А основные теории происхождения жизни на Земле.

Наука пытается дать ответы на многие важнейшие вопросы, но, пожалуй, самыми интересными являются вопрос о происхождении жизни, а также вопрос, о происхождении разума и, в частности, человека. Надо сказать, что такие вопросы более всего вызывают энтузиазм у противников теории эволюции. По их мнению, теория эволюции не может удовлетворительно ответить на эти вопросы, а значит, она не верна.

Нет ни одного народа мира, в легендах которого не говорилось бы о происхождении мира. Например, древние греки считали, что мир возник из первичного хаоса. Хаос породил бессмертных богов и все живое. Боги же внесли в этот мир упорядоченность и наделили человека разумом.

После того, как христианство стало государственной религией Римской империи, официальной точкой зрения стало сотворение мира и всего живого Богом.

Этой точке зрения противостояла мысль о естественном зарождении жизни из неживой материи.

В настоящее время существует несколько теорий, объясняющих происхождение жизни на Земле:

1. креационизм – теория сотворения жизни;

2. теория панспермии;

3. теория биохимической эволюции.

Б) Креационизм и панспермия.

В начале ХХ века креационизм, казалось, был похоронен. Однако, после второй мировой войны в США образовалась группа ученых, которые пытаются доказать истинность библейских мифов о сотворении мира с научной точки зрения.

Креационисты пытаются опровергнуть теорию эволюции живых существ. Для этого они пытаются доказать, что Земля не такая древняя планета, а палеонтологические данные объяснить в стиле катастрофизма.

Они считают библию закодированным посланием от Творца и трактуют её первую книгу Бытия в терминах современной науки.

Думается, что исследования такого типа, при всей кажущейся архаичности и наивности, играют важное роль, так как вскрывают слабые места теории эволюции и теории происхождения жизни, которых, к сожалению, немало.

Другой альтернативой гипотезе происхождения жизни является гипотеза вечности жизни. Согласно этой гипотезе, жизнь во Вселенной существует вечно и переносится с планеты на планету с помощью метеоритов, комет или других космических тел. Эту гипотезу поддерживал, например, Владимир Иванович Вернадский.

Думается, что эта гипотеза ничего не объясняет и является отголоском того времени, когда эволюционные идеи не проникли в астрономию и астрофизику. Теперь считается, что Вселенная существует не вечно, а значит, на каком-то этапе её развития возникла жизнь. Гипотеза панспермии снимает этот вопрос с повестки дня, а точнее отодвигает его на неопределенное время. Модификацией этой гипотезы следует считать идею о посещении Земли инопланетянами, которые, так сказать, посеяли жизнь на нашей планете.

В) Абиогенная эволюция.

Среди ученых, пожалуй, самой популярной остается теория возникновения жизни абиогенным путем. В 20-х годах ХХ века российский ученый Александр Иванович Опарин высказал предположение, что при мощных электрических разрядах в атмосфере Земли, которая 4 – 4,5 миллиарда лет назад состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды, могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни. Это предсказание Опарина нашло экспериментальное подтверждение, как в нашей стране, так и за рубежом. При пропускании электрического разряда, через смесь газов, которая моделировала атмосферу древней Земли, удалось получить абиогенным путем ряд простейших органических из неорганических веществ.

Согласно теории Опарина химическая эволюция прошла ряд этапов.

Первый этап происходил при формировании Земли как планеты. Именно тогда могли сформироваться первые углеводороды.

Спектральный анализ многих космических объектов показывает наличие простейших органических веществ необходимых для абиогенного синтеза аминокислот, нуклеотидов и других первичных кирпичиков жизни. Например, формальдегид, углекислый газ – самые распространенные в межзвездной среде соединения. Метан присутствует в атмосфере Солнца. В атмосфере Юпитера и его спутников обнаружен аммиак.

Второй этап абиогенной эволюции состоит в превращении исходных углеродистых соединений во все более сложные вещества.

Современные данные указывают на то, что при формировании планет образуются органические вещества, из которых затем могут синтезироваться более сложные органические соединения. Отсутствие озонового экрана дает энергию для такого синтеза, так как поверхность планет в этом случае подвергается воздействию жесткого космического излучения. Не исключено, что абиогенный синтез происходил в поверхностных слоях безжизненного тогда Мирового океана. Это привело к возникновению, так называемого первичного бульона.

Эти предположения также были подтверждены экспериментально.

Третьим этапом абиогенной эволюции было формирование в первичном бульоне так называемых пробионтов.

Пробионты – это многомолекулярные открытые системы, способные взаимодействовать с окружающей их внешней средой, расти и размножаться.

Наиболее перспективным объектом для моделирования пробионтов могут служить коацерватные капли или просто коацерваты. Коацерваты – это своеобразные сгустки, которые образуются в коллоидных растворах. Вам они хорошо известны – это капли жира в мясном бульоне. Коацерваты могут поглощать различные вещества. Под действием внешних сил коацерватные капли могут дробиться. Конечно, коацерваты – это только модели пробионтов.

Четвертый этап абиогенной эволюции связан с дальнейшим совершенствованием пробионтов – их обмена веществ, молекулярной структуры на основе предбиологического отбора, и образованием первичных организмов.

Особое значение в эволюции пробионтов сыграло формирование каталитических систем. До сих пор остается загадочным, как в этих условиях возникли комплексы матричного синтеза ДНК, РНК, как возникли рибосомы и так далее.

Подведем некоторый итог сказанному.

1. Если жизнь возникла абиогенным путем, этому процессу должна была предшествовать длительная химическая эволюция.

2. Возникновение жизни – это этап эволюции материи во всей Вселенной.

3. По-видимому, абиогенная эволюция происходила по следующей схеме: атомы объединялись в простые молекулы, которые образовывали макромолекулы; макромолекулы, образовали ультрамолекулярные структуры – пробионты, а те образовали простейшие организмы.

4. Первичная атмосфера Земли носила восстановительный характер, и поэтому первые организмы были гетеротрофы.

5. Дарвиновский принцип естественного отбора действовал и на предбиологическом уровне.

6. В настоящее время живое происходит только от живого, то есть биогенным путем.

Теория Опарина удовлетворяет далеко не всех ученых. Она не раз критиковалась с разных точек зрения. Зная лишь одну модель жизни, мы вряд ли можем дать однозначный ответ на вопрос о правильности или ошибочности этой теории.

2. Происхождение человека.

А) Доказательства происхождения человека от животных.

Вопрос о происхождении человека более частный, но не менее интересный. Существуют две версии происхождения человека. Первая – человек создан Богом по образу его и подобию. Вторая – человек продукт эволюции животных, в частности обезьян.

Доказательства животного происхождения человека скрыты в наших телах, развитии эмбрионов, в наших хромосомах.

Само строение нашего тела указывает на происхождение человека от животных. В нашем организме насчитывается несколько десятков рудиментарных черт и органов, таких как аппендикс или мышцы, с помощью которых наши предки умели двигать ушами.

Сравнительная анатомия указывает на то, что ближе всего к человеку стоят обезьяны. Именно к отряду приматов отнес человека ещё в 18 веке великий шведский натуралист и систематик Карл Линней.

Приматы – это отряд млекопитающих, которые приспособлены к жизни, главным образом, на деревьях. Они отличаются чертами, сближающими их с людьми: сильно развитыми полушариями головного мозга, хорошо развитой рукой, дифференцированной системой зубов, совершенными органами чувств, причем обладают цветным зрением.

Это отряд подразделяют на два подотряда: полуобезьян и настоящих обезьян. Обезьяны, в свою очередь, подразделяются на две группы – широконосые и узконосые. Широконосые обезьяны обитают в Новом свете, и поэтому их называют ещё обезьянами Нового света. Узконосые обезьяны обитают в Старом свете, их называют обезьянами Старого света. Наиболее близко к человеку стоит семейство человекообразных обезьян. В это семейство входят четыре рода: шимпанзе, гориллы, орангутанги и гиббоны.

Даже внешний облик человека и антропоидов имеет много общего: крупные размеры тела, длинные по отношению к туловищу конечности, длинная шея, широкие плечи, отсутствие седалищных мозолей, выступающий из полости лица нос, сходная форма ушной раковины и так далее. Тело антропоидов покрыто шерстью без подшерстка, через которую просвечивается кожа. Весьма схожа также мимика человекообразных обезьян и человека.

Есть значительное сходство и в строении внутренних органов: количество долей легких, число сосочков в почке, сходное строение гортани и многое, многое другое.

Очень близки антропоиды к человеку и по числу хромосом. Например, у человека их 46, а у антропоидов – 48. Хромосомы похожи по форме и размерам.

Сходство наблюдается и по физиологическим, и по биохимическим показателям. У антропоидов 4 группы крови, сходные белковые реакции. Такие важные белки как миоглобин и гемоглобин имеют очень близкую первичную структуру.

В то же время, было бы абсолютно неправильно считать, что между человеком и антропоидами нет существенных различий. Эти различия обусловлены, прежде всего, прямохождением. Позвоночник у человека S – образной формы, стопа имеет свод, что смягчает сотрясение при ходьбе и беге. При вертикальном положении тела таз человека принимает на себя давление внутренних органов. Вот почему таз человека низкий широкий и прочно сочленен с крестцом. Существенно изменилась и кисть. У человека большой палец лучше развит и сильнее противопоставлен другим пальцам руки. Поэтому рука человека способна осуществлять тонкие точные движения.

Наблюдаются различия и в строении черепа и мозга. Череп человека не имеет костных гребней и сплошных надбровных дуг. Мозговая часть черепа преобладает над лицевой, лоб высокий, а челюсти слабые.

Мозг у антропоидов напоминает мозг плода человека перед самым рождением. У взрослого человека головной мозг в 2 – 2,5 раза больше мозга человекообразной обезьяны.

Эти существенные различия указывают на то, что современные антропоиды, по-видимому, не могли быть прямыми предками человека.

Б) Антропогенез.

Дарвин впервые выдвинул идею о существовании переходных форм между человеком и животными. Так родилась идея происхождения человека от обезьян или симиальная теория антропогенеза. Согласно этой теории человек и современные антропоиды происходят от общего предка, жившего в эпоху неогена и представлявшего собой ископаемое обезьяноподобное существо. Это существо Эрнст Геккель назвал питекантропом.

В 1891 году голландский антрополог Эжен Дюбуа нашел на острове Ява останки живого существа, которые назвал питекантропом прямоходящим. Это было первое открытие в ряду выдающихся открытий ископаемых гоминид, антропоидов, древнейших и древних людей, которые были сделаны уже в ХХ столетии. Поиски переходных звеньев филогенетического ряда человека – это одна из наиболее драматических страниц в истории науки ХХ века.

 

В) Этапы антропогенеза.

В настоящее время принято считать, что формирование человека прошло четыре основные этапа в пределах семейства гоминид: предшественники человека, древнейший человек, древний человек и человек современного типа.

Примерно 25 миллионов лет назад от гоминоидов – высших узконосых обезьян – отделились две ветви. Эти ветви привели к образованию двух современных семейств – понгид и гоминид, давших начало возникновению

человека.

В миоцене на юге Азии, Европы и в Африке жили человекообразные обезьяны дриопитеки, которые считаются общими предками горилл, орангутангов и шимпанзе. От большинства из них сохранились только зубы и фрагменты челюстей, исследование которых показывает, что дриопитеки имели сходство, как с человекообразными обезьянами, так и с человеком. Это дало основание считать их предками как гоминид, так и понгид. Если понгидная ветвь пошла по пути приспособления к древесному образу жизни, то гоминидная приспособилась к жизни в открытых пространствах.

Следующим этапом истории гоминид были рамапитеки, названные так по имени индийского бога Рамы. Их останки обнаружены в Северной Индии. Рамапитеки обитали здесь в конце миоцена или начале плиоцена, примерно 12 – 14 миллионов лет назад. Судя по строению зубов, это были живые существа, более сходные с человеком, чем современные человекообразные обезьяны.

Рамапитеки, по-видимому, дали начало австралопитекам. На стадии австралопитеков начался, видимо, переход от животных к человеку.

Впервые австралопитеки были обнаружены в пустыне Калахари в 1924 году. Поэтому их и назвали австралопитеками, что означает южная обезьяна.

В последующие десятилетия находки скелетных останков австралопитеков делали достаточно часто. В настоящее время о жизни этих предков человека известно гораздо больше, чем о жизни рамапитеков и дриопитеков.

По большинству своих черт австралопитеки ближе стоят к человеку, чем любая из современных групп человекообразных обезьян. Их череп был сравнительно крупным, с более укороченным лицевым отделом, клыки выступали за уровень соседних зубов и были невелики по размерам.

Возможно, самой главной их особенностью была способность к прямохождению. На это указывает сходство их тазовых костей с человеческими костями.

Прямохождение явилось ответным приспособлением, связанным с изменением экологической обстановки. В Африке изменился климат: тропические леса уступили место саваннам. В этих условиях австралопитеки были беззащитны перед хищниками. Им важно было заблаговременно увидеть приближающегося врага, так как иначе убежать им было очень трудно. Способность встать на ноги и оглядеться стала для них жизненно необходимой. В отличие от своих предков, которые главным образом питались плодами, австралопитеки стали плотоядными животными, хотя и дополняли животную пищу растительной.

Прямохождение освободило руки для охоты и защиты. Кроме того, переход к животной пище и охоте заставил австралопитеков усложнить поведение.

Классические австралопитеки оказались, правда, лишь побочной ветвью эволюции. Они были недостаточно древними, чтобы считаться предками людей. Их возраст оценивался в 1 миллион лет.

Г) Рождение человека.

В 1959 году английский ученый Луис Лики обнаружил в Танзании древнейших людей. Он назвал их Homo habilis (хомо хабилис), что значит в переводе с латинского языка – человек умелый. Возраст этих людей был оценен в 2 миллиона лет.

Тот же Луис Лики через 10 лет обнаружил останки австралопитека возрастом 5,5 миллиона лет. По-видимому, какое-то время древнейшие люди жили одновременно с австралопитеками. Последние австралопитеки вымерли примерно 800 тысяч лет назад.

Где пролегла эта тонкая грань между человеком и обезьяной? Ответ на этот вопрос остается открытым. Главным критерием, по-видимому, является способность производить орудия труда.

Использовать в качестве орудий труда камни и палки могут и животные, но вот обрабатывать их, делать более приспособленными для тех или иных действий может только человек.

Человек умелый обрабатывал орудия труда уже 3 миллиона лет назад. На основе этого большинство исследователей считают его древнейшим из ныне обнаруженных обезьяноподобных людей.

Ископаемые останки человека умелого показывают, что и объемом мозга, и осанкой, и ростом он отличался от австралопитеков. Он был выше ростом и крупнее своих прямых предков.

Долог был процесс очеловечивания. Более миллиона лет назад появился новый вид – человек прямоходящий. К этому виду человека относится несколько подвидов или рас – питекантропы, синантропы, гейдельбергский человек и другие.

Главными отличиями этого вида человека были более высокий рост, прямая осанка, по-видимому, человеческая походка. Средний рост синантропов –150 см у женщин и 160 см у мужчин. У яванских питекантропов рост достигал 170 см. Рука была более развитой, чем у человека умелого, стопа приобрела сводчатость, а позвоночник образовал некоторый изгиб.

И все же это был ещё не совсем человек. У него был низкий покатый лоб с надглазничными валиками, массивная со скошенным подбородком челюсть, плоский небольшой нос. Однако, мы, вполне, можем считать его человеком, так как он имел сложный мозг, объемом 1400 кубических сантиметров. Левое полушарие было больше правого, так что, по-видимому, у него лучше развита правая рука.

Человек прямоходящий был охотником, причем, он охотился в коллективе, а это требует общения, то есть развития языка. Это был примитивный язык, но он давал этим людям шансы выжить.

Примерно 500 тысяч лет назад человек прямоходящий начал использовать огонь. Это было величайшее завоевание человечества. Огонь сделал человека более независимым от условий среды, позволил расселиться в разных климатических зонах.

Д) Древние люди.

Древние люди появились на территории Старого света около 300 тысяч лет назад. Мы называем их неандертальцами, так как впервые их останки обнаружили в долине реки Неандерталь вблизи Дюссельдорфа в Германии.

Для них характерны низкий покатый лоб, мощный надглазничный валик, сильно выступающий вперед, отсутствие подбородочного выступа, крупные зубы. Средний рост их был 160 см, мускулатура была необычайно развита, на что указывает необычайная массивность скелета. Мозг их по величине мало уступал мозгу современного человека. Это были так называемые классические неандертальцы.

Неандертальцы были неоднородным народом. Приблизительно тогда же, 300 тысяч лет назад, в Европе обитали неандертальцы, имевшие более высокий свод черепа, менее покатый лоб. Эта группа неандертальцев дала начало группе так называемых прогрессивных неандертальцев, которые обитали на Ближнем Востоке.

Очень многие археологические находки указывают на то, что неандертальцы и люди современного типа, кроманьонцы – это один вид – Homo sapiens – человек разумный.

О генетической связи неандертальцев и людей современного типа свидетельствуют и следы их деятельности.

Куда исчезли эти древние люди? Пожалуй, это один из самых трудных вопросов современной антропологии. Раньше на этот вопрос отвечали просто: неандертальцы превратились в людей современного типа. Однако открытия последних десятилетий указывают на то, что неандертальцы и люди современного типа сосуществовали какое-то время.

В вопросе перехода от неандертальца к человеку современного типа остается много неясного. В частности, как происходило вымирание неандертальцев? До сих пор находятся люди, которые считают, что неандертальцы могли сохраниться в труднодоступных районах Земли, например, в Гималаях.

Примерно 30 тысяч лет назад люди современного типа сменили неандертальцев. Обычно их называют кроманьонцами, так как впервые их останки были обнаружены во Франции в пещере Кроманьон.

Это были красивые люди с высоким лбом, на котором отсутствовал надглазничный валик. Нижняя челюсть имела такой же, как у любого современного человека, подбородочный выступ. Этот признак важен, так как указывает на развитие речевого аппарата. Объем мозга равен объему мозга неандертальца, но при этом у кроманьонца лучше развиты лобные доли. Скелет современного человека легче скелета неандертальца. Можно сказать, что за 40 тысяч лет физическое строение человека не претерпело существенных изменений. Развитие человека пошло по социальному пути.

Прародиной кроманьонцев считается Передняя Азия, откуда они распространились по всей Земле.

Так представляется теперь история развития человечества.

 

 

Раздел 5.Основы экологии.

 

Содержание раздела.

 

1. Предмет и задачи экологии.