СО₂

NH₄⁺

PO₄^3-

CH₂O

ПЕРВЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ МОЛЕКУЛЫ

Аминокислоты, нуклеотиды, сахара

М А К Р О М О Л Е К У Л Ы (РНК, ДНК, БЕЛКИ)

В О З Н И К Н О В Е Н И Е П Е Р В Ы Х Г Е Н О В

Рис.3. Современные представления о первых этапах эволюционного процесса

Рис.4. Возможные этапы форми-

рования первых клеток

1 - липидный слой;

- белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты и др. раство-ренные в воде вещества;

2 и 3 – стадии самоагрегации коацерватных капель, которые впоследствии подвергались отбору на устойчивость и способность к упорядоченному делению.

1

2

3

О некоторых направлениях эволюционного процесса. Среди возникающих вариантов живых организмов оставляют больше всего потомства те, кто обладает какими-либо преимуществами, т.е. более адаптирован к окружающей среде. Мутационные изменения в ДНК (РНК) организмов с одной молекулой НК (гаплоидных) чаще всего приводят к исчезновению (или видоизменению) какого-либо признака, что снижает приспособленность вплоть до гибели организма. Возникновение клеток, содержащих по две одинаковых молекулы ДНК (диплоидных), повысило их приспособленность, так как теперь в случае мутации какого-либо гена существовала «запасная» копия, которая обеспечивала нормальное функционирование организма. Появление свободного кислорода в окружающей среде дало преимущество ДНК-содержащим организмам по сравнению с РНК-содержащими. Последние оказались менее устойчивыми в новых условиях. У большинства первых одноклеточных организмов, как и у современных бактерий, не было оформленного ядра (прокариоты). ДНК, содержащая гены, у них представлена в виде «голой» кольцевой двойной спирали и находится в определенной области клетки, которая называется нуклеоид.

В процессе эволюции усиление внутриклеточной дифференцировки приводит к появлению вокруг этой ДНК мембраны. Таким образом, возникает клеточное ядро (эукариоты). Сама ДНК агрегируется с белковыми молекулами. Такой комплекс получил название хромосома. Хромосомная организация генома у эукариот способствует повышению их адаптивных возможностей: с одной стороны комплекс ДНК с другими макромолекулами труднее разрушить, с другой – макромолекулы не только защищают ДНК, но и регулируют ее активность, а также способствуют ее воспроизводству (репликации). Разные виды животных и растений имеют разное число хромосом, и каждая хромосома имеет индивидуальные структурные особенности, по которым ее можно идентифицировать. Геном человека, например, представлен 23-мя парами гомологичных (являющихся копиями друг друга) хромосом. У домовой мыши 20 пар гомологичных хромосом, у кур – 39 пар, а у плодовой мушки дрозофилы – всего 4. Диплоидные эукариотические организмы получили широкое распространение на Земле. К ним относится большинство сложно организованных растений и животных, включая человека.

Еще одним перспективным направлением эволюции оказалась многоклеточность. Возможности многоклеточных организмов приспосабливаться к условиям окружающей среды часто оказываются шире, чем у одноклеточных. Такая адаптация осуществляется путем специализации отдельных групп клеток в составе организма для выполнения ими конкретных функций. Возникают специализированные клетки-рецепторы, функцией которых является все более точная регистрация изменений в окружающей среде. Возникают клетки, ответственные за движение многоклеточного организма. Для связи всех клеток в составе единого организма возникают специфические клетки, проводящие сигналы от клеток-рецепторов ко всем остальным клеткам тела. Начинает развиваться сначала простая, а затем все более сложная нервная система. Этим достигается формирование интегрированного адаптивно значимого ответа организма, как единого целого, на мельчайшие изменения в окружающей среде. Тем самым осуществляется более совершенное взаимодействие живого организма со средой. Идет естественный отбор наиболее приспособленных организмов.

Все дальнейшее изложение материала будет относиться к ДНК-содержащим диплоидным эукариотическим многоклеточным организмам.

Вопросы для самоконтроля:

1. Расскажите о возможных путях возникновения макромолекул, ДНК, РНК и матричных процессов (современные представления).

2. Рассмотрите современные представления о возникновении клетки, перечислите отличительные характеристики поведения живой материи.

3. Дайте определение понятиям «ген», «аллель», «мутация», «генотип» и «геном».

4. Дайте определение понятиям «фен», «фенотип», «генетический код».

5. Что такое «нуклеоид», «хромосома», «гаплоидность» и «диплоидность»?

6. Возникновение нервных клеток как необходимое условие существования многоклеточных организмов.