Тема 9. Самоорганизация и эволюция

Гипотезы происхождения жизни

Человек давно стремится дать объяснению феномену жизни. Каждая форма мировоззрения имеет свои взгляды на эту проблему. Миф объяснял жизнь распадом космического человека Пуруши на все сущее, живое и неживое. Религия учит о том, что жизнь когда-то была создана сверхъестественным существом (креационизм). В рамках философии возникло представление о том, что жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния). Наука пришла к выводам о том, что жизнь возникла из неживого вещества (самопроизвольное зарождение).

В настоящее время формируются комплексные представления о происхождении жизни. М. Кремо в книге «Деэволюция человека» развивает мысль о том, что для объяснения феномена жизни надо опираться на все концепции.

1. Стационарное объяснение жизни означает, что жизнь и материя как энергии существует всегда: ничего из ничего не происходит, так как для существующего нет несуществования, а для небытия нет бытия.

2. Креационизм необходим для объяснения смысла самосогласованного существования противоречивых субстанций – материи и жизни.

3. Эволюционная концепция помогает объяснить изменчивость в рамках вида.

4. Панспермия (инопланетное воздействие) может иметь место как процесс дистанционного управления космо и антропогенезом.

Эволюционизм

История развития эволюционных идей

Первый период. Этот этап охватывает период от античной натурфилософии до эпохи Возрождения. Основные черты этого периода: сбор сведений об органическом мире, господство представлений о божественном творении всего живого (креационизм) и наивно трансформистских представлений о происхождении органического многообразия форм. Представления наивного трансформизма о самозарождении живых существ, возникновении сложных организмов путем случайного сочетания отдельных органов, при котором нежизнеспособные сочетания вымирают, а удачные сохраняются (Эмпедокл 495-435 гг. до н.э.), внезапном превращении видов (Анаксимен 588-526 гг. до н.э.) нельзя назвать предвосхищением теорий органической эволюции. Созданная Аристотелем (384-322 гг. до н.э.) теория постепенного развития живых форм (от простого к сложному) была основой представлений о живой природе в средние века. Характерной чертой этого времени являются попытки описания и формальной классификации животных и растений.

Второй период. Этот этап начинается с эпохи Возрождения. В это время интерес к естественным наукам усиливается, и начиная с XIV в. в число ученых, принимавших идеи эволюции органического мира, постоянно возрастало. Характерной чертой этого периода является систематизация накопленного материала и построение первых таксономических классификаций. На смену трансформистским представлениям пришла метафизическая концепция неизменности видов. В это время большой вклад в создание системы природы внес К. Линней (1707-1778 гг.). Он описал более 8000 видов растений, установил единообразную терминологию и порядок описания видов. В основу своей классификации он положил принцип иерархичности, т.е. соподчиненности таксонов (систематических единиц). В системе Линнея самым крупным таксоном был класс, самым мелким - вид. К. Линней создал самую совершенную для того времени систему органического мира, включив в нее всех известных тогда животных и все известные растения.

Третий период. Этот этап развития эволюционных идей характеризуется формированием исторического подхода к объяснению целесообразности живого.

– Концепция развития Ж.Б. Ламарка. Ее основные положения изложены им в труде «Философия зоологии» (1809 г.). Ламаркизм - первая целостная эволюционная концепция, тесно связанная с развитием трансформизма в истории эволюционного учения. Ламарк (1744-1829 гг.) постулировал следующие положения: организмы изменчивы; виды (и другие таксономические категории) условны и постепенно преобразуются в новые виды; общая тенденция исторических изменений организмов - постепенное совершенствование их организации (градация), движущей силой которой является изначальное (заложенное Творцом) стремление природы к прогрессу; организмам присуща изначальная способность целесообразно реагировать на изменения внешних условий; изменения организмов, приобретенные в течение жизни в ответ на изменения условий, наследуются. В теории Ламарка были впервые объединены идея изменяемости видов и идея прогрессивной эволюции, но не было найдено объяснения механизмов эволюционного процесса. Для ламаркизма характерны два признака: телеологизм - как присущее организмам стремление к совершенствованию; и организмоцентризм — признание организма в качестве элементарной единицы эволюции.

– Теория катастроф Ж. Кювье. Используя палеонтологическую летопись Земли, Жорж Кювье (1769-1832 гг.) истолковывал ископаемые останки как результаты «катастроф» в ее истории, порождающих новые виды.

– Идея внутривидовой борьбы за существование социолога Т. Мальтуса (1766–1834), которую он выразил в книге «Народонаселение».

– Эволюционная теория Ч. Дарвина. В работе «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859 г.) Чарльз Дарвин (1809-1882 гг.), обобщив отдельные эволюционные идеи, создал стройную, развернутую теорию эволюции. Движущими силами эволюции он считал наследственную изменчивость и естественный отбор, а в качестве элементарной единицы эволюции – вид.

Учение Ч. Дарвина

1. Изменчивость свойственна любой группе животных и растений, и организмы отличаются друг от друга во многих различных отношениях (в то время не были известны причины изменчивости; в настоящее время известно, что наследуемые изменения возникают в результате мутаций).

2. Число организмов каждого вида, рождающихся на свет, больше того их числа, которое может найти пропитание и выжить; тем не менее численность каждого вида в естественных условиях довольно постоянна.

3. Поскольку рождается больше особей, чем может выжить происходит борьба за существование, конкуренция за пищу и местообитания.

4. Изменения, облегчающие организму выживание в определенной среде, дают своим обладателям преимущество перед другими организмами, менее приспособленными к внешним условиям. Концепция «выживаемости наиболее приспособленных» является ядром теории естественного отбора.

5. Выживающие особи дают начало следующему по­колению, и таким образом «удачные» положительные изменения передаются последующим поколениям и дают начало новым видам.

6. Согласно принципу рекапитуляции, каждая особь на ранних стадиях онтогенеза повторяет черты строения своих предков.

Эволюционные теории первой половины XX в:

Первый период, начавшийся с переоткрытия законов Менделя (1900 г.), продолжался более двух десятилетий. Это было время кризиса эволюционного учения, столкновения новых данных, методов и обобщений генетики не только с доктринами ламаркизма, но и с основными принципами дарвинизма.

Второй период охватывает 20-30-е годы. Он характеризуется преодолением генетического антидарвинизма и созданием ряда новых направлений генетики и экологии, подготовивших научные основы синтеза этих отраслей биологии с дарвинизмом, основанного на учении о популяциях и естественном отборе. Этими новыми направлениями стали экспериментальная систематика (микросистематика), генэкология и геногеография, исследование «малых» мутаций, экспериментальные и математические методы исследования борьбы за существование и естественного отбора и, наконец, генетика популяций, эволюционная цитогенетика, учение об отдаленной гибридизации и полиплоидии (увеличение числа наборов хромосом в клетках организма). Вместе с тем в это время отмечены рецидивы механоламаркизма, мутационизма и некоторых других антидарвинистских концепций.

Третий период охватывает 30-40-е годы. Он характеризуется формированием синтетической теории эволюции. Для ее создания были использованы данные генетики популяций и феногенетики, а также экологии и биоценологии, микросистематики, биогеографии, эволюционной морфологии, эмбриологии, палеонтологии и некоторых других наук, интегрированные углубленной разработкой учения о естественном отборе. Синтетическая теория эволюции выдвинула следующее представление: В 1953 г. американские ученые Миллер и Юри экспериментально доказали возможность абиогенного синтеза органических веществ. В дальнейшем результаты эксперимента были пересмотрены.

Синтетическая теория эволюции. Основные положения СТЭ

1. Эволюционные изменения случайны и ненап­равлены. Популяция – элементарная единица эволюционного процесса. Изменение генофонда популяции (мутации) – элементарный эволюционный материал. Исходная организация популяции и изменения внешних условий канализируют наследственные изменения в направлении неограниченного прогресса.

2. Эволюция протекает дивергентно, постепенно, посредством отбора случайных мутаций. Новые формы образовываются через наследственные изменения (сальтации). Их жизненность опре­деляется отбором

3. Естественный отбор дополняется дей­ствием других факторов (онтогене­тической изменчивости, мутагенеза, гибридиза­ции, миграции, изоляции, пульсации численности и др.)

4. Макроэволюция, ведущая к образованию надвидовых групп, осуществляется только посред­ством процессов микроэволюции и каких-либо специфических механизмов возникновения новых форм жизни не имеет.

5. Эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи и происходит в результате процессов мутирования, естественного отбора и дрейфа генов.

6. Эволюция происходит с разной скоростью в разные периоды^[76]. В настоящее время она протекает быстро, и это отмечается появ­лением многих новых форм и вымиранием многих старых. Будущее зависит от прошлого, но не предопределяется им. Таков смысл одного из положений глобального эволюционизма.

7. Основными способами изучения эволюции современного человека, поэтому являются биохимический, цитогенетический, популяционно-статистический методы. Метод исследования эволюции, связанный с выяснением родства организмов разных групп на основе анализа крови, относится к биохимическому.

8. Отсутствие изменений в строении тела человека за несколько последних десятков тысяч лет косвенно показывает, что эволюция человека вышла из под ведущего контроля биологических факторов и направляется действием социальных сил.

Самоорганизация в биологии

Под самоорганизацией в биологии имеется в виду возможность возникновение жизни в результате процессов подчиняющихся химическим и физическим законам. Вот ее схематическое представление: