Непрерывное развитие или замещение
Модель происхождения Homo sapiens, предполагающая непрерывность регионального развития (М ультирегиональнаямодель), была предложена известным палеоантропологом Ф. Вейденрейхом примерно 50 лет назад. Ее сторонники полагают, что Homo erectus повсюду эволюционирует в Homo sapiens по такой схеме: Ланьтянь - Чжоукоудянь - Дали - монголоидная линия; Сангиран - Нгандонг - австралоидная линия; Петралона - Неандерталь - кавказоидная линия и т.д. (хотя не исключается обмен генами между этими линиями на любой стадии) (рис.4а). Согласно этой модели расовые признаки эволюционировали в течение очень длительного периода времени в тех регионах, где они встречаются и сегодня.
Рис.4. Модели эволюции человека
Приверженцы модели непрерывности развития апеллируют, в частности, к таким фактам: все представители Восточной Азии, начиная от Homo erectus pekinensis и до монголоидного Homo sapiens, имеют резцы лопатообразной формы, в то время как у современных людей других рас нормой являются передние зубы с прямыми краями. Характерная редукция зубного аппарата обнаруживается у самых ранних находок. Наблюдающаяся у монголоидов уплощенность лицевого скелета также характерна для Homo erectus pekinensis.
Только для Африки отсутствует сколько-нибудь подробный перечень особенностей, подтверждающих модель непрерывного регионального развития.
Последователи второй модели - модели замены - исходят из предположения, что развитие шло путем замещения, вытеснения местных, локальных форм мигрантами (рис. 4б). Они считают, что многие факты, которые приводятся в поддержку модели непрерывного развития, нельзя трактовать категорически и однозначно. Такую модель называют также моделью «исхода из Африки»
|
|
|
С тех пор, как было доказано, что скорости эволюции молекул достаточно постоянны, стало возможным говорить о «молекулярных часах»: это понятие начали использовать для оценки времени происхождения подвидов и рас. Было принято, что генетическое расстояние между видами организмов пропорционально времени, прошедшему с момента ответвления их от общего предка. Ядерные гены наследуются как от матери, так и от отца и при половом способе размножения сочетаются случайным образом. Митохондриальные гены передаются только по материнской линии.
Рис.5. Наследование митохондриальной ДНК
Поэтому для человека в качестве «молекулярных часов» используется хорошо изученная митохондриальная ДНК (мДНК). Наибольший размах изменчивости типов мДНК в пределах вида Homo sapiens составляет 1/20 часть от той величины, на которую мДНК человека в целом отличается от мДНК шимпанзе.
Рассмотрим родословную одного индивидуума. Как видно из рис.6, чем дальше по родословной, тем больше родственников. На этом же рисунке видна одна материнская линия.
|
|
|
Рис.6. 5 поколений родословной.
Если проанализировать такое дерево в «обратном направлении», то можно получить результат, что все женщины поколения произошли от одной праматери, как это показано на рис.7. Важнейшее допущение при таком анализе - одинаковая скорость эволюции всех мДНК.
Рис.7. Общий предок по материнской линии для всех членов популяции – одна линия замещает все остальные.
В принципе, эволюция всех типов мДНК современных людей может быть прослежена в глубину веков к единой «праматери». Было проанализировано генеалогическое древо для 182 различных типов мДНК от 241 индивида. У такого древа оказалось две главные ветви, ведущие в Африку. Если рассуждать логически, ДНК все людей происходит, в конечном итоге, от одной женщины-предка (правильнее говорить о небольшом числе женщин одной популяции). В этом смысле можно говорить о существовании Евы (но не Адама!).
Современный человек появился в Африке около 200 - 100 тысяч лет назад в результате эволюции антропоидов. Около 100 тыс. лет назад люди вышли из Африки и начали расселяться по другим континентам (рис.8). В тот момент первичное человечество не превышало 10 тысяч особей, причём за пределы Африки переселились лишь несколько сотен человек.
|
|
|
Рис.8. Схема расселения современных людей.
Около 66 тыс. лет назад люди достигли Индии. В то время люди и неандертальцы сосуществовали на Ближнем Востоке.
Несколько слов о современной дискуссии по поводу теории эволюции. Английский биолог Ричард Докинз писал: «В наши дни теория эволюции вызывает примерно столько же сомнений, сколько теория о вращении Земли вокруг Солнца». Однако до сих пор число ниспровергателей этой теории не уменьшается. В частности утверждается, что очевидная целесообразность строения и поведения живых организмов не могла возникнуть вследствие естественного отбора. В книге «Слепой часовщик» Докинз пишет: «...Мы знаем о животных и растениях гораздо больше, чем Дарвин, но и по сей день мне не известен ни один пример, когда сложный орган не мог бы появиться в результате целого ряда последовательных и незначительных модификаций. Я не думаю, что такой пример когда-либо будет обнаружен. Если же это произойдет - и такой орган действительно будет органом высокой степени сложности, а...понятие «незначительности» будет определено в точных научных терминах - то я перестану верить в дарвинизм».
|
|
|
Однако ряд современных ученых утверждает, что на молекулярном уровне уже открыто немало таких неупростимых сложных систем и что по мере развития науки их открывают все больше и больше (М.Бех. «Черный ящик Дарвина: биохимия бросает вызов эволюции»).
О теории эволюции можно сказать, что биологические организмы созданы «слепым часовщиком», т.е. бессознательными дарвиновскими процессами мутации и отбора. В этом случае имеется своеобразная лестница со множеством ступенек, ведущая от первого организма до самого сложного: должна существовать непрерывная серия жизнеспособных промежуточных форм. Каждая последующая ступенька, ведущая к большей сложности, должна означать большую приспособляемость (в том, что касается потомства), в то же время как разрыв между ступеньками должен быть достаточно невелик, чтобы его можно было преодолеть посредством случайных мутаций.
Бех рассматривает вопрос о формировании зрительных функций глаза: «Когда свет касается сетчатки, фотон вступает во взаимодействие с ретинальной молекулой H-cis, которая в течение одной пикосекунды трансформируется в трансретинальную молекулу. Изменение в форме ретинальной молекулы влечет за собой изменение в форме белка родопсина, с которым эта молекула прочно связана. Метаморфоз протеина изменяет его поведение. Теперь он уже называется метародопсин II и прикрепляется к другому типу белка - трансдуцину. До столкновения с метародопсином II у трансдуцина была маленькая молекула (GDP). При взаимодействии трансдуцина и метародопсина II эта молекула отпадает, а родственная ей, но принципиально отличная молекула (GTP) прикрепляется к родопсину».
Бех называет такие (и аналогичные) системы системами неупростимой сложности. Такую систему невозможно выстроить путем последовательного добавления элементов, т.к. полезная функция каждого элемента возникает только тогда, когда он интегрирован в законченную систему. Но в этом случае организмы (и Вселенная) являются продуктом рационального сознания, т.е. построены по замыслу (Бога?). Ключевой аргумент Беха состоит в том, что ни в каких научных журналах не встретишь подробных, подверженных проверке сценариев того, как невероятно сложные биохимические системы могли бы сформироваться под воздействием дарвиновских процессов.
Однако концепция «неупростимой сложности» пока остается лишь концепцией, поскольку, сколько бы неупростимой не казалась сложная система, думается, что такая неупростимость представляется лишь на современном этапе развития науки. Но это лишь отражает сложность изучаемых систем: каждое ядро содержит закодированную базу данных, превосходящую по информационному содержанию Большую Советскую Энциклопедию. И эта информация относится к одной клетке, а не к состоящему из клеток организму. Сложность анализа биологических объектов состоит еще и в том, что по конечному результату (строению современной клетки) мы должны восстановить путь и процесс создания (эволюции) живой клетки. На это и направлены усилия ученых.
Эволюция биосферы.
«Своеобразным, единственным в своем роде, отличным и неповторяемым в других небесных телах представляется нам лик Земли – ее изображение в Космосе, вырисовывающееся извне, со стороны, из дали бесконечных небесных пространств. В лике Земли выявляется поверхность нашей планеты, ее биосфера, ее наружная область, отграничивающая ее от космической среды”.
(В.И. Вернадский).
Два понятия «биосферы».
1. Понимание биосферы как совокупности живых организмов.
Все живые существа планеты взаимодействуют с внешней средой и изменяют - такие представления возникли давно на основе наблюдений природных явлений. Французский ученый Ж.Б. Ламарк отмечал, что все живые организмы, бесконечно разнообразные и многочисленные, с непрерывно сменяющимися поколениями, в результате своей жизнедеятельности принимают активное участие в формировании поверхности Земли. Работы Ж.Б. Ламарка положили начало представлениям о существовании на нашей планете особого пространства, заселенного живыми организмами и преобразуемого ими.
Термин биосфера был предложен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Однако он не разработал представлений о биосфере и не дал введенному термину точного определения.
2. Новое понятие о биосфере как о биологической оболочке Земли.
Творчески развил идеи своих предшественников русский геохимик В.И. Вернадский (1863 - 1945), основоположник науки биогеохимии, создатель учения о биосфере.
По В.И. Вернадскому, биосфера - оболочка Земли, состав, структура и характеристики которой обусловлены прошлой и современной деятельностью живых организмов.
По Вернадскому - Биосфера - сфера единства живого и косного (неживого) вещества («живое вещество биосферы есть совокупность живых организмов, в ней живущих» - определение Вернадского).
(Помимо живых и косных природных тел в биосфере существуют биокосные природные тела, такие как почва, поверхностные воды и т.п.)
В настоящее время наша планета рассматривается как единая самоорганизующаяся система, состоящая из внутренних и внешних сфер:
ядро;
мантии;
земная кора;
гидросфера;
атмосфера;
биосфера.
Биосфера имеет определенные размеры: она включает нижнюю часть атмосферы (тропосферу) высотой 10-15 км, всю водную оболочку глубиной до 11 км и верхнюю часть литосферы глубиной до 3-х км (в нефтяных месторождениях были найдены бактерии на глубине до 3-х км).
Биомасса (сухое органическое вещество) организмов Земли.
| Биомасса | Континенты | Океан | ||
| млрд. т | % | млрд.т | % | |
| Зеленые растения | 99,2 | 0,2 | 6,3 | |
| Животные и микроорганизмы | 20,0 | 0,8 | 3,0 | 93,7 |
| Всего | 3,2 |
Несмотря на то что гидросфера составляет около 71% всей поверхности планеты, основная масса живого вещества биосферы сосредоточена на континентах (свыше 99,8%); на океаносферу приходится только 0,13%.
На континентах преобладают растения (99,2%), в океанах — животные и микроорганизмы (93,7%). Живое вещество сосредоточено в основном в зеленых растениях суши, биомасса которых на четыре порядка больше, чем фотосинтезирующих организмов гидросферы. Организмы, не способные к фотосинтезу, составляют 1 %.
Количество живого вещества составляет 0,25% от веса всей биосферы.
(Детские вопросики: а почему вся атмосфера не включена в биосферу?
Входит ли вода в биосферу?)
Вернадский отмечал, что между живым и косным веществом «есть, однако, непрерывная, непрекращающаяся связь, которая может быть выражена как непрерывный биогенный ток атомов в косное вещество биосферы, и обратно».
В своих трудах Вернадский подчеркивал, что несмотря на то, что живого вещества в биосфере не много, но «геологически оно является самой большой силой в биосфере и определяет все идущие в ней процессы».
(Вопрос: приведите примеры того, что живое вещество кардинальным образом изменило биосферу).
При изучении механизма эволюции биосферы, Вернадский отмечал, что живое вещество определяет все основные особенности ее эволюции. Образно живое вещество можно сравнить с тонкой пленкой на поверхности планеты, которая существует за счет энергии Солнца. Живое вещество ускоряет все планетарные процессы (каталитические реакции?). Вернадский обращает внимание на то, что жизнь на Земле геологически вечна, т. е. она появилась вместе (или практически вместе) с Землей как космическим телом, что теперь подтверждается и новейшими научными данными. Жизнь — ровесница началу геологической истории Земли.
(Взгляды В.И. Вернадского о происхождении жизни менялись на протяжении его жизни. Он писал: «...возможно допустить два противоположных представления:
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 72; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!