Проблема возникновения жизни на земле

Повседневно мы наблюдаем, что все живые существа возникают путем рождения от себе подобных: человек родится от человека, теленок - от коровы, цыпленок вынлуплянется из того яйца, которое снесла курица, рыбы разнвиваются из отложенной такими же рыбами икры, раснтения вырастают из семян, которые созрели на таких же растениях. Но так не могло быть всегда, извечно. Наша планета Земля имеет свое начало, она когда-то вознникла. Откуда же появились на ней прародители.всех животных и растений?

Согласно религиозным представлениям все разнообнразные живые существа были первонанчально созданы бонгом. Вследствие этого творческого акта божества на Земле сразу, в готонвом виде, возникли все прародители (тех животных и растений, которые сейчас населяют нашу планету. Особым творческим актом был якобы созндан и первый человек, от которого пошли все люди на Земле.

В частности, согласно священной книге евреев и хринстиан - библии - бог создал весь мир в шесть дней, принчем на третий день им были сотворены растения, на пянтый - рыбы и птицы, на шестой Ч звери и, наконнец, - люди: сперва мужчина, потом женнщина. Пернвого челонвека, Адама, бог слепил из безжизненного матенриала, глины и затем вдунул в него душу, от чего он и стал живым.

Изучение истории религии показывает, что эти наивнные сказки о внезапном возникнновении животных и раснтений во вполне готовом, организованном виде покоятся на ненвежествеом, некритическом истолковании понверхнностных наблюдений окружающей нас природы.

На этой основе в течение многих веков существовало убеждение, что Земля является плонской и неподвижной и что Солнце обращается вокруг нее, подымаясь на востоке и скрыванясь в море или за горами на западе. Такого же рода поверхностные наблюдения нередко внушали челонвеку мысль, что различные живые существа, как, напринмер, насенкомые, черви, иной раз даже рыбы, птицы и мыши, могут не только рождаться от себе подобнных, но и непосредственно возникать сами собой, самозарождаться из ила, навоза, земли и других безжизнеых материанлов. Всюду, где человек сталкивался с внезапным и маснсовым появнлением живых существ, он раснсматривал его как самозарождение жизни. Ведь и сейчас инонгда невенжественный человек бежден в том, что черви зарожданются в навозе и гниющем мясе, различные паразиты в домашнем быту возникают сами собой из отбросов, грязи и нечистот. От его поверхностного наблюдения скольнзает то обстоятельство, что грязь и отнбросы являются лишь тем местом, гнездом, куда паразиты откладывают свои яички, из конторых затем и разнвивается новое поконление живых сунществ.

Древние чения Индии, Вавилона и Египта рассказынвают о таком внезапном зарожденнии червей, мух и жунков из навоза и грязи, вшей из человеческого пота, лягушек, змей, мышей и крокодилов из грязи Нила, светлянков из искр догорающих костров. Эти сказанния о самозанрожденнии связывались в указанных чениях с религинозными легендами и преданиями. Внензапное возникновение жинвых существ объяснялось лишь как частный случай пронявления творческой воли богов или демонов.

1.3. Научный взгляд на жизнь.

Только в середине XVII в. тосканский врач Франческо Реди (1626-1698) преднприннимает первые опыты по самозаронждению. В 1668 г. он доказал, что белые черви, котонрые встренчаются в мясе, являются личинками мух; если мясо или рыбу закрыть, пока они свежие, и предотнвратить доступ мух, то они, хотя и сгниют, но не произведут червей.

Сегодня опыты Реди выглядят нанивными, но они представляли собой первый пронрыв фронта мистических представлений о формировании живых существ.

Опыты по самозарождению жизни проводит и шотландский ченый Т. Ниидам (1713-1781), но их опровергает итальянец Л. Спалланцани (1729-1799) как совершенно нечисто поставнленные. Сам Спалланцани проводит опыты, конторые подтверждают выводы Реди о ронли стерильности при подобных эксперинментах.

Почтиа через двести лет после Реди в 1862 г. великий французский ченый Луи Пастер (1822-1895) публикует свои нанблюдения по проблеме произвольного самозарожндения.

Он доказывает, что внензапное возникновение (лспонтанное самозарождение ) микнробов в различных виндах гниющих настоек или экстрактов не есть возникновение жизни. Гниение и брожение-это результат жизнедеянтельности микроорганизмов, чьи зарондыши внесены изнвне. МикробыЧсложнно строенные организмы и могут производить себе пондобные сущенства, т. е. живое происходит от живого. Как ченный, который доверяет только результантам научных опытов, Пастер не делает глубоких выводов о происхожденнии жизнни. Однако его исследования окончательнно разрушили вековые предрассудки о спонтанном самозарожденнии.

Независимо от этого после опытов Пастера решение проблемы происхожденния жизни стало чуть ли не невознможным. Приверженцы религии с облегнчением вздохнули. Разуменется, сам Панстер никогда не тверждал, что жизнь не может возникнуть первично. Но больншинство его современников именно так истолковали его опыты, принимая их за доказательнство того, что жизнь не может возникнуть из неживой материи. В связи с этим известный английский ченый Дж. Холдейн отмечает: По целому ряду историченских причин христинанская цернковь приняла именно эту последнюю точку зрения, потому что она, по мнению церкви, подчеркивала контраст между духом и материей.

В эти тяжелые для естествознания времен появляются трезвые мы (Т. Гексли, Дж. Тиндал и др.), которые во второй половине XIX в. высказывают предположение, что жизнь возникла в первичном океане из неорганического венщества в результате природнного процеснса.

1.4. Жизнь из космоса.

В это время возрождается и идея коснмического посева (панспермии), высканзанная еще в V в. до н. э. греческим финлософом Анаксагором. По его чению, жизнь возникла из семени, которое сущенствует лвсегда и везде. Возрождение этой идеи Честественная реакция на кринзис в вопросе происхождения жизни, в который попало естествознание в серединне XIX в. Тогда этот вопрос выглядел принципиально неразрешимым. И снова выход ищут в самонзарождении или принвнесении зародышей жизни с других коснмических тел.

После многовекового сна идея Анаксагора о вечных семенах была разбуженна X. Рихтенром в 1865 г. Согласно понследнему, зародыши жизни занесены на Землю метеоринтами или космической пылью. В развитом и видоизмененном виде гипотеза о космиченском посеве (панспермии) разработана шведским физикохимиком Сванте Авенариусом в 1884 г. По Авенариусу, жизнь на Земле произошла от спор растений или минкроорганнизмов, которые перенесены с других планет под действием светового давления или, возможно, метеоринтами. же в то время П. Беккерель, а позже и ряд других ченых донказали невозможнность переноса в жизнеспособном сонстоянии (активном или поддаюнщемся акнтивизации) зародыншей жизни. На них губительно действуют космические лучи, особенно коротковолновое льтрафиолентовое излучение, которым пронизана Вселенная.

Идея панспермии жива и сегодня, она предстает в постоянно изменяющихся формах. Сонгласно одному из новейших вариантов этой гипотезы (называемому еще линфекционной теорией), жизнь на Землю была занесена обитателями друнгих планет, которые совершали межпланнетные и межзвездные перелеты. Однако этому нет никаких доказательств.

Ни один серьезный ченый сегодня не считает, что жизнь н явление во Вселенной. Одннако некоторые допускают, что это действинтельно так и что земная жизньЧединнстнвенное счастливое (очевидно, для челонвека!) исключение. Но тот факт, что до сегодняшннего дня не становлен контакт с другими (внеземными) цивилизациями, еще не доказантельство, что жизнь имеет место только на Земле. Вместе с тем принзнание возможности существования жизнни на других планетах вовсе не означает, что зародыши жизни с таких вненземных плантаций могут беспрепятнственно переноситься с одного космиченского тела на другое. Несмотря на то что проведено и проводится множество целеннанправленных исследований, до сих пор не становлено никаких фактов, которые показынвали бы, что живые существа приннесены на Землю метеоритами или с космической пынлью. Все опыты в этом направлении оказываются напрасными даже сейчас, когда челонвек сам или с понмощью аппаратов пронинкает в ближайнший космос. Опубликованные данные Б. Нада и других о микроорганизмах в метеоритах Оргюэй и Ивонна (Франция) оказались результатома ошибочного определения минеральных зерен в каченстве некоего окаменелого микроорганизнма и вторичного загрязннения поверхнонсти метеорита.

Очевидно, что идея посева жизни на Земле из космоса не решает проблемы. Эта идея имеет чисто психологическую привлекательность - мы идем из космонса! Действинтельно, космос имеет особео привлекательную силу для современного человека. Монжет быть, понтому, что в бесконечности космоса сегодня человек предвидит будущие возможности нашей цивилизации, и в этом отношении его иннтерес вполне естествен. Вероятно, поэтонму идея космического посева волнует многих.

Одним из современных апостолов гинпотезы внеземного происхождения жизнни являнется известный английский ченый, лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Крик. Вместе с аменриканским исследователем Лесли Оргелом Крик опубликовал статью, озаглавлеую Управляемая панспермия. По мнению авторов, некая примитивная форма жизни была сознательно занесена на Земнлю другой цивилизацией. Если люди на Земле спонсобны заненсти жизнь на другие планеты, почему бы не допустить, что санма жизнь на Земле есть прондукт транснпорта другой развитой цивилизации, конторая существовала до нас за 4 млрд. лет. Интересно, не правда ли? После аменриканских исследований Марса по пронграмме Викинг по обнаружению жизни на этой планете (абсолютно никаких слендов жизни не было обнарунжено) изнвестный американский писатель, автор научно-фантанстических произведений, Рэй Бредбери остроумно писал: Все-таки следует принять, что отныне на Марсе есть жизнь, та, которую человек донес до Марса, и теперь на Марсе есть наша жизнь!

Но оставим в стороне этот фантастинческий исходный пункт статьи Крика и Оргела. Канковы другие предположения и доводы в пользу этой новой вариации на старую тему лпосева извне?

Во-первых, на борту космического конрабля внеземной цивилизации должны были быть микроорганизмы многих виндов. Радиус нашей Галактики составляет около 105 световых лет, так что, по Кринку и Оргелу, космический корабль, двинжущийся со скоронстью 0,001 сконрости света, мог занести жизнь на все планеты нашей Галактики. В этом случае научно донказано только одно: под защитой коснмического аппарата микроорганнизмы действительно могут сохраняться милнлионы лет и при температурах, близких к абсолютному нулю. Оснтальные предположения, как и поиски призраков, не раснсматринвает даже фантастика.

Вторым доводом Крика и Оргела в пользу космического посева является нивернсальнный характер генетического кодЧединого механизма передачи нанследственных свойств у всех живых органнизмов. Если предположить, говорят эти ченые, что жизнь возникла на Земле самостоятельно и одновременно в разнных местах, то остается неяснным, как сформинровался единый для всех земных организмов генетический код. Единый механизм наследстнвенности у земных орнганизмов легко объясним согласно Кринку и Орнгелу, если принять, что жизнь на Землю занесена с других планет. Однако для происхожндения генетического кода возможно и земное объяснение. На ранних этапах химиченской эволюции, когда формирунются сложные молекулы, в результате химического отнбора, оченвидно, создается и нивернсальный механнизм передачи наследственных черт земными организмами.

Третий довод в пользу рассматриваенмой гипотезы: Присутствие крайне реднких эленменнтов в земных организмах ознначает, что они имеют внеземное происнхождение. Крик и Орнгел казывают, что молибден содержится в земной коре в нензначительном количенстве, его роль в обмене веществ (метаболизме) земных организмов значительна. Однонвременно отнмечается, что известны так назынваемые лмолибденовые звезды с высонким содержанием молибдена, которые и являются исходными плантациями минкроорганизнмов, занесенных на Землю! Приведение факта о низком содержании молибдена в земной коре и его большой роли в метаболизме земных организмов было бы ловким приемом в стной динскуссии, чтобы смутить противника. Но написанное остается и может быть пронверено. Впрочем, в этом случае проверка не нужна. Подобного типа несоответнствие является правилом для ценлого ряда химических элементов, которые приннимают частие в составе и метаболизме орнганизмов. Это правило объясняется с позиций эволюционной биохимии. В связи с этим можно привести еще более ярнкий пример о низком содержаннии фосфонра в земной коре и его исключительной роли для земных организмов: фосфор - обязательная составная часть нукнлеинновых кислот, которые наряду с белками имеют важнейшее значение для жизни; кроме того, высшая нервная деятельнность также очень тесно связана с фосфонром. Следовательно, для объяснения ненкоторых химических осонбенностей земнной жизни не обязательно привленкать другие звездные миры вроде лмолибденновых звезд.

Интересно отметить, что риториченский трюк Крика и Оргела с молибденом был бынстро раскрыт японским ченым Ф. Егани. Через год после статьи Крика и Оргела Егани опублинковал свои исслендования содержания металлов в составе Земли. Суммарное сондержание монлибденна на Земле оказалось действительно низким, но его процентное сондержание в морнской воде в два раза выше, чем хронма. По этому поводу Егани.пишет: Отнносительное обинлие этого элемента (монлибдена) в морской воде подтверждает шинроко принятую точку зренния о происнхождении жизни на Земле в первичном океане.

Как в целом, так и в своих отдельных вариантах гипотеза панспермии - мираж. Незанвинсимо от того объясняет ли она иснторию распространения жизни, она не объясняет возникнновения самой жизни. По выражению Дж. Бернала, эта гипотенза только лукавая ловка ума, которая отвлекает его от решения проблемы. По мнению Бернала, лодинаково бессондернжательны и тверждения, что жизнь бынла создана со специальной целью, и тверждение, что она пришла откуда-то из другого места, где была всегда. Так как если даже и допуснтить, что жизнь принесена с других космических тел, то подобное допущение ничем не понмогает в решении проблемы происхождения жизни. Все-таки жизнь, - пишет Опанрин, -конгда-то и где-то должна была вознникнуть на эволюционном пути, Земля, как показывают современные научные данные, была для этого вполне подходянщим местом. Вот почему нет необходимости привлекать другие созвездия, даленные от нас на миллионы световых лет, чтобы знать тайну жизни. Эти тайны скрыты здесь - на Земле, где люди открывают горинзонты науки, любят фаннтастику, но же перестали верить в призраки.

* * *

же установлено достаточно фактов, которые показывают, что физико-химинческие слонвия океана не противоречат идее земного происхождения жизни. Процентное сондержание отдельных менталлов одинаково у бактерий, губок, раснтений, животных и в океанской воде.

Однако вернемся к началу XX в. Все большее число ученых склонно признать, что пронблема возникновения жизни не может быть решена наукой. Основания для такого мнения налицо: тысячелетнее господство религиозных мифов о сотвонрении мира и нанивные преднставления о самозарождении заменяются мозринтельными гипотезами и нонвыми мифами о космическом посеве. В научной среде в начале века остро реагировали на всякую умозринтельную попытку объяснить мир вокруг нас. Знаменитый английский финзик Резерфорд часто говорил: Только бездельник говорит о Вселенной в моей лабонратории! Но человенчество (за иснключением, может быть, представителей традициоого британского эмпинризма) не только с помощью поэтов и филосонфов, но и добросонвестных ученых стренмилось познать Вселенную и жизнь как ее детище.

Есть нечто символичное в том, что оснновы современной теории происхожденния жизни заложены в один прекрасный майский день. 3 мая 1924 г. на собрании Русского ботаниченского общества молондой советский ченый А. И. Опарин с дерзостью, присунщей молодости, позвонлил себе с новой точки зрения рассмонтреть проблему возникновенния жизни. Его докнлад О возникновении жизни стал исходной точкой нового взгляда на вечную проблему лоткуда мы пришли?. Пять лет спустя независимо от Опарина сходные идеи были развиты английским ченым Дж. Холдейном. Общим во взглядах Опарина и Холдейна является понпытка объяснить возникновение жизни в результате хинмической эволюции на первичной Земле. Оба они подчеркивают огромную роль первичнного океана как огромной химической лаборатории, в конторой образовался лпервичный бульон, кроме того, и роль энзимов - органиченских молекул, которые многократно скоряют нормальный ход химических пронцессов. В дополнение к этому Холдейн впернвые высказывает идею, что пернвичная атмонсфера на Земле, лвероятно, содержала очень мало или вообще не сондержала кислорода.

Согласно Дж. Берналу, труд Опанрина содержит в себе основы новой пронграммы хинминческих и биологических иснследований. Идеи Опарина вдохновили многих ченых на новые целенапранвленные исследования, результаты конторых начинают открывать тайну жизнни - эту мучительную и сладкую загадку для человека.

Глава 2. Возникновение жизни.

2.1. Предпосылки возникновения жизни на земле.

Большинство современных специалинстов беждены, что возникновение жизни в снлонвиях первичной Земли есть естенственный результат эволюции материи. Это убеждение оснновано на доказанном единстве химической основы жизни, понстроенной иза нескольнкиха простых и самых распространенных во Вселенной атомов.

Исключительное морфологическое разнообразие жизни (микроорганизмы, растения, жинвотные) осуществляется на достаточно единообразной биохимиченской основе: нукнлеиновые кислоты, белнки, глеводы, жиры и несколько более редких соединений типа фосфатов.

Основные химические элементы, из которых построена жизнь, - это глерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Очевидно, организмы используют для своего строения пронстейшие и наиболее распространенные во Вселенной эленменты, что обусловлено санмой принродой этих элементов. Например, атомы водонрода, углерода, кислорода и азота имеют ненбольшие размеры и способны обранзовывать устойчивые соединения с двух- и трехкратнными связями, что повышает их реакционную способность. Образованние сложнных полименров, без которых возникновение и развитие жизни вообще невозможны, свянзано со специнфиченскими.

Другие два биогенных элемента -сера и фосфор - присутствуют в относительно малых количествах, но их роль для жизнни особенно важна. Химические свойства этих элеменнтов также дают возможность образования кратных химических связей. Сера входит в сонстав белков, фосфор - составная часть нуклеиновых кислот.

Кроме этих шести основных химиченских элементов в построении организмов в малых количествах частвуют натрий, калий, магний, кальций, хлор, также микроэлементы: женлезо, марганец, конбальт, медь, цинк и небольшие следы алюминия, бора, ванадия, йода и молибндена; следует отметить и некоторые иснключительно редкие атомы, которые встречанются случайно и в ничтожных количествах.

Следовательно, химическая основа жизни разнообразится еще 15 химическинми эленменнтами, которые вместе с шестью основными биогенными эленментами частвуют в различнных соотноншениях в строении и осуществлении функций живых организмов. Этот факт особенно показателен в двух отношенниях: 1) как доказательство единства происхонждения жизни и 2) в том, что санма жизнь, являющаяся результатом самоорганизации мантерии, включила в эволюцию биологических макромолекул не только все самые распронстраненные элементы, но и все атомы, которые осонбенно пригодны для осуществления жизнненных функций (например, фосфор, женлезо, йод и др.). Как отмечает советский ченный М. Камшинлов, для осуществленния функций жизни важны химические свойства ее атомов, к которым, в частнонсти, относятся квантовые особенности. Не только струкнтура, обмен веществ, но даже и механические действия живых орнганизмов зависят от сонставляющих их молекул. Это, однако, не означает, что жизнь может быть сведена просто к хинмическим закономернонстям.

Жизнь - одно из сложнейших, если не самое сложное явление природы. Для нее осонбенно характерны обмен веществ и воспроизведение, особенности более высоких ровней ее организации обуснловлены строением более низких ронвней.

Современная теория происхождения жизни основана на идее о том, что биолонгиченские молекулы могли возникнуть в далеком геологическом прошлом неорнганическим путем. Сложную химическую эволюцию обычно выражают следуюнщей обобщенной схенмой: атомы ð простые соединения ð простые биоорганнические соединения ð макронмолекулы ð орнганизованные системы. Начало этой эволюции положено нуклеосинтезом в Солнечной сиснтеме, когда образонвались основные элементы, в том числе и биогенные. Начальное состоянние -нуклеосинтез -быстро переходит в процесс образования химиченских соединений. Этот пронцесс протекает в словиях первичной Земли со все нарастаюнщей сложнностью, обусловнленной общекосмическинми и конкретными планетарными преднпосылками.

Первое необходимое словие имеет общекосмический характер. Оно связано с единой химической основой Вселенной. Жизнь развивается на этой единой оснонве, отражающей как количественные, так и качественные особенности отдельных химических элементов. Это допущение приводит к заключению, что на любой планете во Вселенной, которая похожа на нашу по массе и расположению относинтельно центральной звезды, может вознникнуть жизнь. Согласно представленниям видного американского астронома X. Шенпли, во Вселеой имеется 108 коснмических тел (планет или звезд-лилипунтов), на котонрых может возникннуть и сунществовать жизнь.

Главное условие возникновения жизнни имеет планетарную причину и опреденляется маснсой планеты. Такое твержденние, быть может, имеет несколько геонцентрический и антропонцентрический ханрактер, но жизнь, подобная земной, монгла возникнуть и разнвиться на планнете, масса которой имеет строго определеую величину. Если масса планнеты больнше чем 1/20 массы Солнца, на ней нанчинаются интенсивные ядерные реакции, что повышает ее температуру и она светится, как звезда. Таковы планеты Юпинтер, Сантурн, ран и Нептун. Планеты с малой массой (Меркурий) имеют слабое гравитационное поле и не могут продолжительное время дернжинвать атмосферу, которая необходима для развития жизни. Здесь интересно отментить, что по ряду подсчетов Земля принобрела 80% своей массы в первые 100 млн. лет своего сущестнвования.

Из планет Солнечной системы кроме Земли подходящую массу имеют Венера и Марс, но там отсутствуют другие слонвия. По мнению советского астрофизика В. Г. Фесенкова, во Вселенной 1% планнет имеет подходящую массу.

Особенно важной предпосылкой вознникновения и развития жизни является относинтельно постоянная и оптимальная радиация, получаемая планетой от ценнтральной звезды. Обычно оптимальную радиацию получают планеты имеющие орбиту, близкую к круговой, и подвернгающиеся поэтому относительно понстоянному облучению.

Обязательным словием возникновенния жизни является наличие воды. Парандокнсально, что, хотя вода - чуть ли не санмая распространенная молекула во Всенленной, понразительно мало планет имеют гидросферу: в нашей Солнечной системе только Земля имеет гидронсферу, на Марсе имеется лишь незначительное количество воды.

Значение воды для жизни исключинтельно. Это обусловлено ее специфиченскими тернмиченскими особенностями: огромной теплоемкостью, слабой теплонпроводностью, раснширением при замернзании, хорошими свойствами как раствонрителя и др. Эти особеннонсти обусловлинвают круговорот воды в природе, конторый играет исключительную роль в геологической истории Земли.

Из сказанного выше можно сделать следующий вывод: возникновение жизни на Земле есть часть общей эволюции мантерии во Вселенной, а не некий сверхънестественный акт. Нанлицо были иснходные органические соединения, оптинмальная масса Земли, оптинмальная солннечная радиация, наличие гидросферы. В этих словиях эволюция материи с высонкой степеннью вероятности осуществляетнся по пути возникновения жизни.

За последние 20 лет были получены интересные сведения о наличии органиченских сонединнений во Вселенной. Источнинки этих сведенийа естественные понсланцы космоса на Землю, метеориты.

/a>

Все ранее рождавшиеся теории идеалистов, сторонников религиозных течений и даже матенриалистов были несостоятельными и до конца необоснованными из-за ненхватки знаний тонгдашних ченых.

И только с наступлением капитализма, который отличался прогрессом в науке и техннике, когда был накоплен большой научный потенциал, стали зарождаться научно обосннованные теории о происхождении жизни на земле.

2.2. Зарождение и развитие эволюционной идеи.

Первые проблески эволюционной мысли зарождаются в недрах диалектической натурфилонсофии античного времени, рассматривавшей мир в бесконечном движении, постоянном санмообновлении на основе всеобщей связи и взаимодействия явлений и борьбы противопонложностей.

Выразителем стихийного диалектического взгляда на природу был Гераклид, эфеснский мыслитель (около 530-470 гг.. до н. э.) его высказывания о том, что в природе все течет все изменяется в результате взаимопревращений первоэлементов космоса - огня, воды, воздуха, земли, содержали в зародыше идею всеобщего, не имеющего начала и конца развития матенрии.

Крупнейшие представители ионийской школы философов - Фалес из Милета счинтал, что все возникло из первичного материала - воды в ходе естественного развития. Анаксинмандр исходил из того, что жизнь возникла из воды и земли под действием тепла. Согласно Анаксимену основным элементом является воздух, способный разрежаться и плотняться, и этим процессом Анаксимен объяснял причину различий веществ. Он тнверждал, что человек и животное произошли из земной слизи.

Представителями механистического материализма были философы более позднего пенриода (460-370 гг. До н. э. ). По Демокриту мир состоял из бесчисленного множества неденлимых атомов, расположенных в бесконечном пространстве. Атомы находятся в понстояом процессе случайного соединения и разъединения. Атомы находятся в случайнном двинжении и различны по величине, массе и форме, то тела, появившиеся вследствие скопления атомов, могут быть также различными. Более легкие из них поднялись вверх и образовали огонь и небо, более тяжелые, опустившись, образовали воду и землю, в конторых и зародинлись различные живые существа: рыбы, наземные животные, птицы.

Механизм происхождения живых существ первым пытался истолковать древнегреченский философ Эмпедокл (490-430 гг. до н. э.). Развивая мысль Гераклида о первичных эленментах, он тверждал, что их смешение создает множество комбинаций, одни из конторых - наименее дачные- разрушаются, другие - гармонирующие сочетания -сохранняются. Комнбинации этих элементов и создают органы животных. Соединение органов друг с другом порождает целостные организмы. Примечательной была мысль, что сонхранились в принроде только жизнеспособные варианты из множества неудачных комбинаций.

Зарождение биологии как науки связано с деятельностью великого мыслителя из Греции Аристотеля (387-322 гг. до н. э.). В своих капитальных трудах она изложил принципы класнсификации животных, провел сравнение различных животных по их строению, заложил оснновы античнойа эмбриологии.

В работе О частях животных приводится мысль о взаимосвязи (корреляции ) органнов, о том, что изменение одного органа влечет за собой изменение другого, связанного с ним функциональными отношениями.

В труде Возникновение животных Аристотель разработал сравнительно анатоминченский метод и применил его в эмбриологических исследованиях. Он обратил внимание на то, что у разных организмов эмбриогенез (развитие эмбриона ) проходит через послендовательнный ряд: в начале закладываются наиболее общие признаки, затем видовые и, наконец, инндивидуальные. Обнаружив большое сходство начальных стадий в эмбриогеннезе представинтелей разных групп животных, Аристотель пришел к мысли о возможнонсти единства их происхождения. Этим выводом Аристотель предвосхитил идеи зародыншевого сходства и эпигенеза (эмбриональных новообразований ), выдвинутые и экспенриментально обосноваые в середине XV в.

Таким образом, воззрения античных философов содержали ряд важных элементов эвонлюнционизма: во-первых, мысль о естественном возникновении живых существ и их изнменении в результате борьбы противоположностей и выживании дачных вариантов, во-вторых, идею ступенчатого сложнения органнизации живой природы; в-третьих, преднставление о целостнности организма (принцип корреляции) и об эмбриогенезе как пронцессе новообразонвания.

Отмечая значение античных мыслителей в развитии филосонфии, Ф. Энгельс писал: л... в многообразных формах греческой философии же имеются в зародыше, и процессе вознникнновения почти все позднейшие типы мировоззрений.

Последующий период, вплоть до XVI в., для развития эволюнционной мысли почти нинчего не дал. В эпоху Возрождения резко силивается интерес к античной науке и начинанется нанкопление знаний, сыгравших значительную роль в становлении эволюционной идеи.

Исключительной заслугой чения Дарвина явилось то, что оно дало научное, матенриалинстическое объяснение возникновению высших животных и растений путем послендовательнного развития живого мира, что оно привлекло для разрешения биологических проблем иснторический метод исследования. Однако к самой проблеме происхожндения жизни у многих естествоиспытателей и после Дарвина сохранился прежний метафизиченский подход. Шинроко распространенный в научных кругах Америки и Западной Европы менделизм-морганнизм выдвинул полонжение, согласно которому наследственностью и всеми друнгими свойстнвами жизни обладают частицы особенного генного вещества, сконцентрированного в хронмосомах кленточного ядра. Эти частицы будто бы когда-то внезапно возникли на Земле и сонхранили свое жизнеопределяющее строение в основном неизменным в течение всего развинтия жизни. Таким образом, проблема происхождения жизни, с точки зрения менделистов-морганистов, сводится к вопронсу, как могла сразу внезапно возникнуть наделенная всенми свойствами жизни частица генного вещества.

Большинство высказывающихся по этому вопросу занрубежных авторов (например, Девинлье во Франции или Александер в Америке) подходит к нему весьма пронщенно. По их мненнию, генная молекула возникает чисто случайно, благодаря счастливому сочентанию атонмов глерода, водорода, кислорода, азота и фосфора, которые сами собой сложились в чрезвычайно сложно построеую молекулу генного вещества, сразу же получившую все атрибуты жизни.

Но такого рода счастливый случай настолько исклюнчителен и необычен, что он мог якобы осуществиться всего лишь раз за время существования Земли. В дальннейшем шло только постоянное размножение этой единожды возникшей, вечной и неизменной геой субнстанции.

Это лобъяснение, конечно, ничего по существу не обънясняет. Характерной особеонстью всех без исключения живых существ является то, что их внутренняя организанция чрезнвычайно хорошо, совершенно приспособлена к осуществлению определенных жизнненных явлений: питанния, дыхания, роста и размножения в данных словиях существонвания. Как же в результате чистой случайности могла возникнуть эта внутренняя принспособленность, конторая так характерна для всех, даже наипростейших живых форм?

нтинаучно отрицая закономерность процесса происнхождения жизни, рассматринвая это важнейшее в жизни нашей планеты событие как случайное, сторонники канзаых взглядов ничего не могут ответить на этот вопрос и неизбежно скатываются к санмым идеалистиченским, минстическим представлениям о первичной творческой воле бонжества и об определеом плане создания жизни.

Так в недавно вышедшей книжке Шредингера Что такое жизнь с точки зрения финзики, в книге американнского биолога Александера Жизнь, ее природа и происнхожденние и в ряде других произведений буржуазных авторов мы находим прямое твержденние того, что жизнь могла возникнуть только в результате творческой воли божества. Менделизм-морганизм пытается идеологически разоружить ученых биологов в их борьбе с идеализмом. Он стренмится доказать, что вопрос о происхождении жизниЧэта важнейшая мировоззренческая проблема - неразрешим с материалистических позиций. Однако такого рода тверждение насквозь ложно. Оно легко опровергается, если мы пондойдем к интересующему нас вопросу с позиций единственно правильной, подлинно научной философии - с позиций диалектинческого материализма.

Жизнь как осонбая форма существования материи характеризуется двумя отнличинтельными свойствами - самовоспроизведением и обменом веществ с окружающей срендой. На свойстнвах саморепродукции и обмена веществ строятся все современные гипонтезы возникнновения жизни. Наиболее широко признанные гипотезы коацерватная и геннетическая.

Коацерватная гипотеза. В 1924 г. А. И. Опарин впервые сформулировал основные положенния концепции предбиологической эволюции и затем, опираясь на эксперименты Бунгеннберга де Йонга, развил эти положения в коацерватной гипотезе происнхождения жизни. Осннову гипотезы составляет тверждение, что начальные этапы биогенеза были связаны с формированием белнковых структур.

Первые белковые структуры (протобионты, по терминологии Опарина) появились в период, когда молекулы белков отгранинчивались от окружающей среды мембраной. Эти структуры могли возникнуть из первичного бульона благодаря коацервации Ч самопроизвольному разделению водного раствора полинмеров на фазы с различной их концентрацией. Процесс коацервации приводил к образованию микроскопических капенлек с вынсокой концентрацией полимеров. Часть этих капелек поглощали из среды низнкомолекулярные соединения: аминнокислоты, глюконзу, примитивные катализаторы. Взаимодействие молекулярного субстрата и катализаторов же означало возникновение простейншего метаболизма внутри протобионнтов.

Обладавшие метаболизмом капельки включали в себя из окружающей среды новые соединнения и величивались в объеме. Когда коацерваты достигали размера, максинмально допуснтимого в данных физических словиях, они распадались на более мелнкие капельки, напринмер, под действием волн, как это происхондит при встряхивании сосуда с эмульсией масла в воде. Мелнкие капельки вновь продолжали расти и затем образовывать новые поколения коацерватов.

Постепенное сложнение протобионтов осуществлялось отнбором таких коацерватнных канпель, которые обладали преимунществом в лучшем использовании вещества и энергии среды. Отбор как основная причина совершенствования коацерватов до первичнных живых существ - центральное положение в гипотезе Опарина.

Генетическая гипотеза. Согласно этой гипотезе, вначале возникли нуклеиновые кислоты как матричная основа синтеза белков. Впервые ее выдвинул в 1929 г. Г. Мёллер.

Экспериментально доказано, что несложные нуклеиновые кислоты могут реплицинроваться и без ферментов. Синтез белнков на рибосомах идет при частии транспортной (т-РНК) и рибонсомной РНК (р-РНК). Они способны строить не просто случайные сочентания аминокислот, а упорядоченные полимеры белков. Возможно, первичные рибонсомы состояли только из РНК. Такие безбелковые рибосомы могли синтезировать поряндоченные пептиды при учанстии молекул т-РНК, которые свянзывались с р-РНК через спанривание оснований.

На следующей стадии химической эволюции появились матнрицы, определявшие последовантельность молекул т-РНК, тем самым и последовательность аминокислот, которые связынваются молекулами т-РНК.

Способность нуклеиновых кислот служить матрицами при образовании компленментарных цепей (например, синтез и-РНК на ДНК) - наиболее убедительный аргумент в пользу преднставлений о ведущем значении в процессе биогенеза наследнственного апнпарата и, следовантельно, в пользу генетической гипотезы происхождения жизни.

Основные этапы биогенеза. Процесс биогенеза включал три основных этапа: вознникновение органических веществ, появленние сложных полимеров (нуклеиновых кислот, белков, полинсахаридов), образование первичных живых организмов.

Первый этап - возникновение органических веществ. же в период формирования Земли образовался значительный запас абиогенных органических соединений. Исходнными для их синтеза были газообразные продукты докислородной атмосферы и гидронсферы (СН4, СО2, HО, Н2, NH3, NО2). Именно эти продукты используются и в искуснственном синтезе органнинческих соединений, составляющих биохимическую основу жизни. Экспериментальный

синтез белковых компонентов - аминокислот в попытках создать живое в пронбирке нанчался с работ С. Миллера (195Ч1957). С. Миллер провел серию опытов по воздействию искровыми электрическими разрядами на смесь ганзов СН4, NH3, H2 и панров воды, в резульнтате чего обнаружил аминокислоты аспарагин, глицин, глутамин. Понлученные Милленром данные подтвердили советские и зарубежные ченые.

Наряду с синтезом белковых компонентов экспериментально синтезированы нукнлеиновые компоненты - пуриновые и пиримидиновые основания и сахара. При мереом нагреваннии смеси цианистого водорода, аммиака и воды Д. Оро получил аденин. Он же синтезиронвал рацил при взаимодействии аммиачного раствора мочевины с соединенниями, вознинкающими из простых газов под влиянием электрических разрядов. Из смеси метана, амнмиака и воды под действием ионизирующей радиации обранзовывались гленводные компонненты нуклеотидов - рибоза и дезоксирибоза. Опыты с применением ультрафиолетового облученния показали возможность синтеза нуклеотидов из смеси пунриновых оснований, ринбозы или дезоксирибозы и полифоснфатов. Нуклеотиды, как изнвестно, являются мономерами нуклеинновых кислот.

Второй этап - образование сложных полимеров. Этот этап возникновения жизни характенризовался абиогенным синтезом полимеров, подобных нуклеиновым кислотам и белкам.

С. Акабюри впервые синтезировал полимеры протобелков со случайным располонжением аминокислотных остатков. Затем на куске вулканической лавы при нагревании смеси аминнокислот до 100

Искусственно созданным протеиноидам были характерны свойнства, присущие белнкам сонвременных организмов: повторяющаянся последовательность аминокислотных оснтатков в первичной структуре и заметная ферментативная активность.

Полимеры из нуклеотидов, подобные нуклеиновым кислотам организмов, были синтезиронваны в лабораторных условиях, не воспроизводимых в природе. Г. Корнберг показал вознможность синтеза нуклеиновых кислот in vitro; для этого требовались специнфические фернменты, которые не могли присутствовать в словиях примитивной Земли.

В начальных процессах биогенеза большое значение имеет химический отбор, конторый явнляется фактором синтеза простых и сложных соединений. Одной из предпосынлок химиченского синнтеза выступает способность атомов и молекул к избирательности при их взаимондействиях в реакциях. Например, галоген хлор или неорганические кинслоты предпочитают соединяться с легнкими металлами. Свойство избирательности опнределяет способнность монлекул к самосборке, что было показано С. Фоксом в сложных макромолекул характеризуется строгой порядоченностью, как по числу мономеров, так и по их пространствеому распонложению.

Способность макромолекул к самосборке А. И. Опарин раснсматривал в качестве доказательнства выдвинутого им положенния, что белковые молекулы коацерватов могли синтезиронваться и без матричного кода.

Третий этап - появление первичных живых организмов. От простых глеродистых соединнений химическая эволюция принвела к высокополимерным молекулам, которые составили основу формирования примитивных живых существ. Переход от химинческой эволюции к биологической характеризовался появлением новых качеств, отсутствующих на химическом ровне развития материи. Главными из них были внутренняя организация протобионтов, приспособленная к окружающей среде благодаря снтойчивому обмену веществ и энергии, наследование этой органнизации на основе репликации генетического аппарата (матричнного кода).

. И. Опарин с сотрудниками показал, что стойчивым обменном веществ с окрунжающей средой обладают коацерваты. При определенных словиях концентрированные водные раснтворы полипептидов, полисахаридов и РНК образуют коацерватные капельки объемом от 10^-7 до 10^-6 см³, которые имеют границу раздела с водной средой. Эти канпельки обладают способностью ассимилировать из окружающей среды вещества и синнтезинровать из них нонвые соединения.

Так, коацерваты, содержащие фермент гликогенфосфорилазу, впитывали из раснтвора глюнкозо-1-фосфат и синтезировали полинмер, сходный с крахмалом.

Подобные коацерватам самоорганизующиеся структуры опинсал С. Фоке и назвал их микронсферами. При охлаждении нангретых концентрированных растворов протеиноидов самопронизнвольно возникали сферические капельки диаметром около 2 мкм. При опреденленных знанчениях рН среды микросферы образонвывали двухслойную оболочку, напоминнающую мемнбраны обычных клеток. Они обладали также способностью делиться почконваннием.

Хотя микросферы не содержат нуклеиновых кислот и в них отсутствует ярко выранженный метаболизм, они рассматринваются в качестве возможной модели первых самонорганизуюнщихся структур, напоминающих примитивные клетки.

Клетки - основная элементарная единица жизни, способная к размножению, в ней протенкают все главные обменные пронцессы (биосинтез, энергетический обмен и др.). Поэтому вознникновение клеточной организации означало появление подлиой жизни и начало бионлогической эволюции.

2.3. Эволюция одноклеточных организмов.

До 1950-х годов не давалось обнаружить следы докембрийской жизни на ровне однокленточных организмов, поскольку микроскопические остатки этих существ невознможно вынявить обычными методами палеонтологии. Важную роль в их обнарунжении сыграло открынтие, сделанное в начале XX в. Ч. олкотом. В докембрийских отложениях на западе Севернной Америки он нашел слоистые известняковые образования в виде столбов, названные позднее строматолитами. В 1954 г. было становнлено, что строматонлиты формации Ганнфлинт (Канада) образонваны остатками бактерий и сине-зеленых вондорослей. У берегов Авнстралии обнаружены и живые строматолиты, состоящие из этих же организмов и очень сходные с ископаемыми докембрийскими строматолитами. К нанстоящему времени остатки микроорганизнмов найдены в десятках строматолитов, также в глинистых сланцах морских побережий.

Самые ранние из бактерий (прокариоты) существовали же около 3,5 млрд. лет нанзад. К нанстоящему времени сохранились два семейства бактерий: древние, или археобакнтерии (галофильные, метановые, термофильные), и эубактерии (все остальные). Таким образом, единственными живыми существами на Земле в течение 3 млрд. лет были принмитивные микроорганизмы. Вознможно, они представляли собой одноклеточные сущенства, сходнные с современными бактериями, например клостридиями, жинвущими на осннове брожения и иснпользования богатых энернгией органических соединений, возникаюнщих абиогенно под дейнствием электрических разрядов и льтрафиолетовых лучей. Слендовательно, в эту эпоху жинвые существа были потребителями органических веществ, не их производителями.

Гигантский шаг на пути эволюции жизни был связан с вознникновением основных биохиминческих процессов обмена - фотонсинтеза и дыхания и с образованием клеточнной организанции, содержащей ядерный аппарат (эукариоты). Эти лизобретения, сделаые еще на раих стадиях биологической эволюции, в основных чертах сохранились у современных органнизмов. Ментодами молекулярной биологии становлено поразительнное единонобразие бионхимических основ жизни при огромном различии орнганизмов по другим признакам. Белки почти всех живых сунществ состоят из 20 аминокислот. Нукнлеиновые кислоты, кодинрующие белки, монтируются из четырех нуклеотидов. Биосинтез белка осуществляется по единообнразной схеме, местом их синтеза являются рибосомы, в нем частвуют и-РНК и т-РНК. Пондавнляющая часть организмов использует энергию окисления, дынхания и гликолиза, которая запасается в АТФ.

Рассмотрим подробнее особенности эволюции на клеточном ровне организации жизни. Наибольшее различие существует не между растениями, грибами и животными, между орнганизмами, обладающими ядром (эукариоты) и не имеющими его (прокариоты). Последние преднставлены низшими организмами - бактериями и сине-зелеными водорослями (цианобактерии, или цианеи), все остальные орнганизмы - эуканриоты, которые сходны менжду собой по внутриклеточной организации, генетике, бионхимии и метаболизму.

Различие между прокариотами и эукариотами заключается еще и в том, что первые могут жить как в бескислородной (облигатные анаэробы), так и в среде с разным содернжанием кинслорода (факультативные анаэробы и аэробы), в то время как для эукариотов, за немногим исключением, обязателен кислород. Все эти различия имели существенное значение для поннимания ранних стадий биологической эволюции.

Сравнение прокариот и эукариот по потребности в кислороде приводит к заключеннию, что прокариоты возникли в период, когда содержание кислорода в среде изменинлось. Ко вренмени же появления эукариот концентрация кислорода была высокой и отнонсительно постонянной.

Первые фотосинтезирующие организмы появились около 3 млрд. лет назад. Это были ананэробные бактерии, предшестнвенники современных фотосинтезирующих бактенрий. Предпонлангается, что именно они образовали самые древние среди известнных стронматолитов. Обедннение среды азотистыми органическими соединениями вызывало появнление живых сунществ, спонсобных использовать атмосферный азот. Такими организмами, способными сунществовать в среде, полностью лишенной органинческих глеродистых и азотистых соединенний, являются фотонсинтезирующие азотфиксирующие сине-зеленые водоросли. Эти органнизмы осуществляли аэробный фотосинтез. Они стойчивы к прондуцируемому ими кислонроду и могут использовать его для собственного метаболизма. Поскольку сине-зеленые вондонросли возникли в период, когда концентрация кислорода в атнмосфере колебалась, вполне допустимо, что они - промежуточнные организмы между анаэробами и аэробами.

С веренностью предполагается, что фотосинтез, в котором источником атомов водорода для восстановления глекислого газа является сероводород (такой фотосинтез осуществнляют современные зеленые и пурпурные серные бактерии), предшестнвовал бонлее сложному двустадийному фотосинтезу, при котором атомы водорода извлекаются из молекул воды. Второй тип фотонсинтеза характерен для цианей и зеленых растений.

Фотосинтезирующая деятельность первичных одноклеточных имела три последстнвия, оканзавшие решающее влияние на всю дальнейшую эволюцию живого. Во-первых, фотосинтез освободил организмы от конкуренции за природные запасы абиогенных орнганических сонединений, количество которых в среде значительнно сократилось. Развивншееся посредством фотосинтеза автотрофное питание и запасание питательных готовых веществ в растительнных тканях создали затем словия для появления громадного разнонобразия автотрофных и гетеротрофных организнмов. Во-вторых, фотосинтез обеспечивал насыщение атмосферы достаточным количеством кислорода для возникновения и разнвития организмов, энергетинческий обмен которых основан на процессах дыхания. В-третьих, в результате фотосинтеза в верхнней части атмосферы образовался озоновый экнран, защищаюнщий земную жизнь от губительного льтрафиолетового излученния коснмоса,

Еще одно существенное отличие прокариот и эукариот заклюнчается в том, что у вторых центральным механизмом обмена является дыхание, у большинства же проканриот энергетинческий обмен осуществляется в процессах брожения. Сравнение метанбонлизма прокариот и эукариот приводит к выводу об эволюциоой связи между ними. Вероятно, анаэробное брожение возникло на более ранних стадиях эволюции. После понявления в атмоснфере достанточного количества свободного кислорода аэробный метабонлизм оказался намного выгодннее, так как при окислении глеводов в 18 раз величиванется выход биологически полезнной энергии в сравнении с брожением. Таким образом, к анаэробнному метаболизму присоединнился аэробный способ извлечения энергии однокленточными организмами.

Когда же появились эукариотические клетки? На этот вопрос нет точного ответа, но значинтельное количество данных об исконпаемых эукариотах позволяет сказать, что их возраст сонставнляет около 1,5 млрд. лет. Относительно того, каким образом возникли эункариоты, сущенствуют две гипотезы.

Одна из них (аутогенная гипотеза) предполагает, что эукарио-тическая клетка вознникла пунтем дифференциации исходной прокариотической клетки. Вначале развился мембранный комплекс: образовалась наружная клеточная мембрана с впячиваниями внутрь клетки, из которой сформировались отдельные струкнтуры, давшие начало кленточным органоидам. От какой именно группы прокариот возникли эукариоты, сказать невозможно.

Другую гипотезу (симбиотическую) предложила недавно аменриканский ченый Маргулис. В ее обоснование она положила новые открытия, в частности обнаружение у пластид и мито-хондрий внеядерной ДНК и способности этих органелл к самонстоятельнному делению. Л. Маргулис предполагает, что эукарио-тическая клетка возникла вследнствие нескольких актов симбиогенеза. Вначале произошло объединение крупной амебонвидной прокариотной клетки с мелкими аэробными бактериями, котонрые превратились в митохондрии. Затем эта симнбиотическая прокариотная клетка включила в себя спиронхетоподобные бакнтерии, из котонрых сформировались кинетосомы, центросомы и жгунтики. После обособления ядра в цитонплазме (признак эуканриот) клетка с этим набором органелл оказалась исходной для образонвания царств грибов и животных. Объединение прокариотной клетки с цианеями привело к образованию пластидной клетки, что дало начало формированию царства растений. Гинпонтеза Маргулис разделяется не всеми и подвергается критике. Большинство авторов придернживается аутогенной гипотезы, бонлее соответствующей дарвиновским принципам монофинлии, дифнференциации и сложннения организации в ходе прогрессивной эволюции.

В эволюции одноклеточной организации выделяются променжуточные ступени, свянзанные с сложнением строения органнизма, совершенствованием генетического аппарата и способов размножения.

Самая примитивная стадия - агамная прокариотная - преднставлена цианеями и бактенриями. Морфология этих организмов наиболее проста в сравнении с другими однонклеточнными (простейншими). Однако же на этой стадии появляется дифференнциация на цитонплазму, ядерные элементы, базальные зерна, цитоплазматическую мембрану. У бакнтерий изнвестен обмен генентическим материалом посредством конъюгации. Большое разннообнразие видов бактерий, способность существовать в самых разнных условиях среды свидетельствуют о высокой адаптивности их организации.

Следующая стадия - агамная эукариотная - характеризунется дальнейшей диффенренцианцией внутреннего строения с форнмированием высокоспециализированных органноидов (мембраны, ядро, цитоплазма, рибосомы, митохондрии и др.). Особо сущенствеой здесь была эволюция ядерного аппарата - образонвание настоящих хромосом в сравнении с пронкариотами, у конторых наследственное вещество диффузно распределено по всей клетке. Эта стадия характерна для простейших, прогреснсивная эволюция котонрых шла по пути величенния числа одиннаковых органоидов (полимеризация), величенния числа хромонсом в ядре (полиплоидизация), появления генеративных и венгетативных ядер - макронуклеуса и микнронуклеуса (ядерный дуализм). Среди одноклеточных эуканриотных организмов имеетнся много видов с агамным размножением (голые амебы, ранковинные корненожки, жгутиконносцы).

Прогрессивным явлением в филогенезе простейших было вознникновение у них понлового размножения (гамогонии), которое отличается от обычной конъюгации. У пронстейших именется мейоз с двумя делениями и кроссинговером на ровне хроматид, и обнразуются гаметы с гаплоидным набором хромосом. У неконторых жгутиковых гаметы почти неотличимы от бесполых осонбей и нет еще разделения на мужские и женские ганметы, т. е. наблюдается изонгамия. Постепенно в ходе прогрессивной эвонлюции происхондит переход от изогамии к анинзогамии, или разнделению генеративных клеток на женские и мужские, и к анизогамной конпуляции. При слиянии гамет образуется диплоидная зингота. Следовательно, у простейших наметился переход от агамной эукариотной стадии к зиготной - начальной стадии ксенонгамии (размножение путем перекрестного оплодонтворения). Послендующее развитие же многоклеточных организмов шло по пути соверншенствования способов ксеногамного разнмножения.

2.4. Возникновение и развитие многоклеточной орнганизации.

Следующая после возникновения одноклеточных ступень эвонлюции заключалась в образонвании и прогрессивном развитии многоклеточного организма. Эта ступень отлинчается большой сложненностью переходных стадий, из которых выделяются колонинальная однонклеточная, первично - дифференцированная, централизованно - дифференцинрованная.

Колониальная одноклеточная стадия считается переходной от одноклеточного орнганизма к многоклеточному и является наиболее простой из всех стадий в эволюции многоклеточной организации.

Недавно обнаружены самые примитивные формы колониальнных одноклеточных, стоящих как бы на полпути между однонклеточными организмами и низшими многокленточными (губнками и кишечнополостными). Их выделили в подцарство Меsozoa, однако в эволюции на многоклеточную организацию преднставителей этого полцарства считают тупиковыми линниями. Большее предпочтение при решении вопроса о происхождении многоклеточности отдается колониальным жгутиконосцам (Gonium, Pandorina, Volvox). Так, колония Gonium состоит из 16 обънединенных клеток-жгутиконосцев, однако без всякой специалинзации их функций как членов колонии, т. е. представляет собой механинческий конгломерат клеток.

Первично-дифференцированная стадия в эволюции многокленточной организации характеринзуется началом специализации по принцип лразделения труда у членов колоннии. Элементы пернвичной специализации наблюдаются у колоний Pandorina morum (16 клеток), Eudorina elegans (32 клетки), Volvox globator (тысячи клеток). Специализация у названных организнмов сводится к разделению клеток на соматические, осуществлянющие функции питания и двинжения (жгутики), и генеративнные (гонидии), служащие для разнмножения. Здесь наблюдаетнся и выраженная анизогамия. На первично-дифференциронваой стадии происходит специалинзация функций на тканевом, органном и системно-органном ровне. Так, у кишечнополостнных же сформировалась простая нервная сиснтема, которая, распространяя импульсы, коорндинирует деятельность двигательнных, женлезистых, стрекательных, репродуктивных клеток. Нервнного центра как такового еще нет, но центр координации имеется.

С кишечнополостных начинается развитие централизованно-дифференцированной стадии в эволюции многоклеточной органинзации. На этой стадии сложнение морфофинзиологиченской структуры идет через силение тканевой специализации, начиная с вознникновения занродышевых листков, детерминирующих морфогенез пищевой, выделинтельной, генеративнной и других систем органов. Возникает хорошо выраженная центранлизованная нервная система: у беспозвоночных - ганглиолярная, у позвонночных - с центральным и периферинческим отделами. Одновренменно совершенствуются способы полового размножения Ч от наружного оплодотворения к внутреннему, от свободной инкунбации яиц вне материнского организма к живорождению.

Финалом в эволюции многоклеточной организации животных было появление орнганизмов с поведением лразумного типа. Сюда относятся животные с высокоразвитой словно-рефнлекторной деятельностью, способные передавать информацию следунющему поколению не только через наследственность, но и надгаметным способом (например, передача опыта монлодняку понсредством обучения). Заключительным этапом в эволюции центнрализованно-дифференцированной стадии стало возникновение человека.

Рассмотрим основные этапы эволюции многоклеточных органнизмов в той послендовательнонсти, как она происходила в геолонгической истории Земли. Всех многоклеточнных разделяют на три царства: грибы (Fungi), растения (Metaphyta) и животные (Metazoa). Относительно эволюции грибов известно очень мало, так как палеонтологинцеская летопись их остается скудной. Два других царства намного богаче представлены ископаемыми остатками, даюнщими возможность довольно подробно восстанонвить ход их истории.

2.5. Эволюция растительного мира.

В протерозойскую эру (около 1 млрд. лет назад) эволюнционный ствол древнейших эуканриот разделился на несколько ветвей, от которых возникли многоклеточные растения (зеленные, бурые и красные водоросли), также грибы. Большинство из первичных раснтений свободно плавало в морской воде (диатомовые, золотистые водоросли), часть прикреплялась ко дну.

Существенным словием дальнейшей эволюции растений было образование почвенного субстрата на поверхности суши в рензультате взаимодействия бактерий и цианей с миненральнными веществами и под влиянием климатических факторов. В конце силурийского периода почвообразовательные процессы подгонтовили возможность выхода растений на сушу (440 млн. лет назад). Среди растений, первыми освоившими сушу, были псилонфиты.

От псилофитов возникли другие группы наземных сосудистых растений: плауны, хвощи, папоротники, размножающиеся спорами и предпочитающие водную среду. Примитивнные сонобщества этих растений шинроко распространились в денвоне. В этот же период поянвились и первые голосемеые, возникшие от древних папоротников и наследонвавншие от них внешний дренвовидный облик. Переход к размножению семенами имел больншое преимущенство, так как освободил половой пронцесс от необходимости воднной среды (как это наблюндается еще у современных папоротников). Эволюция высших наземных растений шла по пути все большей рендукции гаплоидного поколенния (гаметофита) и преобландания диплоиднного поколенния (спорофита).

Значительного разнообнразия достигла наземная флора в каменноугольный период. Среди древовидных широко распространялись плаунообразные (лепидодендроны) и сигиллянриенвые, достигавшие в высоту 30 м и более. В палеозойских лесах богато были преднставлены древовидные папоротники и хвощеобразные каламиты. Из первичнных голосенменных госнподствовали разнообразные птеридоспермы и кордаиты, напоминавшие стволами хвойных и имевшие длиые лентовидные листья.

Начавшийся в пермский период расцвет голосеменных, в частности хвойных, привел к их господству в мезозойскую эру. К середине пермского периода климат стал засушлинвее, что во многом отразилось на изменениях в составе флоры. Сошли с арены жизни гигантские папоротники, древовидные плауны, каламиты, и постепенно исчез столь ярнкий для той эпохи колорит тропических лесов.

В меловой период произошел следующий крупный сдвиг в эволюции растений, Ч поянвились цветковые (покрытосеменные). Первые представители покрытосеменных были кустарнинками или низкорослыми деревьями с мелкими листьями. Затем довольно бынстро цветковые достигли огромного разнообразия форм со значительными размерами и крупными листьями (например, возникли семейства магнолиевых, платановых, лавронвых). Опыление насеконмыми и внутреннее оплодотворение создали значинтельные пренимущества цветковых над гонлосеменными, что обеснпечило их расцвет в кайнозое. В нанстоящее время число видов понкрытосеменных составляет около 250 тыс., т. е. почти понловину всех известных ныне видов растений.

Отметим основные особенности эволюции растительного мира: 1) Постепенный переход к преобладанию диплоидного поколенния над гаплоидным. У многих водорослей все клетки (кроме зиготы) гаплоидны, у голосеменных и покрытосеменных почти полнонстью редуцинруется гаметофит и значительно удлиняется в жизненном цикле диплоидная фаза. 2) Незанвисимое половое размножение от капельноводной среды. Мощное развитие споронфита, пенреход от наружного оплодотворения к внутреннему, вознникновение двойнного оплодотворенния и обеспечение зародыша запасами питательных веществ. 3) В связи с прикрепленным образом жизни на суше растение расчленяется на корень, стебель и лист, развиваются сосундистая проводящая система, опорные и защитные ткани. 4) Сонвершенствование органов размноженния и перекрестного опыления у цветковых в сопрянженной эвонлюции с насеконмыми. Развитие зародышевого мешка для занщиты растительнного эмбриона от неблагопринятных влияний внешнней среды. Возникновение разнообнразных способов распространнения семян и плодов физическими и биотическими фактонрами.

а2.6. Эволюция животного мира.

История животных изучена наиболее полно в связи с тем, что они обладают скелетом и понэтому лучше закрепляются в окаменелых остатках. Самые ранние следы животных обннарунживаются в конце докембрия (700 млн. лет). Предполагается, что первые животные пронизошли либо от общего ствола всех эукариот, либо от одной из групп древнейшиха водороснлей. Наиболее близки к предкам простейших животных (Proнtozoa) одноклеточнные зеленные водоросли. Не случайно, например, эвглену и вольнвокс, способных и к фонтосиннтезу, и к гентеротрофному пинтанию, ботаники относят к типу зеленых водорослей, зоологи Ч к типу простейнших животных. За всю истонрию животного мира возникнло 35 типов, из которых 9 вынмерло, 26 существуют до сих пор.

Разнообразие и количестнво палеонтологических докунментов в истории животных резко вознрастают в породах, датируемых менее 570 млн. лет. В течение примерно 50 млн. лет донвольно быстро появляются почти все типы вторичнополостных животнных с прочным скелентом. Широко были распространены в морях силура трилобиты. Возникновение типа хордонвых (Chordata) относится ко времени менее 500 млн. лет. Комплекнсы хорошо сохранивншихся ископаемых найдены в сланцах Бергеса (Колумбия), содержащих остатки беспозвонночных, в частнности мягкотелых организмов типа Annelida, к которому приннаднлежат совренменные дождевые черви.

Начало палеозоя отмечено образованием многих типов животнных, из которых примерно треть существует в настоящее время. Причины такой активной эволюции остаются неяснными. В позднекембрийское время появляются первые рыбы, представленные бесчелюнстннымиЧAgnata. В дальнейшем они почти все вымерли, из современных потомков сонхранинлись миноги. В девоне возникают челюстные рыбы в результате таких крупнных эволюциоых преобразований, как превращение передней пары жаберных дуг в челюнсти и формиронвание парных плавнников. Первых челюстноротых представляли две группы: лучеперые и лопастеперые. Почти все ныне живущие рыбы - потомки лучепенрых. Лопастеперые преднставлены сейчас только двоякодышащими и небольшим числом реликнтовых морских форм. Лопастеперые имели в плавниках костные опорные эленменты, из которых развились конечнности первых обитателей сунши. Ранее из группы лонпастеперых возникли амфибии, следовантельно, все четверонногие позвоночные имеют своим далеким предком эту исчезнувшую группу рыб.

Наиболее древние преднставители амфибий - ихтиостеги обнаружены в верхнендевонских отложениях (Гренландия). Эти животные обладали пятипалыми конечностянми, с помонщью которых они могли переползать по суше. Все же ряд признаков (настоящий хвостонвой плавник, покрытое мелкими ченшуйками тело) свидетельствует о том, что ихтиостеги обинтали преимунщественно в водоемах. Конкуренция с кистеперыми рыбами заставнляла этих первых земноводных занимать промежуточные между водой и сушей местообитанния.

Расцвет древних амфибий приурочен к карбону, где они были представлены большим разннообразием форм, объединяемых под названием стегоцефалы. Среди них наиболее выденляются лабиринтодонты и крокодилообразные. Два отряда современных амфибий - хвонстатые и безногие (или червяги) - произошли, вероятно, от других ветвей стегонцефалов.

От примитивных амфибий ведут свое начало рептилии, шинроко расселившиеся на суше к концу пермского периода благондаря приобретению легочного дыхания и оболочек яиц, занщинщающих от высыхания. Среди первых рептилий особенно выденляются котилозавры - небольшие насекомоядные животные и активные хищники - терапсиды, ступившие в триасе место гингантским рептилиям, динозаврам, появившимся 150 млн. лет назад. Вполне вероятно, что последние были теплонкровными животными. В связи с теплокровнностью диннозавры вели активный образ жизни, чем можно объяснить их длительнное господство и сонсуществование с млекопитающими. Причины вымирания динозавров (примерно 65 млн. лет назад) неизвестны. Предполагают, в частности, что таковое могло быть следствием массонвого ничтожения яиц динозавров примитивными млекопинтаюнщими. Более правдоподобнной кажется гипотеза, согласно которой вымирание динозавнров связано с резкими колебаннинями климата и меньшением растительной пищи в мелонвом периоде.

Уже в период господства динозаврова существовала предковая группа млекопинтающих - небольших по размеру с шерстным покронвом животных, возникших от одной из линний хищных терапсид. Млекопитающие вынходят на передний край эвонлюции благодаря таким прогрессивным адаптациям, как плацента, вскармливанние потомства молоком, бонлее развинтый мозг и связя с этим большая активнность, теплокровность. Знанчительнного разнообнразия млекопитающие достигли в кайнозое, появились принматы. Третичнный период был временем расцвета млекопитающих, но многие из них вскоре вымерли (например, ирланднский олень, саблезубый тигр, пещерный медведь).

Прогрессивная эволюция приматов оказалась никальным явлением в истории жизни, в итоге она привела к возникнонвению человека.

Наиболее существенные черты эволюции животного мира заключались в следующем: 1) Прогрессивное развитие многоклеточности и связанная с ним специализация тканей и всех систем органов. Свободный образ жизни (способность к перемещению) в значинтельной мере определил совершенствование форм понведения, а также автономизацию онтогенеза Ч относительную независимость индивидуального развития от колебаний факторов среды на основе развития внутренних регуляторных систем. 2) Возникновение твердого скелета: нанружного - у членистононгих, внутреннего - у позвоночных. Такое разделение определило разные пути эволюции этих типов животных. Наружный скелет членистоногих препятствонвал величению размеров тела, именно поэтому все насекомые представлены мелкими форнмами. Внутнренний скелет позвоночных не ограничивал увенличение размеров тела, достигнших максимальной величины у мезозойских рептинлий - динозавров, ихтиозавров. 3) Вознникновение и совершеннствование централизованно-дифференцированной стадии органинонполостных до млекопитаюнщих. На этой стадии проинзошло разделение насекомых и позвонночных. Развитие центральной нервной сиснтенмы у насекомых характеринзуется совершенстнвованием форм поведения по типу наснледственного закрепления инстинктов. У позвоночнных развился головной мозг и сиснтема словных рефлексов, наблюдается ярко выражеая тенденция к повышению среднней выживаемости отндельных особей.

Этот путь эволюции познвоночных привел к развитию форм группового адаптивнонго понвендения, финальным событиема которого стало возникновение биосоциальнного сущенства - человенка.

2.7. Эволюция биосферы.

С момента возникновения жизнь оформилась в виде принмитивной биосферы, и с того вренмени ее эволюция тесно сопрянжена с возникновением самых разнообразных видов микроорнганизмов, грибов, растений, животных. Число вымерших видов, некогда обинтавших на земнном шаре, определяется разными авнторами от одного до нескольких милнлиардов (Дж. Симпсон). Сейчас выявлено более 1,5 млн. видов. Многообразие видов, существовавших в прошлом и населяющих планету сейчас, есть результат исторического развития биосферы в целом.

Согласно выдвинутому В. И. Вернадским закону, названному им вторым биогеохимиченским принципом, эволюция видов и возникновение стойчивых форм жизни шли в нанправлении синления биогенной миграции атомов в биосфере. Именно живому компонненту биосферы, не физико-географическим или геологинческим процессам принадленжит ведунщая роль в преобразовании вещества и энергии на поверхности Земли. Взаимонсвязь эвонлюнции органического мира с основными биогеохимическими процессами в биосфере Вернаднский усматривал прежде всего в биогенных миграциях химических эленментов, т. е. в лпрохожндении их через организмы. Определенные химические вещества (кальций, углерод) могут концентрироваться в организмах и при их отмирании скаплинваться в минеральных и органических отложениях, в известняках, гле, торфе. Большая часть гленкислого газа и азота в атмосфере Ч продукт жизнедеятельности организмов, насыщение ее кислородом было прямо связано с эволюцией фотосинтезирующих видов.

Основная структурная единица биосферы - биогеоценоз. Свойства биосферы, как отменчал выдающийся советский эколог С. С. Шварц, в значительной мере определяются ее рабочими единицами Ч биогеоценозами. Входя в состав биосферы, биогеоценозы, естенственно, свянзаны между собой. Эта связь выражается в обмене живыми компонентами при миграции особей, также в постоянных потоках минеральных и органических венществ через поверхнностные и грунтовые воды.

Исторические преобразования биосферы в целом складываютнся из эволюции биогеоценнозов и в свою очередь оказывают влияние на нее. Совокупность геологических и коснмических факнторов существенно изменяла словия жизни на Земле. Поэтому же с монмента зарожденния живое приспосабливалось к этим изменениям, что сопровождалось величением многонобразия органических форм. Постепенно захват новых, ранее непрингодных зон жизни принвел к почти полному заселению всех возможнных для существованния живого мест обитания. В результате этого все более величивалось давление жизни, обострялась борьба за сущенствование между самими организмами. Биотиченские факторы становятся ведущими в эвонлюции. Таким образом, эволюционные преобразованния биосферы, обусловленные совнместнным действием биотических и абиотических факнторов,Ч необходимые условия существонвания жизни на Земле.

Проблема эволюции самой биосферы еще только начинает разрабатываться. Достаточно сказать, что мало исследований, в которых бы предпринимались попытки выделить стунпени эвонлюции биосферы. Ряд авторов ограничились описанием общего филогенеза жизни от арнхея до наших дней. Выделение же этапов в истории биосферы проводится по главным групнпам организнмов, доминирующих в ту или иную эпоху, в соответствии с геологической пенриодизацией. Выделение этапов в истории жизни на Земле по домининрующим группам орнганизмов в кембрии, ордовике, силуре и т. д. по существу является отраженнием эволюции индивидуальной формы организации, так как строится в основнном на сравнительно-морфонлогическом принципе.

Заключение.

М. М. Камшилов вынделил четыре основных этапа эволюции: 1) биохимическая эвонлюнция, начавшаяся примерно 3 млрд. лет назад и закончившаяся к кембрию; 2) морфонфизиолонгический прогресс, осунществляемый на протяжении 500 млн. лет до настоящего вренмени: 3) эволюция психики, начавшаяся около 250 млн. лет назад с момента появленния насекомых; 4) эволюция сознания, связанная с возникновением и развитием человенческого общенства на протяжении последних 500 тыс. лет. В этой связи он намечает и выделение этапов эволюции биосферы. Первый этап - возникновение биотического круговорота, означавшего форминронвание биосферы. Второй этап Ч сложнение жизни на планете, обусловленное появленнием многоклеточных организмов. Третий этап - формирование человеческого общества, оказывающего своей хозяйственно-экономиченской деятельностью все большее влияние на эволюцию биосферы (ноосфера).

Попытки выделить основные этапы эволюции биосферы занслуживают внимания же тем, что ставят эту проблему в канчестве одной из важных задач современной эволюционной теонрии.

Жизнь представляет собой особую форму существования и движения материи с двумя характерными признаками: самовоснпроизведением и регулируемым обменом венществ с окнружающей средой. Все современные гипотезы происхождения жизни и попытнки ее моделинрования в пробирке исходят из этих двух фунданментальных свойств жинвой материи. Экснпериментально далось становить основные этапы, по которым могла возникать жизнь на Земле: синтез простых органических соединений, синтез понлимеров, близких к нуклеинонвым кислотам и белкам, образонвание первичных живых организмов (протобионтов). Собстнвенно биологическая эволюция начинается с образования клеточнной организации и в дальннейшем идет по пути совершенствования строения и функций клетки, образования многонклеточной органинзации, разделения живого на царства растенний, животных, гринбов с послендующей их дифференциацией на виды.

И все же, как ни была бы сомнительна любая из теорий о развитии жизни на земле, каждая теория имеет право на существование, раз имеет сторонников. Но человечество не остановится на этом - оно будет искать единственно правильную теорию, даже если нужно будет разрушить то, что есть. Человечество поставило перед собой мучительную и сладкую загадку, теперь появилась проблема на нее ответить.

Список использованной литературы:

1. А. И. Опарина Происхождение жизни Москва 1954

2. А. Б. Георгиевскийа Дарвинизм Москв 1985

3. Т. Николов Долгий путь жизни Москв 1986

4. Г. А. Гурева Чарлз Дарвин и атеизм Ленинград 1975