Лекция № 7
Введение в теорию эволюции. Эволюционное учение План
1. Развитие эволюционных представлений.
2. Теория эволюции Ламарка
3. Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина
4. Движущие силы эволюции
5. Основные направления эволюции
1. Развитие эволюционных представлений.
Теории, касающиеся возникновения жизни, разнообразны и далеко не все достоверны.
Среди главных теорий возникновения жизни на Земле следует упомянуть следующие:
1. жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креоционизм);
2. жизнь возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение);
3. жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния);
4. жизнь занесена на нашу планету извне (теория панспермии);
5. жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (биохимическая эволюция).
Согласно теории креоционизма жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом (поддерживается всеми последователями религиозных учений). В 1950 г. архиепископом Ашер из г. Арма (Ирландия) вычислил, что бог сотворил мир в октябре 4004 г. до нашей эры и закончил свой труд 23 октября в 9 часов утра, создав человека.
Процесс общественного сотворения мира мыслится как имеющий место лишь единожды и потому не доступный для наблюдения; этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию божественного сотворения за рамки научного исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а поэтому она никогда не будет в состоянии ни доказать, ни отвергнуть эту концепцию.
Теория самопроизвольного зарождения была распространена в древнем Китае, Вавилоне, Египте в качестве альтернативы креоционизму, с которым она сосуществовала. В Библии (Книги бытия) описано, что виды организмов созданы в их нынешних формах, после чего уже никогда не изменялись.
Аристотель (384-322 гг. до н.э.), которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории самопроизвольного зарождения. Он считал, что лягушки и насекомые заводятся в сырой почве; другие авторы считали, что черви и водоросли заводятся в стоячей воде, а личинки мух - в протухшем мясе.
В 1668 г. итальянец Ф.Реди произвел опыт, который опровергал теорию самопроизвольного зарождения (опыты со змеями и мухами).
Создание микроскопа (конец ХУ11 века) голландцем Антонио Левенгуком (обнаружение “анималькул” в прудах и лужах), опыты Ладзаро Спалланцани в ХУ111 в. (кипячение бульона), Луи Пастера и Джона Тиндаля в Х1Х в. (опыты с бактериями в колбах и воздухе) наносили сильный удар по теории спонтанного зарождения жизни и доказывали, что живые организмы любого размера происходят только от других живых организмов, а отсюда напрашивается вопрос: откуда взялись первые живые организмы на нашей планете?
По теории стационарного состояния Земля никогда не возникала, а существовала, как и виды организмов всегда. Большая часть доводов в пользу этой теории связана с отсутствием ряда связующих звеньев в палеонтологической летописи. Поэтому эта теория наиболее подробно разработана в направлении неясных аспектов эволюции.
Теория панспермии не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о ее внеземном происхождении. Появились сообщения о нахождении в метеоритах таких веществ, как цианогены, синильная кислота, органические соединения и объектов, напоминающих примитивные формы жизни, но доводы в пользу их биологической природы не очень убедительны.
Теория биохимической эволюции основывается на доводах о том, что первоначально на Земле происходила эволюция химических соединений, а затем примерно с одинаковой продолжительностью (около 2 млрд. лет), эволюция организмов (от пробионтов до современных представителей).
В наше время ученые полагают, что жизнь возникла из неживой материи, но только в условиях, резко отличающихся от нынешних, и на протяжении периода, длившегося миллиарды лет.
Есть, как предполагают ученые, четыре главных условия, а именно: наличие определенных химических веществ, наличие источника энергии, отсутствие газообразного кислорода и достаточно долгое время.
Но прежде чем говорить о первых двух условиях, необходимо обсудить третье и четвертое условия. После того, как появились простые органические молекулы, они должны были объединяться во все более крупные и сложные химические структуры, а вероятность этих событий кажется ничтожной. Однако при наличии безгранично долгого времени даже и самые маловероятные события должны рано или поздно произойти.
Отсутствие газообразного кислорода исключало его взаимодействие с органическими веществами и разрушение их. Соприкасаясь с О2 органические молекулы существовали бы на первобытной земле недолго и не успевали бы образовывать более сложные структуры. В этом одна из причин того, что самопроизвольное зарождение жизни из органических веществ в наше время невозможно.
В 1924 г. советский ученый Александр Опарин опубликовал работу, в которой он изложил свои представления о том, как могла возникнуть жизнь. В 1929 г. идею Опарина развил англичанин Дж.Холдейн. Дальнейшие исследования в этой области подтвердили идеи обоих ученых.
В 1953 г. Стэнли Миллер, только что окончивший университет, в ряде экспериментов моделировал условия, предположительно существовавшие на первобытной Земле. В созданной им установке, снабженной источником энергии, ему удалось синтезировать многие вещества, имеющие важное биологическое значение, в том числе ряд аминокислот, аденин и простые сахара, такие как рибоза.
Современные данные позволяют предполагать, что по мере образования в ходе “биохимической эволюции” более сложных органических веществ некоторые из них оказались способными использовать солнечную радиацию как источник энергии для синтеза новых клеточных материалов.
Известно, что самые первые фотосинтезирующие организмы были лишены метаболического пути, ведущего к образованию О2. Полагают, что на более позднем этапе возникли организмы, способные к фотосинтезу с выделением кислорода, подобные современным сине-зеленым водорослям, и это привело к постепенному накоплению кислорода в атмосфере. Увеличение количества О2 в атмосфере и его ионизация с образованием озонового экрана уменьшили количество ультрафиолетовой радиации, достигающей Земли. Это вызвало замедление синтеза новых сложных веществ, но одновременно повысило устойчивость преуспевающих форм жизни (накоплению аэробных форм) и обеспечило выход первых организмов на сушу.