Концепции эволюции живых систем

Отличительные признаки живого от неживого.

Прежде всего, важно подчеркнуть, что мир живого чрезвычайно многообразен и имеет сложную структуру.

При попытке определить сущность жизни возникают значительные трудности. Большинство ученых убеждены, что жизнь представляет особую форму существования материального мира. Современная биология о вопросе сущности живого все чаще идет по пути перечисления основных свойств живых организмов или критериев жизни. Исходя из последних,

жизнь можно определить как высшую из природных форм движения материи, которая характеризуется

самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем, основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфороорганические соединения.

Важнейшими признаками жизни являются противостояние

энтропийным процессам, обмен веществ с окружающей средой, воспроизводство на основе генетического кода и молекулярная хиральность (диссиметрия – отсутствие зеркальной симметрии у молекул живой материи, приводящее к отклонению ими поляризованного луча света).

Фундаментальным свойством живых систем является их способность к самовоспроизведению, редупликации, обеспечиваемая, прежде всего, нуклеиновыми кислотами – молекулами ДНК и РНК.

Процесс самовоспроизводства состоит из трех частей: репликация, транскрипция и трансляция.

Репликация – это удвоение молекулы ДНК, необходимое для последующего деления клеток.

Транскрипция – это перенос кода ДНК, путем образования одноцепочечной молекулы информационной РНК на одной нити ДНК.

Трансляция – это синтез белка на основе генетического кода информационной РНК в особых частях клетки – рибосомах, куда доставляет аминокислоты транспортная РНК. Удалось доказать, что ДНК обладает способностью сохранять наследственную информацию организма. ДНК, находящиеся в клетке разделены на участки – хромосомы.

Участок молекулы ДНК, содержащий информацию об одном из набора белков организма, называют геном.

Для живой природы постоянное развитие — характерная черта, которая, впрочем, долго не замечалась человеком. На протяжении многих веков общепринятым было воспри­ятие всего многообразия живого как результата единовре­менного акта творения Природы в ее окончательном, неиз­менном виде. Это примитивное представление, оформлен­ное религиозными догматами, имело своей объективной ос­новой ограниченные возможности непосредственного чело­веческого восприятия мира и скудность строгих научных данных. Распространение идеи о непрерывном развитии, эволюции, происходящей в природе, становление эволюци­онной парадигмы в биологии началось в конце XVIII в. Вы­дающийся вклад в формирование эволюционного мышле­ния биологов принадлежит Ж.Б. Ламарку. Проблемы, по­ставленные Ламарком, были решены Ч. Дарвиным. В своей знаменитом труде «Происхождение видов путем естествен­ного отбора» (1859 г.) он изложил разработанную им эволю­ционную теорию.

Эволюционность живой природы подтверждается биоло­гией и родственными ей науками. Главными свидетельства­ми являются данные палеонтологии, систематики, инфор­мация о распространенности видов на Земле сейчас и в ран­ние периоды, морфологическое и биохимическое сходство живых организмов, данные эмбриологии и многие другие.

Общепринятой в естествознании в настоящее время можно считать концепцию биохимической эволюции. Со­гласно современному варианту концепции, жизнь зароди­лась на Земле естественным путем в результате химичес­ких, а затем — биохимических процессов. Причем, это яви­лось не маловероятной случайностью, а достаточно вероят­ным результатом самоорганизации.

Научная постановка проблемы происхождения жизни принадлежит Ф. Энгельсу, считавшему, что жизнь возник­ла не внезапно, а сформировалась в ходе эволюции материи. Современные представления о жизни восходят к гипотезам Опарина и Холдейна. А.И. Опарин в России и Дж. Холдейн в Англии в 1920-е гг. утверждали, что данные химии и гео­химии, полученные к тому времени, достаточны для того, чтобы представить естественный процесс развития систем, имеющих признаки живого./В концепции биохимической эволюции важную роль играет эволюция самой планеты Земля.

Центральным вопросом концепции биохимической эволюции является вопрос о характере предбиологической системы, появившейся в результа­те химической эволюции в тот «темный» миллиард лет земной истории. Этот вопрос решается приверженца­ми данной концепции на основе двух разных подхо­дов.

Первый подход реализован в гипотезах, построенных на идее голобиоза, то есть первичности структуры типа клеточной, наделенной способностью к элементарному обмену веществ. Такого подхода придерживался и Опа рин. Реконструируя возможный ход биохимической эво­люции, Опарин опирался на установленную эксперимен­тально возможность образования коллоидных гелей (студнеобразных смесей), образующихся при смешении белков и других высокомолекулярных соединений. Этот процесс был назван коацервацией. Согласно гипотезе Опарина образование поверхностно обособленных геле-вых структур (коацерватов) и было тем центральным событием, которое предшествовало началу биогенеза, то есть подлинной биологической эволюции на уровне пер­вичной клеточной структуры.

Альтернативный подход к данной проблеме использо­ван в группе гипотез, утверждающих первичность возник­новения в результате химической эволюции молекуляр­ной системы со свойствами генетического кода. Это идея генобиоза, получившая наибольшее признание на совре­менном этапе развития концепции биохимической эволю­ции. В рамках этого подхода возник вопрос о первичнос­ти одной из двух типов информационных молекул ДНК и РНК, и установлена первичность РНК.

Скачок эволюции «аминокислоты-живая клетка» до сих пор остается непознанным. Весь этот скачок с помо­щью с помощью ряда гипотез разбивается на цепочку ша­гов, но каждый шаг — во многом загадка, а вся схема — комплексная гипотеза.

Первоначально допускалась возможность случайной «сборки»: в результате многократных актов взаимодействия простых органических веществ случайно образовалась мо­лекула, способная нести и передавать генетическую инфор­мацию. Однако подсчеты показали, что вероятность подоб­ного процесса имеет порядок 1/10²⁰⁰⁰, и за время, отведен­ное геологической историей для синтеза простейших орга­низмов, осуществить его случайным перебором практичес­ки невозможно. Поэтому гипотеза случайного соединения не пользуется признанием. Английский астрофизик Фред Хойл высказался по этому поводу столь красочно, что его слова вошли в фольклор: эта идея «столь же нелепа и не­правдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесший­ся над мусорной свалкой, может привести₄к сборке «Боив-га-747».

Современная точка зрения на биохимическую эволю­цию базируется на идеях о самоорганизации в открытых сильнонеравновесных системах.

Итак, при рассмотрении проблемы возникновения жиз­ни естественным путем, то есть в рамках концепции био­химической эволюции, можно выделить три основных эта­па предположительного сценария перехода от живого к неживому:

1) этап синтеза исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосфе­ры и состояния поверхности ранней Земли;

2) этап синтеза биополимеров из накопившихся орга­нических соединений;

3) самоорганизация сложных органических соедине­ний, возникновение на их основе и эволюционное со­вершенствование процессов обмена веществом и воспро­изводства органических структур, завершающееся об­разованием простейшей клетки. Не все пока ясно с пер­выми двумя этапами, а в отношении третьего этапа не­которое прояснение наметилось лишь в самые после­дние годы.

В связи с данной концепцией возникает естественный вопрос об исключительности условий биохимической эволюции на планете Земля и соответственно об уни­кальности известной нам формы жизни. Постулируя, что в условиях, сходных с теми, которые имелись на молодой Земле, развитие живого вполне вероятно, можно прийти к естественному выводу о том, что в каких-то местах гро­мадной Вселенной должны встречаться формы»сизни, сходные с земными. На этой принципиальной позиции стоят многие ученые. Тем самым подхватывается змысль Джордано Бруно о множественности обитаемых ллиров.

Дата добавления: 2015-04-25