9. Особенности биологического уровня организации материи, его эволюция
9. Особенности биологического уровня организации материи, его эволюция 9. 1. Эволюция материи. Возникновение биосферы Природа жизни, ее происхождение, разнообразие живых существ и объединяющая их структурная и функциональная близость занимает одно из центральных мест в биологической проблематике. Теории, касающиеся возникновении Земли и жизни на Земле, разнообразны и далеко не достоверны. Среди главных теорий возникновения жизни следует упомянуть следующие: 1) жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креационизм); 2) жизнь возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение); 3) жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния); 4) жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия); 5) жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (биохимическая эволюция). ков, нуклеиновых кислот и жиров – будущих носителей жизни. В целом, можно, по-видимому, выделить три основные стадии эволюционного процесса: добиотическую, биотическую и социальную. Добиотическая (абиотическая) эволюция материи включала следующие этапы: - образование тяжелых элементов из водорода в недрах звезд; - взрывы звезд и обогащение межзвездной среды разнообразием химических элементов; - возникновение под влиянием различных источников энергии простейших органических соединений; - формирование планет, содержащих разнообразные органические соединения; - образование абиотического круговорота веществ на поверхности планет, вызванного излучением центрального светила (круговорот воды, абиогенная миграция химических элементов, абиогенные химические реакции);
- аккумуляция лучистой энергии в органических соединениях в результате химических реакций; - возникновение круговорота соединений углерода, включающего реакции накопления лучистой энергии центрального светила и ее освобождения (зародыш биотического круговорота биосферы). Этапами биотической эволюции являлись: - усложнение и усовершенствование компонентов биотического круговорота – формирование биосферы, появление размножающихся живых существ, биогенная миграция атомов как выражение жизнедеятельности; - возникновение многоклеточных организмов и дальнейшее усложнение биотического круговорота биосферы; - дифференциация живого, выражающаяся, с одной стороны, в увеличении многообразия форм, с другой – в усложнении строения (в том, что получило название морфофизиологического прогресса). В период социальной эволюции происходило формирование и развитие человеческого общества. Трудовая деятельность людей становится фактором эволюции биосферы. Биосфера превращается в единство абиотического, биотического и социального; переходит в новое состояние – в ноосферу.
9. 2. Эволюционное учение и генетика На протяжении столетий сущность жизни оставалась для биологов загадкой, хотя и была общеизвестна главная особенность всех живых организмов – способность к воспроизведению себе подобных. Считается, что первые живые организмы появились в океане. В 1923 году академик А. И. Опарин высказал мнение, что атмосфера первичной Земли была не такой, как сейчас. Исходя из теоретических соображений, он полагал, что органические вещества могли создаваться в океане из более простых соединений; энергию для этих реакций синтеза, вероятно, доставляла интенсивная солнечная радиация (главным образом ультрафиолетовая), свободно достигаемая Земли из-за отсутствия озонового слоя, который образовался позже.
По мнению Опарина, именно в океане постепенно накопились органические вещества и образовался тот «первичный бульон», в котором могла возникнуть жизнь. Опарин полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежала белкам. Белковые молекулы способны к образованию гидрофильных комплексов с молекулами воды. Слияние таких комплексов друг с другом приводит к отделению коллоидов от водной среды – процесс, называемый коацервацией. Теория эволюции занимает особое место в изучении истории жизни. Эволюция подразумевает всеобщее постепенное развитие, упорядоченное и последовательное. Применительно к живым организмам эволюцию можно определить как развитие сложных организмов из предшествующих, более простых организмов с течением времени. Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес высказали идею эволюции путем естественного отбора. Основные положения теории Дарвина – изменчивость живых организмов, борьба за существование, естественный отбор. Согласно теории Дарвина, все начинается с изменения отдельных особей, индивидуальная изменчивость – основа эволюционного процесса. Дарвин выделил две основные формы изменчивости – определенную и неопределенную. Определенная изменчивость возникает как прямой результат конкретных воздействий внешней среды. В исчезновении вызвавших ее условий определенная изменчивость организмов не передается их потомкам. Неопределенная изменчивость не имеет прямого приспособительного значения, возникает случайно у немногих особей, но устойчиво передается потомству. Теория эволюции Дарвина была расширена и разработана в сфере современных научных данных. Итак, эволюционирующей единицей является вид, поскольку именно он представляет собой совокупность размножающихся особей. Виды, у которых предполагается существование общего предка, объединяются в один род. Близкие роды объединяются в более крупные семейства, а семейства в отряды (для животных) и порядки (для растительности). Родственные отряды или порядки являются членами одного класса, а классы образуют самую крупную единицу – тип. Вспомним, что на основании изучения земной коры ученые выделяют три основные геологические эры; палеозой («древняя жизнь»), мезозой («средняя жизнь»), и кайнозой («новая жизнь»).
Первыми живыми существами были бактерии и одноклеточные водоросли, появление которых датируется примерно 3. 5 млрд. лет назад. Затем появлялись группы рыб и амфибий (середина палеозоя), рептилий (доминирующая группа в мезозое), млекопитающие (в кайнозое). Эволюционный путь млекопитающих был увенчан возникновением около миллиона лет назад вида Homo erectus – человека прямоходящего. Таким образом, для того, чтобы появился первый человек, потребовалось более 4 млрд. лет эволюции жизни. Основными единицами жизни являются клетки. Самые простые живые организмы состоят из одной клетки, более сложные – из тысяч и миллионов клеток. Возвращаясь к гипотезам о происхождении жизни на Земле, и в частности к гипотезе академика А. И. Опарина, следует отметить, что их существенные недостатки были связаны с тем, что они не могли опереться на современную молекулярную биологию. Остановимся более подробно на механизме функционирования клетки и находящихся в ней нуклеиновых кислот. Внутри большинства клеток находится самое главное образование – ядро. В нем хранится генетическая информация (закодированная в генах), которая локализована в особых структурах, называемых хромосомами, в виде дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Чрезвычайно важную роль в деятельности клетки играют белки. Помимо выполнения функции катализаторов реакций, протекающих в клетке, белки могут действовать и как гормоны, но в этом случае они должны быть видоизменены, прежде чем будут выведены из клетки. Преобразования белков и их транспорт осуществляются с помощью мембранной структуры – комплекса Гольджи. Молекула ДНК имеет два свойства, позволяющих ей играть главную роль в процессах жизни: способна хранить информацию и создавать точные копии самой себя. В сложной структуре ДНК заложен специфический код для синтеза клеточного белка. Информация о биосинтезе белков закодирована в генах – достаточно длинных отрезках лестницы ДНК. Переносчик программы для синтеза белка – РНК (вещество, химически подобное ДНК). Передача генетических элементов является причиной наследственности.
Генетика – довольно молодая наука, но возможности передачи потомству определенных свойств были оценены уже давно. Основоположником генетики можно считать австрийского монаха и исследователя Грегора Менделя, изучавшего наследственные признаки, используя в качестве экспериментального материала горох. В результате созданных в 70-е годы XX века техники выделения гена из ДНК, а также методики размножения нужного гена возникла генная инженерия. Внедрение в живой организм чужеродной генетической информации и приемы, заставляющие организм эту информацию реализовывать, составляют одно из самых перспективных направлений в развитии биотехнологии. Методами генетической инженерии удалось получить интерферон и инсулин. Объектом биотехнологии выступает сегодня не только отдельный ген, но и клетка в целом. Генная и клеточная инженерия обратили внимание человечества на необходимость общественного контроля за всем, что происходит в науке.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|