5.5. Происхождение и многообразие форм жизни Самая древняя и простая концепция происхождения жизни креационизм, предполагающая антитеоретические идеи "чёрного ящика" и творения, не устраивала уже Аристотеля. С Аристотеля и до 1688 года паралельно креационизму существовала теория постоянного зарождения живого из неживого, опровергнутая Ф. Реди (1626-1698) и позже Л. Пастером (1822-1895). Утверждается.принцип Реди: всё живое только от живого. В конце прошлого века С. Аррениус (1859-1927) предложил гипотезу панспермии, космического посева, но откуда взялась жизнь в Космосе? Признание вечности жизни (В. И. Вернадский) противоречит современным моделям эволюции Вселенной из вакуумной неустойчивости. С данными современного естествознания согласуется теория биохимической эволюции. Жизнь - результат эволюции Вселенной, возникает как естественный этап её усложнения сколь 1979: 21-76, Руттен 1973: 96-141, »арден 1987: 71-89, Грин, Стаут, Тейлор 1990, т. 3: 253-258, Яблоков, Юсуфов 1998: 41-46, Моисеев 1998: 88).
История развития Земпи условно поделена на четыре эры (эона) и одиннадцать периодов, которые делятся на эпохи (в разных источниках используются разные системы классификации и названия периодов истории Земли). Методами радиоактивного датирования установлен возраст горных пород, принадлежащих каждому периоду. Ископаемые останки живых организмов связаны с геологическими слоями: так реконструируется палеонтологическое древо жизни (Грин, Стаут, Тейлор 1990, 1998, т. 1: 363-364, Яблоков, Юсуфов 1998: 61).
1. Архей (4,5-2,5 млрд. лет назад). Методами микропалеонтологии в древних породах были обнаружены первые клеточные формы жизни (прокариоты или доядерные клетки), возраст которых около 4-х млрд. лет. Эго сине-зелёные водоросли и бактерии. Первые организмы были гетеротрофами, так как использовали энергию органических молекул. Они жили в бескислородной атмосфере, концентрированных растворах, вулканических источниках, условиях жесткой радиации: смерть не была ещё встроена в их генетический механизм (Моисеев 1998: 127). Появление фототрофных (использующих энергию Солнца, углекислый газ и выделяющих кислород) прокариот радикально меняет условия на Земле: изменяется поверхность Земли под воздействием окисления, накапливается кислород в атмосфере, озоновый экран предохраняет от ультрафиолетового излучения. Некоторые прокариоты должны были приспособится к жизни в кислородной атмосфере (дыхание). Трансформация макросистемы создала предпосылки для развития более сложных форм жизни (Моисеев 1990: 80, Яблоков, Юсуфов 1998: 59, Янч 1999: 153).
П. Протерозой (2,5 млрд.-590 млн. лет назад). Первые эукариоты (сложные ядерные клетки) возрастом 2млрд. лет возникли в результате симбиоза аэробных и • анаэробных прокариотов. Бывшие прокариоты всё ещё сохраняют определённую автономию в качестве мембранных органелл (ядро, митохондрии, хлоропласты) внутри эукариотов. Эукариоты овладели кислородным дыханием, могли более эффективно утилизировать энергию и размножались половым путём (оплодотворение и мейоз), но за сложность они заплатили индивидуальной смертью. Разделение полов означало наличие специальной формы памяти - генетического кода. Эукариоты более миллиарда лет назад разделились на царства растений, животных и грибов.(Руттен 1973: Моисеев 1990: 81-83, Яблоков, Юсуфов 1998: 46, Янч 1999: 153). Следующим этапом эволюции ранних форм жизни стало образование многоклеточности. Первые останки многоклеточных животных находят в морских отложениях возрастом более 1млрд. лет (кишечнополостные - проточерви, полипы, гидры, медузы, грибы и губки, отдельные беспозвоночные - мягкотелые моллюски, брюхоногие и головоногие. В морях обитали различные вирр~ водорослей, появляютя первые прикреплённые ко дну водоросли. Первичные почвообразовательные процессы подготовили условия для выхода растений на сушу.
». Палеозой (590-248 млн. лет назад). 1. Кембрий (590-505 млн.) - расцвет беспозвоночных, иглокожих, эволюция хордовых; 2. Ордовик (505-438) - позвоночные-бесчелюстные, трилобиты, моллюски и ракообразные; 3. Силур (438-408) - челюстноротые, коралловые рифы, споровые растения; 4. Девон (408-360) - наземные животные (земноводные), аммониты, паукообразные, хрящевые и костистые рыбы, первые мхи и папоротники; 5. Карбон (360-286) - пресмыкающиеся и насекомые, древовидные папоротники; 6. Пермь (286-248) - зверообразные ящеры, Ьее0ез, хвойные.
ГЧ. Мезозой (248-65): 1. Триас (248-213) - первые динозавры; 2. Юра (213-144) - доминирование динозавров и насекомых, появление пгин. млекопитающих и цветковых растений; 3. Мел (144-65) - исчезновение динозавров, появление современных рыб.
Ч. Кайнозой (65 млн. лет назад до современности) - расцвет млекопитающих, дивергенция приматов от насекомоядных, путь развития человеческих гоминид отделился от приматов (Грин, Стаут, Тейлор 1990, т. 1: 363-364, Грант 1991: Яблоков, Юсуфов 1998: ).
5.6.Концепция уровней организации жизни Уровни организации материи (неживые микро- и мегамиры, живое вещество, самосознание - человек, общество, культура). Молекулярно-генетический уровень организации жизни (Рьюз 1977: 276-280, Кузнецов, Идлис, Гутина 1996: 320-332): единый жёсткий язык биологического кода (линейные тексты многообразных структурных белков и белков- ферментов как комбинации из 20 букв - аминокислот, генетическое сообщение из чезырёх букв-оснований нуклеиновых кислот, механизм построения белковых текстов - ДНК - РНК - кодон - аминокислота, рекомбинации и мутации, проблема происхождения и эволюции биологического языка, Налимов 1979: 196-201, молекулярные основы обмена веществ (диссимиляция и ассимиляция), вирусы (строение, функционирование, происхождение, Грин, Стаут, Тейлор 1990, т. 1: 28- 32), генетическая инженерия (возможности, перспективы, этические проблемы, Общественные науки и современность ~5, 1998: 108-123).
Онтогенетический уровень (Кузнецов, Идлис, Гутина 1998: 334-352, Грин, Стаут, Тейлор 1990, т. 1: 13-28, 42): от гиперциклов к клеткам (проблемы возникновения, механизма действия и языка мембран, экспериментальные доказательства спонтанного образования мембран), от прокариотов к эукариотам (прокариоты - строение, невероятная устойчивость, эволюционное значение, гипотезы появления эукариот, эукариоты - строение, отличие от прокариотов, классификация), типы трофии (хемотрофы и фототрофы).
Популяционно-биогеоценотический уровень (Кузнецов, эдлис, Гутина 1998: 354-364): пространственная структура, обьём и границы популяций (групп особей одного вида), этология как наука о поведении животных, взаимодействие между популяциями и биогеоценозами (популяции и среда), трофические цепи (энергия Солнца - растения - растительноядные - хищные - деструкторные).
Биосферный уровень (учение В. Вернадского). Экология как наука. Экологическая система: структура, взаимодействие, управление. Биосфера и ноосфера: учение П. Т. де »ардена.
5.7. Уровни биологической эволюции В современной синтетической теории биологической эволюции различают три уровня эволюции: микроэволюция или эволюция популяций, видообразование как результат микроэволюции и макроэволюция или эволюция больших групп, текущая миллионы лет. Для изучения микроэволюции используют экспериментальные генетические и экологические методы, анализ антропогенного влияния, морфологические методы. Прямые эксперименты с быстроразмножающимися организмами (мушки-дрозофилы, микроорганизмы) позволили наблюдать и моделировать эволюцию. Элементарной эволюционной единицей является популяция, минимальная самовоспроизводящаяся группа особей одного вида. Микроэволюция - эволюционные изменения в пределах локальных воспроизводящихся популяций. Основные экологические характеристики популяции -величина, возрастная и половая структура, популяционная динамика (колебания параметров популяции). Как показали эксперименты главная особенность популяции это её генетическая гетерогенность или полиморфизм. Популяции полиморфны по аллелям, альтернативным формам одного гена (единица наследственности) и по типам хромосом (множество генов). Экспериментально доказана динамика популяций (закон "арди-ВайИберга). Популяция не может быть изолированной, поэтому ростёт генетическое разнообразие. Скрещивание не бывает случайным, имеет место внутривидовой половой отбор. Мутации (внезапные наследственные изменения в генах) вызывают фенотипические эффекты, "внепппою" изменчивость (Яблоков, Юсуфов 1998: 102-125). Результатом микроэволюции является видообразование. Вид - это совокупность всех географических и экологических рас. Любой вид представляет также систему популяций. Виды различаются по генетическим и морфологическим, физиологическим и биохимическим, географическим признакам. Вид структурирован: особь и семья, дем (группа особей) и группа демов, популяция и группа популяций, полувид, вид и надвид. Вид изолирован: экологически, по времени, механически и этологически. Изоляция популяций одного вида может привести к разделению вида на генетически закрьпые системы. Существуют различные типы видообразования: дивергентное, гибридогенное и филетическое. Дивергентное видообразование (географическое и квантовое, В. Грант) происходит путём разделения единого предкового вида. Гибридное (межвидовое) видообразование Филетическое Исторический характер макроэволюции (эволюции родов, семейств, отрядов, типов): данные палеонтологии, биохимии, сравнительной анатомии, эмбриологии. Палеонтология - исследования ископаемых останков организмов (в вечной мерзлоте, скелеты и мумии, кости, раковины, зубы, отпечатки и окаменелости, следы ног) выявили ряд признаков, изменяющихся длительное время в каком-то направлении. Эволюционные ряди~ (увеличение размеров тела и мозга, удлинение ног, редукция пальцев, эволюция черепа, изменения зубов, Сравнительная биохимия (сходства и различия на молекулярном уровне, например, сходство с шимпанзе и различия с другими видами по гемоглобину у человека). Сравнительная анатомия (скелет всех амфибий и до млекопитающих построен по единому плану, гомологичные и рудиментарные органы). Сравнительная эмбриология - сходные стадии развития в онтогенезе (Грин, Стаут, Тейлор 1990: 264-288, 299-303, Грант 1991: 294-299 ). 5.8.Механизмы эволюции биосферы Акцент на актуальной целенаправленности поведения в теории естественного отбора Ч. Дарвина и ее уточнение с позиций кибернетической теории систем и энергетики (биосфера и каждый организм постоянно борются против уравновешивающего давления физической среды, чтобы совершать работу по поддержанию неравновесных процессов популяции и особи конкурируют за ограниченные источники энергии, Назаретян 1991: 76), популяционной генетики (значение репродуктивного успеха, Грант, 1991: ). Типы отбора (направленный - по одному признаку, стабилизирующий - элиминация крайних вариантов, дизруптивный - сохранение крайних и дивергенция, половой - конкуренция за самку или самца, искусственный - изоляция и селекция популяции, Грин, Стаут, Тейлор 1990, т.3: 288-297, Грант 1991: ). Другие причины диверсификации и эволюции биосферы: многообразие способов высвобождения, утилизации фотосинтезированной энергии и географических условий на Земле; изменения среды из-за активности живого вещества; мутации как основной источник новшеств; "внешние" катаклизмы - космические, геофизические, климатические, Назаретян 1991: 77-78). Логика и разрешение "внутренних" (эволюционных) кризисов: диалектика созидания (работа по поддержанию неравновесных процессов) и разрушения (исчерпание ресурсов среды); преодоление кризиса - регресс (упрощение), стабилизация параметров и прогрессивные изменения (совершенствование методов и средств конкуренции - морфофизиологии, аппаратов движения, модели мира). Рост сложности модели мира для эффективности анти нтропийной работы как главный критерий прогресса. Сгремление живого не к развигию, а к сохранению неравновесия со средой (Назаретян 1991: 79-83).