Курсовая работа: Теории эволюции
Креационизм мыслится как Божье Творение. Его можно рассматривать и как результат деятельности высокоразвитой цивилизации, создающей различные формы жизни и наблюдающей за их развитием.
Концепция панспермии предполагает внезапное появление жизни на планете, но сам механизм образования жизни, якобы имевший место где-то в другой звездной системе, эта концепция не рассматривает. Жизнь вообще очень «цепкая», и даже в земных условиях способность ее к распространению поражает. В качестве примера можно привести заселение живыми существами вулканических островов, возникающих довольно часто посреди океана. Спустя непродолжительное время на совершенно безжизненных островах появляется жизнь. Что-то приносят в своих перьях птицы, долетающие до этих островов. Водой прибивает обломки дерева с личинками насекомых, ветром заносит пыльцу растений и т.д. Что касается вулканических пород, то из них быстро образуется плодородная почва, хорошо воспринимающая все, что в нее попадает.
Однако более логичной является теория «самозарождения жизни». Ее развивали Демокрит, Аристотель, Св. Августин, Ф. Бэкон, Декарт, Бюффон, Ламарк и другие выдающиеся исследователи, которые принадлежали к различным философским школам и направлениям общественной мысли. В XX в. интерес к этой теории вспыхнул вновь, подпитанный последними достижениями биологии и химии. Важную роль при этом сыграл диалектический материализм, который способствовал возрождению материалистического подхода к изучению вопроса о происхождении жизни. Основные идеи данной концепции могут быть проиллюстрированы работами российского ученого А.И. Опарина и английского исследователя Дж. Холдейна.
А.И. Опарин так выразил свои основные идеи: «Чем ближе, чем детальнее мы познаем сущность процессов, совершающихся в живой клетке, тем больше крепнет в нас уверенность в том, что в них нет ничего особенного, таинственного, не поддающегося объяснению с точки зрения общих для всего сущего законов физики и химии… Жизнь характеризуется не какими-либо определенными свойствами, а особенной, специфической комбинацией этих свойств».
Одним из необходимых условий возникновения жизни является, по мнению А.И.Опарина, ее отсутствие до момента возникновения, и, следовательно, теперь, когда жизнь на Земле существует, она уже не может возникнуть на ней вновь, по крайней мере, таким же образом, каким она возникла изначально. Если бы даже подобные вещества и образовались, то на определенной стадии своего развития они все были бы сплошь съедены, разложены бактериями и другими микроорганизмами, населяющими землю, воздух и воду.
Опарин сделал акцент на появлении жизни в жидкой среде путем «выпадения геля», что называется еще «коацерватной[[3] ] теорией». Гели, коагулянты, коацерваты – это мультимолекулярные образования с довольно сложной структурой. Именно на их уровне возникает жизнь, усложнение которой обеспечивается действием естественного отбора.
Г. Бунгенберг-де-Йонг проводит различие между явлением коацервации и процессами обычной коагуляции. Известно, что в растворах гидрофильных коллоидов часто возникает расслоение на два слоя, или пласта, уравновешивающих друг друга: один слой содержит жидкий осадок, состоящий в основном из коллоидной субстанции, а второй слой относительно свободен от содержания коллоидов. Именно содержимое первого из этих слоев Бунгенберг-де-Йонг и назвал коацерватом. Опарин подчеркивал значение явления, происходящего на границе между упомянутыми слоями или на поверхности коацервата: различные субстанции, растворенные в другом слое, абсорбируются коацерватом. Таким образом, коацерваты могут увеличиваться в размерах, делиться на части и подвергаться химическим изменениям. Говоря об активной роли коацерватов, Опарин пытался представить их как модели «протоклеток». Согласно Опарину, процессы между коацерватом и другим слоем представляли собой начало метаболизма как условия, необходимого для существования жизни. Вместе с тем Опарин полагал: для того чтобы инициировать жизненные процессы, коацерваты должны были приобрести «новые качества еще более высокого порядка, качества, подчиняющиеся уже биологическим закономерностям». В этих словах заключена самая суть рассматриваемой модели возникновения живого. Опарин считал, что гетеротрофные организмы[[4] ], питавшиеся органической пищей, предшествовали по времени автотрофным[[5] ] организмам, питавшимся неорганической пищей. Многие ученые предполагали, что последовательность возникновения этих организмов была противоположной, исходя из того, что двуокись углерода (необходимая для процесса фотосинтеза у автотрофных зеленых растений) являлась основным строительным материалом, используемым живыми организмами. Опарин считал этот тезис сомнительным. Он основывался на том, что все организмы сначала были гетеротрофными, а когда запасы органической пищи сократились, произошло разделение организмов по способу питания.
Опарин не утверждал, что жизнь – явление исключительное. Он писал по этому поводу: «Материя в своем постоянном развитии идет различными путями, и те формы ее движения, которые при этом возникают, могут быть весьма разнообразными. Жизнь как одна из таких форм создается всякий раз, когда для этого создаются надлежащие условия в том или ином пункте Вселенной».
Проблема возникновения жизни не может быть решена без решения вопроса о вирусах. Последние рассматриваются многими исследователями как простейшие «живые существа», хотя у них и нет основных функций живого. Точнее, вирусы – это продукты жизни, а не жизнь на молекулярном уровне. Вирус не обладает способностью к осуществлению процессов метаболизма, поскольку не имеет ни одного из физиологических механизмов, необходимых для осуществления этих процессов. Он использует механизмы, которыми обладает «хозяин», вводя в их действие информацию, необходимую для достижения своих целей. Вирусы оказываются неспособными к самовоспроизводству до тех пор, пока они не попадают внутрь уже существующего жизненного процесса. Основной вопрос, который ставил здесь Опарин, может быть сформулирован так: «находятся ли вирусы на магистральном пути развития, ведущего к появлению жизни, или они лежат на ответвлении от этого пути?» И его ответ сводился к тому, что вирусы – это ответвление.
2. Процесс развития живого . Общие тенденции эволюции живого и неживого в природе
Эволюция живого представляет собой результат нарушения генетического равновесия в популяциях. Как известно, для поддержания генетического равновесия прежде всего необходимо, чтобы либо мутаций не происходило вовсе, либо частоты прямых и обратных мутаций были одинаковы. В основе генетического равновесия в популяции лежит закон Харди –Вейнберга, суть которого состоит в том, что при определенных условиях частоты различных аллелей[[6] ] одного гена остаются из поколения в поколение неизменными.
Определяющими (направляющими) в эволюции являются относительные равновесия биосферы. Ключевые природные системы, в пределах которых осуществляется эволюция, - это биоценоз[[7] ] и биогеоценоз. Последний представляет собой равновесную природную систему, образовавшуюся в результате компенсаций всех биосферных воздействий в пределах частей соответствующих геосфер. Только тогда, когда энергетические воздействия неживой природы уравновешиваются живым, возникают устойчивые условия для его существования.
Ключевыми природными системами, с которыми имеет дело эволюционный процесс, являются популяции и вид. Вид – это качественный этап процесса эволюции живого и наименьшая неделимая генетически закрытая система в живой природе. Важнейший признак вида – это полная изоляция в природных условиях, предопределяющая независимость эволюционной судьбы. Время в эволюции определяется числом поколений.
Иногда выделяют три элементарных эволюционных фактора:
- Мутационный процесс, т.е. изменение наследственных свойств организмов, возникающих естественным путем или вызванных искусственными средствами;
- Изоляция, рассматриваемая как фактор-усилитель генетических различий между группами особей;
- Популяционные волны, которые как бы подставляют под действие естественного отбора редкие мутации, внося их в увеличенных концентрациях в популяционный генофонд, или устраняют уже довольно обычные варианты.
Изоляция – это возникновение любых барьеров, ограничивающих панмиксию или, другими словами, свободное скрещивание особей в пределах популяции или другой внутривидовой группы животных.
Изоляция может быть пространственной, биологической, этологической, генетической. Пространственная изоляция предполагает наличие значительных расстояний – водных, равнинных, горных и т.п. Биологическая изоляция определяется различиями индивидуума внутри вида. Это могут быть морфологические различия в органах размножения, а также различия во времени половой активности и созревания половых продуктов. Этологическая изоляция – осложнение спаривания из-за особенностей поведения (в ритуале ухаживания и т.п.). и наконец, собственно генетическая изоляция обуславливается гибелью зигот, развитием стерильных гибридов, снижением жизнестойкости гибридов.
Все популяции, являющиеся элементарными эволюционными структурами, внутри вида отделены друг от друга какими-то изоляционными барьерами, высота которых (степень изоляции) различна у разных видов. Изоляция как эволюционный фактор не создает новых генотипов или внутривидовых форм. Значение изоляции в процессе эволюции состоит в том, что она закрепляет и усиливает начальные генотипические дифференцировки, а также в том, что разделенные барьерами части популяции или вида неизбежно попадают под различное давление отбора. Изоляция характеризуется длительностью и давлением. Последнее обычно превосходит давление мутационного процесса и, видимо, близко к величине давления волн жизни. Особое значение среди всех возможных механизмов изоляции имеет механизм периодической изоляции, когда эволюционный процесс эту изоляцию сам же и создает.
Изменения отдельных изолированных особей не приводят к эволюционным событиям. Только когда особь находится в пределах сообщества особей того же вида (достаточно многочисленного и длительно существующего), индивидуально возникшее наследственное изменение может стать групповым, эволюционным. Поэтому ни особь, ни близкородственные совокупности особей (семья, стая и другие временные внутрипопуляционные подразделения) не могут быть элементарными эволюционными единицами. Эволюционируют не особи, а группы особей. И популяция есть самая мелкая из групп, способных к самостоятельной эволюции. Особь в популяции является объектом действия главного эволюционного фактора – отбора.
Популяционные волны («волны жизни») представляют собой колебания численности особей, составляющих популяцию. Среди них могут быть выделены:
- Периодические колебания численности короткоживущих организмов;
- Непериодические колебания численности;
- Вспышки численности видов в новых районах при отсутствии естественных врагов;
- Резкие непериодические колебания численности (связанные с природными катастрофами).
Мутационный процесс и популяционные волны рассматриваются как факторы – поставщики элементарного эволюционного материала для последующего отбора. Изоляция также предшествует отбору. Естественный отбор представляет собой избирательное (дифференциальное) воспроизводство генотипов или генных комплексов. Полем действия естественного отбора является популяция.
Эволюцию можно рассматривать еще как возникновение адаптаций – адаптациогенез. Возникновение приспособленности к среде можно считать основным результатом эволюции.
Основные законы и формы эволюции. Есть несколько законов эволюции, характеризующих наиболее яркие ее грани. Рассмотрим несколько из них. В 1876 г. Ш. Делере установил Правило прогрессирующей специализации, согласно которому группа, вступившая на путь специализации, как правило, в дальнейшем развитии будет идти по пути все более и более глубокой специализации.
Принципиальное значение в ходе эволюции имеет процесс автономизации онтогенеза[[8] ]. Под последним понимается сохранение детерминирующего значения физико-химических факторов внешней среды, ведущее к возникновению относительной устойчивости развития. Название «автономизация онтогенеза» было предложено И.И. Шмальгаузеном. К. Уоддингто назвал этот процесс канализацией онтогенеза.