Как и почему!?

Отделить живое от неживого, охватить одним определением платан, газель и бактерию не так просто, как кажется на первый взгляд. Формы живых организмов характеризуются индивидуальностью (наличием ограничивающей мембраны у одноклеточных, тела у многоклеточных), способностью обмениваться веществом или энергией с окружающей средой, способностью расти и размножаться, способностью реагировать на возбудители окружающей среды. Но не все живые существа отвечают каждому из этих условий. Некоторые животные, в частности мулы, стерильны и не могут иметь потомства. Вирусы выдвигают сложную проблему: в изоляции они похожи на неживое вещество, в контакте со своим хозяином они могут размножаться; кроме того, в то время как все остальные живые организмы состоят из одной клетки или комплекса клеток, у вирусов эта основная функциональная единица отсутствует. Таким образом, определение жизни должно быть гибким.

Молекулы живых существ.

Живые существа характеризуются также определенным химическим составом. Во всех живых существах, кроме вирусов, имеется вода и молекулы, принадлежащие к белкам, жирам, глюкозе (сахар) и ДНК. Некоторые из этих молекул полимерны, т. е. состоят из цепочки более мелких молекул, называемых мономерами. В частности, каждый белок — это полимер, состоящий из определенного сочетания 20 аминокислот; некоторые белки, ферменты, выполняют основную роль в механизме жизни: именно они ускоряют биохимические реакции, использующиеся каждым живым существом, чтобы синтезировать вещества, в которых оно нуждается, чтобы расти и поддерживать свою жизнь. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) также являются полимерами и состоят из цепочек нуклеотидов. ДНК играет определяющую роль, поскольку она может копировать себя, что является основой способности живых существ к размножению.

Молекулы живого вещества состоят из нескольких атомов, в основном из углерода, кислорода, водорода и азота. Углерод играет главную роль, поэтому говорят, что химия жизни — это химия углерода (органическая химия); этот атом служит каркасом сложных и разнообразных молекул.

Четвертичный период, который начался 1,8 миллиона лет назад и продолжается до сих пор, ознаменовался появлением современного человека (вида Ноmo sapiens sapiens). С точки зрения и зоологии, и этологии, и эволюции человек — исключительно интересное животное, поскольку его ум и способность адаптироваться позволили ему заселить все среды, даже самые неблагоприятные. Человек способен улучшать или ухудшать природную среду и влиять на эволюцию других видов (уничтожая их, защищая или одомашнивая).

Сравнение с большими обезьянами.

Современный человек — это примат из семейства гоминидов. Он очень близок к современным представителям этого семейства, большим африканским обезьянам (горилла и два вида шимпанзе). Однако в отличие от обезьян обладает членораздельной речью, может изготавливать сложные орудия и по-другому передвигается. Человек перемещается по земле на двух ногах (является двуногим прямоходящим), в то время как большие обезьяны — в основном на четырех лапах (шимпанзе редко ходят на двух ногах). Прямохождение повлекло за собой изменения скелета. Позвоночник человека обладает тремя, а не двумя, как у обезьяны, изгибами. Затылочное отверстие, связывающее головной мозг со спинным, у человека расположено в центре основания черепа, что определяет вертикальное положение головы по отношению к телу (у обезьян находится несколько сзади, и голова наклонена вперед). Передние конечности человека больше не служат для перемещения, и потому короче задних. Таз более закрыт, чтобы дать опору внутренним органам. Движение колена изменено, позволяя бедру и голени соединяться в единую вертикаль. Хорошо развитая пяточная кость формирует пятку, подошва имеет свод.

Сильно изменился череп.

Ряд зубов, образующий форму буквы U у большинства обезьян, у современного человека имеет форму параболы. Клыки меньше. Объем мозга у больших обезьян не более 350-550 см», у человека — более 1200 см’. С развитием мозга уменьшилось лицо и появился лоб.

Время и место происхождения.

Самые древние ископаемые останки современного человека были обнаружены в Африке и на Ближнем Востоке; их возраст — около 100 000 лет. Самый старый ископаемый современный человек в Европе моложе (кроманьонскому человеку, жившему во Франции, около 33 000 лет).

Ископаемые, объект изучения палеонтологии, — это останки или отпечатки, оставленные мертвыми организмами в последовательно накапливавшихся слоях породы. Сравнение останков в разных слоях и определение их возраста показывает, что организмы принадлежат к разным видам, а также к разным семействам и типам, последовательно сменявшим друг друга в геологическом времени.

Безусловное сходство (по системе классификации живого мира), обнаруженное между разными живыми и ископаемыми организмами, доказывает, что они имеют общее происхождение. Некоторые характеристики обнаружены у всех живых существ (кроме вирусов, находящихся на границе живого мира). Они построены из клеток и состоят из одного типа молекул — белков, жиров, углеводов или ДНК (составляющей гены).

Анализ серий ископаемых различного возраста, сходных между собой, позволяет выстроить логические цепи. Самые старые рыбы (позвоночные животные, лишенные лап, с водопроницаемой икрой) старше, чем самые старые земноводные (позвоночные животные, имеющие лапы, чья икра водопроницаема), которые в свою очередь старше, чем самые старые пресмыкающиеся (позвоночные животные, имеющие лапы, чья икра непроницаема для воды). Новые черты (лапы, водонепроницаемость) постепенно добавлялись к более древним свойствам (скелету с позвоночником). Существование некоторых промежуточных ископаемых между двумя группами подтверждает эту гипотезу (ископаемые рыбы обладают мясистыми плавниками со скелетной основой, близкой к скелетной основе лап самых древних из известных земноводных).

Самые древние свидетельства жизни, имеющие возраст 3,8 миллиарда лет, были обнаружены в породах Гренландии. Причем это были не отпечатки, а лишь косвенные (по определенному составу пород) подтверждения того, что имел место фотосинтез (реакция, характерная для некоторых живых существ). Наиболее древние отпечатки бактерий, сравнимые с современными строматолитами (известковыми конкрециями, продуктами жизнедеятельности бактерий), имеют возраст 3,55 миллиарда лет и обнаружены в Австралии. Похожие отпечатки были найдены в Южной Африке (3,5 миллиарда лет) и в Канаде (2 миллиарда лет). Среди этих бактерий выделяются, в частности, волокнистые формы, похожие на современный цианобактер (осуществляющие фотосинтез организмы, которые раньше называли синезелеными водорослями). Все эти организмы были очень маленького размера (менее 60 микрометров) и принадлежали к группе прокариотов (организмов, состоящих из одной клетки и не имеющих ядра).

Цианобактеры, населявшие Землю в начале развития жизни, сыграли очень важную роль. В процессе фотосинтеза они вырабатывали кислород. В высоких слоях атмосферы этот газ трансформировался в озон-слой, защищавший живые существа от космического излучения. Позже его начали использовать для дыхания другие живые существа. Около 1,4 миллиарда лет назад появились клетки большого размера (от 100 до 600 микрометров), которые, как полагают, были первыми известными эукариотами (клетками, содержащими ядро). Эти организмы сильно отличались от своих предшественников, поскольку обладали ядром, изолировавшим хромосомы от остальной клетки, а также органоидами (митохондриями и хлоропластами). В целом считается, что эти органоиды произошли из безъядерных клеток, которые, оказавшись связанными посредством симбиоза с другими, составили единую клетку с ядром. Присутствующие в клетках водорослей и растений хлоропласта, в которых происходят реакции фотосинтеза, были продуктами цианобактер. Митохондрии, имеющиеся в клетках всех эукариотов и осуществляющие дыхание клетки, были продуктами других бактерий.

Читать полностью…

До XVIII века самой распространенной была теория Творения, согласно этой теории, все живые существа на Земле были созданы Богом несколько тысяч лет назад такими, как они выглядят сегодня, и независимо друг от друга.

В XVIII веке на основе разных данных ученые начали создавать теорию биологической эволюции, которая утверждает, что живые существа претерпевают изменения. Эволюцию часто делят на две категории в зависимости от масштаба изменений.

Микроэволюция — эволюция на протяжении поколений разных популяций, составляющих вид. Она, в частности, приводит к обособлению подгрупп в пределах вида. Микроэволюция происходит вплоть до формирования нового вида в пределах старого.

Макроэволюция — комплекс более значительных изменений, приводящих к появлению новых крупных групп в живой природе (таких, как семейство, порядок или тип, состоящих из более или менее близких видов); она началась с момента появления жизни на Земле около 3,5 миллиарда лет назад и продолжается сегодня. Все современные живые существа произошли от одного предка, и можно построить схему (филогенетическое древо), сходное с генеалогическим древом, которое учитывает изменение видов или групп видов, произошедших друг от друга.