Эволюция

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3

Основная  часть

1. Гипотезы о происхождении разнообразия жизни на Земле…………4

2.  Эволюция жизни на Земле……………………………………………..10

Заключение………………………………………………………………………20

Литература……………………………………………………………………….21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                           Введение

Проблема возникновения жизни  на Земле издавна не дает покоя  многим ученым. С тех пор, как человек  начал задаваться вопросом, откуда произошло все живое прошло много  лет, и за все это время рассматривалось  множество гипотез и предположений  о зарождении жизни. Религиозная  теория, теория самозарождения, теория панспермии, теория вечного существования  жизни... Человечество до сих пор  не может до конца разгадать эту  загадку.

С момента возникновения жизни  природа  находится  в  непрерывном  развитии.

Процесс эволюции длится уже сотни  миллионов лет, и его результатом является то разнообразие форм живого, которое во многом до конца еще не описано и  не классифицировано.

Вопрос о происхождении жизни  труден  в  исследовании,  потому,  что,  когда наука подходит к проблемам развития как  создания  качественно  нового,  она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры,  основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

Ученые сегодня не в состоянии  воспроизвести процесс  возникновения  жизни  с такой же точностью, как  это  было  несколько  миллиардов  лет назад.  Даже наиболее тщательно поставленный опыт  будет  лишь модельным  экспериментом, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле. 

 

 

 

 

 

 

 

Основная  часть

1. Гипотезы о происхождении разнообразия жизни на Земле

 Существует несколько гипотез о происхождении разнообразия жизни на Земле, в разной мере подкрепленных фактами. Их можно разделить на две группы.

Первая группа гипотез основана на том, что живущие на Земле виды неизменны. Они либо существовали всегда, либо были созданы сверхъестественными  силами в определенное время.

Вторая группа гипотез предполагает, что наблюдаемое нами многообразие видов живых организмов появилось  в результате длительной эволюции. А первые организмы, заселившие Землю, были примитивными. Они либо были созданы  Богом, либо были занесены на Землю  из космоса, либо возникли из неживого благодаря сочетанию тех природных  условий, которые в то время были на нашей планете. Последнюю гипотезу подтверждают некоторые эксперименты.

Немногочисленные сторонники гипотезы стационарного состояния считают, что и Земля, и жизнь на ней никогда не возникали, а существуют вечно, основываясь на представлениях, что живое может произойти только от живого (биогенез).

Сторонники креационизма полагают, что мир в его разнообразии был создан Богом по заранее продуманному плану. Доказательством этому они считают видимую целесообразность устройства живых организмов и их сообществ, хорошую приспособленность к условиям, в которых они находятся.

Эти представления зародились очень  давно. Практически все религиозные  учения утверждают, что человек и  все другие живые существа созданы  Богом. Виды сразу были совершенными и всегда останутся такими, какими они были созданы. Никаких доказательств, что это так, не существует. Это вопрос веры.

Вместе с тем постепенное  накопление данных о разнообразии живых  существ, в том числе вымерших, привело к появлению и распространению  эволюционных представлений, т.е. идеи о постепенном изменении, развитии разных живых организмов, в том  числе о происхождении одних  видов от других.

Уже древнегреческие мудрецы (Гераклит, Платон, Эмпедокл и др.) начали обсуждать эволюционную идею. К ней неоднократно обращались мыслители XVIII века (Дарвин, Бюффон, А. А. Каверзнев и др.). Это побуждало сторонников Божественного творения постепенно совершенствовать свои взгляды.

Так, в XIII веке крупнейший богослов Фома Аквинский считал, что сотворение мира - это постепенное развертывание  возможностей, заложенных творцом.

Шведский естествоиспытатель Карл Линней, развивая идею еще одного знаменитого  древнего грека - Аристотеля о "лестнице" (т.е. о какой-то упорядоченности) живых  существ, попытался упорядочить  представления о разнообразии известных  к тому времени животных и растений и предложил использовать для  этого иерархическую классификацию. Линнеевские принципы классификации живого оказались настолько удачными, что используются до сих пор. Однако в их основе лежит представление о соответствии всех особей одного вида какому-то типичному организму и изменчивость не принимается во внимание. Поэтому долгое время эти идеи использовали для подтверждения того, что все разнообразие видов создано в результате акта творения и с тех пор виды остаются неизменными.

Некоторые современные последователи креационизма используют существование очень  сложных, разнообразных молекулярно-генетических процессов у живых существ  как аргумент в пользу неслучайности  их появления. Другие же согласны с  существованием эволюционного процесса, но считают, что само начало эволюции было связано с актом творения.

Гипотеза панспермии не предлагает решения проблемы происхождения жизни во Вселенной, а объясняет только появление ее на нашей планете занесением из космоса. Действительно, с одной стороны, известно, что некоторые микроорганизмы, а особенно их споры, могут сохранять жизнеспособность при очень жестких воздействиях. С другой стороны, при изучении метеоритов и комет обнаруживают небольшие органические молекулы, однако никаких форм жизни на них не найдено.

Гипотеза абиогенеза предполагает возникновение жизни на нашей планете около 4 миллиардов лет назад в тех условиях, которые тогда существовали, в результате нескольких длительных этапов эволюции:

• абиогенный синтез простых органических соединений;

• образование биополимеров;

• установление связей между биополимерами;

• возникновение мембран, отделяющих первые подобия живых  организмов

пробионтов, или протобионтов, - от окружающей среды;

• появление способности  к самовоспроизведению;

• формирование экологических  связей и образование первых экосистем.

После появления нашей планеты  как твердого тела и ее постепенного остывания увеличивалась мощность земной коры, причем ее поверхность, очевидно, была изначально неровной - с впадинами  и повышениями. Во впадинах накапливалась  вода с растворенными в ней  веществами.

Тогдашняя атмосфера значительно  отличалась от современной: в ней  почти полностью отсутствовал кислород, но значительно большей была доля углекислого газа, а, кроме того, в значительных количествах присутствовали сероводород, метан, аммиак, пары воды и, возможно, некоторые другие газы. Так как отсутствовал кислород, то не было и озонового слоя. Естественно, жесткая часть ультрафиолетового  излучения солнца достигала поверхности  Земли.

Среда в целом была насыщена энергией.

Американские исследователи Стэнли Миллер и Гарольд Юри в экспериментах  показали, как в далеком прошлом  могли появляться биологически важные химические соединения. Они подобрали  разные газы в соотношении, близком  к составу древней атмосферы, и пропускали через эту смесь  искровые разряды. В результате получались такие биологически важные соединения, как муравьиная и молочная кислоты, мочевина и аминокислоты.

Многие аминокислоты, входящие в  состав белков, найдены как в продуктах  вулканических извержений, так и  в некоторых метеоритах.

Воды на поверхности и непосредственно  под поверхностью Земли насыщались подобными веществами (часто такой  раствор называют "первичным бульоном"). Состав и концентрация органических веществ зависели от окружающих условий и, вероятно, были разными в разных частях поверхности Земли.

Часть образовавшихся органических веществ  разрушалась. Однако другая часть могла  концентрироваться, например, в минеральных  глинах, образуя полимеры. Жирные кислоты, соединяясь со спиртами, могли образовывать липидные пленки на поверхности водоемов.

В экспериментах показано, что нагревание смеси аминокислот приводит к  образованию достаточно длинных  полипептидов со случайной последовательностью  мономеров. Некоторые из этих полипептидов обладают каталитической активностью.

Как могли возникать связи между  разными биополимерами и другими  веществами? Этому, возможно, способствовала изоляция небольших объемов, например, при образовании пузырьков из липидных пленок (коацерваты) либо из пептидов (микросферы). Роль коацерват исследовалась нашим соотечественником А. И. Опариным и его английским коллегой Джоном Холдейном. Микросферам были посвящены исследования американского ученого Сиднея Фокса. Изоляция могла осуществляться и иными способами - например, в полостях глин.

Как пробионты приобрели способность  к саморепродукции, т.е. способность к воспроизводству структуры макромолекул? На этот вопрос ответа в настоящее время нет.

В химическом эксперименте удалось  получить олигорибонуклеотиды, которые  без участия ферментов могут  строить комплементарные РНК-копии, т.е. обладают ограниченной способностью к воспроизводству. Открытие в 1982 году каталитической активности некоторых  молекул РНК позволяет предполагать, что именно молекулы РНК были первыми  биополимерами, в которых способность  к репликации сочеталась с ферментативной активностью.

        Можно предполагать, что на начальных этапах развития жизни на Земле появилось очень большой разнообразие пробионтов с совершенно разным устройством. Многие из них включали соединения, не характерные для большинства современных живых существ. Об этом свидетельствует огромное разнообразие экологических и биохимических особенностей сохранившихся до настоящего времени прокариот. Далеко не все из них выжили, некоторые линии исчезли в результате конкуренции за органические вещества, поглощаемые из окружающего первичного бульона, другие же в результате случайных процессов. Ясно, что наилучшие возможности для выживания и размножения были у тех пробионтов, которые обладали мембраной, защищавшей их от воздействия внешней среды, и более эффективными способами получения веществ и энергии из окружающей среды.

Уже на этом этапе могло появиться  хищничество и другие формы связей между видами, т.е. первичные сообщества.

В начале биологической эволюции источником питания, очевидно, служили запасы органических веществ, созданных абиогенным путем. Когда эти запасы истощились, то преимущества в размножении должны были получить те организмы, у которых  появились возможности автотрофного питания, и хищники, их поедающие.

Распространение пробионтов, да и  просто биологически важных полимеров  и олигомеров, ограничивалось жестким  ультрафиолетовым излучением, проникавшим  в открытые водоемы на глубины  до 5-10 м.

Именно поэтому можно предполагать, что начальные этапы становления  жизни на Земле происходили в  какой-то закрытой среде (или средах).

В любом случае 3,4-3,2 миллиарда лет  тому назад живые существа, в первую очередь прокариоты, были уже распространены очень широко. Об этом свидетельствуют  как их остатки, так и следы  жизнедеятельности, например, появившиеся  в результате деятельности прокариот  известняки. В ходе дальнейшей эволюции возникли эукариоты.

Гипотеза спонтанного самозарождения жизни, появившаяся еще до новой эры и существовавшая параллельно с креационизмом, постулировала возможность возникновения жизни абиогенным путем не только в далеком прошлом. Ее сторонники считали, что условия, необходимые для возникновения жизни имеются и в настоящее время. Появление личинок мух в гниющем мясе, а когда были открыты микроорганизмы, микробов - в различных питательных средах объясняли самозарождением. Потребовалось много лет, чтобы доказать невозможность самозарождения жизни в современных условиях. Эксперименты, в которых самозарождение не происходило после того, как питательная среда подвергалась кипячению, после чего сосуд с нею сразу же запечатывали, не являлись убедительными. Считалось, что кипячение убивает "жизненную силу" или необходимое для самозарождения "активное начало"; кроме того, в закрытый сосуд не может проникнуть необходимый для жизни воздух и т.д.

Решающими оказались эксперименты известного французского биолога и  химика Луи Пастера. Он поместил питательный раствор в колбы, горлышко которых было изогнуто, но не запечатано. После кипячения питательный раствор в течение долгого времени оставался стерильным, хотя воздух в сосуды проникал, но микроорганизмы оседали на сгибе горлышка и не могли попасть в раствор до тех пор, пока не отломали горлышко колб.

2. Эволюция жизни на Земле.

При анализе пластов осадочных  пород исследователи обнаруживают остатки живых организмов и продукты их жизнедеятельности. Чаще всего в  ископаемом состоянии находят окаменевшие  остатки живых организмов и их отпечатки. Определив возраст пласта и сопоставив его с найденными в нем остатками животных и  растений, можно составить палеонтологическую летопись, т.е. последовательность, в которой живые организмы появлялись и исчезали на нашей планете. Палеонтологические данные являются важным свидетельством эволюции жизни на Земле. Они показывают, что примитивные формы жизни были распространены на нашей плане задолго до более сложно организованных, и подтверждают, что история жизни – это смена одних групп живых организмов другими.