Эволюционные идеи– представления об историческом развитии наблюдаемого разнообразия жизни – возникали еще тысячелетия назад. Все более обогащаясь фактами с прогрессом естествознания, они привели в конце XVIII в. к формированию эволюционного учения. Вскрытие Ч. Дарвином механизма естественного отбора выделило в эволюционном учении теорию эволюции. Для понимания современного состояния и проблем эволюционного учения необходимо знание основных исторических этапов формирования эволюционизма.
Толчком к признанию эволюции научным сообществом стала публикация книги Чарльза Дарвина «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», позволившая полностью переосмыслить идею эволюции, подкрепив её опытными данными многочисленных наблюдений. Синтез классического дарвинизма с достижениями генетики привёл к созданию синтетической теории эволюции.
Билет №10
1. Обмен веществ и превращение энергии как свойство организмов. Роль ферментов и атф в обмене.
Обмен веществ, или метаболизм— лежащий в основе жизни закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение; совокупность всех химических реакций, протекающих в организме. Ф. Энгельс, определяя жизнь, указывал, что её важнейшим свойством является постоянный О. в. с окружающей внешней природой, с прекращением которого прекращается и жизнь. Таким образом, обмен веществ — существеннейший и непременный признак жизни.
[custom_ads_shortcode1]
2. Учение н.И. Вавилова в центрах многообразия и происхождения культурных растений, его оценка.
Ферменты– это всего лишь катализаторы химических реакций. Иногда их молекулярные массы доходят до миллиона, но тем не менее они лишь ускоряют (иногда и замедляют) химические реакции, которые в принципе и так могут протекать, но с меньшими скоростями.АТФ, как правило, нужна в тех реакциях (или процессах) , которые требуют первоначальной затраты энергии. Классический пример – расщепление глюкозы в клетках, которое, как известно, начинается с фосфорилирования молекул.
Билет №111. Развитие знаний о клетке. Основные положения клеточной теории.
Цитология– наука о клетке. История изучения клетки связана с именами таких учёных, как Роберт Гук, Антони ван Левенгук, Маттис Шлейден и Теодор Шванн. Роберт Гук в 1665 году вводит термин «клетка». Он впервые применил микроскоп для исследования тканей, и на срезе пробки и сердцевины бузины увидел ячейки, которые и назвал клетками. Антони ван Левенгук впервые в 1674 году открыл микромир, для чего использовал световой микроскопии увидел клетки под увеличением в 270 раз. В 1831 г. Р. Броун открыл ядро. Маттис Шлейден и Теодор Шванн в 1839 г. создают клеточную теорию. В работе «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» (1839) Т. Шванн сформулировал основные положения клеточной теории, которые затем неоднократно дополнялись и уточнялись. Современная клеточная теория включает следующие положения:1. Все живые организмы состоят из клеток. Клетка – структурная, функциональная единица живого, основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого; 2. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ. 3. Размножение клеток происходит путём их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки. 4. В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции. 5. Клеточное строение организмов – свидетельство того, что все живые организмы имеют единое происхождение.
Фалес из Милета (V в. до н.э., Греция) был первым, кто пытался найти общий источник возникновения всего существующего. Этим общим источником Фалес считал воду, что дало повод объявить его предшественником современных исследователей, также полагающих, что жизнь зародилась на дне Океана.
Анаксимандр. Согражданин и современник Фалеса. Полагал, что твердь сначала была покрыта водой и только постепенно начала высыхать. К этому времени на ее поверхности появились люди, которые ранее жили в воде и напоминали рыб.
Анаксимен. Ученик Анаксимандра. Считал, что все существующее возникло из воздуха. В частности, из воздуха появилась земля и вода, их смешение образовало ил, из которого под влиянием солнечного тепла произошли путем самозарождения растения, животные и люди.
Гераклит (конец VI- начало V в. До н.э.). Основой мира считал движение: «Все течет и ничего не остается постоянным». Эта основная идея могла бы лечь в основу действительно исторического взгляда на природу, но она осталась неразвитой Гераклитом.
Эмпедокл (483 – 423 гг. до н.э.). Все существующее имеет в основе четыре первых физических принципа: огонь, воздух, воду и землю. Этими принципами управляют две силы: объединяющая – любовь и разъединяющая – ненависть. Борьба этих двух сил приводила к появлению различных комбинаций живых существ в растительном и животном царствах.
Демокрит (460 – 370 гг. до н.э.). Сопоставил сравнение человеческого тела с устройством других живых организмов. Обратил внимание на приспособление отдельных органов к выполнению определенных функций; однако объяснения этой упорядоченности и целесообразной организации он не дал.
Анаксагор. Современник Демокрита. Полагал, что целесообразное устройство живых существ обязано наличию разумного плана, источником которого является всемогущий дух, или разум.
Платон (V-IV вв. до н.э.). Высказал мысль о существовании двух миров: мира вещей, воспринимаемых чувствами, и мира идей, воспринимаемых разумом, мышлением. Платоновское учение об идеях оказало влияние на биологию, легло в основу представления об идеальном плане строения живых существ, к которому их действительное устройство только приближается.
Аристотель (384 – 322 до н.э.) сформулировал теорию непрерывного и постепенного развития живого из неживой материи. Создал представление о «лестнице природы» применительно к миру животных. Организмы, по его мнению, отличаются от тел неживой природы присутствием души, которая является исчерпывающей причиной их жизненных свойств. Наиболее примитивная – питающая – душа имеется у растений. Животные помимо питающей души обладают еще чувствующей, в силу чего они проявляют волю и способны к движению. Человек сверх питательной и чувствующей души обладает еще мыслящей душой, способной образовывать понятия и строить обобщения. Отметив черты различия и черты сходства, Аристотель не увидел в этом сходстве родства, общности происхождения.
Парацельс (1493 – 1541). Выразителем биологических представлений эпохи Возрождения был врач Теофраст фон Гогенгейм, известный как Парацельс. Наряду с представлениями о жизненных соках, имеющих различный состав, и учением об архее – верховном начале, управляющем всеми химическими процессами в организме, он высказывал мысль о наследственных вещах, переходящих к детям от отца и матери. Эта же мысль о комбинировании наследственных вещей легла в основу представлений о возникновении разнообразных форм растений и животных.
Лейбниц (1646 – 1716). Основная идея такова, что все тела состоят из частиц – монад, обладающих индивидуальностью и жизненными свойствами. Важнейшее жизненное свойство монад заключается в том, что каждая из них наделена силой и поэтому может действовать сама по себе, не нуждаясь в побуждении извне. Характеризующая монаду сила подчиняется закону причинности, но в то же время она действует целесообразно, осуществляя и механические движения тел и гармонично их устраивая. Одним из важнейших является его закон непрерывности: все тела природы образуют ряд непрерывных переходов от одного к другому, без пропусков и повторений. Так как монады, по его представлениям, не возникают и не уничтожаются, то и развитие организмов должно мыслиться как развитие (эволюция) предшествующих свойств, а смерть – как свертывание (инволюция) этих свойств, переход их в скрытое состояние.
Шарль Бонне (1720 – 1793) известен развитием лейбницианской идеи о постепенных переходах от одного тела природы к другому, выраженной в виде лестницы существ (лестницы тел природы), которые располагаются по принципу убывающей высоты организации (человек – четвероногие – растения – кристаллы и т.д.).
Жорж Бюффон (1707 – 1788) высказал мнение, что разные типы животных имеют различное происхождение и возникли в разное время. Его заслуга – установление связи между организмами и средой их обитания. Ученый признавал влияние внешней среды и наследование приобретенных признаков.
Карл Линней (1707 – 1778) первый создатель искусственной системы органического мира. За основу своей системы он принял вид, который определял как совокупность сходных по строению особей, дающих плодовитое потомство. Вид он считал элементарной единицей живой природы. Близкие виды объединялись им в роды, роды – в отряды, отряды – в классы. В основу классификации был положен принцип иерархичности (соподчиненности). Для обозначения вида он использовал два латинских слова: первое – название рода, второе – видовой эпитет. Этот принцип двойной номенклатуры сохранился в систематике и до настоящего времени. Линней систематизировал огромный материал, накопленный предшественниками, и описал более 8000 видов. Его работы послужили серьезной основой для дальнейшего изучения и классификации живых организмов. Вклад в науку Карла Линнея: 1) открыл около 1,5 тысяч видов растений. 2) описал около 10 тысяч видов растений и около 4,5 тысяч животных. 3) разработал короткие и четкие определения (диагнозы) каждой группы организмов. 4) ввел бинарную номенклатуру («система природы», 1735). 5) разработал принципы построения классификации живой природы («Философия ботаники»). 6) впервые поместил человека в один отряд с обезьянами на основании морфологического сходства. Жорж Кювье (1769 – 1832). Крупный специалист в области систематической зоологии, сравнительной анатомии и палеонтологии, основы которой были заложены его трудами. Установил, что все органы животного представляют собой части одной целостной системы, а строение каждого органа закономерно соотносится со строением всех других (принцип корреляции). Убедившись в том, что ископаемые формы очень резко отличаются от ныне живущих, и не находя между теми и другими переходных форм, он пришел к выводу о неизменчивости животных. Он является автором теории катастроф: смена населения Земли происходила не в результате эволюции, а в силу геологических катастроф, уничтожавших население той или иной части Земли, после чего опустошенная местность заселялась новыми формами с других материков или имело повторное творение Богом новых форм животных.
Жан – Батист Ламарк (1744 – 1829). Выдвинул теорию об изменяемости видов. Он утверждал, что разнообразие животных и растений есть результат исторического развития органического мира -–эволюции, которую понимал как ступенчатое развитие, усложнение организации живых организмов от низших форм к высшим и называл «градацией». Он предложил своеобразную систему органического мира, расположив в ней родственные группы в восходящем порядке – от простых к более сложным, в виде «лестницы». Между лестнице Ламарка и Бонне принципиальное различие заключается в том, что ряд живых существ, по Ламарку, исторически изменяется – низшие формы, усложняясь, превращаются в высшие. В книге «Философия Зоологии» Ламарк привел многочисленные доказательства медленного изменения видов животных эволюционным путем, составил первые родословные отдельных классов животного мира (включая человека) в виде ступеней прогрессивной эволюции. Ламарк стоял на позициях наследования приобретенных признаков (воздействие внешней среды на организмы и передача фенотипических признаков потомству). Выдвинул концепцию упражнения и неупражнения органов. Ошибочно полагал, что изменения среды всегда вызывают у организмов полезные изменения, а причиной прогресса живой природы считал внутреннее стремление организмов к совершенствованию своей организации.
Этап зарождения и формирования эволюционных идей — с начала 30-х гг. XIX в. до конца XIX — начала XX в. Уже с конца XVIII в. в естественных науках (в том числе и в физике, которая выдвинулась на первый план) накапливались факты, эмпирический материал, которые не «вмещались» в механическую картину мира и не объяснялись ею. «Подрыв» этой картины мира шел главным образом с двух сторон: во-первых, со стороны самой физики и, во-вторых, со стороны геологии и биологии.
В физике активизировались исследования в области электрического и магнитного полей. Особенно большой вклад в эти исследования внесли английские ученые М. Фарадей (1791—1867) и Д. Максвелл (1831—1879). Благодаря их усилиям стали формироваться не только корпускулярные, но и континуальные («сплошная среда») представления.
Фарадей обнаружил взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, ввел понятия электрического и магнитного полей, выдвинул идею о существовании электромагнитного поля. Максвелл создал электродинамику и статистическую физику, построил теорию электромагнитного поля, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею об электромагнитной природе света. Тем самым материя предстала не только как вещество (как в механической картине мира), но и как электромагнитное поле.
Надо заметить, что в отличие от классической механики, использовавшей принцип дальнодействия, здесь, в электродинамике, теория строится на основе принципа близкодействия, согласно которому передача энергии осуществляется от точки к точке с конечной скоростью. В работах М. Фарадея, а затем и Д. К. Максвелла роль такого переносчика энергии была отведена электромагнитному полюУспехи электродинамики привели к созданию электромагнитной картины мира, которая объясняла более широкий круг явлений и более глубоко выражала единство мира, поскольку электричество и магнетизм объяснялись на основе одних и тех же законов (законы Ампера, Ома, Био—Савара—Лапласа и др.). Поскольку электромагнитные процессы не редуцировались к механическим, то стало формироваться убеждение в том, что основные законы мироздания — не законы механики, а законы электродинамики. Механистический подход к таким явлениям, как свет, электричество, магнетизм, не увенчался успехом, и электродинамика все чаще заменяла механику.
Что касается второго направления изменения механической картины мира, то его начало связано с именами английского геолога Ч. Лайеля (1797—1875) и французскими биологами Ж Б. Ла-марком (1744—1829) иЖ Кювье(1769-1832).
Ч. Лайель в своем главном труде «Основы геологии» (1830—1833) разработал учение о медленном и непрерывном изменении земной поверхности под влиянием постоянных геологических факторов. Ч. Лайель — один из основоположников актуалистического метода в естествознании, суть которого в том, что на основе знания о настоящем делаются выводы о прошлом (т. е. настоящее — ключ к прошлому). Однако Земля для Лайеля не развивается в определенном направлении, она просто изменяется случайным, бессвязным образом. Причем изменение — это у него лишь постепенные количественные изменения, без скачка, без перерывов постепенности, без качественных изменений. А это метафизический, «плоскоэволюционный» подход.
Ж. Б. Ламарк создал первую целостную концепцию эволюции живой природы. По его мнению, виды животных и растений постоянно изменяются, усложняясь в своей организации в результате влияния внешней среды и некоего внутреннего стремления всех организмов к усовершенствованию. Провозгласив принцип эволюции всеобщим законом развития живой природы, Ламарк, однако, не вскрыл истинных причин эволюционного развития.
В отличие от Ламарка Ж. Кювье не признавал изменяемости видов, объясняя смену ископаемых фаун так называемой «теорией катастроф», которая исключала идею эволюции органического мира. Кювье утверждал, что каждый период в истории Земли завершается мировой катастрофой — поднятием и опусканием материков, наводнениями, разрывами слоев и др. В результате этих катастроф гибли животные и растения, и в новых условиях появились новые их виды, не похожие на предыдущие. Причину катастроф он не указывал, не объяснял.
Итак, уже в первые десятилетия XIX в. было фактически подготовлено «свержение» метафизического в целом способа мышления, господствовавшего в естествознании. Особенно этому способствовали три великих открытиясоздание клеточной теории, открытие закона сохранения и превращения энергии и разработка Дарвиным эволюционной теории.
Теория клетки была создана немецкими учеными М. Шлейденом и Т. Шванном в 1838—1839 гг. Клеточная теория доказала внутреннее единство всего живого и указала на единство происхождения и развития всех живых существ. Она утвердила общность происхождения, а также единство строения и развития растений и животных.
Открытие в 40-х гг. XIX в. закона сохранения и превращения энергии (Ю. Майер, Д. Джоуль, Э. Ленц) показало, что признававшиеся ранее изолированными так называемые «силы» — теплота, свет, электричество, магнетизм и т. п. — взаимосвязаны, переходят при определенных условиях одна в другую и представляют собой лишь различные формы одного и того же движения в природе. Энергия как общая количественная мера различных форм движения материи не возникает из ничего и не исчезнет, а может только переходить из одной формы в другую.
Теория Ч. Дарвина окончательно была оформлена в его главном труде «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Эта теория показала, что растительные и животные организмы (включая человека) — не Богом созданы, а являются результатом длительного естественного развития (эволюции) органического мира, ведут свое начало от немногих простейших существ, которые в свою очередь произошли от неживой природы. Тем самым были найдены материальные факторы и причины эволюции — наследственность и изменчивость — и движущие факторы эволюции — естественный отбор для организмов, живущих в «дикой» природе, и искусственный отбор для разводимых человеком домашних животных и культурных растений.
Впоследствии теорию Дарвина подтвердила генетика, показав механизм изменений, на основе которых и способна работать теория естественного отбора. В середине XX в. , особенно в связи с открытием в 1953 г.
Ф. Криком и Дж. Уотсоном структуры ДНК, сформировалась так называемая систематическая теория эволюции, объединившая классический дарвинизм и достижения генетики.
Эволюцио́нное уче́ние — система идей и концепций в биологии, утверждающих историческое прогрессивное развитие биосферы Земли, составляющих её биогеоценозов, а также отдельных таксонов и видов, которое может быть вписано в глобальный процесс эволюции вселенной. Первые эволюционные идеи выдвигались уже в античности, но только труды Чарлза Дарвина сделали эволюционизм фундаментальной концепцией биологии. Хотя единой и общепризнанной теории биологической эволюции до сих пор не создано, сам факт эволюции сомнению ученых не подвергается, так как имеется огромное число подтверждающих научных фактов и теорий.
Эволюционное учение зародилось в античных философских системах, идеи которых, в свою очередь, коренились в космологических мифах.
Анаксимандр считал, что Человек же будто бы возник из рыбы или похожего на рыбу животного. Несмотря на оригинальность, рассуждения Анаксимандра чисто умозрительны и не подкреплены наблюдениями. Другой античный мыслитель, Ксенофан, уделял наблюдениям больше внимания.
Так, он отождествлял окаменелости, что находил в горах, с отпечатками древних растений и животных. Из этого он заключал, что суша некогда опускалась в море.
Единственным автором, у которого можно найти идею постепенного изменения организмов, был Платон. В своем диалоге «Государство» он выдвинул печально знаменитое предложение: улучшение породы людей путём отбора лучших представителей.
С подъёмом уровня научного знания после «веков мрака» раннего Средневековья эволюционные идеи вновь начинают проскальзывать в трудах учёных, теологов и философов. Альберт Великий впервые отметил самопроизвольную изменчивость растений, приводящую к появлению новых видов. Примеры, когда-то приведенные Теофрастом, он охарактеризовал как трансмутацию одного вида в другой. Сам термин, очевидно, был взят им из алхимии. В XVI веке были переоткрыты ископаемые организмы, но только к концу XVII века мысль, что это не «игра природы», не камни в форме костей или раковин, а остатки древних животных и растений, окончательно завладела умами.
Как видим, дальше высказывания разрозненных идей об изменчивости видов дело не заходило. Эта же тенденция продолжалась и с наступлением Нового времени. Так Френсис Бэкон, политик и философ предполагал, что виды могут изменяться, накапливая «ошибки природы». Этот тезис снова, как и в случае с Эмпедоклом, перекликается с принципом естественного отбора, но об общей теории нет пока и слова.
Идеи ограниченного эволюционизма были развиты Лейбницем, Карлом Линнеем и Бюффоном. Вычисленный Бюффоном возраст Земли составлял 75 тысяч лет. Описывая виды животных и растений, Бюффон заметил, что наряду с полезными признаками у них имеются и такие, которым невозможно приписать какую-либо полезность.
Ламарк считал, что Бог создал лишь материю и природу; все остальные неживые и живые объекты возникли из материи под воздействием природы. Он считал, что движущим фактором эволюции может быть «упражнение» или «неупражнение» органов, зависящее от адекватного прямого влияния среды.
Новый этап в развитии эволюционной теории наступил в 1859 году в результате публикации основополагающей работы Чарльза Дарвина. Основной движущей силой эволюции по Дарвину является естественный отбор. Отбор, действуя на особей, позволяет выживать и оставлять потомство тем организмам, которые лучше приспособлены для жизни в данном окружении.
Дарвин не только дал теоретические выкладки естественного отбора, но и показал на фактическом материале эволюцию видов в пространстве В середине XX века на основе теории Дарвина сформировалась синтетическая теория эволюции (сокращённо СТЭ). СТЭ является в настоящее время наиболее разработанной системой представлений о процессах видообразования. Основой для эволюции по СТЭ является динамика генетической структуры популяций. Основным движущим фактором эволюции считается естественный отбор. Однако, наука не стоит на месте и, достигнутые передовыми теоретическими разработками современнейшие положения отличаются от первоначальных постулатов синтетической теории эволюции. Существует также группа эволюционных представлений, согласно которым видообразование (ключевой момент биологической эволюции) происходит быстро — за несколько поколений. При этом влияние каких-либо длительно действующих эволюционных факторов исключается (кроме отсекающего отбора). Подобные эволюционные воззрения называются сальтационизмом.
Источники:
