теории самозарождения и стационарного состояния представляют собой только исторический или
философский интерес, так как результаты научных исследований противоречат выводам этих теорий.
Теория панспермии не решает принципиального вопроса о возникновении жизни, она только отдаляет его в
ещё более туманное прошлое Вселенной, хотя и не может исключаться как гипотеза о начале жизни на
Земле.
[править]
Современные научные представления
Основная статья: Химическая эволюция
[править]
Генобиоз и голобиоз
В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу
возникновения жизни:
Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в
первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода.
Голобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности
структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.
[править]
Теория Опарина—Холдейна
В 1924 году будущий академик Опарин опубликовал статью «Происхождение жизни», которая в 1938 году
была переведена на английский и возродила интерес к теории самозарождения . Опарин предположил, что
в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной
концентрации, которые относительно отделены от внешней среды и могут поддерживать обмен с ней. Он
назвал их Коацерватные капли, или просто коацерваты.
Александр Опарин (справа) в лаборатории
Согласно его теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три
этапа:
Возникновение органических веществ
Возникновение белков
Возникновение белковых тел
Астрономические исследования показывают, что как звёзды, так и планетные системы возникли из
газопылевого вещества. Наряду с металлами и их оксидами в нём содержались водород, аммиак, вода и
простейший углеводород — метан.
Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента появления
первичного океана. В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим
изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные
органические вещества, а именно углеводы.
Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать
не только аминокислоты, но и другие биохимические вещества.[источник не указан 46 дней] Согласно
теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование
коацерватных капель. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала
чёткие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой,
объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты.
Коацерватные капли также могли возникать при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом
происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под
оптическим микроскопом капли.
Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении в коацерватные
капли различных катализаторов (в том числе и ферментов) в них происходили различные реакции, в
частности полимеризация поступающих из внешней среды мономеров. За счёт этого капли могли
увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты
могли расти, размножаться, осуществлять обмен веществ.