Частицы - переносчики взаимодействий

Перечень известных частиц не исчерпывается лептонами и адронами, образующими строительный материал вещества. Есть еще один тип частиц, которые непосредственно обеспечивают четыре фундаментальных взаимодействия, т.е. образуют своего рода «клей», не позволяющий миру распадаться на части.

Переносчиком электромагнитного взаимодействия выступает фотон.

Глюоны – переносчики сильного взаимодействия (связывают кварки попарно или тройками).

Переносчики слабого взаимодействия три частицы — W ^± и Z ⁰  - бозоны.

Высказывается мнение, что возможно существование и переносчика гравитационного поля – гравитона. В принципе гравитоны можно зафикси­ровать в эксперименте. Но поскольку гравитационное взаимодействие очень слабое и в квантовых процессах практически не проявля­ется, то непосредственно зафиксировать гравитоны очень сложно и пока не удалось.

Классификация частиц на лептоны, адроны и переносчики взаи­модействий исчерпывает мир известных нам субатомных частиц. Каждый вид частиц играет свою роль в формировании структуры материи. Вселенной.

ТЕМА 6. ЭВОЛЮЦИОННАЯ ИДЕЯ В БИОЛОГИИ. СОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОГО

Теории возникновения жизни

Креационизм (creatio – создание, сотворение) – теория божественного сотворения жизни.

Теория самопроизвольного зарождения жизни – жизнь возникает непрерывно и самопроизвольно из неживой материи.                   

Эта теория господствовала со времен Аристотеля. В 16 веке её активно развивали Парацельс и Ван Гельмонт (метод производства мышей из пшеничных зерен, помещенных в шкаф вместе с грязным бельем). Итальянский врач Франческо Реди продемонстрировал, что на самом деле насекомые, жабы, лягушки и пр. рождаются из оплодотворенных яиц. Однако этот вопрос возник снова примерно в 1675 году вслед за открытием микроорганизмов. Нидхем показал, что если баранью подливку и подобные ей настои нагреть, а затем герметически закрыть в сосуде, то в течение нескольких дней они обязательно порождают микроорганизмы. Он полагал, что раз нагревание убивает все ранее существовавшие микроорганизмы, то полученный результат служит доказательством самозарождения. Окончательно опроверг идею самозарождения Пастер.

Теория панспермии – теория занесения жизни на Землю из космоса. Согласно этому представлению, “зародыши жизни” блуждают в космическом пространстве до тех пор, пока не попадают на планету с подходящими условиями. В 1908 г. Аррениус предположил, что бактериальные споры и вирусы могут уноситься с планеты, где они существовали под действием электростатических сил, а затем перемещаться в космическом пространстве под давлением света.

В последние годы американские астрофизики Хойл и Викрамасингхом пришли к заключению, что не менее 80% частиц межзвездной пыли состоят из клеток бактерий и морских водорослей.

Совсем недавно возникла гипотеза “направленной панспермии”, согласно которой жизнь на Землю занесена не случайно, доставлена разумными существами.

Теория биохимической эволюции. Современная теория происхождения жизни впервые была сформулирована А.И.Опариным в 1924г. Он утверждал, что условия на первичной Земле отличались от современных: в земной атмосфере того времени отсутствовал кислород. В ходе химических реакций синтезировались органические соединения, которые накапливались в океане. Энергией химические реакции обеспечивало коротковолновое излучение, которое в наши дни не пропускается к поверхности озоновым слоем.

Предполагается, что в хаосе химических реакций закреплялись реакции циклических типов, обладающие способностью к самоподдержанию.

Одновременно с отбором циклических реакций происходила самосборка липидных оболочек, которые отделяли объемы с упорядоченными реакциями от окружающей среды, не лишая их возможности обмена со средой.

Каким-то образом процесс самосборки оболочек и процесс отбора циклических реакций объединялись и привели к появлению неравновесных, отделенных от окружающей среды самоподдерживающихся образований, которые стали предшественниками простейшей клетки.

Теория эволюции Ламарка.

Ж.Б. Ламарк, ботаник при Королевском ботаническом саде, первый предложил развернутую концепцию эволюции органическогомира.Ламарк сформулировал гипотезу эволюции, базирующуюся на следующих принципах:                       

· принцип градации (стремление к совершенству, к повышению организации);                                       

· принцип прямого приспособления к условиям внешней среды, который, в свою очередь, конкретизировался в двух законах:

o во-первых, изменения органов под влиянием продолжительного упражнения, (неупражнения) сообразно новым потребностям и привычкам;

o во-вторых, наследования таких приобретенных изменений новым поколением.

Согласно этой теории, современные виды живых существ произошли от ранее живших путем приспособления, обусловленного их стремлением лучше гармонизировать с окружающей средой. Например, жираф, доставая растущие на высоком дереве листья, вытягивал свою шею, и это вытягивание было унаследовано его потомками.

Хотя эволюционная концепция Ламарка казалась его современникам надуманной и мало кем разделялась, тем не менее, она носила новаторский характер, была первой обстоятельной попыткой решения проблемы эволюции органических форм.

 

Катастрофизм.

Иным образом конкретизировалась идея развития в учении катастрофизма (Ж. Кювье, Л. Агассис, и др.).

Главный принцип катастрофизма: история Земли есть процесс периодической смены одного типа геологических изменений другим, причем между сменяющими друг друга периодами нет никакой закономерной, преемственной связи, как нет ее между факторами, вызывающими эти процессы. По отношению к органической эволюции эти положения конкретизировались в двух принципах:

во-первых, в принципе коренных качественных изменений органического мира в результате катастроф;

во-вторых, в принципе прогрессивного восхождения органических форм после очередной катастрофы.

Только в периоды катастроф исчезают одни виды животных и растений и появляются другие, качественно новые. 

Эмпирические предпосылки катастрофизма: отсутствие палеонтологических связей между исто­рическими сменяющими друг друга флорами и фаунами; существова­ние резких перерывов между смежными геологическими слоями; от­сутствие переходных форм между современными и ископаемыми видами; малая изменяемость видов на протяжении культурной исто­рии человечества; устойчивость, стабильность современных видов; редкость случаев образования межвидовых гибридов; обнаружение обширных излияний лавы; обнаружение смены земных отложений морскими и наоборот; наличие целых серий перевернутых пластов, существование трещин в пластах и глубинных разломов коры.

Значение этой концеп­ции в истории геологии, палеонтологии, биологии велико. Катастро­физм способствовал развитию стратиграфии, связыванию истории развития геологического и биологического миров, введению пред­ставления о неравномерности темпов преобразования поверхности Земли, выделению качественного своеобразия определенных перио­дов в истории Земли и др.

Дарвинизм

Дарвиновская теории эволюции, изложенная в работе «Происхождение видов» (1859г) опирается на следующие принципы:

• борьбы за существование;

• наследственности и изменчивости;

• естественного отбора.

«Борьба за существование» - каждый вид производит больше особей, чем их выживает до взрослого состояния; среднее количество взрослых особей находится примерно на одном уровне; каждая особь в течение своей жизнедеятельности вступает во множество отношений с биоти­ческими и абиотическими факторами среды (отношения между организмами в популяции, с абиотическими факторами среды и др.).

Дарвин разграничивает два вида изменчивости – определенная и неопределенная.

Определенная изменчивость (в современной терминологии — адаптивная модификация) – способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, пишу и др.). По современным представлениям адаптивные модификации не наследуются и потому не могут постав­ить материал для органической эволюции.

Неопределенная изменчивость (в современной терминологии – мутация) предполагает существование изменений в организме, которые происходят в самых различных направлениях. Неопределенная изменчивость в отличие от определенной носит наследственный характер, и незначительные отличия в первом поколении усиливаются в последующих. Дарвин подчеркивал, что решающую роль в эволюции играют именно неопределенные изменения. Неопределенная изменчивость связана обычно с вредными и нейтральными мутациями, но возможны и такие мутации, которые в определенных условиях оказываются перспективными, способствуют органическому прогрессу.

Естественный отбор – механизм, который позволяет выбраковывать ненужные формы и образовывать новые виды. Тезис о естественном отборе является ведущим принципом дарвиновской теории. В нем отражается одна из фундаментальных черт живого – диалектика взаимодействия органической системы и среды. Эти принципы являются краеугольным основанием научной биологии.