21. Концепции происхождения жизни на Земле

Рождение органической жизни в общем случае можно назвать процессом преобразования неживой материи в живую. Различные науки из раздела естествознания в разные периоды выдвигали различные концепции происхождения жизни на Земле. Основные концепции были следующими: биохимическая эволюция, концепция панспермии, гипотеза самозарождения и концепция стационарного состояния жизни.

Теорию самозарождения, или самопроизвольного возникновения жизни, обычно связывают с развитием собственно естественно-научных представлений о возникновении жизни на Земле. Сторонники этой теории находили подтверждение своей идеи в опытах с появлением червей в гниющем мясе, земле, отбросах, мышей в мешках с зерном и т.д. Данную точку зрения разделяли Аристотель, Г. Галилей, И.В. Гёте, Р. Декарт. Их авторитет долгое время поддерживал теорию самозарождения на главенствующих позициях в естествознании.

Теория панспермии объясняла зарождение жизни на Земле естественными причинами. Видоизменяясь, эта теория существовала с древности до начала XX в. По представлениям ее сторонников, таких известных ученых, как С.А. Аррениус, Г. Гельм-гольц, В.И. Вернадский, зародыши жизни (например, споры микроорганизмов) рассеяны в мировом пространстве и переносятся с одного небесного тела на другое с метеоритами или под действием давления света; следовательно, жизнь занесена на Землю из Космоса.

В начале XX в. накопившиеся противоречия, с которыми не могли справиться теории самозарождения и панспермии, привели к дальнейшим поискам объяснения способа возникновения жизни на Земле. Так, Г. Миллер выдвинул гипотезу о случайном возникновении первичной молекулы живого вещества. Однако было подсчитано, что это событие может произойти с очень-очень низкой вероятностью, то есть никогда.

Теория биохимической эволюции отражает современные представления о происхождении жизни на Земле и основывается на работах А.И. Опарина (1924) и Дж. Холдейна (1929). Эта гипотеза исходит из предположения о постепенном возникновении жизни на Земле из неорганических веществ путем длительной абиогенной (небиологической) молекулярной эволюции. Теория А. И. Опарина представляет собой обобщение убедительных доказательств возникновения жизни на Земле в результате закономерного процесса перехода химической формы движения материи в биологическую.

24.Теория эволюции ч. Дарвина. Движущие силы эволюции, естественный отбор.

Теория Дарвина предполагает, что все жизненные формы возникли как следствие воздействия механических природных явлений. Для подтверждения этого ученый обосновал два главных принципа.Во-первых, гены организма могут изменяться только случайным образом. В последующем, если такие случайные изменения приводят к благоприятным для особи свойствам, то организм продолжает жить, а также передает их потомству.В противном случае, когда изменения неблагоприятны, особь обречена на вымирание. Этот случайный и бесконечный процесс отбора, по мнению Дарвина, и лежит в основе эволюции жизни. 

Основные положения теории:

1.В пределах каждого вида живых организмов существует огромный размах индивидуальной наследственной изменчивости по морфологическим, физиологическим, поведенческим и любым другим признакам. Эта изменчивость может иметь непрерывный, количественный, или прерывистый качественный характер, но она существует всегда.

2. Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии.

3. Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование либо между особями одного вида, либо между особями разных видов, либо с природными условиями. В понятие «борьба за существование» Дарвин включил не только собственно борьбу особи за жизнь, но и борьбу за успех в размножении.

4. В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые случайно оказались адаптивными к данным условиям среды. Это принципиально важный момент в аргументации Дарвина. Отклонения возникают не направленно — в ответ на действие среды, а случайно. Немногие из них оказываются полезными в конкретных условиях. Потомки выжившей особи, которые наследуют полезное отклонение, позволившее выжить их предку, оказываются более приспособленными к данной среде, чем другие представители популяции.

5.Выживание и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором.

6.Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях существования постепенно ведет к дивергенции(расхождению) признаков этих разновидностей и, в конечном счете, к видообразованию.

На этих постулатах, безупречных с точки зрения логики и подкрепленных огромным количеством фактов, была создана современная теория эволюции.

Главная заслуга Дарвина в том, что он установил механизм эволюции, объясняющий как многообразие живых существ, так и их изумительную целесообразность, приспособленность к условиям существования. Этот механизм — постепенный естественный отбор случайных ненаправленных наследственных изменений.

25.Основные этапы развития жизни на Земле.

В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что жизнь, прежде чем она достигла современного многообразия, прошла длительный путь эволюции. Существуют три эволюционных этапов: химической, предбиологической и биологической эволюции. На этапе химической эволюции происходил абиогенный синтез органических полимеров. На втором этапе формировались белково-нуклеиново-липоидные комплексы, способные к упорядоченному обмену веществ и самовоспроизведению. В результате предбиологического естественного отбора появились первые примитивные живые организмы, которые вступили в биологический естественный отбор и дали начало всему многообразию органической жизни на Земле. Большинство ученых считают, что первыми примитивными живыми организмами были прокариоты. Они питались органическими веществами «первичного бульона» и получали энергию в процессе брожения, т. е. были анаэробными гетеротрофами.С увеличением численности гетеротрофных прокариотических клеток запас органических соединений в первичном океане истощался. В этих условиях значительное преимущество при отборе получали организмы, способные к автотрофности, т. е. к синтезу органических веществ из неорганических за счет реакций окисления и восстановления. Видимо, первыми автотрофными организмами были хемосинтезирующие бактерии. Следующим этапом было развитие фотосинтеза — комплекса реакций с использованием солнечного света. В результате фотосинтеза в земной атмосфере начал накапливаться кислород. Это явилось предпосылкой для возникновения в ходе эволюции аэробного дыхания. Способность синтезировать при дыхании большее количество АТФ позволила организмам расти и размножаться быстрее, а также усложнять свои структуры и обмен веществ. Большинство ученых считает, что эукариоты произошли от прокариотических клеток. Существуют две наиболее признанные гипотезы происхождения эукариотических клеток и их органоидов. Первая гипотеза связывает происхождение эукариотиче-ской клетки и ее органоидов с процессом впячивания клеточной мембраны.Больше сторонников имеет гипотеза симбиотического происхождения эукариотической клетки. Согласно этой гипотезе, митохондрии, пластиды и базальные тельца ресничек и жгутиков эукариотической клетки были когда-то сво-бодноживущими прокариотическими клетками. Органоидами они стали в процессе симбиоза. В пользу этой гипотезы свидетельствует наличие собственных РНК и ДНК в митохондриях и хлоропластах. По строению РНК митохондрии сходны с РНК пурпурных бактерий, а РНК хлоропластов ближе к РНК цианобакте-рий. Данные, полученные в последние годы в результате изучения строения РНК у различных групп организмов, возможно, заставят пересмотреть устоявшиеся взгляды.Сравнивая последовательность нуклеотидов в рибо-сомных РНК, ученые пришли к выводу, что все живые организмы можно отнести к трем группам: эукариотам, эубакте-риям и архебактериям (две последние группы — прокариоты)Поскольку генетический код во всех трех группах один и тот же, была выдвинута гипотеза, что они имеют общего предка, которого назвали «прогенот» (т. е. прародитель). Предполагается, что эубактерий и архебактерий могли произойти от прогенота, а современный тип эукариотической клетки, по-видимому, возник в результате симбиоза древнего эукариота с эубактериями.

26. Микроэволюция и видообразование. Факторы эволюции.

Микроэволюция — это распространение в популяции малых изменений в частотах аллелей на протяжении нескольких поколений; эволюционные изменения на внутривидовом уровне.^[1] Такие изменения происходят из-за следующих процессов: мутации, естественный отбор, искусственный отбор, перенос генов и дрейф генов. Эти изменения приводят к дивергенции популяций внутри вида, и, в конечном итоге, к видообразованию.  Как правило, наблюдаемые процессы эволюции являются примерами микроэволюции, например, образование штаммов бактерий, обладающих устойчивостью к антибиотикам.

Видообразова́ние — процесс возникновения новых видов^[1] Видообразование — это процесс изменения старых видов и появления новых в результате накопления новых признаков. При этом генетическая несовместимость новообразованных видов, то есть их неспособность производить плодотворное потомство или вообще потомство, при скрещивании называется межвидовым барьером, или барьером межвидовой совместимости.

Симпатрическое (экологическое) видообразование: связано с расхождением групп особей одного вида и обитающих на одном ареале по экологическим признакам. При этом особи с промежуточными характеристиками оказываются менее приспособленными. Расходящиеся группы формируют новые виды.

Аллопатрическое (географическое) видообразование: вызывается разделением ареала вида на несколько изолированных частей.Возникновение географических преград (горных хребтов,Морских прооливов и пр.) приводит к возникновению изолятов- географически изолированных популяций.

«Мгновенное» видообразование на основе полиплоидии: не предполагает деление ареала на части и формально является симпатрическим. При этом за несколько поколений в результате резких изменений в геноме формируется новый вид.

Ибридогенное видообразование: при скрещивании различных видов потомство обычно бывает стерильным. Это связано с тем, что число хромосом у разных видов различно. Несходные хромосомы не могут нормально сходиться в пары в процессе мейоза, и образующиеся половые клетки не получают нормального набора хромосом.

Факторы эволюции:

1)Естественный отбор - процесс дифференцированного выживания и воспроизведения организмов в ходе эволюции. Естественный отбор обусловливает относительную целесообразность строения и функций организмов, выживание наиболее приспособленных особей и гибель наименее приспособленных. В ходе естественного отбора популяции постепенно приобретают новые признаки, что приводит к образованию новых видов.

2)Изменчивость - способность организмов изменять свои признаки и свойства. Изменчивость возникает под воздействием внешней среды или появляется в результате хромосомных перестроек. Различают ненаследственную (модификационную) и наследственную (комбинативную) изменчивость.

 3)Изоляция - разобщение особей или их групп друг от друга. Изоляция внутри вида служит одним из важнейших факторов эволюции. Различают географическую и эколого-физиологическую изоляции.

4)Наследственность - свойство организмов повторять в ряду поколений сходные признаки и свойства:  - типы обмена веществ;  - психологические особенности;  - типы индивидуального развития и т.д.

Наследственность осуществляется на основе передачи наследственных факторов, ответственных за формирование признаков и свойств организма. Наследственность может реализовываться в разных вариантах в зависимости от особенностей генотипа и внешних условий.

4)Приспособленность организмов - относительная целесообразность строения и функций организма, явившаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных в данных условиях существования особей.