Происхождение жизни на Земле.

План лекции:

1. ЭРЫ РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ

2. ТЕОРИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ.

3. НАПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ.

4. ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ЭВОЛЮЦИИ

5. ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЕСТЕСТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА.

6. ЭТАПЫ АНТРОПОГЕНЕЗА.

Согласно современным представлениям, Земля возникла 3 – 5 млрд. лет тому назад – либо в результате отделения части от Солнца, либо вследствие концентрации вокруг солнца пылевидной, газообразной материи, из которой в последствии образовались сгустки – планеты солнечной системы.

Вначале Земля представляла собой расплавленное вещество, температура которого была 1000 и выше градусов, свободного кислорода не было, Земля была мертва. По мере остывания Земли на ней образовалась земная кора, возникла атмосфера. Сгущение водяных паров способствовало образованию водоемов, возникли условия, пригодные для жизни. В развитии Земли различают следующие эры:

· Догеологическая – 2 – 3 млрд. лет – формирование земной коры, атмосферы; жизни еще не было.

· Архейская – 1 млрд. лет – возникла жизнь, представленная безклеточными организмами, лишенными ядра, это микроскопические комочки живого белка в виде колец, капель. Позднее возникли одноклеточные организмы, бактерии, сине-зеленые водоросли – имеющие оболочку, ядро. В конце этой эры образовались многоклеточные организмы. Считается, что в это время сформировались примитивные формы полового размножения.

· Протерозойская – 500 млн. лет. Характеризуется горообразованием, похолоданием. Появились губки, медузы, раки, хордовые.

· Палеозойская – 350 млн. лет. Животные шагнули на сушу – скорпионы, многоножки, зверозубые рептилии. Большого развития достигли семенные растения типа хвойных.

· Мезозойская – 150 – 170 млн. лет. Широко распространились пресмыкающиеся – водные и надводные – крокодилы, черепахи, ящерицы (5 м, 10 м), в воздухе – древние птицы. Именно в эту эру появились первые млекопитающие (величиной с крысу). Конец этой эры ознаменовался вымиранием большого количества видов пресмыкающихся. Считается, что причина этого – быстрое похолодание и распространение более приспособленных форм – птиц и млекопитающих.

· Кайнозойская – 60 – 70 млн. лет. Главная черта – появление на Земле человека. Изменился климат земли – похолодало. Животные, которые могли переместиться к югу, выжили, те, которые не могли – вымерли. К концу этой эры формируются климатические условия, сходные с современными.

Теории происхождения жизни на Земле.

1 – теории биогенеза – живое от живого.

2 – теории абиогенеза – живое от неживого.

В средние века теория зарождения жизни нашла отражение в наивных представлениях о том, что черви возникают из навоза, мыши – из грязного белья, мухи – из мяса. В XV веке итальянский врач Франческо Реди попытался доказать несостоятельность этих теорий – в опытах с открытыми и закрытыми сосудами, куда помещались куски мяса. Итог в этом споре теорий подвёл гениальный французский ученый Луи Пастер – он готовил питательную смесь, кипятил ее, а затем помещал в сосуд с изогнутой многократно трубкой – питательная смесь осталась стерильной, т.к. микробы оседали в изгибах трубки.

Наиболее широкое признание в настоящее время получили следующие теории возникновения жизни на Земле:

1. Теория Опарина – согласно которой 2 – 3 млрд. лет назад на Земле сложились условия, при которых органические вещества образовались из неорганических под влиянием физических факторов среды. Сначала органические вещества находились в морях и океанах в виде растворов. При этом происходило соединение аминокислот между собой, а также с другими веществами. В результате образовались полужидкие белковые капли – коацерваты. Они не смешивались с окружающей средой, а процессы, происходящие между ними и окружающей средой, представляли зачатки обмена веществ. По мере эволюции коацерватов происходит их усложнение, возникли новые образования: включения, вакуоли, органоиды. На каком-то этапе развития коацерваты приобрели механизмы размножения и способность передавать наследственные качества из поколения в поколение. Несмотря на ряд свойств, характерных для живых организмов – рост, обмен веществ, коацерваты – это не живые существа, их рассматривают как формы органической преджизни.

2. Другая научная гипотеза исходит из того, что сначала образовались соединения типа нуклеиновых кислот – ДНК, РНК – способные к самокопированию. Далее эволюция привела к возникновению механизмов самовоспроизведения себе подобных и контролю за синтезом белка.

3. Существует также теория внеземного происхождения жизни – теория панспермии. Согласно этой теории, жизнь существует во Вселенной вечно, и если на какой-либо планете появляются условия, благоприятные для жизни, то занесенные сюда из космоса споры или зародыши организмов могут быть основой для эволюции живой природы на этой планете.

Однако – в космическом пространстве существуют ультрафиолетовое излучение, очень низкие температуры, которые губительно влияют на путешествующие живые организмы, споры. И даже если живые организмы были занесены из космоса, то каким образом они образовались где-то впервые?

Возможно ли сейчас возникновение жизни из неживой материи? Считается, что это маловероятно. Даже если предположить, что в районах с повышенной вулканической деятельностью, где существуют все необходимые химические элементы и могут образоваться органические вещества из неорганических, они будут уничтожены уже обитающими на планете микро- и макро-организмами. Таким образом, жизнь возникла на земле абиогенным путем, то есть из веществ неживой природы. В настоящее время живое может происходить только от живого (биогенно). Возникновение жизни на современном этапе абиогенным путем невозможно.

Развитие живой природы тесно связано с изменением облика Земли, с теми физическими, химическими превращениями, которые происходят в окружающей среде. Процесс эволюции растительного животного мира шел по пути приспособления к изменяющимся условиям существования.

Различают 3 главных направления органической эволюции.

1. Ароморфоз:

а) повышение организации

б) развитие приспособлений широкого действия

в) расширение среды обитания

Например: Человек

2. Идеоадаптация – не происходит улучшение организации, но в результате частных приспособлений организм оказывается лучше приспособлен к конкретным условиям среды.

Например: Скаты произошли от акул – но в связи с донным образом жизни изменили свой внешний облик.

3. Дегенерация – упрощение организации.

Например: глисты, паразиты, имеющие систему кровообращения и размножения.

Как уже было сказано выше – в кайнозойскую эру на Земле появился человек (Homo sapiens). И до настоящего времени вокруг этого факта идет борьба теорий. Одним из первых ученых, который указал на происхождение человека от обезьяноподобных обезьян, был Жан Батист Ламарк. Эти взгляды Ламарка развил Чарльз Дарвин в своем труде "Происхождение человека и половой отбор" (1871 г.). Он приводит сравнительно-анатомические и эмбриологические доказательства родства человека с обезьяной.

1. Сравнительно-анатомические доказательства:

1.) а) позвоночный столб, череп, пояс верхних и нижних конечностей;

б) головной мозг состоит из 5 отделов;

в) имеются аналогичные органы, которые выполняют сходные функции.

2.) Рудименты – копчик, мышцы ушной раковины.

3.) Атавизмы – шерсть на теле, хвостатые люди, сильно развитые клыки.

2. Эмбриологические доказательства – начиная с оплодотворения человеческий зародыш проходит все те же стадии, что и зародыш низших позвоночных, затем у него появляются признаки, характерные для млекопитающих. Это можно объяснить только тем, что человек является продуктом длительного исторического развития, что он происходит от животных предков горилл, шимпанзе. Человек не родственник обезьян, просто они произошли от общих предков, которые дали две самостоятельные ветви – человекообразных обезьян и современного человека. Движущей силой эволюции является, наряду с борьбой за существование и естественным отбором, наследственная изменчивость. Прошло не одно тысячелетие, прежде чем естественный отбор и изменчивость создали человекообразное существо, способное передвигаться на двух ногах. Освобождение передних конечностей позволило управлять простейшими орудиями труда. Другим важным фактором становления человека явилось развитие мышления, членораздельной речи, а в дальнейшем – использование огня и приручение животных, переход от растительной пищи к употреблению мяса.

Какими же были предки человека?

1. Древнейшие высшие обезьяны – парапитеки (30млн лет назад) рост 50 см.

2. Дриопетеки – 150 см.

3. Австралопитеки (130 – 150см).

4. Древнейшие люди: а) питекантроп

б) синантроп

г) гейделбергский человек

5. Древние люди – неадерталец

6. Современный человек – Homo Sapiens

Соответственно морфофизиологической организации люди образуют единственный вид рода Homo, относящийся к надсемейству Высших узконосых подотряда Человекообразных отряда приматов. Отряд приматов принадлежит к подклассу Плацентарных класса Млекопитающих типа Хордовых.

Особенности развития жизни в одной из ее ветвей привели к соединению в человеке социального и биологического. Характер взаимодействия социального и биологического в человеке нельзя представить как простое сочетание в некоторой пропорции. Биологические процессы с необходимостью происходят в организме человека и им принадлежит фундаментальная роль в организации важнейших сторон жизнеобеспечения и развития. Однако в популяции людей эти процессы не приводят к результатам, обычным для остального мира живых существ. Так в человеческом обществе, благодаря социальным факторам, естественный отбор утратил функцию видообразования. Это делает невозможным достижение закономерного биологического результата – появление новых видов рода Homo sapiens.

В процессе антропогенеза используется информация двух видов:

1) биологически целесообразная информация, которая зафиксирована в ДНК клеток в виде генетической программы.

2) информация социального наследования, освоение которой происходит в процессе его воспитания и обучения.

Этапы антропогенеза:

Начальный этап гоминизации заключается в освоении прямохождения, а простейшими орудиями становятся случайные предметы – это прогоминидная стадия (человек умелый) – (3 млн. лет назад). Следующая стадия – архантроп – (500 тысяч лет назад). Мозг достигает 1000 см², укорочена челюсть, язык становится более подвижным, появляется примитивная речь. На стадии палеоантропов (100 тысяч лет назад) возникают сложные формы коллективной деятельности, совершенствуются орудия труда, гоминцы начинают добывать огонь. 50 тысяч лет назад процесс антропогенеза вступил в стадию неоантропов – развитая речь, интеллект, коллективная трудовая деятельность – окультуривание растений и домашних животных – вышел из зависимости от сил природы. Морфофункциональная характеристика человека не изменилась со времени неоантропов. Именно на этом рубеже естественный отбор утратил доминирующую роль, и биологическая эволюция уступила место социальной.

Современное человечество принадлежит к одному виду – Homo sapiens. 3 главных признака характеризуют этот вид:

1) прямохождение

2) речь

3) мышление.

Вопросы для самоподготовки:

1. Перечислить эры развития Земли.

2. Раскрыть сущность теорий происхождения жизни на Земле.

3. Назвать основные направления и движущие силы эволюции.

4. Привести доказательства естественного происхождения человека.

5. Дать сравнительную характеристику человекообразных обезьян и человека.

ЛИТЕРАТУРА

1.Ахмадуллина Л.Г. Биология с основами экологии: Учеб. пособие. – М.: Изд-вл РИОР, 2006. – 128 с. – ISBN 5-9557-0288-1.

2.Биология: Учеб. литература для студентов мед. институтов / Под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Медицина, 1985. - 560 с.

3.Биология: учебное пособие для абитуриентов / Г.П. Охремчук, В.Е. Могилёв. – Хабаровск: издание ДВГАФК, 2000. – 140 с.

4.Волков, В.М. Биология: Учебное пособие для техникумов физ. Культуры / Волков Владимир Михайлович. Моск. гос. акад. физ. культуры - М.: Физкультура и спорт, 1983. – 176 с.

5.Генетика человека: Учебник для студентов ВУЗов / Шевченко В.А., Топорина Н.А., Соволинская Н.С. – М.: гуманитарный издательский центр Владос, 2002. – 240 с., ил.

6.Гилберт С. Биология развития.: в 3-х т. Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 96 с., ил.

7.Грин, Н. Биология: Пер. с анг. / Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. – В 3-х томах. – М.: Мир, 1993. – 368с.: ил.

8.Москатова А.К. Отбор юных спортсменов: генетические и физиологические критерии. / Методическая разработка. – М.: ГЦОЛИФК, 1983. – 39 с.

9.Сергиенко Л.П. Генетика и спорт. – М.: ФиС, 1990. – 171 с.

10.Сологуб, Е.В. Спортивная генетика: Учебное пособие / Сологуб Елена Владимировна, Таймазов Виктор Александрович. Моск. гос. акад.физ.культуры - М.: Терра-Спорт, 2000. - 127с. – ISBN 5-93127-096-5

11.Хрисанова, Е.Н. Антропология: / Хрисанова Елена Николаевна, Переводчиков Николай Всеволодович. – М.: Высшая школа, 2002. – 280 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Лекция1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЖИВОЙ МАТЕРИИ. 3

Лекция 2. КЛЕТКА. 9

Лекция 3. БИОСИНТЕЗ БЕЛКА В КЛЕТКЕ. 16

Лекция 4. КЛЕТКИ МЫШЕЧНОЙ И НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ. 21

Лекция 5. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК, РАЗМНОЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ. 28

Лекция 6. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ЧЕЛОВЕКА, РАЗВИТИЕ ДВИГАТЕЛЬНОЙ СФЕРЫ. 35

Лекция 7. СТАРОСТЬ КАК ЭТАП ОНТОГЕНЕЗА. 43

Лекция 8. ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА, СПОРТИВНЫЙ ОТБОР. 48

Лекция 9. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ. 55

ЛИТЕРАТУРА.. 64

 

 

Учебное издание

 

 

ОХРЕМЧУК ГАЛИНА ПАВЛОВНА

кандидат медицинских наук,

профессор

 

 

КРАТКИЙ КУРС ЛЕКЦИЙ

ПО БИОЛОГИИ

 

Учебное пособие

 

Подписано к печати 21.01.2009 г.

Бумага для множительных аппаратов. Формат 60 ×84 / 16. Усл. п.л. 2,5

Тираж 150 экз. Оперативный способ печати. Заказ № 17

 

Типография РИО Дальневосточной государственной академии физической культуры.

680028, г. Хабаровск, Амурский бульвар, 1