Эволюционное учение

многим «удавалось» наблюдать  зарождение разнообразных живых  существ, таких как насекомые, черви, угри, мыши, в разлагающихся или  гниющих остатках организмов. 

Эти «факты» считались весьма убедительными, до тех пор пока итальянский врач Франческо Реди (1626–1697) не подошел  к проблеме возникновения жизни  более строго и не подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. В 1668 г. Реди проделал следующий опыт. Он поместил мертвых змей в разные сосуды, причем одни сосуды накрыл кисеей, а  другие оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на мертвых змеях  в открытых сосудах; вскоре из яиц  вывелись личинки. В накрытых сосудах  личинок не оказалось. Таким образом  Реди доказал, что белые черви, появляющиеся в мясе змей, — личинки флорентийской  мухи и что если мясо закрыть и  предотвратить доступ мух, то оно  не «произведёт» червей. Опровергнув  концепцию самозарождения, Реди высказал мысль о том, что жизнь может  возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза). 

Подобных взглядов придерживался  и голландский ученый Антони ван  Левенгук (1632–1723), который, используя  микроскоп, открыл мельчайшие организмы, невидимые невооруженным глазом. Это были бактерии и протисты. Левенгук высказал мысль, что эти крошечные  организмы, или «анималькулы», как  он их называл, происходят от себе подобных.  

Мнение Левенгука разделял итальянский  ученый Ладзаро Спалланцани (1729–1799), который решил доказать опытным  путем, что микроорганизмы, часто  обнаруживаемые в мясном бульоне, самопроизвольно  в нем не зарождаются. С этой целью  он помещал жидкость, богатую органическими  веществами (мясной бульон), в сосуды, кипятил эту жидкость на огне, после  чего сосуды герметично запаивал. В  итоге бульон в сосудах оставался  чистым и свободным от микроорганизмов. Своими опытами Спалланцани доказал  невозможность самопроизвольного  зарождения микроорганизмов. 

Противники этой точки зрения утверждали, что жизнь в колбах не возникала  по той причине, что воздух в них  во время кипячения портится, поэтому  по-прежнему признавали гипотезу самозарождения.

Сокрушительный удар по этой гипотезе был нанесен в XIX в. французским  микробиологом Луи Пастером (1822–1895) и английским биологом Джоном Тиндалем (1820–1893). Они показали, что бактерии распространяются по воздуху и что  если в воздухе, попадающем в колбы  с простерилизованным бульоном, их нет, то и в самом бульоне они  не возникнут. Пастер пользовался для  этого колбами с изогнутым S-образным горлышком, которое служило для  бактерий ловушкой, тогда как воздух свободно проникал в колбу и выходил  из нее. 

Тиндаль стерилизовал воздух, поступающий  в колбы, пропуская его сквозь пламя или через вату. К концу 70-х гг. XIX в. практически все ученые признали, что живые организмы  происходят только от других живых  организмов, что означало возвращение  к первоначальному вопросу: откуда же взялись первые организмы?

• Гипотеза стационарного состояния

Согласно этой гипотезе Земля никогда  не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень  мало; виды также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой  этернизма (от лат. eternus — вечный). Это представление соответствует концепции вечной несотворенной Вселенной, характерной для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. В контексте современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.

• Гипотеза панспермии (приложение 8)

Гипотеза о появлении жизни  на Земле в результате переноса с  других планет неких зародышей жизни  получила название панспермии (от греч. pan — весь, всякий и sperma — семя). Эта гипотеза примыкает к гипотезе стационарного состояния. Её приверженцы поддерживают мысль о вечном существовании жизни и выдвигают идею о внеземном ее происхождении. Одним из первых идею о космическом (внеземном) происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер в 1865 г. Согласно Рихтеру жизнь на Земле не возникла из неорганических веществ, а была занесена с других планет. В связи с этим возникали вопросы, насколько возможно такое перенесение с одной планеты на другую и как это могло быть осуществлено. Ответы искали в первую очередь в физике, и неудивительно, что первыми защитниками этих взглядов выступили представители этой науки, выдающиеся ученые Г. Гельмгольц, С. Аррениус, Дж. Томсон, П.П. Лазарев и др.  

Согласно представлениям Томсона  и Гельмгольца, споры бактерий и  других организмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Лабораторные исследования подтверждают высокую  устойчивость живых организмов к  неблагоприятным воздействиям, в  частности к низким температурам. Например, споры и семена растений не погибали даже при длительном выдерживании в жидком кислороде или азоте.  

Современные приверженцы концепции  панспермии (в числе которых —  лауреат Нобелевской премии английский биофизик Ф. Крик) считают, что жизнь  на Землю занесена случайно или преднамеренно  космическими пришельцами. К гипотезе панспермии примыкает точка зрения астрономов Ч. Викрамасингха (Шри-Ланка) и Ф. Хойла (Великобритания). Они считают, что в космическом пространстве, в основном в газовых и пылевых  облаках, в большом количестве присутствуют микроорганизмы, где они, по мнению ученых, и образуются. Далее эти  микроорганизмы захватываются кометами, которые затем, проходя вблизи планет, «сеют зародыши жизни».

• Биохимическая теория (приложение 9)

Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А.И. Опарин (1894–1980). В 1924 г. он опубликовал  работы, в которых изложил представления  о том, как могла возникнуть жизнь  на Земле. Согласно этой теории, жизнь  возникла в специфических условиях древней Земли и рассматривается  Опариным как закономерный результат  химической эволюции соединений углерода во Вселенной.

 По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни  на Земле, может быть разделен на три  этапа:

• Возникновение органических веществ.
• Образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.).
• Возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов.

Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников  среди современных учёных. Земля  возникла около пяти миллиардов лет  назад; первоначально температура  её поверхности была очень высокой (до нескольких тысяч градусов). По мере её остывания образовались твёрдая  поверхность (земная кора — литосфера).  

Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла  эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда  температура Земли опустилась ниже 100ºС, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это  время, в соответствии с представлениями  А.И. Опарина, состоялся абиогенный синтез, то есть в первичных земных океанах, насыщенных разными простыми химическими соединениями, «в первичном  бульоне» под влиянием вулканического тепла, разрядов молний, интенсивной  ультрафиолетовой радиации и других факторов среды начался синтез более  сложных органических соединений, а  затем и биополимеров. Образованию  органических веществ способствовало отсутствие живых организмов — потребителей органики — и главного окислителя — кислорода. Сложные молекулы аминокислот  случайно объединялись в пептиды, которые, в свою очередь, создали первоначальные белки. Из этих белков синтезировались  первичные живые существа микроскопических размеров.

На сегодняшний день среди биологов преобладает гипотеза РНК-мира, утверждающей, что между химической эволюцией, в которой размножались и конкурировали  отдельные молекулы и полноценной  жизнью, основанной на модели ДНК—РНК—белок, был промежуточный этап, на котором  размножались и конкурировали между  собой отдельные молекулы РНК. Уже  есть исследования, показывающие, что  некоторые молекулы РНК обладают автокаталитическими свойствами и  могут обеспечивать самовоспроизведение  без участия сложных белковых молекул. 

Современная наука еще далека от исчерпывающего объяснения, как конкретно  неорганическое вещество достигло высокого уровня организации, характерного для  процессов жизнедеятельности. Тем  не менее, ясно, что это был много  ступенчатый процесс, в ходе которого уровень организации вещества шаг  за шагом повышался. Восстановить конкретные механизмы этого ступенчатого усложнения — задачу будущих научных исследований. Эти исследования идут по два основным направлениям:

• сверху вниз: анализ биообъектов и изучение возможных механизмов образования их отдельных элементов,
• снизу вверх: усложнение «химии» — изучение всё более сложных химических соединений.

Пока добиться полноценного соединения этих двух подходов не удалось. Тем  не менее, биоинженеры уже сумели «по чертежам», то есть, по известному генетическому коду и структуре  белковой оболочки собрать из биологических  молекул простейший живой организм — вирус. Тем самым доказано, что  для создания живого организма из неживой материи не требуется  сверхъестественного воздействия. Так что необходимо лишь ответить на вопрос, как этот процесс мог  пройти без участия человека, в  естественной среде. 

Происхождение и эволюция человека

Еще в античное время Анаксимен, Аристотель признавали человека "родственником" животных. К.Линней в XYIII веке впервые относит  человека к отряду приматов, который  включает обезьян и полуобезьян  и дает ему видовое название Homo sapiens ( человек разумный ). Первую гипотезу естественного происхождения человека высказал Ж.Б.Ламарк в своем труде "Философия зоологии" ( 1809 ). Исходным предком человека он считал "четверорукое" высокоразвитое существо, которое перешло  к наземному образу жизни, приобрело  вертикальное положение тела. Дарвин в XIX веке, разрабатывая свою теорию естественного  отбора и накапливая сведения о процессах, происходящих в живой природе, был  уверен, что человеческий род не является исключением и своим  существованием обязан постепенной  эволюции одного из стволов животного  мира. В 1871 году вышла его книга "Происхождение  человека". Дарвин приводит факты  из сравнительной анатомии, эмбриологии  о родстве с млекопитающими, особенно с обезьянами. По Дарвину, предок человека не современные обезьяны, а приматы, которые жили в прошлые эпохи. Дарвин решил проблему происхождения  человек а лишь с позиции биологии, исходя из теории естественного отбора. Последователями Дарвина в XIX веке были Т.Гексли, Э.Геккель, Э.Дюбуа. Данные палеонтологии, анатомических исследований подтвердили доказательства Дарвина  о происхождении человека. В 1866 году Ф.Энгельс в работе

"Роль  труда в процессе превращения  обезьяны в человека" показывает, что становление человека происходило  на основе социально-экономических  закономерностей, а ведущим фактором  в становлении человека был  труд.

Найденные костные останки ископаемых предков человека позволяют считать, что формирование его как биологического вида прошло 4 основных этапа эволюции гоминид: предшественник человека (проантроп), древнейший человек (архатроп), древний человек (палеоантроп), человек современного типа                           (неоантроп). (приложение 11)

• Дриопитеки

Примерно 25 млн.лет назад от высших узконосых обезьян отделились две  ветви, которые привели к образованию  двух семейств: понгид ( гиббон, горилла ,орангутанг, шимпанзе ) и гоминид, давших начало возникновению человека. Предполагается, что ближайшим общим предком  человека и понгид была группа дриопитеков (древесные обезьяны ), обитавших  в миоцене. Развитая хватательная функция  кисти позволила хорошо манипулировать предметами и явилась предпосылкой превращения в руку человека. У  них развита забота о потомстве  благодаря стадному образу жизни, тесной связи матери и детеныша.

Наиболее древним представителем гоминид считают рамапитек, останки  которого обнаружены в Индии     ( возраст отложений 12 млн.лет).В 1948 г. М.Лики обнаружила на о-ве Рузинга (оз.Виктория в Африке ) остатки черепа древнейшей обезьяны, которые позволили рассматривать  ее как возможного предка понгид и  гоминид. Стадия проантропа ( древнейшие австралопитековые ) В 1924 г. в южно-африканских  отложениях Р.Дартом и Р.Брумом были обнаружены останки древнейшей предковой  формы человека. Вскоре была описана  более поздняя форма - парантроп. В 1959-60гг. в Танзании ( Восточная Африка ) Луисом и Мере Лики были найдены  остатки черепа, плечевая и бедренная  кости существа, которые напоминали австралопитека и парантропа. Его  назвали зинджантроп. Проантроп, парантроп, зинджантроп объединены в один род  автролопитековых. Они сочетали в  себе признаки обезьяны и человека. Таз и нижние конечности похожи на таз и ноги человека.

• Стадия архантропа

В 1891 г. Э.Дюбуа обнаружил на о.Ява  остатки питекантропа. Яванский человек  был близок к современному типу. Позднее его включили в род  гомо и назвали человек прямоходящий. Объем мозга у такого человека составлял 800-1200 куб.см. Вместе с тем  яванский человек обладал низким лбом, малой высотой черепа и его  массивностью, у него сильно развиты  надбровные валики. В 1972 г. Р.Лики обнаружил  на берегу оз.Рудольфа ( Восточная Африка ) череп, более напоминающий череп  современного человека, чем питекантроп. Это свидетельствует о том, что  в Восточной Африке наряду с австралопитековыми обитала прямоходящая разновидность Homo erectus. Объем черепной коробки этого  примата 800-900 куб.см.