Долбик Г.М. Опорный конспект лекций по дисциплине Основы биологии. Основы общей биологии
Подождите немного. Документ загружается.
Тема: «Многообразие органического мира как результат эволюции»
Некогда появившиеся на Земле примитивные формы жизни в
процессе длительной, продолжавшейся миллиарды лет эволюции образовали
– по современным представлениям – органический мир во всем его
многообразии. Эволюция шла параллельно по двум стратегическим
направлениям:
1. развитие одноклеточных (доядерных и ядерных) организмов;
2. развитие многоклеточных организмов по линии авто- и
гетеротрофности последних.
По современным оценкам на Земле обитает более 10 млн. видов
организмов. Совершенно понятно, что такое многообразие необходимо
привести в определенную систему. Наука систематика и занимается
созданием такой системы, которая отражала бы не только сходство
организмов, но и их родство и историю возникновения.
Первая научная система живой природы была создана шведским
натуралистом К.Линнеем. В основу этой системы были положены принципы
бинарной номенклатуры и иерархичности. Бинарная номенклатура означает
название биологического вида, состоящее их двух слов: существительного,
обозначающего род, и прилагательного, обозначающее видовой эпитет.
Например, Solanum tuberosum L. означает «картофель (паслен)
клубненосный», а L. – описан Линнеем. Принцип иерархичности
(соподчиненности), означает, что сходные виды объединяются в роды, роды
– в семейства, семейства – в отряды (в порядки – у растений), отряды – в
классы, классы – в типы (в отделы – у растений), типы – в царства. Таким
образом, в биосистематике наиболее распространенными таксономическими
категориями являются семь вышеприведенных. Наибольшее
распространение получила система органического мира, состоящая из пяти
царств: Бактерии, Протисты, Грибы, Растения, Животные. Общую
характеристику этих царств можно найти в учебной литературе.
Тема: «Происхождение жизни»
Вопросы, связанные с происхождением жизни, волновали людей
всегда. Существует целый ряд гипотез о происхождении жизни –
креационизм, гипотезы самопроизвольного зарождения (самозарождения),
стационарного состояния, панспермии и биохимическая гипотеза.
Креационизм – представления о том, что все сущее, в том числе и
органический мир со всем его многообразием создан Творцом (creatio –
творить). Гипотеза самопроизвольного зарождения была популярна многие
тысячелетия, в течение которых люди считали, что живых организмы
рождаются сами из сырой почвы, грязи, водоемов и т.д. Подобных взглядов
придерживался еще Аристотель. Во второй половине XVII века были
поставлены опыты, убеждавшие, что животные и растения появляются
только и исключительно из яиц и семян. В XIX веке убедительные опыты
Пастера и Тиндаля окончательно опровергли идею самопроизвольного
зарождения.
Гипотеза стационарного состояния, или вечности жизни (этернизм), а
также гипотеза панспермии (занесения на Землю жизненных форм из
космоса) представляют скорее исторический интерес. Наиболее популярна в
настоящее время биохимическая гипотеза происхождения жизни, поскольку
в ее рамках можно рассматривать некоторые этапы развития органического
мира с современных научных позиций. Знания о геологической истории
планеты Земля, о составе атмосферы других планет, о жизни и свойствах
звезд, а также возможность экспериментального изучения начальных этапов
биохимической эволюции позволяет ученым сделать ряд предположений
относительно возможности возникновения жизни из неживой материи.
При этом постулируется, что жизнь могла возникнуть на нашей
планете, но в условиях, резко отличающихся от нынешних. Жизнь могла
возникнуть при соблюдении 4 главных условий: 1) наличие определенных
химических веществ, 2) наличия источника энергии, 3) отсутствие
газообразного кислорода, 4) безгранично долгое время.
Атмосфера Земли к моменту зарождения жизни состояла в основном
из H
2
O, CO
2
и N
2
с небольшой примесью H
2
, CH
4
, NH
3
. Возможными
источниками энергии, обеспечивающими протекание реакций между
указанными соединениями, могли быть молнии, УФ-лучи, радиоактивные
частицы, тепло от вулканов и гейзеров, а также ударные волны метеоритов. В
начале 50-х годов XX веков американскими учеными были поставлены
эксперименты, доказывающие возможность образования из указанных
соединений (в условиях сильных электрических разрядов, имитирующих
молнию) органических кислот, аминокислот, азотистых оснований и
некоторых других веществ. Образующиеся мономеры должны были
полимеризоваться с образованием более сложных полимеров. Эти процессы
могли протекать только в отсутствии газообразного кислорода и при
достаточно длительном периоде времени.
В 1924 г. А.И. Опарин, а в 1929 г. Дж. Холдейн сформулировали
гипотезу происхождения жизни в результате длительной эволюции
углеродных соединений.
Тема: «Развитие жизни на Земле»
Процесс становления жизни условно делят на 4 этапа: 1) синтез
низкомолекулярных органических соединений из газов первичной
атмосферы, 2) полимеризация мономеров с образованием белков и
нуклеиновых кислот, 3) образование фазовообособленных систем
органических веществ, отделенных мембранами от внешней среды, 4)
возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого. Этапы
1-3 называют химической эволюцией, с 4-го этапа начинается биологическая
эволюция, существенные моменты которой, впрочем, в настоящее время не
ясны. Особую сложность для понимания представляют эволюционное
происхождение генетического кода, переход от белков к ДНК, процессы
устойчивой саморепликации пробионтов и ряд других. Учения полагают, что
первоначально существовавшая гетеротрофность первых организмов
сменилась автотрофностью (бактериальный хемо- и фотосинтез, а затем и
фотосинтез зеленых растений). В результате эволюции фотосинтезирующих
систем атмосфера Земли стала накапливать кислород. Это привело
впоследствии к 2 важным эволюционным результатам – появлению дыхания,
а также возникновению озонового слоя. Были подготовлены условия для
выхода и освоения организмами суши, т.к. озоновый слой предохранял их от
губительного действия УФ-лучей. Таким образом для возникновения жизни
необходима была определенная среда, которая в процессе химической и
особенно биологической эволюции преобразовались под действием
возникающих новых форм жизни.
В геологической истории Земли различают эры – промежутки
времени различной длительности. Эры делят на периоды. Абсолютный
возраст геологических пород определяют по количеству продуктов распада
радиоактивных элементов.
Самая древняя эра – архейская, началась 3,5 млрд. лет назад и длилась
900 млн. лет. За этот период возникли прокариотные организмы, затем
эукариоты. Основные ароморфозы – фотосинтез, формирование ядра,
половой процесс, многоклеточность. Протерозойская эра – эра ранней жизни,
началась 2,6 млрд. лет назад. Жизнь была сосредоточена в море. Тогда
возникли все отделы водорослей и типы морских беспозвоночных, а в конце
эры – первые хордовые. Палеозойская эра (эра древней жизни) началась 570
млн. лет назад. Делится на периоды – кембрийский, ордовикский,
силурийский, девонский, каменноугольный и пермский. С конца силура
формируются материки, органические формы осваивают новую среду –
сушу. Ароморфозы растений – дифференциация тела на ткани, затем на
органы, образование семени и пыльцевой трубки. У животных – членение
тела на отдел, плавники преобразуются в конечности, формируются легкие,
возникает внутреннее оплодотворение.
Мезозойская эра – эра «средней жизни», эра господства голосеменных
и гигантских ящеров. Началась 230 млн. лет назад. Делится на периоды –
триасовый, юрский, меловой. Основные ароморфозы животных –
четырехкамерное сердце, теплокровность, у растений – возникновение
цветка и плода.
Кайнозойская эра – началась 67 млн. лет назад, представлена
периодами – палеогеном, неогеном, антропогеном. Насекомые становятся
господствующей группой, бурно развиваются млекопитающие и птицы. В
антропогене окончательно сформировался современный зональный
растительный покров. Важнейшее событие антропогена – появление
человека.