Головна
Реферати » Реферати з біології » Теорія еволюції

Теорія еволюції

Теорія еволюції

Життя на Землі виникла завдяки фізичним та хімічним реакціям і розвивалася в процесі природного відбору.

Перш ніж приступити до обговорення еволюції, чи не найважливішого поняття в науках про життя, мені хотілося б нагадати вам одну думку, висловлену у Запровадження. Слово «теорія» в науковому розумінні не обов'язково має на увазі відсутність впевненості в розглянутих виставах. Всупереч звичаям і історично сформованому значенню цього слова, багато теорії (включаючи теорію відносності) насправді відносяться до найбільш широко визнаним складовим наукового світогляду.

В даний час реальність еволюції вже не піддає сумніву ніхто з серйозних вчених, хоча існує кілька конкуруючих теорій, кожна з яких пропонує свій варіант розвитку подій. У цьому відношенні еволюція аналогічна гравітації. Існує кілька теорій гравітації - закон всесвітнього тяжіння Ньютона, загальна теорія відносності і, в один прекрасний день, можливо, з'явиться універсальна теорія. Однак існує факт тяжіння - якщо ви упустите будь-який предмет, він впаде. Подібно до цього існує факт еволюції, незважаючи на те, що суперечки вчених з окремих питань теорії тривають.

Якщо обговорювати історію життя на Землі, то слід розглянути дві стадії, на кожній з яких події були зумовлені двома різними принципами. На першій стадії процеси хімічної еволюції на найдавнішій Землі призвели до утворення першої живої клітини з неорганічних матеріалів. На другій стадії нащадки цієї живої клітини розвивалися в різних напрямках, породжуючи різноманіття життя на планеті, яке ми спостерігаємо сьогодні. На цій стадії розвиток визначав принцип природного відбору.

Хімічна еволюція

Людська думка лише порівняно недавно збагатилася уявленням про те, що ми можемо зрозуміти процес організації неживих матеріалів, в результаті якого утворюються прості живі системи. Важливою віхою на шляху до цього поданням був поставлений в 1953 році експеримент Міллера-Урі, вперше показав можливість виникнення основних біологічних молекул в результаті самих звичайних хімічних реакцій. З тих пір вчені запропонували багато інших шляхів, за якими могла йти хімічна еволюція. Деякі з цих ідей перераховані нижче, але важливо пам'ятати, що до цих пір немає єдиної думки про те, який з цих шляхів може бути вірним. Одне ми знаємо точно: що один з цих процесів або інший процес, до якого ще ніхто не додумався, привів до виникнення першої живої клітини на планеті (якщо тільки життя не виникла в іншому місці - уявлення про панспермії обговорюється в главі Кислоти і підстави.

Первинний бульйон. В результаті процесів, відтворених в експерименті Міллера-Урі, в атмосфері утворилися молекули, що впали з дощем в океан. Тут (або, можливо, у водоймі, утвореному припливом) невідомий поки процес призвів до організації цих молекул, що породили першу клітку.

Первинне нафтова пляма. Процеси Міллера-Урі можуть давати початок липидам, молекули яких спонтанно утворюють маленькі сфери (ви часто бачите такі краплеподібні утворення на поверхні супу). У кожній сфері зібрано випадкове число молекул. Один з мільйонів бульбашок на поверхні океану міг містити правильний набір молекул з точки зору енергії і матеріалів, і міг поділитися навпіл. Такою могла би бути першою клітина.

Світ РНК. Одна з проблем еволюційної теорії пов'язана розвитком системи кодування, заснованої на використанні молекул РНК (див. також Центральна догма молекулярної біології). Проблема в тому, що білки закодовані на ДНК, але для того щоб прочитати записаний ДНК код, потрібна активність білків. Нещодавно вчені відкрили, що РНК, яка в даний час бере участь в перетворенні записаного на ДНК коду в білки, може також виконувати одну з функцій білків в живих системах. Схоже, що освіта молекул РНК було найважливішою подією в розвитку життя на землі.

Океанічний шлях. В умовах величезного тиску, панівного на дні океану, хімічні сполуки та хімічні процеси можуть бути зовсім не такими, як на поверхні. Вчені вивчають хімізм цього середовища, який, можливо, міг сприяти розвитку життя. Якщо відповідь на це питання буде позитивним, то життя могло зародитися на дні океану і пізніше мігрувати на сушу.

Автокаталітичні комплекси. Ця концепція веде початок від теорії складних самерегулірующіхся систем. Згідно з цим припущенням, що хімізм життя не розвивався східчасто, а виник на стадії первинного бульйону.

Глиняний світ. Першою моделлю життя могли бути не хімічні реакції, а статичні електричні заряди на поверхні глини, що покриває океанське дно. За цією схемою складання складних молекул життя відбувалася не в результаті випадкових комбінацій, а завдяки електронам на поверхні глини, що утримує невеликі молекули разом під час їх складання в більші молекули.

Як ви бачите, в ідеях про способи розвитку життя з неорганічних матеріалів не бракує. Однак до кінця 1990-их років походження житті не було пріоритетною галуззю науки, ніхто особливо не прагнув розібратися з цими теоріями. У 1997 році НАСА включила дослідження походження життя в список своїх основних завдань. Я сподіваюся, що вже незабаром учені зможуть створити в своїх лабораторіях прості організми, схожі на тих, які могли існувати на нашій плаенет 4 мільярди років тому.

Природний відбір

Після появи на планеті перших здатного до відтворення живого організму життя «перемкнула швидкість» , і подальші зміни направляв природний відбір. Більшість людей, використовуючи термін «еволюція» , мають на увазі саме природний відбір. Подання про природний добір ввів англійський натураліст Чарльз Дарвін, який опублікував в 1859 році свій монументальна праця Про походження видів шляхом природного відбору або збереження порід в боротьбі за життя. Ідея природного відбору, до якої незалежно від Дарвіна прийшов Альфред Рассел Уоллес (Alfred Russel Wallace, 1823-1913) заснована на двох положеннях: Представники будь-якого виду в чомусь різняться між собою, і завжди існує конкуренція з ресурси. Перший з цих постулатів очевидний для кожного, хто спостерігав за будь популяцією (включаючи популяцію людей). Деякі представники крупніше, інші швидше бігають, забарвлення третє дозволяє їм залишатися непомітними на тлі середовища проживання. Другий постулат відображає сумний факт з життя світу природи - народжується значно більше організмів, ніж виживає, і таким чином, відбувається постійна конкуренція за ресурси.

Разом ці постулати призводять до цікавого висновку. Якщо деякі особини мають особливістю, що дозволяє їм успішніше конкурувати в умовах певного середовища - наприклад, розвинена мускулатура хижаків дозволяє їм успішніше полювати - то для них збільшуються шанси дожити до дорослого стану і залишити потомство. І їх потомство, ймовірно, успадкує цю особливість. Користуючись сучасною термінологією, ми скажемо, що особини з високою ймовірністю передадуть потомству гени, що відповідають за швидкий біг. З іншого боку, для поганих бігунів вірогідність вижити і залишити потомство нижче, тому їх гени можуть і не перейти до наступного покоління. Тому в поколінні «дітей» особин з «швидкими» генами буде більше, ніж в поколінні «батьків» , а в поколінні «онуків» - ще більше. Таким чином ознака, що підвищує ймовірність виживання, зрештою пошириться по всій популяції.

Цей процес Дарвін і Уоллес назвали природним відбором. Дарвін знаходив в ньому схожість з штучним відбором. Люди використовують штучний відбір для того щоб виводити рослини і тварин, що володіють бажаними ознаками, відбираючи для цього статевозрілі особини і допускаючи тільки їх до схрещування. Якщо люди можуть робити це, міркував Дарвін, то чому не може природа? Для виникнення різноманітності видів, яке ми спостерігаємо на планеті сьогодні, більш ніж достатньо поліпшеною виживаності особин з адаптивними ознаками в послідовних поколіннях і протягом тривалого періоду часу.

Дарвін, прихильник доктрини униформизма, розумів, що утворення нових видів має відбуватися поступово - відмінності між двома популяціями повинні посилюватися все більше і більше, до тих пір, поки схрещування між ними не виявиться неможливим. Пізніше вчені звернули увагу на те, що ця закономірність не завжди дотримується. Замість цього вигляд протягом тривалого часу залишається незмінним, потім раптово змінюється - цей процес називається переміжним рівновагою. Дійсно, вивчаючи копалин, ми бачимо обидва варіанти видоутворення, що не видається дивним з висоти сучасних уявлень про генетику. Тепер нам зрозуміла основа перший їх двох перерахованих постулатів: на ДНК різних особин записані різні версії одного і того ж гена. Зміна ДНК може мати зовсім різні наслідки: від повної відсутності ефекту (якщо зміна зачіпає ділянка ДНК, що не використовується організмом) до величезного ефекту (якщо зміниться ген, що кодує ключовий білок). Після того як ген зміниться, що може позначитися поступово або негайно, дія природного відбору буде направлено або на те, щоб поширити цей ген у всій популяції (якщо зміна корисне), або на те, щоб знищити його (якщо зміна шкідливе). Іншими словами, швидкість зміни залежить від генів, але коли таке зміна вже відбулася, саме природний відбір визначає напрямок змін в популяції.

Як будь-яка наукова теорія, теорія еволюція повинна була отримати підтвердження в житті. Є три великих класу спостережень, що підтверджують цю теорію.

Викопні свідоцтва

Після загибелі рослини чи тварини останки зазвичай розосереджуються в навколишньому середовищі. Але іноді деякі з них можуть зануритися в грунт, наприклад, в мул при повені, і опинитися недоступними для розкладання. З часом, у міру того як мул перетворюватиметься на гірську породу (див. Цикл перетворення гірської породи) повільні хімічні процеси приведуть

Сторінки: 1 2