Реферати

Доповідь: Теорія еволюції

загрузка...

Політичні і правові ідеї Реформації. Загальна характеристика політичних і правових ідей Реформації. Аналіз політичного богослов'я Мартіна Лютера. Нове розуміння віри як життєвої опори і надії. Основні правовий^-політико-правові аспекти богословської і політичної доктрини Жана Кальвіна.

Розрахунок фундаменту будинку. Розрахунок пальових фундаментів із забивних призматичних паль на ґрунтах II типу по просадочности. Визначення типу ґрунтових умов і їхньої питомої ваги у водонасищенном стані. Розрахунок осідання фундаменту, вибір довжини паль і обчислення навантаження на них.

Азербайджан у XVI-XIX століттях. Вплив культурної, політичної і господарської практики завойовників для народів Закавказзя. Військово-політична нестабільність Азербайджану і час економічного підйому. Колоніальна політика російських царів і приєднання Азербайджану до Росії.

Шкода алкоголю для організму людини. Дія етанола на організм. Швидкість усмоктування етанола в період резорбції. Фаза виділення алкоголю. Розподіл етанола в головному мозку. Дія алкоголю на серце. Хронічне отруєння алкоголем і його вплив на зародкову плазму.

Історія світової культури. Філософія розуму і раціонального пристрою світу. Розвиток класицизму у Франції. Історія будівництва Версаля як головної королівської резиденції. Просторова єдність видатних міських ансамблів. Поява строгого стилю класицизму.

загрузка...

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

Перш ніж приступити до обговорення еволюції, навряд чи не самого важливого поняття в науках про життя, мені хотілося б нагадати вам одну думку, висловлену у Введенні. Слово «теорія» в науковому розумінні не обов'язково має на увазі відсутність упевненості в уявленнях, що розглядаються. Всупереч звичаям і історично чому склався значенню цього слова, багато які теорії (включаючи теорію відносності) насправді відносяться до найбільш широко визнаних складових наукового світогляду.

У цей час реальність еволюції вже не піддає сумніву ніхто з серйозних вчених, хоч існує декілька конкуруючих теорій, кожна з яких пропонує свій варіант розвитку подій. У цьому відношенні еволюція аналогічна гравітації. Існує декілька 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 цьому існує факт еволюції, незважаючи на те, що спори вчених з приватних питань теорії продовжуються.

Якщо обговорювати історію життя на Землі, то потрібно розглянути дві стадії, на кожній з яких події були зумовлені двома різними принципами. На першій стадії процеси хімічної еволюції на древнейшей Землі привели до утворення першої живої клітки з неорганічних матеріалів. На другій стадії нащадки цієї живої клітки розвивалися в різних напрямах, 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, внаслідок якого утворяться прості живі системи. Важливою віхою на шляху до цього уявлення був поставлений в 1953 році експеримент Миллера-Ури, що уперше показав можливість виникнення основних біологічних молекул внаслідок самих звичайних хімічних реакцій. Відтоді вчені запропонували багато інших шляхів, по яких могла йти хімічна еволюція. Деякі з цих ідей перераховані нижче, але важливо пам'ятати, що досі 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 домислився, привів до виникнення першої живої клітки на планеті (якщо тільки життя не виникла в іншому місці - уявлення об панспермії обговорюється в розділі Кислоти і основи.

Первинний бульйон. Внаслідок процесів, відтворених в експерименті Миллера-Ури, в атмосфері утворилися молекули, упалі з дощем в океан. Тут (або, можливо, у водоймищі, освіченому приливом) невідомий поки процес привів до організації цих молекул, породжувачів першу клітку.

Первинна нафтова пляма. Процеси Миллера-Ури можуть давати початок липидам, молекули яких спонтанно утворять маленькі сфери (ви часто бачите такі каплевидние освіти на поверхні супу). У кожній сфері зібране випадкове число молекул. Один з мільйонів пухирців на поверхні океану міг містити правильний набір молекул з точки зору енергії і матеріалів, і міг поділитися пополам. Такої могла б бути перша клітка.

Мир 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. Недавно вчені відкрили, що РНК, яка в цей час бере участь в перетворенні записаного на ДНК коду в білки, може також виконувати одну з функцій білків в живих системах. Схоже, що утворення молекул РНК було найважливішою подією в розвитку життя на землі.

Океанічний шлях. У умовах величезного тиску, пануючого на дні океану, хімічні сполуки і хімічні процеси можуть бути зовсім не такими, як на поверхні. Вчені вивчають химизм цієї середи, який, можливо, міг сприяти розвитку життя. Якщо відповідь на це питання буде позитивною, то життя могло зародитися на дні океану і пізніше мігрувати на сушу.

Автокаталитические комплекси. Ця концепція веде початок від теорії складних самерегулирующихся систем. Згідно з цим припущенням, що химизм життя не розвивався ступінчасто, а виник на стадії первинного бульйону.

Глиняний мир. Першою моделлю життя могли бути не хімічні реакції, а статичні електричні заряди на поверхні глини, що покриває океанське дно. По цій схемі зборка складних молекул життя відбувалася не внаслідок випадкових комбінацій, а завдяки електронам на поверхні глини, що втримують невеликі молекули разом під час їх зборки в більш великі молекули.

Як ви бачите, в ідеях про способи розвитку життя з неорганічних матеріалів недоліку немає. Однак до кінця 1990-их років походження життя не було пріоритетною областю науки, ніхто особливо не прагнув розібратися з цими теоріями. У 1997 році НАСА включила дослідження походження життя в список своїх основних задач. Я сподіваюся, що вже невдовзі вчені зможуть створити в своїх лабораторіях прості організми, схожі на тих, які могли існувати на нашої плаенет 4 мільярда років тому.

Природний відбір

Після появи на планеті першого здібного до відтворення живого організму життя «перемкнула швидкість», і подальші зміни направляв природний відбір. Більшість людей, використовуючи термін «еволюція», мають на увазі саме природний відбір. Уявлення про природний відбір ввів англійський натураліст Чарльз Дарвін, що опублікував в 1859 році свій монументальний труд Про походження видів шляхом природного відбору або збереження благоприятствуемих порід в боротьбі за життя. Ідея природного відбору, до якої незалежно від Дарвіна прийшов Алфред Розсадив Уоллес (Alfred Russel Wallace, 1823-1913) заснована на двох положеннях: Представники будь-якого вигляду в чомусь розрізнюються між собою, і завжди існує конкуренція з ресурси. Перший з цих постулатів очевидний для кожного, хто спостерігав за будь-якою популяцією (включаючи популяцію людей). Деякі представники крупніше, інші швидше бігають, забарвлення третіх дозволяє їм залишатися непомітними на фоні середовища мешкання. 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 приводять до цікавого висновку. Якщо деякі особні володіють особливістю, що дозволяє їм успішніше конкурувати в умовах певної середи - наприклад, розвинена мускулатура хижаків дозволяє їм успішніше полювати - те для них збільшуються шанси дожити до дорослого стану і залишити потомство. І їх потомство, ймовірно, успадкує цю особливість. Користуючись сучасною термінологією, ми скажемо, що особні з високою імовірністю передадуть потомству гени, що відповідають за швидкий біг. З іншого боку, для поганих бігунів імовірність вижити і залишити потомство нижче, тому їх гени можуть і не перейти до наступного покоління. Тому в поколінні «дітей» особнів з «швидкими» генами буде більше, ніж в поколінні «батьків», а в поколінні «внуків» - ще більше. Таким чином ознака, що підвищує імовірність виживання, зрештою розповсюдиться по всій популяції.

Цей процес Дарвін і Уоллес назвали природним відбором. Дарвин знаходив в ньому схожість з штучним відбором. Люди використовують штучний відбір для того щоб виводити рослини і тварин, що володіє бажаними ознаками, відбираючи для цього половозрелие особні 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 досить поліпшеної виживаемости особнів з адаптивними ознаками в послідовних поколіннях і протягом тривалого періоду часу.

Дарвин, прихильник доктрини униформизма, розумів, що утворення нових видів повинно відбуватися поступово - відмінності між двома популяціями повинні посилюватися все більше і більше, доти, 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 міняється - цей процес називається рівновагою, що перемежається. Дійсно, вивчаючи копалин, ми бачимо обидва варіанти видообразования, що не здається дивним з висоти сучасних уявлень про генетику. Тепер нам зрозуміла основа першого їх двох перерахованих постулатів: на ДНК різних особнів записані різні версії одного і того ж гена. Зміна ДНК може мати абсолютно різні наслідки: від повної відсутності ефекту (якщо зміна зачіпає дільницю 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 направлена або на те, щоб розповсюдити цей ген у всій популяції (якщо зміна корисна), або на те, щоб знищити його (якщо зміна шкідлива). Іншими словами, швидкість зміни залежить від генів, але коли така зміна вже сталася, саме природний відбір визначає напрям змін в популяції.

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

Викопні свідчення

Після загибелі рослини або тварини останки звичайно розосереджуються в навколишньому середовищі. Але іноді деякі з них можуть зануритися в грунт, наприклад, в мула при повені, і виявитися недоступними для розкладання. Згодом, в міру того як мул буде перетворюватися в гірську породу (див. Цикл перетворення гірської породи) повільні хімічні процеси приведуть до заміщення кальцію в скелеті або інших твердих частинах тіла мінеральними речовинами, що містяться в навколишній породі. (У рідких випадках умови виявляються такими, що можуть зберегтися і більш м'які структури, наприклад, шкіра або пера). Зрештою цей процес завершиться утворенням ідеального відбитка оригінальної частини тіла в камені - скам'янілості. Всі виявлені скам'янілості разом називають викопними свідченнями.

Вік копалин становить приблизно 3,5 мільярди років - стільки років відбиткам, знайденим в колишньому відкладенні твані на древніх австралійських скелях. Вони розказують захоплюючу історію про поступове ускладнення і розширення різноманіття, яке привело до величезної різноманітності життєвих форм, що населяють сьогодні Землю. Велику частину минулого життя була відносно простій, представленої одноклітинними організмами. Приблизно 800 мільйонів років назад почали з'являтися багатоклітинні життєві форми. Оскільки їх тіло було м'яким (пригадайте медузу), від них майже не залишилося відбитків, і лише трохи десятиріч назад вчені пересвідчилися в тому, що вони жили в ту епоху на основі залишених в осадковому відкладенні відбитків. Приблизно 550 мільйонів років назад з'явилися тверді покривала і скелети, і саме з цього моменту з'являються справжні копалини. Риби - перші хребетні тваринні, з'явилися біля 300 мільйонів років тому, динозаври почали вимирати приблизно 65 мільйонів років тому (див. Масові вимирання), і 4 мільйони років тому в Африці з'явилися викопні люди. Про всі ці події можна прочитати в Літописі копалин.

Біохімічні свідчення

У всіх живих організмів на нашій планеті однаковий генетичний код - ми всі не більш ніж набір різної інформації, записаної універсальною мовою ДНК. Тоді можна чекати, що якщо життя розвивалося по описаному вище сценарію, то у сучасних живих організмів міра збігу послідовностей ДНК повинна бути різною, в залежності від того, наскільки давно жив їх загальний предок. Наприклад, у людини і шимпанзе однакових послідовностей ДНК повинне бути більше, ніж у людини і риби, оскільки загальний предок людини і шимпанзе жив 8 мільйонів років тому, а загальний предок людини і риби - сотні мільйонів років тому. Дійсно, аналізуючи ДНК живих організмів, ми знаходимо підтвердження цього припущення: чим далі один від одного на еволюційному дереві знаходяться два організму, тим менше схожості виявляється в їх ДНК. І це цілком зрозуміле, оскільки чим більше пройшло часу, тим більше нагромадилося у них відмінностей.

Використання аналізу ДНК для того, щоб відкрити наші очі на наше еволюційне минуле, іноді називають молекулярними годинами. Цей найпереконливіший доказ теорії еволюції. ДНК людини ближче до ДНК шимпанзе, чим до ДНК риби. Могло б виявитися зовсім навпаки, але не трапилося. На мові філософії науки, цей факт показує, що теорія еволюція заперечувана - можна уявити собі вихід, який вказував би на помилковість цієї теорії. Таким чином, еволюція не є так званим креационистским вченням, як би заснованим на біблійній Книзі буття, оскільки немає таких спостережень або експериментів, які могли б відчутно переконати креационистов в тому, що їх вчення помилкове.

Недосконалість задуму

Хоч недосконалість задуму як таке не є доводом на користь еволюції, воно абсолютно узгодиться з картиною життя, запропонованою Дарвіном, і суперечить уявленню про те, що живі істоти були створені, вже маючи особливе призначення в житті. Справа в тому, що для того щоб передати гени наступному поколінню, організму треба бути не довершеним, а усього лише настільки хорошим, щоб успішно протистояти ворогам. Отже, кожний рівень на еволюційних сходах повинен бути прибудований до попередньої, і характеристики, які могли бути такими, що сприяють на одній з стадії, будуть «заморожені» і збережуться навіть після того, як з'являться більш відповідні варіанти.

Інженери називають цю особливість QWERTY-ефектом (QWERTY - послідовність букв верхньому ряду майже всіх сучасних клавіатур). Коли проектували перші клавіатури, основна мета полягала в тому, щоб знизити швидкість друку і не допустити затиснення клавіш механічних пишучих машинок. Така конструкція клавіатури збереглася досі, незважаючи на можливість використання продуктивних клавіатур.

Подібно цьому особливості будови «закріпляються» на ранніх стадіях еволюції і зберігаються в колишньому вигляді, незважаючи на те, що будь-який сучасний студент-технарь справився б з цією задачею краще. Ось декілька прикладів.

Око людини влаштоване так, що падаюче світло перетворюється в нервові імпульси перед сітчаткою, хоч по такій схемі в око попадає не все падаюче світло.

Зелений колір листя рослин означає, що вони відображають частину падаючого на них світу. Будь-якому інженеру відомо, що приймач сонячної енергії повинен бути чорного кольору.

У глибоких підземних печерах мешкають змії, у яких очниця знаходяться під шкірою. Це має значення, якщо предки цих змій жили на поверхні і потребували очей, але позбавлено значення для тварин, створених для підземного життя.

У тулубі китів є маленькі кістки задніх кінцівок. Сьогодні ці кістки абсолютно некорисні, але їх походження зрозуміле, якщо предки китів колись жили на суші.

Невідомо, яку функцію виконує апендикс у людини, хоч у деяких травоїдних тварин апендикс бере участь в переваренні трави.

Ці свідчення доповнюють один одну і настільки грандіозні, що не тільки давно переконали серйозних вчених в справедливості еволюційної теорії Дарвіна, але і є стержнем будь-яких роз'яснень, що стосуються функціонування живих систем на нашій планеті.

загрузка...