еда и кулинария

Место человека в системе органического мира

Происхождение Вселенной. Теория Большого взрыва как гипотеза зарождения Вселенной. Теории возникновения жизни. Современные взгляды на происхождение жизни. Теория биохимической эволюции А.И.Опарина и Дж.Холдейна. Происхождение и эволюция человека. Стадии эволюции человека. Место человека в системе органического мира. Доказательства животного происхождения человека. Стадии эволюции человека. Место человека в эволюции Земли. Концепция ноосферы.

Большинство утверждений и заключений, касающихся возникновения и эволюции биосферы, носит гипотетический характер. Это предположительные суждения о стадиях процесса эволюции, которые не противоречат современным физическим, химическим, биохимическим и другим законам, но которые невозможно полностью, иногда, даже частично подтвердить экспериментально.

Теория Большого взрыва как гипотеза зарождения Вселенной.В 1922 г. советский математик и геофизик А.А.Фридман рассчитал, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. В 1929 г. американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил разбегание галактик, что свидетельствовало о расширении Вселенной.

Большинство космологов считает, что материя в начале расширения Вселенной была не только сверхплотной, но и очень горячей, а теория, рассматривающая физические процессы в начале расширения Вселенной получила название «теории горячей Вселенной». Согласно этой теории, ранняя Вселенная представляла собой гигантский ускоритель «элементарных» частиц.

Началом работы Вселенского ускорителя был Большой взрыв. Наблюдаемый разлет галактик и их скоплений следствие Большого взрыва.

Обращая мысленно вспять картину расширения Вселенной, ученые пришли к выводу, что примерно 20 млрд. лет назад в нулевой момент времени Вселенная возникла из сингулярности, то есть из точки с нулевым объемом и бесконечно высокими плотностью и температурой. В результате Большого взрыва она начала расширяться, иначе говоря, существовать. Ученые смогли восстановить картину развития Вселенной с малых долей первой секунды после Большого взрыва, но никто не знает ни причин, вызвавших взрыв, ни то, что было до него. Спустя 15 млрд. лет после Большого взрыва, то есть примерно 5 млрд. лет назад, сформировалась планета Земля как космическое тело.

Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

Теория Большого взрыва может быть проверена на Большом адронном коллайдере. На коллайдере готовятся эксперименты, чтобы создать условия, которые существовали спустя одну триллионную долю секунды после Большого взрыва, породившего Вселенную. Планируется исследования процесса столкновений ионов свинца. При этом в результате большой энергии столкновений в адронном коллайдере должна образовываться плазма, подобная веществу при процессе так называемого «Большого взрыва». По теории ученых именно «Большой взрыв» сформировал сгустки первоначальной материи. Анализ столкновений в адронном коллайдере между протонами так же может дать немаловажные результаты.

Определение жизни. Ф.Энгельс: Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой, причем с прекращением обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к распаду белка. М.В.Волькенштейн: Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот.

Теории возникновения жизни. Креационизм. Все живое на Земле создано сверхъестественным существом - Богом, небесным творцом. Организмы, населяющие Землю, происходят от сотворенных по отдельности основных типов живых существ. Сотворённые виды были с самого начала превосходно организованы и наделены способностью к некоторой изменчивости в определенных границах (микроэволюция).

Теории при­держиваются последователи почти всех религиозных учений. Некоторые считают, что мир и все населяющие его организмы были созданы за 6 дней по 24 часа. Другие христиане не относятся к Библии как к научной книге и считают, что в Книге Бытия изложено в понятной для людей форме теологическое откровение о сотворении всех живых существ всемогущим Творцом.

Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь однажды и потому недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести всю концеп­цию божественного сотворения за рамки научного иссле­дования. Наука занимается только теми явлениями, кото­рые поддаются наблюдению, а потому она никогда не будет в состоянии ни доказать, ни опровергнуть эту концепцию.

Теория стационарного состояния. Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно. Земля всегда была способна поддерживать жизнь. Виды существовали всегда. Это представление соответствует концепции вечной несотворенной Вселенной, характерной для восточных религий, таких как индуизм и буддизм.

Современные методы датирования дают все более вы­сокие оценки возраста Земли, что позволяет сторонни­кам теории стационарного состояния полагать, что Земля и виды существовали всегда. Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию. По палеонтологическим данным, кистеперые вымерли около 70 млн. лет назад. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте объясняется увеличением числен­ности его популяции или перемещением в места, благо­приятные для сохранения остатков.

Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой.

Теория панспермии.Эта теория не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а переносит проблему в какое-то другое место во Вселенной. Гипотеза была выдвинута в середине XIX века.

Споры бактерий и других организмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Исследования подтверждают высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям. Споры и семена растений не погибали при длительном нахождении в жидком кислороде или азоте. При изучении материалов метеоритов и комет в них обнаружены цианогены, синильная кислота, углеводы, углеводороды, азотистые осно­вания, аминокислоты, жирные кислоты.

В.И.Вернадский был сторонником гипотезы панспермии. Современные приверженцы концепции панспермии (лауреат Нобелевской премии Ф. Крик) считают, что жизнь на Землю занесена случайно или преднамеренно космическими пришельцами. В космическом пространстве, в основном в газовых и пылевых облаках, в большом количестве присутствуют микроорганизмы, где они, по мнению ученых, и образуются. Далее они захватываются кометами, которые затем, проходя вблизи планет, «сеют зародыши жизни». Простейшие организмы или их споры («семена жизни»), попадая на новую планету и найдя здесь благоприятные условия, размножаются, давая начало эволюции от про­стейших форм к сложным. Возможно, что жизнь на Земле возникла из одной-единственной колонии микроорганиз­мов, заброшенных из космоса.

Крик основывался на двух косвенных доказательствах:

o универсальности генетического кода;

o необходимости для нормального метаболизма всех живых существ молибдена, который встречается сей­час на планете крайне редко.

Для обоснования этой теории необходимо объяснение того как возникла жизнь не на Земле, а вне ее.

Теория самопроизвольного зарождения жизни с античных времен и до середины XVII в. не подвергалась сомнению. Считалось, что живые существа могут появляться из неживой материи, например рыбы из ила, черви из почвы, мыши из тряпок, мухи из гнилого мяса. Предполагалось, что одни формы могут порождать другие, например из плодов могут образовываться птицы и животные.

Аристотель, которого часто провозглашают основателем биологии, писал, что лягушки и насекомые заводятся в сырой почве. Голландский естествоиспытатель Ван-Гельмонт считал, что мыши сами собой возникают из грязного белья и пшеницы.

Эксперименты итальянского ученого Франческо Реди в 1668 г. доказали невозможность самозарождения мух в гниющем мясе. Ф. Реди поместил кусочки мяса в сосуды, часть которых он оставил открытыми. Через несколько дней в открытых сосудах в мясе были обнаружены личинки мух. В закрытых личинок не было. Был сделан вывод, что личинки не самозародились, а появились из отложенных мухами яиц.

Французский ученый Луи Пастер кипятил бульон в колбах с длинным S-изогнутым концом, в котором оседали все споры микроорганизмов, содержащиеся в воздухе, поступавшем в колбу после кипячения. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, но стоило смочить бульоном изогнутое колено, как в колбе начиналось интенсивное размножение микроорганизмов.

Гипотеза самозарождения жизни была опровергнута. Был сформулирован закон «все живое из живого», имевший большое значение для развития биологии. Но если для возникновения живого организма необходим другой живой организм, то требуется научное объяснение появления на планете первого живого организма.

Теория биохимической эволюции А.И.Опарина и Дж.Холдейна. В 20-е годы XX в русский ученый А И. Опарин и английский ученый Дж. Холдейн высказали гипотезу о возникновении жизни в процессе биохимической эволюции углеродных соединений, которая и легла в основу современных представлении. Теория возникновения жизни на Земле принадлежит биохимику академику Александру Ивановичу Опарину, который сформулировал ее в 1924 году в возрасте 28 лет. Он предположил, что из молекул водяных паров, метана, аммиака и углекислого газа, составлявших атмосферу планеты на этапе ее формирования как космического тела, в результате случайных комбинаций под действием высоких температур от искровых разрядов стало возможным образование более сложных соединений. С точки зрения зарождения будущей жизни особенно важным было образование аминокислот, как мономеров белка.

Для подтверждения возможности такого процесса в 1953 году американский химик С.Миллер пропустил через смесь газов первоначальной атмосферы Земли (Н2, CH4, NH3) электрические разряды, имитирующие молнии. Через неделю в сосуде была обнаружена смесь аминокислот.

Следующим этапом было образование коацерватов — многомолекулярных комплексов с большей концентрацией вещества, чем в остальной части раствора того же химического состава.

В 1929 г. Дж.Холдейн также выдвинул гипотезу абиогенного происхождения жизни, но согласно его взглядам первичной была не коацерватная система, способная к обмену веществ с окружающей средой, а макромолекулярная система, способная к самовоспроизводству.

Стадии истории Земли:

1. Звездная (возраст 6 млрд. лет, 1000 0С, элементы в виде атомов N, H, C, O);

2. Планетарная (3,5 млрд. лет, первичная атмосфера: вода, CH4, NH3, H2, первичный океан t < 100 0С);

3. Возникновение жизни:

o образование органических веществ из неорганических под действием УФ радиации и грозовых разрядов;

o образование коацерватов как систем способных к росту;

o коацерват + первичные полинуклеотиды = пробионт способный к самовоспроизведению;

o появление биологической мембраны и возникновение первых гетеротрофных прокариотических клеток;

o возникновение автотрофов и появление О2 в атмосфере;

o появление эукариотических клеток сопровождавшееся возникновением диплоидности и ограниченного оболочкой ядра

o появление колониальных организмов и возникновение многоклеточных.

Теория А.И.Опарина и Дж.Холдейна завоевала признание, но она оставляет нерешенными проблемы, связанные с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. По этой теории жизнь – одна из стадий эволюции Вселенной. Возникновение жизни – закономерный результат химической эволюции соединений углерода. Для перехода от химической эволюции к биологической необходимы формирование и естественный отбор многомолекулярных систем, обособленных от среды, но взаимодействующих с ней.

В неживой природе молекулы либо зеркально симметричны (H2O, CO2), либо одинаково часто встречаются их правые и левые стереоизомеры. Молекулы, из которых построены живые организмы, зеркально асимметричны, то есть киральны и встречаются в природе только в одном варианте - или только левом, или только правом. Чаще всего они подобны винтам, например: двойная спираль молекулы ДНК всегда только правая. Современная наука пришла к выводу, что переход от мира зеркально симметричных соединений к кирально чистому состоянию живого вещества биосферы произошел не в процессе длительной эволюции, а скачком - в виде своеобразного Большого биологического взрыва. Появление живого вещества ознаменовало собой переход от геохимической эволюции к биогеохимической.

Происхождение и эволюция человека. Вся информация о гоминидах, предках человека, получена в результате анализа ископаемых остатков. Долгое время считалось, что эволюция человека была относительно линейной: одна форма сменяла другую, и каждая новая была прогрессивнее, ближе к современному человеку, чем предыдущая.

Последние данные показывают, что временные интервалы существования многих видов сильно перекрываются. Иногда несколько разных видов гоминид, находящихся на разных "уровнях" близости к человеку, сосуществовали в одном и том же биотопе. Ситуация, когда семейство гоминид представлено одним-единственным видом, как сейчас, в истории человечества нетипична. В сравнительно недавнем прошлом (50 тысяч лет назад) на Земле существовало как минимум целых 4 вида гоминид: Homo sapiens, H.neandertalensis, H.erectus и H.floresiensis. Существует мнение, что австралопитеки Западной Африки могли быть объектами охоты древнейших людей.

Является ли появление человека независимым в разных частях света, или был единый исход из Африки - остается неизвестным. Проявлением линейного подхода в современной антропологии является модель «Out of Africa».

Наиболее приемлемой представляется модель сетевидной, нелинейной эволюции, которая предполагает возможность генетических обменов между синхронными популяциями гоминид.

Традиционно считается, что общие предки человекообразных обезьян и человека – это стадные узконосые обезьяны, которые жили на деревьях в тропических лесах. Есть мнение, что непосредственными предками гоминид были не древесные обезьяны, а обитатели саванн, которые хорошо передвигались на четырех лапах подобно павианам, но затем перешли к двуногой походке. Переход к прямохождению сопровождался формированием позвоночного столба S-образной формы, сводчатой пружинящей стопы, расширенного таза, что явилось способом амортизации при прямохождении и обеспечило большую устойчивость телу при снижении центра тяжести. Челюстной аппарат стал легче от использования обработанной на огне пищи. Приготовленная на огне пища уменьшила нагрузку на жевательный и пищеварительный аппараты, в связи с чем потерял свое значение и постепенно исчез в процессе отбора теменной гребень, к которому у обезьян прикрепляются жевательные мышцы. Стал короче кишечник.

Передние конечности освободились от необходимости поддерживать тело, функции их усложнились. Переход от использования предметов к изготовлению орудий труда - рубеж между обезьяной и человеком. Стадный образ жизни по мере развития трудовой деятельности и необходимости обмениваться сигналами обусловил развитие членораздельной речи. У человека имеется особый голосовой мускул гортани, отсутствующий у обезьян.

Систематическая категория Признаки присущие человеку
Царство Животные Гетеротрофные подвижные эукариоты
Тип Хордовые Хорда, двухсторонняя симметрия, нервная трубка, жаберные щели, кишечник находится под хордой, находящейся под нервной трубкой
Класс Млекопитающие Внутриутробное развитие, молочные железы, сальные и потовые железы, волосяной покров, дифференциация зубов, пятипалые конечности, теплокровность, диафрагма, 7 шейных позвонков, наружное ухо, безъядерные эритроциты, три слуховые косточки в среднем ухе
Отряд Приматы Хватательная конечность с противопоставляющимся большим пальцем, развитие полушарий мозга, развитые ключицы, полное разделение лучевой и локтевой костей, пальцы снабжены плоскими ногтями, редукция обоняния и усиленное развитие органов зрения и слуха, увеличение объема черепной коробки, бинокулярное зрение, четыре группы крови, замена молочных зубов
Семейство Гоминиды Прямохождение, кисть, приспособленная к изготовлению орудий труда, объем головного мозга, клыки, не выступающие за линию других зубов
Род Человек Преобладание мозгового отдела черепа над лицевым, бипедализм, редукция волосяного покрова, 23 пары хромосом, S-образная форма позвоночника, уплощенная в переднезаднем направлении грудная клетка, ноги длиннее рук, сводчатая стопа, редукцией челюстного аппарата и жевательной мускулатуры, голосовой мускул гортани
Вид Человек разумный Мозг уникально большой по отношению к телу, лицо почти вертикальное под лобной частью черепа, значительная степень развития материальной культуры (включая изготовление и использование орудий), способностью к членораздельной речи и абстрактному мышлению, подбородочный выступ отчетливо выражен

Доказательства животного происхождения человека.О близком родстве между человеком и антропоидами свидетельствуют: общий характер телосложения, редукция хвоста, хватательная кисть с плоскими ногтями и противопоставленным большим пальцем, форма глаз и ушей, одинаковое число резцов, клыков и коренных зубов; полная смена молочных зубов и многое другое.

Особенно убедительно родство человека и животных обнаруживается при сравнении их эмбрионального развития. На стадии 1,5-3 месяцев внутриутробного развития у человеческого плода развит хвостовой отдел позвоночника, закладываются жаберные щели. Мозг месячного зародыша напоминает мозг рыбы, а семимесячного – мозг обезьяны. На пятом месяце внутриутробного развития зародыш имеет волосяной покров, который впоследствии исчезает.

Очень важны черты физиологического сходства: общие группы крови, болезни (туберкулез, грипп, оспа, холера, СПИД, воспаление легких) и паразиты (например, головная вошь).

Сравнение иммунного ответа различных видов приматов на введение белка альбумина (чем более сходна реакция, тем теснее родство), степень соответствия парных оснований в двойных цепях ДНК, взятых от разных видов, степень сходства белков по их подвижности в электрическом поле, сравнение аминокислотных последовательностей какого-либо белка, у разных видов животных показали очень близкое родство таких видов, как горилла, шимпанзе и человек.

Сравнение белков человека и шимпанзе показало, что в 44 белках последовательности аминокислот отличаются у них лишь на 1%. Многие белки человека и шимпанзе, например гормон роста, взаимозаменимы. В ДНК человека и шимпанзе не менее 90% сходных генов.

Рудименты и атавизмы служат важным свидетельством родства человека с животными. Рудиментов в теле человека около 90.

Share
Tags :
06.04.2017