Данные в поддержку гипотезы Ч. Дарвина дают различные науки. Палеонтология, которая занимается изучением ископаемых остатков, подтверждает факт прогрессивного возрастания сложности организмов. В самых древних породах встречаются лишь несколько типов организмов, имеющих простое строение. Постепенно разнообразие и сложность возрастают. Многие виды, появляющиеся на каком-либо стратиграфическом уровне, затем исчезают. Так происходит возникновение и вымирание видов.
В соответствии с данными палеонтологии можно считать, что в протерозойскую геологическую эру (700 млн. лет назад) появились примитивные водоросли и морские организмы; в палеозойскую (365 млн. лет назад) — наземные растения и пресмыкающиеся; в мезозойскую (185 млн. лет назад) — хвойные растения, птицы, млекопитающие; в кайнозойскую (70 млн. лет назад) — современные виды. Конечно, следует иметь в виду, что палеонтологическая летопись неполна.
Теория эволюции знаменовала собой крупный прорыв в биологии наряду с классификацией К. Линнея и клеточной теорией. Но вопросы и сомнения оставались. Всю жизнь Ч. Дарвина преследовал «кошмар Дженкина» — возражение следующего содержания: если среди поля красных маков появится белый, то после скрещивания он даст розовое потомство, а через 2–3 поколения исчезнет всякое воспоминание о белом цвете (ведь в природе нет «демона Максвелла» — существа, которое отбирает и сортирует информацию).
Лишь возникновение генетики дало возможность отвергнуть это возражение. Опровергнув концепцию Ж.Б. Ламарка, генетика помогла дарвинизму, объяснив, что появившийся признак не может исчезнуть, так как наследственный аппарат сохраняет случайно возникшее в нем, подобно тому, как сохраняются опечатки в книгах при их воспроизводстве.
Генетика сформировала новые представления об эволюции, получившие название неодарвинизма, который можно определить как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически. Другое общепринятое название неодарвинизма — синтетическая, или общая, теория эволюции. Механизм эволюции стал рассматриваться как состоящий из двух частей: случайных мутаций на генетическом уровне и наследования наиболее удачных с точки зрения приспособления к окружающей среде мутаций, так как их носители выживают и оставляют потомство.
Схематически механизм эволюции можно представить следующим образом:
мутация → появление нового признака → борьба за существование → естественный отбор.
«Теория Дарвина в ее сегодняшней форме содержит, собственно, два независимых утверждения. Согласно одному из них в процессе воспроизведения испытываются все новые формы, которые в своем большинстве при данных внешних обстоятельствах снова исчезают как непригодные; сохраняются лишь немногие приспособленные. Во-вторых, предполагается, что новые формы возникают вследствие чисто случайных нарушений генной структуры»[96]. Некоторые из событий, приводимых в качестве доказательства эволюционной гипотезы, воспроизводимы в лаборатории, однако это не означает, что они действительно имели место в прошлом, а свидетельствует об их возможности. На многие возражения до сих пор нет ответа. Поэтому концепция Дарвина требует дальнейшего подтверждения.
1. Чем отличается ДНК от РНК?
2. Какие виды РНК вы знаете?
3. Каков механизм воспроизводства жизни на молекулярном уровне?
4. Что такое рибосома?
5. Что такое ген?
6. Что изучает генетика?
7. Какой вклад в теорию эволюции внесла генетика?
8. Чем занимается генная инженерия?
9. Что такое биосинтез и как он происходит в организме?
10. Что такое общая теория эволюции? Каков ход эволюции на Земле?
I. Ответьте на вопросы.
1. Что такое ген, ДНК, РНК, хромосома, рибосома, аминокислота, мутация, генотип, фенотип, онтогенез, филогенез, доминантность и рецессивность?
2. Как из одной оплодотворенной клетки возникает организм?
3. Что такое самовоспроизводство и каков механизм самовоспроизводства жизни на молекулярном уровне?
4. Является ли ампутация ноги мутацией?
5. Как определить, что приобретенные признаки не наследуются? Как это показали опыты А. Вейсмана с мышами?
6. Каковы суть и основание возражения против теории эволюции Ч. Дарвина?
II. Прокомментируйте высказывания.
«Так как рождается гораздо больше особей каждого вида, чем может выжить, и так как между ними поэтому часто возникает борьба за существование, то из этого следует, что любое существо, если оно хотя бы незначительно изменится в направлении, выгодном для него в сложных и нередко меняющихся условиях его жизни, будет иметь больше шансов выжить и, таким образом, будет сохраняться естественным отбором. В силу действия закона наследственности всякая сохраненная отбором разновидность будет размножаться в своей новой, видоизмененной форме» (Ч. Дарвин).
III. Прокомментируйте схему.
Воспроизводство живого.
Репликация ДНК → транскрипция (запись на информационной РНК) → трансляция (биосинтез в рибосоме с помощью транспортной РНК, доставляющей аминокислоты).
Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. — СПб., 1991.
Кендрью Дж. Нить жизни. — М., 1968.
Краткий миг торжества: Сб. ст. / Сост. В. Черникова. — М., 1989.
Глава 13Экология и учение о биосфере
Как считают большинство биологов, примерно 1 млрд. лет назад произошло разделение живых существ на два царства — царство растений и царство животных. Различия между ними можно сгруппировать по трем признакам: по структуре клеток и их способности к росту, по способу питания и по способности к движению.
Отнесение живых существ к растениям и животным проводится не по каждому признаку, а по совокупности различий. Так, кораллы, моллюски, речная губка-бодяга всю жизнь остаются неподвижными и тем не менее по другим свойствам относятся к животным. Существуют насекомоядные растения, которые по способу питания считаются животными. Выделяют и переходные типы. Так, например, эвглена зеленая питается, как растение, а двигается, как животное. И все же три отмеченные группы различий являются основными в подавляющем большинстве случаев. Кристаллы растут, но не воспроизводятся; растения воспроизводятся, но не двигаются; животные двигаются и воспроизводятся. В то же время у растений некоторые клетки сохраняют способность к активному росту на протяжении всей жизни организма. В пластидах — белковых телах клеток растений — заключен хлорофилл, придающий растениям зеленую окраску. Его наличие связано с основной космической функцией растений — улавливанием и превращением солнечной энергии. Эта функция определяет строение растений. «Свет лепит формы растений, как из пластического материала», — говорил австрийский ботаник И. Визнер. По словам В.И. Вернадского, «в биосфере видна неразрывная связь между освещающим ее световым солнечным излучением и находящимся в ней зеленым живым миром организованных существ»[97].
У животных клеток есть центриоли, но нет хлорофилла и клеточной стенки, мешающей изменению формы. Что же касается различий в способе питания, то большинство растений необходимые для жизни вещества получает в результате поглощения минеральных соединений, а животные питаются готовыми органическими соединениями, которые создают растения в процессе фотосинтеза.
В ходе развития животного мира происходила дифференциация органов по функциям, которые они выполняют. Так возникли двигательная, пищеварительная, дыхательная, кровеносная, нервная системы и органы чувств.
В XVIII–XIX вв. ученые потратили много усилий для систематизации всего многообразия растительного и животного мира. Появилось новое направление в биологии — систематика. Были созданы классификации растений и животных в соответствии с их отличительными признаками. Основной структурной единицей был признан вид, а более высокие уровни составили последовательно род, отряд, класс.
На Земле существует 500 000 видов растений и 1,5 млн. видов животных, в том числе позвоночных — 70 000, птиц — 16 000, млекопитающих — 12 540 видов. Подробная систематизация различных форм жизни создала предпосылки для изучения живого вещества как целого, что впервые осуществил выдающийся русский ученый В.И. Вернадский в учении о биосфере.
В развитие биологии в XX в. большой вклад внесли русские ученые. Мы говорили о первой научной модели происхождения жизни, созданной А.И. Опариным.
Русская биологическая школа имеет давние традиции. В.И. Вернадский был учеником выдающегося почвоведа В.В. Докучаева, который создал учение о почве как своеобразной оболочке Земли, являющейся единым целым, включающим в себя живые и неживые тела. По существу, учение о биосфере было продолжением и распространением идей В.В. Докучаева на более широкую сферу реальности. В дальнейшем развитие биологии в этом направлении привело к созданию одной из основных наук второй половины XX в. — экологии.
Существуют два основных определения понятия «биосфера». Первоначально биосфера понималась как совокупность всех живых организмов на Земле. В.И. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, выдвинул принцип неразрывной связи живого и неживого, переосмыслив понятие биосферы. В его понимании биосфера — это единство живого и неживого.
Такое толкование определило взгляд В.И. Вернадского на проблему происхождения жизни на Земле. Рассматривались следующие варианты: жизнь возникла до образования Земли и была занесена на нее; жизнь зародилась после образования Земли; жизнь зародилась вместе с формированием Земли. Вернадский придерживался последней из этих точек зрения и считал, что нет убедительных научных данных о том, что живое когда-либо не существовало на нашей планете. Иными словами, биосфера была на Земле всегда.