|
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт
Кафедра ботаники и экологии
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине «Концепции современного естествознания»
Выполнил: Дудина Е.Ю.
студентка 1курса
экономического факультета
специальность
«Финансы и кредит»
Проверил:
Логуа Н.Ф.
Кемерово, 2007
ПЛАН:
1. Начало науки. Античная наука …………………………………… с. 3-12
2. Сильное взаимодействие ………………………………………… с. 13-14
3. Современные концепции происхождения жизни ……………… с. 15-20
1.
НАЧАЛО НАУКИ. АНТИЧНАЯ НАУКА.
Наука
– это сложное многогранное общественное явление, которое вне общества не могло ни возникнуть, ни развиваться.
Общий процесс развития науки включает в себя несколько основных ступеней познания природы и мира:
1. Натур-философский этап
– непосредственное созерцание природы, как нерасчлененного целого. Идет верхний охват общей картины мира Характерен для Античности.
2. Аналитический этап
– идет анализ природы, расчленение целого на части. Характерен для Средневековья и Нового времени.
3. Синтетический этап
– воссоздается целостная картина мира на основе уже познанных частностей, путем соединения анализа и синтеза. Характерен для современной науки.
Можно говорить о появлении науки
именно в период Античности.
Античная цивилизация
– величайшее явление в истории человечества. Созданная древними греками и древними римлянами цивилизация, просуществовала более 1200 лет (с VIII
в. до н.э
. вплоть до падения Западной Римской империи в V
в. н.э.
). Была не только культурным центром своего времени, давшем миру выдающиеся образцы творчества во всех сферах человеческого духа, но и стала колыбелью двух современных цивилизаций: западной и византийско-провославной.
Ко времени становления Античной цивилизации, древними культурами Месопотамии, Восточного Средиземноморья и Малой Азии был накоплен значительный культурно-исторический опыт. И географически, и исторически Греция стала мостом между древними культурами Востока и новыми цивилизациями Европы.
Итак, с полным основанием можно говорить о появлении науки именно в Древней Греции. Происходило это в форме научных программ. Ведь прежде чем заниматься собственно научными исследованиями, нужно было ответить на важнейшие вопросы: Что изучать? Какими методами? Почему мы можем познавать мир?
Именно древнегреческой культуре принадлежит несколько основополагающих идей, программ, которые легли в основу науки и научного познания мира. Среди них — идея рождения мира из первоначального Хаоса, впервые зафиксированная еще в мифах. Хаос понимался как некое первичное состояние мира, аморфное и бессистемное. По мере внесения в него идеи порядка он, превращался в известный нам сегодня мир, разумно организованный и устроенный — Космос. Превращение Хаоса в Космос связывалось с действием универсального космического закона — Логоса. Именно он превращал беспорядок (Хаос) в порядок (Космос). Изучение процесса превращения Хаоса в Космос, поиск космического (упорядочивающего) закона и должны были стать предметом исследования античной науки.
Еще одной важной идеей стало представление о единстве микро- и макрокосмоса, абсолютном подобии человека и мира. Отсюда вытекала возможность познания Космоса, так как подобное познается подобным — эта ключевая для теории познания мысль также была сформулирована в Древней Греции.
Итак, объектом изучения древнегреческой науки
стал Космос
— окружающий мир, существующий вечно, не созданный никем ни из богов, ни из людей, — мир, ставший упорядоченной системой благодаря универсальному космическому закону.
Поэтому самым важным для древнегреческих мыслителей было ответить на вопрос, что лежит в основе мира и является его первоначалом, из которого все возникает и в которое со временем все возвращается? Не случайно первые древнегреческие философы — представители милетской школы начали с поисков этого первоначала. Фалес нашел его в воде, Анаксимен — в воздухе, Анаксимандр— в некоем вечном начале, которое он назвал апейроном.
Постепенно был дан ответ и на вопрос, как возможно познание мира. Он был сформулирован в работах философов-элеатов (Парменида, Зенона). Они впервые обратили внимание на разницу между представлением о мире, формируемым на основе чувственного познания, и данными разума. Они заявили, что ум человека — это не просто зеркало, пассивно отражающее природу. Разум накладывает свой отпечаток на мир, активно формируя его картину. В работах элеатов, которые создали фундамент античной науки, было сказано, что бытие (Космос) постигается только разумом и ни в коем случае не чувствами. Поэтому древнегреческая наука практически не использовала эксперимент как метод познания мира.
Так была четко сформулирована рационалистическая позиция
, позже ставшая господствующей в европейской культуре.
Ответы на вышеназванные вопросы дали возможность сформулировать первые научные программы, или парадигмы. Они отличались друг от друга прежде всего ответом на вопрос, что лежит в основе мира.
Первой научной программой
античности стала математическая программа,
представленная Пифагором
( ок. 570 – ок. 500 до н.э.)
и позднее развитая Платоном. В ее основе, как и в основе других античных программ, лежало представление, что мир (Космос) — это упорядоченное выражение целого ряда первоначальных сущностей. Пифагор эти сущности нашел в числах и представил их в качестве первоосновы мира. Вещи не равны числам, а подобны им. Таким образом, в математической программе в основе мира лежат количественные отношения действительности.
Этот подход позволил увидеть за миром разнообразных качественно различных предметов их количественное единство.
Картина мира, представленная пифагорейцами, поражала своей гармонией — протяженный мир тел, подчиненный законам геометрии (греки пошли по пути геометризации математики, то есть решения арифметических и алгебраических задач с помощью геометрических образов), движение небесных тел по математическим законам (пифагорейцам принадлежит идея гармонии «небесных сфер»), закон прекрасно устроенного человеческого тела, данный каноном Поликлета.
Свое завершение математическая программа получила в философии Платона,
который нарисовал грандиозную картину мира идей, представляющего собой иерархически упорядоченную структуру.
Мир вещей, в котором мы живем, возникает, подражая миру идей, из мертвой, косной материи. Творцом всего является Бог-демиург (творец, создатель). При этом создание им мира идет на основе математических закономерностей, которые Платон и пытался вычленить, тем самым математизируя физику. В Новое время именно по этому пути пойдет наука. А пока, числа для Платона — это путь к постижению идей, к познанию сущности мира.
Платон уточняет рассуждения пифагорейцев, для которых весь мир был однородной гармоничной сферой. Для Платона же Космос делится на две качественно различные области: божественную — это небо,
где находятся идеальные сущности
(звезды, Солнце, планеты и т.д.), и земную — мир преходящих, изменчивых вещей.
Именно Платон сформулировал
идею об идеальности, божественности небесных сфер,
которая господствовала в науке до Нового времени. Лишь опровергнув ее, началось формироваться современное естествознание.
Самым ярким воплощением математической программы стала геометрия Евклида
, знаменитая книга которого «Начала» появилась около 300 г. до н. э. Еще пифагорейцы создали геометрическую алгебру, первичным элементом которой был отрезок. Сложение и вычитание понималось как приставление и отбрасывание отрезков, Умножение двух отрезков позволяло строить площади, трех — объемы. Все задачи решались с помощью циркуля и линейки. Но методы геометрической алгебры имели принципиальные ограничения: позволяли определить только один положительный корень квадратного уравнения, не могли решаться уравнения выше третьей степени, был целый ряд нерешаемых задач (квадратура круга, удвоение куба, трисекция угла). Евклид пошел дальше и создал теорию геометрии не просто как чисто математическую, но и как физическую теорию. Его геометрия изучала величины, фигуры и их границы, их отношения, а также относительные положения и движения. При этом все эти тела находились не в пространстве, а в шаре, потому что основу космологических представлений античности составляла Геометрия шара. Шар и круг считались самыми совершенными фигурами, которые находились в надлунном мире.
Второй научной программой античности
, оказавшей громадное влияние на все последующее развитие науки, стал атомизм.
Он является итогом развития древнегреческой философской традиции, синтезом целого ряда ее тенденций и идейных установок. Основателями атомизма стали Левкипп и Демокрит ( ок. 470 или 460 до н.э.
– умер в глубокой старости).
В основу мира
атомистическая программа положила мельчайшие, неделимые, бесструктурные частицы — атомы,
которые двигались в пустоте. Атомы — это бытие в собственном смысле слова, пустота — небытие. Ничто не возникает из несуществующего и не уходит в небытие, так как атомы никогда не возникают и не погибают, существуя вечно. Возникновение вещей есть соединение атомов, а уничтожение — это распад вещей на части, в пределе — на атомы. Причиной возникновения вещей является вихрь, собирающий атомы вместе, сталкивающий и сцепляющий их. Разделение на части означает уничтожение вещей, но не атомов.
В рамках атомистической программы было сделано несколько очень важных предположений. Среди них — идея пустоты, лежащая в основе концепции бесконечного пространства.
Атомизм является физической программой, одной из самых плодотворных в истории науки. Она ориентировала ученых на поиски механистических причин всех возможных изменений в природе, на развитие представлений о структуре материи. По сути дела, атомистическая программа стала рождением механистического метода, требовавшего объяснить сущность природных процессов механическим соединением составляющих их частей.
Программа Аристотеля (384 – 322 до н.э.)
стала третьей,
завершающей научной программой античности. Она возникла на переломе эпох. С одной стороны, она еще близка к античной классике с ее стремлением к целостному философскому осмыслению действительности. С другой стороны, в ней отчетливо проявляются эллинистические тенденции к выделению отдельных направлений исследования в относительно самостоятельные науки, каждая со своим предметом и методом исследования.
Аристотеля не устраивают крайности двух предыдущих научных программ и он пытается найти компромисс между ними, предлагая третий путь. Он возражает и Демокриту, и Платону с Пифагором, отказываясь признать как появление вещей только из материальных атомов, так и существование идей или математических объектов, существующих независимо от вещей. Аристотель считает, что идеи и чувственные вещи не могут существовать отдельно. Мир един, а не распадается на две части — чувственную и идеальную.
Поэтому познания заслуживают не только идеи, но и мир чувственных вещей.
Чтобы обосновать это утверждение, Аристотель в качестве первоосновы мира предлагает четыре причины бытия: формальную, материальную, действующую и целевую.
Материя — это пассивное начало, материал. Чтобы стать вещью, она должна соединиться с формой, идеальным началом, которое придает вещи конкретность. В каждой вещи обнаруживается соединение материи и формы, при этом материя данной вещи является формой для материи тех элементов, из которых эта вещь состоит. Двигаясь так вглубь материи, вещества, можно прийти к первоматерии, лишенной всяких свойств и качеств. Если первоматерия соединится с простейшими формами (теплое, холодное, сухое и влажное), образуются первоэлементы — земля, вода, воздух и огонь. Конечно, эти элементы не существуют в чистом виде — все тела земного мира являются смесью этих элементов. Тем не менее, все элементы располагаются в определенном порядке, образуя структуру Космоса. Отдельные тела также стремятся занять свои места, которые определяются преобладанием в них тех или иных элементов.
Самый «тяжелый» элемент — земля — находится в центре мира, поэтому Земля, образующаяся из этого элемента, является центром аристотелевского Космоса. Она неподвижна и шарообразна. Шарообразность Земли уже можно было подтвердить наблюдениями за лунными затмениями. Когда происходит такое затмение, Земля становится между Луной и Солнцем и отбрасывает круглую тень на Луну.
Вокруг Земли располагаются более «легкие» элементы — вода, воздух и огонь, который поднимается до Луны. Выше идет надлунный божественный мир, существующий по иным законам, чем земной мир (в этом Аристотель был солидарен с Платоном), так как там все тела состоят из пятого элемента — эфира. Из него сделаны небесные сферы, к которым прикреплены планеты, Луна и Солнце, вращающиеся вместе с этими сферами вокруг Земли. Это вращение происходит по круговым орбитам. Представление о круговом вращении связано с убеждением античных мыслителей, что именно круг, сфера или шар являются идеальными телами или траекториями движения. Также эти взгляды соответствовали представлениям о совершенстве конечного, завершенного, замкнутого (для античного философа и ученого была неприятна даже мысль о возможности бесконечности).
Картину античного Космоса замыкала сфера неподвижных звезд, за которой находился перводвигатель мира — Бог. В Космосе Аристотеля не было пустоты (с тех пор известна фраза: «Природа не терпит пустоты»). Поэтому его программа может быть названа континуальной, она принципиально противоположна Космосу Демокрита, который состоит из атомов и пустоты.
Так была сформулирована знаменитая геоцентрическая модель Вселенной,
господствовавшая в науке до XVI в. и опровергнутая только в ходе первой глобальной естественно-научной революции.
Отличается античная картина мира
и в части представлений о движении.
Это понятие было центральным в физике Аристотеля.
Движение понималось в широком смысле — как возникновение и уничтожение определенных тел, их рост или уменьшение, изменение качества, перемещение и перемена места. Движение у Аристотеля — это всегда движение к какой-то заранее предопределенной цели. Движение кардинально отличалось в совершенном небесном и несовершенном земном мирах. Там, соответственно, существовали совершенное круговое и несовершенные движения. Если небесные движения вечны и неизменны, не имеют начала и конца, то земные движения их имеют и делятся на естественные и насильственные. Аристотель считал, что у каждого тела есть предназначенное ему по его природе место, которое это тело и стремится занять. Движение тел к своему месту — это естественное движение, оно происходит само собой, без приложения силы. Примером может служить падение тяжелого тела вниз, стремление огня вверх. Все прочие движения на Земле требуют приложения силы, направлены против природы тел и являются насильственными. Аристотель доказывал вечность движения, но не признает возможности самодвижения материи. Все движущееся приводится в движение другими телами. Первоисточником движения в мире является перводвигатель — Бог.
Как и модель Космоса, эти представления благодаря непререкаемому авторитету Аристотеля настолько укоренились в умах европейских мыслителей, что были опровергнуты только в Новое время, после открытия Г. Галилеем идеи инерции.
Учение Аристотеля о пространстве и времени
исходит из понятия непрерывности. Поэтому пространство для него — это протяженность тел, а время — их длительность. Пространство и время Аристотеля существуют только вместе с материей, поэтому его концепция пространства и времени может быть названа относительной. Он отрицает существование пустоты, весь космос заполнен материей, он не однороден, так как в нем есть центр и периферия, верх и низ. Именно по отношению к ним мы разделяем движения на естественные и насильственные.
Бесспорным достижением. Аристотеля стало создание формальной логики,
изложенной в его трактате «Органон» и поставившей науку на прочный фундамент логически обоснованного мышления с использованием понятийно-категориального аппарата. Ему же принадлежит утверждение порядка научного исследования, которое включает изучение истории вопроса, постановку проблемы, внесение аргументов «за» и «против», а также обоснование решения.
После его работ научное знание окончательно отделилось от метафизики (философии), произошла дифференциация самого научного знания. В нем выделились математика, физика, география, основы биологии и медицинской науки.
Активно развивалась астрономия
, которой нужно было привести в соответствие наблюдаемое движение планет (они движутся по очень сложным траекториям, совершая колебательные, петлеобразные движения) с предполагаемым их движением по круговым орбитам, как этого требовала геоцентрическая модель мира. Решением этой проблемы стала система эпициклов и деферентов александрийского астронома Клавдия Птолемея
(
I
—
II
вв. н.э.).
Чтобы спасти геоцентрическую модель мира, он предположил, что вокруг неподвижной Земли находится окружность, с центром, смещенным относительно центра Земли. По этой окружности, которая называется деферентом, движется центр меньшей окружности, которая называется эпициклом. Это движение происходит с угловой скоростью, постоянной по отношению к точке, расположенной симметрично центру большей окружности относительно Земли. Планеты в геоцентрической модели Птолемея равномерно двигались по эпициклам
Нельзя не сказать еще об одном античном ученом, заложившем основы математической физики, — Архимеде, жившем в
III
в. до н. э
.
Его труды по физике и механике были исключением из общих правил античной науки, так как он использовал свои знания для построения различных машин и механизмов. Ему приписывается изобретение винта Архимеда — машины для подъема воды, планетария — механической модели небесной сферы, различных военных машин — баллисты, крана для поднятия кораблей и др. Тем не менее, не следует преувеличивать роль этих открытий. Все же главным для него, как и для других античных ученых, была сама наука. И механика для него становится важным средством решения математических задач. Безусловно, для Архимеда его практическая деятельность рассматривалась как второстепенное дело, игра, не имеющая большой ценности. При этом он все равно сводил практические задачи к теоретическим проблемам, решал их и лишь после этого давал практические рекомендации. Дело в том, что для него изучение с помощью механического метода еще не было доказательством, с его помощью можно было получить лишь некоторое предварительное представление об исследуемом.
В статике Архимед ввел в науку понятие центра тяжести тел,
сформулировал закон рычага
. В гидростатике он открыл закон, носящий его имя: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом.
Развиваются в античности основы биологических знаний
. Среди них большое значение для дальнейшею развития пауки имеют две концепции происхождения жизни — креационистская
, которая утверждает, что жизнь была создана богом, и концепция самозарождения жизни из неживого
. Огромное значение имели работы Аристотеля, который заложил основы систематизации видов животных, описал свыше пятисот видов растений и животных. Гиппократ становится родоначальником научной медицины.
Такова была античная наука, во многих своих положениях и выводах, опровергнутая сегодня, но сыгравшая исключительно важную роль в становлении современной цивилизации. Выделение науки в самостоятельную сферу культуры, было важнейшим шагом в формировании активного, творчески-преобразующего отношения человека к миру. Вся дальнейшая история науки была развитием и преобразованием античной науки.
2. СИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
Взаимодействие
– представляет собой развертывающийся во времени и пространстве процесс взаимодействия одних объектов на другие путем обмена материей и движением.
Выделяют 4 вида взаимодействия:
1. Сильное взаимодействие
2. Гравитация
3. Электромагнетизм
4. Слабое взаимодействие.
Сильное взаимодействие
занимает первое место по силе и является источником огромной энергии. Основная функция сильного взаимодействия — соединять кварки и антикварки в адроны. Теория сильного взаимодействия
является типичной полевой теорией и называется квантовой хромодинамикой
.
Исходным положением
теории является постулат о существовании трех типов цветовых зарядов (красного, синего, желтого).
Они присущи кваркам и выражают способность вещества к сильному взаимодействию. Цвет кварков подобен электрическому заряду. Как и электрические заряды, одноименные цвета отталкиваются, разноименные притягиваются. Когда три кварка или кварк и антикварк объединяются в адрон, суммарная комбинация цветовых зарядов в нем такова, что адрон в целом обладает цветовой нейтральностью.
Цветовые заряды создают поля с присущими им квантами — бозонами. Переносчики сильного взаимодействия названы глюонами
(от англ, glue — клей). Они, подобно фотонам, имеют спин, равный единице, и массу, равную нулю. Но электромагнитное взаимодействие является дальнодействующим, а сильное взаимодействие имеет очень ограниченный радиус действия — до 10~13 см (порядка атомного ядра).
Сильное взаимодействие зависит от расстояния между цветовыми зарядами и прямо пропорционально. Из-за особых свойств глюонного поля цветовое взаимодействие между кварками тем меньше, чем они ближе друг к другу. На малых расстояниях кварки перестают влиять друг на друга и ведут себя как свободные частицы. Такое свойство кварков получило название асимптотической свободы
. Но как только расстояние между кварками начинает увеличиваться, сила взаимодействия нарастает. Для разделения двух частиц с цветовыми зарядами понадобилась бы бесконечно большая энергия. Лишь в первые моменты после Большого взрыва существовавшие тогда огромные температуры позволяли свободное существование кварков. Но сейчас попытка разорвать связь между кварками приведет к тому, что глюонные струны между ними будут натягиваться все сильнее, в результате возникнут новые кварки и антикварки, которые соединятся с первичными частицами и образуют новые адроны. Именно это и наблюдается в опытах на ускорителях.
До открытия кварков и цветового взаимодействия фундаментальным считалось ядерное взаимодействие, объединяющее протоны и нейтроны в ядрах атомов. Но с открытием кваркового уровня вещества под сильным взаимодействием стали понимать цветовые взаимодействия между кварками, объединяющимися в адроны.
Ядерные силы перестали считаться фундаментальными, они должны как-то выражаться через цветовые силы.
Теория предполагает, что при сближении барионов (протонов и нейтронов) на расстояние меньшее, чем 10-13 см, они теряют свои индивидуальные особенности, глюонный обмен между кварками, удерживающий их в адронах, принимает коллективный характер, в результате такого взаимодействия всех барионов связываются в единую систему — атомное ядро
Таким образом, ядерные силы — это только отголоски цветовых сил, слабое подобие настоящего сильного взаимодействия. Не случайно для того, чтобы расколоть атомное ядро, нужна совсем небольшая энергия. Расколоть же протон или нейтрон невозможно.
3. СОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ.
Под понятием «жизнь»
большинство ученых сейчас подразумевают процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и способных самовоспроизводиться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой.
Теории, касающиеся возникновения Земли и жизни на ней, разнообразны. Среди множества теорий возникновения жизни на Земле можно выделить основные:
1.жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креационизм
)
2. жизни возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение
)
3. жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния
)
4. жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия
)
5. жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (биохимическая эволюция
)
В настоящее время центральной проблемой в вопросе происхождения жизни на Земле является описание эволюции развития механизма наследственности.
Ученые сегодня убеждены, что жизнь возникла только тогда, когда начал действовать механизм репликации. Любая самая сложная комбинация аминокислот и других сложных органических соединений это ещё не жизнь. Но проблема в том, что появление праДНК вместо коацерватной капли тоже не может считаться началом жизни па Земле. Дело в том, что современная ДНК может функционировать только при наличии белковых ферментов.
Таким образом, ученые-биологи, занимающиеся сегодня решением вопроса о происхождении жизни, сводят его к характеристике доклеточного предка — протобионта, его структурных и функциональных особенностей.
Концепции голобиоза и генобиоза.
Трудность решения этого вопроса объясняется хорошо известным фактом: для саморепродукции нуклеиновых кислот — основы генетического кода — необходимы ферментные белки, а для синтеза белков — нуклеиновые кислоты.
Конечно, проще всего было бы предположить, что оба эти свойства появились одновременно, объединились в единую систему в пределах протобионта, после чего началась их коэволюция одновременная и взаимосвязанная эволюция. К сожалению, этот компромиссный вариант не получил признания ученых. Дело в том, что белковые и нуклеиновые макромолекулы структурно и функционально глубоко различны. В силу этого они не могла появиться одновременно, в результате одного скачка в ходе химической эволюции. Таким образом, невозможно их сосуществование в протобиологической системе (протобионте).
В результате, на протяжении большей части XX в. ученые вели дискуссию о том, что было первичным — белки или нуклеиновые кислоты, а также о том, как и на каком этапе произошло их объединение в систему, способную к передаче генетической информации и регуляции биосинтеза белков, то есть являющуюся живым организмом.
В зависимости от ответа на вопрос о первичности белков или нуклеиновых кислот, все существующие гипотезы и концепции можно разделить на две большие группы
— голобиоза и генобиоза
Концепция Опарина
относится к группе голобиоза — методологического подхода, утверждающего первичность структур клеточного типа, способных к элементарному обмену веществ при участии ферментных белков. Появление нуклеиновых кислот в этой концепции считается завершением эволюции, итогом конкуренции протобионтов. Эту точку зрения можно назвать субстратной.
Сторонники генобиоза исходят 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 Дж. Холдейна
. Согласно ей, 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».
Вплоть до 1980-х годов имело место четко выраженное противостояние гипотез голобиоза и генобиоза. Оно обрело форму дискуссии при обсуждении вопроса, что старше — голый ген (способность к генетической репродукции) или белковый протобионт (способность к метаболизму). В иной трактовке эта дискуссия стала представлять собой противостояние двух концепций — информационной (генетической) и субстратной (обменно-метаболической).
В рамках этой дискуссии большую популярность приобрела гипотеза
английского биохимика П. Деккера
, принадлежавшая к направлению голобиоза.
Он предположил, что структурной основой предка — биоида — были жизнеподобные неравновесные диссипативные системы. С точки зрения Деккера, они представляли собой открытые микросистемы с мощным ферментативным аппаратом. Биоид подвергался мутациям, накапливал при этом информацию, после чего эволюционировал.
Тем не менее, к началу 1980-х годов чаша весов стала склоняться в пользу концепции генобиоза. Во многом это произошло благодаря новому истолкованию открытого еще Л. Пастером свойства молекулярной хиральности живых организмов. Постепенно ученым стало ясно, что стереохимический код передается одновременно с генетическим кодом. То есть сегодня считается, что если молекулярная хиральность
— изначальный и фундаментальный признак живой материи, то способность возрождать хирально чистые молекулярные блоки зародилась столь же рано, как и способность к генетической саморепродукции. Функцией стереохимического кода стало кодирование построения хирально чистых мономеров, без которых невозможно комплиментарное взаимодействие молекул субстрата и ферментов при биохимических реакциях. Это кодирование производится с помощью молекул ДНК или РНК.
Но оставался нерешенным вопрос о том, какая из этих информационных молекул появилась первой и сыграла роль матрицы для первичной комплиментарной полимеризации? Кроме того, по-прежнему стоял вопрос, как могла функционировать протобиотичсская система в отсутствие ферментных бслков, если мы допускаем, что они появились позже?
Ответ на эти вопросы был получен к концу 1980-х годов. Он гласил, что первичной была молекула РНК, а не ДНК. Признание этого факта было связано с наличием у РНК уникальных свойств. Оказалось, что она наделена такой же генетической памятью, как и молекула ДНК. Далее была установлена настоящая вездесущность РНК — стало ясно, что нет организмов, о которых отсутствовала бы РНК, хотя есть множество вирусов, геном которых не содержит ДНК. Также, вопреки устоявшейся догме, утверждавшей, что перенос генетической информации идет в направлении от ДНК к РНК и белку, оказался возможным перепос этой информации от РНК к ДНК при участии фермента, открытого в начале 1970-х годов.
В начале 1980-х годов была установлена способность РНК к саморепродукции в отсутствии белковых ферментов, то есть была открыта се автокаталитическая функция. Это объясняло все нерешаемые ранее вопросы. Таким образом, сегодня считаемся, что протобионт представлял собой молекулу РНК. Древняя РНК была транспортной и совмещала в себе черты как фенотипа, так и генотипа. Иными словами, она могла подвергаться как генетическим преобразованиям, так и естественному отбору. Сегодня уже очевидно, что процесс эволюции шел от РНК к белку, и затем к образованию молекулы ДНК. у которой С-Н связи более прочны, чем С-ОН связи РНК.
Очевидно, что возникновение хиральности, а также первичных молекул РНК не могло произойти в ходе плавного эволюционного развития. Судя по всему, имел место скачок со всеми характерными чертами самоорганизации вещества, об особенностях, которой уже говорилось выше.
В 1990-с годы появился сиге ряд версий, в соответствии с которыми жизнь могла появиться в геотермальных источниках на морском дне, в тонких пленках органического вещества, адсорбированного на поверхности кристаллов пирита или апатитов. Их появление вызвано некоторыми недостатками концепции генобиоза, но они еще не получили достаточного обоснования и развития.
Следующим этапом в процессе появления жизни стало рождение настоящей живой клетки. Сегодня ученые знают о первичной клетке (археклетке) намного больше, чем раньше. Археклетка была первичным живым организмом. У нее, очевидно, была двукслойная оболочка (мембрана), она обладала способностью всасывать через нее протоны, ионы и мелкие молекулы, а ее метаболизм основывался на низкомолекулярных углеродных соединениях. В археклетке существовал клеточный скелет, отвечавший за ее целостность, а также обеспечивавший возможность ее деления. Жизнедеятельность клетки обеспечивалась за счет аденозинтрифосфорной кислоты. Возможно, археклетки были схожи с недавно открытыми археобактериями и представляли собой прото-эукариотную систему, дальнейшая эволюция которых шла как по линии приобретения новых свойств эукариотами, так и по пути их утраты прокариотами. Этот процесс занял несколько миллиардов лет. Считается, что первые прокариоты появились более 4 млрд лет назад. Ими были бактерии и сине-зеленые водоросли — практически бессмертные организмы, жившие в очень сложных условиях. Эукариоты появились около 2,6 млрд лет назад, они уже не были бессмертными, и с их появлением процесс эволюции жизни начал ускоряться.
Существует три гипотезы, объясняющих появление эукариотной клетки
.
Согласно аутогенной версии
усложнение археклетки шло постепенно по пути приобретения все новых внутренних структур и функций, результатом чего стало появление оформленного ядра.
Существует гипотеза симбиогенеза
, которая предполагает, что качественное усложнение клетки и появление в ней ядра произошло в результате внедрения нескольких прокариотных клеток в клетку-хозяина.
Гипотеза споры
сводит процесс образования эукариотной клетки к спорообразованию, свойственному многим одноклеточным организмам. Существует возможность торможения процесса спорообразования в результате мутации, что привело к образованию прокариотов. Если же таких мутаций не было, то появились эукариоты.
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. – М.: Высшее образование, 1997. – 335 с.
2. Грушевицкая Т.Г. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для вузов. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2003. – 670 с.
3. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов.– М.: Академический проспект, 1997. – 640 с.
4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов.– М., 1999. – 656 с.
5. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. – М.: Гардарики, 1999. – 303 с.
|
