Эволюционная теория

Содержание: 

1. Живая материя  как единство растительного и  животного мира  

2. Белок как  основа живой материи                                                  

3. Гены и генетика                                                                               

4. Человек как  феномен природы                                                      

Заключение  "Генетика, генный код, геном человека"           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Растительный  и животный мир обладают признаками характерными для живой материи: способны к самовоспроизводству, для них характерны рост, развитие, раздражимость, саморегуляция, обмен веществ с окружающей средой и ряд других параметров.

При всей кажущейся  очевидности отличий живой материи  от неживой, следующих из определений  жизни, между ними невозможно провести резкую границу. Хотя наиболее просто устроенные "живые тела" - вирусы — вне клеток живых организмов, то есть в неактивной форме, проявляют свойства кристаллов и, в определенном смысле, сближаются с неживыми телами, их нельзя рассматривать в качестве переходной ступени между неживым и живым веществом. Это крайне специализированные живые тела, которые могли появиться в биосфере не ранее, чем полноценные клеточные организмы, и уж в любом случае - после появления нуклеиновых кислот (генетических матриц).

Мы не можем  сколько-нибудь точно воспроизвести  детали перехода вещества от предбиологической (химической) к биологической эволюции, тем более, что процесс этот был чрезвычайно длительным и, вероятнее всего, не одноактным. Поэтому приходится ориентироваться на современные представления  о живой природе.

Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией. Это, по выражению  В.И. Вернадского, форма активированной материи. В отличие от неживой  материи, осуществляющей пассивное  взаимодействие, живая - активно взаимодействует с окружающей средой, чем, с одной стороны, обеспечивает поддержание собственного существования, а с другой, - одновременно изменяет среду, делая невозможным прежнее неизменное существование в ней. В живом веществе резко (в 103 - 106 раз) ускоряется протекание химических реакций, что объясняется действием ферментов.

Индивидуальные  химические соединения, слагающие живое  вещество, устойчивы только в живых  телах, в том числе и минералы, входящие в живое вещество. Эту  особенность подметил еще Ф.Энгельс, указывая, что "Смерть есть разрушение органического тела, ничего не оставляющего после себя, кроме химических составных  частей, образовавших его субстанцию".

Общим признаком  всякого живого естественного тела в биосфере является в значительной степени регулируемое произвольное движение. Выделяются две специфические  формы движения живого вещества: пассивная, которая создается размножением и присуща всем живым организмам, и  активная, которая осуществляется за счет направленного перемещения организмов и особенно наглядно проявляется у животных.

Живое вещество стремится заполнить собой все  доступное пространство. Свойство к  максимальной экспансии (распространению, расширению) присуще живому веществу так же, как свойственно теплоте  переходить от более нагретых тел  к менее нагретым, растворяемому веществу находиться в растворе, а газу - рассеиваться в пространстве. Экспансия живого вещества в неживой среде проявляется в подчинении этой среды самому существу живого. Подчинить - означает сделать своим, частью себя или условием собственного существования. Как живое вещество вообще, так и каждое живое тело в частности, осуществляя активное взаимодействие с внешней средой, тем самым реализует свое атрибутное свойство - способность и стремление к экспансии. В простейшем случае экспансия проявляется в способности живых тел воспринимать раздражения, воздействия внешней среды. "Опознание" среды для живого тела - начальный этап ее освоения, использования для собственного воспроизводства.

Проявлением экспансии  можно считать и питание, то есть извлечение из среды порций вещества, энергии и информации для самовоспроизводства и в порядке реализации системной функции. При этом часть внешней среды становится частью тела. К проявлению экспансии относится и средообразующая деятельность живых тел и всего живого вещества, заключающаяся в создании условий для существования. Наиболее интересные формы экспансия приобретает у человека: общение, познание, творчество, власть и другие.

1. Живая материя  как единство растительного  и животного мира 

Движение живого вещества в его специфической  форме, обозначаемой как экспансия, предполагает захват нового при сохранении старого, что совпадает с содержанием "расширенного самовоспроизводства". Из достаточно хорошо известных примеров этого рода приведем наследственную изменчивость, сукцессию биоценозов, эволюцию биосферы. Видимо, все это различные формы экспансии, а сама экспансия есть специфическое проявление трехмерности времени (прошлое, настоящее, будущее) в особой группе неравновесных вещественных систем - живых системах.

Живое вещество обнаруживает значительно большее  морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Известно более 2 млн. различных  органических соединений, входящих в  состав живого вещества. В то же время, количество природных соединений неживого вещества - минералов составляет всего  около 2 тыс. Кроме того, в отличие  от неживого, не связанного своим происхождением с живыми организмами (абиогенного) вещества, живое не бывает представлено исключительно жидкой или газовой  фазой. Тела организмов построены из веществ, находящихся во всех трех фазовых состояниях (твердое, жидкое, газообразное).

Органические  вещества биогенного и абиогенного  происхождения имеют существенные отличия. 

В биоорганическом  мире полностью нарушена зеркальная симметрия (Закон хиральной, или киральной чистоты). Молекулы, в которых имеется атом углерода, связанный своими четырьмя валентностями с разными "соседями", существуют в двух зеркально противоположных формах. Их называют левыми и правыми оптически активными зеркальными стереомерами. Так, все природные аминокислоты - левые, а сахара - правые зеркальные изомеры. При искусственном же синтезе этих веществ образуются в равных отношениях и левые, и правые.

Открытие молекулярной асимметрии живой природы принадлежит  Луи Пастеру. По его словам "асимметрия единственная четкая демаркационная линия, которую ... можно провести между  химией живой и неживой природы". Сегодня считается установленным, что все важнейшие вещества, играющие в организме первостепенную роль, имеют определенный знак асимметрии, всегда один и тот же для всех живых систем на нашей планете. Оптически  активное вещество вне организма  в течение определенного времени  становится нейтральным. Чтобы предотвратить  это, требуется непрерывная затрата  энергии. Между тем, живой организм поражает чистотой асимметрии, которая  является непременным условием жизни.

Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных (отдельных, рассеянных) тел - индивидуальных живых организмов, размеры которых  лежат в пределах от 2,5·10^–9 до 1,5·10² м. Самые крупные в геологической истории организмы встречаются в настоящее время: из животных это киты, а из растений - секвойи и эвкалипты.

Непрерывная протяженность  ряда неживых веществ на многие тысячи километров имеет стационарный характер и не зависит от времени. Живое  вещество, несмотря на дисперсность организации, при рассмотрении его в пространстве-времени, то есть в динамике, также оказывается  непрерывным.

Это имеет место  и в случае с каждым отдельным  видовым живым веществом, и в  случае с разнородными смесями от биоценоза до биосферы.

Будучи дисперсным, живое вещество никогда не находится  на Земле в морфологически чистой форме, то есть в виде популяций организмов одного вида. Оно всегда представлено смесями - комплексами популяций  разных видов. Такие комплексы популяций  принято называть сообществами живых  организмов или биоценозами.

Живое вещество существует на Земле в форме непрерывного чередования поколений. Благодаря  этому современное живое вещество, характеризуясь непрерывным обновлением, оказывается генетически связанным  с живым веществом всех прошлых  геологических эпох. Краткая формулировка этой особенности: "Все живое из живого", обозначается как Принцип  Реди. В противоположность этому, неживое вещество абиогенного происхождения поступает в биосферу из космоса или вносится порциями из нижележащих оболочек земного шара. Отдельные такие порции могут образовываться в результате одинаковых процессов и, таким образом, быть аналогичными по составу, но генетической связи между собой, в общем случае, они не имеют.

Характерным для  живого вещества является наличие эволюционного  процесса. Воспроизводство живого вещества идет не по типу точного копирования  предшествующих поколений, а путем  новообразований на их основе. Общее  направление эволюции живого вещества состоит в увеличении упорядоченности  живых систем при накоплении свободной  энергии. При этом, упорядочиванию подвергаются, прежде всего, динамические отношения, процессы. Способность неживых систем и элементов живых систем переходить в более упорядоченное состояние, рассеивая свободную энергию, не является аналогом эволюционного процесса, так как она реализуется в отдельных живых телах, а эволюция - в ряду поколений живых тел.

Хотя между  неживым и живым веществом  фактически нет четкой границы ни в истории, ни на срезе времени  в любой момент их одновременного существования, а функционирование неживых и живых систем на молекулярном уровне подчиняется единым, наиболее общим законам природы, все же можно выделить некоторые характерные  признаки (критерии) живых систем. Перечень критериев, предложенных разными авторами, включает: специфический химический состав, обмен веществ, самовоспроизводство, наследственность и изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, саморегуляцию, ритмичность, энергозависимость. 

2. Белок как основа  живой материи 

"Во всех  растениях и животных присутствует  некое вещество, которое без сомнения  является наиболее важным из  всех известных веществ живой  природы и без которого жизнь  была бы на нашей планете  невозможна. Это вещество я наименовал - протеин". Так писал еще в  1838 году голландский биохимик  Жерар Мюльдер, который впервые открыл существование в природе белковых тел и сформулировал свою теорию протеина.  

 Слово "протеин" (белок) происходит от греческого  слова "proteios", что означает "занимающий первое место". И в самом деле, все живое на земле содержит белки. Они составляют около 50% сухого веса тела всех организмов. У вирусов содержание белков колеблется в пределах от 45 до 95%.

Белки являются одними из четырех основных органических веществ живой материи (белки, нуклеиновые  кислоты, углеводы, жиры), но по своему значению и биологическим функциям они занимают в ней особое место. Около 30% всех белков человеческого  тела находится в мышцах, около 20% -в костях и сухожилиях и около 10% - в коже. Но наиболее важными белками  всех организмов являются ферменты, которые, хотя и присутствуют в их теле и  в каждой клетке тела в малом количестве, тем не менее управляют рядом существенно важных для жизни химических реакций. Все процессы, происходящие в организме: переваривание пищи, окислительные реакции, активность желез внутренней секреции, мышечная деятельность и работа мозга регулируется ферментами. Разнообразие ферментов в теле организмов огромно. Даже в маленькой бактерии их насчитываются многие сотни.

Белки, или, как  их иначе называют, протеины, имеют  очень сложное строение и являются наиболее сложными из питательных веществ. Белки -обязательная составная часть всех живых клеток. В состав белков входят: углерод, водород, кислород, азот, сера и иногда фосфор. Наиболее характерно для белка наличие в его молекуле азота. Другие питательные вещества азота не содержат. Поэтому белок называют азотосодержащим веществом.

Основные азотосодержащие  вещества, из которых состоят белки, - это аминокислоты. Количество аминокислот  невелико - их  только 28. Все громадное разнообразие содержащихся в природе белков представляет собой различное сочетание известных аминокислот. От их сочетания зависят свойства и качества белков.

При соединении двух или нескольких аминокислот образуется более сложное соединение - полипептид. Полипептиды, соединяясь, образуют еще более сложные и крупные частицы и в итоге - сложную молекулу белка.