Философские проблемы науки и техники

Накапливаясь, микроэволюционные процессы выражаются внешне в макроэволюционных явлениях, т.е. макроэволюция представляет собой обобщенную картину эволюционных изменений. Поэтому на уровне макроэволюции обнаруживаются общие тенденции, направления и закономерности эволюции живой природы, которые не поддаются наблюдению на уровне микроэволюции

СТЭ более аргументированно и обоснованно истолковывает факторы и движущие силы эволюции, выделяя среди них основные и не основные факторы.

К основным факторам процесса эволюции Дарвин относил:

–изменчивость;

–наследственность;

–борьбу за существование. СТЭ к этим факторам добавляет:

–мутационные процессы;

–популяционные волны численности;

–изоляцию.

Исходя из сказанного выше, основные положения синтетической теории эволюции сводятся к четырем утверждениям:

1)главным фактором эволюции является естественный отбор, интегрирующий и регулирующий действие всех остальных факторов (мутагенеза, гибридизации, миграции, изоляции и др.);

2)эволюция протекает дивергентно, постепенно, посредством отбора случайных мутаций, а новые формы образуются через наследственные изменения;

3)эволюционные изменения случайны и ненаправленны; исходным материалом для них являются мутации; исходные организации популяции и изменения внешних условий ограничивают и направляют наследственные изменения;

111

4) макроэволюция, ведущая к образованию надвидовых групп, осуществляется только посредством процессов микроэволюции.

Главная задача СТЭ – предсказать возможности эволюционных преобразований и управлять эволюционным процессом. Большую роль в решении этой задачи играет одна из наиболее перспективных биологических наук – генетика.

Казалось бы, появление генетики должно было решить многие вопросы эволюционной теории, до сих пор остававшиеся без ответа. Но первые генетики противопоставили данные своих исследований дарвинизму, в результате чего в эволюционной теории возник глубокий кризис. Выступление генетиков против учения Дарвина вылилось в широкий фронт, объединяющий несколько течений: мутационизм, гибридогенез, преадаптационизм и др. Все они объединились под общим названием генетического антидарвинизма.

Так, открытие устойчивости генов трактовалось как их неизменность. Это способствовало распространению антиэволюционизма (У. Бетсон). Мутационная изменчивость отождествлялась с эволюционными преобразованиями, что исключало необходимость отбора как главной причины эволюции.

Венцом этих построений стала теория номогенеза Л.С. Берга, созданная в 1922 году. Основу ее составила идея об эволюции как запрограммированном процессе реализации внутренних, присущих всему живому закономерностей. Он считал, что организмы обладают внутренней силой неизвестной природы, действующей целенаправленно, независимо от внешней среды, в сторону усложнения организации. В доказательство этого Берг приводил множество данных по конвергентной и параллельной эволюции разных групп растений и животных.

Из всех этих споров со всей очевидностью следовало, что генетика и дарвинизм должны были найти общий язык. Но

112

прежде чем приступать к рассмотрению дальнейшего развития теории эволюции, следует подробнее остановиться на основных положениях генетики, без которой современный дарвинизм был бы невозможен.

6.2. Основы генетики

Центральными понятиями генетики являются «ген» и геном. Это – единицы наследственности.

Ген представляет собой внутриклеточную молекулярную структуру. Как мы знаем сегодня, ген – это участок молекулы ДНК, находящийся в хромосоме, в ядре клетки, а также в ее цитоплазме и органоидах. Ген определяет возможность развития одного элементарного признака или синтез одной белковой молекулы. Число генов в крупном организме может достигать многих миллиардов. В организме гены являются своего рода «мозговым центром». В них фиксируются признаки и свойства организма, передающиеся по наследству.

Совокупность всех генов одного организма называется

генотипом.

Совокупность всех вариантов каждого из генов, входящих в состав генотипов определенной группы особей или вида в целом, называется генофондом. Например, у мухи дрозофилы известна целая серия из 12 генов окраски глаза (красная, коралловая, вишневая, абрикосовая и т.д. до белого цвета). Генофонд является видовым, а не индивидуальным признаком.

Совокупность всех признаков одного организма называется фенотипом. Фенотип представляет собой результат взаимодействия генотипа и окружающей среды.

Гено́м – совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе

113

геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК.

Существует также и другое определение термина «геном», в котором под геномом понимают совокупность генетического материала гаплоидного набора хромосом данного вида.

У человека (Homo sapiens) геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре, а также митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомы, две половые хромосомы Х и Y, а также митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований.

Первоначальный смысл этого термина указывал на то, что понятие генома, в отличие от генотипа, является генетической характеристикой вида в целом, а не отдельной особи. С развитием молекулярной генетики значение данного термина изменилось. Внастоящее время под «геномом» понимают совокупность наследственного материала конкретного представителя вида, примером может служить международный проект «1000 геномов», целью которого является секвенирование геномов 1000 человек. Секвенирование – определение аминокислотной или нуклеотидной последовательности (от лат. sequentum – последовательность. В результате секвенирования получают формальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров в текстовом виде. Размеры секвенируемых участков ДНК обычно не превышают 100 пар нуклеотидов). В результате секвенирования перекрывающихся участков ДНК получают последовательности участков генов, целыхгеновидажеполных геномоворганизмов).

В основу генетики были положены закономерности наследственности, обнаруженные австралийским ученым

Иоганном Грегором Менделем. Он скрещивал разные сорта гороха (гибридизация), в результате получал гибрид первого поколения. В ходе исследования были открыты три закона наследственности, позднее названные «законами Менделя».

114

I закон Менделя. При скрещивании двух организмов, отличающихся друг от друга одной парой альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей. Выбор этого признака зависит от того, какой из генов является доминантным (более сильным), а какой рецессивным (более слабым).

Например: скрестили горох с красными и белыми цветками. Красный признак оказался доминирующим. Все гибриды первого поколения будут с красными цветками.

II закон Менделя. При скрещивании двух потомков (гибридов) первого поколения во втором поколении наблюдается расщепление признаков в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1.

Предположим, что мы скрестили два красных цветка, полученных при скрещивании в первом поколении. Какими будут цветы их потомков? Казалось бы, ответ очевиден: только красными. Но нет. Примерно у четверти из них цветки внезапно вновь окрасятся в белый цвет.

III закон Менделя. При скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.

Важным этапом в становлении генетики было создание хромосомной теории наследственности, связанной с именем Томаса Моргана. Он пришел к выводу, что гены находятся в хромосомах. При делении клеток (митоз) образовавшиеся клетки получают в точности такой же набор хромосом, как и материнские.

Ответила генетика и на вопрос о происхождении половых различий. Так, у человека из 23 пар хромосом 22 пары одинаковы у мужского и женского организма, а одна пара – различна. Именно благодаря этой паре различаются два пола,

115

эту пару называют половыми хромосомами (в отличие от аутосом – одинаковых хромосом).

Половые хромосомы у женщин одинаковы, их называют Х-хромосомами (Х Х). У мужчин также имеется Х-хромосома и еще одна Y-хромосома (Х Y). Для каждого человека решающую роль в определении пола играет Y-хромосома.

Следующим важным этапом в развитии генетики стало открытие ДНК в передаче наследственной информации. В ходе исследования было установлено, что основная функция

генов – кодирование синтеза белков.

Затем определили тонкую структуру генов, молекулярный механизм функционирования генетического кода; был понят язык, на котором записана генетическая информация.

Открытие способности генов к перестройке, изменению является крупнейшим открытием современной генетики. Эта способность к наследственной изменчивости получила в генетике название мутации (от лат. mutatio – изменение). Причиной мутаций служат различные физические (космические лучи, радиоактивность и т.д.) и химические (токсичные соединения) причины – мутагены. В последнее время обнаружены внутренние механизмы мутаций, вписанные непосредственно в геном.

Изменчивость может быть обеспечена не только мутациями, но и сочетаниями отдельных генов и хромосом.

Одним из наиболее опасных видов мутагенов являются вирусы. Они не имеют клеточного строения, не способны сами синтезировать белок, поэтому получают необходимые для жизнедеятельности вещества, проникая в живую клетку и используя чужие органические вещества и энергию. У человека вирусы вызывают множество заболеваний.

Большая часть этих выводов была сделана в последние десятилетия ХХ века. Результаты открытий генетики показали ее связь с дарвиновской эволюцией (это отметил еще

116

Г. Мендель). Объединение этих направлений стало основой синтетической теории эволюции (СТЭ).

Вопросы для самопроверки

1.Чем живое отличается от неживого?

2.В чем заключается сущность жизни?

3.Что первично: белки или нуклеиновые кислоты?

4.Какая из информационных молекул ДНК или РНК появилась раньше?

5.Кто ввел понятие «биосфера»?

6.Как формировалась биосфера Земли?

7.Молекулярно-генетические основы наследственности.

8.Молекулярно-генетические основы изменчивости.

9.Основные положения СТЭ.

10.В чем суть законов наследственности Г. Менделя?

117

Глава 7 ЧЕЛОВЕК КАК ПРЕДМЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

7.1.Происхождение человека и его сущность

СXIX века в науке господствует вытекающая из теории Дарвина концепция происхождения человека от общих с обезьянами предков. Шимпанзе среди всех обезьян – наш самый близкий родственник. При исследовании ДНК происхождение человека от обезьяноподобных предков вполне подтверждается. Генетические различия на уровне ДНК между людьми составляют в среднем 1 нуклеотид из 1000 (то есть 0,1 %), между человеком и шимпанзе – 1 нуклеотид из 100 (т.е. 1 %).

По размеру генома человек и высшие приматы не отличаются друг от друга, но отличаются по количеству хромосом – у человека на одну пару меньше. У человека 23 пары хромосом, т.е. всего 46. У шимпанзе 48 хромосом, на одну пару больше. В процессе эволюции у предков человека две разных хромосомы приматов объединились в одну. Подобные изменения числа хромосом встречаются и в эволюции других видов. Они могут быть важны для генетической изоляции группы в процессе видообразования, так как в большинстве случаев особи с разным числом хромосом не дают потомства. Время расхождения человека с шимпанзе по разным оценкам варьирует от 5,4 до 7 млн лет назад.

Сходство человека с животным состоит в том, что, вопервых, у них одинаковый вещественный состав, строение и поведение организмов. Во-вторых, человеческий зародыш проходит в своем развитии те же стадии, которые прошла эволюция животного. В-третьих, у человека имеются рудиментарные органы, которые выполняли важные функции у животных и сохранились у человека, хотя уже не нужны ему.

118

Отличия человека от животных носят фундаментальный характер. Во-первых, даже высшие животные не обладают способностью к понятийному мышлению, т.е. к формированию отвлеченных, абстрактных представлений о предметах. Представления животных всегда конкретны, а мышление человека может быть абстрактным, отвлеченным, обобщающим, понятийным, логическим. С этим отличием связано и то, что человек обладает особым языком (речью), в отличие от языка животных: абстрактный язык человека является материальным носителем понятийного мышления. Третье отличие человека от животных – способность к труду. Человек способен изготавливать, создавать орудия труда с помощью орудий труда. Через такую активность возникает принципиально новая коммуникативная среда обитания для становящихся людей.

Эти фундаментальные отличия человека от животных: понятийное мышление, речь, труд (творчество) – стали теми путями, по которым шло обособление человека от природы. Человек по своей природе «надприродное существо».

Рассматривая вопрос о появлении жизни на Земле, мы установили, что это стало возможным благодаря скачку материи в эволюции Вселенной. Противоречие между организмом и средой, благодаря которому выживают сильнейшие, наиболее приспособленные виды, и погибают те виды, которые не смогли адаптироваться к запросам среды, заменяется на противоположное. Среда оказывается зависимым от производителей элементом противоречия «среда–организм». Роль организатора, преобразователя среды играют люди, сообща обустраивающие для себя новые условия жизни, конкуренции, сотрудничества, расселения и т.д. Человека можно, по сути, назвать творцом своей среды, хотя адаптивные функции у него остаются очень важными. От уровня адаптации зависит жизнь человека, а от уровня преобразовательной активности зависит его социальность, человечность, сознание, речь.

119

Именно с этого периода (возникновения человека) жизнь на нашей планете, появившаяся в форме примитивной биосферы, получила толчок к ускоренному развитию (своего рода катализатор, фермент).

Палеонтологические исследования последних лет дали дополнительные доказательства того, что человек своими корнями уходит в биосферу.

Человек разумный – вид рода Люди (Homo) из семейства гоминид в отряде приматов, единственный живущий в настоящее время. Неоантропы (др.-греч.νέος – новый и ἄνθρωπος – человек) – обобщённое название людей современного вида, ископаемых и ныне живущих.

От ближайшего вида – неандертальцев – человек разумный отличается рядом особенностей строения скелета (высокий лоб, редукция надбровных дуг, наличие сосцевидного отростка височной кости, отсутствие затылочного выступа – «костного шиньона», вогнутое основание черепа, наличие подбородочного выступа на нижнечелюстной кости, «кинодонтные» коренные зубы, уплощенная грудная клетка, как правило, относительно более длинные конечности) и пропорциями отделов головного мозга («клювовидные» лобные доли у неандертальцев, широко округленные у человека разумного). В настоящее время идет работа по расшифровке генома неандертальцев, которая позволяет углубить представления о характере отличий этих двух видов.

Во второй половине XX века ряд исследователей предложили считать неандертальцев подвидом Homo Sapiens – Homo sapiens neanderthalensis. Основанием для этого послужили исследования физического облика, образа жизни, интеллектуальных способностей и культуры неандертальцев. Кроме того, неандертальцев часто рассматривали как непосредственных предков современного человека. Однако сравнение митохондриальной ДНК людей и неандертальцев позволяет предположить, что расхождение их эволюционных

120