Эволюционно-биологическая

КАРТИНА МИРА

АЛЛЕЛЬ – (иначе аллеломорф или аллельный ген) один из пары (или нескольких) генов, определяющих развитие того или иного признака; альтернативная форма одного и того же гена, привнесенного одним из родителей. Хромосома может содержать только один аллель какого-либо гена. Некоторые гены могут иметь множественные аллели, например гены, которые определяют группу крови человека.

АМИНОКИСЛОТЫ – низкомолекулярные органические соединения, в состав которых входят одна или две ами­ногруппы и одна или две карбоксильные группы, обладающие щелочными и кислотными свойства­ми соответственно. Этим объясняются амфотерные (т. е. те и другие) свойства аминокислот, благодаря чему в клетке они играют роль буферных соединений. Участвуют в об­мене азотистых веществ всех организмов. Из известных на сегодня свыше 150 аминокислот подавляющее большинство находится в свободном состоянии и только 20 входит в состав белков. Эти аминокислоты получили название белковых или протеиногенных (образующих протеины, т.е. белки). Им присуще одно важнейшее свойство – способность при участии ферментов соединяться по аминным и карбоксильным группам и образовывать полипептидные цепи. Порядок включения аминокислот в белки определяется генетическим кодом. Большинство микроорганизмов и растений сами синтезируют необходимые аминокислоты, человек и животные не способны к этому и должны получать их из пищи.

АНТИДАРВИНИЗМ – направление второй половины XIX – начала XX вв. критикующее дарвинизм и связанное с переосмыслением вопросов, не получивших рассмотрения в рамках концепции. Был представлен двумя главными течениями – неоламаркизмом и концепциями телеогенеза. Неоламаркизм – это учение основывалось на признании адекватной изменчивости, возникающей под непосредственным или косвенным влиянием факторов окружающей среды, вызывающих прямое приспособление организма к ним. Основу неоламаркизма составили идеи Ламарка.

В неоламаркизме выделяются: механоламаркизм – концепция объясняющая эволюционные преобразования организмов их изначальной способностью целесообразно реагировать на изменения внешней среды, изменяя при этом свои структуры и функции. Сторонниками этого направления были Г. Спенсер и Т. Эймер; психоламаркизм – согласно которомуэволюция представлялась как постепенное усиление роли сознания в движении от примитивных существ до разумных форм жизни. Это развивало учение о панпсихизме, всеобщей одушевленности. Сторонниками этого направления были А. Паули и А. Вагнер; ортоламаркизм – совокупность гипотез о стремлении организмов к совершенствованию как внутренне присущей всему живому движущей силе эволюции. Сторонниками ортоламаркизма были К. Нэгели, Э. Коп, Г. Осборн, которые полагали, что направленность эволюции обусловлена внутренними изначальными свойствами организмов. Телеологическая концепция эволюции, или телеогенез, идейно была близко связана с ортоламаркизмом, так как исходила из идеи Ламарка о внутреннем стремлении всех живых организмов к прогрессу. Наиболее видным представителем этого направления стал русский естествоиспытатель, основатель эмбриологии К. Бэр.

Своеобразную модификацию телеогенеза представляли взгляды сторонников сальтационизма, заложенного в 60–70-е гг. XIX в. А. Зюссом и А. Келликером. По их мнению, уже на заре появления жизни возник весь план будущего развития природы, а влияние внешней среды определяло лишь частные моменты эволюции.

Генетический антидарвинизм – направление, объединяющее мутационизм, гибридогенез, пре-адаптационизм и др.

ВИРУС – это мельчайшее из живых существ. Вирус не имеет клеточного строения, не способен сам синтезировать белок, поэтому получает необходимые для их жизнедеятельности вещества, проникая в живую клетку и используя чужие органические вещества и энергию. У человека, как и у растений, и у животных, вирусы способны вызывать различные заболевания.

ГЕН – материальный носитель, единица наследственной (генетической) информации; у высших организмов (эукариот) входит в состав хромосом; участок молекулы ДНК (у высших орга­низмов) и РНК (у вирусов и фагов), содержащий информа­цию о первичной структуре одного белка, в связи с чем ген оказывается ответственен за синтез именно этого белка. Кон­тролируя образование последних, гены управляют всеми химическими реакциями организма и определяют таким образом его признаки. Совокупность всех генов организма составляет его генетическую конституцию – генотип.

ГЕНЕРАЦИЯ – определяется как: 1) разовое потомство одной особи, популяции; 2) все непосредственное потомство особей предыдущего поколения; 3) синоним длительности поколения; 4) период жизни организма от начала его развития до половозрелого состояния.

ГЕНЕТИКА – наука, изучающая законы наследственности и изменчивости живых организмов, закономерности передачи наследственной информации из поколения в поколение, а также возможности целенаправленного воздействия на эти процессы. Термин «генетика» как наука о явлениях наследственности и изменчивости ввел в научный обиход в 1905 году английский биолог Уильям Бэтсон. Но основоположником генетики считается Грегор Иоганн Мендель (1822–1884), открывший в 1865 году один из основных законов передачи генетической информации – закон дискретной наследственности. Смысл его состоит в том, что в результате скрещивания гибрид наследует родительские признаки специфическим образом, в результате чего у него явно проявляется т.н. доминантный (преобладающий) признак, а рецессивный (подавленный) остается в скрытом состоянии. В следующем же поколении (у внуков) эти признаки со статистической достоверностью (т.е. на достаточно большом материале) распределяются в соотношении три к одному.

ГЕНОБИОЗ – методологический подход в решении вопроса происхождения жизни, исходящий из убеждения в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода. Эту группу гипотез и концепций можно назвать информационной. Примером этой точки зрения может служить концепция американского генетика Дж. Холдейна, выдвинутая им в 1929 г. Согласно концепции Холдейна первичной была не структура, способная к обмену веществ с окружающей средой, а макромолекулярная система, подобная гену и способная к саморепродукции (и поэтому названная им «голым геном»).

ГОЛОБИОЗ – методологический подход в решении вопроса происхождения жизни, утверждающий первичность структур, способных к элементарному обмену веществ при участии ферментных белков. Появление нуклеиновых кислот в этой концепции считается завершением эволюции, итогом конкуренции протобионтов. Данную точку зрения можно назвать субстратной.

ДАРВИНИЗМ – теория происхождения и эволюции видов живых организмов, разработанная в 1858–1859 годах английскими учеными Ч. Дарвином и независимо от него А.Р. Уоллесом (1823–1913) (интересно, что они оба опирались на идеи, высказанные ранее Томасом Мальтусом (1766–1834) в его известном труде «Опыт о законе народонаселения», 1798 г.). Согласно традиционному дарвинизму, эволюция осуществляется в результате взаимодействия трех основных факторов («движущих сил эволюции») – изменчивости, наследственности и естественного отбора. Изменчивость является основой для образования новых признаков и особенностей строения и функционирования организмов, наследственность служит закреплению этих признаков в потомстве, а в процессе естественного отбора с течением времени происходит устранение организмов, чьи признаки препятствуют или не способствуют оптимальному приспособлению к условиям среды обитания.

ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА (ДНК) – высоко­молекулярное природное соединение, содержащееся в ядрах клеток живых организмов и вместе с белками образующее вещество хромосом. ДНК – носитель генетической информации, ее отдельные участки соответствуют определенным генам. Молекула ДНК представляет собой очень длинную и разветвленную цепочку полимера, состоящую из звеньев, названных нуклеотидами. В каждый нуклеотид входят остатки сахара дезоксирибозы, фосфорная кислота и азотистое основание. Встречаются всего четыре типа нуклеотидов, в которых содержатся разные азотистые основания: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). Цепочка ДНК состоит из чередующихся нуклеотидов с разными основаниями. Генетическая информация запи­сана в определенных сочетаниях четырех остатков нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов отражает первичную структуру ДНК (однонитчатую структуру). Во вторичной структуре две нити нуклеотидов, направленные в противоположные стороны, «сшиты» связями между азотистыми основаниями, которые дополняют друг друга по принципу комплементарности: аденин с тимином, а цитозин с гуанином. Получившаяся двойная цепочка сворачивается в спираль (двунитчатую структуру). В одном витке спирали размещается 10 пар оснований, длина витка составляет 3,4 нм, диаметр витка – 2 нм. Макромолекула ДНК состоит из 10-15 тыс. и более нуклеотидов.

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР – основной движущий фактор эволюции живых организмов. Определённый в теории Ч. Дарвина как приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками. Типы естественного отбора: стабилизирующий отбор устраняет все заметные отклонения от некоторой средней нормы, вследствие чего не происходит возникновения новых видов, такой отбор играет незначительную роль в эволюции, поскольку сохраняет уже устоявшиеся формы живых организмов, в том числе и такие древние, как, например, кистеперые рыбы; ведущая (движущая) форма отбора подхватывает мельчайшие изменения, способствующие прогрессивным преобразованиям живых систем и возникновению новых, более совершенных видов; дезруптивный отбор обычно происходит при резком изменении условий существования организмов, многочисленная группа особей среднего типа попадает в неблагоприятные условия и погибает; сбалансированный отбор связан с существованием и сменой адаптивных, или приспособительных, форм; при отборе с повышенной изменчивостью преимущество получают те популяции, которые отличаются наибольшим разнообразием по тем или иным признакам.

ЖИЗНЬ – комплексное, многозначное явление и понятие. 1. В естественнонаучном (биологическом) смысле понятие жизни тождественно понятию органического явления, согласно Э. Расселу, характеризующемуся своей направленностью, в частности: 1) прекращением действия с достижением цели; 2) продолжением действия, если цель не достигнута; 3) возможностью варьирования методов или способностью их комбинирования при неудаче; при этом стереотипное поведение ориентировано на нормальное, обычное, а приспособленное – на непривычное; 4) ограничением, но не определением, направленного поведения внешними условиями (например, деление клеток или размножение несмотря на недостаток вещества или питания). Такое поведение необъяснимо и невозможно с причинно-механистической (детерминистской) точки зрения; указа­ния границы между органической и неорганической ма­терией также недостаточно (например, неясно, являются ли вирусы низкоорганизованными организмами или их надо рассматривать как химические вещества особой слож­ности). С указанных позиций жизнь можно определить как самоподдержание, самовоспроизведение и саморазвитие больших систем, элементарно состоящих из сложных органических молекул (ДНК, РНК, белков и др.), проис­ходящее в результате обмена веществ внутри этих моле­кул и между ними, а одновременно с внешней средой на основе затраты получаемой извне энергии и информации. 2. Жизнь в метафизическом смысле – основной мотив созерцающего мир мышления как содержание пережива­ния человека, жизненная судьба вообще. В таком вариан­те понятия жизни ставятся вопросы о смысле, ценности и цели жизни, а ответы даются на основе того или иного существующего в обществе мировоззрения» 3. Психологи­ческая жизнь характеризуется своей естественной упоря­доченностью, не оставляющей место хаосу. 4. С историко-культурной точки зрения жизнь в смысле «духовного, или духовной жизни», означает наличие на протяжении всей мировой истории действия идей, идейное содержание мыс­лей и поступков. Особенную важность имеет здесь исполь­зование естественнонаучного понятия жизни для объяснения духовно-исторических явлений (пример – теория пассионарности Л. Гумилева в этногенезе). 5. С биографичес­кой точки зрения «жизнь одного человека» есть все его телесно-душевно-духовное становление, поведение и судь­ба в мире, от рождения до смерти.

ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ – (в генетике) 1) первый закон Менделя, он же закон доминирования, он же закон (правило) единообразия гибридов первого поколения – первое поко­ление гибридов, в силу проявления у них лишь доминан­тных признаков, всегда единообразно; 2) второй закон Менделя, он же закон (правило) расщепления гибридов второго поколения – во втором поколении гибридов соот­ношение особей с доминантными и рецессивными призна­ками статистически равно 3: 1; 3) третий закон Менделя, он же закон (правило) независимого комбинирования при­знаков – гены одной аллельной пары распределяются в мейозе независимо от генов других пар и комбинируются в процессе образования гамет случайно, что ведет к раз­нообразию вариантов их соединений. Законы установле­ны австрийским (чешским) естествоиспытателем, монахом, основоположником учения о наследственности (генетики) Грегором Менделем.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ – (в биологии) 1) разнообразие генотипов и фенотипов у особей и их групп любой степени род­ства, как правило, в популяции и виде; 2) способность организмов реагировать на воздействия факторов среды морфологическими изменениями; 3) характеристика сте­пени изменения организмов какой-либо систематической группы в ходе эволюции. Различают множество форм из­менчивости, среди них изменчивость наследственная и ненаследственная, индивидуальная и групповая. Наследственная изменчивость – (генотипическая или мутационная) (у Дарвина – неопределенная) индивидуальная. Возникает из-за изменения структуры гена или хромосом и служит единственным источником генетического разнообразия внутри вида. Большая часть мутации рецессивна, не может быть решающим фактором эволюции. Ненаследственная изменчивость – групповая (модификационная), у Дарвина – определенная. Это сходное изменение признаков у всех особей потомства популяции какого-то вида в сходных условиях существования. Она не затрагивает гены и не передается следующим поколениям. Модификационные изменения приводят популяцию к лучшей адаптации. Происходят лишь в пределах генотипа и несущественна для эволюции.

ИЗОЛЯЦИЯ – (в биологии) разобщение особей или их групп (популяций и т. п.) друг от друга, как одного из важнейших факторов эволюции. Различают географическую (пространственную) изоляцию – горы, водотоки, морские проливы, пустыни и пр. и эколого-физиологическую (репродуктивную, биологическую), возникающую из-за фенологических, морфологических и др. преград для свободного скрещивания.

КЛЕТКА – это элементарная живая система, которая является первичной структурной основой всех живых организмов или фундаментальным уровнем структурной иерархии живого. Как один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живого вещества, некоторые клетки способны существовать изолированно и воспроизводить себе подобных (одноклеточные организмы), другие входят в состав многоклеточных организмов или в структуру какого-либо органа, формируя более сложную живую систему. В каждой клетке различают две основные части – ядро, содержащее наследственную информацию в виде молекулы ДНК, и цитоплазму, в которой функционируют различные органеллы клетки, обеспечивающие необходимый для жизненного цикла обмен веществ (метаболизм).

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ – впервые сформулирована немец­ким биологом Теодор Шванном в 1838–1839 гг. как одно из крупнейших биологических обобщений, утверждающее единую общность происхождения, принципов строения и развития организмов на основе единого структурного эле­мента – клетки. Первым наблюдал и установил клеточ­ное строение тканей и ввел термин «клетка» английский естествоиспытатель Роберт Тук в 1665 г.

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ – это жизнь клетки от одного деле­ния (митоза) до другого. Продолжительность клеточного цикла у бактерий может составлять всего 20-30 мин, а у клеток эукариот цикл обычно длится не менее 10-12 ч, часто сутки и более (у самых ранних зародышей – до 15-20 мин.), у человека от 8 до 24 ч (при этом заменяются клетки кожи, эпителий кишечника и легких, клетки кро­ви – всего около 1011 клеток в день). Клеточный цикл состоит из двух фаз – собственно деления клетки (митоза) и промежутка между делениями – интерфазы (на нее приходится более 90 % всего времени цикла).

КЛОН – ряд следующих друг за другом поколений наследственно одно­родных потомков одной исходной клетки или особи (рас­тения, животного, микроорганизма), образующихся в ре­зультате бесполого (вегетативного) размножения. Все кло­ны развиваются из клеток, уже прошедших мейоз. Кло­ном у человека принято называть только однояйцевых близнецов (клоны одной зиготы). По генетической одно­родности к клонам приближаются (но не равны им) чистые линии животных и растений, получаемые путем близкородственного скрещивания. В настоящее время термин клон стали применять также к гену, искус­ственно выделенному из какого-либо организма, а затем встроенному в геном бактерии и размножаемому в ней.

КЛОНИРОВАНИЕ – создание последовательности следующих друг за другом поколений наследственно однородных потомков одной исходной особи какого-либо вида живых организмов (микроорганизма, растения, животного), образованной путем бесполого (вегетативного) размножения. Такие организмы являются практически полными генетическими копиями исходного предка. Клоном также является культура какой-либо ткани организмов (совокупность клеток), полученная посредством митотического деления (митоза). В естественных условиях процесс клонирования происходит при делении клеток различных микроорганизмов, вегетативном (например, посредством укоренения черенков) размножении растений, в результате партеногенеза у насекомых, ракообразных и т.п., и характеризуется теоретически полной передачей генетической информации от предка к потомку. В последние годы в связи с общими успехами, достигнутыми в науке, особенно в медицине, биологии, генетике и генной инженерии, возник интерес к изучению возможности клонирования (т.е. создания генетической копии) высших животных и даже человека, мотивацией чего является проблема пересадки больным абсолютно биологически совместимых (в сущности своих собственных и потому неотторгаемых) «запасных» органов в терапевтически безнадежных случаях.

КОД ГЕНЕТИЧЕСКИЙ (наследственный) – свойственная живым организмам единая кодовая система хранения наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот (в виде соответствующей последовательности нуклеотидов). Символами генетического кода выступают начальные заглавные буквы русского или латинского алфавита названий четырех азотистых оснований нуклеотидов: А (А) – аденин, Г (О) – гуанин, Ц (С) – цитозин, Т (Т) – тимин в молекулах ДНК и У (II) – урацил в молекулах РНК. Группы из трех указанных символов образуют еди­ницы генетического кода – кодоны, последовательность которых представляет графическое выражение генетического кода. Именно кодон предписывает включение определенной аминокислоты в синтезируемую молекулу белка.

КОРДОН (триплет) – единица генетического кода: состоит из трех последовательно расположенных нуклеотидов в молекуле ДНК или РНК. Последователь­ность кодонов в гене определяет последовательность ами­нокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном, всего кодонов 64, из них 61 кодируют включение 20 аминокислот, а 3 служат своеобразными знаками пунктуации, оканчивающими процесс синтеза полипептида.

КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ – общие гипотезы происхождения жизни, среди которых выделяют: креационизм, утверждающий, что жизнь создана сверхъестественным существом в результате акта творения;концепцию стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;концепцию самопроизвольного зарождения жизни, основывающуюся на идее многократного возникновения жизни из неживого вещества;концепцию панспермии, утверждающую, что жизнь занесена на Землю из космоса;концепцию случайного однократного происхождения жизни;концепцию закономерного происхождения жизни путем биохимической эволюции.

ЛАМАРКИЗМ – первая целостная концепция эволюционного развития живой природы, выдвинутая в 1809 году выдающимся французским естествоиспытателем Жаном Батистом Ламарком (1744–1829). Согласно взглядам Ламарка, виды растений и животных с течением времени постоянно изменяются, неуклонно усложняясь и усовершенствуясь в своей организации, благодаря влиянию изменяющихся условий внешней среды и в результате присущего всем живым организмам внутреннего стремления к самоусовершенствованию. Причем, только одного стремления живого организма недостаточно, оно должно подкрепляться усилием его воли, чтобы в ответ на вызов среды сформировать такие привычки адаптивного поведения, которые в дальнейшем обусловят соответствующие изменения органов. Сформировавшиеся соматические свойства индивида, по мнению Ламарка, наследуются его потомками и со временем становятся достоянием всего вида. Последнее утверждение, как экспериментально доказал Август Вейсман, оказалось ошибочным в корне, предыдущие – метафизичны по части приписывания животным свойства целеустремленности, однако, с чисто феноменологической точки зрения, существующие реально механизмы обратных связей в системе «организм-среда», объективно действуют таким образом, что обнаруживаемый в итоге результат естественного отбора за длительный период существования какой-либо популяции, можно, по словам выдающегося физика ХХ века Эрвина Шредингера, истолковать так, «как если бы Ламарк был прав».

МЕХАНИЗМ ВОСПРОИЗВОДСТВА ДНК – состоит из трех частей: репликации, транскрипции и трансляции. Репликация – это удвоение молекул ДНК. Основой репликации является уникальное свойство ДНК к самокопированию, что дает возможность деления клетки на две идентичные. При репликации ДНК, состоящая из двух скрученных молекулярных цепочек, раскручивается. Образуются две молекулярные нити, каждая из которых служит матрицей для синтеза новой нити, комплементарной к исходной. После этого клетка делится, и в каждой клетке одна нить ДНК будет старой, а вторая – новой. Нарушение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК приводит к наследственным изменениям в организме – мутациям. Транскрипция – это перенос кода ДНК путем образования одноцепочной молекулы информационной РНК (и-РНК) на одной из нитей ДНК. И-РНК – это копия части молекулы ДНК, состоящей из одного или группы расположенных рядом генов, несущих информацию о структуре белков. Трансляция – это синтез белка на основе генетического кода и-РНК в особых органоидах клетки – рибосомах, куда транспортная РНК (т-РНК) доставляет аминокислоты.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ – это сложные органические соединения, представляющие собой фосфорсодержащие биополимеры (поли-нуклеотиды). Существует два типа нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Свое название нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus – ядро) получили из-за того, что впервые были выделены из ядер лейкоцитов еще во второй половине XIX в. швейцарским биохимиком Ф. Мишером. Позже было обнаружено, что нуклеиновые кислоты могут находиться не только в ядре, но и в цитоплазме и ее органоидах.

ОНТОГЕНЕЗ – развитие организма от рождения до гибели,этот термин ввел в науку известный немецкий биолог Э. Геккель, автор знаменитого биогенетического закона, согласно которому онтогенез в краткой форме повторяет филогенез. Это означает, что отдельный организм в своем индивидуальном развитии в сокращенной форме повторяет историю рода, т.е. филогенеза.

ПОПУЛЯЦИЯ – 1) генетическое определение: более или менее изолированная устойчиво самовоспроизводящаяся группа особей, связанная между собой генетически. Под генетической связью подразумевается обмен генами между особями в результате скрещивания, а также общность некоторых генетически определяемых черт или признаков, унаследованных от предка, общего для данного вида; 2) экологическое определение: любая способная к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей того же вида. Некоторые специалисты считают, что термин «популяция» приложим только к таким группам, которые на протяжении очень длительного времени могут существовать без каких бы то ни было контактов с другими аналогичными группами. Исходя из этого, дается такое определение: минимальная (но достаточно многочисленная) самовоспроизводящаяся группа особей одного вида, на протяжении эволюционно длительного времени населяющая определенное пространство, образующая самостоятельную генетическую систему, формирующая собственное экологическое пространство и на протяжении большого числа поколений изолированная от других аналогичных групп.

ПРОКАРИОТЫ – это примитивные анаэробные организмы, не обладающие, в отличие от эукариотов, оформленным клеточным ядром и обычным хромосомным аппаратом. Типичные представители – сине-зеленые водоросли, которые рассматриваются в теории происхождения биосферы как первые представители живого вещества. Они способны осуществлять реакцию фотосинтеза, поглощая углекислый газ, которого в первичной атмосфере Земли было в избытке, и выделяя кислород.

СИНТЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ – научная теория, объясняющая эволюцию с учетом современных достижений генетики. Экспериментальное изучение факторов и причин, вызывающих приспособительное преобразование популяций, и обобщение их с учетом достижений генетики, экологии, математического моделирования и других наук стали основой синтетической теории эволюции (СТЭ), представляющей современный дарвинизм. СТЭ заменила организмоцентристский подход в понимании единицы эволюции популяционным. В основе эволюции лежат противоречия не в системе «организм – абиотическая среда», а в системе «популяция – биогеоценоз». Элементарным эволюционным явлением признаются наследственные изменения популяций, которые вследствие спонтанных мутаций существуют в виде смеси различных генотипов. Наследуемые изменения, мутации многообразны: генные, хромосомные, геномные и другие. Важны частота возникновения мутаций, четкость их выражения, биологическая значимость новых признаков и т.д. СТЭ детализировала понимание того, что именно естественный отбор превращает случайные наследственные изменения в направленный процесс эволюции по пути все более эффективного приспособления организмов к среде. Принципиальное значение имеют исследования эволюциониста и эколога И.И. Шмальгаузена о функциях ведущего, стабилизирующего и дизруптивного видов естественного отбора. Ведущий отбор приводит к возникновению новой нормы реакции, свойственной виду, в конечном счете к изменениям вида. Стабилизирующая форма отбора отбрасывает изменения, выходящие за пределы колебаний условий данной среды, и повышает устойчивость уже существующей или только еще устанавливающейся нормы. Стабилизирующий отбор осуществляется при переходе из среды с большой амплитудой условий в стабильную обстановку. Дизруптивная форма отбора приводит к естественному вымиранию особей со средним проявлением какого- либо признака и выживанием особей с крайними проявлениями признаков. Учение о разных формах отбора внесло уточнения в представления о роли ненаследуемых модификаций в эволюционном процессе. При изменяющихся условиях среды организмы отвечают на них адаптивными модификациями при сохранении их генотипа. Если новые условия сохраняются длительное время, то в конечном счете происходит наследственная стабилизация фенотипа, который первоначально был выражен адаптивной модификацией. При этом имеет место не переход модификации в адекватное наследственное изменение, а сложная перестройка генотипа, в процессе которой меняется норма реакции и появляются возможности новых приспособительных модификаций. Изложенные взгляды требуют пересмотра прежних представлений о том, что модификации не имеют эволюционного значения. Синтетическая теория эволюции более доказательна, опирается на широкое применение экспериментальных методов, на воспроизводимые опыты. Она продолжает развиваться, совершенствуясь в процессе практического применения для выработки обоснованных способов управления эволюционным процессом с учетом многообразных экологических проблем современности.

СИСТЕМАТИКА – раздел биологии, который занимается описанием, обозначением и классификацией живых (а также вымерших) организмов по группам (т.н. таксонам). Научная классификация также называется таксономией. «Основные задачи систематики – определение посредством сравнения индивидуальных и специфических особенностей каждого вида и надвидовых таксонов, выяснение их частных и общих свойств. Систематика стремится создать всеобщую и естественную систему органического мира, выявить соподчинение таксонов различного ранга – от вила до систематического царства, определить место каждого вида живого в этой системе» (Н.Ф. Реймерс). Существующую в биологии иерархию живых организмов таксономически можно представить так: Царство – высшая таксономическая категория классификации в систематике живых организмов. По современной систематике, весь мир живого делится на четыре царства – бактерии и сине-зеленые водоросли, грибы, растения, животные. Царство животных состоит из типов, объединяющих классы и т.д. В более детальном представлении выделяют подцарства и надцарства. Тип – таксономическая категория в систематике животных, объединяющая близкие по происхождению классы. Все представители одного типа имеют одинаковый план строения. Типы отражают основные ветви филогенетического древа животных. Существуют типы простейших, губок, кишечнополостных, несколько типов червей, моллюски, членистоногие, иглокожие, хордовые. К последнему типу принадлежит класс млекопитающих. Все типы объединяются в царство животных. Класс – одна из высших таксономических категорий в систематике животных и растений, объединяющая родственные отряды животных и порядки растений. Например, отряды хищных, грызунов, насекомоядных, травоядных и т.д. составляют класс млекопитающих. Существуют такие классы, как млекопитающие, рыбы, земноводные, ракообразные, пресмыкающиеся, птицы, насекомые и т.д. Классы, имеющие общий план строения и общих предков, образуют типы животных и отделы растений. Отряд – таксономическая категория высокого ранга в систематике животных, объединяющая родственные семейства. Существуют отряды сумчатых, насекомоядных, рукокрылых, грызунов, хищных, приматов, хоботных, китообразных, ластоногих, копытных и др. Например, в отряд хищных входят семейства кошачьих, куньих, псовых, енотовых, гиены, медведи и т.д. Близкие отряды животных составляют класс. Семейство – категория в биологической классификации, включающая близкие по происхождению роды. Иногда дополнительно вводится ранг подсемейства. Например, семейство кошачьих включает 4 рода с 37-ю видами, среди которых лев, тигр, барс, гепард, леопард, рысь, пума, дикая кошка и т.д. Близкие семейства в царстве животных объединяются в отряды, а в царстве растений – в порядки. Род – таксономическая категория в систематике растений и животных, объединяющая близкие по происхождению виды. Например, род кошек включает разные виды (всего 29), такие, как камышовая, лесная, персидская, бенгальская, бесхвостая, рысь, манул и т.д. Близкие роды объединяют в семейства, близкие семейства – в отряды. Вид – качественно обособленная форма живых организмов, основная единица эволюционного процесса. Как таксономическая категория вид выступает в качестве основной структурной единицы, принятой для классификации в систематике живых организмов. Для обозначения видов употребляется бинарная номенклатура, разработанная и предложенная в 1735 году выдающимся шведским естествоиспытателем Карлом Линнеем (1707 – 1778). Вид определяется как совокупность популяций особей, способных к скрещиванию, дающему потомство, также способное к размножению. Внутривидовые совокупности особей обладают общими морфологическими признаками и физиологическими характеристиками, хотя могут и различаться в деталях (по фенотипу). Они населяют некоторый определенный ареал и обособлены от других популяций (внутривидовая обособленность) взаимными различиями и нескрещиваемостью в природных условиях.

ТРОФИЧЕСКИЕ ЦЕПИ (или цепи питания) – это пути перехода энергии пищевых веществ от первичных продуцентов через ряд организмов, каждый из которых кем-то или чем-то питается и становится пищей для других. Через экосистему вдоль трофической цепи поддерживается поток энергии, который начинается со связывания энергии солнечных лучей и заканчивается полным разложением органических соединений, причем на каждой стадии часть энергии теряется. Так осуществляется биоэнергетический каскад. Каждая способная к самостоятельному функционированию экосистема, состоит, по крайней, мере из двух биологических компонентов – продуцентов и сапротрофов. Между ними обычно существует цепь консументов различной последовательности, разнообразия и сложности. 1. Первичные продуценты – (производители), это автотрофные организмы, которые, используя солнечную энергию, переводят неорганическое вещество в органические соединения и таким образом повышают степень их упорядоченности и поднимают их на более высокий энергетический уровень. Зеленые растения и некоторые бактерии путем фотосинтеза образуют из углекислого газа и воды углеводы – исходный материал для дальнейших реакций синтеза более сложных органических соединений. 2. Консументы – (потребители), это гетеротрофные организмы, которые питаются непосредственно или посредством использования других организмов органическим веществом, синтезированным первичными продуцентами. К консументам относятся прежде всего растительноядные животные и паразиты растений. Растительноядными питаются плотоядные (хищники), а те и другие, в свою очередь, также имеют паразит. 3. Сапротрофы (или редуценты, разрушители) – это такие организмы, которые в конце концов разлагают растительные и животные остатки до уровня исходных неорганических веществ. Сюда относятся, главным образом, бактерии и грибы, а также почвенные животные. Сапротрофы, наряду с растительноядными животными и иными консументами, могут служить пищей другим организмам. В этом случае они играют роль вторичных продуцентов. Таким образом, один и тот же организм может быть, в зависимости от его положения в пищевой цепи, вторичным продуцентом, консументом или сапротрофом.

ФОТОСИНТЕЗ – процесс превращения и накопления энергии и вещества в растительных клетках под действием солнечного света. Механизм реакции фотосинтеза обусловлен улавливанием лучистой энергии Солнца или другого источника света молекулами хлорофилла, выполняющими роль высокоэффективных ловушек света, энергия которого инициирует процесс синтеза органических соединений. Механизм передачи энергии светом хлорофиллу носит типично квантовый характер. Квант электромагнитного поля – фотон – передает свою энергию одному их электронов атома, входящего в состав молекулы хлорофилла, в результате чего этот электрон переходит из основного энергетического состояния в возбужденное, которое является неустойчивым и быстро «распадается». Возбужденный электрон возвращается на низший энергетический уровень, но этот процесс может происходить постепенно, через промежуточные энергетические состояния, в результате чего электрон излучает начальную энергию возбуждения меньшими порциями в виде тепла и длинноволновой световой компоненты. Эта энергия передается другим соединениям, находящимся в клетке, по цепочке, осуществляемой молекулами специальных веществ-переносчиков, и способствует протеканию различных химических реакций, приводящих к синтезу углеводов и прочих необходимых клетке веществ. Выделение в результате каждой реакции фотосинтеза шести молекул кислорода можно рассматривать как побочный результат деятельности растительной клетки, однако этот процесс приобрел принципиальное значение для биосферы в целом, поскольку весь кислород земной атмосферы имеет «растительное» происхождение.

ХИРАЛЬНОСТЬ МОЛЕКУЛЯРНАЯ – свойство, присущее только живой материи. Было открыто в 40–50-е гг. XIX в. Л. Пастером в ходе исследования строения кристаллов веществ биологического происхождения – солей виноградной кислоты. В своих опытах Пастер обнаружил, что не только кристаллы, но и их водные растворы способны отклонять поляризованный луч света, т.е. являются оптически активными. Позже они получили название оптических изомеров. У растворов веществ небиологического происхождения данное свойство отсутствует, строение их молекул симметрично. Вещество неживого происхождения симметрично в том смысле, что молекул, поляризующих свет влево и вправо, в нем всегда поровну. А в веществе биологического происхождения всегда присутствует отклонение от этого баланса. Белки построены из аминокислот, поляризующих свет только влево (L-конфигурация). Нуклеиновые кислоты состоят из сахаров, поляризующих свет только вправо (D-конфигурация). Таким образом, хиральность заключается в асимметрии молекул, их несовместимости со своим зеркальным отражением, как у правой и левой руки, что и дало современное название этому свойству.

ЭВОЛЮЦИЯ – последовательный необратимый в больших масштабах времени антиэнтропийный процесс саморазвития какой-либо сложной системы. Эволюция системы проявляется как некоторая цепь элементарных процессов самоорганизации подсистем и последующих бифуркационных переходов к новым состояниям типа «хаос – порядок – хаос – порядок…». Для антиэнтропийной эволюции открытой диссипативной системы любого типа, приводящей к повышению сложности и увеличению разнообразия её упорядоченных и взаимосвязанных структур, принципиальна роль внешних энергетических и информационных источников, в результате воздействия которых складывается совокупная траектория развития этой системы, тяготеющая к наиболее вероятному в данных условиях аттрактору как финальному макроскопическому паттерну и обусловливающая её структурное своеобразие. Поскольку в сложной неравновесной стохастической системе неизбежны процессы вероятностного характера, ставящие её при достижении предбифуркационного состояния как бы перед проблемой выбора, т.е. неопределенностью выхода на тот или иной аттрактор, то результирующая эволюционная траектория складывается из промежуточных состояний с нарушенной структурной, временной и информационной симметрией и не допускает описаний детерминистического характера на языке динамических фазовых траекторий. Такой характер эволюции, непосредственно связанный с нестабильностью и порождаемый ею, позволил И. Пригожину определить диссипативные системы как существенно «хаотические», необратимо создающие в своем саморазвитии новые структуры и организующие новые потоки информации, что и определяет направление стрелы времени от прошлого к будущему. В процессе биологической эволюции обычно выделяют четыре основных стадии самоорганизации материи от неживых вполне элементарных молекулярных форм до появления многочисленных видов живых организмов: 1) образование первичного бульона, 2) образование белково-нуклеотидных комплексов, способных к авторепродукции, 3) образование единого кода в результате отбора, т.е. возникновение биологической информации, 4) образование различных видов организмов на основе единого генетического кода. Некоторые детали этого процесса получили экспериментальное подтверждение, однако большинство стадий, в результате которых возможно возникновение структур, соответствующих понятию информационного кода, задающего дальнейший процесс синтеза сложных асимметричных структур, способных к самоусложнению и накоплению предыдущей информации, рассматриваются пока только как вероятные гипотезы, не нарушающие известные фундаментальные законы природы.

ЭУКАРИОТЫ – это организмы, обладающие, в отличие от прокариотов, самостоятельным, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы клетки ядерной оболочкой. Представлены всеми животными и подавляющим большинством растений.

УКАЗАТЕЛЬ

ТЕРМИНОВ

РАЗДЕЛА VII

Дата добавления: 2015-11-04