СОДЕРЖАНИЕ

                                                                             стр. 

      ВВЕДЕНИЕ

      Первые  попытки как-то систематизировать  знания о животном  и растительном мире относятся еще к временам античности. Карл Линней описал более 8 тысяч растений, ввел терминологию и строг иерархический порядок описания видов. В XVIII в. считалось, что живой мир неизменен и создан Богом. Ламарк обратил внимание на сходство некоторых черт у животных разных видов и распределил их по классам несколько иначе, чем Линней.

      Еще до Ламарка идеи эволюции возникли в чисто умозрительных построениях Бюффона, который высказал мнение, что разные типы животных имеют разное происхождение и возникли в разное время. От него шли идеи о влиянии внешней среды и наследовании приобретенных признаков.

      Альфред Рассел Уоллес пришел к идеям, близким к теории Дарвина. Естественный отбор рассматривался им как механизм эволюции, а материалом для отбора служила наследственная изменчивость.

      Неодарвинисты не считали особь существенной в  структуре жизни, как Ламарк и его последователи, для них она была только элементом отбора. Оставляя для размножения те или иные особи, естественный отбор сохраняет способы интеграции внешней информации. В особи накапливается исторический опыт как наследственная информация.

      В. Суттон и Теодор Бовери в 1903г. обнаружили связь хромосом с менделирующими факторами. Американский биолог Томас Морган отождествил ген с частью хромосом, а генотип — с хромосомным аппаратом.

      Сущность  изменчивости, наследственности и эволюции объясняется с помощью данных новой области биологии — популяционной генетики. Термин «генетика» был введен в 1905г. английским биологом Уильямом Бэтсоном, назвавшим так науку об «явлениях изменчивости и наследственности». Гены, действуя совместно с факторами среды или независимо, определяют фенотипические признаки организмов и определяют изменчивость в популяциях. Фенотипы, приспособленные к условиям данной среды или экологическим рамкам, сохраняются отбором, а неадаптированные – отсеваются.

      Общая генетическая реакция всей популяции определяет выживание данного вида и образование новых. Лишь те организмы, которые успели произвести потомство до своей гибели, вносят вклад в будущее своего вида, но для истории вида отдельная судьба организма не имеет значения. Популяция, генофонд которой непрерывно меняется от поколения к поколению, претерпевает эволюцию. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ПОНЯТИЕ ЭВОЛЮЦИИ. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ

      БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ. 

      Эволюция  – это развитие изучаемого процесса. Любой процесс может быть описан в терминах состояний. Описание процесса изменения состояний и есть эволюция.

      Уже в XIX веке существовали и конкурировали  три различные теории биологической  эволюции. Первая из них, созданная  Ламарком, основывалась на предположении, что те свойства, которые приобретают живые организмы в индивидуальном развитии под влиянием среды, меняющегося образа жизни, тех или иных неожиданных факторов воздействия, потом наследуются и передаются их потомству. Затем накопление таких свойств становится основой видообразования и биологического прогресса в целом.

      Согласно  второй концепции, получившей название «номогенез», в живой природе закономерно заложена тенденция к усложнению и совершенствованию организации. Действие этой закономерности и порождает биологический прогресс. Как концепция Ламарка, так и концепция номогенеза основывались на явно недоказанных предположениях. Никто не мог доказать, что так называемые благоприобретенные признаки, то есть признаки, возникшие в результате воздействия внешних условий или тренировки, могут наследоваться потомством.

      Мысль о том, что существует изначально заложенный в живых организмах закон  их совершенствования в процессе смены поколений, также не мог быть ничем обоснован. Он просто постулировался. Более того, при этом возникал элемент мистики в понимании биологического прогресса. Возникновение и развитие видов живых организмов оказывались как бы предопределенными сверхприродными силами. Фактически такой способ объяснения ничего не объяснял, так как он переносил причину биологического прогресса в такую область, которая не могла стать предметом научного исследования.

      Третьей концепцией биологической эволюции, которая произвела настоящую революцию в биологии и получила признание подавляющего большинства ученых, хотя и не всех, была теория происхождения видов Дарвина. В качестве исходных принципов построения своей теории Дарвин ввел три: изменчивость, наследственность и отбор. Каждый из этих принципов представлял собой результат обобщения громадного числа наблюдений и экспериментов. Ни у кого не вызывал сомнения тот факт, что при переходе от поколения к поколению живые организмы неточно копируют своих родителей. В организмах всегда возникают изменения, правда не очень существенные. Столь же хорошо известен был и факт наследования потомством свойств родителей. Наконец, существование отбора наиболее приспособленных к условиям жизни особей также было хорошо известно биологам. Таким образом, исходные принципы дарвиновской теории эволюции ни у кого не вызывали сомнения. Не только биолог, но и любой человек, знакомый с жизнью животных и растений, мог подтвердить, что с подобными фактами он многократно встречался.

      Дарвиновская  концепция биологической эволюции получила название селектогенеза, поскольку  отбор является в ней главным  движущим формообразующим фактором. Громадная популярность этой концепции была обусловлена большим фактическим материалом, который использовался для ее обоснования, логической ясностью, последовательностью, а также тем обстоятельством, что она позволила объяснить широкий круг биологических явлений. Благодаря этому ее идеи проникли во все направления биологической науки. Создалось впечатление, что эта теория станет единственной общепризнанной. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2. ОСНОВНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ  ЭВОЛЮЦИИ. 

      2.1. Эволюция природы. 

      Для изучения этапов развития жизни на Земле ученые собрали огромный материал. Считается, что первые живые организмы  появились на Земле около 3,5 млрд лет назад. Именно к этому времени  относят следы микроорганизмов, найденных в Южной Африке. Это  были одноклеточные существа, напоминающие сине-зеленые водоросли, какие-то комочки протоплазмы с неоформленным ядром, которые уже содержат много структур, необходимых для жизни одноклеточного существа. Их свойства:

1. подвижность;
2. питание и способность запасать пищу и энергию;
3. защита от нежелательных воздействий;
4. размножение;
5. раздражимость;
6. приспособление к изменяющимся внешним условиям;

7. способность  к росту.

      В самых древних горных породах  встречаются организмы очень  простого строения и небольшого числа  типов, тогда как в более поздних породах ископаемые останки имеют более сложное строение. Многие виды возникали на каком-то стратиграфическом уровне и исчезали на другом. Это истолковывается как возникновение и вымирание видов в разные эпохи.

      Биологи едины в мнении, что все широчайшее разнообразие животного мира, растений и других форм жизни на Земле связано с простыми организмами, появившимися около 3 млрд лет назад. Большинство важнейших эволюционных преобразований совершилось довольно внезапно вскоре после появления многоклеточных около 600 млн лет назад, т. е. в кембрийский период.

      Эволюция  – это процесс ветвления, а  каждое иерархическое подразделение  соответствует очередной точке  расхождения линий развития. Типы различаются признаками, отражающими  самые древние и глубокие уровни эволюционной близости своих представителей.

      Все виды животных появились примерно за 60 млн лет кембрийского периода, причем неизвестно, когда возник каждый тип отдельно. Считается, что до 450 млн лет назад появились позвоночные  животные — щитковые рыбы, морские ежи, морские звезды и др. Тем не менее, при сравнении 3,5 млрд лет всей биоэволюциии и около 570 млн лет, прошедших с начала кембрия, создается впечатление, что все типы животных возникли практически одновременно и внезапно.

      Распространение животных и растений на земном шаре носит прерывистый характер, что объясняется многими причинами. Например, в Австралии не было кроликов, но после того, как их завезли, численность кроликов резко выросла, т. е. местные условия им подошли.

      Аналогичные примеры можно привести из распространения разных растений и домашних животных. Наиболее приспособлены для распространения споры и семена, переносимые ветром, и летающие насекомые. Некоторые виды оказались более распространенными, чем этого можно было ожидать. Еще одну странность распространения отражает такой пример: в оперении нелетающих страусовых – страуса в Африке, панду в Южной Америке и эму в Австралии – обитают близкородственные нелетающие насекомые.

      Тот факт, что встречаются сходные  особи в удаленных частях суши, может быть объяснен тем, что когда-то распределение суши на Земле было иным. Геттон и Лайель считали, что земная поверхность медленно и непрерывно менялась, и осадочные породы образовались в результате периодических поднятий и опусканий уровня моря. В 1912 г. Вегенер выдвинул теорию дрейфа континентов, поскольку объясняла странное распространение животных. В ископаемых останках, находимых на территориях Северной Америки, Азии и Африки, были обнаружены формы, промежуточные между ламами и верблюдами. Раскопки показывают, что все другие формы в других частях земного шара вымерли во время последнего оледенения.

      О механизмах изменений можно составить  представление на основании распространенности растений и животных на островах в  океане. Так, Гавайские острова образовались из-за вулканической активности, поднявшей их со дна океана, т. е. они не имели прямых контактов с сушей, и найденные там растения, по-видимому, были занесены туда в виде спор и семян по воде или воздуху.

      Одним из самых ранних достижений человеческой цивилизации было выведение сортов растений и пород домашних животных от диких предков. Отбирая особей с желательными качествами или отклонениями, человек сохранял эти признаки путем искусственного разведения с помощью избирательного размножения или опыления. Так возникли породы домашних животных и сорта культурных растений. Недавно возникла новая форма искусственного отбора — отбор на устойчивость к антибиотикам, пестицидам и гербицидам, которые направлялись на сорняки, вредителей и некоторые микроорганизмы. По Дарвину, подобные механизмы могла создавать и природа вместо человека, используя изменения внешней среды. 

      2.2. Эволюция Вселенной 

      Проблема  зарождения и существования Вселенной  во все времена занимала человечество.

      Впервые принципиально новые космологические  следствия общей теории относительности  раскрыл выдающийся советский математик  и физик-теоретик Александр Фридман. Фридман привел две модели Вселенной. Вскоре эти модели нашли удивительно  точное подтверждение в непосредственных наблюдениях движений далёких галактик в эффекте «красного смещения» в их спектрах.

      Этим  Фридман доказал, что вещество во Вселенной не может находится  в покое. Своими выводами Фридман  теоретически способствовал открытию необходимости глобальной эволюции Вселенной.

      Существует  несколько теорий эволюции Вселенной:

      Теория  пульсирующей Вселенной утверждает, что наш мир произошел в результате гигантского взрыва. В соответствии с этой концепцией Вселенная на ранних стадиях расширения характеризовалась не только высокой плотностью вещества, но и его высокой температурой.

      Ключ  к пониманию ранних этапов эволюции Вселенной – в гигантском количестве теплоты, выделившейся при Большом Взрыве. В простейшем варианте теории горячей Вселенной предполагается, что Вселенная возникла спонтанно в результате взрыва из состояния с очень большой плотностью и энергией. По мере расширения Вселенной температура падала (сначала быстро, а затем все медленнее) от очень большой до довольно низкой, обеспечивавшей возникновение условий, благоприятных для образования звезд и галактик.

      Любопытно знать не только далекое прошлое  Вселенной, но и ее далекое будущее. Тем более что это будущее  не менее поразительно, чем ее прошлое. Теоретическое моделирование будущего Вселенной существенно различается в «открытых» и «закрытых» ее моделях.

      «Закрытые»  модели предполагают, что в будущем  расширение Вселенной сменится се сжатием. Можно предположить, что примерно через 30 млрд лет она начнет сжиматься  и через 50 млрд лет вновь вернется в сингулярное состояние. Полный цикл расширения и сжатия Вселенной составляет примерно 100 млрд лет. Таким образом, Вселенная может быть представлена как грандиозная закрытая система, испытавшая множество эволюционных циклов. При переходе от одного цикла к другому некоторые общие параметры Вселенной могут изменяться. Например, могут изменяться фундаментальные физические константы.

      Совершенно  иначе предстает будущее Вселенной  в «открытых» космологических моделях, которые, по сути, представляют собой  сценарии «тепловой смерти» Вселенной. В соответствии с ними уже через 10¹⁴ лет многие звезды остынут, что достаточно быстро приведет к тому, что планеты начнут отрываться от своих звезд, а звезды покидать свои галактики.

      Теория  стационарного взрыва. Согласно ей  Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Она все время прибывает в одном и том же состоянии. Постоянно идет образование нового водоворота, чтобы возместить вещество удаляющимися галактиками. Вот по этой причине Вселенная всегда одинакова, но если Вселенная, начало которой положил взрыв будет расширятся до бесконечности, то она постепенно охладится и совсем угаснет.

      Но  пока ни одна из этих теорий не доказана, т.к. на данный момент не существует ни каких точных доказательств хотя бы одной из них.

      Вселенная эволюционирует, бурные процессы происходили в прошлом, происходят сейчас и будут происходить в будущем. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      3. КОНЦЕПЦИИ ЭВОЛЮЦИИ  ЖИЗНИ. 

      Происхождение жизни – одна из трех важнейших  мировоззренческих проблем наряду с проблемой происхождения Вселенной и проблемой происхождения человека.

      Существует  пять концепций возникновения жизни:

1. креационизм – божественное сотворение живого;

      2. концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества;

      3. концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;

      4. концепция панспермии – внеземного  происхождения жизни; 

      5. концепция происхождения жизни  на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

      Первая  концепция является религиозной  и к науке прямого отношения  не имеет. Возникновение жизни на Земле не могло осуществиться  естественным, объективным, закономерным образом; жизнь является следствием божественного творческого акта, и потому всем существам свойственна особая, независимая от материального мира «жизненная сила», которая направляет все процессы жизни.

      В основе второй концепции лежало представление  о том, что под влиянием естественных факторов живое может возникнуть из неживого, органическое  из неорганического. Невозможность произвольного зарождения жизни была доказана рядом опытов.

      Третья  из-за своей оригинальности и умозрительности  всегда имела немного сторонников.

      К началу XX в. в науке господствовали две последние концепции. Концепция панспермии, согласно которой жизнь была занесена на Землю извне, опиралась на обнаружение при изучении метеоритов и комет «предшественников живого» – органических соединений, которые возможно сыграли роль «семян». Во Вселенной вечно существуют зародыши жизни, которые движутся в космическом пространстве под давлением световых лучей; попадая в сферу притяжения планеты, они оседают на ее поверхность и закладывают на этой планете начало живого.

      У концепции появления жизни на Земле в историческом прошлом два варианта. Согласно одному, происхождение жизни – результат случайного образования единичной «живой молекулы», в строении которой был заложен весь план дальнейшего развития живого. Согласно другой точке зрения, происхождение жизни – результат закономерной эволюции материи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      4. УЧЕНИЕ В.И.ВЕРНАДСКОГО  О БИОСФЕРЕ. 

      Биосфера  – вместилище жизни, сложная, целостная  система, динамическое равновесие которой  проявляется множеством параметров. В биосфере живые организмы  и  среда их обитания органически связаны между собой и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему.

      В. И. Вернадский понимал биосферу как  сферу единства живого и неживого. Такое толкование определило взгляд Вернадского на проблему происхождения жизни на Земле. Рассматривались следующие варианты:

1. жизнь возникла до образования Земли и была занесена на нее;

2) жизнь  зародилась после образования  Земли; 

2. жизнь зародилась вместе с формированием Земли.

      Вернадский  придерживался последней из этих точек зрения и считал, что нет убедительных научных данных о том, что живое когда-либо не существовало на нашей планете. Иными словами, биосфера была на Земле всегда. Под биосферой, таким образом, Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера располагается на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы, располагаясь в диапазоне от 10 км в глубь Земли до 33 км над Землей.

      В.И. Вернадский писал: «Биосфера – это среда нашей жизни, это та «природа», которая нас окружает, о которой мы говорим в разговорном языке. Человек прежде всего своим дыханием, проявлением своих функций, неразрывно связан с этой «природой», хотя бы он жил в городе или в уединенном домике». «Человек ... как и все живые организмы, как всякое живое вещество, есть определенная функция биосферы... составляет определенную закономерность строения биосферы».

      Он  писал, что живые организмы являются функциями биосферы и тесным образом  материально и энергетически с ней связаны. Сама биосфера является продуктом длительного спонтанного развития нашей планеты. Солнечная космическая энергия через растительный мир, почвенно-растительные системы служит источником зарождения, питания и существования всего живого на Земле. В свою очередь, живое вещество, завоевав планету, глубоко изменило ее, проявило себя могучим трансформирующим фактором. Главной особенностью биосферы ученый считал биогенную миграцию атомов химических соединений, вызываемую лучистой энергией Солнца и проявляющуюся в процессе обмена веществ, росте и размножении организмов.

      Занимаясь им же созданной биогеохимией, изучающей  распределение химических элементов по поверхности планеты, Вернадский пришел к выводу, что нет практически ни одного элемента таблицы Менделеева, который не включался бы в живое вещество. Вернадский подчеркивал также важное значение энергии и называл живые организмы механизмами превращения энергии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      5. ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТЕОРИЯ  ДАРВИНА 

      Концепция Дарвина была построена на признании объективно существующих процессов в качестве факторов и причин развития живого. Он объяснил объективно существующую целесообразность в строении и функционировании организмов, их взаимную приспособленность друг к другу. В основе дарвиновской триады лежат изменчивость, наследственность и естественный отбор. 

      5.1. Изменчивость

      Изменчивость – разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства. Двух одинаковых особей в природе не найдешь, даже в потомстве одной пары родителей особи всегда будут отличаться.  Дарвин обращает внимание на большое разнообразие сортов растений и пород животных, предками которых является один вид или ограниченное число диких видов. Различия между отдельными сортами или породами одного вида бывают более значительными, чем между некоторыми дикими видами, родами или даже семействами. Он выделяет несколько основных форм изменчивости:

      - групповая изменчивость – сходное  изменение всех особей популяции  в одном направлении вследствие  влияния определенных условий (н-р, изменение роста при изменении количества и качества пищи, толщины кожи, густоты шерстного покрова – от изменения климата и т.п.);

      - неопределенная индивидуальная изменчивость – проявление разнообразных незначительных отличий у особей одного и того же вида, сорта, породы, которыми, существуя в сходных условиях, одна особь отличается от других. В повседневной жизни часто наблюдается сходство в отдельных чертах у себя и своих родителей, у домашних животных и их потомках. Многочисленны примеры и в растительном мире. Так, из семени одной коробочки вырастают нетождественные растения, хотя они и развиваются в сходных условиях. Характер изменчивости определяется не столько условиями среды, сколько наследственными особенностями организма, его состояния. Таким образом, всем живым организмам присуща индивидуальная наследственная изменчивость.  

      5.2. Наследственность

      Наследственность – свойство родителей передавать свои признаки потомкам, следующему поколению. Это свойство не абсолютно: дети никогда не бывают точными копиями родителей, но кошка приносит на свет всегда только котят, а из семян пшеницы вырастает только пшеница. В процессе размножения от поколения к поколению передаются не признаки, а код наследственной информации, определяющий лишь возможность развития будущих признаков в определенном диапазоне. Наследуется не признак, а норма реакции развивающейся особи на действие внешней среды.

      Уже в XIX в. ученые начали понимать, что передачу признаков по наследству осуществляют какие-то частицы, имеющиеся в клетках, которые потом получили название генов. Установлено, что возможность возникновения всех наследственных признаков организма «записана», закодирована в виде последовательности нуклеотидов ДНК, передающейся от клетки к клетке из поколения в поколение с момента возникновения жизни на Земле. Клетки, лишенные ядер, например, эритроциты — красные кровяные тельца млекопитающихся, не способны к делению и размножению. Они возникают только из клеток-предшественников, имеющих ядра. Именно наследственность, наличие генетической программы в виде ДНК обеспечивает смену поколений, не прерывающуюся уже не менее 3,8 миллиарда лет. Генетические программы в этом процессе изменялись, усложнялись, но никогда не возникали из ничего. Наследственность и ее противоположность изменчивость — два необходимых условия жизни.