Istoria și corelarea diverselor teorii ale evoluției lumii organice. Teoria evoluției lumii organice Conceptul de evoluție a lumii organice

6.3. Rezultatele evoluției: adaptabilitatea organismelor la mediul lor, diversitatea speciilor. Dovezi ale evoluției naturii vii. Adaptarea organismelor la mediul lor. Ca rezultat al unui lung proces evolutiv, toate organismele se dezvoltă constant și

6.4. Macroevoluție. Direcții și căi de evoluție (A.N. Severtsov, I.I. Shmalgauzen). Progresul și regresia biologică, aromorfoză, idioadaptare, degenerare. Cauzele progresului și regresiei biologice. Ipoteze despre originea vieții pe Pământ. Evoluția lumii organice.

6.5. Originile umane. Omul ca specie, locul lui în sistemul lumii organice. Ipoteze de origine umană. Forțele motrice și etapele evoluției umane. Rasele umane, înrudirea lor genetică. Natura biosocială a omului. Mediul social și natural,

Astringenti de origine organica Scoarta de stejar (Cortex Quercus) Colectata primavara devreme, scoarta ramurilor si trunchiurilor subtiri de stejar cultivat si salbatic.Folosita ca astringent sub forma unui decoct apos (1:10) pentru clatire pentru gingivite, stomatite și

Pietre de origine organică Mormântul de aur al libelulei (chihlimbar) Zeița mării Jurate a trăit pe fundul Mării Baltice. Într-o zi, ea a înotat un minut din adâncurile mării, a văzut un tânăr - pescarul Kastitis - și l-a dus la castelul ei. Și castelul Jūrate este totul

Teoria cognitivă socială (teoria învățării sociale) este o metodologie științifică și experimentală în cadrul abordării behavioriste, care dezvăluie dependența comportamentului uman de o serie de procese interne (de exemplu, pulsiuni, motivații, nevoi),

Agenția Federală pentru Educație

Instituția de învățământ de stat de învățământ profesional superior „Universitatea de stat din Chelyabinsk”

Institutul de Economie Industrială, Afaceri și Administrație

Departamentul de Economie a Industriilor și Piețelor

ABSTRACT

Pe tema „Teoria evoluției lumii organice”

La subiectul „Concepte ale științelor naturale moderne”

Celiabinsk

Introducere 4

1. Formarea ideii de dezvoltare în biologie 5

2. Teoria evoluției a lui Charles Darwin 11

3. Anti-darwinism 14

4. Bazele geneticii 16

5. Teoria sintetică a evoluției 20

Concluzia 29

Resurse de internet 32

Introducere

Progresul modern în știință și tehnologie se mișcă cu o viteză inimaginabilă. El a fost cel care a permis oamenilor să învețe secretele naturii, i-a învățat cum să folosească resursele naturale, cu ajutorul lui oamenii se pot găsi atât în ​​imensitatea spațiului cosmic, cât și să se scufunde la fundul celei mai adânci depresiuni din scoarța terestră și multe Mai mult. Dar, cu toate acestea, încă mai există mistere, iar unul, poate, dintre cele mai misterioase secrete, care până acum a fost doar puțin dezvăluit oamenilor, a fost și rămâne misterul originii vieții pe planeta Pământ.

Potrivit unei ipoteze, viața a început într-o bucată de gheață. Deși mulți oameni de știință cred că dioxidul de carbon din atmosferă a menținut condițiile de seră, alții cred că iarna a domnit pe Pământ. Fragmentele de meteorit aduse din spațiu, emisiile din gurile hidrotermale și reacțiile chimice care au loc în timpul descărcărilor electrice în atmosferă au fost surse de amoniac și compuși organici precum formaldehida și cianura. Intrând în apa Oceanului Mondial, au înghețat odată cu el. În coloana de gheață, moleculele de substanțe organice s-au apropiat și au intrat în interacțiuni care au dus la formarea glicinei și a altor aminoacizi.

Charles Darwin și contemporanii săi credeau că viața ar fi putut avea originea într-un corp de apă. Mulți oameni de știință încă aderă la acest punct de vedere. Într-un rezervor închis și relativ mic, substanțele organice aduse de apele care se varsă în el s-ar putea acumula în cantitățile necesare.

Sau poate viața a apărut în zone cu activitate vulcanică? Imediat după formarea sa, Pământul era o minge de magmă care suflă foc. În timpul erupțiilor vulcanice și cu gazele eliberate din magma topită, o varietate de substanțe chimice necesare pentru sinteza moleculelor organice au fost transportate la suprafața pământului.

1. Formarea ideii de dezvoltare în biologie

Ideea evoluției naturii vii a apărut în timpurile moderne ca un contrast cu creaționismul (din latinescul „creație”) - doctrina creării lumii de către Dumnezeu din nimic și imuabilitatea lumii creată de creator. . Creaționismul ca viziune asupra lumii s-a dezvoltat în antichitatea târzie și în Evul Mediu și a ocupat o poziție dominantă în cultură.

Un rol fundamental în viziunea asupra lumii din acea vreme l-au jucat și ideile de teleologie - doctrina conform căreia totul în natură este aranjat intenționat și toată dezvoltarea este punerea în aplicare a unor scopuri predeterminate. Teleologia atribuie proceselor și fenomenelor naturale scopuri care fie sunt stabilite de Dumnezeu (H. Wolf), fie sunt cauze interne ale naturii (Aristotel, Leibniz).

În depășirea ideilor de creaționism și teleologie, un rol important l-a jucat conceptul de variabilitate limitată a speciilor în cadrul unor diviziuni relativ înguste (de la un singur strămoș) sub influența mediului - transformism. Acest concept a fost formulat într-o formă extinsă de remarcabilul naturalist al secolului al XVIII-lea, Georges Buffon, în lucrarea sa în 36 de volume Istoria naturală.

Transformismul are practic idei despre schimbarea și transformarea formelor organice, originea unor organisme din altele. Dintre naturaliștii și filozofii transformiști ai secolelor al XVII-lea și al XVIII-lea, cei mai cunoscuți sunt și R. Hooke, J. La Mettrie, D. Diderot, E. Darwin, I. Goethe, E. Saint-Hilaire. Toți transformiștii au recunoscut variabilitatea speciilor de organisme sub influența schimbărilor de mediu.

În formarea ideii de evoluție a lumii organice, sistematica a jucat un rol semnificativ - știința biologică a diversității tuturor organismelor existente și dispărute, relațiile și relațiile dintre diferitele lor grupuri (taxa). Principalele sarcini ale taxonomiei sunt de a determina, prin comparare, caracteristicile specifice fiecărei specii și ale fiecărui taxon de rang superior și de a clarifica proprietățile generale ale anumitor taxoni. Bazele sistematicii sunt puse în lucrările lui J. Ray (1693) și C. Linnaeus (1735).

Naturalistul suedez din secolul al XVIII-lea Carl Linnaeus a fost primul care a aplicat în mod constant nomenclatura binară și a construit cea mai de succes clasificare artificială a plantelor și animalelor.

În 1751, a fost publicată cartea sa „Filosofia botanicii”, în care C. Linnaeus scria: „Un sistem artificial servește doar până când este găsit unul natural. Prima te învață doar să recunoști plantele. Al doilea ne va învăța să înțelegem natura plantei în sine.” Și mai departe: „Metoda naturală este scopul final al botanicii.”

Ceea ce Linnaeus numește „metoda naturală” este în esență o teorie fundamentală a viețuitoarelor. Meritul lui Linnaeus este că, prin crearea unui sistem artificial, a adus biologia la necesitatea de a considera materialul empiric colosal din punctul de vedere al principiilor teoretice generale.

Embriologia, care în timpurile moderne s-a caracterizat prin opoziția dintre preformaționism și epigeneză, a jucat un rol major în formarea și dezvoltarea ideii de evoluție a naturii vii.

Preformism - din lat. „preformă” - doctrina prezenței în celulele germinale a structurilor materiale care predetermina dezvoltarea embrionului și caracteristicile organismului care se dezvoltă din acesta.

Preformaționismul a apărut pe baza ideii de preformare care era dominantă în secolele al XVII-lea și al XVIII-lea, conform căreia organismul format ar fi fost preformat într-un ou (ovists) sau spermatozoizi (animalculiști). Preformiştii (C. Bonnet, A. Haller şi alţii) credeau că problema dezvoltării embrionare ar trebui rezolvată din poziţia principiilor universale ale fiinţei, înţelese exclusiv de raţiune, fără cercetări empirice.

Epigeneza este doctrina conform căreia, în procesul dezvoltării embrionare, se produce o nouă formare treptată și consistentă de organe și părți ale embrionului din substanța lipsită de structură a unui ovul fecundat.

Epigeneza ca doctrină a apărut în secolele al XVII-lea și al XVIII-lea în lupta împotriva preformaționismului. Ideile epigenetice au fost dezvoltate de W. Harvey, J. Buffon, K.F. Wolf. Epigeneticienii au abandonat ideea creației divine a viețuitoarelor și au abordat formularea științifică a problemei originii vieții.

Astfel, în secolele al XVII-lea și al XVIII-lea, a apărut ideea schimbărilor istorice ale caracteristicilor ereditare ale organismelor, dezvoltarea istorică ireversibilă a naturii vii - ideea evoluției lumii organice.

Evoluție - din lat. „desfășurarea” este dezvoltarea istorică a naturii. În cursul evoluției, în primul rând, apar noi specii, adică. varietatea formelor de organisme crește. În al doilea rând, organismele se adaptează, adică. adaptarea la schimbările condițiilor de mediu. În al treilea rând, ca urmare a evoluției, nivelul general de organizare al ființelor vii crește treptat: ele devin mai complexe și îmbunătățite.

Trecerea de la ideea de transformare a speciilor la ideea de evoluție, dezvoltarea istorică a speciilor a presupus, în primul rând, luarea în considerare a procesului de formare a speciilor în istoria sa, ținând cont de rolul constructiv al factorului timp. în dezvoltarea istorică a organismelor și, în al doilea rând, dezvoltarea ideilor despre apariția unor lucruri noi calitativ într-un astfel de proces istoric. Tranziția de la transformism la evoluționism în biologie a avut loc la începutul secolelor XVIII-XIX.

Primele teorii evolutive au fost create de doi mari oameni de știință ai secolului al XIX-lea - J. Lamarck și Charles Darwin.

ȘI Baptiste Lamarck și Charles Robert Darwin au creat teorii evoluționiste care sunt opuse ca structură, natura argumentării și concluziile principale. Destinele lor istorice s-au dezvoltat și ele diferit. Teoria lui Lamarck nu a fost recunoscută pe scară largă de contemporanii săi, în timp ce teoria lui Darwin a devenit baza învățăturii evoluționiste. Astăzi, atât darwinismul, cât și lamarckismul continuă să influențeze conceptele științifice, deși în moduri diferite.

În 1809, a fost publicată cartea lui Lamarck „Filosofia zoologiei”, care a conturat prima teorie holistică a evoluției lumii organice.

Lamarck în această carte a dat răspunsuri la întrebările cu care se confruntă teoria evoluționistă, trăgând concluzii logice din unele dintre postulatele pe care le-a acceptat. El a fost primul care a identificat cele două direcții cele mai generale de evoluție: dezvoltarea ascendentă de la cele mai simple forme de viață la cele din ce în ce mai complexe și perfecte și formarea adaptărilor în organism în funcție de schimbările din mediul extern (dezvoltarea „verticală” și „orizontală". ”). Lamarck a fost unul dintre primii naturaliști care a dezvoltat ideea evoluției lumii organice la nivel de teorie.

Lamarck a inclus în predarea sa o înțelegere calitativ nouă a rolului mediului în dezvoltarea formelor organice, tratând mediul extern ca un factor important, o condiție a evoluției.

Lamarck credea că dezvoltarea istorică a organismelor nu este întâmplătoare, ci naturală și are loc în direcția îmbunătățirii treptate și constante. Lamarck a numit această creștere a nivelului general de gradare a organizației.

Lamarck considera că forța motrice din spatele gradațiilor este „dorința de progres a naturii”, „dorința de îmbunătățire”, care a fost inițial inerentă tuturor organismelor și inerentă acestora de către Creator. În același timp, organismele sunt capabile să răspundă rapid la orice modificări ale condițiilor externe și să se adapteze la condițiile de mediu. Lamarck a precizat această poziție în două legi:

un organ folosit activ se dezvoltă intens, iar unul inutil dispare;

modificările dobândite de organisme prin utilizarea activă a unor organe și neutilizarea altora sunt reținute la descendenți.

Rolul mediului în evoluția organismelor este considerat diferit de diferitele direcții ale predării evoluției.

Pentru direcțiile în predarea evoluționistă care consideră dezvoltarea istorică a naturii vii ca o adaptare directă a organismelor la mediul lor, se folosește un nume comun - ectogeneză (din cuvintele grecești „în afară, în afară” și „apariție, formare”). Susținătorii ectogenezei văd evoluția ca un proces de adaptare directă a organismelor la mediu și o simplă însumare a modificărilor dobândite de organismele sub influența mediului.

Învățăturile care explică evoluția organismelor prin acțiunea doar a factorilor interni nemateriali („principiul îmbunătățirii”, „puterea creșterii”, etc.) sunt unite printr-un nume comun - autogeneza.

Aceste învățături privesc evoluția naturii vii ca un proces independent de condițiile externe, dirijat și reglementat de factori interni. Autogeneza este opusul ectogenezei.

Autogeneza este apropiată de vitalism - un set de tendințe în biologie, conform cărora fenomenele vitale sunt explicate prin prezența în organisme a unei forțe supranaturale imateriale („forță vitală”, „suflet”, „entelehie”, „arheea”) care controlează aceste fenomene. Vitalismul - din latinescul „vital” - explică fenomenele vieții prin acțiunea unui principiu intangibil special.

În felul său, ideea evoluției lumii organice s-a dezvoltat în teoria catastrofelor.

F Biologul francez Georges Cuvier (1769-1832) a scris: „Viața a șocat în mod repetat pământul nostru cu evenimente teribile. Nenumărate ființe vii au devenit victime ale catastrofelor: unii, locuitori ai pământului, au fost înghițiți de inundații, alții, locuind în adâncurile apelor, s-au trezit pe uscat alături de fundul mării ridicat brusc, însăși rasele lor au dispărut pentru totdeauna, lăsând doar o puține rămășițe în lume, abia vizibile pentru naturaliști.” .

Dezvoltând astfel de opinii, Cuvier a devenit fondatorul teoriei catastrofelor, un concept în care ideea de evoluție biologică a apărut ca un derivat al ideii mai generale despre dezvoltarea proceselor geologice globale.

Teoria catastrofelor (catastrofismul) se bazează pe ideea unității aspectelor geologice și biologice ale evoluției.

În teoria catastrofelor, progresul formelor organice este explicat prin recunoașterea imuabilității speciilor biologice individuale.

Doctrinei catastrofismului i s-au opus susținătorii unui alt concept de evoluție, care s-au concentrat, de asemenea, în primul rând pe probleme geologice, dar au pornit de la ideea identității proceselor geologice moderne și antice - conceptul de uniformitarism.

Uniformitarismul a luat contur sub influența succeselor mecanicii clasice, în primul rând mecanicii cerești, astronomia galactică și ideile despre infinitul și nemărginirea naturii în spațiu și timp. În secolul al XVIII-lea și în prima jumătate a secolului al XIX-lea, conceptul de uniformitarism a fost dezvoltat de J. Getton, C. Lyell, M.V. Lomonosov, K. Goff și alții.Acest concept se bazează pe idei despre uniformitatea și continuitatea legilor natura, imuabilitatea lor de-a lungul istoriei Pământului; absența oricăror revoluții și salturi în istoria Pământului; însumând mici abateri pe perioade lungi de timp; reversibilitatea potențială a fenomenelor și negarea progresului în dezvoltare.

2. Teoria evoluției a lui Charles Darwin

Omul de știință englez Charles Darwin, spre deosebire de J.B. Lamarck, a atras atenția asupra faptului că, deși orice creatură vie se schimbă în timpul vieții, indivizii aceleiași specii se nasc diferiți.

Învățăturile lui Charles Darwin se bazează pe o mare cantitate de material factual adunat în timpul călătoriei și care dovedește validitatea teoriei sale, precum și pe realizările științifice (geologie, chimie, paleontologie, anatomie comparată etc.), în primul rând în domeniu. de selecție. Darwin a început să ia în considerare transformările evolutive nu în organisme individuale, ci în specii sau grupuri intraspecifice.

În 1859, Darwin și-a publicat cartea „Originea speciilor prin selecție naturală sau conservarea raselor favorizate în lupta pentru viață”, în care a explicat mecanismul procesului evolutiv. Gândindu-se constant la cauzele motrice ale procesului evolutiv, Charles Darwin a ajuns la cea mai importantă idee pentru întreaga teorie despre lupta pentru existență. Esența acestei idei, la prima vedere, este foarte simplă: fiecare specie este capabilă de reproducere nelimitată, iar resursele necesare reproducerii sunt limitate. Consecința luptei pentru existență este selecția naturală, adică. supraviețuirea și producerea cu succes a urmașilor de către cele mai apte organisme. Pe baza faptelor, Charles Darwin a reușit să demonstreze că selecția naturală este cel mai important factor în procesul evolutiv din natură, iar selecția artificială joacă un rol la fel de important în crearea raselor de animale și a soiurilor de plante.

C. Darwin a formulat idei despre selecția artificială, distingând cele două forme ale acesteia: metodică, sau conștientă, și inconștientă.

Selecția inconștientă este cea mai timpurie formă de selecție artificială, în care o persoană nu își stabilește un scop specific, ci păstrează cele mai bune organisme utile (plante sau animale).

Selecția metodică este un proces creativ, care se caracterizează prin faptul că crescătorul își stabilește sarcina de a crește o anumită rasă de animale sau varietate de plante cu trăsături valoroase din punct de vedere economic.

Darwin a arătat că există anumite diferențe între selecția artificială și cea naturală.

Charles Darwin a formulat și principiul divergenței caracterelor, care este foarte important pentru înțelegerea procesului de formare a noilor specii. Ca urmare a selecției naturale, apar forme care diferă de specia originală și sunt adaptate la condiții specifice de mediu. În timp, divergența duce la apariția unor diferențe mari în forme inițial ușor diferite. Drept urmare, ei dezvoltă diferențe în multe feluri. De-a lungul timpului, se acumulează atât de multe diferențe încât apar noi specii. Acesta este ceea ce asigură diversitatea speciilor de pe planeta noastră.

În conformitate cu ideile lui Charles Darwin, principalele forțe motrice ale evoluției sunt ereditatea, variabilitatea (definită, sau de grup și nedefinită, sau individuală) și selecția naturală - rezultatul luptei pentru existență, care ghidează procesul evolutiv.

O anumită variabilitate este variabilitatea unui grup de indivizi din aceeași specie sub influența anumitor factori de mediu, care este de natură adaptativă (pierderea frunzelor de către plante în timpul secetei sau a plantelor de foioase din zona temperată în toamnă). În absența unui factor care provoacă o schimbare, schimbarea dispare de obicei.

Variabilitatea incertă este variabilitatea individuală a caracteristicilor individuale la indivizii individuali ai unei specii, care nu are o natură adaptativă (animal albinos, plantă pitică). Astfel de schimbări pot fi moștenite indiferent de condițiile de mediu. Prin urmare, potrivit lui Darwin, variabilitatea nedefinită a avut o importanță primordială în evoluție.

Variabilitatea corelativă este aceea că atunci când un organ sau un sistem de organe se modifică, alte organe sau structuri se schimbă simultan. De exemplu, dezvoltarea mușchilor pectorali și formarea chilei la păsări.

Variabilitatea compensatorie se exprimă prin faptul că dezvoltarea unor organe sau structuri duce la subdezvoltarea altora.

Deja în 1860, oamenii de știință din multe țări au acceptat învățăturile lui Darwin (T. Huxley, A. Wallace, J. Hooker în Anglia, E. Haeckel, F. Muller în Germania, K.A. Timiryazev, I.I. Mechnikov, A.O. și V.O. Kovalevsky, I.M. Sechenov în Rusia, A. Gray în SUA). Independent de Charles Darwin, zoologul englez Alfred Wallace a ajuns la idei evolutive similare. Charles Darwin a apreciat foarte mult ideile tânărului om de știință despre selecția naturală.

Principiile de bază ale învățăturilor evoluționiste ale lui Charles Darwin.

Fiecare specie este capabilă de reproducere nelimitată.

Resursele vitale limitate împiedică realizarea potențialului de reproducere nelimitată. Majoritatea indivizilor mor în lupta pentru existență și nu lasă urmași.

Moartea sau succesul în lupta pentru existență este selectiv. Organismele aceleiași specii diferă unele de altele printr-un set de caracteristici. În natură, acei indivizi care au cea mai reușită combinație de caracteristici pentru condițiile date supraviețuiesc de preferință și lasă urmași, de exemplu. mai bine adaptat.

Charles Darwin a numit supraviețuirea și reproducerea selectivă a celor mai adaptate organisme selecție naturală.

Sub influența selecției naturale care are loc în condiții diferite, grupuri de indivizi din aceeași specie acumulează diverse caracteristici adaptative de la o generație la alta. Grupurile de indivizi dobândesc diferențe atât de semnificative încât se transformă în specii noi (principiul divergenței caracterelor).

Charles Darwin a fost primul care a fundamentat teoria materialistă a evoluției. El a dovedit realitatea existenței unei specii în curs de dezvoltare care își are originea, evoluează și dispare. Darwin a fundamentat principiul unității discontinuității și continuității în apariția unei specii și a arătat cum schimbările aleatorii incerte sub influența selecției naturale sunt transformate în caracteristici adaptative ale unei specii. Omul de știință a identificat cauzele materiale ale acestui fenomen și a arătat formarea unei oportunități relative. Meritul lui Charles Darwin în știință constă nu atât în ​​faptul că a dovedit existența evoluției, cât în ​​faptul că a explicat cum se poate întâmpla.

3. Antidarwinism

Antidarwinismul (din grecescul „anti-” - împotriva și darwinism), un grup de învățături care neagă, într-o formă sau alta, rolul principal al selecției naturale în evoluție. Această categorie include ambele teorii evoluționiste concurente: lamarckismul, saltaționismul, catastrofismul și critica mai mult sau mai puțin parțială a principiilor de bază ale darwinismului. Antidarwinismul nu trebuie echivalat cu negarea evoluției ca proces istoric (adică antievoluționismul).

Din punct de vedere istoric, anti-darwinismul a apărut ca o reacție critică la publicarea „Originea speciilor” de Charles Darwin. Aceste obiecții au fost rezumate cel mai consistent și logic în 1871 de art. Mivart în articolul „Despre formarea speciilor”:

deoarece abaterile de la normă sunt de obicei mici, ele nu ar trebui să afecteze în mod semnificativ fitnessul indivizilor;

întrucât abaterile moștenite apar aleatoriu, ele trebuie compensate reciproc într-o serie de generații;

Este dificil de explicat apariția unor structuri complexe, integrale, precum ochiul sau urechea internă, prin acumularea și consolidarea unor mici abateri.

În plus, conform lui Darwin, formele de tranziție ar trebui să fie larg reprezentate în natură, în timp ce, de obicei, între taxoni se găsesc întreruperi (hiatus) mai mult sau mai puțin clare, vizibile mai ales în materialul paleontologic. Darwin însuși a atras atenția asupra acestor obiecții în edițiile ulterioare ale lucrării sale, dar nu a putut să le explice în mod rațional. Din această cauză, în a doua jumătate a secolului al XIX-lea au apărut doctrine evolutive concurente precum neo-lamarckismul și neo-catastrofismul.

Până la începutul secolului al XX-lea, numeroase lucrări, adesea populare, ale mechanolamarckiștilor au demonstrat posibilitatea „variabilității și moștenirii adecvate a caracteristicilor dobândite”. Primele lucrări ale geneticienilor (H. de VriesU. Batson) au demonstrat în practică caracterul spasmodic, brusc al apariției modificărilor ereditare, și nu acumularea treptată a modificărilor sub influența selecției (așa-numitul antidarwinism genetic). În cele din urmă, au apărut multe lucrări care dovedesc experimental „ineficacitatea” selecției naturale. Astfel, în 1903, V. Johannsen a efectuat selecția în linii pure de fasole, împărțind semințele după mărime în trei grupe: mari, mijlocii și mici. El a descoperit că descendenții fiecărui grup au reprodus o gamă completă de dimensiuni de semințe identice cu părintele. Din punct de vedere modern, acest rezultat este evident - nu trăsătura în sine este moștenită, ci norma de reacție. Cu toate acestea, la începutul secolului al XX-lea, astfel de lucrări au fost percepute ca o respingere a principiului selecției naturale. Aceste circumstanțe au determinat așa-numitul. criza darwinismului sau „perioada agnostică a dezvoltării învățăturii evoluționiste”, care a durat până în anii 30 ai secolului XX. Ieșirea firească din criză a fost sinteza geneticii și abordarea populației, precum și apariția teoriei sintetice a evoluției.

4. Bazele geneticii

Informația genetică principală este stocată în corpurile specifice ale nucleului celular al eucariotelor, numite cromozomi. Un cromozom este un complex format dintr-o moleculă gigantică de acid dezoxiribonucleic (ADN) și multe molecule de proteine. ADN-ul este un polimer, adică este format dintr-un număr mare de monomeri conectați în serie - nucleotide. Există patru nucleotide diferite: adenină (A), timină (T), guanină (G) și citozină (C). O moleculă de ADN este formată din două lanțuri de polinucleotide răsucite într-o dublă helix. Pentru ca o moleculă de ADN dublu catenară să fie stabilă, este necesar ca opus nucleotidei A situată într-un lanț, să existe o nucleotidă T în lanțul opus și invers. Același lucru este valabil și pentru nucleotidele G și C. Acest lucru se datorează unei proprietăți a nucleotidelor numită complementaritate. Astfel, secvența de nucleotide dintr-un lanț determină complet secvența de nucleotide din al doilea lanț.

Nucleotidele A, T, G și C sunt un fel de alfabet cu ajutorul căruia toate informațiile ereditare sunt codificate în moleculele de ADN. O genă este o secțiune a unui cromozom care stochează informații despre o proprietate specifică a unui organism. (Această definiție este extrem de simplificată, dar destul de potrivită pentru o prezentare ulterioară). Fiecare cromozom este format din regiuni codificatoare, care sunt gene, și secvențe necodante.
Nucleii celulelor somatice umane conțin în mod normal 46 de cromozomi: 44 autozomi și 2 cromozomi sexuali.

Autozomii sunt perechi, adică 44 de autozomi pot fi împărțiți în 22 de perechi de cromozomi omologi. Cromozomii omologi au structură identică, adică poartă gene care conțin informații despre aceleași proprietăți ale organismului. Cu toate acestea, secvențele de nucleotide atât în ​​regiunile codificante, cât și în cele necodificatoare ale cromozomilor omologi pot diferi. Secvențele de nucleotide situate în același loc (locus) pe cromozomi omologi, dar având compoziții de nucleotide diferite se numesc
sunt alele. Dacă o persoană are alele identice la orice locus, atunci se spune că este homozigotă pentru acel locus. Locii variază foarte mult în ceea ce privește numărul de alele prezente. Majoritatea locilor au până la două alele, dar există așa-numiții loci foarte polimorfi, numărul de alele pentru care este de zece sau mai mult. Setul de alele ale unui individ dat la orice locus sau grup de loci se numește genotip. Setul de variante alelice de loci care se află pe același cromozom se numește haplotip. Procesul de determinare a genotipului sau haplotipului unui individ pe baza oricărui locus sau grup de loci se numește typing.

Există două tipuri de cromozomi sexuali - X și Y, care diferă foarte mult atât ca dimensiune, cât și prin genele stocate în ei. Conținutul cromozomilor sexuali din nucleele celulelor umane depinde de sex: femeile au în mod normal doi cromozomi X, bărbații au un cromozom X și un cromozom Y.
Un set de cromozomi care conține 22 de perechi de autozomi și doi cromozomi sexuali se numește set diploid.

Transferul de informații ereditare are loc în timpul diviziunii celulare. Există două tipuri de diviziune celulară - mitoză și meioză.
Ca rezultat al mitozei, o celulă mamă se împarte în două celule fiice. La un anumit stadiu al mitozei, cromozomii celulei mamă sunt dublați și ulterior fiecare celulă fiică primește un set complet diploid de cromozomi. Celulele somatice se divid în funcție de tipul de mitoză.

La crearea celulelor germinale (ovule la femei, spermatozoizi la barbati), la un anumit stadiu are loc diviziunea celulara in functie de tipul de meioza. În timpul meiozei au loc două acte de diviziune. În prima etapă a meiozei, cromozomii sunt duplicați, dar cele două cromatide surori nu se separă, ci rămân împreună, conectate la un loc specific numit centromer. Într-o anumită fază a primei diviziuni a meiozei, are loc conjugarea, adică aderența uneia dintre cromatidele surori la una dintre cromatidele cromozomului omolog. În acest moment, are loc recombinarea, care este un schimb de secțiuni între cromatidele aderente ale cromozomilor omologi. Trebuie remarcat faptul că la bărbații ale căror celule poartă un cromozom X și un cromozom Y, conjugarea între cromozomii sexuali are loc într-o zonă foarte mică. La femei, cei doi cromozomi X se conjugă și se recombină în același mod ca autozomii. Prima diviziune a meiozei produce două celule fiice care conțin câte unul din fiecare pereche de cromozomi omologi. Trebuie remarcat faptul că divergența cromozomilor omologi în celulele fiice este un proces aleatoriu, adică este imposibil de prezis în avans ce cromozom va ajunge în ce celulă. În timpul celei de-a doua diviziuni a meiozei, cromatidele surori se separă, fiecare dintre acestea ajungând într-o celulă fiică. Astfel, în urma meiozei, dintr-o celulă purtătoare de 46 de cromozomi se formează patru celule germinale, purtând fiecare câte 23 de cromozomi (22 de autozomi și un cromozom sexual), adică jumătate din materialul genetic conținut de celulele somatice. Acest set de cromozomi se numește set haploid.
Rețineți că toate ouăle unei femei poartă un cromozom X, în timp ce jumătate din spermatozoizii unui bărbat poartă un cromozom X, iar cealaltă jumătate poartă un cromozom Y.

În timpul fecundației, are loc fuziunea nucleelor ​​spermatozoizilor și a ovulului, în urma căreia nucleul zigotului rezultat primește un set complet diploid de cromozomi. Dacă ovulul a fost fertilizat de un spermatozoid al cărui nucleu conținea un cromozom X, atunci zigotul se dezvoltă în mod normal într-un făt feminin. Dacă un ovul este fertilizat de un spermatozoid care poartă un cromozom Y, sexul fătului va fi masculin.

Din cele de mai sus rezultă că o jumătate din cromozomii conținuti în nucleele celulelor somatice ale fiecărei persoane a fost primită de acesta de la mama sa biologică, iar cealaltă jumătate de la tatăl său biologic. Datorită evenimentelor de recombinare care au loc în prima etapă a meiozei, cromozomii copilului nu sunt copii exacte ale cromozomilor fiecărui părinte, ci sunt himere deosebite.

Pe lângă nucleul celular, ADN-ul este conținut în mitocondrii - organele celulare situate în citoplasmă și care sunt un fel de stații energetice ale celulei. ADN-ul mitocondrial este o moleculă relativ mică (~16,5 mii de perechi de baze), închisă într-un inel. În medie, o mitocondrie conține 4-5 copii identice ale unor astfel de molecule. Întrucât într-o celulă există câteva sute de mitocondrii, numărul de molecule de ADN mitocondrial per celulă poate ajunge, de exemplu, la câteva mii în ouă, dar valoarea medie fluctuează în jurul a 500. O caracteristică importantă a oamenilor, ca majoritatea mamiferelor, este faptul că ca in timpul fecundarii mitocondriile spermatozoizilor sa nu patrunda in ovul. Aceasta înseamnă că zigotul format în timpul fertilizării conține doar mitocondrii (și, în consecință, ADN mitocondrial) din ovulul mamei. Setul de variante alelice ale unei molecule de ADN mitocondrial se numește mitotip.

5. Teoria sintetică a evoluției

Teoria sintetică a evoluției - darwinismul modern - a apărut la începutul anilor 40 ai secolului XX. Este o doctrină a evoluției lumii organice, dezvoltată pe baza datelor din genetica modernă, ecologie și darwinismul clasic. Termenul „sintetic” provine din titlul cărții celebrului evoluționist englez J. Huxley, „Evolution: A Modern Synthesis” (1942). Mulți oameni de știință au contribuit la dezvoltarea teoriei sintetice a evoluției.

După redescoperirea legilor lui Mendel, dovezi ale naturii discrete a eredității și mai ales după crearea geneticii teoretice a populației cu lucrările lui R. Fisher (1918-1930), J. B. S. Haldane Jr. (1924), S. Wright (1931). ; 1932), învățăturile lui Darwin au dobândit o bază genetică solidă. Dar, în timp ce teoreticienii se certau cu privire la frecvența procesului de mutație naturală, geneticianul de plante german E. Baur în 1924 a arătat asupra mușcanilor saturația populațiilor naturale cu mutații mici, în principal fiziologice.

S.S. Chetverikova, în crearea geneticii populațiilor naturale, nu a fost doar un genetician, ci și un zoolog profund cunoscător, ceea ce a făcut posibilă pentru prima dată să se discute problemele speciilor și ale speciației din punct de vedere genetic. Prin urmare, sinteza evolutivă a fost conținută, așa cum ar fi, în embrion în articolul lui Chetverikov „Despre unele aspecte ale procesului evolutiv din punctul de vedere al geneticii moderne” (1926). Articolul lui Chetverikov a compilat un program specific de cercetare genetică a populației, care a fost implementat de studenții săi talentați. N.V. și E.A. Timofeev-Resovsky au „exportat” ideile lui Chetverikov în Europa, iar F.G. Dobzhansky, un student al geneticianului evoluționist din Leningrad, Yu.A. Filipchenko, a creat cea mai mare școală internațională de geneticieni evoluționari din lume, care a lansat cercetări la o scară fără precedent în Statele Unite. Astfel, multe idei fundamentale ale viitoarei teorii sintetice a evoluției au fost preluate din Rusia.

O condiție prealabilă importantă pentru apariția unei noi teorii a evoluției a fost cartea geneticianului, matematicianului și biochimistului englez J. B. S. Haldane Jr., care a publicat-o în 1932 sub titlul „The Causes of Evolution”. Traducerea rusă din 1935 a fost făcută cu abrevieri și nu reflectă integralitatea ideilor autorului.

Haldane, creând genetica dezvoltării individuale, a inclus imediat noua știință în rezolvarea problemelor macroevoluției. Inovațiile evolutive majore apar foarte adesea pe baza neoteniei (conservarea caracteristicilor juvenile într-un organism adult). Neoteny Haldane a explicat originea omului (maimuță goală), evoluția unor taxoni atât de mari precum amonoizii, graptoliții și foraminiferele. Profesorul lui Chetverikov, N.K. Koltsov, a arătat în 1933 că neotenia este larg răspândită în regnul animal și joacă un rol important în evoluția progresivă. Neotenia duce la simplificarea morfologică, dar bogăția genotipului este păstrată.

O sinteză largă între genetică și darwinism a avut loc rapid în anii 1930 și 40. Ideile genetice au pătruns în taxonomie, paleontologie, embriologie și biogeografie. Termenul „Modern” sau „Evolutionary Synthesis” provine din titlul cărții lui J. Huxley „Evolution: The Modern Synthesis” (1942). Expresia „teoria sintetică a evoluției” în aplicare precisă la această teorie a fost folosită pentru prima dată de J. Simpson în 1949.

În literatura americană, printre creatorii STE, sunt menționate cel mai des numele lui F. Dobzhansky, J. Huxley, E. Mayr, J. Simpson, B. Rensch, J. Stebbins. Aceasta, desigur, nu este o listă completă. Numai printre oamenii de știință ruși, cel puțin, ar trebui să-i numească A. N. Severtsov, I. I. Shmalgauzen, N. V. Timofeev-Resovsky, G. F. GauseN. P. DubininaA. L. Takhtadzhyan, E. I. Lukin. Dintre oamenii de știință britanici, rolul lui J. B. S. Haldane Jr., D. Lack, K. Waddington și G. de Beer este grozav. Istoricii germani (W. Reif, Th. Junker, U. Hosfeld) printre creatorii activi ai STE numesc numele lui E. Baur, W. Zimmermann, W. Ludwig, G. Heberer și alții.

Autorii teoriei sintetice nu au fost de acord cu o serie de probleme fundamentale și au lucrat în diferite domenii ale biologiei, dar au fost aproape unanimi în interpretarea următoarelor prevederi de bază: populația locală este considerată unitatea elementară a evoluției; materialul pentru evoluție este mutația și variabilitatea recombinării; selecția naturală este considerată drept principalul motiv al dezvoltării adaptărilor, speciației și originii taxonilor supraspecifici; deriva genetică și principiul fondator sunt motivele formării trăsăturilor neutre; o specie este un sistem de populații izolate reproductiv de populațiile altor specii, iar fiecare specie este izolată ecologic (o specie - o nișă); speciația constă în apariția unor mecanisme de izolare genetică și are loc în primul rând în condiții de izolare geografică; concluzii despre cauzele macroevoluției (originea taxonilor supraspecifici) pot fi obținute prin studiul microevoluției, construit pe baza unor date experimentale precise, observații de teren și deducții teoretice. Este destul de evident că „Sinteza” nu a fost o construcție metafizică fără limite delimitate. Mai degrabă, a fost un program științific clar care a acționat ca un organizator pentru cercetări specifice.

Activitatea creatorilor americani ai STE a fost atât de mare încât au creat rapid Societatea Internațională pentru Studiul Evoluției, care în 1946 a devenit fondatoarea revistei Evolution. Revista American Naturalist a revenit la publicarea de lucrări pe teme evolutive, punând accent pe o sinteză de genetică, biologie experimentală și de câmp. Ca urmare a numeroaselor și variate studii, principalele prevederi ale STE au fost nu numai testate cu succes, ci și modificate și completate cu idei noi.

În aproape toate modelele istorice și științifice, 1937 a fost numit anul apariției STE - anul acesta a apărut cartea geneticianului și entomolog-sistematist ruso-american F. G. Dobzhansky „Genetica și originea speciilor”. Succesul cărții lui Dobzhansky a fost determinat de faptul că era atât naturalist, cât și genetician experimental. Specializarea „dublă” a lui Dobzhansky i-a permis să fie primul care a construit o punte solidă de la tabăra biologilor experimentali la tabăra naturaliștilor” (E. Mayr). Dobzhansky a fost adesea numit „dublul secolului 20 al lui Darwin”. Pentru prima dată, a fost formulat cel mai important concept de „mecanisme de izolare ale evoluției” - acele bariere de reproducere care separă fondul genetic al unei specii de fondul genetic al altor specii. Dobzhansky a introdus în circulație științifică largă ecuația Hardy-Weinberg, pe jumătate uitată. El a introdus, de asemenea, „efectul S. Wright” în materialul naturalist, crezând că rasele microgeografice apar sub influența modificărilor aleatorii ale frecvenței genelor în izolate mici, adică într-un mod neutru adaptativ.

În 1942, ornitologul și zoogeograful germano-american E. Mayr a publicat cartea „Systematics and the Origin of Species” (traducere în rusă: 1947), în care conceptul de specie politipică și un model genetico-geografic de speciație a fost dezvoltat constant. . Mayr a propus principiul fondator, care a fost formulat în forma sa finală în 1954. Dacă deriva genetică, de regulă, oferă o explicație cauzală pentru formarea caracterelor neutre în dimensiunea temporală, atunci principiul fondator în dimensiunea spațială (modelul insulei). de speciaţie.).

După publicarea lucrărilor lui Dobzhansky și Mayr, taxonomiștii au primit o explicație genetică pentru ceea ce au crezut de multă vreme: subspeciile și speciile strâns înrudite diferă prin caractere neutre adaptiv. Niciuna dintre lucrările despre STE nu se poate compara cu cartea menționată din 1942. Biolog experimental și naturalist englez J. Huxley. Opera lui Huxley depășește chiar și cartea lui Darwin în ceea ce privește volumul materialului analizat și amploarea problemelor. Huxley a ținut în minte toate direcțiile în dezvoltarea gândirii evoluționiste timp de mulți ani, a urmărit îndeaproape dezvoltarea științelor conexe și a avut experiență personală ca genetician experimental. Un istoric proeminent al biologiei a evaluat opera lui Huxley astfel: „Evoluția. A Modern Synthesis” a fost cea mai cuprinzătoare pe această temă și documente decât alte lucrări pe această temă. Cărțile lui Haldane și Dobzhansky au fost scrise în primul rând pentru geneticieni, Mayr pentru taxonomi și Simpson pentru paleontologi. Cartea lui Huxley a devenit forța dominantă în sinteza evolutivă.” (Provin)

Din punct de vedere al volumului, cartea lui Huxley nu a avut egal (645 de pagini). Dar cel mai interesant lucru este că toate ideile principale prezentate în carte au fost scrise foarte clar de Huxley la pagina 20 încă din 1936, când a trimis o adresă Asociației Britanice pentru Avansarea Științei intitulată: „Selecție naturală și evoluție. progres.” Sub acest aspect, niciuna dintre publicațiile despre teoria evoluționistă publicate în anii 1930 și 40 nu se poate compara cu articolul lui Huxley. Conștient de spiritul vremurilor, Huxley a scris: „Biologia se află în prezent într-o fază de sinteză. Până în acest moment, noile discipline funcționaseră izolat. A existat acum o tendință spre unificare care este mai fructuoasă decât vechile concepții unilaterale ale evoluției” (Huxley, 1936, p.81). Chiar și în lucrările anilor 1920, Huxley a arătat că moștenirea caracteristicilor dobândite este imposibilă (Mayr și Rensch erau lamarckiști la acea vreme); selectia naturala actioneaza ca factor de evolutie si ca factor de stabilizare a populatiilor si speciilor (staza evolutiva); selecția naturală acționează asupra mutațiilor mici și mari; Izolarea geografică este cea mai importantă condiție pentru speciație. Scopul aparent în evoluție este explicat prin mutații și selecție naturală.

Principalele puncte ale articolului lui Huxley din 1936 pot fi rezumate foarte pe scurt sub această formă:

Mutațiile și selecția naturală sunt procese complementare care, individual, nu sunt capabile să creeze schimbări evolutive direcționate.

Selecția în populațiile naturale acționează cel mai adesea nu asupra genelor individuale, ci asupra complexelor genice. Mutațiile pot să nu fie benefice sau dăunătoare, dar valoarea lor selectivă variază în diferite medii. Mecanismul de acțiune al selecției depinde de mediul extern și genotipic, iar vectorul de acțiune al acesteia depinde de manifestarea fenotipică a mutațiilor.

Izolarea reproductivă este principalul criteriu care indică finalizarea speciației. Speciația poate fi continuă și liniară, continuă și divergentă, bruscă și convergentă.

Gradualismul și pan-adaptarea nu sunt caracteristici universale ale procesului evolutiv. Majoritatea plantelor terestre se caracterizează prin discontinuitate și formarea bruscă de noi specii. Speciile răspândite evoluează treptat, în timp ce izolatele mici evoluează discontinuu și nu întotdeauna adaptativ. Speciația discontinuă se bazează pe mecanisme genetice specifice (hibridare, poliploidie, aberații cromozomiale și genomice). Speciile și taxonii supraspecifici, de regulă, diferă prin caractere adaptiv-neutre. Principalele direcții ale procesului evolutiv (progres, specializare) sunt un compromis între adaptabilitate și neutralitate.

Mutațiile potențial preadaptative sunt larg răspândite în populațiile naturale. Acest tip de mutație joacă un rol critic în macroevoluție, mai ales în perioadele de schimbări bruște de mediu.

Onto- și filogenie. Conceptul de rate de acțiune a genelor explică rolul evolutiv al heterocroniei și al alometriei. Sintetizarea problemelor geneticii cu conceptul de recapitulare duce la o explicație a evoluției rapide a speciilor aflate în fundături ale specializării. Prin neotenie, are loc o „întinerire” a taxonului, care capătă noi rate de evoluție. Analiza relației dintre onto- și filogenie face posibilă detectarea mecanismelor epigenetice ale direcției de evoluție.

În procesul de evoluție progresivă, selecția acționează în direcția îmbunătățirii organizării. Principalul rezultat al evoluției a fost apariția omului. Odată cu apariția omului, marea evoluție biologică se dezvoltă în evoluție psiho-socială. Teoria evoluționistă este una dintre științele care studiază formarea și dezvoltarea societății umane și creează fundamentul pentru înțelegerea naturii omului și a viitorului său.

O sinteză largă de date din anatomia comparată, embriologie, biogeografie, paleontologie cu principiile geneticii a fost realizată în lucrările lui I. I. Shmalhausen (1939), A. L. Takhtadzhyan (1943), J. Simpson (1944), B. Rensch (1947). ). Din aceste studii a luat naștere teoria macroevoluției. Doar cartea lui Simpson a fost publicată în limba engleză și în perioada de extindere pe scară largă a biologiei americane, este cel mai des menționată printre lucrările fundamentale. I. I. Shmalgauzen a fost elev al lui A. N. Severtsov. Cu toate acestea, deja în anii 20 calea lui independentă a fost determinată. El a studiat modelele cantitative de creștere, genetica manifestării trăsăturilor și genetica însăși. Schmalhausen a fost unul dintre primii care a realizat o sinteză a geneticii și darwinismului. Din imensa moștenire a lui I. I. Shmalhausen se remarcă monografia sa „Căi și modele ale procesului evolutiv” (1939). Pentru prima dată în istoria științei, el a formulat principiul unității mecanismelor de micro și macroevoluție. Această teză nu a fost pur și simplu postulată, ci a urmat direct din teoria sa de stabilizare a selecției, care include componente genetice și macroevolutive ale populației (autonomizarea ontogenezei) în cursul evoluției progresive. A. L. Takhdadzhyan în articolul monografic: „Relațiile de ontogeneză și filogenie la plantele superioare” (1943) nu numai că a inclus în mod activ botanica în orbita sintezei evolutive, dar a construit de fapt un model ontogenetic original de macroevoluție („saltationism moale”). Modelul lui Takhtadzhyan, bazat pe material botanic, a dezvoltat multe dintre ideile minunate ale lui A. N. Severtsov, în special teoria arhalaxiei (o schimbare bruscă a unui organ în primele etape ale morfogenezei sale, ducând la schimbări bruște în întregul curs al ontogenezei). Cea mai dificilă problemă a macroevoluției - decalajele dintre taxoni mari - a fost explicată de Takhtadzhyan prin rolul neoteniei în originea lor. Neotenia a jucat un rol important în originea multor grupuri taxonomice superioare, inclusiv a celor înflorite. Plantele erbacee au evoluat de la plantele lemnoase prin neotenie stratificată

Ecologia populațiilor și comunităților a intrat în teoria evoluționistă prin sinteza legii lui Gause și a modelului genetico-geografic al speciației. Izolarea reproductivă a fost completată de nișa ecologică ca cel mai important criteriu pentru o specie. În același timp, abordarea de nișă a speciilor și a speciației s-a dovedit a fi mai generală decât una pur genetică, deoarece este aplicabilă și speciilor care nu au un proces sexual.

Intrarea ecologiei în sinteza evolutivă a reprezentat etapa finală în formarea teoriei. Din acel moment a început perioada de utilizare a STE în practica taxonomiei, geneticii și selecției, care a continuat până la dezvoltarea biologiei moleculare și a geneticii biochimice.

Poate cea mai importantă contribuție a geneticii moleculare la teoria evoluției a fost împărțirea genelor în reglatoare și structurale (modelul lui R. Britten și E. Davidson 1971). Genele reglatoare sunt cele care controlează apariția mecanismelor de izolare a reproducerii și ratele ridicate de formare a noilor forme. Faptul că genele de reglare par să se schimbe independent de genele enzimelor și să provoace schimbări rapide (la scară de timp geologică) la niveluri morfologice și fiziologice a fost unul dintre motivele renașterii pe scară largă a ideilor în spiritul saltaționismului „dur”. În același timp, susținătorii STE (F. Dobzhansky, E. Mayr, A.L. Takhadzhyan, F. Ayala) au interpretat convingător aceste date în cadrul ideilor STE. În special, a fost demonstrată formarea mesanosului izolator de reproducere. Dar dezvoltarea celor mai recente științe nu a dat naștere încă conceptului de evoluție, care ar putea nu numai să înlocuiască pe deplin, ci chiar să concureze cu teoria sintetică.

Principalele prevederi ale teoriei sintetice a evoluției pot fi exprimate în termeni generali astfel:

Materialul pentru evoluție este modificările ereditare - mutații (de obicei genetice) și combinațiile lor.

Principalul factor motor al evoluției este selecția naturală, care ia naștere pe baza luptei pentru existență.

Cea mai mică unitate de evoluție este populația.

Evoluția este în cele mai multe cazuri de natură divergentă, adică un taxon poate deveni strămoșul mai multor taxoni fiice.

Evoluția este treptată și pe termen lung. Speciația ca etapă a procesului evolutiv este înlocuirea secvențială a unei populații temporare cu o serie de populații temporare ulterioare.

O specie este formată din mai multe unități subordonate, distincte din punct de vedere morfologic, fiziologic, ecologic, biochimic și genetic, dar nu izolate reproductiv - subspecii și populații.

Specia există ca o entitate holistică și închisă. Integritatea speciei este menținută prin migrarea indivizilor de la o populație la alta, în timpul cărora se observă un schimb de alele („fluxul de gene”),

Macroevoluția la un nivel superior speciei (gen, familie, ordine, clasă etc.) urmează calea microevoluției. Conform teoriei sintetice a evoluției, nu există modele de macroevoluție care să fie diferite de microevoluție. Cu alte cuvinte, evoluția grupurilor de specii de organisme vii este caracterizată de aceleași premise și forțe motrice ca și microevoluția.

Orice taxon real (și nu compus) are o origine monofiletică.

Evoluția este nedirecționată, adică nu se îndreaptă spre niciun scop final.

Teoria sintetică a evoluției a dezvăluit mecanismele profunde ale procesului evolutiv, a acumulat multe fapte noi și dovezi ale evoluției organismelor vii și a combinat date din multe științe biologice. Cu toate acestea, teoria sintetică a evoluției (sau neo-darwinismul) este în concordanță cu ideile și direcțiile care au fost stabilite de Charles Darwin.

În zilele noastre, majoritatea oamenilor de știință folosesc expresia „teoria evoluționistă modernă”. Cu un astfel de nume, nu mai este nevoie de niciun concept unic de macroevoluție derivat strict din studiile microevoluționiste. Principala realizare a teoriei evoluționiste moderne este o viziune asupra evoluției în care schimbările treptate pot alterna cu cele saltaționale.

Concluzie

Evoluția biologică este dezvoltarea istorică ireversibilă și într-o anumită măsură direcționată a naturii vii, însoțită de modificări ale compoziției genetice a populațiilor, formarea adaptării, formarea și dispariția speciilor, transformări ale biogeocenozelor și ale biosferei în ansamblu. Cu alte cuvinte, evoluția biologică ar trebui înțeleasă ca procesul de dezvoltare istorică adaptativă a formelor vii la toate nivelurile de organizare a viețuitoarelor.

Recent, atunci când studiem istoria dezvoltării științei, problema reconstituirii raționale a dezvoltării sale istorice a devenit din ce în ce mai acută, asociată cu diferența dintre înțelegerea noastră a cercetării științifice care a avut loc în trecut și modul în care oamenii de științe naturale și-au înțeles înșiși descoperirile. . Modelul cumulativ dominant de dezvoltare a științei pentru o lungă perioadă de timp, i.e. prezentarea conținutului cunoașterii în dezvoltarea sa istorică este supusă criticii, întrucât în ​​cadrul ei cunoașterea este scoasă din contextul său istoric și inclusă în sistemul de idei moderne, adică existența unei anumite raționalități comune tuturor este asumat. Recent, conceptul de schimbare revoluționară a programelor fundamentale de cunoaștere a devenit larg răspândit, iar diferitele tipuri istorice de raționalitate iau locul uneia comune pentru toți. Când se studiază etapele de formare a ideii de dezvoltare în biologie din cele mai vechi timpuri până în prezent, este necesar să se încerce, pe de o parte, să se creeze o reconstrucție rațională și, în același timp, să se țină cont de diferențele dintre tipuri de raţionalitate cu schimbarea erelor.

Evoluția biologică în sine este acum un fapt stabilit științific, de care niciun om de știință natural nu se poate îndoi. În ciuda caracterului său complet, chiar și acum există multe dispute referitoare atât la originea diferitelor specii biologice, cât și la viața însăși pe Pământ.

Ideile despre originea vieții printre filozofii antici erau foarte diverse. De remarcat în mod deosebit este unul dintre primii filozofi fizicieni, Anaximandru, cu presupunerea sa genială despre originea vieții în apă și migrația ulterioară a ființelor vii pe pământ. Aristotel a fost, de asemenea, un mare sistematizator al cunoștințelor biologice antice.

În Evul Mediu, teoria predominantă era creaționismul, conform căruia tot ceea ce exista era creația unei ființe supreme. Din momentul în care creștinismul a triumfat în Occident, autoritatea Bibliei, acceptată fără rezerve, a inhibat timp de multe secole orice cercetare și căutare independentă și independentă în domeniul evoluționismului. O declarație literală a genezei exclude posibilitatea trecerii unei forme de viață la alta. Fiecare specie și-a datorat existența unui act de creație, iar astăzi există doar acele forme de viață care au supraviețuit din apele potopului datorită Arcei lui Noe.

Totul s-a schimbat odată cu apariția așa-numitei New Age: datorită revoluției tehnice și a Iluminismului, începe dezvoltarea rapidă a biologiei. În secolul al XVIII-lea, la teoria dominantă a originii vieții, au adăugat teoria imuabilității speciilor a marelui Carl Linnaeus, conform căreia plantele și animalele create de Dumnezeu, cel mai probabil înainte de crearea omului, rămân invariabil. la fel, reproducind prin autoproducție, și apoi teoria lui Buffon, care a fost unul dintre primii care a prezentat într-o formă detaliată conceptul de transformism, adică variabilitatea limitată a speciilor și originea speciilor în cadrul unor diviziuni relativ înguste ( dintr-un singur strămoș) sub influența mediului.

Secolul al XIX-lea a fost caracterizat de dezvoltarea rapidă a gândirii biologice: au apărut teoriile catastrofismului lui Cuvier, uniformitarismul lui Laeille, marele predecesor al lui Darwin, Lamarck, a prezentat o teorie despre influența mediului extern și Darwin însuși, care a reușit să îmbine tot ce este mai bun. teorii care existau la acea vreme.

După moartea lui Darwin, în învățătura lui au apărut direcții relativ independente, fiecare în felul său a înțeles, completat și îmbunătățit opiniile sale.

Secolul al XX-lea a fost marcat de crearea unei teorii sintetice și trecerea la conceptul de evoluție al populației. Cea mai nouă teorie este teoria sistemelor a laureatului Nobel Prigogine, conform căreia dezvoltarea oricărui sistem biologic este asociată cu evoluția sistemelor de rang superior, în care este inclus ca element, având în vedere interacțiunile „de sus în jos. ” de la biosferă la ecosistem, comunități, organisme etc.

Bibliografie

Agapova O.V., Agapov V.I. Prelegeri despre conceptele științelor naturale moderne. Curs universitar. - Ryazan, 2000. - 304.

Vorontsov N.N. Dezvoltarea ideilor evolutive în biologie. ― M.: Editura. Departamentul UC DO MSU, Progres-Tradiție, ABF, 1999. - 640.

Grodnitsky D.L. Două teorii ale evoluției biologice. ― Saratov: Editura Cartea Științifică, 2001. ― 160.

Sadokhin A.P. Concepte de științe naturale moderne: un manual pentru studenții care studiază în științe umaniste și specialități în economie și management / A.P. Sadokhin. - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - M.: UNITATEA-DANA, 2006. ― 447.

Yablokov A.V., Yusufov A.G. Doctrina evoluționistă. Manual ajutor pentru elevi univ. - M., Şcoala Superioară, 1976. - 331.

Resurse globale ale rețeleiInternet

Imaginea biologică a lumii. [Resursa electronica]: Mod de acces: http://nrc.edu.ru/est/r4/5.html, gratuit.

Istoria geneticii. [Resursa electronica]: Mod de acces: http://www.po4emu.ru/drugoe/history/index/raznoe/stat_raznoe/177.htm, gratuit.

Istoria dezvoltării teoriei evoluționiste. [Resursa electronica]: Mod de acces: http://www.rsu.edu.ru/~zoo/r1g1.html, gratuit.

Iordansky N.N. Evoluția vieții. [Resursa electronica]: Mod de acces: http://p16q48.firstvds.ru/evzhcont.htm, gratuit.

Makeev A.V. Fundamentals of Biology 1996 and 1997. [Resursa electronica]: Mod de acces: http://newlibrary.ru/download/makeev_a_v_/osnovy_bioloii.html, gratuit.

Site științific despre ADN. Bazele geneticii. [Resursă electronică]: Mod de acces: http://www.aboutdna.ru/p/85, gratuit.

Crearea lumii sau teoria evoluției. [Resursă electronică]: Mod de acces: http://creation.xpictoc.com/?page_id=2#awp::?page_id=2, gratuit.

Teoria catastrofelor lui Cuvier [Resursa electronica]: Mod de acces: http://www.airmed.com.ua/forum/index.php?showtopic=3267, gratuit.

Evoluția Pământului. [Resursă electronică]: Mod de acces: http://evolution.powernet.ru/history, gratuit.

Doctrina evoluționistă. [Resursă electronică]: Mod de acces: http://ru.wikwpedia.org/wiki, gratuit.

Encyclopedia of Cyril and Methodius [Resursa electronică]: Mod de acces: http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=689217, gratuit.

Concepte de bază și termeni cheie: EVOLUȚIE BIOLOGICĂ. Dovezi ale evoluției.

Tine minte! Ce este dezvoltarea?

Gândi!

Care este diferența dintre dezvoltarea revoluționară și evolutivă? Aceste concepte sunt privite ca fiind opuse. Revoluția este asociată cu schimbări drastice în viața societății, care sunt uneori realizate prin mijloace destul de radicale. Ce este evoluția și care sunt semnele ei?

Care sunt principalele caracteristici ale evoluției biologice?

Conceptul de evoluție (din limba greacă evoluție - desfășurare) a fost introdus pentru prima dată în știință de naturalistul și filozoful elvețian Charles Bonnet încă din 1762.

Acest concept în biologia modernă denotă nu numai schimbări cantitative, ci și calitative ale viețuitoarelor pe perioade lungi. Evoluția biologică este caracterizată de astfel de trăsături generale.

Irreversibilitatea evoluției. Această poziție la nivel de specie a fost formulată mai întâi

C. Darwin: „O specie care a dispărut nu va mai putea apărea niciodată, chiar dacă s-au repetat din nou condiții de viață absolut identice – organice și anorganice”. Acum acest model a fost dovedit la alte niveluri. Astfel, prin modelarea evoluției proteinelor la nivel molecular, s-a demonstrat că noile mutații depind de cele anterioare și devine din ce în ce mai dificil să se întoarcă și să înlăture mutațiile acumulate fără a deteriora proteinele.

Accentul evoluției este pe adaptarea organismelor la schimbările în acțiunea anumitor factori. Rezultatul biologic

Evoluția logică este întotdeauna conformarea unui sistem viu cu condițiile existenței sale.

Nivelul de evoluție, care poate fi urmărit la fiecare nivel al organizării vieții: molecular, celular, organism, populație-specie, biogeocenotic și biosferă. Evoluția biologică este strâns legată de istoria geologică a Pământului, de acțiunea forțelor cosmice și geologice și a factorilor de mediu.

Deci, EVOLUȚIA BIOLOGICĂ este o dezvoltare istorică ireversibilă, dirijată a naturii vii, însoțită de schimbări la toate nivelurile organizării vieții.

Cum s-au dezvoltat opiniile evoluționiste?

Ideile despre evoluția lumii organice sunt de domeniul trecutului. Chiar și filozofii antici (Heraclit, Democrit) au exprimat ideea unității naturii, conform căreia toate corpurile și fenomenele naturale provin din niște principii materiale. Asemenea idei sunt unite într-un sistem de vederi numit materialism spontan (din latinescul materialis - material).

În Evul Mediu domnea metafizica (din grecescul scop - sus, physis - natura) - doctrina principiului fundamental supranatural al ființei, principii suprasensibile ale existenței lumii, inaccesibile experienței. Opiniile conform cărora lumea și diferitele forme de viață de pe Pământ au fost create de o forță supernaturală, supranaturală în procesul de creație (conceptul de „Pământ tânăr”, conceptul de „Design inteligent”) stau la baza creaționismului. (din latinescul creatio - creație).

În perioada Renașterii, cercetarea științifică s-a intensificat, facilitată de descoperirile geografice și de acumularea de material descriptiv. Se formează idei despre modificarea viețuitoarelor, devenind baza transformismului (din latinescul transformatio - transformare), și ulterior evoluționismului (din latinescul evolutio - desfășurare).

În prima jumătate a secolului al XIX-lea. Se formează o viziune evolutivă asupra naturii și se dezvoltă biologia evoluționistă - știința cauzelor, forțelor motrice, mecanismelor și tiparelor dezvoltării istorice a lumii organice. Această știință s-a format pe baza paleontologiei, anatomiei comparate, embriologiei, sistematicii și ceva mai târziu - genetică, ecologie și biologie moleculară. În legătură cu particularitățile transformărilor evolutive la diferite niveluri, în știința modernă au apărut trei direcții principale de cercetare a proceselor evolutive:

1) biologie moleculară (analiza evoluției moleculare a biomoleculelor, în special proteine ​​și acizi nucleici);

2) genetico-ecologic (studiul proceselor microevolutive la nivelul populațiilor, speciilor, ecosistemelor și biosferei folosind metode de genetică și ecologie a populațiilor);

3) evolutiv-morfologic (studiul evoluţiei folosind metodele paleontologiei, anatomiei comparate, embriologiei).

Deci, ideile despre evoluție au apărut în civilizațiile antice și s-au format în conformitate cu acumularea de cunoștințe despre natura vie.

Care este rolul paleontologiei și geneticii moleculare în fundamentarea teoriei evoluției?

Dovezile evoluției sunt dovezi științifice care susțin dezvoltarea istorică a tuturor viețuitoarelor de pe Pământ. Capacitatea de a evolua în timp este caracteristică tuturor manifestărilor vieții și, prin urmare, dovezile evoluției biologice pot fi furnizate de toate științele biologice. Studii comparative anatomice, embriologice, biogeografice, biochimice, etologice, fiziologice și multe alte studii ale dezvoltării istorice a organismelor confirmă faptul evoluției, elucidând semne de similitudine în structură, dezvoltare embrionară, distribuție, compoziție chimică, comportament, funcții vitale etc. , care indică rudenia și unitatea lumii organice.

Dovezile paleontologice sunt cele mai de încredere și mai demonstrative. Paleontologii studiază organismele dispărute, speciile și caracteristicile biologice ale acestora, pe baza cărora reconstruiesc cursul evoluției. Astăzi, au fost stabilite un număr semnificativ de secvențe de forme fosile (serie filogenetică) de organisme, în special moluște, artiodactili, elefanți etc.

Au fost găsite și descrise organisme dispărute care combină caracteristicile a două mari grupuri sistematice (forme de tranziție fosile). Un exemplu de astfel de forme dispărute este Archaeopteryx (Fig. 117), theriodonts, rhinophytes și ferigi de semințe.

Dovezile genetice moleculare ne permit să comparăm chiar și grupuri foarte îndepărtate de organisme - bacterii, eucariote și arhei - și să tragem concluzii despre relația lor evolutivă. Universalitatea codului genetic, compoziția chimică a membranelor, structura proteinelor constând din 20 de aminoacizi „magici” - acestea și multe alte caracteristici servesc ca dovadă a originii comune a vieții pe Pământ. Metoda de hibridizare a ADN-ului este importantă pentru evaluarea modificărilor evolutive în genom. Moleculele de ADN din două organisme diferite sunt separate în molecule monocatenar și apoi lăsate să se combine pentru a forma ADN hibrid dublu catenar. Astfel, s-a descoperit că există multe în comun între genomul diferitelor organisme. De exemplu, genomul uman este aproximativ 90% identic cu genomul șoarecelui și doar 1% diferit de genomul cimpanzeului.

Studiul relației genetice a diferitelor grupuri de organisme pe baza studiilor genetice moleculare ale ARN, ADN-ului și proteinelor este esența filogeneticii moleculare. Una dintre cele mai mari descoperiri prin această linie de cercetare a fost descoperirea arheei (C. Woese, 1977).

Deci, evoluția este un fapt științific incontestabil, confirmat de cercetări din diverse științe.

ACTIVITATE

Aplicarea sarcinii de cunoștințe

Baza științifică pentru formarea doctrinei evoluționiste au fost descoperirile diferitelor științe biologice. După ce a stabilit corespondența corectă între științe și descoperirile lor, obțineți numele fenomenului cu ajutorul căruia zoologul francez J. Cuvier a putut recrea aspectul unui animal dispărut dintr-un os.

Biologie + Poezie

În poezia „Templul naturii” de Erasmus Darwin (bunicul lui Charles Darwin) sunt replicile: „Așa că, smerește-te într-o mândrie arogantă și amintește-ți mereu, spirit egoist, că viermele este ruda ta, fratele tău este furnica!” (traducere de N. Kholodkovsky). Despre ce e vorba? Trageți o concluzie despre unitatea lumii organice, care se manifestă prin diversitatea ei.

7.2.1. Dovezi pentru evoluția lumii organice

Dovezi ale evoluției - dovezi ale originii comune a tuturor organismelor din strămoși comuni, variabilitatea speciilor și apariția unor specii din altele

Dovezile pentru evoluție sunt împărțite în grupuri.

1. citologice. Toate organismele (cu excepția virusurilor) sunt compuse din celule care au o structură și o funcție comună.

2. Biochimic. Toate organismele sunt făcute din aceleași substanțe chimice: proteine, acizi nucleici etc.

3. Anatomic comparativ:

unitate de structură a organismelor într-un tip, clasă, gen etc. De exemplu, toți reprezentanții clasei de mamifere se caracterizează printr-un cortex foarte dezvoltat al emisferelor cerebrale ale creierului anterior, dezvoltarea intrauterină, hrănirea tinerilor cu lapte, păr, o inimă cu patru camere și separarea completă a sângelui arterial și venos, sânge cald, plămâni structurii alveolare:

organele omoloage sunt organe care au aceeași origine, indiferent de funcțiile pe care le îndeplinesc. De exemplu, membre ale vertebratelor, modificări ale rădăcinilor, tulpinilor și frunzelor la plante;

rudimente - resturi de organe (caracteristici) prezente la stramosi. De exemplu, o persoană are rudimente precum coccisul, apendicele, a treia pleoapă, molarii de minte, mușchii care mișcă auriculul etc.;

atavisme - apariția bruscă la indivizi individuali a organelor (personajelor) strămoșilor lor. De exemplu, nașterea unor persoane cu coadă, păr gros pe corp, mameloane suplimentare, colți foarte dezvoltați etc.

4. Dovezi embriologice. Acestea includ: asemănarea gametogenezei, prezența unui stadiu unicelular în dezvoltare - zigotul; asemănarea embrionilor în stadiile incipiente de dezvoltare; legătura dintre ontogenie și filogenie.

Embrionii organismelor din multe grupuri sistematice sunt asemănători între ei și, cu cât organismele sunt mai aproape, cu atât mai mult până la etapa ulterioară de dezvoltare a embrionului se menține această similitudine (Fig. 7.8). Pe baza acestor observații, E. Haeckel și F. Müller au formulat legea biogenetică - fiecare individ în stadiile incipiente ale ontogenezei repetă unele dintre trăsăturile structurale de bază ale strămoșilor săi. Astfel, ontogenia (dezvoltarea individuală) este o scurtă repetare a filogeniei (dezvoltarea evolutivă).

6. Dovezi relicve. În prezent, există descendenți ai formelor de tranziție (Fig. 7.11), de exemplu, celacantul de pește cu aripioare lobe este un descendent al unei forme de tranziție între pești și amfibieni, tuateria este un descendent al unei forme de tranziție între amfibieni și reptile; ornitorinc - un descendent al unei forme de tranziție între reptile și mamifere

7. Dovezi biogeografice. Asemănări și diferențe între organismele care trăiesc în diferite zone biogeografice. De exemplu, mamiferele marsupiale supraviețuiesc doar în Australia.

7.2.2. Originea vieții

Dezvoltarea opiniilor despre originea vieții. Din cele mai vechi timpuri și până în zilele noastre, omenirea a căutat un răspuns la întrebarea despre originea vieții pe Pământ. Anterior se credea că generarea spontană a vieții din materie neînsuflețită era posibilă. Potrivit oamenilor de știință din Evul Mediu, peștii se puteau naște din nămol, viermi din sol, șoareci din cârpe murdare, muște din nămol putrede.

carne. În secolul al XVII-lea Omul de știință italian F. Redi a realizat un experiment original: a pus bucăți de carne în vase de sticlă, pe unele le-a lăsat deschise, iar pe altele le-a acoperit cu muselină. Larvele de muște au apărut numai în vase deschise (Fig. 7.12). La mijlocul secolului al XIX-lea. Microbiologul francez L. Pasteur a pus bulionul sterilizat într-un balon cu gâtul lung și îngust în formă de B. Bacteriile și alte organisme din aer s-au așezat sub influența gravitației în partea inferioară curbată a gâtului și nu au ajuns în bulion, în timp ce aerul a intrat în balon însuși (Fig. 7.13).

Diversitatea abordărilor la problema originii vieții. Nu există un consens între oamenii de știință cu privire la problema originii vieții, precum și la problema esenței vieții. Există mai multe abordări pentru a rezolva problema originii vieții, care sunt strâns legate între ele. Ele pot fi clasificate după cum urmează.

1) conform principiului că ideea, mintea sunt primare, iar materia este secundară (ipotezele idealiste) sau materia este primară, iar ideea, mintea sunt secundare (ipotezele materialiste);

2) conform principiului că viața a existat întotdeauna și va exista pentru totdeauna (ipotezele stării staționare) sau viața ia naștere la un anumit stadiu al dezvoltării lumii;

3) conform principiului că lucrurile vii provin numai din viețuitoare (ipotezele de biogeneză) sau este posibilă generarea spontană a viețuitoarelor din lucruri nevii (ipotezele de abiogeneză)",

4) conform principiului că viața a avut originea pe Pământ sau a fost adusă din spațiu (ipoteza panspermiei).

Să luăm în considerare cea mai semnificativă dintre ipoteze.

Creaționismul. Conform acestei ipoteze, viața a fost creată de un Creator. Creatorul este Dumnezeu, Ideea, Inteligența Supremă etc.

Pshotoza de stare staționară. Viața, ca și Universul însuși, a existat întotdeauna și va exista pentru totdeauna, căci ceea ce nu are început nu are sfârșit. În același timp, existența corpurilor și formațiunilor individuale (stele, planete, organisme) este limitată în timp: ele apar, se nasc și mor. În prezent, această ipoteză are în principal o semnificație istorică, întrucât este general acceptată „teoria Big Bang”, conform căreia Universul există pentru o perioadă limitată de timp; s-a format dintr-un singur punct în urmă cu aproximativ 15 miliarde de ani.

Fotoza panspermiei. Viața a fost adusă pe Pământ din spațiu și a prins rădăcini aici după ce condițiile favorabile pentru aceasta s-au dezvoltat pe Pământ. Această presupunere a fost făcută de omul de știință german G. Rihyur în 1865 și, în cele din urmă, formulată de omul de știință suedez S. Arrhenius în 1895. Sporii bacterieni, care sunt în mare măsură rezistenți la radiații, vid și temperaturi scăzute, ar fi putut ajunge pe Pământ cu meteoriți. și praful cosmic.Rezolvarea problemei despre cum a apărut viața în spațiu, din cauza dificultăților obiective, este amânată pentru o perioadă nedeterminată. Ar fi putut fi creat de Creator, ar fi existat pentru totdeauna sau a apărut din materia neînsuflețită. Recent, printre oamenii de știință au apărut tot mai mulți susținători ai ipotezei panspermiei.

Abiogeneza fotică (generarea spontană de viețuitoare din lucruri nevii și evoluția biochimică ulterioară). În 1924, biochimistul rus A.I. Oparin, iar mai târziu, în 1929, savantul englez J. Haldane, au sugerat că viețuitoarele au apărut pe Pământ din materia neînsuflețită ca urmare a evoluției chimice - transformări chimice complexe ale moleculelor. Acest eveniment a fost favorizat de condițiile existente pe Pământ la acea vreme.

Conform acestei ipoteze, se pot distinge patru etape în procesul de formare a vieții pe Pământ -

1) sinteza compușilor organici cu greutate moleculară mică din gazele atmosferei primare;

2) polimerizarea monomerilor pentru a forma lanțuri de proteine ​​și acizi nucleici;

3) formarea unor sisteme separate de faze de substanțe organice, separate de mediul extern prin membrane;

4) apariția celulelor simple cu proprietățile viețuitoarelor, inclusiv a aparatului de reproducere care realizează transformarea
dând celulelor fiice toate proprietățile chimice și metabolice ale celulelor părinte.

Primele trei etape aparțin perioadei de evoluție chimică; din a patra începe evoluția biologică.

Astfel, substanțele organice ar putea fi create în oceanul primordial din compuși anorganici simpli. Ca urmare a acumulării de substanțe organice în ocean, s-a format așa-numitul „bulion primar”. Apoi, combinând, proteinele și alte molecule organice au format picături de coacervate, care au servit drept prototip
Celule Picăturile de coacervate au fost supuse selecției naturale și au evoluat. Primele organisme au fost heterotrofe. Pe măsură ce rezervele „bulionului primar” au fost consumate, au apărut autotrofe.

Trebuie remarcat faptul că din punctul de vedere al teoriei probabilităților, probabilitatea de a sintetiza biomolecule foarte complexe în condiția unor combinații aleatorii ale părților lor constitutive este extrem de scăzută.

IN SI. Vernadsky despre originea și esența vieții și a biosferei. IN SI. Vernadsky și-a conturat părerile despre originea vieții în următoarele teze.

1. Nu a existat un început de viață în cosmos pe care îl observăm, deoarece nu a existat un început al acestui cosmos. Viața este eternă, deoarece cosmosul este etern și a fost întotdeauna transmisă prin biogeneză.

2. Viața, veșnic inerentă Universului, a apărut nouă pe Pământ, embrionii ei au fost aduși în mod constant din exterior, dar au luat stăpânire pe Pământ doar atunci când oportunitățile au fost favorabile acestui lucru.

3. Viața pe Pământ a existat dintotdeauna. Durata de viață a unei planete este doar durata vieții pe ea. Viața este veșnică din punct de vedere geologic (planetar). Vârsta planetei este de nedeterminat.

4. Viața nu a fost niciodată ceva întâmplător, înghesuit în niște oaze separate. Era distribuit peste tot și materia vie a existat întotdeauna sub forma unei biosfere.

5. Cele mai vechi forme de viață - zdrobitoarele - sunt capabile să îndeplinească toate funcțiile din biosferă. Aceasta înseamnă că este posibilă o biosferă formată numai din procariote. Probabil că ea a fost așa în trecut.

6. Materia vie nu putea proveni din materie inertă. Nu există pași intermediari între aceste două stări ale materiei. Dimpotrivă, ca urmare a influenței vieții, s-a produs evoluția scoarței terestre.

Astfel, trebuie recunoscut că până în prezent, niciuna dintre ipotezele existente despre originea vieții nu are dovezi directe, iar știința modernă nu are un răspuns fără ambiguitate la întrebarea despre originea vieții.

7.2.3. O scurtă istorie a dezvoltării lumii organice

Vârsta Pământului este de aproximativ 4,6 miliarde de ani. Viața de pe Pământ a apărut în ocean cu mai bine de 3,5 miliarde de ani în urmă.

O scurtă istorie a dezvoltării lumii organice este prezentată în tabel. 7.2. Filogeneza principalelor grupuri de organisme este prezentată în Fig. 7.15. Lumea organică a erelor trecute este recreată în Fig. 7.16-7.21.

Istoria dezvoltării vieții pe Pământ este studiată din resturile fosile ale organismelor sau urmele activității lor vitale. Se găsesc în roci de diferite vârste.

Scara geocronologică a istoriei dezvoltării lumii organice a Pământului include ere și perioade (vezi Tabelul 7.2). Se disting următoarele ere: Archean (Arheean) - epoca vieții antice, Proterozoic (Proterozoic) - epoca vieții primare, Paleozoic (Paleozoic) - epoca vieții antice, Mezozoic (Mezozoic) - epoca vieții de mijloc, Cenozoic (Cenozoic) - era vieții noi. Denumirile perioadelor se formează fie din denumirile locurilor în care au fost găsite pentru prima dată zăcămintele corespunzătoare (orașul Perm, județul Devon), fie din procesele care au avut loc în acel moment (în perioada Cărbunelui - Carboniferul -). a avut loc aşezarea zăcămintelor de cărbune, în Cretacic - cretă etc. .).

Epoca arheică (era vieții antice: 3500 (acum 3800 2600 milioane de ani). Primele organisme vii de pe Pământ au apărut, conform diverselor surse, în urmă cu 3,8-3,2 miliarde de ani. Acestea erau anaerobi heterotrofe procariote (prenucleare, hrănindu-se cu gata preparate). substanțe organice, neavând nevoie de oxigen).Ei trăiau în oceanul primar și se hrăneau cu substanțe organice dizolvate în apa acestuia, create abiogen din substanțe anorganice sub influența energiei razelor ultraviolete ale Soarelui și a descărcărilor fulgerelor.

Atmosfera Pământului era alcătuită în principal din CO2, CO, H2, N7, vapori de apă, cantități mici de N113, H25, CH4 și aproape că nu conținea oxigen liber 02. Absența oxigenului liber a oferit oportunitatea acumulării de substanțe organice create abiogen în ocean, altfel acestea ar fi defalcate imediat de oxigen.

Primii heterotrofe au efectuat oxidarea substanțelor organice în mod anaerob - fără participarea oxigenului prin fermentație. În timpul fermentației, substanțele organice nu sunt complet descompuse și se produce puțină energie. Din acest motiv, evoluția în primele etape ale vieții a fost foarte lentă.

De-a lungul timpului, heterotrofei s-au înmulțit foarte mult și au început să le lipsească materia organică creată abiogen. Apoi au apărut anaerobii autotrofi procarioți. Ei puteau sintetiza singuri substanțele organice din anorganice, mai întâi prin chimiosinteză și apoi prin fotosinteză.

Prima a fost fotosinteza anaerobă, care nu a fost însoțită de eliberarea de oxigen:

6С0 2 + 12Н 2 5 -> С(,Н 12 0 6 + 125 + 6 Н,0

Apoi a apărut fotosinteza aerobă:

6С0 2 + 6Н 2 0 -> СБН, 2 0 6 + 60,

Fotosinteza aerobă a fost caracteristică creaturilor asemănătoare cu cianobacteriile moderne.

Oxigenul liber eliberat în timpul fotosintezei a început să oxideze fierul divalent și compușii de sulf și mangan dizolvați în apa oceanului. Aceste substanțe s-au transformat în forme insolubile și s-au așezat pe fundul oceanului, unde au format zăcăminte de minereuri de fier, sulf și mangan, care sunt folosite în prezent de oameni.

Oxidarea substanțelor dizolvate în ocean a avut loc de-a lungul a sute de milioane de ani și numai atunci când rezervele lor din ocean au fost epuizate, oxigenul a început să se acumuleze în apă și să se difuzeze în atmosferă.

Trebuie remarcat faptul că o condiție prealabilă pentru acumularea de oxigen în ocean și atmosferă a fost îngroparea unora din materia organică sintetizată de organisme pe fundul oceanului. În caz contrar, dacă toată materia organică ar fi descompusă cu participarea oxigenului, nu ar mai rămâne exces și oxigenul nu s-ar putea acumula. Corpurile necompuse ale organismelor s-au așezat pe fundul oceanului, unde au format depozite de combustibili fosili - petrol și gaze.

Acumularea de oxigen liber în ocean a făcut posibilă apariția aerobilor autotrofe și heterotrofe.Acest lucru s-a întâmplat când concentrația de 0 2 în atmosferă a atins 1% din nivelul actual (și este egală cu 21 6C0 2 + 6H 2 0 + 38ATP.

De când procesele aerobe au început să elibereze mult mai multă energie, evoluția organismelor s-a accelerat semnificativ.

Ca urmare a simbiozei diferitelor celule procariote, au apărut primele eucariote (nucleare).

Ca urmare a evoluției eucariotelor, a apărut procesul sexual - schimbul de material genetic între organisme - ADN. Datorită procesului sexual, evoluția a mers și mai rapid, deoarece variației mutaționale i s-a adăugat variabilitatea combinativă.

La început, eucariotele au fost unicelulare, iar apoi au apărut primele organisme multicelulare. Tranziția la multicellularity™ în plante, animale și ciuperci a avut loc independent una de cealaltă.

Organismele multicelulare au primit o serie de avantaje față de cele unicelulare:

1) o lungă durată a ontogenezei, deoarece în timpul dezvoltării individuale a organismului unele celule sunt înlocuite cu altele;

2) descendenți numeroși, deoarece organismul poate aloca mai multe celule pentru reproducere;

3) dimensiune semnificativă și structură corporală variată, care oferă o rezistență mai mare la factorii externi de mediu datorită stabilității mediului intern al corpului.

Oamenii de știință nu au un consens cu privire la problema când a apărut procesul sexual și multicelularitatea - în epoca arheică sau proterozoică.

Era proterozoică (era vieții primare: acum 2600-570 milioane de ani). Apariția organismelor pluricelulare a accelerat și mai mult evoluția, iar într-o perioadă relativ scurtă (la scară de timp geologică) au apărut diverse tipuri de organisme vii, adaptate la diferite condiții de viață. Noi forme de viață au ocupat și au format nișe ecologice din ce în ce mai noi în diferite zone și adâncimi ale oceanului. Rocile vechi de 580 de milioane de ani conțin deja amprente de creaturi cu schelete dure, ceea ce face mult mai ușor de studiat evoluția din această perioadă. Scheletele dure servesc drept suport pentru corpurile organismelor și ajută la creșterea dimensiunii acestora.

Până la sfârșitul erei proterozoice (acum 570 de milioane de ani), se dezvoltase un sistem producător-consumator și se formase un ciclu biogeochimic de substanțe oxigen-carbon.

Era paleozoică (era vieții antice: acum 570-240 de milioane de ani).

În prima perioadă a erei paleozoice - Cambrianul (acum 570-505 milioane de ani) - a avut loc o așa-numită „explozie evolutivă”: în scurt timp s-au format aproape toate tipurile de animale cunoscute în prezent. Întregul timp evolutiv care a precedat această perioadă a fost numit Precambrian sau criptozoic („era vieții ascunse”) - aceasta este 7/jj din istoria Pământului. Timpul de după Cambrian a fost numit Fanerozoan („era vieții manifeste”).

Pe măsură ce s-a format din ce în ce mai mult oxigen, atmosfera a dobândit treptat proprietăți oxidante. Când a ajuns concentrația de 0 2 în atmosferă lOfS? de la nivelul modern (la limita silurian-devoniană), la o altitudine de 20-25 km, în atmosferă a început să se formeze stratul de ozon. S-a format din 0 2 molecule sub influența energiei razelor ultraviolete ale Soarelui:

o 2 + o -> o,

Moleculele de ozon (0 3) au capacitatea de a reflecta razele ultraviolete. Ca urmare, ecranul cu ozon a devenit o protecție pentru organismele vii de razele ultraviolete dăunătoare în doze mari. Înainte de aceasta, boul a servit drept protecție. Acum viața are ocazia să iasă din ocean pe uscat.

Apariția viețuitoarelor pe uscat a început în perioada Cambriană: bacteriile au ajuns primele, apoi ciupercile și plantele inferioare. Ca urmare, solul s-a format pe uscat iar în perioada siluriană (acum 435-400 de milioane de ani) pe uscat au apărut primele plante vasculare - psilofitele. Accesul la pământ a contribuit la apariția țesuturilor vegetale (tegumentare, conductoare, mecanice etc.) și a organelor (rădăcini, tulpini, frunze). Ca urmare, au apărut plante superioare. Primele animale terestre au fost artropode, descinde din crustacee marine.

În acest moment, cordatele au evoluat în mediul marin: peștii vertebrați au evoluat din cordate nevertebrate, iar în Devonian, amfibienii au evoluat din pești cu aripioare lobite. Ei au dominat pământul timp de 75 de milioane de ani și au fost reprezentați de forme foarte mari. În perioada Permian, când clima a devenit mai rece și mai uscată, reptilele au câștigat superioritate față de amfibieni.

Era mezozoică (era vieții mijlocii: acum 240-66 de milioane de ani). În epoca mezozoică - „era dinozaurilor”, reptilele și-au atins perioada de glorie (s-au format numeroasele lor forme) și au declin. În Triasic, au apărut crocodilii și țestoasele, iar clasa Mamiferelor a apărut din reptilele cu dinți de fiară. De-a lungul erei mezozoice, mamiferele erau mici și nu erau răspândite. La sfârșitul perioadei Cretacice, a avut loc o vată de frig și a avut loc o extincție în masă a reptilelor, ale căror cauze finale nu sunt pe deplin înțelese. Angiospermele (plantele cu flori) au apărut în perioada cretacică.

Era cenozoică (era vieții noi: acum 66 de milioane de ani - prezent). În epoca cenozoică, mamiferele, păsările, artropodele și plantele cu flori s-au răspândit. A apărut un bărbat.

În prezent, activitatea umană a devenit un factor important în dezvoltarea biosferei.