На головну

Швидкість світла у вакуумі є величина постійна, яка не залежить від руху джерела світла або спостерігача. 3 сторінка

  1. 1 сторінка
  2. 1 сторінка
  3. 1 сторінка
  4. 1 сторінка
  5. 1 сторінка
  6. 1 сторінка
  7. 1 сторінка

Білки мають складну структуру: поліпептидний ланцюг з амінокислот, утворює спіраль, згорнуту в специфічний для кожного білка грудку - глобулу. Крім того, кілька макромолекул можуть утворювати агрегати. Так, гемоглобін крові людини являє агрегат з чотирьох макромолекул. Порушення природної структури білка називають денатурацією. Вона виникає під впливом високої температури, хімічних речовин, променевої енергії та ін. Факторів.

Перерахуємо функції, реалізовані білком в процесі життєдіяльності клітин і організмів:

§ будівельна (Структурна): білки - будівельний матеріал організму (оболонки, мембрани, органели, тканини, органи). Рослини все амінокислоти синтезують з простих речовин, а тварини організми частина з них (незамінні амінокислоти) повинні одержувати з їжею. Структурними білками є каратин, колаген і ін. Молочний білок казеїн, яєчний альбумін і ін. Виконують запасні функції.

§ каталітична функція - Ферменти, що прискорюють реакції на сотні мільйонів раз. Майже кожна хімічна реакція в клітці каталізується особливим ферментом. Ферменти беруть участь в синтезі білка, ДНК і РНК. Вони містяться в слині, в шлунковому соку, в кожній клітині. Ось деякі білки-ферменти: рибонуклеаза, трипсин, ДНК і РНК полімераза і ін. Для криміналістики представляє особливий інтерес фермент амілаза, Що міститься в слині. Його висока активність дозволяє експертам виявляти навіть її мікроскопічні кількості. Зазвичай крохмаль дає синє забарвлення з розчином йоду, але під дією ферменту він розкладається на моносахариди і не дає кольорової реакції

§ Опорно-рухова функція - білки, що входять до складу кісток скелета, сухожиль; рух джгутикових, інфузорій, скорочення м'язів. Рухові функції виконують білки актин, міозин і ін.

§ транспортна функція - білок гемоглобін, що входить до складу еритроцитів крові. До транспортних білків відносяться гемоглобін, що входить до складу еритроцитів крові, міоглобін та ін. Гемоглобінсвязивает вільний кисень і транспортує його в складі крові до різних органів, в тому числі і до мозку. Яскраво-червоний колір артеріальної крові обумовлений кольором окису заліза, що входить до складу білка. Порушення транспортної функції гемоглобіну призводить до смерті. Таке порушення може бути викликано його взаємодією з чадним газом- окисом вуглецю, з якої гемоглобін вступає в реакцію ще активніше, ніж з киснем. В результаті припиняється постачання енергії до мозку і настає внутрішнє задуха.

§ Захисна - Антитіла крові знешкоджують чужорідні речовини. Захисні функції виконують імунноглобулін, інтерферон та ін. Існують білки-антибіотики: пеніцилін, неокарціностатін і ін. Захисна функція білків знайшла своє криміналістичне застосування в цікавий спосіб диференціації крові людини і тварин. На початку XX століття судові медики з'ясували, що при введенні крові корів кроликам організм останніх виробляє сироватку, яка протидіє чужорідної крові. Препарат з цієї сироватки активно діє тільки на кров корови, даючи реакцію з випаданням осаду (преципітату). Аналогічно можна отримати сироватки, що реагують на кров інших тварин, в тому числі і людини. Цей спосіб застосовується і зараз, в його основі - специфічне взаємодія видових антигенів і антитіл. Спосіб дозволяє також диференціювати різні білки одного організму. Таким чином, знайшла своє криміналістичне застосування захисна функція білків. Різниця наборів білків-антигенів у різних осіб лежить в основі диференціації груп крові у людей.

§ енергетична функція - при розщепленні 1 г білків звільняється 17,6 кДж енергії.

§ Регуляторна і гормональна - Білки входять до складу багатьох гормонів і беруть участь в регуляції життєвих процесів організму. Гормональну функцію виконують інсулін, адреналін, гормон росту та ін. Регуляторні білки: гістони, репрессори.

§ рецепторная - Білки здійснюють процес виборчого впізнавання окремих речовин і їх приєднання до молекул. Крім того, деякі білки забезпечують чуттєве сприйняття: наприклад, родопсин відповідає за зір (входить до складу сітківки ока).

ліпіди- Нерозчинні у воді жири і жироподібні речовини, що складаються з гліцерину і високомолекулярних жирних кислот. Тваринні жири містяться в молоці, м'ясі, підшкірній клітковині. У рослин - в насінні, плодах. Крім жирів в клітинах присутні і їх похідні - стероїди (холестерин, гормони і жиророзчинні вітаміни A, D, К, Е, F). Ліпіди є:

§ Структурними елементами мембран клітин і клітинних органел;

§ Енергетичним матеріалом (1г жиру, окислюючись, виділяє 40 кДж енергії);

§ 3апаснимі речовинами;

§ Виконують захисну функцію (у морських і полярних тварин);

§ Чи впливають на функціонування нервової системи;

§ Джерелом води для організму (1г, окислюючись, дає 1,1г води).

Складні організми отримують ліпіди в основному у вигляді нейтрального жиру, який всмоктується в лімфу (в меншій мірі в кров) і переноситься до клітин, де відбувається його розкладання і подальший синтез необхідних організму жирів. Деякі жири не синтезуються, і їх необхідно отримувати з їжею. Загальна добова потреба людини в жирах - близько 100 м, їх відсутність в їжі призводить до затримки росту і порушень функції нирок. Цікаво, що в організмі існує своєрідна зворотний зв'язок: при збільшенні концентрації в крові вуглеводів послаблюється процес розпаду жирів і стимулюється їх синтез, і навпаки.

У криміналістиці вміст ліпідів в потожірових сліди людини (наприклад, а відбитки пальців) іноді дозволяє встановити її стать (оскільки це зміст у чоловіків значно вище). Цікаво, що шкірні виділення у дітей містять більше летючих речовин, ніж у дорослих, і, наприклад, сліди їх пальців швидше випаровуються. Зауважимо до речі, що наявність амінокислот, жирних кислот і протеїнів в шкірних виділеннях дозволило запропонувати простий метод виявлення прихованих відбитків пальців за допомогою суперклею: до його складу входять цианакрилата, які у вигляді пари у вологому атмосфері реагують з перерахованими биополимерами, утворюючи вздовж папілярних ліній липкі білі сліди. У судово-медичній експертизі виявлення ліпідів в судинах легкого, а також нирок і мозку дозволяє діагностувати насильницьку смерть. Внаслідок ударів тупим предметом, струсів або переломів жир з жирової тканини потрапляє в кровоносні судини і током крові переноситься в серце, потім - в легені і т.д. Закупорка судин легкого називається жирової емболією і сама по собі може призвести до смерті.

Нуклеїнові кислоти. Назва "нуклеїнові кислоти" походить від латинського слова "нуклеус", т. Е. Ядро: вони вперше були виявлені в клітинних ядрах. Нуклеїнові кислоти відіграють центральну роль в зберіганні і передачі спадкових властивостей клітини, тому їх часто називають речовинами спадковості. Нуклеїнові кислоти забезпечують в клітці синтез білків, точно таких же, як в материнській клітині і передачу спадкової інформації. Існує два види нуклеїнових кислот - дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) І рибонуклеїнова кислота (РНК).

Молекула ДНК складається з двох спірально закручених ланцюгів. ДНК - полімер, мономерами якого єнуклеотиди, Тобто сполуки, що складаються з молекули фосфорної кислоти, вуглеводу дезоксирибози і азотистого підстави. У ДНК чотири типи азотистих основ: аденін (А), Гуанін (Г), Цитозин (Ц), Тимін (Т). Кожна ланцюг ДНК - полинуклеотид, що складається з декількох десятків тисяч нуклеотидів. [43] Подвоєння ДНК - реплікація - Забезпечує передачу спадкової інформації від материнської клітини до дочірнім.

На аналізі ДНК заснований один з найбільш сучасних методів ідентифікації особистості. У ДНК людини є особливі сверхізменчівие ділянки - тандемні повтори. Це послідовності, що складаються з однакових фрагментів, що повторюються іноді сотні і тисячі разів. Структура таких фрагментів у різних людей однакова або дуже близька, але число їх по-різному. Імовірність того, що тандемний повтор, що складається з одного і того ж числа даних фрагментів, зустрінеться у двох різних людей, досить велика. При аналізі ж різних тандемних повторів ймовірність їх випадкового збігу у різних людей виявиться дуже малою - один на кілька мільярдів. Методика аналізу зводиться до поділу ДНК на ділянки за допомогою спеціальних ферментів з наступним їх розподілом методом електрофорезу в гелі. За допомогою такого "портрета ДНК" досягається індивідуалізація точніша, ніж при аналізі систем крові.

РНК - полімер, структурою подібний з одного ланцюжком ДНК, але менших розмірів. Замість тиміну в РНК присутній урацил (У). Відомі три види РНК: інформаційна (і-РНК) передає інформацію про структуру білка з молекули ДНК; транспортна (т-РНК) транспортує амінокислоти до місця синтезу білка; рибосомная (р-РНК) - міститься в рибосомах, бере участь у підтримці структури рибосоми.

АТФ. Дуже важливу роль в біоенергетиці клітини грає аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). АТФ - нестійка структура, при переході АТФ в АДФ (аденозиндифосфат) виділяється 40 кДж енергії. Зворотний перехід від АДФ до АТФ відбувається з поглинанням зовнішньої енергії (наприклад, енергія, що виділяється при розпаді однієї молекули цукру йде на відновлення 40 молекул АТФ). Таким чином, АТФ - це універсальний біологічний акумулятор: світлова енергія сонця і енергія, ув'язнена в споживаної їжі, запасається в молекулах АТФ, а потім розподіляється всередині клітини. Енергія АТФ використовується для здійснення хімічної (синтез білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот) і механічною (рух, робота м'язів) роботи, а також для трансформації в електричну або світлову енергії (розряди електричних скатів, вугрів, світіння комах). АТФ утворюється в мітохондріях клітин тварин і при фотосинтезі в хлоропластах рослин.

Життєдіяльність клітини і організму в цілому, їх взаємозв'язок із зовнішнім середовищем забезпечується сукупністю хімічних і фізичних перетворень, що отримала загальну назву "обміну речовин". Обмін речовинв клітинах і тканинах називається метаболізмом.

Обмін речовин складається з процесів асиміляції і дисиміляції. асиміляція - Сукупність процесів створення живої матерії, що включає в себе засвоєння зовнішніх речовин, їх перетворення в необхідні для організму сполуки і синтез структурних одиниць клітин. анаболизм - Процес синтезу білків усередині організму. дисиміляція - Сукупність процесів розпаду живої матерії, що включає в себе використання ресурсів організму, розщеплення складних сполук з вивільненням енергії і утворенням більш простих з'єднань, а також усунення продуктів розпаду. катаболізм - Процес ферментативного розщеплення білків, жирів, вуглеводів (в основному за рахунок окислення) і АТФ.

3. Еволюційні концепції в біології. Основні поняття генетики

Питання про походження і закономірності розвитку життя вкрай цікавий і важливий для формування світогляду людини, проте на сьогоднішній день він майже настільки ж невизначений, як і питання про походження Всесвіту в цілому. Тут ми вступаємо на хиткий грунт гіпотез, тому що маємо уявлення про життя тільки на одній планеті - на Землі, і тільки в одній формі - нашої власної. Таким чином, відсутня те, що необхідно для створення наукової теорії, тобто стійка, повторювана зв'язок явищ; не реалізується такий критерій наукового знання, як відтворюваність. Однак розглянуті нами властивості живих істот, а також історія їх існування на Землі дозволяють припускати їх здатність до самоорганізації.

Можливість отримання складних органічних сполук з простіших була відкрита в 1861 році. Тоді А. М. Бутлеров виявив, що в розчині формаліну в теплій воді утворюється цукор. Інший російський вчений А. Н. Бах показав, що у водному розчині формаліну і ціаністого калію утворюються ще більш складні речовини. Велике значення мали експерименти, проведені в 1953 році американець С. Л. Міллером. Вони показали, що шляхом пропускання електричних розрядів через суміш водню, аміаку і метану легко отримати органічні речовини, в тому числі амінокислоти, цукру і жирні кислоти. Дослід проводився протягом тижня при напрузі розрядника 60000 В і температурі 80 ° С. За цей час утворилися амінокислоти гліцин, аланін, саркозин, аспаргіновая і глутамінова кислота та ін. Утворилися також і інші органічні кислоти: мурашина, оцтова, молочна, гліколева і пропіонова. Більш того, в лабораторних умовах вдалося також синтезувати з низькомолекулярних початкових речовин високомолекулярні органічні сполуки (поліпептиди). З цих речовин в процесі предбиологического природного відбору могли сформуватися клітини.

Серед гіпотез, що пояснюють формування окремих клітин, найбільш розроблена гіпотеза А. І. Опаріна, запропонована ним у 1924 році. Вона спирається на експериментальні факти: встановлено, що в розчинах високомолекулярних речовин утворюються так звані коацерватние краплі, здатні накопичувати розчинені речовини [44]. Так, при введенні біополімерів в теплу воду утворюються мікросфери розміром до 5 мкм, здатні шляхом брунькування утворювати нові мікросфери. Цікаво, що коацерват поглинає речовини з навколишнього середовища вибірково; це схоже на обмін речовин крізь клітинну мембрану. Оболонки майбутніх клітин могли утворитися в воді з фосфоліпідів: гідрофільні кінці цих молекул занурюються у воду, а гідрофобні туляться один до одного, в результаті чого утворюються двошарові структури, ізолюючі водне зміст від зовнішнього середовища. В процесі предбиологического природного відбору коацерватних крапель збереглися лише ті з них, які при розпаді на дочірні не втрачали особливостей своєї структури, тобто набували властивість самовідтворення і перетворилися в найпростіший живий організм.

Питання про можливість придбання властивості самовідтворення в процесі еволюції є ключовим. Американський математик Д. фон Нейман, аналізуючи проблему самовідтворення автоматів, прийшов до висновку, що при невисокому рівні складності автоматів вони здатні виробляти лише менш складні автомати. Однак існує деяке критичне значення складності, перевищення якого надає автоматам здатність відтворювати самих себе або навіть більш складні об'єкти. Таким чином, теорія автоматів підтверджує можливість виникнення самовідтворення в процесі ускладнення самоорганізації. Щоб така можливість стала реальністю, необхідна висока ступінь організації, Тобто концентрація інформації в малому обсязі.

У процесі такої концентрації властивості системи зазнають якісні зміни. Засновник кібернетики Н. Вінер зазначає, що в міру ускладнення структури системи її здатність поглинати інформацію зростає спочатку досить повільно, так що обсяг споживаної інформації багато менше внутрішньої інформації про структуру. Але потім споживання інформації швидко зростає, і при деякому рівні складності порівнюється, а потім може і далеко перевершити ту інформацію, яка була вкладена в машину спочатку. Інакше кажучи, дійсно істотні і активні явища життя і навчання починаються лише після того, як організм досяг певної міри складності. Сьогодні ми знаємо, що необхідну концентрацію інформації в структурі клітини і можливість її самовідтворення забезпечують нуклеїнові кислоти [45].

З плином біологічного часу еволюція живих організмів дала безліч видів. В даний час на Землі існує близько 1,5 * 106 видів організмів і реалізована лише мала частина тих можливостей, які є в біосфері.

Першим біологом, який спробував створити цілісну картину еволюції тваринного світу, став Жан Батіст Ламарк. У своїй книзі "Філософія зоології" (1809 г.) він розподілив всіх тварин за рівнями і виклав свою теорію, згідно з якою видів в природі не існує, є тільки окремі особини. Організми, пристосовуючись до змін навколишнього середовища, поступово вдосконалюються, і ці зміни передають у спадок. А якщо, наприклад, деякий орган не використовується, то він відмирає. Всі ці зміни поступові, природа не робить стрибків.

У 1815 р в книзі "Міркування про перевороти на поверхні Землі" Жорж Кюв'є звернув увагу на існування розривів в будові копалин організмів. Ці розриви він пояснив так: види виникають внаслідок періодичних глобальних катаклізмів.

Особливе значення мала праця Ч. Дарвіна «Походження видів шляхом природного відбору» (1859). Дарвіна по праву вважають основоположником еволюційного вчення в біології. Заслуга його полягає в тому, що йому вдалося закласти основи теоретичного розуміння біологічної еволюції. Головна ідея концепції Дарвіна полягала в обумовленості еволюції природним відбором. Мінливість, спадковість і природний добір - Ось фактори біологічної еволюції за Дарвіном. Багато що з теорії Дарвіна в тій чи іншій мірі пізніше було підтверджено: знайдені викопні свідчать про мінливість фауни і флори з плином часу; встановлено велику схожість між різними видами, що дозволяє припустити тиск на їхніх предків одного і того ж механізму природного відбору; переривчастість в фауні і флорі, пов'язана з географічними перешкодами, наводить на думку про природні причини їх виникнення та зміни. Однак теорія Дарвіна не могла пояснити переривчасті зрушення в палеонтологічних рядах, та й про механізм успадкування Дарвін висловлювався дуже невизначено, тому що аж до початку XX ст. генетичні результати не використовувалися.

Закони спадковості відкрив Грегор Мендель в 1865 р, поклавши початок сучасної генетики. Схрещуючи гладкий і зморшкуватий сорти гороху, він отримав в першому поколінні тільки гладкі насіння [46], а в другому поколінні - 1/4 зморшкуватих насіння. І він здогадався: в зародкову клітку надходить два спадкових завдатку - від кожного з батьків. Якщо вони не однакові, то у гібрида проявляється один, домінантний (переважний) ознака - гладкість. Рецесивний (поступається) залишається ніби в прихованому стані. У наступному поколінні ознаки розподіляться в співвідношенні 3: 1. Результати досліджень Менделя, опубліковані в 1865 році, не звернули на себе ніякої уваги і були повторно відкриті тільки після 1900 року. В ході подальшого інтенсивного розвитку генетики з'ясувалося наступне:

§ статеві клітини відокремлені від решти організму і тому не схильні до впливів, що діють на соматичні тканини;

§ основу дискретної мінливості складають успадковані мутації - часткові зміни структури гена;

§ кожному біологічному виду притаманне своє строго певна кількість хромосом;

§ генотип може змінюватися під дією рентгенівських променів (індуковані мутації);

§ біосинтез має генетичну основу;

§ саме ДНК (а не білки, як вважали раніше) є носієм спадкової інформації;

§ генетичний код універсальний для всіх організмів: кожна з 20 амінокислот кодується в ДНК послідовністю з трьох нуклеотидів;

§ Д. Уотсон і Ф. Крик запропонували модель молекулярної структури ДНК і розкрили механізм її реплікації.

Відповідно до сучасних уявлень, клітини, через які здійснюється спадкоємність поколінь (статеві при статевому розмноженні і соматичні при безстатевому) несуть в собі тільки зачатки, можливості розвитку ознак і властивостей. Ці зачатки і отримали назву генів. ген - Це ділянка молекули ДНК (або ділянку хромосоми), що визначає можливість розвитку окремого елементарного ознаки. Генетичні інструкції займають всього 1% довжини ДНК.

У всіх організмів одного виду кожен ген розташовується в одному і тому ж місці (локусі) строго визначеної хромосоми. У статевих клітинах (гаметах) міститься гаплоїдний, тобто непарний набір хромосом і є тільки один ген, що визначає розвиток даної ознаки. Сукупність генів, що містяться в одинарному наборі хромосом даного організму, називається геномом. Відповідно до сучасних уявлень, успадковуються саме геноми, тобто генетичне зміст батьківських гамет. ДНК людини містить близько 30000 генів. [47]

У диплоидном, парному наборі хромосом соматичних клітин два гена визначають розвиток однієї ознаки. Такі гени називаються алельних.

Сукупність усіх генів одного організму називається генотипом. Генотип - чи не механічна сума генів; гени взаємодіють один з одним, можливість і форма їх прояву залежить від сусідніх генів і зовнішнього середовища. Таким чином, генотип - система взаємодіючих генів.

Сукупність усіх ознак організму називається фенотипом. До фенотипическим ознак належать не тільки зовнішні ознаки, а й біохімічні, гістологічні, анатомічні та інші, що сформувалися на базі генотипу і зумовлені ним.

З урахуванням генетичних уявлень еволюційне вчення виступає в новому світлі. З'явилася синтетична теорія еволюції, розвинена в 30-х роках XX ст. С. С. Четверикова, Р. Е. Фішером, Дж. С. Холдейном і ін. Нова теорія синтезувала дві спочатку відособлені концепції - менделізм і дарвінізм. Наступні, особливо другої половини XX ст., Успіхи біологічних наук неодноразово змушували до уточнення основних положень синтетичної теорії еволюції. У сучасному вигляді ця теорія схожа на популяційно-генетичного підходу.

генотип визначає набір можливих ознак. Діапазон їх набагато ширші за ті ознак, які дійсно виявилися придбаними даної особиною в конкретних умовах існування. Проявляються в особини фенотипічні ознаки можна розділити на два класи: одні з них жорстко визначаються генотипом і не залежать від середовища, інші мінливі і формуються під впливом середовища. Природний відбір впливає насамперед на генний матеріал; під впливом середовища змінюється генофонд популяцій. В цьому і полягає головний зміст природного відбору. Під тиском середовища світ живого змушений змінюватися, і природний відбір виступає як складний багатоетапний механізм диференціювання генів, геномів і генотипів.

4. Еволюція і синергетика

Розглянемо названі Дарвіном фактори біологічної еволюції (мінливість, спадковість, природний добір) Як фактори синергетичного процесу.

мінливість обумовлена ??стохастичним характером руху матерії. Так, інтенсивність мутагенезу, тобто ймовірність появи мутацій, а разом з ними і нових властивостей живої речовини, прямо залежить від температури середовища, від інтенсивності руху молекул, що носить випадковий характер. Однак хаос в цьому русі не абсолютний - минулі стану системи в тій чи іншій мірі визначають її майбутнє, а якісь характеристики системи зберігаються незмінними. спадковістьв тій чи іншій формі проявляється і в живій, і в неживій природі; вона означає закріплення і збереження одного разу, що відбулися.

Але певні об'єктивні причини обмежують можливість одних змін і дозволяють зберегтися іншим (їх меншість). Серед цих причин - і розглянутий раніше принцип мінімуму дисипації енергії, Який з більшою ймовірністю сприяють закріпленню змін, що підвищують організованість, складність системи. На думку академіка Мойсеєва, можливо, цей принцип є окремим випадком більш загального принципу економії ентропії, Справедливого і для живого речовини [48]. Згідно з цим принципом, найбільші шанси на збереження стабільності і подальший розвиток має та форма організації, яка дозволяє використовувати зовнішню енергію і матерію в найбільших кількостях і найбільш ефективно.

Таким чином, еволюція отримує пояснення як результат бажаних виборів, Здійснюваних природою; дію всіх природних (і соціальних) законів можна уявити як постійний відбір.

Перехід на новий рівень організації, перехід від неживого до живої речовини супроводжується і появою нових факторів, що визначають вибір. І найважливіший з них - це прагнення кгомеостазісу, тобто прагнення живих істот зберегти свою стабільність, цілісність. Гомеостазіс підтримується за рахунок властивих живим істотам зворотних зв'язків, Компенсуючих зовнішні обурення.

Реалізація принципу мінімуму зростання ентропії вимагає на рівні живої матерії позитивних зворотних зв'язків (див. Лекцію "Управління та самоорганізація в природі і суспільстві"), а принцип гомеостазису - негативних. Тобто є два незбіжних принципу. Який з принципів важливіше? Будь-яке жива істота, вид, популяція самі формують свою систему пріоритетів. Наскільки вдало вибрано їх співвідношення - вирішує природний відбір. Критеріїв ж вибору пріоритетів виявляється безліч, і вони постійно змінюються.

Спочатку зворотні зв'язки живого організму (наприклад, умовні рефлекси, що визначають "спеціалізацію" істоти) успішно вирішують завдання розстановки пріоритетів і пристосування до середовища. Але навіть в умовах відносної стабільності зовнішнього середовища існують якісь межі, за якими подальше поглиблення спеціалізації недоцільно: види, дуже добре пристосовані до даних конкретних умов, можуть загинути навіть при незначній зміні цих умов. І в певний момент механізми адаптаційного типу дають збій; вони не можуть більше забезпечувати необхідний рівень гармонії між організмом і середовищем. Тоді вступають в дію біфуркаційні механізми. Наслідки їх дії непередбачувані і часто згубні для популяції або виду. Але в деяких рідкісних випадках з'являються нові, досконаліші і високоорганізовані види. Таким чином, в природі відбувається безперервний процес зростання різноманітності (закон дивергенції).

Наведемо характерний приклад дії такого бифуркационного механізму. Одними з перших живих біологічних утворень були без'ядерні клітини прокаріоти, здатні синтезувати свою біомасу за рахунок енергії Сонця (фотосинтез). Ці організми були безсмертні, всередині їх організмів не було природних причин закінчення життєдіяльності, і вони були здатні виживати в украй несприятливих умовах - при високому рівні радіації, температури, ультрафіолетовому опроміненні. Їх дихання було анаеробним, тобто безкисневим. І все-таки вони програли; коли в процесі дихання прокариотов атмосфера Землі наситилася киснем, з'явилися еукаріоти. Ці нові організми, опанувавши кисневим диханням, змогли ефективніше використовувати сонячну енергію і швидше розвиватися. Ціною підвищення ефективності була втрата безсмертя. Для окремого організму така ціна є неприйнятною, але для природи це виграш. Втрата безсмертя привела до якісному вдосконаленню механізмів пам'яті. Основною формою пам'яті став генетичний код; на відміну від нескінченно довгого індивідуального існування він забезпечував не тільки спадкоємність, але і необхідну для розвитку мінливість.

Процес еволюції суперечливий. З одного боку, закони еволюції змушують живі системи постійно прагнути до більш ефективного використання зовнішньої енергії: переходити до кисневого подиху, до активного пошуку їжі і т.д., що підвищує шанси в конкурентній боротьбі. Але, з іншого боку, ускладнення системи підвищує ризик 1) помилки при прорахунку пріоритетів і 2) включення бифуркационного механізму. Так що системі, занадто сильно прагне до гомеостазису, стабільності, краще утриматися від будь-яких ускладнень (і забути про можливі переваги). Правил для вибору оптимального в даних умовах компромісу немає, все вирішує відбір.

У цих умовах для підтримки гомеостазису життєво важливою умовою стає інформація (а значить, і пам'ять!), Що забезпечує можливість не просто реагувати на безпосередні впливи, а міняти свій стан з випередженням цих впливів.

Така можливість була реалізована в ході іншого бифуркационного стрибка - при переході від жорстких рефлексів до нервової системи, а потім і до вищої нервової діяльності. Коли рефлекторних зворотних зв'язків стало недостатньо для подальшого розвитку, тварини "навчилися" переглядати кілька можливих шляхів адаптації до навколишнього оточення, порівнювати варіанти, передбачити результати дій, будувати поведінку не як ланцюжок однозначних реакцій на подразники, а як програму, і, нарешті, переносити уявлення і очікування з одного класу об'єктів на інші. Інформація стала заготовляти про запас, що супроводжувалося появою нових форм пам'яті і елементів навчання. Надалі поява розуму призвело до того, що вирішальним фактором вибору стали не умови гомеостазиса самі по собі, а суб'єктивні уявлення про ці умови і способи їх досягнення; на цій стадії "відбір" став перетворюватися в "вибір". Ціною чергового підвищення ефективності використання енергії став багаторазовий ріст ймовірності помилки при прийнятті рішення - як це не парадоксально звучить, тільки осмислене дію може бути недоцільним; дії рефлекторні, закріплені природним відбором, завжди доцільні.

висновки

§ Життя є формою існування високоорганізованої самоорганізується матерії.

§ Питання про походження життя є дискусійним. Серед наукових гіпотез найбільш популярна концепція біохімічної еволюції, що припускає зародження життя на Землі близько 3,5 млрд. Років тому з коацерватних крапель внаслідок синергетичного процесу їх самоорганізації. Їй протистоїть концепція панспермії, що приписує життя позаземне походження.



Швидкість світла у вакуумі є величина постійна, яка не залежить від руху джерела світла або спостерігача. 2 сторінка | Швидкість світла у вакуумі є величина постійна, яка не залежить від руху джерела світла або спостерігача. 4 сторінка

BIAGFIAFCIHDAF. | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 1 сторінка | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 2 сторінка | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 3 сторінка | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 4 сторінка | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 5 сторінка | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 6 сторінка | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 7 сторінка | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 8 сторінка | Швидкість світла у вакуумі є величина постійна, яка не залежить від руху джерела світла або спостерігача. 1 сторінка |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати