Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1327 вузов, 5487 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
asman00000@mail.ru Работаю на МРТ, учусь на стоматолога,делитесь со мной файлами в ТГ ozzii05 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Медицинский Университет "РЕАВИЗ"
Предмет:
Биология
Файл:
Тейлор, Грин, Стаут 3 том [2013].pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
05.09.2026
Размер:
19 Мб
Скачать
☆
►Содержание►
270 Глава 25
В другой части хромосомы 6 расположена другая группа генов, которые называют генами HLAD. Они тоже участвуют в отторжении трансплантатов, хотя действуют подругому. Они также имеют много аллелей и необходимы для функционирования Тклеток другого типа, которые называются Тхелперами (разд. 14.9). У каждого человека есть две хромосомы 6 (дип лоидный набор) и, следовательно, два аллеля каждого из генов А, В, С, а также различные Dгены (повидимому, всего три). (Есть по крайней мере 40 аллелей А, 59 аллелей В и 12 ал лелей С.) Особая комбинация генов, детерми нирующих антигены А, В, С и D на хромосоме, называется гаплотипом (сокращение от «гапло идный генотип»). Поэтому у каждого человека есть два гаплотипа, по одному на каждой хро мосоме 6. Ввиду того, что гены одного гаплоти па находятся на одной и той же хромосоме и расположены не очень далеко друг от друга, во время мейоза они остаются вместе и вместе передаются от родителя к ребенку. Возможны миллионы комбинаций аллелей, однако изза наличия гаплотипов между членами семьи про является больше сходства, чем между людьми, не состоящими в родстве. Кроме того, некото рые гаплотипы встречаются чаще, чем другие, а некоторые дают более сильный иммунный ответ по сравнению с другими.
Чем больше различие между аллелями доно ра и реципиента, тем больше вероятность, что донорский орган будет отторгнут. Вместе с тем шансы больного на спасение можно повысить,
если в роли донора выступает человек, кото рый обладает гаплотипами, дающими сильный иммунный ответ; шансов еще больше, если доно ром является родственник. В случае трансплан тации почек это иногда возможно, поскольку человек может жить и с одной почкой. Идеально го совпадения, повидимому, можно добиться только в случае однояйцовых близнецов.
Группы крови АВО
К счастью, красные кровяные клетки человека (эритроциты) не проявляют того разнообразия МНСантигенов, которое обнаружено в других клетках (в отличие от эритроцитов некоторых животных, таких как мыши и куры). Если бы это имело место, было бы точно так же трудно найти подходящего донора крови, как и донора органа, и насчитывалось бы гораздо больше смертель ных случаев при переливании. Эритроциты со держат ряд белков, представляющих различные антигенные системы. Наиболее важная из них система АВО. А, В и О являются аллелями одно го гена. Аллели А и В кодируют соответственно А и Вантигены, которые являются гликопроте инами, тогда как белок, кодируемый Оаллелем, является нефункциональным. Функция этой системы неизвестна (о последствиях перелива ния крови см. разд. 14.9.9). Здесь мы отметим лишь, что при пересадке органов очень важно правильно подобрать группу крови, потому что А и Вантигены присутствуют на поверхности многих клеток.
2
2
6
6
ЭВОЛЮЦИЯ,
ИЛИ ИСТОРИЯ ЖИЗНИ
НА ЗЕМЛЕ
лово «эволюция» означает изменение чеголибо или коголибо во времени.
С
ческих теорий утверждает, что живые существа возникли в процессе эволюции из относительно простых химических соединений. Изучение эво люции служит отправной точкой для исследова ния природы самой жизни, ее происхождения, огромного разнообразия живых существ и прин ципиального сходства, лежащего в основе их структуры и функций.
численные теории возникновения жизни и воз можные способы видообразования. В изучении истории жизни всегда проявлялась склонность к доктринерству. Доктринерство можно опреде лить как сознательные попытки внедрения сле пой приверженности к какомулибо убеждению или учению. Подобный подход не только далек от научного, но и нечестен в интеллектуальном плане, и мы постараемся избежать его в данной книге.
наиболее распространенные теории происхож дения жизни, с тем чтобы учащиеся получили представление о существовании разных точек зрения на это событие. Б'ольшая часть данных, на которых основываются эти теории, умозри тельны, так как воспроизвести скольконибудь наглядно процессы, происходившие при воз никновении жизни, невозможно. Это относится
Одна из самых убедительных биологи
В этой главе мы попытаемся изложить много
В настоящей главе будут кратко изложены
как к научным, так и к теологическим построе ниям. Однако одна теория, теория эволюции, все больше воспринимается не как некая отдель ная теория, а как совокупность ряда научных ги потез, каждая из которых поддается проверке (см. приложение 2.1).
Научные данные, отобранные таким обра зом, чтобы создать связную картину процессов, лежащих в основе происхождения живых орга низмов и их разнообразия, будут представлены в этой главе и в гл. 27. Необходимость отбора уже делает картину не совсем объективной; впрочем, это касается изложения любой другой пробле мы, относится ли она к истории, естественным наукам или метафизике. Однако, подчеркивая ограничения, присущие фактическим данным и принимаемым допущениям, авторы старались придать представленной в этой книге картине ту степень объективности и гипотетичности, кото рая должна быть свойственна доброкачествен ному научному обзору. Следует подчеркнуть, что собранные в этой главе данные и сделанные на их основе выводы соответствуют сегодняшним взглядам. Эти взгляды постоянно пересматрива ются, и их достоверность ограничена уровнем наших знаний в каждый данный момент

26.1. Теории возникновения жизни

Теории, касающиеся возникновения Земли, да и всей Вселенной, разнообразны и далеко недо стоверны. Она могла возникнуть из сгустка ней
272 Глава 26
тронов в результате «Большого взрыва», ро диться в одной из черных дыр или же была созда на Творцом. Вопреки бытующим представлени ям, наука не в состоянии опровергнуть идею о божественном сотворении Вселенной. В свою очередь сторонники теологических теорий не обязательно отвергают гипотезу ученых о том, что жизнь в процессе своего развития приобрела черты, объяснимые на основе законов природы.
Из главных теорий возникновения жизни на
Земле следует упомянуть следующие:
1) жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креацио низм);
2) жизнь возникала многократно из неживой материи в процессе самопроизвольного за рождения;
3) жизнь существовала всегда (теория стацио нарного состояния);
4) жизнь была занесена на нашу планету извне (панспермия);
5) жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся законам химии и физики (биохимическая эволюция).
Далее мы посвятим каждой из этих теорий не
большой раздел.
26.1.1. Креационизм
Согласно этой теории, жизнь возникла в резуль тате какогото сверхъестественного события в прошлом; такого взгляда придерживаются по следователи почти всех наиболее распространен ных религиозных учений. В 1650 г. архиепископ Ашер из г. Арма (Ирландия) вычислил, что бог начал творить мир 1 октября 4004 г. до н. э. и за кончил свой труд 23 октября в 9 часов утра созда нием человека. Ашер получил эту дату, сложив возрасты всех людей, упоминающихся в библей ской генеалогии, от Адама до Христа («кто кого родил»). С точки зрения арифметики это разум но, однако при этом получается, что Адам жил в то время, когда, судя по археологическим дан ным, на Ближнем Востоке существовала хорошо развитая городская цивилизация.
Традиционное иудейскохристианское пред ставление о сотворении мира, изложенное в Кни ге Бытия (1:1–26), вызвало и продолжает вызывать споры. Все христиане признают, что Библия – это
завет Господа людям, однако по вопросу о про должительности «дня», упоминающегося в Книге Бытия, существуют разногласия. Некоторые счи тают, что мир и все населяющие его организмы были созданы за 6 дней, каждый продолжитель ностью по 24 ч. Они отвергают любые другие точ ки зрения и целиком полагаются на вдохновение, созерцание и божественное откровение. Другие христиане не относятся к Библии как к научному труду и считают, что в Книге Бытия изложено в понятной для людей всех времен форме тео логическое откровение о сотворении всех живых существ всемогущим Творцом. Для них описание сотворения живых существ скорее относится к ответу на вопрос «почему?», а не «каким обра зом?». Если наука в поисках истины широко использует наблюдение и эксперимент, то бого словие постигает истину через божественное откровение и веру.
«Вера же есть осуществление ожидаемого и уве ренность в невидимом... Верою... познаем, что вещи устроены словом Божьим, так что из неви димого произошло видимое» (послание к евреям, 11:1,3).
Вера признает вещи, которым нет доказа тельств в научном смысле слова. Это означает, что логически не может быть противоречия меж ду научным и богословским объяснением сотво рения мира, так как эти две сферы мышления взаимно исключают друг друга. Для ученого на учная истина всегда содержит элемент гипотезы, предварительности, но для верующего теологи ческая истина абсолютна.
Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и потому недоступный наблюдению; этого доста точно, чтобы вынести всю концепцию божест венного творения за рамки научного исследова ния. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а поэтому она никогда не сможет ни доказать, ни опровергнуть эту концепцию.
26.1.2. Самопроизвольное
(спонтанное) зарождение
Эта теория была распространена в древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтерна тивы креационизму, с которым она сосущество вала. Аристотель (384–322 гг. до н. э.), часто провозглашаемый основателем биологии, при
Эволюция, или история жизни на Земле 273
держивался теории самопроизвольного зарож дения. На основе собственных наблюдений он развивал эту теорию дальше, связывая все орга низмы в непрерывный ряд — «лестницу приро ды» (scala natura).
«Ибо природа совершает переход от безжизнен ных объектов к животным с такой плавной последовательностью, поместив между ними существа, которые живут, не будучи при этом животными, что между соседними группами, благодаря их тесной близости, едва можно заме тить различия» (Аристотель).
Этим утверждением Аристотель подкрепил более ранние высказывания Эмпедокла об орга нической эволюции. Согласно гипотезе Аристо теля о спонтанном зарождении, определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержит ся в оплодотворенном яйце, но ошибочно пола гал, что оно присутствует также в солнечном све те, тине и гниющем мясе.
«Таковы факты — живое может возникать не только в результате спаривания животных, но и при разложении почвы... Так же обстоит дело и у растений: одни развиваются из семян, а дру гие как бы самозарождаются под действием сил природы, возникая из разлагающейся земли или из определенных частей растений» (Аристотель).
С распространением христианства теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести; ее признавали лишь те, кто верил в кол довство и поклонялся нечистой силе, но эта идея все же продолжала существовать гдето на заднем плане в течение еще многих веков.
Ван Гельмонт (1579–1644), весьма знамени тый и удачливый ученый, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого он использовал грязную рубашку, тем ный шкаф и горсть пшеницы. Активным нача лом в процессе зарождения мыши он считал человеческий пот.
26.1.
Какое упущение
в своем экспериме
допустил ван Гельмонт
нте?
В 1688 г. итальянский биолог и врач Фран ческо Реди, живший во Флоренции, подошел к проблеме возникновения жизни более стро го и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди установил, что маленькие бе ленькие червячки, появляющиеся на гниющем мясе, — это личинки мух. Проведя ряд экспе риментов, он получил данные, подтверждаю щие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предсуществующей жизни (концеп ция биогенеза).
«Убежденность оставалась бы тщетной, если бы ее нельзя было подтвердить экспериментально. Поэтому в середине июля я взял четыре сосуда, поместил в один из них змею, в другой несколько рыб, в третий — угрей из Арно, в четвертый — кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я разложил все то же самое по четырем другим сосудам, но оставил их от крытыми» (Реди).
Полученные результаты Реди изложил следу ющим образом:
«Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи сво бодно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного чер вяка, хотя прошло много дней после того, как в них была положена дохлая рыба» (Реди).
26.2. В чем, по вашему мнению, состояло исходное предположение Реди?
Эти эксперименты, однако, не заставили отказаться от идеи самозарождения, и хотя она несколько отошла на задний план, спонтанное зарождение продолжало оставаться главной тео рией в нерелигиозной среде.
В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергали спонтанное зарождение мух, первые микроскопические исследования Анто на ван Левенгука укрепили эту теорию примени тельно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюде ния под микроскопом давали пищу обеим теори ям и в конце концов побудили других ученых ставить эксперименты для решения вопроса
274 Глава 26
о возникновении жизни путем спонтанного за рождения.
В 1765 г. Ладзаро Спалланцани провел следу ющий эксперимент: прокипятив в течение не скольких часов мясные и овощные отвары, он их тот час же запечатал, после чего снял с огня. Ис следовав содержимое сосудов через несколько дней, Спалланцани не обнаружил в них никаких признаков жизни. Из этого он сделал вывод, что высокая температура уничтожила все формы живых существ и что без них ничто живое не могло возникнуть.
26.3. Какая другая причина могла препятствовать росту микроорганизмов в экспериментах Спалланцани?
В 1860 г. проблемой происхождения жизни занялся Луи Пастер. К тому времени он уже многое сделал в области микробиологии и су мел разрешить проблемы, угрожавшие шелко водству и виноделию. Пастер показал также, что бактерии вездесущи и что неживые матери алы легко могут быть заражены живыми суще ствами, если их не простерилизовать должным образом.
26.4. В чем состояли основные предположения Пастера о возникновении жизни?
Данные ряда экспериментов, в основе кото рых лежали методы Спалланцани, позволили Пастеру доказать справедливость теории биоге неза и окончательно опровернуть теорию спон танного зарождения.
Однако подтверждение теории биогенеза по родило другую проблему. Коль скоро появление каждого нового живого организма требует нали чия другого живого организма, то откуда взялся самый первый живой организм? Не требует отве та на этот вопрос только теория стационарного состояния, все же другие теории подразумевают, что на какойто стадии истории жизни произо шел переход от неживого к живому. Было ли это первичным самозарождением?
26.1.3. Теория стационарного состояния
Согласно этой теории, Земля никогда не возни кала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменя лась, то очень мало. Виды тоже существовали вечно.
Оценки возраста Земли сильно варьировали от примерно 6000 лет по расчетам архиепископа Ашера до 5 млрд. лет по современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада. По мере совершенствования методов датирования (приложение 4) оценки возраста Земли постоянно увеличиваются, и это позво ляет сторонникам стационарного состояния предполагать, что Земля существовала всегда. Отвергая в общем значение геохронологии для установления точного возраста Земли, сторон ники этой теории используют ее в качестве ос новы для предположения о том, что Земля суще ствовала всегда. Согласно этой теории, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возмож ности — либо изменение численности, либо вымирание.
Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископа емых остатков может указывать на время появ ления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию. По палеонтоло гическим данным, кистеперые вымерли в кон це мелового периода, 70 млн. лет назад. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники тео рии стационарного состояния утверждают, что, только изучая нынеживущие виды и сравнивая их с ископаемыми остатками, можно делать вывод о вымирании, хотя и в таких случаях ве лика вероятность, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состоя ния, ее сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков экологическими событи ями. Так, например, внезапное появление ка коголибо ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численно сти его популяции или его перемещением в об ласть, обладавшую благоприятными условия ми для фоссилизации.
Эволюция, или история жизни на Земле 275
26.1.4. Теория панспермии
Эта теория не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о ее внеземном проис хождении. Поэтому ее нельзя считать теорией возникновения жизни как таковой; она просто переносит проблему в какоето другое место во Вселенной.
Теория панспермии утверждает, что жизнь могла возникнуть один или несколько раз в раз ное время и в разных частях нашей Галактики или Вселенной. Для обоснования этой теории используются многократные появления НЛО, наскальные изображения конструкций, похожих на ракеты, и «космонавтов», а также сообщения о встречах с инопланетянами. Российские и аме риканские исследования, проводимые в космо се, пока не обнаружили жизнь в пределах нашей Солнечной системы, однако они ничего не гово рят о возможности жизни вне этой системы. При изучении метеоритов и комет в них были обна ружены многие органические вещества, напри мер цианогены и синильная кислота, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на бесплодную Землю. Появился ряд сообщений о нахождении в метеоритах объектов, напомина ющих примитивные формы жизни на Земле, а в 1996 г. американские ученые обнаружили орга низмы, похожие на бактерий, в камне с Марса (хотя они не считают, что жизнь пришла на Зем лю с Марса). В любом случае необходимы даль нейшие исследования.
26.1.5. Биохимическая эволюция
Среди астрономов, геологов и биологов принято считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5–5,0 млрд. лет.
По мнению многих биологов, в далеком прошлом состояние нашей планеты было мало похоже на нынешнее: по всей вероятности, тем пература ее поверхности была очень высокой (4000–8000 °С), и по мере того как Земля ос тывала, углерод и сравнительно тугоплавкие металлы конденсировались и формировали земную кору; поверхность планеты была, веро ятно, обнаженной и неровной, так как на ней в результате вулканической активности, непре рывных подвижек коры и сжатия, вызванного охлаждением, происходило образование скла док и разрывов.
Полагают, что в те времена атмосфера была совершенно не такой, как теперь. Легкие газы — водород, гелий, азот, кислород и аргон — поки дали атмосферу, поскольку гравитационное по ле нашей планеты, еще недостаточно плотной, не могло их удержать. Однако простые соедине ния, содержащие, среди прочих, эти элементы, должны были удерживаться; к ним относились вода, аммиак, диоксид углерода и метан. До тех пор пока температура Земли не упала ниже 100 °С, вся вода, вероятно, находилась в парооб разном состоянии. Атмосфера была, повидимо му, «восстановительной», о чем свидетельствует наличие в самых древних горных породах Зем ли металлов, таких как двухвалентное железо, в восстановленной форме. Более молодые гор ные породы содержат металлы в окисленной форме, например двухвалентное железо. Отсут ствие в атмосфере кислорода было, вероятно, необходимым условием для возникновения жиз ни; лабораторные опыты показывают, что, как это ни парадоксально, органические вещества (основа живых организмов) гораздо легче обра зуются в восстановительной среде, чем в атмо сфере, богатой кислородом.
В 1923 г. А. И. Опарин высказал мнение, что атмосфера первобытной Земли была не такой, как сейчас, а примерно соответствовала данному выше описанию. Исходя из теоретических сооб ражений, он предположил, что органические вещества, возможно углеводороды, могли воз никать в океане из более простых соединений; энергию для этих реакций синтеза, повидимо му, поставляла интенсивная солнечная радиация (главным образом ультрафиолет), падавшая на Землю до того, как образовался слой озона, ко торый стал задерживать б'ольшую ее часть. По мнению Опарина, разнообразие находившихся в океанах простых соединений, площадь поверх ности Земли, доступность энергии и масштабы времени позволяют предположить, что в океанах постепенно накапливались органические веще ства и образовался тот «первичный бульон», в котором могла возникнуть жизнь. Эта идея бы ла не нова — в 1871 г. сходную мысль высказал Дарвин:
«Часто говорят, что все необходимые для созда ния живого организма условия, которые могли когдалибо существовать, имеются и в настоящее время. Но если (ох, какое это большое «если») представить себе, что в какомто небольшом теп лом пруду, содержащем всевозможные аммоний
276 Глава 26
ные и фосфорные соли, при наличии света, теп ла, электричества и т. п. образовался бы химиче ским путем белок, готовый претерпеть еще более сложные превращения, то в наши дни такой материал непрерывно пожирался бы или погло щался, чего не могло случиться до того, как поя вились живые существа».
В 1953 г. Стэнли Миллер в ряде эксперимен тов моделировал условия, предположительно существовавшие на первобытной Земле. В со зданной им установке (рис. 26.1), снабженной источником энергии, ему удалось синтезировать многие вещества, имеющие важное биологиче ское значение, в том числе ряд аминокислот, аденин и простые сахара, такие как рибоза. Затем Орджел в Институте Солка в сходном экс перименте синтезировал нуклеотидные цепи длиной в шесть мономерных единиц (простые нуклеиновые кислоты).
Позднее было высказано предположение, что в первичной атмосфере в относительно высокой концентрации содержался диоксид углерода. Недавние эксперименты, проведенные с ис пользованием установки Миллера, в которую поместили смесь CO
и H2O и только следовые
2
количества других газов, дали такие же результа ты, какие получил Миллер. Теория Опарина за воевала широкое признание, но она оставляет нерешенными проблемы, связанные с перехо дом от сложных органических веществ к про стым живым организмам. Именно в этом аспек те теория биохимической эволюции предлагает общую схему, приемлемую для большинства со временных биологов. Однако они не пришли к единому мнению о деталях этого процесса.
Опарин полагал, что решающая роль в пре вращении неживого в живое принадлежала бел кам. Благодаря амфотерности белковых молекул они способны к образованию коллоидных гид рофильных комплексов, которые притягивают к себе молекулы воды, создающие вокруг них оболочку. Эти комплексы могут обособляться от всей массы воды, в которой они суспендированы (водной фазы), и образовывать своего рода эмульсию. Слияние таких комплексов друг с другом приводит к отделению коллоидов от вод ной среды — процесс, называемый коацервацией (от лат. coacervus — сгусток или куча). Богатые коллоидами коацерваты, возможно, были спо собны обмениваться веществами с окружающей средой и избирательно накапливать различные
Рис. 26.1. Установка Стэнли Миллера, в которой он синтезировал аминокислоты из газов, создав условия, пред положительно существовавшие в атмосфере первобытной Земли. Газы и водяные пары, циркулировавшие в уста новке под высоким давлением, в течение недели подвергали воздействию высокого напряжения, после чего жидкие вещества, собранные в ловушке, исследовали методом хроматографии на бумаге. В общей сложности было выделено 15 аминокислот, в том числе глицин, аланин и аспарагиновая кислота.
Эволюция, или история жизни на Земле 277
соединения, в особенности кристаллоиды. Кол лоидный состав коацерватов, очевидно, зависел от состава среды. Различный состав «бульона» в разных местах обусловил появление разнооб разных в химическом отношении коацерватов, что обеспечило сырьем «биохимический естест венный отбор».
Предполагается, что вещества, входившие в состав коацерватов, вступали в дальнейшие хи мические реакции; при этом происходило погло щение коацерватами ионов металлов, в результа те чего образовывались ферменты. На границе между коацерватами и внешней средой выстраи вались молекулы липидов (сложные углеводоро ды), что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивавшей коацер ватам стабильность. В результате включения в коацерват предсуществующей молекулы, спо собной к самовоспроизведению, и внутренней перестройке покрытого липидной оболочкой коацервата могла возникнуть примитивная клет ка. Увеличение размеров коацерватов и их фраг ментация, возможно, вели к образованию иден тичных коацерватов, которые были способны поглощать больше компонентов среды, так что этот процесс мог продолжаться. Такая предполо жительная последовательность событий должна была привести к возникновению примитивного самовоспроизводящегося гетеротрофного орга низма, питавшегося органическими веществами первичного бульона.

26.2. Природа первых организмов

Данные, которыми мы сейчас располагаем, по зволяют думать, что первые организмы были ге теротрофами, так как только гетеротрофы могли использовать имевшиеся в среде запасы энер гии, заключенные в сложных органических веществах первичного бульона. Химические ре акции, необходимые для синтеза питательных веществ, слишком сложны, поэтому они вряд ли могли возникнуть у самых ранних форм жизни.
Полагают, что по мере образования в ходе «биохимической эволюции» более сложных ор ганических молекул некоторые из них оказались способными использовать солнечную радиацию как источник энергии для синтеза новых клеточ ных материалов. Возможно, что включение этих веществ в уже существующие клетки позволи ло последним синтезировать новые клеточные материалы, поэтому им больше не надо было
поглощать органические вещества, иными сло вами, клетки стали автотрофными. Увеличение числа гетеротрофов должно было привести к уменьшению пищевых ресурсов первичного бульона, и возникшая конкуренция ускорила появление автотрофов.
Самые первые фотосинтезирующие организ мы, хотя и использовали в качестве источника энергии солнечную радиацию, были лишены метаболического пути, ведущего к образованию молекулярного кислорода. Полагают, что на более позднем этапе возникли организмы, спо собные к фотосинтезу с выделением кислорода, подобные современным синезеленым водорос лям (цианобактериям; см. разд. 2.3), и это приве ло к постепенному накоплению кислорода в ат мосфере. Увеличение количества О и его ионизация с образованием озонового слоя уменьшили количество ультрафиолетовой ради ации, достигающей Земли. Это привело к за медлению синтеза новых сложных веществ, но одновременно повысило устойчивость преуспе вающих форм жизни. Изучение физиологии современных организмов выявило большое раз нообразие биохимических путей, участвующих в связывании и высвобождении энергии, кото рые, возможно, отражают первые эксперимен ты, проводившиеся Природой на живых орга низмах.
Однако в целом проблема возникновения жизни остается нерешенной, и при всех огром ных успехах биохимии ответы на вопросы носят умозрительный характер. Читателю был предло жен в упрощенном виде сплав из имеющихся гипотез. Гипотезы, которая могла бы стать «ру ководящей» и превратиться во всеобъемлющую теорию, пока нет (см. приложение 2.1). Подроб ности перехода от сложных неживых веществ к простым живым организмам покрыты тайной.
в атмосфере
2
26.3. Общие выводы, касающиеся
«теорий» возникновения жизни
Многие из этих «теорий» и предлагаемые ими объяснения существующего разнообразия видов используют одни и те же данные, но делают упор на разные их аспекты. Научные теории могут быть сверхфантастическими, с одной стороны, и сверхскептическими — с другой. Теологические соображения тоже могут найти себе место в этих рамках в зависимости от религиозных взглядов их авторов. Одним из главных пунктов разногла
278 Глава 26
няющей теорией, которая подводит фундамент под всю биологию. Эволюция подразумевает всеобщее постепенное развитие, упорядоченное и последовательное. Применительно к живым организмам эволюцию можно определить как
развитие с течением времени сложных организмов из предсуществующих более простых.
Представление об эволюции ведет свое на чало не от Дарвина и его книги «Происхожде ние видов». Еще задолго до Дарвина попытки объяснить очевидное разнообразие окружаю щих нас живых организмов парадоксальным образом привлекло внимание ученых к чертам структурного и функционального сходства между ними. Для объяснения этого сходства предлагались различные эволюционные гипо тезы, причем сами эти гипотезы претерпевали «эволюцию» по мере развития науки со времен Дарвина.
Как показывает история развития эволюци онной теории (табл. 26.1), концепция непрерыв ности или постепенного развития более слож ных видов из предсуществующих более простых форм возникла у ряда философов и естествоис пытателей еще до формального провозглашения в начале XIX в. эволюционных гипотез.
Рис. 26.2. Схема, представляющая различные теории происхождения жизни и видообразования.
сий, даже еще и в додарвиновские времена, был вопрос о соотношении между научными и теоло гическими взглядами на историю жизни.
Схемы А — Д на рис. 26.2 просто отображают теории, гипотезы или верования относительно происхождения жизни, тогда как схемы Е и Ж представляют собой попытку объединить неко торые аспекты теорий Б, В и Г в нечто целостное, приемлемое для многих людей. Наука и религия на практике не обязательно взаимно исключают одна другую, о чем свидетельствует число уче ных, придерживающихся религиозных убежде ний.

26.4. Теория эволюции

Теория «эволюции» занимает особое место в изучении истории жизни. Она стала той объеди
26.4.1. Теория эволюции Ламарка
В 1809 г. французский биолог Ламарк выдви нул гипотезу о механизме эволюции, основан ную на двух условиях: упражнении и неупраж нении органов и наследовании приобретенных признаков. Изменения среды, по его мнению, могут вести к изменениям форм поведения, что вызовет необходимость использовать некото рые органы или структуры поновому или более интенсивно (или совсем прекратить их использование). В случае интенсивного ис пользования эффективность и(или) размеры органа будут возрастать, а в случае прекраще ния использования может произойти его деге нерация или атрофия. Эти признаки, приобре тенные индивидуумом в течение его жизни, согласно Ламарку, наследуются, т. е. переда ются потомкам.
С точки зрения ламаркизма длинная шея и ноги жирафа — результат того, что многие по коления его некогда коротконогих и коротко шеих предков питались листьями деревьев, за которыми им приходилось тянуться все вы ше и выше.
Эволюция, или история жизни на Земле 279
Таблица 26.1. История эволюционных идей
Древний Китай
Конфуций Жизнь возникла из одного источника путем постепенного
развертывания и ветвления
Античная эпоха и Средневековье
Диоген
Эмпедокл
Анаксагор
Фалес (640–546 до н. э.)
Анаксимандр
Аристотель (384–322 до н. э.)
Средневековье (400–1400 н.э.)
Время умозрительных построений
(1400—1790)
Джон Рей (1627—1705)
Карл Линней (1707–1778)
Все существа — результат дифференциации одного и того же существа и подо бны ему
Воздух, земля, огонь и вода — четыре корня всего сущего. Жизнь возникла в результате действия сил притяжения и отталкивания между этими четырьмя элементами. Пытался объяснить происхождение Вселенной, растений, живот ных и человека (первый начал развивать идею об эволюции органического мира)
Живые существа возникли на Земле из ила путем самозарожденияДемокрит
Организмы возникли из зародышей, носившихся в воздухе
Все живое произошло из воды
Растения, затем животные и, наконец, человек возникли из тины на формиро вавшейся Земле
Сформулировал теорию непрерывного и постепенного развития живого из не живой материи, основанную на своих наблюдениях над животными
Теории, основанные на более ранних концепциях, перечисленных выше, или признание креационизма
Создал концепцию вида
Ввел биномиальную систему номенклатуры. Считал, что роды были созданы по отдельности, а виды представляют собой варианты родов
Бюффон (1707–1788)
(1726–1797)
Время создания теорий
(1790–1900)
Эразм Дарвин (1731–1802)
ЖанБатист Ламарк (1744–1829)
Высказал мнение, что разные типы животных имеют различное происхожде ние и возникли в разное время. Признавал влияние внешней среды и наследо вание приобретенных признаков
Теория униформизма. Исчислял возраст Земли миллионами летДжеймс Хаттон
Жизнь возникла из однойединственной «нити», созданной Богом. Не призна вал отдельного сотворения человека. «Нить» эволюционировала в результате наследования приобретенных признаков
Наследование приобретенных признаков (воздействие внешней среды на организмы и передача фенотипических изменений потомкам). Концепция упражнения и неупражнения органов
Соседние файлы в предмете Биология
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности