•   Сделать стартовой   •   Добавить в избранное   •   Сегодня
Лекции  
Введение  
Тема 1  
Тема 2  
Тема 3  
Тема 4  
Тема 5  
Тема 6  
Тема 7  
Тема 8  
Тема 9  
Тема 10  
Тема 11  
Тема 12  
Тема 13  
Тема 14  

Скачать  
Введение  
Тема 1  
Тема 2  
Тема 3  
Тема 4  
Тема 5  
Тема 6  
Тема 7  
Тема 8  
Тема 9  
Тема 10  
Тема 11  
Тема 12  
Тема 13  
Тема 14  
  Добро пожаловать на наш информационный ресурс!  

Тема 12.

Эволюция живого

Эволюция - процесс длительных,постепенных,
медленных изменений, которые в конечном итоге
приводят к изменениям коренным, качественным,
завершающимся возникновением новых материальных
систем, структур, форм и видов.

Первые эволюционные теории были созданы двумя великими учеными 19 века - Ж.Ламарком и Ч.Дарвином.
Ж.Б. Ламарк впервые выделил два самых общих направления эволюции: восходящее развитие от простейших форм жизни ко все более сложным и совершенным и формирование у организмов приспособлений в зависимости от изменений внешней среды (развитие "по вертикали" и "по горизонтали"). В своих трудах Ламарк отмечал историческое развитие организмов, которое имеет не случайный, а закономерный характер и происходит в направлении постепенного и неуклонного совершенствования.
Движущей силой развития живого Ламарк считал "стремление природы к прогрессу", "стремление к совершенствованию", изначально присущее всем организмам и заложенное в них Творцом.

Дарвин в своем основном труде "Происхождение видов путем естественного отбора" (1859) раскрыл основные факторы эволюции органического мира. Гипотезу происхождения человека от обезьяноподобного предка Дарвин предложил в книге "Происхождение человека и половой отбор" (1871).
В основе теории эволюции Дарвина - понятие наследственности, которое понимается как свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом. Наследственность вместе с изменчивостью обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы.
Дарвин называет главные причины эволюции - борьбу за существование и естественный отбор. Понятие "борьба за существование" отражает те факты, что каждый вид производит больше особей, чем их доживает до взрослого состояния, и что каждая особь в течение своей жизнедеятельности вступает во множество отношений с биотическими и абиотическими факторами среды.

Дарвин выделял три вида борьбы за существование:

  1. Внутривидовая
  2. Межвидовая
  3. Борьба с неблагоприятными условиями неживой природы.
Основной природный инструмент эволюции - изменчивость. При этом на первое место по значению для эволюции видов Дарвин поставил индивидуальную (неопределенную) изменчивость.
Неизбежным результатом борьбы за существование и наследственной изменчивости организмов, по Дарвину, является процесс выживания и воспроизведения организмов, наиболее приспособленных к условиям среды, и гибели в ходе эволюции неприспособленных - естественный отбор.
По иному Дарвин определял и цель эволюции: видообразование.
 

Слабым местом в учении Дарвина были представления о наследственности.
Шотландский инженер Флеминг Дженкин вошел в историю биологии, выдвинув возражения против теории Дарвина: "Если отбор оставляет в живых те особи, которые лишь незначительно отличаются от других, то уже при следующем скрещивании наступает "поглощение" новых признаков, т.к. партнер по скрещиванию вероятнее всего не имеет этого нового свойства - произойдет растворение признаков в потомстве".
Это означает, что в результате скрещивания особей с полезными признаками с другими особями, которые ими не обладают, первые передадут эти признаки потомству в ослабленном виде, и полезный признак быстро растворится в потомстве. Сам Ч.Дарвин вынужден был признать эти доводы весьма убедительными, и не мог дать ясного и четкого ответа. Эти возражения могут быть опровергнуты только в рамках современной теории эволюции.

Синтетическая теория эволюции (СТЭ) - современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма.
Современная теория эволюции (СТЭ) отличается от дарвиновской по ряду важнейших пунктов:

  1. СТЭ выделяет элементарную структуру, с которой начинается эволюция.
  2. Это - популяция (т.е. совокупность индивидов одного вида, способных скрещиваться между собой), а не отдельная особь или вид, который включает в свой состав несколько популяций;
  3. В качестве элементарного явления или процесса эволюции современная теория рассматривает устойчивое изменение генотипа популяции;
  4. СТЭ шире и глубже истолковывает факторы и движущие силы эволюции, выделяя среди них основные и неосновные. К ведущим факторам относят сейчас мутационные процессы, популяционные волны численности и изоляцию.
  5. Материалом для эволюции являются мутационная и рекомбинационная изменчивость.
  6. Естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов.
  7. Дрейф генов и принцип основателя выступают причинами формирования нейтральных признаков.
  8. Таким образом, синтетическую теорию эволюции можно охарактеризовать как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически.
    Напомним, что вид есть система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других видов, и каждый вид экологически обособлен; видообразование заключается в возникновении генетических изолирующих механизмов и осуществляется преимущественно в условиях географической изоляции.
 

Важнейшим фактором эволюции является мутационный процесс, который исходит из признания неоспоримого факта, что основную массу эволюционного материала составляют различные формы мутаций - изменений наследственных свойств организмов, возникающих естественным путем или вызванных искусственными средствами. Исходя из этого, нетрудно опровергнуть нападки Дженкина: ясно, что аппарат наследственности сформирован отдельными структурными и функциональными единицами - генами и передается по наследству без изменения.

Предложим следующие основные вехи эволюционного развития организмов:

  1. Появление простейших клеток - прокариотов.
    Около 3,9 млрд лет назад появились одноклеточные организмы, которые, вероятно, выглядели, как современные бактерии, и архебактерии. Как древние, так и современные прокариотные клетки устроены относительно просто: они не имеют оформленного ядра и специализированных органелл, в их желеподобной цитоплазме располагаются макромолекулы ДНК - носители генетической информации, и рибосомы, на которых происходит синтез белка, а энергия производится на цитоплазматической мембране, окружающей клетку.
  2. Появление клеток - эукариотов.
    Почти 2 млрд лет понадобилось природе, чтобы появились сложноорганизованные эукариотные клетки, когда одноклеточные организмы усложнили свое строение за счет поглощения других прокариотных клеток. Одни из них - аэробные бактерии - превратились в митохондрии - энергетические станции кислородного дыхания. Другие - фотосинтетические бактерии - начали осуществлять фотосинтез внутри клетки-хозяина и стали хлоропластами в клетках водорослей и растений. Эукариотные клетки, имеющие эти органеллы и четко обособленное ядро, включающее генетический материал, составляют все современные сложные формы жизни - от плесневых грибов до человека.
  3. Объединение клеток эукариотов с образованием многоклеточных организмов; функциональная дифференциация клеток в организмах.
    1,2 млрд лет назад произошел взрыв эволюции, обусловленный появлением полового размножения и ознаменовавшийся появлением высокоорганизованных форм жизни - растений и животных. Образование новых вариаций в смешанном генотипе, возникающем при половом размножении, проявилось в виде биоразнообразия новых форм жизни.
  4. Появление организмов с твердыми скелетами.
    Примерно 400 млн лет назад появились органические беспозвоночные формы с твердым скелетом (моллюсков, членистоногих). Затем появляются земноводные, примитивные рептилии, спиралевидные моллюски, и наконец, динозавры.
  5. Возникновение у высших животных развитой нервной системы.
  6. Формирование мозга.
  7. Формирование разума - высшей формы деятельности мозга.
  8. Образование социальной общности людей.
 

Не имея возможности останавливаться на всех этапах эволюции живого, обсудим вопрос о возникновении человека.
В современной антропологии наиболее распространенной является точка зрения, по которой "эволюция человеческой линии заняла не свыше 10 млн. лет, а обезьяний предок гоминид имел черты сходства с шимпанзе, был по существу "шимпанзеподобен"...
(Так, недавно на основе известных сведений об ископаемых приматах была высказана гипотеза о том, что разделение ветвей человек - шимпанзе произошло около 4 млн лет тому назад.)

Основные этапы развития человека на Земле показаны на рис.1.


Рис.1. Генеалогическое древо приматов.
1 - плезиадацис, 2 - дриопитек африканский, 3 - рамапитек, 4 - австралопитек, 5 - австралопитек войсен, 6-7 - Homo erectus, 8 - неандерталец, 9 - Homo sapiens, 10 - современный человек.

1970-х годах в Восточной Африке были открыты остатки необычайно древних человеческих видов Ното habilius и Ното erectus, костные остатки из Эфиопии, принадлежащие так называемой "Люси" и ее австралопитековым сородичам (рис.2).


Рис.3. Австралопитеки
Долгое время ученые считали, что эволюция человека была более-менее линейной: одна форма сменяла другую, и каждая новая была прогрессивнее, ближе к современному человеку, чем предыдущая. Сейчас ясно, что все было гораздо сложнее. Эволюционное древо гоминид оказалось весьма разветвленным. Временные интервалы существования многих видов сильно перекрываются. Иногда несколько разных видов гоминид, находящихся на разных "уровнях" близости к человеку, сосуществовали одновременно. Например, еще в сравнительно недавнем прошлом - всего-навсего 50 тысяч лет назад - на Земле существовало как минимум целых 4 вида гоминид: Homo sapiens, H.neandertalensis, H.erectus и H.floresiensis.
На рис.3 показана реконструкция черепа "Пекинского человека" ("синантропа").


Рис.3. Реконструкция черепа "Пекинского человека" (в современной антропологии классифицируется как Homo erectus.)

Возникновение современных людей, вида Ното sapiens.
Непрерывное развитие или замещение

Модель происхождения Homo sapiens, предполагающая непрерывность регионального развития (Мультирегиональная модель)
была предложена известным палеоантропологом Ф. Вейденрейхом примерно 50 лет назад. Ее сторонники полагают, что Homo erectus повсюду эволюционирует в Homo sapiens по такой схеме: Ланьтянь - Чжоукоудянь - Дали - монголоидная линия; Сангиран - Нгандонг - австралоидная линия; Петралона - Неандерталь - кавказоидная линия и т.д. (хотя не исключается обмен генами между этими линиями на любой стадии) (рис.4а). Согласно этой модели расовые признаки эволюционировали в течение очень длительного периода времени в тех регионах, где они встречаются и сегодня.



Рис.4. Модели эволюции человека
Приверженцы модели непрерывности развития апеллируют, в частности, к таким фактам: все представители Восточной Азии, начиная от Homo erectus pekinensis и до монголоидного Homo sapiens, имеют резцы лопатообразной формы, в то время как у современных людей других рас нормой являются передние зубы с прямыми краями. Характерная редукция зубного аппарата обнаруживается у самых ранних находок. Наблюдающаяся у монголоидов уплощенность лицевого скелета также характерна для Homo erectus pekinensis.
Только для Африки отсутствует сколько-нибудь подробный перечень особенностей, подтверждающих модель непрерывного регионального развития.

Последователи второй модели - модели замены - исходят из предположения, что развитие шло путем замещения, вытеснения местных, локальных форм мигрантами (рис. 4б). Они считают, что многие факты, которые приводятся в поддержку модели непрерывного развития, нельзя трактовать категорически и однозначно. Такую модель называют также моделью "исхода из Африки" .
С тех пор, как было доказано, что скорости эволюции молекул достаточно постоянны, стало возможным говорить о "молекулярных часах": это понятие начали использовать для оценки времени происхождения подвидов и рас. Было принято, что генетическое расстояние между видами организмов пропорционально времени, прошедшему с момента ответвления их от общего предка. Ядерные гены наследуются как от матери, так и от отца и при половом способе размножения сочетаются случайным образом. Митохондриальные гены передаются только по материнской линии.

Рис.5. Наследование митохондриальной ДНК
 

Поэтому для человека в качестве "молекулярных часов" используется хорошо изученная митохондриальная ДНК (мДНК). Наибольший размах изменчивости типов мДНК в пределах вида Homo sapiens составляет 1/20 часть от той величины, на которую мДНК человека в целом отличается от мДНК шимпанзе.

Рассмотрим родословную одного индивидуума. Как видно из рис.6, чем дальше по родословной, тем больше родственников. На этом же рисунке видна одна материнская линия.



Рис.6. 5 поколений родословной.
 

Если проанализировать такое дерево в "обратном направлении", то можно получить результат, что все женщины поколения произошли от одной праматери, как это показано на рис.7. Важнейшее допущение при таком анализе - одинаковая скорость эволюции всех мДНК.



Рис.7. Общий предок по материнской линии для всех членов популяции - одна линия замещает все остальные.

В принципе, эволюция всех типов мДНК современных людей может быть прослежена в глубину веков к единой "праматери". Было проанализировано генеалогическое древо для 182 различных типов мДНК от 241 индивида. У такого древа оказалось две главные ветви, ведущие в Африку. Если рассуждать логически, ДНК все людей происходит, в конечном итоге, от одной женщины-предка (правильнее говорить о небольшом числе женщин одной популяции). В этом смысле можно говорить о существовании Евы (но не Адама!).
Современный человек появился в Африке около 150 - 100 тысяч лет назад в результате эволюции антропоидов. Около 100 тыс. лет назад люди вышли из Африки и начали расселяться по другим континентам (рис.8). В тот момент первичное человечество не превышало 10 тысяч особей, причём за пределы Африки переселились лишь несколько сотен человек.


Рис.8. Схема расселения современных людей.

Около 66 тыс. лет назад люди достигли Индии. В то время люди и неандертальцы сосуществовали на Ближнем Востоке.

Несколько слов о современной дискуссии по поводу теории эволюции.

Английский биолог Ричард Докинз писал: "В наши дни теория эволюции вызывает примерно столько же сомнений, сколько теория о вращении Земли вокруг Солнца". Однако до сих пор число ниспровергателей этой теории не уменьшается. В частности утверждается, что очевидная целесообразность строения и поведения живых организмов не могла возникнуть вследствие естественного отбора. В книге "Слепой часовщик" Докинз пишет: "...Мы знаем о животных и растениях гораздо больше, чем Дарвин, но и по сей день мне не известен ни один пример, когда сложный орган не мог бы появиться в результате целого ряда последовательных и незначительных модификаций. Я не думаю, что такой пример когда-либо будет обнаружен. Если же это произойдет - и такой орган действительно будет органом высокой степени сложности, а ...понятие "незначительности" будет определено в точных научных терминах - то я перестану верить в дарвинизм".
Однако ряд современных ученых утверждает, что на молекулярном уровне уже открыто немало таких неупростимых сложных систем и что по мере развития науки их открывают все больше и больше (М.Бех. "Черный ящик Дарвина: биохимия бросает вызов эволюции").
О теории эволюции можно сказать, что биологические организмы созданы "слепым часовщиком", т.е. бессознательными дарвиновскими процессами мутации и отбора. В этом случае имеется своеобразная лестница со множеством ступенек, ведущая от первого организма до самого сложного: должна существовать непрерывная серия жизнеспособных промежуточных форм. Каждая последующая ступенька, ведущая к большей сложности, должна означать большую приспособляемость (в том, что касается потомства), в то же время как разрыв между ступеньками должен быть достаточно невелик, чтобы его можно было преодолеть посредством случайных мутаций.
Бех рассматривает вопрос о формировании зрительных функций глаза: "Когда свет касается сетчатки, фотон вступает во взаимодействие с ретинальной молекулой H-cis, которая в течение одной пикосекунды трансформируется в трансретинальную молекулу. Изменение в форме ретинальной молекулы влечет за собой изменение в форме белка родопсина, с которым эта молекула прочно связана. Метаморфоз протеина изменяет его поведение. Теперь он уже называется метародопсин II и прикрепляется к другому типу белка - трансдуцину. До столкновения с метародопсином II у трансдуцина была маленькая молекула (GDP). При взаимодействии трансдуцина и метародопсина II эта молекула отпадает, а родственная ей, но принципиально отличная молекула (GTP) прикрепляется к родопсину".
Бех называет такие (и аналогичные) системы системами неупростимой сложности. Такую систему невозможно выстроить путем последовательного добавления элементов, т.к. полезная функция каждого элемента возникает только тогда, когда он интегрирован в законченную систему. Но в этом случае организмы (и Вселенная) являются продуктом рационального сознания, т.е. построены по замыслу (Бога?). Ключевой аргумент Беха состоит в том, что ни в каких научных журналах не встретишь подробных, подверженных проверке сценариев того, как невероятно сложные биохимические системы могли бы сформироваться под воздействием дарвиновских процессов.
Однако концепция "неупростимой сложности" пока остается лишь концепцией, поскольку, сколько бы неупростимой не казалась сложная система, думается, что такая неупростимость представляется лишь на современном этапе развития науки. Но это лишь отражает сложность изучаемых систем: каждое ядро содержит закодированную базу данных, превосходящую по информационному содержанию Большую Советскую Энциклопедию. И эта информация относится к одной клетке, а не к состоящему из клеток организму. Сложность анализа биологических объектов состоит еще и в том, что по конечному результату (строению современной клетки) мы должны восстановить путь и процесс создания (эволюции) живой клетки. На это и направлены усилия ученых.



Спасибо за Ваши усилия. А сколько еще удивительного есть на этом свете:

  Наверх

Дополнительные материалы  

Тема 12

"Генетическая основа эволюции человека" - И.Л.Горюнов.

"Геномные цензоры" - Н.Ло,Д.Бартел.

"Гены, народы, языки" - Л.Л.Кавалли-Сфорца.

Италия - неандертальцы и предки Homo Sapiens никогда не скрещивались.

Кембридж - генетики смогли объяснить загадку происхождения европейских языков.

"Мы не неандертальцы и никогда ими не были" - У.Гудвин.

"Наша история, записанная в ДНК" - Н.К.Янковский, С.А.Боринска.

"Последние два года" - И.Пинелис.

"Появление человека - эволюция или революция" - Ю.П.Гук.

Реферат по теме - Клонирование человека.

США - все люди на Земле братья и происходят от одного народа.

США - сто тысяч лет назад человечество было на грани уничтожения.

США - у разных человеческих рас — разные ДНК.

У колыбели Homo sapiens.

Япония - яванский человек не является звеном эволюции Homo sapiens. The Early Evolution of Animals.

Are Viruses alive?



 


kaplya@softhome.net