Проблемы виникнення життя і еволюції її форм

МОСКОВСКАЯ АКАДЕМІЯ ЕКОНОМІКИ Й ПРАВА.

РЯЗАНСЬКИЙ ФИЛИАЛ.

КОНТРОЛЬНА РАБОТА.

По курсу: «КОНЦЕПЦІЇ СУЧАСНОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ».

Тема: «Проблеми виникнення життя і еволюції її форм.».

Перевірив: до. ф. зв. доцент.

Агапов У. И.

Рязань 2002 г.

План План 2.

Запровадження 5.

1. Що таке життя? Відмінність живого від неживого. 6.

2. Гіпотези і теорії походження життя. 9.

3. Як виникла життя в Землі. 11.

4. Еволюція форм біологічного життя Землі. 14.

Укладання 20.

Література 21.

Проблема походження життя придбала зараз нескориме зачарування для людства. Вона як привертає до собі пильна увага учених різних країн та соціальних спеціальностей, але цікавить взагалі всіх людей світу. Нині вважають загальновизнаним, що виникнення життя Землі була закономірний процес, цілком споживач, піддаючись науковому дослідженню. У підставі цього процесу лежала еволюція сполук вуглецю яка відбувалося під Всесвіту набагато раніше виникнення нашої Сонячної системи та лише тривала під час утворення планети Земля — при формуванні її кори, гідросфери і атмосфери. З часу виникнення життя природа перебуває у безперервному розвитку. Процес еволюції триває вже сотні мільйонів років, та її сукупно це дає то різноманітні форми живого, яке багато в чому ще до кінця не описано і класифіковане. Питання походження життя важкий у дослідженні, оскільки, коли наука підходить до проблем розвитку, як створення якісно нового, вона опиняється в краю своїх фізичних можливостей як галузі культури, заснованої на доказі й експериментальної перевірці тверджень. Вчені сьогодні може відтворити процес виникнення життя з той самий точністю, як це було кілька мільярдів років тому я. Навіть щонайретельніше поставлений досвід буде лише модельним експериментом, позбавленим ряду факторів, котрі супроводжували поява живого Землі. Складність — про неможливість проведення прямого експерименту по виникненню життя (унікальність цього процесу перешкоджає використання основного наукового методу). Питання походження життя цікавий як сам собою, а й тісній зв’язком із проблемою відмінності живого від неживого, і навіть зв’язком із проблемою еволюцією життя. У цьому роботі будуть коротко освітлені деякі аспекти виникнення життя та процесу эволюции.

Що таке життя? Відмінність живого від неживого.

Для закономірностей еволюції органічного світу Землі необхідно мати загальні уявлення про еволюцію і основних властивості живого. І тому необхідно охарактеризувати живі істоти з погляду їх деяких особливостей і виділити основні рівні організації жизни.

Колись вважалося, що живе можна від неживого із таких властивостями, як обмін речовин, рухливість, подразливість, зростання, розмноження, пристосовуваність. Але аналіз показав, що порізно всі ці властивості трапляються й дещо серед неживої природи, і тому можуть розглядатися як специфічні властивості живого. У одній із останніх і найбільш вдалих спроб живе характеризується такими особливостями, сформульованими Б. М. Медниковым як аксіом теоретичної биологии:

Усі живі організми виявляються єдністю фенотипу і програми щодо його побудови (генотипу), що передавалася у спадок з покоління до покоління (аксіома А. Вейсмана).

Генетична програма утворюється матричним шляхом. Як матриці, де будується ген майбутнього покоління, використовується ген попереднього покоління (аксіома М. До. Кольцова).

У процесі передачі з покоління до покоління генетичні програми в результаті різноманітні причини змінюються випадково і цілеспрямовано, і тільки випадково такі зміни може стати вдалими у цій середовищі (1-ая аксіома Ч. Дарвина).

Випадкові зміни генетичних програм при становленні фенотипу багаторазово посилюються (аксіома М. У. Тимофеева-Ресовского).

Багаторазово посилені зміни генетичних програм піддаються відбору умовами довкілля (2-ая аксіома Ч. Дарвина).

«Дискретність і цілісність — два фундаментальних властивості організації життя Землі. Живі об'єкти у природі щодо відокремлені друг від друга (особини, популяції, види). Будь-яка особина багатоклітинного тваринного складається з клітин, а будь-яка клітина і одноклітинні істоти — з певних органел. Органели складаються з дискретних високомолекулярних органічних речовин, які у своє чергу складаються з дискретних атомів і елементарних частинок. У той самий час складна організація немислима без взаємодії її частин 17-ї та структур — без целостности."[1].

Цілісність біологічних систем якісно відрізняється від цілісності неживого, і тим, що цілісність живого підтримується в процесі розвитку. Живі системи — відкриті системи, вони постійно обмінюються речовинами і енергією з середовищем. Їх характерна негативна ентропія (збільшення упорядкованості), дедалі більша, певне, у процесі органічної еволюції. Мабуть, що у живому проявляється спроможність до самоорганізації материи.

«Серед живих систем немає двох однакових особин, популяція і деяких видів. Ця унікальність прояви дискретності і цілісності живого полягає в чудовому явище ковариантной редупликации.

Ковариантная редуплікація (самовідтворення зі змінами), здійснювана з урахуванням матричного принципу (сума трьох перших аксіом), — це, певне, єдине специфічне життю (у відомій нам формі її існування Землі) властивість. У основі його лежить унікальний здатність до самовідтворення основних управляючих систем (ДНК, хромосом і генов)."[2].

«Життя — одне з форм існування матерії, закономірно що виникає за певних умов у її развития». 3].

Отже, що таке живе і що воно відрізняється від неживого. Найточніше визначення життя дав близько 100 років тому я Ф. Енгельс: «Життя є спосіб існування білкових тіл, і це спосіб існування полягає зі свого суті на постійному самообновлении хімічних складових частин цих тіл ». Найточніше визначення життя дав близько 100 років тому вони Ф. Енгельс: «Життя є спосіб існування білкових тіл, і це спосіб існування полягає за своєю суттю у постійному самообновлении хімічних складових частин цих тіл «. 4] Термін «білок «тоді не був визначено цілком точно та її відносили зазвичай до протоплазмі загалом. Усвідомлюючи неповноту свого визначення, Енгельс писав: «Наша дефініція життя, зрозуміло, дуже недостатня, оскільки він далекою від здобуття права охопити все явища життя, а, навпаки, обмежується найзагальнішими і найпростішими серед них… Щоб самому отримати справді вичерпне уявлення про життя, ми мусили простежити всі форми її прояви, від самого нижчою до найвищої «. 5].

З іншого боку, кілька фундаментальних відмінностей живого від неживого в матеріальному, структурному і функціональному планах. У матеріальному плані склад живого обов’язково входять высокоупорядоченные макромолекулярные органічні сполуки, звані биополимерами, — білки, й нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК). У структурному плані живе відрізняється від неживого клітинним будовою. У функціональному плані для живих тіл характерно відтворення себе. Стійкість і відтворення є і неживих системах. Однак у живих тілах має місце процес самовідтворення. Не щото відтворює їх, що самі. Це — принципово новий момент.

Також живі тіла від неживих наявністю обміну речовин, здатність до зростання зухвальства і розвитку, активної регуляцією свого складу і функцій, здатність до руху, подразливістю, приспособленностью до середовищі тощо. буд. Невід'ємним властивістю живого є діяльність, активність. «Усі живі істоти мусимо або йому діяти, чи загинути. Миша повинна перебувати у постійному русі, птах літати, риба плавати і навіть рослина має расти». 6].

Життя можлива лише за певних фізичних і хімічних умовах (температура, присутність води, низки солей тощо. буд.). Проте припинення життєвих процесів, наприклад при висушуванні насіння чи глибокому заморожуванні дрібних організмів, не веде до втрати життєздатності. Якщо зберігається неушкодженої структура, вона при поверненні до нормальних умовам забезпечує відновлення життєвих процессов.

Проте суворо наукове розмежування живої і неживого зустрічає певні труднощі. Приміром, віруси поза клітин іншого організму що немає жоден із атрибутів живого. Вони мають спадковий апарат, але відсутні основні необхідних обміну речовин ферменти, і тому можуть вона зростатиме і розмножуватися, лише проникаючи у клітини організмугосподаря і використовуючи його ферментні системи. Залежно від цього, який ознака ми вважаємо за необхідне, ми зараховуємо віруси до живим системам чи нет.

Отже, підсумовуючи усі наведені вище сказане, дамо визначення жизни:

«Життя — процесу існування біологічних систем (наприклад, клітина, організм рослини, тваринного), основу яких складає складні органічні речовини та найздібніші самовоспроизводиться, підтримувати своє існування у результаті обміну енергією, речовиною й від зі средой."[7].

2. Гіпотези і теорії походження жизни.

Існує п’ять наукових концепцій виникнення життя: 1. Виникнення живого з неживого, підпорядковуючись певним фізичним і хімічним закономірностям — (абиотическая концепція); 2. Гіпотеза «голобиоза» — концепція протобионта чи биода, якогось доклеточного предка, початкових «життєздатних» структур; 3. Гіпотеза «генобиоза», тобто. пошуку геному як реліктового предка всіх живих клітинних структур, вважаючи, що став саме РНК зіграла першорядну роль ёе зародження життя; 4. Концепція стаціонарного стану життя — життя існувала завжди, початку життя немає; 5. Позаземне походження — життя було занесена на Землю з Космоса.

(концепція панспермии).

У розвитку навчань про походження життя істотне його місце займає теорія, яким стверджується, що це живе відбувається від живого — теорія біогенезу. Цю теорію у середині ХІХ століття протиставляли ненауковим уявленням про самозародженні організмів (хробаків, мух та інших.). Але як теорія походження життя біогенез неспроможним, оскільки принципово протиставляє живе неживому, стверджує відкинуту наукою ідею вічності життя. Абиотическая концепція. Абиогенез — ідея про походження живого з неживого — вихідна гіпотеза сучасної теорії походження життя. У 1924 р. відомий біохімік А. И. Опарин висловив припущення, що з потужних електричних розрядах в земної атмосфері, яка 4−4,5 млрд. лет тому складалася з аміаку, метану, вуглекислого газу та водяної пари, могли виникнути найпростіші органічні сполуки, необхідних виникнення життя. Пророцтво академіка Опаріна справдилося. У 1955 р. американський дослідник С. Миллер, пропускаючи електричні заряди через суміш газів і парів, отримав найпростіші жирні кислоти, сечовину, оцтову і мурашину кислоти і кілька амінокислот. У такий спосіб середині XX століття був експериментально здійснено абіогенний синтез белковоподобных і ін. органічних речовин, у умовах, відтворюють умови первісної Земли.

Гіпотеза Опаріна про виникнення життя Землі спирається на уявлення про поступове ускладненні хімічної структури та морфологічного образу попередників життя (пробионтов) шляху до живим організмам. На стику моря, суші та повітря створювали сприятливі умови для освіти складних органічних сполук. У концентрованих розчинах білків, нуклеїнових кислот можуть утворюватися згустки подібно водним розчинів желатину. А. И. Опарин назвав ці згустки коацерватными краплями чи коацерватами. Коацерваты — це відособлені в розчині органічні многомолекулярные структури. Це ще живі істоти. Їх виникнення розглядають як стадію розвитку преджизни. Найважливішим етапом походження життя була поява механізму відтворення масі собі подібних і наслідування властивостей їхніх попередників. Це уможливилося завдяки освіті складних комплексів нуклеїнових кислот і білків. Нуклеїнові кислоти, здатні до самовідтворення, стали контролювати синтез білків, визначаючи у яких порядок амінокислот. А белки-ферменты здійснювали процес створення нових копій нуклеїнових кислот. Так виникло головне властивість, притаманне життя — спроможність до відтворення подібних собі молекул. Сильна сторона абиогенетической гіпотези — її еволюційний характер, життя — закономірний етап еволюції матерії. Можливість експериментальної перевірки засад гіпотези. На коацерватных краплях можна зімітувати доклеточные фази зародження життя. Слабка сторона гіпотези Опаріна допускала відтворення протоживых структури відсутності молекулярних структур генетичного коду. Гіпотеза Опаріна пред’являє особливі вимоги до експериментальному відтворення коацерватных структур: «первинний бульйон» з хімічно складної структурою, елементи биогенного походження (ферменти і коферменти). Абиогенная гіпотеза зустрічає рішучий відсіч учених — прибічників ідеї вічності і безначальности біологічного життя. Російський учений біохімік З. П. Костычев у своїй брошурі «Про поява життя Землі» помічає, що найпростіші організми складніше всіх фабрик і заводів, випадковий виникнення життя малоймовірно, життя ніколи «не створюється з мертвої материи».

Що стосується самозародження організмів слід зазначити, що Французька Академія наук ще 1859 р. призначила спеціальну премію за спробу висвітлити по-новому питання мимовільному зародження життя. Цю премію в 1862 р. отримав знаменитий французький вчений, основоположник сучасної мікробіології Луї Пастер. Своїми дослідами він довів неможливість самозародження микроорганизмов.

Важно підкреслити, що на даний час життя в Землі неспроможна виникнути абиогенным шляхом. Ще Дарвін 1871 р. писав: «Але якби зараз … в якомусь теплом водоймі, що містить всі необхідні солі амонію і фосфору і доступному впливу світла, тепла, електрики тощо., хімічно утворився білок, здатний щодо подальших дедалі складнішим перетворенням, це речовина негайно було б зруйновано і поглинене, що не міг під час виникнення живих істот ». Життя виникла на Землі абиогенным шляхом. Нині живе відбувається від живого (биогенное походження). Можливість повторного виникнення життя на Землі исключена.

Теорія панспермии. Поруч із теорією абіогенного походження життя є й інші гіпотези. Так було в 1865 р. німецький лікар Г. Рихтер висунув гіпотезу космозоев (космічних зачатків), відповідно до якої життя є вічної і зачатки, які населяють світовий простір, можуть переноситися з одного планети в іншу. Подібну гіпотезу в 1907 р. висунув відомий шведський натураліст С. Арреніус, припустивши, що у Всесвіті вічно існують зародки життя — гіпотезу панспермии. Він описував, і з населених іншими істотами планет йдуть у світове простір частинки речовини, порошини і живі суперечки мікроорганізмів. Вони зберігають свою життєздатність, літаючи у просторі Всесвіту з допомогою світлового тиску. Потрапляючи на планету з підходящими умовами життю, вони починають нове життя планеті. Цю гіпотезу підтримували багато, зокрема російські вчені З. П. Костычев, Л. З. Берг і П. П. Лазарев.

Ця гіпотеза передбачає ніякого механізму до пояснень первинного виникнення життя і переносить проблему деінде Всесвіту. Лібіх вважав, що «атмосфери небесних тіл, і навіть обертових космічних туманностей вважатимуться як віковічні сховища жвавої дискусії форми, як вічні плантації органічних зародків», звідки життя розсіюється як цих зародків у Всесвіті. Подібною мислили Кельвін, Гельмгольц.

Для обгрунтування панспермии зазвичай використовують наскельні малюнки з зображенням предметів, подібних до ракети чи космонавтів, чи появи НЛО. Польоти космічних апаратів зруйнували віру в існування розумної життя на планетах сонячної системи, що з’явилася після відкриття Скипарелли каналів на марсі в 1877 г.

Ловелл нарахував на Марсі 700 каналів. Мережа каналів охоплювала все материки. У 1924 р. канали були сфотографовані, більшість учених побачили у яких доказ існування розумної життя. Фотознімки 500 каналів зафіксували і сезонні зміни кольору, які підтвердили ідеї радянського астронома Р. А. Тихова про рослинності на Марсі, оскільки озера і канали мали зелений колір. Цінна інформацію про фізичних умовах на Марсі отримали радянським космічним апаратом «Марс» і американськими посадочними станціями «Викинг-1» і «Викинг-2». Так, полярні шапки, які відчувають сезонні зміни, виявилися які з водного пара з додатком мінеральної пилу й з твердої двоокису вуглецю (сухого льоду). Але спочатку слідів життя на Марсі не найдено.

Вивчення поверхні з борту штучних супутників дозволило припустити, що канали і річки Марса могли виникнути внаслідок розтоплювання під поверхового водяного льоду в зонах підвищеної активності чи внутрішнього тепла планети або за періодичних змінах климата.

Наприкінці 1960;х років знову зріс інтерес до гіпотезам панспермии. При вивченні речовини метеоритів і комет знайшли багато «попередники живого» — органічні сполуки, синильної кислоти, вода, формальдегід, цианогены. Формальдегід, зокрема, виявлено в $ 60% випадків 22 досліджених областях, його хмари з концентрацією приблизно тисяча молекул в кубічному сантиметрі заповнюють великі простору. У 1975 р. попередники амінокислот знайдено у грунті і метеоритах.

Концепція стаціонарного стану життя. На думку У. І. Вернадського, треба говорити про споконвічності життя та запобігання проявам її організмів, як ми говоримо про споконвічності матеріального субстрату небесних тіл, їх теплових, електричних, магнітних властивостей та його проявів. Я далекий від наукових пошуків питання про початок життя, як і питання про початок матерії, теплоти, електрики, магнетизму, руху. Усе живе походить від живого (принцип Реди). Примітивні одноклітинні організми могли виникнути лише у біосфері Землі, а ширше, в біосфері Всесвіту. На думку Вернадського, природні науки побудовано на припущенні, що з її особливими якостями так само жодної участі у житті Всесвіту. Але біосферу треба брати як єдине ціле, як живої космічний організм (тоді навіть відпадає питання про початок живого, про стрибку від неживого до живому).

Гіпотеза «голобиоза» стосується прообразу доклеточного предка та її здібностей. Є різноманітні форми доклеточного предка — «биоид», «биомонада», «микросфера». Відповідно до біохіміку П. Деккера, структурну основу «биоида» становлять «жизнеподобные» ««неравновесные диссипативные (від латів. «dissipate») структури, т. е. відкриття мікросистеми з ферментативным апаратом, катализирующим метаболізм биоида. Ця гіпотеза трактує активність доклеточного предка в обменно-метаболическом дусі. Саме рамках гіпотези «голобиоза» моделювали біохіміки З. Фокс і Ко. Дозі свої біополімери, здатні до метаболізму — комплексному белковому синтезу. Головна вада цієї гіпотези — відсутність генетичної системи в такому синтезі. Звідси перевагу «молекулярного прародича» будь-якого живого, а чи не первинної протоклеточной структуры.

Гіпотеза «генобиоза». Американський учений Холдейн вважав, що первинної була структура, здатна до обміну речовин з довкіллям, а макромолекулярная система, така гену і здатна до репродукції, а тому й названим їм «голим геном». Загальне визнання гіпотез «генобиоза» отримали після відкриття РНК і ДНК та його феноменальних властивостей. На початку 80-х рр. було встановлено здатність РНК до самопродукции за відсутності білкових ферментів. Другий момент — відкриття в РНК автокаталитических функцій. Якраз поєднання двох функцій — каталітичної і інформаційногенетичної - призвела до того, що макромолекулярная система стала здатної до саморепродукции. Давня РНК поєднувала у собі риси фенотипу і генотипу, була схильна до як генетичним перетворенням, і природному добору, т. е. вона эволюционировала.

Отже, РНК зіграла першорядну роль зародження життя. Але ми ж знаємо, сучасний геном біосфери саме ДНК, а чи не РНК. Але як і пояснити, Ревертаза і матричний синтез з ДНК на РНК з’явилися компонентами єдиного для живого доклеточного предка. Але еволюція останнього йшла на бік сучасної ДНК втрати їм самостійних каталітичних функций.

РНК є первинної інформаційної молекулою, що стояло у витоків життя. Отак вирішує сучасна наука питання прообразі доклеточного предка живої материи.

3. Як виникла життя в Земле.

Сучасна концепція виникнення життя Землі є наслідком широкого синтезу математично-природничої грамотності, багатьох теорій і гіпотез, висунутих дослідниками різних специальностей.

Для виникнення життя Землі важлива первинна атмосфера (планети). Первинна атмосфера Землі містила метан, аміак, водяну пару і водень. Саме впливаючи на суміш цих газів електричними зарядами і ультрафіолетовим випромінюванням, вченим вдалося одержати складні органічні речовини, що входять до склад живих білків. Елементарними «цеглинками» живого є такі хімічні елементи, як вуглець, кисень, азот і водень. У живої клітині на вагу міститься 70 відсотків кисню, 17 відсотків вуглецю, 10 відсотків водню, 3 відсотка азоту, потім йдуть фосфор, калій, хлор, сірка, кальцій, натрій, магній, залізо. Отже, перший крок шляху до виникненню життя освіти органічних речовин з неорганічних. Він пов’язані з наявністю хімічного «сировини», синтез якого не може статися за певного випромінюванні, тиску, температурі, вологості. У виникненні найпростіших живих організмів передувала тривала хімічна еволюція. З порівняно небагатьох сполук (у результаті природного відбору) виникли речовини зі властивостями, придатними не для життя. Сполуки, виниклі з урахуванням вуглецю, утворили «первинний бульйон» гідросфери. На думку вчених, містять азот і вуглець речовини виникли в розплавлених глибинах Землі та виносилися на поверхню при вулканічної діяльності. Другий крок у виникненні сполук пов’язані з виникненням у первинному океані Землі упорядкованих складних речовин — біополімерів: нуклеїнових кислот, білків. Як здійснювалося формування биополимеров?

Якщо припустити, що цей період все органічні сполуки перебувають у первинному океані Землі, то складніших органічні сполуки могли утворитися лежить на поверхні океану як тонкої плівки і на прогреваемом сонцем мілководді. Бескислородная середовище полегшувала синтез полімерів з неорганічних сполук. Кисень як сильніший окислювач руйнував б виникаючі молекули. Порівняно нескладні органічні сполуки стали об'єднуватися в великі біологічні молекули. Утворилися ферменти — білкові вещества-катализаторы, які сприяють виникненню чи розпаду молекул. Через війну активності ферментів виникли найважливіші «першоелементи життя» — нуклеїнові кислоти, складні полімерні речовини (які з мономерів). Мономери в нуклеїнових клітинах розташовані в такий спосіб, що несуть певну інформацію, код, що полягає у цьому, що після кожної амінокислоті, що входить у білок, відповідає певний набір із трьох нуклеотидів, так званий триплет нуклеїнової кислоти. За підсумками нуклеїнових кислот вже можуть будуватися білки, й відбуватися обмін із зовнішнього середовищем речовиною і енергією. Симбіоз нуклеїнових кислот утворив «молекулярно-генетические системи управления».

Ця стадія, очевидно, була відправною, переломній у виникненні життя Землі. Молекули нуклеїнових кислот придбали властивості самовідтворення масі собі подібних, стали управляти процесом освіти білкових речовин. Біля джерел всього живого стояли ревертаза і матричний синтез з ДНК на РНК, еволюція РНК-овой молекулярної системи в ДНК-овую. Так виник «геном биосферы».

Спека і холод, блискавки, ультрафіолетова реакція, атмосферні електричні заряди, пориви вітру і водяні струменя — усе це забезпечувало початок чи згасання біохімічних реакцій, характер їх перебігу, генні «сплески». Наприкінці біохімічної стадії з’явилися такі структурні освіти, як мембрани, отграничивающие суміш органічних речовин від зовнішньої среды.

Мембрани зіграли головну роль побудові всіх живих клітин. Тіла всіх рослин та тварин складаються з основних одиниць життя — клітин. Живе зміст клітини — протоплазма. Сучасні вчені дійшли висновку, що перші організми Землі були одноклеточными прокариотами — організмами, позбавленими ядра («карио» — у перекладі грецького «ядро»). З власного будовою він нагадує нині бактерії чи синьо-зелені водоросли.

Для існування перших «живих» молекул, прокариотов необхідний, як для живого, приплив енергії ззовні. Кожна клітина — маленька «енергетична станція». Безпосереднім джерелом енергії для клітин служить аденозинтрифосфорная кислота та інші сполуки, містять фосфор. Енергію клітини одержують з їжею, вони можуть як витрачати, а й запасати энергию.

Предметом дискусії є питання, чи виник Землі спочатку якусь одну вид організму чи з’явилося їх безліч. Припускають, що виникла безліч перших грудочок живої протоплазмы.

Приблизно 2 млрд. років тому живими клітинах з’явилося ядро. З прокариотов виникли еукаріоти — одноклітинні організми з ядром. Їх на Землі налічується 25−30 видів. Найбільш прості їх — амеби. У эукариотов існує у клітині оформлене ядро з речовиною, що містить код синтезу білка. Приблизно на той час намітився «вибір» рослинного чи тваринного життя. Основне відмінність цих образів життя пов’язаний із способом харчування, з появою такої важливої життю Землі процесу, як фотосинтез. Фотосинтез полягає у створенні органічних речовин, наприклад, цукрів, з вуглекислоти та води під час використання енергії світла. Завдяки фотосинтезу рослини виробляють органічні речовини, завдяки якому відбувається нарощування маси рослин. Щороку рослини Землі виробляють понад 200 мільйонів тонн органічного речовини. З виникненням фотосинтезу у повітря Землі став надходити кисень. У результаті фотосинтезу утворилася вторинна атмосфера Землі з великим змістом кисню. Нинішнє зміст кисню було досягнуто 250 млн. років тому у ході інтенсивному розвиткові наземних растений.

Поява кисню і багатоклітинних — найбільший етап у розвитку життя Землі. Відтоді почалося поступове видозміну та розвитку живих форм.

Життя з усіма її проявами справила найглибші зміни у розвитку нашої планети, по крайнього заходу зовнішніх її оболонок. Вдосконалюючись у процесі еволюції, живі організми все ширше поширювалися на планеті, приймаючи все більше що у перерозподілі енергії і речовин, у земної корі, соціальній та повітряної і водної оболонках Землі. Виникнення і розповсюдження рослинності сприяли корінному зміни складу атмосфери, спочатку яка мала обмаль вільного кисню і котра перебувала головним чином із двоокису вуглецю і, мабуть, метану в аміаку. Рослини, асиміляційні вуглець з CO2, увінчалися створенням атмосфери, що містить вільний кисень і тільки сліди CO2. Вільний кисень у складі атмосфери служив як активним хімічним агентом, але й джерелом озону, преградившего шлях коротким ультрафіолетовим променям до поверхні Землі («озоновий екран »). Одночасно вуглець, століттями скапливавшийся в залишках рослин, утворив в земної корі грандіозні енергетичні запаси як покладів органічних сполук (кам'яне вугілля, торф).

Рослинний покрив змінив фізичні і хімічні характеристики планети; змінився, зокрема, коефіцієнт відображення поверхнею суші різних ділянок сонячного спектра. Розвиток життя жінок у Світовому океані створило осадових порід, які з скелетів та інших. залишків морських організмів. Ці відкладення, їх механічне тиск, хімічні і фізичні перетворення змінили поверхню земної кори. Активне виборче поглинання речовин організмами викликало перерозподіл речовин, у верхніх шарах кори. Усе це свідчить про наявність Землі особливої оболонки, названої сов. геохіміком У. І. Вернадським біосферою, в якої развёртывались і тривають донині життєві явления.

4. Еволюція форм біологічного життя на Земле.

Які ж виникло то розмаїтість, яку ми спостерігаємо на живу природі? Адже колись 2−3 мільярди тому життя було розкритий достатньо одноманітними істотами. Які етапи, періоди і форми розвитку живих організмів Землі? Які закономірності історичного поступу организмов?

Щоб ці запитання, необхідно звернутися до сучасної синтетичної теорії еволюції. Вона містить палеонтологію, екологію, систематику рослин та тварин та інші науки.

Ідея еволюції живої природи виникла в Новий час як протиставлення креаціонізму (від латів. «творення ») — вченню про створення світу богом з нічого й незмінності створеного творцем світу. Креацианизм як світогляд спостерігався епоху пізній античності й у Середньовіччя і зайняв панівні позиції з культуре.

Фундаментальну роль світогляді на той час грали також ідеї телеології - вчення, яким всі у природі влаштовано доцільно і всяке розвиток є здійсненням заздалегідь визначених цілей. Телеологія приписує процесам і явищам природи мети, котрі або встановлюються богом (Х.Вольф), або є внутрішніми причинами природи (Аристотель, Лейбниц).

У подоланні ідей креацианизма і телеології значної ролі зіграла концепція обмеженою мінливості видів у межах відносно вузьких підрозділів (від однієї єдиного предка) під впливом середовища — трансформизм. Цю концепцію в розгорнутої формі сформулював видатний натураліст 18 століття Жорж Бюффон у своїй 36-томном праці «Природна історія ». Трансформизм основу своєї уявляє про зміні і перетворення органічних форм, походження одних організмів з інших. Серед натуралістів і философов-трансформистов 17 і 18 століть найвідоміші також Р. Гук, Ж. Ламетри, Д. Дидро, Э. Дарвин, И. Гете, Э. Сент-Илер. Усі трансформисты визнавали змінюваність видів організмів під впливом змін оточуючої среды.

У становленні ідеї еволюції органічного світу істотну роль зіграла систематика — біологічна наука про розмаїтті усіх існуючих і вимерлих організмів, про взаємини і спорідненість поміж їхніми різноманітними групами (таксонами). Основними завданнями систематики є визначення шляхом порівняння специфічних особливостей кожного виду та кожного таксони вищого рангу, з’ясування загальних властивостей в тих чи інших таксонов. Основи систематики закладено у працях Дж. Рея (1693) і Ко. Ліннея (1735).

Шведский натураліст 18 століття Карл Лінней вперше послідовно застосував бінарну номенклатуру та побудував найвдалішу штучну класифікацію рослин та тварин. У 1751 року його книга «Філософія ботаніки », у якій К. Линней писав: «Штучна система використовують тільки до того часу, доки знайдено природна. Перша вчить лише розпізнавати рослини. Друга навчить нас пізнавати природу самого рослини ». І далі: «Природний метод є остання мета ботаніки ». Те, що Лінней називає «природним методом », уже є щодо суті деяка фундаментальна теорія живого. Заслуга Ліннея у цьому, що за створення штучної системи він підвів біологію до потреби розгляду колосального емпіричного матеріалу з позицій загальних теоретичних принципов.

Велику роль становленні та розвитку ідеї еволюції живої природи зіграла ембріологія, на яку в в Новий час характерне протистояння преформизма і эпигенеза. Преформизм — від латів. «предобразую «- вчення про наявність у статевих клітинах матеріальних структур, що обумовлюють розвиток зародка та ознаки що розвивається потім із нього організму. Преформизм виник з урахуванням господствовавшего в 17−18 століттях ставлення до преформации, за яким що сформувався організм нібито предобразован в яйці (овисты) чи сперматозоїді (анималькулисты). Преформисты (Ш.Бонне, А. Галлер та інших.) вважали, що проблему ембріонального розвитку, має отримати дозвіл з позицій загальних принципів буття, постигаемых виключно розумом, без емпіричних исследований.

Эпигенез — це вчення, що у процесі зародышевого розвитку відбувається поступове і послідовне новоутворення органів і частин зародка з безструктурної субстанції заплідненого яйця. Эпигенез як вчення спостерігався 17−18 століттях боротьби з преформизмом. Эпигенетические уявлення розвивали У. Гарвей, Ж. Бюффон, К. Ф. Вольф. Эпигенетики відмовилися ідеї божественного твори живої і підійшли до наукової постановці проблеми походження жизни.

Отже, в 17−18 століттях виникала ідея історичних змін спадкових ознак організмів, необоротного історичного поступу живої природи — ідея еволюції органічного мира.

Эволюция — від латів. «розгортання «- історичне розвиток природи. У результаті еволюції, по-перше, з’являються нові види, тобто. збільшується розмаїтість форм організмів. По-друге, організми адаптуються, тобто. пристосовуються до змін умов довкілля. По-третє, внаслідок еволюції поступово підвищується загальний рівень організації живих істот: вони ускладнюються і совершенствуются.

Перехід від ставлення до трансформації видів до ідеї еволюції, історичного поступу видів припускав, по-перше, розгляд процесу освіти видів у його історії, облік конструктивної ролі чинника часу у історичному розвитку організмів, а по-друге, розвиток ідей про виникненні якісно нового континенту в такому історичному процессе.

Перехід від трансформизма до эволюционизму в біології стався межі 18−19 століть. Перші еволюційні теорії було створено двома великими вченими 19 століття — Ж. Ламарком і Ч.Дарвином. Жан Батіст Ламарк і Чарльз Роберт Дарвін створили еволюційні теорії, які протилежні по строю, характеру аргументації, основним висновків. Їх історичні долі також склалися порізного. Теорія Ламарка не отримала широке пошанування сучасників, у те час як теорія Дарвіна стала основою еволюційного вчення. У цей час і дарвінізм, і ламаркизм продовжують впливати наукові концепції, хоч і по-разному.

У 1809 року вийшов книга Ламарка «Філософія зоології «, у якій було викладено перша цілісна теорія еволюції органічного мира.

Ламарк у книзі дав запитання, які стоять перед еволюційної теорією, шляхом логічних висновків із деяких прийнятих ним постулатів. Він вперше виділив два найзагальніших напрями еволюції: висхідний розвиток від найпростіших форм життя до дедалі складним; і досконалою і формування у організмів пристосувань залежно змін довкілля (розвиток «за вертикаллю «і «за горизонталлю »). Ламарк був однією з перших натуралістів, які розвинули ідею еволюції органічного світу до рівня теории.

Ламарк увімкнув у своє вчення якісно нове розуміння ролі середовища в розвитку органічних форм, трактуючи зовнішню середу як важливий чинник, умова эволюции.

Ламарк думав, що лише історичне розвиток організмів має випадковий, а закономірний характері і відбувається у напрямі поступового і неухильного вдосконалення. Ламарк назвав це зростання рівня організації градацией.

Движущей силою градацій Ламарк вважав «прагнення природи до прогресу », «прагнення до удосконалення », спочатку властиве всім організмам і закладений у них Творцем. У цьому організми здатні доцільно реагувати на будь-які зміни зовнішніх умов, пристосовуватися до умовам довкілля. Це становище Ламарк конкретизував у двох законах:

1) активно використовуваний орган посилено розвивається, а непотрібний исчезает;

2) зміни, придбані організмами за чиєї активної використанні одних органів прокуратури та невикористанні інших, зберігаються у потомства.

Роль середовища в еволюції організмів по-різному розглядається різними напрямами еволюційного вчення. Для напрямів в еволюційному вченні, які розглядають історичне розвиток живої природи як «пряме пристосування організмів до середовища проживання, використовується під назвою — эктогенез (від грецьк. слів «поза, зовні «і «виникнення, освіту »). Прибічники эктогенеза розглядають еволюцію як процес прямого пристосування організмів до середовища і простого підсумовування змін, придбаних організмами під впливом среды.

Вчення, в яких розтлумачувалося еволюцію організмів дією лише внутрішніх нематеріальних чинників («принципом вдосконалення », «силою зростання «і ін.), об'єднуються загальним назвою — автогенез.

Эти вчення розглядають еволюцію живої природи як процес, незалежний від зовнішніх умов, спрямовуваний і регульований внутрішніми чинниками. Автогенез протилежний эктогенезу.

Автогенез близький витализму — сукупності течій в біології, відповідно до яким життєві явища пояснюються присутністю в організмах нематеріальної надприродною сили («життєва сила », «душа », «энтелехия », «архей »), керуючої цими явлениями.

Віталізм — від латів. «життєвий «- пояснює життєві явища дією особливого нематеріального начала.

По-своєму ідея еволюції органічного світу розвивалася теоретично катастроф. Французький біолог Жорж Кюв'є (1769−1832) писал:

" Життя неодноразово потрясала на землі страшними подіями. Незліченні живі істоти ставали жертвою катастроф: одні, мешканці суші, були поглощаемы потопами, інші, населяли надра вод, виявлялися суші разом із раптово піднесеним дном моря, самі їх раси навіки зникали, залишивши у світі лише окремі залишки, ледве помітні для натуралістів ". Розвиваючи такі погляди, Кюв'є став засновником теорії катастроф — концепції, у якій ідея біологічної еволюції виступила як похідна з більш загальної ідеї розвитку глобальних геологічних процесів. Теорія катастроф (катастрофізм) виходить із поглядів на єдності геологічних і біологічних аспектів еволюції. Теоретично катастроф прогрес органічних форм пояснюється через визнання неизменяемости окремих біологічних видов.

Проти вчення катастрофізму виступили прибічники іншою концепцією еволюції, які теж орієнтувалися переважно на геологічну проблематику, але виходили з поглядів на тотожності сучасних американських і древніх геологічних процесів — концепції униформизма.

Уніформізм складався під впливом успіхів класичної механіки, передусім небесної механіки, галактичної астрономії, поглядів на нескінченності та безмежності природи у просторі і часу. О 18-йпершій половині 19 століття концепцію униформизма розробили Дж. Геттон, Ч. Лайель, М. В. Ломоносов, К. Гофф та інших. Ця концепція спирається на уявлення про одноманітності і безперервності законів природи, їх незмінності впродовж історії Землі; відсутності усіляких переворотів і стрибків історія Землі; підсумовуванні дрібних відхилень протягом великих періодів часу; потенційної оборотності явищ і запереченні прогресу в развитии.

За підсумками синтетичної теорії еволюції можна загальне полотно видозміни та розвитку форм Землі, зрозуміти причини цих изменений.

Геологічна ера Землі від неї освіти до зародження життя називається катархей. Катархей (від грецьк. «нижче найдавнішого ») — ера, коли була нежива Земля, огорнена отруйною для живих істот атмосферою, позбавленої кисню; гриміли вулканічні виверження, спалахували блискавки, жорстке ультрафіолетове випромінювання пронизувало атмосферу і верхні верстви води. Під упливом цих явищ з обгорнула Землю суміші парів сірководню, аміаку, чадного газу починають синтезуватися перші органічні сполуки, виникають властивості, характерні життю. Така картина ери катархея (майже п’ять — 3,5 млрд. років як розв’язано) постає з сучасних досліджень. Але висуваються та інші гіпотези. Вернадський, наприклад, вважав, що біосфера геологічно вічна, тобто. що таке життя Землі існує стільки на той час, як і сама Земля як планета.

Архей — найдавніша геологічна ера Землі (3,5 — 2,6 млрд. років назад).

Ко часу архея належить виникнення перших прокариот (бактерій і синозелених) — організмів, які у на відміну від эукариот що немає оформленим клітинним ядром і типовим хромосомным апаратом (спадкова інформація реалізують і передається через ДНК).

В відкладеннях архея знайдено також залишки нитчатых водоростей. У цей час з’являються гетеротрофные організми у море, а й у суші. Утворюється грунт. У атмосфері знижується зміст метану, аміаку, водню, починається накопичення вуглекислого газу та кислорода.

Протерозой (з грецьк. «первинна життя) — величезний за тривалістю етап історичного поступу Землі (2,6 млрд.-570 млн. років як розв’язано). Виникнення многоклеточности — важливий ароморфоз в еволюції жизни.

Конец протерозою іноді називають «століттям медуз «- найпоширеніших в цей час представників кишечнополостных.

Палеозой (від грецьк. «давня життя ») — геологічна ера (570−230 млн. років) з такими періодами: кембрій (570−500 млн. лет) ордовик (500−440 млн. років) силур (440−410 млн. років) девон (410−350 млн. років) карбон (350−285 млн. років) перм (285−230 млн. років). Для розвитку життя жінок у ранньому палеозое (кембрій, ордовик, силур) характерно інтенсивна розбудова наземних рослин і вихід на суходіл животных. Фауна раннього палеозою: головоногий молюск, трилобиты-примитивнейшие ракоподібні, одиночні кораллы.

Новий наприкінці силуру горообразовательный період змінив клімат і умови існування організмів. Через війну підняття суші та скорочення морів клімат девону був континентальний, ніж у силурі. У девоні з’явилися порожні та напівпустельні області; суші з’являються перші лісу з велетенських папороті, хвощів і плаунов. Нові групи тварин починають завойовувати суходіл, та їх відрив водного середовища ні ще остаточним. Наприкінці карбону належить поява перших плазунів — повністю наземних представників хребетних. Вони досягли значного розмаїття через посушливого клімату і похолодання. Так було в палеозое сталося завоювання суші многоклеточными рослинами і животными.

Мезозой (з грецьк. «середня життя ») — це геологічна ера (230−67 млн. лет) з такими періодами: триас (230−195 млн. лет) юра (195−137 млн. лет) крейда (137−67 млн. лет). Мезозой справедливо називають ерою плазунів. Їх розквіт, щонайширша дивергенція і вимирання відбуваються саме у цю еру. У мезозое посилюється засушливость клімату. Вимирає безліч сухопутних організмів, які мають окремі етапи життя пов’язані з водою: більшість земноводних, папороті, хвощі і плавуни. Натомість починають переважати наземні форми, в життєвому циклі немає стадій, що з водою. У триасе серед рослин сильного розвитку досягають голосеменные, серед тварин — плазуни. У триасе з’являються травоїдні і хижі динозаври. Дуже різноманітні у цю еру морські плазуни. Крім іхтіозаврів, в морях юри з’являються плезіозаври. У юрі плазуни почали освоювати повітряне середовище. Летючі ящери проіснували остаточно мела.

Мезозойские плазуни: водяний ящір, полуводный ящір, рогатий динозавр, літаючий хвостатий ящір, растительноядный динозавр-бронтозавр, растительноядный динозавр-стегозавр.

У юрі від плазунів виникли й птахи. На суші в юрі зустрічаються гігантські травоїдні динозаври. У другій половині крейди виникли сумчасті і плацентарные ссавці. Придбання живорождения, теплокровности були ароморфозами, що забезпечили прогрес млекопитающих.

Геологічна ера, до якої живемо, називається кайнозой. Кайнозой (від грецьк. «нове життя ») — це ера (67 млн. років — час) розквіту квіткових рослин, комах, птахів та млекопитающих.

Кайнозой ділиться на два нерівних періоду: третинний (67−3 млн. лет) і четвертинний (3 млн. лет — час). У першій половині третинного періоду поширені лісу тропічного і субтропічного типу. Протягом третинного періоду від комахоїдних ссавців відокремлюється загін приматів. До середини періоду стала вельми поширеною отримують користь загальні предковые форми людиноподібних мавп і. Наприкінці третинного періоду зустрічаються представники всіх сучасних сімейств тварин і звинувачують рослин i переважна більшість пологів. Третинні ссавці: гиппарион, палеотранус, шаблезубий тигр, оленеобразный жираф, гігантський носорог.

Саме тоді починається великий процес остепнения суші, який привів до вимиранню одних деревних і лісових форм і до виходу інших на відкрите простір. Через війну скорочення лісових площ одні форму антропоїдних мавп відступали всередину лісів, інші спустилися з дерев на грішну землю і вони завойовувати відкритий простір. Нащадками останніх є люди, що виникли наприкінці третинного периода.

Протягом четвертинного періоду вимирають мамонти, саблезубые тигри, гігантські лінивці, большерогие торф’яні олені та інші тварини. Велику роль вимирання великих ссавців зіграли древні охотники.

Близько 10 тисяч років тому в помірковано теплих областях Землі настала «неолітична революція », що з переходом людини від колекціонерства і можливого полювання до землеробства і скотарству. Це визначило видовий склад органічного світу, що існує на цей время.

Заключение

.

Упродовж останніх десяти років розуміння походження життя зробило величезні успіхи. Залишиться сподіватися, таке десятиліття принесе ще більше: нові дослідження дуже активно впливають проходять у багатьох областях.

Але, саме, теорія еволюції дає можливість зрозуміти оптимальну стратегію взаємовідносини чоловіки й оточуючої живої природи, дозволяє порушувати питання про розробці принципів керованої еволюції. Окремі елементи такий керованої еволюції вже нині проглядаються, наприклад, у неправомірних спробах не простого промислового використання, а господарського управління еволюцією окремих видів тварин та растений.

Вивчення процесів еволюції важливо задля охорони навколишнього середовища. Людина, вторгаючись в природу, ще навчився передбачити т і попереджати небажані наслідки свого втручання. Людина використовує для боротьби з шкідниками гексахлоран, ртутні препарати і ще отруйні речовини. Це негайно веде до еволюційному «відповіді» природи — виникненню стійких до пестицидів рас комах, «суперкрыс», стійких до антикоагулянтам тощо. п.

Часто настільки ж катастрофічним стає промислове забруднення. Мільйони тонн пральні порошки, потрапляючи в стічні води, вбивають вищі організми і викликають небачене колись розвиток цианей та деяких менших мікроорганізмів. Еволюція у випадках набуває потворних форм, і виключено, у майбутньому людство зіштовхнеться несподіваного «еволюційної загрозою» із боку якихось суперустойчивых до промисловим загрязнениям мікроорганізмів, бактерії і цианей, які зможуть змінити образ нашої планети в небажаному направлении.

Сьогодні еволюційна теорія дозволяє інтегрувати здобутки всіх біологічних дисциплін (визначаючи значно ступеня напрями кожної їх), завтра — стане основою оптимальної стратегії взаємовідносини що розвивається людства і Земли.

1. Яблоков А. У., Юсуфов А. Р. Еволюційний вчення (Дарвінізм): Учеб. для биол. спец. вузів. — 3-тє вид. — М.: Высш. шк., 1989. 2. Агапова Про. У., Агапов У. І. Лекції за концепціями сучасного природознавства. Вузівський курс. — Рязань, 2000. 3. Горєлов А. А. Концепції сучасного природознавства. — М.: Думка, 1997. 4. Концепції сучасного природознавства. Серія «Підручники і навчальні посібники». — Ростов н/Д, 1997. 5. Дубнищева Р. Д. Концепції сучасного природознавства: Учеб. для студ. вузів / Під ред. М. Ф. Жукова. — Новосибірськ: ЮКЭА, 1997. 6. Вернадський У. І. Початок і вічність життя. — М.: Республіка, 1989. 7. Сельє Р. Від мрії на відкриття. — М., 1987. Стор. 32. 8. Радянський енциклопедичний словник. — М.: Рад. енциклопедія, 1982. 9. Маркс До. і Енгельс Ф., Тв., 2 вид., т. 20. М.: Думка, 1965. 10. «Біологічна картина світу». (http: // nrc.edu.ru).

———————————- [1] Яблоков А. У., Юсуфов А. Р. Еволюційний вчення (Дарвінізм): Учеб. для биол. спец. вузів. — 3-тє вид. — М.: Высш. шк., 1989.Стр. 32. [2] Сельє Р. Від мрії на відкриття. — М., 1987. Стор. 32. [3] Радянський енциклопедичний словник. [4] Маркс До. і Енгельс Ф., Тв., 2 вид., т. 20, з. 82 [5] Саме там. [6] Сельє Р. Від мрії на відкриття. — М., 1987. Стор. 32. [7] Агапова Про. У., Агапов У. І. Лекції за концепціями сучасного природознавства. Вузівський курс. — Рязань, 2000. Стор. 87.