На тему: ,, Еукаріоти. Частина 2 ”

Касян Людмила Іванівна

Еволюція – історія часово-просторової організації живого світу

Напрям підготовки 8.04010201 – Біологія

ДОПОВІДЬ

з дисципліни «Історія розвитку біологічних систем»

6 курс денної форми навчання ННІ природничих наук

Науковий керівник:

Мельник Т. О.

Черкаси 2014

1. Походження життя

2. Закон розвитку живого світу

3. Еволюція: докази та сумніви. Неодарвінізм

4. Популяція як еволюційна одиниця

5. Закон випереджального відбиття

6. Екосистема: спільність еволюційного процесу

7. Еволюція й людина. Закони екології

1. Походження життя

О. І. Опарін вважав, що відстань від коацервату до першої клітини не менша, ніж від крихітної амеби до людини. Та й взагалі гіпотеза Опаріна сьогодні викликає чимало заперечень.

Коацервати живими не були, а кожна нежива система, полише­на сама на себе, руйнується. Це означає, що коли білок виник у без кисневій, а відтак і нічим не захищеній від космічного вип­ромінювання атмосфері, то його зруйнував би перший ліпший удар блискавки.

Останнім часом учені всього світу охоче повторюють твердження одного з критиків гіпотези Опаріна: мовляв, процеси, про які в ній ідеться, такі ж неймовірні, як самоскладання розби­того літака.

Отже, нам нічого не залишається, як вірити: або в те, що наш світ створений Вищою силою, або в те, що він розвинувся сам по собі. Ні перше, ні друге на сьогодні не доведено. В цьому питанні наука ніколи не спростує релігію, бо досліджує явища, які підда­ються спостереженню, а спостерегти перші кроки життя на Землі неможливо.

Та й чи потрібно науці боротися з релігією? Як показує людсь­кий досвід, вони на дорозі одна в одної не стоять.

Англійського вченого Б Паскаля церква ледь святим не оголосила, а він же був одним із творців сучасної фізики: закон Паскаля» вивчають у школі. Монах Г. Мендель здійснив дослідження, які на століття випередили його час. А войовничий атеїст Т. Д. Лисенко, чиї портрети колись прикра­шали кабінети навчальних закладів, стверджував, до пшениця вироджуєть­ся в пирій, а з горобиного яйця може вивестися вільшанка.

Процесу пізнання школить не віра в Бога, а сліпа затятість, що переростає в прагнення знищити того, хто думає інакше. Церква в релігійному фанатизмі переслідувала вчених, а Паризька академія наук колись знищила унікальну колекцію метеоритів на тій під­ставі, що, мовляв, точно доведено: ніякої небесної тверді не існує, атому й падати звідти ніщо не може. І невтямки було вченим му­жам, що діють закони, які утримують біля земної кулі дрібні космічні тіла. Ось так нерозумний захист інтересів науки стає пере­поною на шляху її поступу. Заперечуючи науковість генетики, Лисенко заявляв: «Я без жодного експерименту оголошую, що нього не було, немає й не буде». Саме така позиція й небезпечна.

Слід пам ’ятати, що, прагнучи істини, людина завжди перебуває на шляху до неї, і достовірність наукових поглядів обмежена рівнем знань, здобутих на сьогоднішній день.

2. Закон розвитку живого світу

У XIX ст. троє людей майже водночас наблизилися до відкрит­тя таємниці розвитку життя. Двох ви вже знаєте: Ф. Мішер, який відкрив дезоксирибонуклеїнову кислоту, а Г. Мендель — носіїв спадковості, гени, якими виявилися ділянки ДНК. Третім був англійський учений Ч. Дарвін, і він визначив рушійний механізм утворення видів тварин і рослин. Його теорія еволюційного розвит­ку живого світу стала фундаментом біології.

Ч. Дарвін не перший зацікавився цим питанням. Люди з давніх-давен уміли поліпшувати властивості тварин і рослин, ведучи серед них добір за бажаними ознаками. Досвідчене око хлібороба поміча­ло найкращий колосок: висіяне з нього зерно давало високі врожаї; на альпійських луках були виведені вівці з густим тонким руном. Ч. Дарвін згрупував та осмислив те, що було перевірене практи­кою життя.

Формуванню поглядів ученого сприяла подорож на військовому кораблі «Бігль», під час якої Дарвін спостерігав живий світ далеких від його батьківщини земель. Він бачив рештки викопних тварин і порівнював їх із тими істотами, які існували на той час.

Життя на Землі розвинулося поступово — такс припущення зро­бив Ч. Дарвін. Але що рухаю цим розвитком? На Галапагоських островах ученого зацікавили птахи в’юрки: одні з них мали тонкий і довгий дзьоб, яким нишпорили в розколинах скель, витягуючи звідти комах, а в інших — дзьоб був короткий і грубий, бо вони жи­вилися зерном. А яка різнобарвність пір’я! Ті, що мешкати на бе­резі, були сіренькі в цяточках — кольору гальки; ті, що будували гнізда в лісових хатах, — чорні із зеленим полиском; а ті, що тов­клися серед скель, — попелясто-сірі.

Ларвінінські в'юрки на Галапагоських островах

і доходить висновку: кожна істота бореться за існування, виживають лише ті. які краще пристосовані до умов довкілля, вони й да­ють потомство. Рушій розвитку світу — природний добір. У цьому відкритті й полягає заслуга Ч. Дарвіна. Вчений сформулював також саме поняття еволюції: еволюція — це поступовий необоротний процес змін живих істот у напрямку більшої пристосованості до умов довкілля.

3. Еволюція: докази та сумніви. Неодарвінізм

Ніхто з учених не сумнівається що в різні геологічні епохи прояви життя були різними. Наприклад, будові тюленячого ласта, кротячої лапи, пташино­го крила й людської руки схожа, а це наводить на думку, що всі ці кінцівки походять від якоїсь однієї прадавньої форми. Однак ніхто не може пояснити, як риб’ячий плавець перетворився на лапу ящірки з кігтями, а потім на ногу, приміром, кози з копитом, бо перехідних форм не знайдено, а отже, й відповідні гени на Землі не працювали.

На якомусь етапі розвитку ембріон людини дуже схожий на за­родок риби, амфібії, рептилії, птаха — всі вони однаково мають Голівку, тулубну й хвостову частини, зачатки кінцівок, а обабіч тіла — зачатки зябер. Це теж доказ еволюції в дарвінівському розумінні: мовляв, кожна істота в своєму індивідуальному розвиткові повто­рю». історичний шлях розвитку свою виду. В цьому суть закону, який у XIX ст. сформулювати двоє німецьких учених: Ф. Мюллер і Е. Геккель. Але й тут усіх ознак попередників не знайдено.

На підставі вивчення викопних решток вибудовано схему ево­люції людини, починаючи від мавпоподібного предка пітекантропа: наступні етапи — синантроп, неандерталець, кроманьйонець. Пер­ший дуже схожий на мавпу, а останній цілком міг би загубитися в натовпі наших сучасників, не привернувши особливої уваги. Та чи не були то «паралельні лінії», які не витримали конкуренції з лю­диною. Чому менш досконалі мавпи вижили, а пітекантроп чи си­нантроп — ні? Адже, за Дарвіном, маю б бути навпаки...

Ось як він завер­шує свою книжку «Походження видів...»: «Цікаво стояти на густо порослому березі, вкритому численними різноманітними рослинами, і птахами, які співають у кущах, із комахами, черв яками, які повзають у сирій землі, й думати, що всі ці прекрасно збудовані юрми були створені завдяки законам, які діють і тепер дов­кола... Є якась велич в уявленнях про те, що життя з його різними ви­явами. Творець від самого початку вдихнув лише в кілька форм або навіть в одну... І з такого простого початку розвивався й розви­вається нескінченна кількість найпрекрасніших і найдивовижніших форм» Дарвінівська теорія з часом трансформувалася в неодарвінізм. Найпростіше його означення таке: неодарвінізм — еволюційна кон­цепція, в основі якої лежить уявлення про те, що добір може відбува­тися на етапі зародкового розвитку. Термін запропонував німецький учений А. Вейсман (1887). Зусиллями багатьох учених неодарвінізм у 30-х роках XX ст. розвинувся в синтетичну теорію еволюції, згідно з якою найпершими факторами еволюційного процесу с мутації і природний добір ознак, визначених генетично, р Учення про часовий поступ живого світу незавершене. Воно підійшло до нового етапу свого розвитку, завдання якого — пізнан­ня рушійних процесів еволюційних перетворень і пошук способів керування ними.

Хамелеон (а) і цейлонська деревна яшірка агама (б): вони далекослоріднені. але їхній зовнішній вигляд подібний. Скелет кіниівки хамелеона (в), який належить ло плазунів, і кус-куса (г) — деревного ссавця, що мешкає в Новій Гвінеї: кінцівками обидві тварини охоплюють гілки дерев — звідси й подібність

4. Популяція як еволюційна одиниця

Із розвитком генетики стало зрозуміло, що еволюційною одини­цею є не особина, а популяція.

Ви вже знаєте, що популяція — це група організмів, які належать до одного й того самого виду, займають певний ареал і схрещуються між собою. При цьому вони обмінюються генами, тож синички, що живуть на лісовій галявині, або ж латаття на озері — це не що інше, як спільна скарбниця спадкових ознак. Кожна з особин, що нале­жать до популяції, бореться за своє існування й при цьому забезпечує виживання цілого виду, бо ж на кожній із них перевіряється доцільність якоїсь властивості.

Сукупність генів усіх особин, які утворюють популяцію певно­го виду, є генофондом цього виду.

Популяція може перебувати в стані рівноваги, коли вона добре пристосована до умов довкілля, а ті умови достатньо стабільні, щоб не порушувати гомеостазу. Невибагливим кульбабам, наприклад нічого не загрожує. їхні насінинки-парашутики розлітаються на да­лекі відстані, завойовуючи простір, і вил процвітає. В нього немає потреби змінюватися.

Як відбуваються зміни в популяціях?

Насамперед — це статевий добір: у тих істот, звичайно, які розмно­жуються статевим шляхом. Комахи найпершою запилять найбіль­шу, найяскравішу або ж найзапашнішу квітку. Самичка, наприклад, солов’я вибере самця, котрий найкраще співає, заявляючи своє Право на територію, де можна звити гніздо й вивести в ньому пта­шенят. Цій закономірності підлягає й людина.

Джерелом змін, як ви знаєте, є мутації. Мутації домінантних генів одразу «обкатуються» на фенотипі, й якщо вони шкідливі, то Істоти здебільшого гинуть, не лаючи потомства. Якщо ж мутантний алель перебуває в рецесивному стані, то він іноді надовго зберіга­тиметься в поколіннях клітин. Для чого? Бо може виявитися по­трібним, якщо в довкіллі відбудуться відповідні зміни.

Ми вже згадували, що шкідники дуже скоро пристосовуються до засобів боротьби з ними. Це теж еволюційний процес, але чому він такий стрімкий? Виявляється, крім випадкових мутацій із нас­тупним добором корисних ознак, у природі діє ефективніший, аніж вважали донедавна, рушійний механізм. 1951 р. американська до­слідниця Б. Мак-Клінтон, спостерігаючи за зміною забарвлення кукурудзяних зерен, дійшла висновку, що в ДНК є генетичні еле­менти, здатні по ній перемішатися. За це відкриття їй у 1984 р. при­суджено Нобелівську премію. Пізніше було виявлено ще один клас мобільних носіїв спадкової інформації — транс помни, й вони спро­можні формувати «касети», що реагують на комплекс несприятли­вих факторів, кодуючи білки, які чинять їм опір.

Дослідження в ньому напрямку бурхливо розвиваються. Дедалі більше вчених переконуються, що в природі поширення носіїв інформації відбувається й «по вертикалі». Як писав класик вітчиз­няної науки С. М. Гершензон, транспозони «...можуть захоплюва­ти й переносити гени одного хазяїна до іншого, й не лише в межах одного виду, а й навіть від часом далеких один від одного видів».

Барбара Мак-Клінтон тримає в руках кукурудзяний качан того типу, який використовувала в дослідженнях мобільних генів

5. Закон випереджального відбиття

Кож­на рослина квапиться відквітувати, щоб устигнути дати насіння й продовжити себе в часі: отже, вона «знає», що попереду зима? Хай які по-літньому теплі дні стоять, а птахи збираються в зграї і відлітають: вони відають, що попереду холоди, й нічим стане хар­чуватися? Навіть вирощений в інкубаторі птах полетить куди треба, бо вміння передбачати майбутнє закладено в його генах.

На думку російського вченого П. К. Анохіна, еволюційний добір на нашій планеті здійснюється з оглядкою на день не сьо­годнішній, а завтрашній. Це явище він назвав випереджальним підбиттям жива система спадковою готовністю до змін відбиває те, що колись відбудеться, випереджаючи свій час.

Але повернімося до живих істот. Завдяки закладеному в них за пасу генетичної інформації вони засвоюють найхарактерніші ритми довкілля, постійно на них налаштовуючись. Усілякі ритми — від добових і річних до таких, які даються взнаки аж через тисячоліття.

Крихітна пташка — одна з представниць родини славкових, що живе на Алясці, зимує в Південній Америці. Однак спочатку вона летить не туди, а до узбережжя Канади, де відпочиває й нагулює жир, очікуючи холодного повітря. Коли ж воно приходить, славка тримає курс на Африку. Над Ат­лантичним океаном вона набирає висоту, вловлює повітряний потік, що тяг­неться в бік Південної Америки, «сідає» на нього, й він виносить її на зимівлю.

Щоб у пташини виробився «комп'ютер», здатний усе так точно розра­хувати, треба, щоб із року в рік над нашою планетою приблизно в один і той самий час віяли ті самі вітри. І щоб працював біологічний годинник природи, який узгоджує між собою найрізноманітніші процеси — від тих, що відбуваються в організмі малюсінької пташини, до тих, що визначають гло­бальні явища нашої планети.

6. Екосистема: спільність еволюційного процесу

Ч. Дарвін писав: «Будова кожної органічної істоти суттєво, хоч іноді й у прихованій формі, пов ’язана з усіма іншими органічними істо­тами, з якими вона конкурує через їжу чи місцеперебування, або якщо від них рятується».

Так, легкість польоту комах, їхні вигадливі способи маскувати­ся зумовлені тим, що на комах полюють птахи. А точність пташи­ної реакції, їхнє інстинктивне вміння на ходу виконувати безліч розрахунків, що не під силу жодному комп’ютерові, пояснюються повсякденною потребою добувати корм. Заєць сильними задніми лапами, завдяки яким він легко збігає на гору, зобов'язаний лисиці, яка на нього полює, а в лисиці, своєю чергою, органи чуттів розви­нулися так, щоб серед безлічі інших запахів безпомилково знайти заячий слід. Хижак відточує навички полювання, жертва — спосо­би рятуватися, й обоє, обстоюючи свої життєві інтереси, вдоскона­люють будову тіла та поведінку.

Рослини з’явилися на Землі одними з перших серед інших ор­ганізмів. вони проклали їм шлях, наситивши атмосферу киснем. Але надалі всі розвиватися вже разом, тонко пристосовуючись одне ДО одного. Роздивіться знайому кожному квітку — нехай гарбуза. Комаха, яка сяде на її пелюстку, приваблена яскравим кольором, скотиться всередину, а вибираючись звідти, неодмінно вимаститься в пилок і перенесе його на інші квітки. Саме не й потрібно рослині!

У процесі спільного розвитку в екосистемах між різними вила ми виробились особливі взаємовідносини. Це симбіоз — коли спіль­не життя корисне дія обох сторін. Підсліпуватого носорога про небезпеку попереджає волова пташка, вона ж, своєю чергою, живиться паразитами, яких вибирає із шерсті свого друга. Мурахи оберігають попелиць і навіть на ніч заносять їх до мурашника — а все за краплину солодкої рідини, яку виділяють їм попелиці. І тим добре, і тим...

Мураха живиться солодкими виділеннями попелиці

Від покоління до покоління передається інформація не лише про будову організму, а й про те, як належить взаємодіяти з довкіллям, і ця інформація в кожному поколінні поповнюється. Інстинктивно кожна жива істота пізнає світ — подібно до того, як пізнає його людина.

Отже, деякі рослини й тварини зникають з лиця Землі, а з тим змінюються й екосистеми. 1 повсякчас відбувається присто­сування вищих організмів, зокрема й людини, до мікроорганізмів, які в них паразитують: унаслідок нього втрачають свою силу одні хвороби й, на жать, з’являються інші.

7. Еволюція й людина. Закони екології

Людина оволоділа вогнем, що зробило її незалежною від кліма­ту, й у боротьбі за існування перемагала завдяки не силі, а розуму. Краще виживали ті племена, в яких були не тільки дужі, а іі досвідчені. Саме такі, мабуть, і додуматися вирощувати їстівні рос лини замість того, щоб збирати їх, і приручили диких звірів замість полювати на них. О гак людина взяла еволюційний процес у межах окремих видів у свої руки.

Унаслідок цілеспрямованого добору фенотип свійських тварин або ж культурних рослин іноді змінювався так, що їх не можна було впізнати, однак усе одно вони зберігали генну та хромосомну структуру, характерну для їхніх пращурів. Людина творила не види, а сорти й породи.

Першими жертвами людини, на думку вчених, стали мамонти, гігантські олені та носороги (лісовий і шерстистий) — постійна здо­бич у полюванні. А за останні три століття з нашого світу пішло 34 види ссавців, 84 вили птахів, а кількість зниклих видів комах та рослин обчислюється вже тисячами.

Мандрівний голуб. Зграї цих птахів, здіймаючись у височінь, застува­ли сонце, а сідаючи на гілки, ламали їх. Індіанці впольовували стільки дичи­ни, скільки погребували, й мандрівних голубів від того не меншало. Та зайшлі європейці почали використовувати птахів як живі мішені й навіть спилювали дерева з гніздовищами, щоб зібрати тлустих пташенят, які ще не вміли літати ось наслідок: якщо 1810 р. тільки одна колонія в Південній Америці налічувала 2 230 272 000 особин, то 1909 р. було обіцяно велику винагороду тому, хто покаже, де мешкає хоч би одна пара мандрівних го­лубів. Гроші не дісталися нікому: голуб, який 1914 р. помер у зоопарку міста Цинциннаїі, був останнім.

Сирена. Тіло цієї істоти, яку ще називають морською коровою, сягало 8 м завдовжки і важило до 40 і. Стада сирен мирно паслися біля північних берегів, коли на них натрапила експедиція В. Беринга. Зі щоденника його помічника Степлера можна дізнатись, яким поживним і смачним було моло­ко морської корови, й як багато його надоювали. Та слідом за першопрохідцями на Північ прийшли мисливці, й через 20 років лише два скеле­ти в одному з найбільших світових музеїв — Британському — нагадують, що жила колись на світі велетенська морська корова, з якою людина повелася так жорстоко.

Ці дві істоти потрапили разом з іншими до Чорного списку книги печалі, бо еволюція не має ходу назад, а відтак знищене на нашій планеті вже ніколи не відродиться. Є ще Червоні книги: в них зазначено істоти, які ще з нами, однак можуть зникнути, якщо їх не взяти під охорону.

Пугач. Його крик імітували наші пращури-запорожці, оповіщаючи що наближається свій, Скільки колись цих птахів було в Україні! Та вже в на­родній пісні «Ой не пугай, пугаченьку» звучать тривожні мотиви: птах скар­житься, що йому «ніде гнізда звити, малих діток виглядіти...» Найбільшої шкоди пугачу завдало розорювання не дуже придатних для землеробства ділянок (вибалків, ярів) та застосування пестицидів. І цього птаха тепер не просто зустріти в природі. Взято під охорону місця гніздування, там навіть чисіити ліси заборонено, та як же складно врятувати пугача! В Україні його меншає й меншає...

Рогач. Чи щастило кому побачити біля старого дуба цього величезно­го жука з довгими рогами? Життя його коротке — три-чотири тижні, але насичене подіями. Навіть турніри на честь прекрасних дам ці жуки влашто­вують: б'ються не на шпатах, звісно, як середньовічні лицарі, а на рогах. Жертв не буває, але видовище то цікаве. Тільки хто ж його тепер спо­стерігає? Рогачі практично позводилися.

Прагнучи пристосувати довкілля до своїх потреб, людина не відчула , як потрапила в пастку: зміни в природі починають загро­жувати самому її існуванню. Згадаймо аварію на Чорнобильській АЕС. Якщо землетрус зруйнує місто, воно відродиться за кілька років. А туї на століття, можливо, на тисячоліття покинуто сільсь­когосподарські угіддя, пишні міста, мальовничі села.

У XIX ст. людина сприймала природу за майстерню, де можна скільки завгодно порядкувати, в XX ст. — збагнула, що вона — не над природою, а саме в ній. Є складовою величезної піраміди, яка становить ієрархія всього живого, й поводитися людині належить так, щоб кожен здобуток її розуму водночас був і здобутком природи.

За останні десятиліття сформувалася екологія — комплексна нау­ка про виживання в довкіллі, завдання якої — пізнання законів розвитку й функціонування біосфери під впливом природних і антропогенних факторів, а також визначення шляхів ефективного співіснування техносфери й біосфери. Головний предмет досліджень екології — взає­мозв’язки організмів, їхніх груп різних рангів, живих і неживих компонентів екосистем. Як ви знаєте, живі системи підлягають усім законам природи, іі ви з ними вже ознайомились. І все-таки с сенс виокремити закони, які можна назвати екологічними. Ви їх знаєте - ми лише підсумуємо відоме. Це:

- закон динамічної рівноваги;

- закон генетичної різноманітності живого;

- закон фізико-хімічної єдності живих систем;

- закон обов ’язкового заповнення екологічної ніші.

Отже, історичність живих систем — не щось абстрактне, а оче­видна реальність, яка зробила їх такими, які вони є.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ЧЕРКАСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ БОГДАНА ХМЕЛЬНИЦЬКОГО

ННІ ПРИРОДНИЧИХ НАУК

Лекція

На тему: ,, Еукаріоти. Частина 2 ”.

Виконала:

Студентка VI курсу

Поиск по сайту: