Теория еволюції

Теория эволюции

Жизнь Землі виникла завдяки фізичним і хімічним реакцій і розвивалася в процесі природного отбора.

Прежде ніж розпочати обговорення еволюції, майже найважливішого поняття на науках про життя, мені хотілося б нагадати вам одну думку, висловлену у Запровадження. Слово «теорія» у науковому розумінні необов’язково передбачає відсутність впевненості у аналізованих уявленнях. Всупереч звичаям і політичним історично котрий склався значенням цього терміну, багато теорії (включаючи теорію відносності) насправді ставляться до найширше визнаним що становить наукового мировоззрения.

В час реальність еволюції не бере під сумнів ніхто з серйозних учених, хоча є кілька конкуруючих теорій, кожна гілка яких пропонує свій варіант розвитку подій. У цьому плані еволюція аналогічна гравітації. Є кілька теорій гравітації — закон всесвітнього тяжіння Ньютона, загальна теорія відносності і в прекрасний день, можливо, з’явиться універсальна теорія. Проте є факт тяжіння — коли ви упустіть будь-який предмет, він впаде. Так само існує факт еволюції, як і раніше, що суперечки учених із приватним питанням теорії продолжаются.

Если обговорювати історію життя Землі, слід розглянути стадії, з кожної у тому числі події було зумовлено двома різними принципами. У першій стадії процеси хімічної еволюції на найдавнішої Землі призвели до утворення першої живою клітиною з неорганічних матеріалів. У другий стадії нащадки цьому живому клітини розвивалися у різних напрямах, породжуючи розмаїття життя на планеті, яку ми спостерігаємо сьогодні. І на цій стадії розвиток визначав принцип природного отбора.

Химическая эволюция

Человеческая думку лише порівняно недавно збагатилася уявленням про те, що ми можемо зрозуміти процес організації неживих матеріалів, у результаті якого утворюються прості живі системи. Важливою віхою шляху до цьому уявленню був проведений 1953 року експеримент Миллера—Ури, вперше показавши можливість виникнення основних біологічних молекул внаслідок самих звичайних хімічних реакцій. З того часу вчені запропонували багато інших шляхів, по яким могла йти хімічна еволюція. Деякі з цих ідей перераховані нижче, але важливо пам’ятати, що досі пір немає єдиної думки у тому, який із цих шляхів то, можливо вірним. Одне знаємо точно: що з цих процесів чи інший процес, куди ще хто б додумався, призвела до виникнення першої живою клітиною планети (за умови що життя не виникла іншому місці — уявлення про панспермии обговорюється у розділі Кислоти і основания.

Первичный бульйон. Через війну процесів, відтворених експериментально Миллера—Ури, в атмосфері утворилися молекули, розбиті з дощем в океан. Тут (чи, можливо, в водоймі, утвореному припливом) невідомий поки що процес призвів до організації цих молекул, що породили першу клетку.

Первичное нафтове пляма. Процеси Миллера—Ури можуть надавати початок липидам, молекули яких спонтанно утворюють маленькі сфери (ви часто бачите такі каплевидные освіти лежить на поверхні супу). У сфері зібрано випадкове число молекул. Одне з мільйонів пухирців лежить на поверхні океану міг утримувати правильний набір молекул з погляду енергії і матеріалів, і як міг поділитися навпіл. Такий міг би бути клетка.

Мир РНК. Один із проблем еволюційної теорії пов’язана розвитком системи кодування, заснованої на використанні молекул РНК (див. також Центральна догма молекулярної біології). Проблемою є те, що білки закодовані на ДНК, але щоб прочитати записаний ДНК код, потрібна активність білків. Нещодавно вчені відкрили, що РНК, що у час бере участь у перетворення записаного на ДНК коду в білки, може також виконувати жодну з функцій білків живими системах. Схоже, що освіта молекул РНК було найважливішим подією розвитку життя на земле.

Океанический шлях. У разі величезного тиску, панівного дно якої океану, хімічні з'єднання та хімічні процеси може бути не такі як на поверхні. Вчені вивчають хімізм цього середовища, який, можливо, міг розвитку життя. Якщо у відповідь це буде позитивним, то життя могла зародитися дно якої океану та пізніше мігрувати на сушу.

Автокаталитические комплекси. Ця концепція бере початок від теорії складних самерегулирующихся систем. Відповідно до цього припущенню, що хімізм життя не розвивався східчасто, а виник на стадії первинного бульона.

Глиняный світ. Першої моделлю життя були не хімічні реакції, а статичні електричні заряди лежить на поверхні глини, покриває океанське дно. З цієї схемою складання складних молекул життя відбувалася в результаті випадкових комбінацій, а завдяки электронам лежить на поверхні глини, який тримає невеликі молекули разом під час їхньої складання до більших молекулы.

Как ви бачите, в ідеях про засоби розвитку життя з неорганічних матеріалів не бракує. Проте остаточно 1990;ых років походження було пріоритетною областю науки, ніхто не вельми прагнув розібратися з тими теоріями. У 1997 року НАСА включила дослідження походження життя жінок у список своїх основних цілей. Сподіваюся, що вони невдовзі вчені зможуть домовленість створювати своїх лабораторіях прості організми, схожі за тими, які можуть існувати на нашої плаенет 4 мільярди років тому назад.

Естественный отбор

После появи планети першого здатних відтворення живого організму життя «переключила швидкість», і подальші зміни направляв природний відбір. Більшість людей, використовуючи термін «еволюція», розуміють саме природний відбір. Ставлення до природному доборі ввів англійський натураліст Чарльз Дарвін, опублікувавши 1859 році відзначив свій монументальний працю Про походження видів шляхом природного відбору чи збереженні благоприятствуемых порід у боротьбі життя. Ідея природного відбору, до якої незалежно від Дарвіна прийшов Алфред Рассел Уоллес (Alfred Russel Wallace, 1823−1913) полягає в двох положеннях: Представники будь-якого виду в чимось різняться між собою, і завжди існує конкуренція із ресурси. Перший із цих постулатів очевидний кожному за, хто спостерігав будь-яку популяцією (включаючи популяцію людей). Деякі представники крупніша, інші швидше бігають, забарвлення третіх дозволяє йому залишатися непомітними і натомість довкілля. Другий постулат відбиває сумний факт із цивілізованого життя світу природи — народжується значно більше організмів, ніж виживає, отже, відбувається стала конкуренція за ресурсы.

Вместе ці постулати призводять до цікавого висновку. Якщо деякі особини мають особливістю, що дозволяє їм успішніше конкурувати за умов певної середовища — наприклад, розвинена мускулатура хижаків дозволяє йому успішніше полювати — то тут для них збільшуються шанси дожити до стану і залишити потомство. І важливо їх потомство, мабуть, успадкує цю особливість. Користуючись сучасної термінологією, ми скажімо, що особини із високим ймовірністю передадуть нащадку гени, відповідальні за швидкий біг. З іншого боку, для поганих бігунів ймовірність вижити й заробити залишити потомство нижче, тому їх гени можуть можливість перейти до в наступному поколінні. Тож у поколінні «дітей» особин з «швидкими» генами буде більше, ніж у поколінні «батьків», а поколінні «онуків» — ще більше. Отже ознака, підвищуючий ймовірність виживання, наприкінці кінців пошириться у всій популяции.

Этот процес Дарвін і Уоллес назвали природним відбором. Дарвін знаходив у ньому схожість із штучним відбором. Люди використовують штучний відбір у тому щоб виводити рослин та тварин, які мають бажаними ознаками, відбираючи при цьому половозрелые особини і допускаючи але їхні до схрещування. Якщо людей можуть робити це, розмірковував Дарвін, чому неспроможна природа? Для виникнення розмаїття видів, яку ми спостерігаємо планети сьогодні, більш як досить поліпшеною виживання особин з адаптивними ознаками в послідовних поколіннях протягом тривалого времени.

Дарвин, прибічник доктрини униформизма, розумів, що освіта нових видів має відбуватися поступово — відмінності між двома популяціями повинні посилюватися дедалі більше, до того часу, поки схрещування між ними виявиться неможливим. Пізніше вчені зауважили те, що ця закономірність не завжди дотримується. Натомість вид протягом багато часу залишається незмінним, потім раптово змінюється — той процес називається перемежованим рівновагою. Справді, вивчаючи копалин, бачимо обидва варіанти видоутворення, що ні здається дивним я з висот сучасних поглядів на генетиці. Тепер нам зрозуміла основа першого їх двох перелічених постулатів: на ДНК різних особин записані різні версії однієї й тієї ж гена. Зміна ДНК може мати абсолютно різні наслідки: від повної відсутності ефекту (якщо зміна зачіпає ділянку ДНК, відсутня організмом) до величезного ефекту (якщо зміниться ген, який кодує ключовою білок). Коли ген зміниться, що може позначитися поступово чи негайно, дію природного відбору піде або те що, щоб поширити цей ген в усій популяції (якщо зміна корисне), або те що, щоб знищити його (якщо зміна шкідливе). Інакше кажучи, швидкість зміни залежить від генів, але така зміна вже сталося, саме природний відбір визначає напрям змін — у популяции.

Как будь-яка наукова теорія, теорія еволюція мала одержати підтвердження у життя. Є три великих класу спостережень, підтверджують цю теорию.

Ископаемые свидетельства

После загибелі рослини рослинного або тваринного останки зазвичай розосереджуються у навколишній середовищі. Але часом окремі можуть поринути у грунт, наприклад, в мул при повені, і опинитися недоступними для розкладання. Згодом, тоді як мул перетворюватиметься в гірську породу (див. Цикл перетворення гірської породи) повільні хімічні процеси приведуть до заміщенню кальцію в скелеті чи інших твердих частинах тіла мінеральними речовинами, які у оточуючої породі. (У окремих випадках умови виявляються такими, що може зберегтися і більше м’які структури, наприклад, шкіра чи пера). Зрештою той процес завершиться освітою ідеального відбитка оригінальної частини тіла камені — скам’янілості. Усі виявлені скам’янілості разом називають копалинами свидетельствами.

Возраст копалин становить приблизно 3,5 мільярди років тому — стільки років відбиткам, знайденим у колишніх відкладеннях твані на древніх австралійських скелях. Вони розповідають захоплюючу історію поступове ускладненні і розширенні різноманіття, що призвело до величезному розмаїттям життєвих форм, які населяють сьогодні Землю. Більша частина минулого життя було щодо простий, представленої одноклеточными організмами. Приблизно 800 мільйонів років тому почали з’являтися багатоклітинні життєві форми. Оскільки їх тіло було м’яким (згадайте Медузу), від нього майже залишилося відбитків, і лише кілька десятиріч тому вчені переконалися, що вони у ті часи виходячи з залишених в осадових відкладеннях відбитків. Приблизно 550 мільйонів років тому вони з’явилися тверді покрови і скелети, і з цього моменту з’являються справжні копалини. Риби — перші хребетні тварини, з’явилися близько мільйонів років тому я, динозаври почали вимирати приблизно 65 мільйонів років тому я (див. Масові вимирання), і 4 мільйона років тому у Африці з’явилися копалини люди. Про всіх таких подіях можна прочитати в Літопису ископаемых.

Биохимические свидетельства

У всіх живих організмів на планеті однаковий генетичного коду — ми всі не більше ніж набором різноманітної інформації, записаній універсальним мовою ДНК. Тоді очікується, що й життя розвивалася по описаного вище сценарієм, то у сучасних живих організмів ступінь збіги послідовностей ДНК мусить бути різної, залежно від цього, наскільки давно жив їхній загальний предок. Наприклад, в людини й шимпанзе однакових послідовностей ДНК має перевищувати, ніж в чоловіки й риби, оскільки загальний предок чоловіки й шимпанзе жив 8 мільйонів років тому вони, а загальний предок чоловіки й риби — сотні мільйонів років тому я. Справді, аналізуючи ДНК живих організмів, ми бачимо підтвердження цього припущення: що далі друг від друга на еволюційному дереві перебувають два організму, тим менше подібності знаходять у їх ДНК. І це цілком зрозуміла, оскільки що більше минуло часу, то більше вписувалося накопичилося вони различий.

Использование аналізу ДНК у тому, щоб відкрити очі нашу еволюційний минуле, іноді називають молекулярними годинами. Це переконливе доказ теорії еволюції. ДНК людини ближчі один до ДНК шимпанзе, ніж до ДНК риби. Могло б виявитися навпаки, але з сталося. Мовою філософії науки, цього факту показує, що теорія еволюція опровергаема — можна уявити результат, який на неправдивість цієї теорії. Отже, еволюція не є так званим креационистским вченням, хіба що заснованим на біблійної Книзі буття, оскільки немає таких спостережень чи експериментів, які б помітно переконати креационистов у цьому, що й вчення ложно.

Несовершенство замысла

Хотя недосконалість задуму як такий перестав бути доказом на користь еволюції, воно цілком цілком узгоджується з картиною життя, запропонованої Дарвіном, суперечить уявленню у тому, що живі істоти було створено, Віра вже мала особливе призначення у житті. Річ у тім, що з здобуття права передати гени наступному поколінню, організму треба бути недосконалим, а настільки хорошим, щоб успішно опиратися ворогам. Отже, кожна щабель на еволюційної драбині мусить бути прибудована до попередньої, і характеристики, які можуть бути благоприятствующими одній із стадії, будуть «заморожені» і збережуться навіть тоді, як з’являться кращі варианты.

Инженеры називають цю особливість QWERTY-эффектом (QWERTY — послідовність літер верхньому ряду майже всіх сучасних клавіатур). Коли проектували перші клавіатури, головна мета в тому, щоб знизити швидкість пресі й не допустити затискування клавіш механічних пишучих машинок. Така конструкція клавіатури збереглася досі, попри зокрема можливість використання продуктивних клавиатур.

Подобно цьому особливості будівлі «закріплюються» на ранніх стадіях еволюції і зберігаються у вигляді, як і раніше, що кожен сучасний студент-технарь впорався з цієї завданням краще. Ось лише кілька примеров.

Глаз людини влаштований отже падаючий світло перетворюється на нервові імпульси перед сітківкою, хоча слідство з таку схему око потрапляє не весь падаючий свет.

Зеленый колір листя рослин означає, що відбивають частина падаючого ними світла. Будь-якому інженеру відомо, що приймач сонячної енергії може бути чорного цвета.

В глибоких підземних печерах живуть змії, які мають очниці перебувають під шкірою. Це можна буде, якщо предки цих змій жили лежить на поверхні і потребували очах, але втрачає сенс тваринам, створених для підземної жизни.

В тулуб китів є маленькі кістки задніх кінцівок. Сьогодні кістки абсолютно безкорисними, та їх походження зрозуміло, якщо предки китів колись жили на суше.

Неизвестно, яку функцію виконує апендикс в людини, хоча в деяких травоїдних тварин апендикс бере участь у перетравленні травы.

Эти свідоцтва доповнюють одне одного й настільки грандіозні, що українці давно переконали серйозних вчених у справедливості еволюційної теорії Дарвіна, а й є стрижнем будь-яких роз’яснень, що стосуються функціонування живих систем на нашої планете.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.