Общее понятие об эволюции

Мы часто встречаем в литературе термин «эволюция». Но не всегда можем четко объяснить его значение. Поэтому в данной статье мы рассмотрим вопрос об эволюции вообще и эволюции живых организмов детальнее. Толковый словарь дает такое объяснение данного термина:

Ключевыми моментами в этом определении являются тезисы о необратимости изменений и постепенному (поэтапному) переходу от одного состояния к другому.

В широком смысле можно говорить об эволюции нравов, эволюции моды, подразумевая любое развитие. Теперь детальнее рассмотрим биологическую эволюцию.

Биологическая эволюция

Вспоминая широко известную фазу: «Все течет, все изменяется», мы можем с успехом применить ее и к живым организмам. Они также претерпевают изменения. Процесс эволюции характерен и для них. Современная биология дает такую трактовку понятия эволюции:

Определение 2

«Биологическая эволюция - это естественный необратимый процесс развития живой природы, который сопровождается изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом».

За время развития науки возникало большое количество теорий, пытавшихся объяснить механизм эволюционных превращений.

Развитие эволюционных взглядов в науке

С самого начала развития человеческого познания сформировался комплекс тесно связанных между собой наук, которые занимались изучением природы. Этот комплекс получил название естествознание.

Уже в античные времена естествоиспытатели (тогда их называли натурфилософами) занимались описанием растений и животных. Длительное время в науке преобладал описательный метод познания. Но зачастую он приводил лишь к бессистемному, хаотическому накоплению научных фактов. Еще Аристотель и Тэофраст попытались систематизировать знания о живых организмах, разделив их на растения и животных. Карл Линней попытался создать стройную систему органического мира. Но длительное время ученые не могли объяснить причины видового многообразия живых организмов, механизм появления изменений в живых организмах.

Метафизические взгляды отрицают изменения в органическом мире. А креационизм предполагает вмешательство некоей силы – «Творца» в создание жизни и живых организмов. Обе теории не могут объяснить наличие ископаемых форм и причины их вымирания.

Теория трансформизма, возникшая на гребне промышленного переворота и социальных преобразований $XVIII – XIX$ веков, уже признавала возможность изменения видов и пыталась объяснить механизм этих изменений.

Идеи трансформизма нашли свое дальнейшее развитие в трудах знаменитого французского ученого Жана-Батиста Ламарка. Он впервые создал целостную теорию исторического развития флоры и фауны. Он активно выступал против метафизического постулата неизменности форм живого.

Ламарк допускал возможность самозарождения жизни из неживой природы. Усложнение организации живых организмов от низшей ступени к высшей в процессе эволюции Ламарк называл градацией. Но во взглядах Ламарка отражалось и идеалистическое мировоззрение. Так, например, эволюцию высших животных он объяснял стремлением к совершенствованию.

Замечание 1

Идеи ламаркизма, открытия в цитологии, достижения палеонтологии и личные наблюдения позволили выдающемуся британскому исследователю Чарльзу Дарвину разработать свою эволюционную теорию. Дарвиновская теория происхождения видов на долгие годы обеспечила биологическую науку надежным теоретическим фундаментом для дальнейших исследований.

Но человеческое познание не стоит на месте. Теория Дарвина уже не может объяснить новые факты. Поэтому в настоящее время общепризнанной является синтетическая теория эволюции (СТЭ). Она представляет собой, синтез классического дарвинизма и популяционной генетики. СТЭ позволяет объяснить связь материала эволюции (генетические мутации) и механизма эволюции (естественный отбор).

План-конспект открытого урока по биологии. Тема: "Макроэволюция"

Цели:

Конкретизировать и обобщить знания о главных путях и направлениях эволюционного процесса.

Развитие умения правильно определять различные направления и пути эволюции, продолжить формирование умений раскрывать причинно-следственные связи между путями и результатами эволюции.

Важность заботы о сохранении всех неповторимых групп организмов, созданных эволюцией.

Оборудование:

Карточки с ключевыми понятиями по теме ”Макроэволюция” размещены на доске по блокам.

I. Цели для учащихся, которые я проговариваю.

На этом уроке мы отработаем и закрепим основные понятия по теме ”Макроэволюция”, закрепим умения работать с таблицей.

Вами будут выполнены тест, биологический диктант результаты которых вы узнаете на следующий урок, а сегодня каждый из вас может получить оценку, работая в течении урока.

Будьте внимательны к каждому его моменту, это вам поможет выполнить тест и написать диктант. Кроме того сегодняшние знания вам помогут лучше усвоить раздел ”Основы экологии”.

Посмотрите внимательно на доску, на ней размещены понятия о которых пойдет речь.

Весь урок работаем с открытым учебником §12, 13, если что-то забыли ответ вы найдете в нем.

В тетрадях записываем тему: ”Макроэволюция”.

II. Какое направление эволюции можно проследить в следующих высказываниях?

“Увеличение численности кроликов после заселения их в Австралию”. (Биологический прогресс)

Характеристика биологического прогресса? (Высокая численность, широкий ареал, большое количество подчиненных систематических групп)

Вывод: Биологический прогресс – это результат успеха в борьбе за существование.

“Снижение численности лишайников в густонаселенных районах” (биологический регресс).

Характеристика биологического регресса (уменьшение численности, сокращение ареала, снижения числа систематических групп более низкого ранга).

Вывод : Биологический регресс – отсутствие необходимого уровня приспособленности.

Чем опасен биологический регресс? (Вымиранием)

Биологический регресс чреват опасностью вымирания и в некоторых случаях человек способствует этому.

Какой вы можете привести пример?

Вследствие усиленного отстрела сократилась численность, и сузился ареал распространения соболя, на грани вымирания уссурийский тигр.

Вывод: Эволюция имеет необратимый характер, вот почему для сохранения видов созданы и создаются Красная книга, заповедники, заказники, национальные парки.

Почему “необратимый”?

Приспособление к среде, в который обитали предки, осуществляется на иной генетической основе.

III. Мы повторили направления эволюции.

Какими же путями они осуществляются?

Дать определение и привести пример ароморфоза.

Ароморфоз – усложнения строения функций организмов, ведущие к общему повышению организации и жизнеспособности в новых условиях обитания. Не имеет прямого приспособительного характера, повышает интенсивность жизнедеятельности особей, обуславливая их относительную независимость от условий среды. Сохраняются в поколениях, приводя к возникновению новых сист. групп.

Крупные ароморфозы: появление многоклеточности, оформление ядра, аэробное дыхание, половое размножение.

У растений: развитие тканей, появление вегетативных органов, появление цветков, плодов, семян, появление фотосинтеза.

У животных: двусторонняя симметрия тела, развитие мышц, сегментация тела, появление хорды, челюстей, выкармливание детенышей молоком.

Идиоадаптация - мелкие приспособления к специфическим условиям среды, полезные в борьбе за существование, но существенно не меняющей уровня организации. Приводят к узкой специализации группы, что при быстром изменении условий может привести к вымиранию. В результате идиоадаптации возникают мелкие систематические группы (род, семейство, отряд).

Примеры

У растений: Приспособление к опылению цветков ветром, насекомыми, видоизменение листьев.

У животных: Различная окраска, форма тела у водных животных, различные конечности у насекомых и животных.

Примеры

Мы вспомнили пути биологического прогресса. У вас на столах лежит чистый лист для выполнения теста и лист-тест “Основные пути эволюции растительного мира” и “Основные пути эволюции животного мира” (см. приложение ).

I вариант выполняет тест о путях эволюции растительного мира.

II вариант выполняет тест о путях эволюции животного мира. Время выполнения теста – 10 минут. Не забудьте подписать листы: фамилия, имя, вариант. После работы с тестом лист не сдаем, он пригодится для диктанта и работы с карточкой.

Мы разобрали пути биологического прогресса, каковы же причины биологического регресса?

Абиотические факторы (свет, температура, влажность).

Деятельность человека.

Вывод : Человек не приспосабливался к окружающей его среде, а приспосабливал её к своим потребностям. Он, наступает на природу, не задумываясь о последствиях своей деятельности. Все больше сокращается разнообразие видов живых организмов в средах, эксплуатируемых человеком. Уменьшение биологического разнообразия естественной среды приводит к нарушению равновесия в природе.

В основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция.

Дать определение и привести примеры.

Дивергенция – расхождение признаков в процессе эволюции, приводящее к образованию новых форм от общего предка. На основе дивергенции одни органы тела преобразуются в другие в связи с выполнением ими новых функций. Образуются гомологичные органы, имеющие общее происхождение, но выполняющие разные функции.

Пример : Все конечности млекопитающих независимо от внешнего вида имеют одинаковое строение.

А что такое конвергенция?

Независимое возникновение сходных признаков у организмов, не родственных друг другу или у органов имеющих в эмбриональном развитии различное происхождение, но выполняющие сходные функции. Возникает при заселении разными видами сходных типов местообитаний.

Органы выполняющие сходные функции, но имеющие разное происхождение называются аналогичными.

Пример

Крылья птиц и насекомых.

Сейчас проведем работу в парах. На столах лежит лист “основные закономерности эволюции” (см. приложение). Вам 5 минут на то, чтобы разобрать задания, затем обсудим их решения. Для удобства на листах с выполненным тестом пишем II, затем варианты ответов.

Пример : а – 1, 2, 4, 5, 7, 26, 27.

Проверка фронтально.

IV. Обратите внимание на термины вывешенные на доске, по каким группам они распределены?

Направление эволюции.

Пути эволюции.

Закономерность эволюции.

Результат закономерности.

Затем сразу убрать карточки с доски.

На листах с выполненным тестом пишем диктант. Я буду озвучивать явление, а вы пишите, как оно называется, указывая при этом номер.

Появление челюстей у позвоночных. (Ароморфоз)

Покровительственная окраска у животных. (Идиоадаптация)

Отсутствие ног у змей. (Дегенерация)

Уменьшение ареала белых лебедей. (Регресс)

Корневище ландыша, клубни картофеля представляют собой подземные побеги. (Дивергенция)

Сходные структуры в строении глаз осьминога и человека. (Конвергенция)

Сдайте листочки, каждый из вас получит по 2 оценки – за тест и диктант.

V. Можно ли запрограммировать эволюционный процесс? (Нет)

Почему?

Чтобы ответить на этот вопрос поработаем с карточкой “Сравнение макро и микроэволюции”. (См. приложение)

1. Из чего складывается весь процесс эволюции. (Из макро и микроэволюции)

Вывод : Эти 2 процесса едины.

2. Что является главной движущей силой макро и микроэволюции. (Естественный отбор)

3. Можно ли запрограммировать естественный отбор? (Нет)

4. Следовательно?

Эволюцию запрограммировать нельзя.

Вывод: Направление, скорость, ход развития живой природы задается и осуществляется естественным отбором.

Запишем в тетрадь.

Нет принципиальных различий между процессами образования новых видов (микроэволюцией) и процессами формирования более высоких таксонометрических групп (макроэволюцией).

В макроэволюции действуют те же процессы: возникновение фенотипических изменений, борьба за существование, естественный отбор.

Найдите по учебнику определение макроэволюции. Прочитайте его.

А мы с вами дадим более развернутое определение работая с таблицей.

Эволюция на уровне систематических единиц выше вида, протекающая миллионы лет, недоступная непосредственному изучению и являющуюся обобщение микроэволюционных явлений называется макроэволюцией .

VI. Подведем итог урока, в тетради составим синквейн макроэволюции.

Макроэволюция.

Надвидовая, таксонометрическая.

Обобщает, существует, приспосабливается.

Возникают крупные систематические группы.

За ответы и работу на уроке получили оценки…

VII. Домашнее задание: Повторить все понятия этой темы, они вам помогут лучше усвоить раздел “Взаимоотношения организма и среды. Основы экологии”.

Александр Болдачев

I. Эволюция и коэволюция

Учитывая, что огромное количество разночтений, недоразумений, противоречий, споров при обсуждении проблем глобального эволюционизма носят сугубо терминологический характер (впрочем, наверное, как и во многих постнеклассических дисциплинах), следующую серию статей я посвящу терминологическим проблемам и мифам, связанным с теорией эволюции.

Глобальный или универсальный?

Термины "глобальный эволюционизм" и "универсальный эволюционизм" используются различными авторами практически как абсолютные синонимы.

Я остановился на слове "глобальный" так как оно наиболее точно отражает представление, что категория "эволюция" относится ко всему Миру как целому, что эволюционный процесс - это и есть форма существования, способ движения Мира. (В этой статье вместо понятия "Вселенная", чтобы избежать излишних физикалистких ассоциаций, я буду использовать слово "Мир"). Термин "универсальный" более подходит для характеристики некоторого принципа (закона), в равной мере применимого к различным обособленным системам.

Это, на первый взгляд, незначительное смысловое различие терминов "универсальный" и "глобальный" отражает противостояние двух эволюционных концепций: (1) коэволюционной и (2) глобально эволюционной (или просто - эволюционной).

Привлечение термина "коэволюция" при рассмотрении глобально-эволюционных процессов, на первый взгляд, кажется вполне естественным и в последнее время стало достаточно популярным.

Значение его предельно просто: коэволюция – это совместная, взаимозависимая эволюция двух или более систем. И тут встаёт вопрос: а возможно ли это? Именно различные ответы на этот вопрос отличают две эволюционные концепции.

Специалисты, развивающие идею коэволюции, естественно вынуждены констатировать, что эволюционирующими можно признать множество относительно независимых систем различного уровня.

Я же придерживаюсь второй точки зрения и считаю, что не существует нескольких эволюционирующих систем и что в каждый момент развития Мира эволюционирующей является только одна, высшая по иерархическому уровню система.

Попробую обосновать свою позицию, основываясь во многом лишь на разрешении элементарных терминологических проблем.

Эволюция и развитие

Несмотря на казалось бы достаточно прозрачное смысловое различие терминов "изменение", "развитие" и "эволюция", существует множество проблем, связанных с неоднозначностью их применения.

О развитии системы, как о чём-то большем, чем о её изменчивости, можно говорить лишь при появлении у системы принципиально новых, ранее не присущих ей определённостей, качеств, степеней свободы и так далее.

Наиболее понятным и наглядным примером развития является рост биологического организма, начиная с единственной клетки до цельного сложноорганизованного существа в зрелом возрасте.

Эволюцией я буду называть процесс развития, при котором возникающие определённости являются новыми, уникальными не только для конкретной системы, но и для всего Мира в целом.

Понятно, что развитие отдельного организма нельзя назвать эволюцией, так как новые для организма структуры, свойства не являются уникальными и уже множество раз повторялись у его предков.

Существенным отличием развития от эволюции является то, что развитие всегда предзадано внешними для самой системы условиями: физическими законами (для космологических и геологических объектов) или, скажем, генетически (для биологических организмов).

Именно некорректное применение термина "эволюция" к космологическим и геофизическим объектам, даёт повод для оппонентов глобально-эволюционного подхода утверждать, что не все эволюционные процессы выстраиваются в единый иерархический ряд и, что не существует единых принципов описания эволюционирующих систем.

Но это чисто терминологическое недоразумение - ни космологические, ни геофизические процессы на данном этапе развития Мира не являются эволюционными. В крайнем случае, можно говорить о развитии космологических объектов (прохождении ими стандартных, определённых существующими законами, стадий), но не об их уникальном эволюционном становлении, то есть появлении у них принципиально новых для Мира определённостей.

Авангард эволюции

Строгая трактовка термина "эволюция", как процесса возникновения принципиально новых для Мира определённостей, позволяет утверждать, что единственной абсолютно эволюционирующей системой является только весь Мир.

Но поскольку движение Мира реализуется в некоторой конкретной локальной (не тождественной Миру) системе, то такую систему также можно назвать эволюционирующей.

В каждый момент времени движения Мира эволюционирующей системой является верхняя, последняя по времени формирования, высшая по уровню развитию ступень в иерархической лестнице.

В настоящее время эволюционирующей является социальная система. Для подчёркивания уникальности, выделенности эволюционирующей системы я ввёл термин "авангардная система" или "авангард эволюции". То есть, можно сказать, что эволюция Мира реализуется возникновением принципиально новых определённостей в процессе функционирования авангардной системы.

Каждая из систем предыдущих иерархических уровней была эволюционирующей, то есть авангардной, в момент своего становления. Конечно, системы ранних уровней участвуют и в последующем эволюционном движении, но лишь как относительно стабильные элементы авангардной системы.

Если в системах предыдущих уровней и происходят принципиальные изменения, то они обязательно связаны с влиянием эволюционирующей авангардной системы.

Так мы можем говорить о выведении новых сортов растений и пород животных, синтезе отсутствующих в природе полимеров, изменениях ландшафта, но все эти принципиально новые для Мира определённости являются следствием функционирования ныне авангардной социальной системы, а не имманентными изменениями биологической, химической и геофизической систем.

Эмпирическим подтверждением существования эволюционных изменений только на высшей (последней) ступени иерархической лестницы является неизменность ранних видов живых организмов - биологическая эволюция осуществлялась только за счёт прироста новых, высших по уровню классов, а не как непрерывная модификация имеющихся видов. Все биологические классы, виды, возникнув в момент, когда они находились на верхней ступени, в дальнейшем уже не претерпевали принципиальных модификаций. Все изменения видов происходили и происходят сейчас либо в рамках изначально определённого уровня, либо вообще в направлении деградации (атрофирование органов, утеря некоторых способностей и так далее).

Миф о коэволюции

Итак, строго определив термины и не найдя подтверждений существования параллельно эволюционирующих систем, я вынужден констатировать, что термин "коэволюция" изначально некорректен. То есть, если под термином "эволюция" понимать лишь появление принципиально новых определённостей, а также, что эволюционное движение свойственно лишь авангардной системе, то использование термина "коэволюция" теряет смысл - буквально, не существует никаких самостоятельно эволюционирующих систем, движение которых мы могли бы рассматривать как коэволюцию.

Можно, конечно, предположить существование множества независимых систем авангардного уровня разнесённых в пространстве, скажем, инопланетных цивилизаций. Однако до факта их контакта невозможно серьёзно обсуждать проблемы коэволюции, а после контакта, мы вынуждены будем рассматривать их как единую систему. Что, по сути, и произошло на нашей планете после окончания эпохи великих географических открытий - ранее независимо развивавшиеся разделённые морями культуры слились в единую цивилизацию.

Иногда говорят о коэволюции, как о согласованном изменении элементов некоторой системы. Однако, в этом случае термин "коэволюция" не означает ничего более, чем просто взаимное согласование элементов. О коэволюции элементов (то есть, об их совместной эволюции) нельзя говорить, даже если они являются частью эволюционирующей системы. Их изменения и в этом случае не эволюционны, а лишь реализуют, отражают эволюционный процесс, оставаясь в рамках своей определённости (смотрите выше замечание о выведении новых пород и синтезе химических элементов).

Особо модным стало использование термина "коэволюция" в социально-экологическом контексте для обозначения стремления к гармоничному взаимодействию цивилизации и биосферы (Моисеев Н. Н.). Такая трактовка термина, конечно, не имеет прямого отношения к парадигме глобального эволюционизма. Серьёзно её можно обсуждать лишь в сферах экологии, социальной этики, политики, просвещения. Коэволюция человека и биосферы с научной позиции (без эмоционально-оценочного экологического пафоса) значит не более, чем просто взаимодействие эволюционирующей социальной системы с окружающей средой. Использование термина "коэволюция" в данном контексте является лишь эффектной заменой таких традиционных понятий из области экологической этики таких, как "гармоничное взаимодействие человека с природой", "соблюдение природоохранных норм" и так далее.

Миф об эволюции биологических видов

А теперь обратимся к изначальному, сугубо биологическому значению термина "коэволюция". Им несколько десятилетий назад стали называть согласованное изменение биологических видов при их сосуществовании в одной экосистеме. По сути, в биологии коэволюция - это не более чем общее название для двух процессов: коадаптации видов и симбиоза (взаимоприспособления видов различных уровней к совместному существованию).

Если для процесса изменения видов использовать традиционный термин "эволюция", тогда коадаптацию и симбиоз вполне корректно можно было бы называть коэволюцией. Но, подходя предельно строго к определению категории "эволюция", мы вынуждены признать, что изменение биологических видов не является эволюционным процессом.

Вид, оставаясь в рамках своей целостности, даже не способен к развитию (обращаю внимание, что я говорю о виде как целом, а не об отдельных организмах). Ведь действительно, нельзя серьёзно считать развитием вида изменение окраски или размеров органов, вызванных приспособлением к окружающей среде. Тем более, что часто (довольно часто) эти изменения носят деградационный характер.

Следовательно, в процессе приспособления вида к среде мы наблюдаем лишь элементарную его изменчивость, движение в рамках заданных определённостей. Но и образование новых видов в рамках одного класса нельзя в полной мере считать развитием и, тем более, эволюционным процессом. Мы же не станем утверждать, что, например, организм тигра более развит по сравнению с организмом камышовой кошки, или слоны являются более эволюционно-прогрессивным видом по сравнению, скажем, с крысами.

Каждый вид млекопитающих (и других классов) идеально приспособлен к своей среде обитания, а морфологические отличия видов в рамках класса не принципиальны с точки зрения уровня развития, и не могут восприниматься как показатели эволюционного изменения.

Этот, самый общий терминологический анализ ставит перед нами вопрос: а является ли биологическая эволюция - эволюцией видов? Терминологически корректнее говорить, что биологическая эволюция реализуется в эволюции классов. И, следовательно, изменчивость видов в ходе естественного отбора нельзя рассматривать, как закон биологической эволюции.

Вот так, незамысловатый анализ эволюционной терминологии не только позволил нам более подробно рассмотреть процесс эволюции Мира, но и по-новому взглянуть на сущность биологической эволюции.

II. Миф об естественом отборе

В развитие начатой темы, эту часть я полностью посвящу логическому анализу современной парадигмы биологической эволюции, истоками восходящей к Чарльзу Дарвину, в частности одному из основополагающих её моментов – принципу естественного отбора (активно применяемого и к другим эволюционирующим системам). И опять же мне придется сделать неутешительный вывод: принцип отбора не только не может рассматриваться как закон эволюции биологического и других иерархических уровней, но и взятый сам по себе является тавтологичным.

Я понимаю, что большинство людей, так или иначе знакомых с теорией Дарвина, жёстко связывают происхождение биологических видов с джентльменским набором: наследственность, изменчивость и отбор. Поверьте, разрушая столь привычное для уха сочетание слов, я преследую лишь единственную цель – попытаться навести порядок в эволюционной терминологии, что, надеюсь, поможет формированию научно состоятельной теории биологической эволюции. А сейчас к делу, то есть к элементарному логическому анализу легендарного принципа отбора!

Недостаточность принципа отбора для объяснения направления эволюции

Начну с предположения (очень разумного), что я ошибаюсь и образование новых видов, как следует из теории Дарвина, происходит исключительно и только вследствие отбора. Для обострения проблемы и большей наглядности рассмотрю сразу процесс образования видов нового класса из видов предыдущего класса. Исходя из того, что теория отбора не содержит каких-либо ограничений на модификацию видов, то есть в ней отсутствуют принципы, запрещающие им постоянно изменяться, логично предположить, что эволюционировать в виды последующего класса должны все или хотя бы некоторое множество видов предыдущего класса. Ну, скажем, из ряда видов пресмыкающихся должен образоваться ряд видов млекопитающих. Если это так, то совершенно непонятно, как в результате случайных изменений видов, приспособленных к обитанию в разных условиях (от пустынь до гор), на разных континентах независимо появились столь одинаковые по функциональному устройству виды последующего класса. Можно предположить два разумных решения этой проблемы: (1) появление видов нового класса от разных видов предыдущего класса не было независимым или (2) все виды следующего класса произошли от одного вида предыдущего. Оба эти варианта вполне могут стать темами для научных исследований. Но для нас важен другой вывод: ни первая, ни вторая из приведённых гипотез, объясняющих функциональную однотипность видов нового класса, не может быть объяснена исходя лишь из принципа отбора. Первый вариант помимо отбора требует существования некоторой не локальной, общей для биосферы закономерности, определяющей направление эволюции. Второй – подразумевает наличие запрета на эволюционное изменение для множества видов класса, что естественно, также не укладывается в рамки концепции отбора.

Адаптивная функция отбора

Вообще-то, для получения вывода, что одного принципа отбора недостаточно для объяснения направленности эволюции, не было необходимости так глубоко копать. Ведь сам по себе, по своей логической сущности отбор не направлен на изменение вида. В условиях стабильной окружающей среды результатом его действия является сохранение стабильности вида. Модификация вида будет происходить только при изменении параметров среды. Из чего следует уже знакомый вывод: отбор нельзя рассматривать как причину, сущность, закон изменения вида – направленность модификации вида определяется изменением внешних условий, а отбор играет лишь вспомогательную адаптивную функцию.

Мутации не задают направление эволюции

Но отбор действует не сам по себе, а в упряжке с двумя другими принципами теории Дарвина: наследственностью и изменчивостью. Понятно, что наследственность выполняет лишь стабилизирующую функцию в жизни вида. А вот изменчивость могла бы претендовать на роль указующего перста эволюции, если бы не признавалась случайной. Следовательно, и в тандеме с изменчивостью отбор не может считаться законом эволюции, определяющим направление модификации видов.

Принцип наименьшего действия как физический аналог принципа отбора

В подтверждение результативности, осмысленности, научной состоятельности принципа отбора часто приводят факт его аналогичности физическому принципу наименьшего действия. Действительно, оба принципа каждый в своей области обеспечивают выбор "лучшей" из множества возможных траекторий движения системы. Но на этом аналогия и заканчивается. Применение принципа наименьшего действия к физической системе возможно только при наличии данных о её состоянии, например, начальных и конечных координат, энергии системы. То есть, сам принцип наименьшего действия не является законом системы, он лишь даёт возможность рассчитать траекторию её движения при известных параметрах системы. А это уже совсем не та роль, которую приписываются принципу отбора, призванному в биологии самостоятельно объяснять направленность и форму реализации эволюционного процесса. По крайней мере, в современной теории биологической эволюции нет никаких других законов, параметров состояния системы и так далее, по отношению к которым отбор мог выступать в качестве принципа поиска оптимального решения, оптимальной траектории движения системы.

Конкуренция в рыночной экономике

Довольно часто можно столкнуться с выдвижением принципа отбора в качестве закона развития элементов социальной системы. Так традиционно, принцип отбора упоминается при описании функционирования рыночной экономики. Но и в роли конкуренции отбор не несёт никакой научной нагрузки, кроме констатации факта приспособления элементов рынка (людей, предприятий) к существующим экономическим условиям. Как и отбор в биологии, конкуренция в экономике не в состоянии объяснить ни появление новых, ни направление модификации старых элементов рынка. Направленность развития экономики, а, следовательно, и её элементов, безусловно, определяется некоторыми общими для всей системы законами, а не банальным принципом выбора из случайных вариантов.

Отбор в сфере научного познания

С таким же успехом принцип отбора применим и в теории научного познания (пример: "Эволюционная эпистемология" К. Поппера, смотрите также мою статью "Тривиальность эволюционной эпистемологии Карла Поппера"). Бесспорно, что и в сфере науки отбор обеспечивает "выживание" лучших теорий. Но точно также он ни в коей мере не объясняет механизм появления новых идей, гипотез. Предположение о том что, теории появляются в результате случайного перебора научных понятий (что вполне логично следует из концепции отбора), нельзя признать состоятельным. Безусловно, что и появление новых теорий, и направление их развития определяются некоторыми (гораздо более содержательными, чем принцип отбора) общими законами функционирования науки и социальной системы в целом.

Какими же должны быть законы эволюционного движения?

Обобщающий вывод можно сделать такой: эволюционная теория может считаться состоятельной, если она будет описывать закономерности развития эволюционирующей системы, как целого. Она должна объяснять возможный спектр новых элементов, новых качеств, а также направленность отбора этих возможностей. Самому же принципу отбора в теории эволюции должно отводиться в лучшем случае место механизма реализации законов, но ни как самого закона.

Тавтологичность принципа отбора

Живучесть теории естественного отбора можно объяснить несколькими причинами: (1) безусловным признанием просвещённой публикой самого факта наличия биологической эволюции и высокой оценкой эвристического значения теории Дарвина, (2) отсутствием какой-либо научной альтернативы (рассматривать не научные, теологические варианты, как не поддающиеся логическому анализу здесь не буду; тех, кого интересует мое мнение на эту тему, отсылаю к статье "Богу - Богово, кесарю - кесарево") и (3) абсолютной тавтологической истинностью принципа отбора.

В качестве закона эволюции принцип отбора имеет научное значение не более чем фраза "получилось так, как получилось". Действительно, на вопросы: "А почему именно этот путь развития имеет место?", "Почему именно такая форма была реализована?" принцип отбора не может ответить ничего более существенного, чем: "они были лучшими", "более приспособленными", "более сильными" и так далее. А самое главное, принцип отбора совершенно не обладает основным свойством научного закона – предсказательной силой. Исходя из отбора, совершенно невозможно прогнозировать развитие системы – можно только констатировать, что "будет так, как будет", или "выживет сильнейший". Ведь если бы биологическая эволюция развивалась совершенно по-другому сценарию, и в результате реализовывались совершенно другие типы организмов, то принцип отбора с той же степенью истинности описал бы и любой другой вариант. Тезис "было, как было, а будет, как будет" опровергнуть нельзя. Но и сделать хоть какой-то научно целесообразный вывод из него тоже невозможно.

Подытоживая рассуждения о месте принципа отбора в эволюционных теориях, ещё раз сформулирую основной пафос моих терминологических изысканий: эволюционное движение системы - это нечто совершенно другое, чем процесс изменчивости и приспособления элементов системы в ходе этого движения. Дарвин "мне друг, но истина дороже".

III. Миф о самоорганизации и саморазвитии

Зададим очень простой вопрос: какой должна быть теория самоорганизующихся систем? Ответ вполне прозрачен: это должна быть теория, способная описать автономное (самостоятельное, не направляемое внешними воздействиями) образование некоторой функционирующей системы из независимых, рассредоточенных элементов. Можно рассмотреть и не такой жёсткий вариант определения, более подходящий для теории саморазвития, чем для теории самоорганизации: это теория, описывающая закономерности появления (формирования, образования) у некоторой автономной системы новых признаков, свойств, функций и так далее, под воздействием только внутренних причин. Казалось бы, вполне корректно сформулированная задача. Вот только есть один вопрос на засыпку: а что же будет описывать эта теория самоорганизации (саморазвития)? Кто мне сможет назвать хоть одну систему (не равную всему Миру), которую можно было бы без натяжек назвать самоорганизующейся или саморазвивающейся?

Первое, что приходит всем в голову – это живые системы. Хорошо, начнём, а вернее продолжим начатый в предыдущих частях разговор о биологической эволюции.

Претендент №1: живой организм

Итак, можно ли считать биологический организм самоорганизующейся, саморазвивающейся системой? Наверное, нет. Появление у отдельного организма новых свойств в период его роста предопределено генетической программой вида. Мы же не будем считать самоорганизацией автомобиля процесс его сборки по чертежам. Хотя, конечно, "сборка" живого организма - это нечто другое. Он сам себя собирает. Но всё же я не стал бы говорить об организме, как о самоорганизующейся системе. Он скорее самовоспроизводится. А это нечто совсем другое. Все его качества предзаданы и определены внешней для него системой - видом. А появление некоторых новых, отличных от общевидовых, качеств носит случайный, мутационный характер, и их нельзя представить как саморазвитие.

Претендент №2: биологический вид

Говорить о саморазвитии вида также не приходится.

Во-первых, мы не можем рассматривать вид как саморазвивающуюся систему, поскольку новые признаки, появляющиеся у вида, отражают, прежде всего, изменения среды, а не некоторое его самостоятельное развитие. Если окружающая среда не изменяется, то и вид остаётся неизменным - действие отбора направлено на поддержание его стабильности.

Во-вторых, поскольку в основе изменений вида лежат случайные мутации (по традиционной трактовке биологической эволюции) или различные внешние воздействия (по альтернативным теориями), то ни о какой внутренней потенции вида к изменениям, которая служила бы движущей силой его саморазвития, говорить не приходиться.

В-третьих, движение биологического вида, как я уже писал ранее, не является развитием в полном смысле этого слова: изменение некоторых морфологических свойств (окраски, размеров и так далее) нельзя рассматривать как приобретение принципиально новых свойств, что только и можно было бы называть развитием. Тем более, что часто приспособление вида к окружающей среде носит деградационный характер.

Признать вид саморазвивающейся системой можно только при условии, что будет точно установлен механизм непосредственного образования вида последующего класса из вида низшего класса (с возникновением новых органов и так далее), да ещё исключительно по внутренним, сугубо видовым причинам (хотя откуда им, этим внутренним причинам, взяться?).

Претендент №3: биосфера (или другие авангардные системы)

Аналогичные рассуждения можно привести и в обоснование "несамостоятельного" развития более крупных биологических таксонов, в частности, классов. Их развитие, безусловно, связано с общими процессами в биосфере - оно отражает и реализует её эволюцию.

Таким образом, мы пришли к вполне естественному выводу, заявленному уже в первой части статьи - эволюционирующими (то есть саморазвивающимися) можно назвать только две системы: Мир и авангардную систему (биосфера была авангардной системой в период биологической эволюции).

Всё сказанное справедливо и для нынешнего авангарда эволюции - социальной системы. Ни один из элементов, ни одну из подсистем социума (людей, предприятия, социальные институты) нельзя рассматривать как саморазвивающиеся, самоорганизующиеся. В своих изменениях они лишь отражают общий процесс эволюции социальной системы.

Даже столь привычное для нас словосочетание "саморазвитие человека" не подразумевает некоторое абсолютное "само-". Человек встроен в социальную систему, и под его "саморазвитием" имеется в виду лишь приобретение внешних человеку знаний, умений без посторонней помощи. Если человека полностью оградить от влияния социума, то его "саморазвитие" ограничится его генетической программой, то есть уровнем животного (хотя, конечно, и высокоразвитого).

Претендент №4 (последний): Мир

Итак, допустим, мы ответили на вопрос: какие системы могла бы описать гипотетическая теория саморазвития (самоорганизации)? Это сам Мир и авангардная эволюционирующая система. Но с первого же взгляда понятно, что они совершенно не подходят под определение самоорганизующихся систем, приведённое в начале текста.

Авангардная система (скажем, биосфера в своё время или социальная система) хоть и приобретает в ходе эволюции новые определённости, но её образование никак не может быть представлено как самоорганизация (самосборка) из некоторых независимых, рассредоточенных элементов. И более того, авангардная система не является абсолютно замкнутой, обособленной от систем предыдущего уровня эволюции. Её развитие обязательно определяется продолжающимся движением (хотя уже не эволюционным) предыдущих систем, которые она включает в себя в качестве элементов. Это - с одной стороны. А с другой - совокупность всех систем более ранних иерархических уровней одновременно является и внешней средой для развития авангардной системы и активно влияет на её формирование. И это жёсткое взаимодействие системы и среды не позволяет рассматривать систему как замкнутую и саморазвивающуюся по своим внутренним причинам. Остаётся сделать вывод, что таковой (замкнутой и саморазвивающейся) системой является только Мир.

САМО- или не САМОразвивается Мир?

Однако тут же встаёт вопрос о правомерности применения терминов "саморазвитие" или "самоорганизация" к такому объекту, как Мир. Определить, является или не является система самоорганизующейся, можно только находясь вне её, то есть с позиции стороннего наблюдателя, в позицию которого мы, естественно, встать не можем. Более того, бессмысленно утверждать, что Мир организуется, поскольку его состояние в каждый конкретный момент времени есть в полной мере организованное. И, конечно, нельзя говорить о некой САМОорганизации, поскольку по определению для Мира никакого "не-САМО" и быть не может.

Конечно, оставаясь в рамках традиционной физики и теории Большого Взрыва, можно представить Мир (Вселенную) как самоорганизующуюся из хаотически распределённых элементов систему. Однако, тем, кто читал мою первую статью о парадигме глобального эволюционизма, понятно, что я могу сказать на эту тему: подобный процесс нельзя считать саморазвитием - он обязательно требует существование внешних Миру физических законов и может быть описан лишь как разворачивание, реализация предзаданного сценария.

А может быть, все же саморазвитие есть на физическом уровне?

Я специально отложил рассмотрение возможности саморазвития на низших иерархических уровнях до более удобного момента, до упоминания проблемы предзаданности. Именно по причине предзаданности сценария изменений все известные нам физические и химические явления и процессы не могут считаться саморазвивающимися. Образование структур или колебательных процессов в открытых нелинейных потоках - не более самоорганизующиеся, саморазвивающиеся явления, чем дифракционная решётка или колебания маятника. Во всех этих случаях мы наблюдаем лишь реализацию жёстко определённого сценария, а не саморазвитие систем или процессов. Более того, во всех нелинейных процессах, представляемых как самоорганизующиеся, образуются не сложные функционирующие системы с множеством взаимодействующих элементов, а лишь регулярные структуры. Описание процесса образования структур - это значительное достижение современной науки, но очень далеко отстоящее от теории саморазвития и самоорганизации сложных систем.

В предыдущем абзаце был брошен камень в огород синергетики, что наверняка не осталось незамеченным просвещённым читателем. Да и весь разговор о самоорганизующихся системах, естественно, подразумевает плавный переход к обсуждению проблем именно этой области современной науки, претендующей на место "теории эволюции и самоорганизации сложных систем" (Е. Н. Князева, С. П. Курдуюмов). Именно этим претензиям синергетики, порождённым, на мой взгляд, элементарной терминологической путаницей, будет посвящена следующая часть статьи о мифах и терминологии эволюционизма. А сейчас вывод по этой части статьи.

Теории самообразования и саморазвития систем не существует и существовать не может по простой причине - отсутствие предмета теории. Для описания систем и процессов, которые я рассматривал в качестве претендентов на роль саморазвивающихся, нужны специальные, довольно не похожие друг на друга теории: теория воссоздания организма по заданной программе, теория изменчивости вида в процессе его адаптации к окружающей среде, теория формирования новых видов в ходе эволюции биосферы, теория образования дипассивных структур в открытых нелинейных средах и так далее, и так далее. Специалисты, работающие над созданием единой (общей) теории самоорганизации и саморазвития сложных систем, наступают на те же грабли, по которым уже десятилетия топчутся физики, работающие над созданием общей теории поля или единой теории физических взаимодействий.

IV. Миф о синергетике как эволюционной теории

Основное, что подтолкнуло меня к написанию данной части статьи – это, на мой взгляд, невзвешенное, некорректное, противоречивое использование терминов «эволюция», «развитие», «саморазвитие», «самоорганизация» в текстах, посвященных молодой, продуктивной науке – синергетике. Я ни в коей мере не хочу принизить ее действительно значимые достижения. Хотелось бы только обратить внимание читателей на необоснованность выводов приверженцев идеи глобальности, новофилософичности синергетической идеологии, делающих смелые экстраполяции результатов этой точной науки в области, далекие от ее сферы приложения.

В двух словах о синергетике

Предметом изучения синергетики (или по другой версии названия - неравновесной термодинамики) являются открытые нелинейные процессы в различных средах (физических, химических, биологических, социальных). Вот, для примера, короткий перечень явлений, которые попадают в сферу интересов синергетики: тепловая конвекция, волны в плазме, погодные и климатические изменения, течение химических и биохимических реакций, колебания численности биологических популяций, демографические процессы и т. п. Нелинейными эти процессы называются потому, что их ход описывается нелинейными уравнениями. Открытость процессов означает, что идут они с постоянным притоком и оттоком энергии, вещества, информации или чего другого, что задействовано в процессе. Неравновесность - что основные эффекты синергетики проявляются в моменты, когда среда или поток находятся в состоянии далеком от равновесия. Неотъемлемая особенность процессов, которые изучает синергетика – это их хаотичность, наличие случайной составляющей, размытость - диссипативность, как говорят синергетики.

Сразу же следует заметить, что синергетика изучает лишь внешние параметры протекания процессов: их скорость, распространение в пространстве и т.д., а не их содержание, способ реализации. То есть специалисты по синергетике не отнимают хлеб от физиков, химиков, экономистов, метеорологов и т.д.

А теперь обратимся к достижениям синергетики, верней к интересным явлениям и эффектам в неравновесных средах, которые она изучает: (1) в открытых нелинейных средах может возникать макроскопическая организованность: волны, регулярные структуры - так называемые диссипативные структуры; (2) для конкретной среды и конкретного процесса возможен дискретный спектр диссипативных структур, что отражает множественность решений нелинейных уравнений; (3) вследствие этой же множественности решений нелинейных уравнений процессы в неравновесной среде при одних и тех же условиях могут протекать по нескольким возможным траекториям (точка, в которой процесс «осуществляет выбор» между возможными траекториями называется точкой бифуркации); (4) образование той или иной структуры, выбор неравновесным процессом той или иной траектории в точке бифуркации зависят от незначительных флюктуаций среды, что позволяет говорить о существенной роли хаоса в протекании неравновесных процессов и формировании структур.

Это, конечно, далеко не весь список. Понятно, что в несколько абзацев не уместить то, чему посвящены тома и тома. Но надеюсь, сказанного достаточно, чтобы понять, о чем идет речь даже впервые прочитавшим слово «синергетика».

А где же эволюция сложных систем?

Для темы нашего разговора, важно то, что в этом кратком изложении основ синергетики мне, без какого либо ущерба для смысла, не понадобилось использовать термины: «сложная система», «развитие», «самоорганизация», «эволюция», которыми постоянно оперируют специалисты по синергетике.

Да и действительно, можно ли потоки или среды (жидкостные, газовые, плазменные, информационные и т.д.) назвать сложными системами? Где элементы, связи, процессы, функционирование?

О каком «развитии» и тем более «эволюции» может идти речь в элементарных процессах горения, теплопроводности, течения химических реакций и т.д.? Где появление принципиально новых качеств, явлений?

Корректно ли назвать «самоорганизацией» появление в среде структур? Тем более, когда структуры не из чего не организуются, а являются лишь регулярными неоднородностями среды, волнами или рядом турбулентностей, и вообще не САМОорганизуются, а формируются потоками.

Конечно, каждая наука свободна в выборе терминологии. Никто не может ограничить использование таких удобных для произнесения фраз: «развитие реакции», «самоорганизация структуры», «многовариантность эволюции процесса». Но именно вольно обиходное применение терминов послужило причиной не всегда обоснованного, на мой взгляд, применения выводов синергетики к сложным системам, в которых реально реализуются процессы развития и эволюции. Именно некорректный перенос терминологии породил такие заключения, что «синергетика – это теория самоорганизации и эволюции сложных систем», «синергетика обосновывает альтернативность путей эволюции» и т.д. (Приведенные фразы взяты не из какого-то конкретного текста, это стандартная риторика, которой предостаточно в статьях, посвященных идеологии синергетики.)

Элементарная проблема редукционизма

Правда, помимо элементарной терминологической неряшливости, некоторым оправданием перескока с разговора о потоках и средах, к обсуждению развития сложных развивающихся систем может служить наличие в последних нелинейных диссипативных процессов. Эти процессы (например, экономические, демографические процессы в социальной системе) возникают в результате хаотичного взаимодействия огромного числа элементов сложной системы и действительно могут быть описаны нелинейными уравнениями в рамках синергетического подхода. Но согласитесь, что формальный расчет некоторых частных процессов в системе никак не означает описание функционирования самой сложной системы. То есть я хочу сказать, что предметом синергетики является не сложная система как таковая, а лишь некоторые процессы в этой системе. Перед нами элементарная проблема редукционизма. К примеру, мы же не будем утверждать, что химия в состоянии описать функционирование биологического организма, только на основании того, что в живом организме протекает множество химических реакций.

Многовариантность эволюции или просто разнообразие форм?

Наличие нескольких решений у нелинейных уравнений означает не более того, что нелинейные процессы в той или иной системе могут иметь несколько вариантов осуществления. Но из этого нельзя сделать вывод, что сама система имеет множество путей эволюции.

Во-первых, априорное наличие нескольких решений ни в коей мере не говорит об эволюции, а является лишь констатацией возможности нескольких предписанных состояний. Эволюцией можно назвать появление нового нелинейного процесса, описываемого новым уравнением с принципиально новыми степенями свободы, а не факт существования у известного уравнения нескольких решений.

Во-вторых, само наличие нескольких решений или вообще какое-либо разнообразие элементов, процессов и т.д. не есть разнообразие эволюционных путей. Опять же, большую достоверность имеет обратное утверждение: единая эволюционная определенность реализуется в многообразии форм. Так, появление нового эволюционного класса животных (например, млекопитающих) реализуется в огромном многообразии видов. Тут, конечно, очень существенную роль играет фиксация терминологии. Если в качестве эволюционного процесса признать появление видов – то эволюция действительно имеет множество путей, а если относить к эволюционным изменениям лишь появление нового класса (что реально является принципиально новой определенностью, новым вариантом организации живого организма, см. предыдущую статью), то следует признать, что в эволюции Мира на каждом этапе реализуется лишь один вариант, но во множестве форм. (Однако не следует принимать это утверждение, как приписывание Миру строгого детерминизма. Я говорю лишь о единичности результата, а не о предписанности конкретной формы его реализации).

В-третьих, мы в принципе не можем определить, является ли эволюция Мира детерминированной или нет по одной простой причине: Мир для нас – это уникальный объект, мы являемся его элементами, и любые наши заверения о вариантах его движения как целого принципиально не проверяемы. Более того, Мир вообще не может быть предметом синергетики, так как он не является открытой средой (потоком).

Хотя, конечно, вывод синергетики о вариантности течения нелинейных процессов и случайности выбора одного из вариантов в точке неустойчивости вполне применим к неуникальным элементам эволюционирующей системы. То есть в случае, если элементы эволюционирующей системы могут реализовываться в нескольких дискретных формах, то процесс выбора одной из них одним конкретным элементом (например, направление развития и форма отдельного экономического предприятия) вполне вписывается в схему синергетического подхода.

Новая философия или все же очередная точка зрения?

Следует четко разделять синергетику, как точную науку, описывающую процессы в открытых нелинейных средах и потоках, и синергетическую естественнонаучную парадигму, переносящую, экстраполирующую точные научные выводы на процесс развития сложных систем, чаще всего на социум и его элементы. Схема переноса вполне привычная. Так, несколько веков назад классическая механика заставила всех говорить о детерминизме и возможности рассчитать все и вся. Теория Дарвина побудила повсюду видеть действие принципа отбора. Теория относительности вызвала рассуждения на тему относительности всяких и в том числе социальных представлений. Квантовая механика инициировала споры о дуализме общественных процессов, кибернетика - об их информационной сущности. Ну а синергетика, решив задачу возникновения структур в неравновесных средах, и наблюдая множество нелинейных процессов в сложных систем, решила, что вот сейчас-то она опишет саморазвитие последних, а там уж рукой подать до формулы (нелинейной, конечно) эволюции Мира.

Каждая новая естественнонаучная парадигма, прилагаемая к любой сложной системе (например, социальной) с какой-то новой стороны освещает ее сущность. Но при этом, следует отдавать себе отчет в том, что ни одна из перечисленных и ни какая другая наука в отдельности не может описать движение эволюционирующей системы как целого. Так, для анализа стационарных связей и механизма саморегуляции необходимо привлечь теорию систем и кибернетику. Если система находится в движении и в ней присутствует потоки случайно распределенных элементов, то для описания этого процесса (и только этого процесса, а не всей системы) возможно использовать синергетику.

Синергетика, практически так же, как и принцип отбора отражает лишь механизм реализации эволюционных процессов, и, безусловно, не может поведать нам об их причинах и направленности, и, конечно же, не может претендовать на роль общей теорию эволюционирующих систем.

Определения терминов, приведенные в этом словаре, не всегда являются абсолютно точными и строгими с научной точки зрения, хотя для популярной книги точность вполне достаточная. Давать строгие определения биологическим понятиям - крайне неблагодарное дело. Как ни изворачивайся, в любом определении все равно найдутся неточности и исключения, слишком уж сложны и разнообразны объекты биологических исследований.

абиогенный (процесс) - не связанный с живыми организмами,осуществляемый без участия живого,

абиогенез - происхождение жизни из неживой материи в результате естественных процессов развития (химической эволюции).

автотрофы - организмы, умеющие превращать неорганический углерод в органические соединения, то есть осуществлять фиксацию углерода. Глава 2, стр. 95.

адаптация - приспособление. Термин используется в двух смыслах: 1. орган, признак, свойство, имеющее приспособительное значение: "Густой мех - адаптация к холодному климату"; 2. процесс приобретения таких признаков: "В ходе адаптации к холодному климату животное приобрело густой мех". Когда хотят подчеркнуть, что речь идет не о приспособительных признаках, а именно о процессе их приобретения, иногда пользуются термином "адаптациогенез".

аллель - вариант гена. В популяции каждый ген может существовать в виде множества разных аллелей. У гаплоидных организмов каждый ген присутствует в единственном экземпляре, то есть имеется только один аллель данного гена. У диплоидных организмов каждый ген присутствует в двух копиях. Если обе копии гена представляют собой один и тот же аллель, такой организм называют гомозиготным по данному гену. Если две копии различаются, то есть представляют собой разные аллели, такой организм называют гетерозиготным.

анаэробы - организмы, не нуждающиеся в кислороде и обитающие в бескислородных условиях.

антиген - чужеродное вещество, обычно белок или углевод, которое при введении в организм животного вызывает появление специфических антител, умеющих распознавать и связывать данный антиген.

антикодон - три нуклеотида (триплет) в молекуле транспортной РНК, комплементарные какому-либо кодону матричной РНК (см. "генетический код"). В ходе трансляции (синтеза белка) транспортные РНК, несущие определенные аминокислоты, поочередно присоединяются своими антикодонами к кодонам мРНК. Специальные ферменты прикрепляют очередную аминокислоту, принесенную молекулой тРНК, к синтезируемой молекуле белка. Так осуществляется считывание генетического кода, или перевод последовательности нуклеотидов мРНК в последовательность аминокислот молекулы белка. Глава 1, стр. 59, 61.

антитела - защитные белки, которые умеют узнавать определенных бактерий, вирусов, а также любые чужеродные белки и многие углеводы, и прикрепляться к ним, что приводит к обезвреживанию самих возбудителей или выделяемых ими токсинов. Молекулы, распознаваемые антителами, называют "антигенами". Глава 7, стр. 386.

ароморфоз - крупное эволюционное преобразование "прогрессивного" характера. По определению И. И. Шмальгаузена, ароморфоз - это "расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности". Стр. 309.

археи - одно из трех надцарств живой природы (наряду с бактериями и эукариотами). Вместе с бактериями составляют группу прокариот. Внешне и по образу жизни похожи на бактерий. Отличаются от последних на молекулярном уровне - нуклеотидными последовательностями генов, строением клеточной мембраны, рибосом, важнейших ферментов и др. Часто встречаются в экстремальных местообитаниях (глубоко под землей, в источниках с очень горячей водой). Глава 2, стр. 94.

АТФ - аденозинтрифосфат, главная "энергетическая молекула" живой клетки. Представляет собой нуклеотид аденозин с тремя присоединенными фосфатами. При отделении одного из фосфатов АТФ превращается в АДФ (аденозиндифосфат) и выделяется энергия, которая может быть использована клеткой для тех или иных полезных "работ". Чтобы синтезировать АТФ из АДФ, нужно затратить энергию. Добыча этой энергии, необходимой для синтеза АТФ, составляет одну из основных "жизненных задач", стоящих перед клеткой. Глава 1, стр. 56, 66.

АТФ-синтазы - разнообразные ферменты, синтезирующие АТФ из АДФ и фосфата с использованием того или иного вида энергии - например, энергии химических связей, выделяющейся в ходе какой-либо окислительно-восстановительной реакции, или энергии электрохимического потенциала на клеточной мембране (за счет разной концентрации ионов по обе стороны мембраны образуется разность потенциалов, которую клетка может использовать для синтеза АТФ). Стр. 93.

аэробы - организмы, которым для жизни нужен кислород,

бактерии - одно из трех надцарств живой природы (наряду с археями и эукариотами). Вместе с археями составляют группу прокариот. Глава 2, стр. 94.

белки - биополимеры, молекулы которых представляют собой цепочки из множества последовательно соединенных аминокислот. Химические свойства белка определяются его первичной структурой, то есть последовательностью аминокислот. Эта последовательность закодирована в молекуле ДНК, причем каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами, составляющими триплет, или кодон. О свойствах белков см. главу 4, стр 205.

бластомеры - клетки эмбриона на ранних стадиях развития. Образуются в результате дробления зиготы (оплодотворенного яйца) у животных. Глава 5, стр. 280-284.

гамета - половая клетка. Например, сперматозоид или яйцеклетка. Гаметы гаплоидны (содержат одинарный набор хромосом). В результате слияния двух половых клеток (оплодотворения) образуется диплоидная клетка - зигота, гаплоидный - содержащий одинарный набор хромосом. В жизненном цикле животных гаплоидная фаза представлена половыми клетками (гаметами - яйцеклетками и сперматозоидами). В результате слияния двух половых клеток (оплодотворения) образуется диплоидная клетка - зигота. Гаплоидная клетка образуется либо в результате редукционного деления (мейоза) диплоидной клетки, либо в результате обычного деления другой гаплоидной клетки.

ген - участок ДНК (или РНК), кодирующий какой-нибудь белок (при помощи генетического кода) или функциональную молекулу РНК. Ген обычно состоит из кодирующих и некодирующих участков. Некодирующие участки могут выполнять регуляторные функции (промоторы, сайты связывания транскрипционных факторов и др). От них зависит, в каких обстоятельствах и с какой интенсивностью будет работать (транскрибироваться) данный ген.

генетический код - универсальный для всех живых существ способ, посредством которого первичная структура белковой молекулы (последовательность аминокислот) "кодируется" в молекуле ДНК (или РНК). Каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотида- ми (кодоном, или триплетом). Нуклеотидов в ДНК всего 4, поэтому они могут образовывать 64 разных триплета. Аминокислот в белках всего 20, поэтому генетический код "избыточен": многие аминокислоты кодируются не одним, а несколькими взаимозаменимыми кодонами. Считывание генетической информации проиходит в два этапа: транскрипция и трансляция. Стр. 77.

Стандартный генетический код

Основания ДНК (РНК) A - Adenine A Аденин, Т - Thymine TТимин, (U - Uracil У Урацил), G - Guanine Г Гуанин, С - Cytosine Ц Цитозин

Аминокислоты

геном - в настоящее время под этим термином обычно понимают совокупность всех молекул ДНК, имеющихся в данной клетке и полученных ею "по наследству" от родительской клетки. Изначально термин был предложен для обозначения совокупности всех генов, характерных для данного вида живых существ. Это было в те времена, когда структура ДНК и генетический код еще не были расшифрованы и никто не знал, что в хромосомах помимо собственно "генов" имеется много некодирующих участков. Когда говорят о геноме многоклеточного организма (например, о геноме человека), имеют в виду тот геном, который характерен для половых клеток или оплодотворенного яйца. В соматических клетках многоклеточного организма геном может претерпевать изменения и поэтому быть не совсем таким, как в половых клетках. У РНК-содержащих вирусов геном "сделан" не из ДНК, а из РНК.

генотип - совокупность наследственной информации, полученной организмом от родителей. Или, иначе, совокупность всей наследственной информации, содержащейся в геноме. Обычно генотипом называют только информацию, записанную в форме последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК. Некоторая часть наследственной информации передается потомству другими способами (например, с молекулами РНК, с белками цитоплазмы, в виде эпигенетических модификаций ДНК), но все это обычно в понятие "генотип" не включают,

герма - "генеративная" часть организма, передающая свой наследственный материал потомству. У животных это половые клетки и их предшественники. См. также "Сома". Глава 4, сюжет "Появлению многоклеточности мешают обманщики", стр. 225.

гетерозиготный - имеющий два разных аллельных варианта данного гена (см. аллель),

гетеротрофы - организмы, питающиеся готовой органикой, не способные превращать неорганический углерод в органические соединения. Они являются по сути дела нахлебниками автотрофов: они целиком и полностью зависят от производимых ими органических соединений. Глава 2, стр. 95.

гипермутирование соматическое - внесение многочисленных изменений (мутаций) в определенные участки генома соматических клеток. Осуществляется специализированными белками с целью создания методом "проб и ошибок" нового гена с определенными свойствами. Например, таким образом создаются гены новых защитных белков - антител - в ходе выработки приобретенного иммунитета. Глава 7, стр. 388.

гомозиготный - имеющий два одинаковых аллельных варианта данного гена (см. аллель).

горизонтальный обмен генами (горизонтальный перенос) - обмен генетическим материалом между организмами (в отличие от обычной вертикальной передачи генов от родителей потомкам). Широко распространен у прокариот и одноклеточных эукариот (протистов). У многоклеточных эукариот встречается реже, но тоже играет важную роль. Глава 8, раздел "Горизонтальный обмен генами", стр. 420.

градуалистическая эволюция - постепенная, идущая путем отбора небольших изменений. См. раздел "Постепенно или скачками?" в главе 6, стр. 357.

дивергенция - расхождение видов (или признаков) в процессе эволюции. Глава 8, стр. 428.

диплоидный - содержащий двойной набор хромосом. Диплоидная клетка образуется либо в результате деления (митоза) другой диплоидной клетки, либо в результате слияния двух гаплоидных половых клеток (оплодотворение).

ДНК - биополимер, молекула которого представляет собой цепочку из множества последовательно соединенных дезоксирибонуклеотидов (см. врезку "ДНК и РНК - хранители наследственной информации" в главе 1). Обычно две комплементарные цепочки ДНК объединяются вместе, образуя двойную спираль.

ДНК-полимераза - фермент, осуществляющий репликацию (копирование, размножение) молекул ДНК. Стр. 78.

домен - функциональная часть (блок) белковой молекулы. Белковая молекула может содержать один или несколько разных доменов, выполняющих разные функции,

зигота - диплоидная клетка, образовавшаяся из слияния двух гаплоидных половых клеток. Например, оплодотворенное яйцо, значимые и незначимые нуклеотидные замены - как известно, каждая аминокислота в молекуле белка кодируется тремя нуклеотидами в молекуле ДНК. Однако для построения белков используется всего 20 аминокислот, тогда как возможных триплетов - комбинаций из трех нуклеотидов - насчитывается 64. Поэтому говорят, что генетический код "избыточен". В результате большинство аминокислот кодируется не одним, а несколькими разными триплетами. Из-за этого некоторые нуклеотидные замены в кодирующей части гена не приводят к замене аминокислоты в белке (см. генетический код). Такие замены называют незначимыми или синонимичными,

иммуноглобулины - обширная группа (надсемейство) белков, основная функция которых состоит в специфическом распознавании и связывании других молекул. К этой группе относятся, в частности, антитела. Белки надсемейства иммуноглобулинов играют важную роль не только в иммунной системе, но и в межклеточных взаимодействиях, поддержании целостности многоклеточного организма, индивидуальном развитии и т. д. Глава 9, раздел "Взаимное узнавание", стр. 488.

импринтинг геномный - модификация наследственного материала без изменения первичной структуры (последовательности нуклеотидов) ДНК, в частности, путем метилирования нуклеотидов. Может приводить к изменению активности тех или иных генов и, как следствие, к наследственному изменению фенотипа без изменений генотипа. Глава 8, стр. 458.

ингибитор - вещество, останавливающее (замедляющее, подавляющее) какой-либо химический (биохимический, биологический) процесс.

интроны - некодирующие вставки в генах. Обильны в генах эукариот, редки в генах прокариот. Во время транскрипции ген считывается целиком, вместе с интронами. Получившаяся "незрелая" матричная РНК подвергается сплайсингу ("нарезке"), в ходе которого интроны удаляются, стр. 153.

канализированность эволюции - ограниченность числа возможных ("разрешенных") эволюционных преобразований, придающая эволюции частичную предсказуемость. См. сюжет "Пути эволюции предопределены на молекулярном уровне" в главе 4, стр. 213.

кодон - последовательность из трех нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту (см. генетический код),

комплементарность - свойство нуклеотидов, из которых состоят ДНК и РНК, связываться только с определенными (комплементарными) нуклеотидами другой (противоположной) цепочки ДНК или РНК. Нуклеотид А связывается с Т (или У, если речь идет об РНК), Г - с Ц. Свойство комплементарности лежит в основе процессов репликации (копирования) ДНК и РНК, транскрипции, трансляции и др. См. врезку "ДНК и РНК - хранители наследственной информации" в главе 1. Глава 7, стр. 374.

конверсия генов - целенаправленное изменение генов (их нуклеотидных последовательностей), приводящее к превращению одного аллеля в другой. Может осуществляться, например, путем замены участков гена другими, похожими, участками или с помощью перекомбинирования генетических фрагментов-заготовок. Стр. 390.

конъюгация - своеобразный половой процесс у прокариот и инфузорий. Два одноклеточных организма соединяются, обмениваются наследственным материалом и расходятся. Глава 7, раздел "Контролируемая перестройка генома у инфузорий". Стр. 392.

креационизм - вера в божественное сотворение живых существ. Существует очень много версий креационизма, но почти все они сходятся в одном - в отрицании факта эволюции. Существуют версии, претендующие на "научность", однако в действительности креационизм не является научной теорией, в частности из-за отсутствия проверяемых следствий. Подробная и весьма корректная информация о креационизме приведена в статье "креационизм" в русской Википедии: http://ru.wikipedia.org/wiki/ .

мейоз - "редукционное деление" эукариотической клетки, в результате которого число хромосом сокращается вдвое. Из диплоидной родительской клетки (с двойным набором хромосом) получаются четыре гаплоидных клетки с одинарным набором хромосом. У животных таким путем образуются половые клетки - яйцеклетки и сперматозоиды. Стр. 95, 216.

мембрана (клеточная, или плазматическая) - полупроницаемая оболочка, окружающая живую клетку. У всех живых существ основу мембраны составляют два слоя молекул из класса липидов (жиров), но липиды эти могут быть разными. У бактерий и эукариот мембранные липиды представляют собой эфиры глицерина и жирных кислот, а у архей - эфиры глицерина и терпеноидных спиртов. Стр. 67.

метаболизм - обмен веществ. Совокупность всех химических процессов, происходящих в организме,

метагеномный анализ - метод изучения разнообразия организмов (чаще всего - микробов). Берут пробу из какой-либо среды (будь то морская вода или содержимое человеческого кишечника), выделяют оттуда всю ДНК и секвенируют (определяют последовательность нуклеотидов). Затем по этим нуклеотидным последовательностям, используя имеющиеся генетические банки данных, определяют, какие организмы присутствуют в пробе. См. сюжет "Кишечная микрофлора превращает человека в "сверхорганизм" в главе 3, стр. 171.

метаногены - хемоавтотрофные прокариоты (археи), выделяющие в качестве конечного продукта жизнедеятельности метан (СН 4). Глава 2, стр. 101.

метилирование ДНК - прикрепление метильных групп (-СН 3) к некоторым нуклеотидам в молекуле ДНК, осуществляемое специальными ферментами ДНК-метилтрансферазами. Используется, в частности, как один из способов регуляции активности генов. Глава 7, стр. 399. Глава 8, стр. 457.

митоз - деление эукариотической клетки, в результате которого из одной родительской клетки получаются две дочерние с таким же числом хромосом, как и у родительской. Например, митоз диплоидной клетки приводит к формированию двух диплоидных клеток. Стр. 216.

митохондрии - органеллы эукариотической клетки, ответственные за кислородное дыхание. Являются прямыми потомками симбиотических прокариот из группы альфапротеобактерий. Глава 3.

мобильные генетические элементы (МГЭ) - фрагменты ДНК, способные перемещаться с места на место в пределах генома. К ним относятся транспозоны и ретротранспозоны. Глава 8, раздел "Вирусы и мобильные генетические элементы", стр. 438.

модификация (адаптивная) - (адаптивное, то есть приспособительное, полезное) изменение строение клетки или многоклеточного организма, происходящее при неизменном геноме. В основе (адаптивных) модификаций лежит регуляция работы генов: в ответ на те или иные внешние стимулы (сигналы) одни гены начинают работать (экспрессироваться) сильнее, другие слабее. Стр. 241-253.

модификационная изменчивость - изменения строения клетки или многоклеточного организма, основанные не на мутациях, а на модификациях (в том числе адаптивных); разнообразие особей, возникающее на основе таких изменений, морфология - форма, строение, структура организма, а также раздел биологии, изучающий все перечисленное,

мутация - изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК (или РНК, если речь идет об РНК-содержащих вирусах). Мутации возникают в силу разных причин - ошибок репликации, перемещений мобильных генетических элементов, жесткого излучения, воздействия химически активных веществ и т. д. Существуют также механизмы "целенаправленного" мутирования, например, при формировании генов новых защитных белков в ходе иммунного ответа. Глава 7, стр. 373.

мутация гомеозисная - наследственное изменение, в результате которого свойства одних частей тела проявляются у других частей. В основе гомеозисных мутаций лежат изменения генов - ключевых регуляторов развития, таких как Нох -гены. Например, у мухи могут вырасти ноги на сегментах брюшка, где в норме их не должно быть, или лишние крылья на заднем сегменте груди. У человека тоже иногда встречаются гомеозисные мутации (например, лишняя пара ушных раковин на шее). У некоторых пород домашних коз такие "лишние уши" даже стали нормой. Стр. 355.

макромугация - крупная мутация, меняющая строение организма настолько, что он может (гипотетически) сразу превратиться в другой вид. См. раздел "Постепенно или скачками" в главе 6. Стр. 357.

мутагенез - появление мутаций.

нуклеотид - составной элемент, мономер, "кирпичик" молекулы РНК (рибонуклеотид) и ДНК (дезоксирибонуклеотид). Каждый нуклеотид состоит из трех частей. Первая из них - фосфорная кислота (фосфат) - неорганическое вещество, которого довольно много в земной коре и океанах. Вторая - сахар рибоза (РНК) или дезоксирибоза (ДНК). Третья - азотистое основание. В состав РНК входит четыре азотистых основания - А (аденин), У (урацил), Г (гуанин) и Ц (цитозин); соответственно, существует четыре вида рибонуклеотидов - аденозин, уридин, гуанозин, цитидин. В состав ДНК тоже входят четыре азотистых основания. Вместо урацила используется тимин (Т); остальные три основания такие же, как в РНК. Глава 1, стр. 56, 75.

онтогенез - индивидуальное развитие организма. Например, развитие многоклеточного животного из оплодотворенного яйца. См. главу 5.

пептиды - обычно так называют белки с короткими молекулами (состоящими из небольшого числа аминокислот),

пластиды - органеллы растительной клетки, отвечающие за фотосинтез. Являются потомками симбиотических цианобактерий. Глава з, стр. 144.

полиморфизм - разнообразие вариантов. Разнообразными могут быть, например, варианты генов (аллели) в популяции - тогда говорят о полиморфном гене; варианты какого-нибудь морфологического признака (такого как окраска) - тогда говорят о полиморфном признаке. Словосочетание "полиморфный вид" означает, что особи, составляющие вид, не одинаковы, разнообразны. Все существующие виды полиморфны, но степень полиморфизма может быть разной,

полиплоидный - содержащий множество хромосомных наборов в одной клетке (см. также гаплоидный и диплоидный),

прокариоты - живые организмы, не имеющие клеточного ядра. Их геном находится прямо во внутренней среде клетки (цитоплазме) и обычно имеет вид единственной кольцевой молекулы ДНК (кольцевой хромосомы). У прокариот нет настоящего полового размножения, точнее говоря, в их жизненном цикле отсутствует фаза образования половых клеток и их попарного слияния в клетку с двойным набором хромосом - зиготу. У прокариот также нет внутриклеточных органелл, окруженных двойными мембранами, - митохондрий и пластид. К прокариотам относятся бактерии и археи. Глава 2, стр. 94.

промотор - участок ДНК, к которому прикрепляется фермент РНК-полимераза перед началом транскрипции. Промотор входит в состав "регуляторной области" гена. Ген без промотора не может быть "считан" (транскрибирован). От свойств промотора зависит, как и когда будет работать ген. Стр. 382.

простейшие - то же, что протисты.

протисты - общее наименование всех одноклеточных эукарот.

псевдогены - неработающие гены, вышедшие из строя в результате мутаций или изначально "молчащие" (например, ретропсевдогены, образовавшиеся в результате деятельности обратной транскриптазы и не имеющие промотора). Стр. 390, 455.

пунктуалистическая эволюция - идущая по принципу "прерывистого равновесия". Длительные периоды относительной стабильности вида чередуются с краткими периодами быстрых изменений. См. раздел "Постепенно или скачками?" в главе 6, стр. 357.

рекомбинация - обмен участками между молекулами ДНК (или РНК). Стр. 157, 377, 387, 405, 432.

репарация - "починка" ДНК, исправление всевозможных ошибок (мутаций, разрывов), возникающих в молекуле ДНК в силу различных причин. Репарация осуществляется специальными ферментами. Глава 9, стр. 502-504.

репликация - удвоение, размножение, копирование. Обычно термин применяется к процессу копирования молекул ДНК. В результате репликации из одной двухцепочечной молекулы ДНК ("двойной спирали") получаются две точно такие же. Иногда в процессе репликации происходят ошибки - мутации. Глава 7, стр. 375.

репродуктивная изоляция - невозможность (или ограниченная возможность) представителей двух разных групп организмов скрещиваться между собой и (или) давать плодовитое потомство. Репродуктивная изоляция считается одним из важных критериев вида. Если представители двух группировок (популяций) не скрещиваются между собой, то это, скорее всего, разные виды. Если они делают это часто и охотно и производят полноценное потомство - значит, они относятся к одному и тому же виду. Впрочем, нельзя абсолютизировать этот критерий.

ретровирусы - группа РНК-содержащих вирусов, которые при помощи механизма обратной транскрипции встраивают копию своего генома в геном хозяйской клетки и размножаются вместе с ним. Родственны ретротранспозонам. Стр. 441-442.

ретропсевдоген - участок ДНК с последовательностью нуклеотидов, идентичной кодирующей части какого-нибудь гена, обычно неактивный, неработающий, который возник в результате деятельности обратной транскриптазы. Глава 8, стр. 455.

ретротранспозон - мобильный генетический элемент, размножающийся при помощи обратной транскрипции. Глава 8, сюжет "Вирусы и мобильные элементы: кто от кого произошел",

рецептор - белок, который избирательно распознает определенное вещество (называемое лигандом), связывается с ним и тем или иным способом "сообщает" о случившемся другим белкам или клеткам. Обычно рецепторные белки располагаются на клеточной мембране, пронизывая ее насквозь. Снаружи от мембраны находится рецепторная часть белковой молекулы. Если она "поймает" лиганд, это приводит к изменению структуры той части молекулы, которая находится по другую сторону мембраны - в цитоплазме. По этому изменению клетка "узнает", что химический сигнал получен. Глава 9, раздел "Взаимное узнавание".

рибозим - молекула РНК с каталитической (ферментативной) функцией, способная осуществлять активную "работу" в клетке. Стр. 58.

рибосома - молекулярная "машинка" для трансляции (синтеза белка на матрице мРНК). Состоит из рРНК и рибосомных белков. Стр. 70.

РНК - рибонуклеиновая кислота, биополимер, молекула которого представляет собой цепочку из множества последовательно соединенных рибонуклеотидов (см. врезку "РНК" в главе 1, стр. 56). матричная (мРНК) - РНК, образующаяся в результате транскрипции (считывания гена). "Незрелая" мРНК содержит интроны и другие некодирующие фрагменты, которые затем удаляются в ходе сплайсинга. Стр. 75, 77.

транспортная (тРНК) - функциональная РНК (рибозим), играющая ключевую роль в "прочтении" генетического кода в ходе трансляции (синтеза белка). Подносит нужные аминокислоты к рибосоме, осуществляющей синтез белка. См.: Антикодон. Стр. 61.

рибосомная (рРНК) - функциональная РНК (рибозим), входящая в состав рибосом. Играет ключевую роль в процессе трансляции (синтеза белка). Стр. 59, 70.

РНК-полимераза - фермент, синтезирующий молекулу РНК на матрице. Матрицей может служить другая молекула РНК или ДНК. В первом случае говорят об РНК-зависимых РНК-полимеразах, во втором - о ДНК-зависимых. Глава 1, раздел "РНК обзаводится помощниками", стр. 70. сайт связывания транскрипционного фактора - короткий участок ДНК, к которому может прикрепиться белок - транскрипционный фактор (ТФ). Сайты связывания ТФ находятся в регуляторных областях генов. Разные ТФ имеют разные сайты связывания. Степень специфичности варьируется: одни ТФ прикрепляются только к строго определенной последовательности нуклеотидов, другие довольствуются расплывчатым "мотивом", в котором только некоторые нуклеотиды являются ключевыми. Глава 8, раздел "Вирусы и мобильные генетические элементы", стр. 438.

секвенирование - экспериментальное определение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК или РНК.

симпатрическое видообразование - разделение исходного вида на два (или более) при обитании на одной и той же территории без физических изолирующих барьеров. См. сюжет "Эволюция на островах идет параллельными путями" в главе 6, стр. 335.

синапс, синаптический контакт - специализированная зона контакта между отростками нервных клеток и другими клетками, нервными, мышечными или иными, обеспечивающая передачу информационного сигнала,

синтетическая теория эволюции (СТЭ) - система эволюционных взглядов, оформившаяся в середине XX века в результате синтеза дарвиновских идей и достижений генетики. Представляет собой важный этап развития эволюционного учения. Некоторые генетические и эволюционные закономерности приобрели в СТЭ характер "нерушимых догм", что потребовало в дальнейшем внесения многочисленных изменений и уточнений в теорию. "Развенчанию" этих догм посвящены многие разделы данной книги. Стр. 16.

сома - "вегетативная" часть организма, которая при размножении обычно не передает свой наследственный материал потомству. Например, у животных "соматическими" являются все клетки, кроме половых. Однако при вегетативном размножении (например, у растений) сома передает свои гены потомству. См. также Герма. Глава 4, сюжет "Появлению многоклеточности мешают обманщики". Стр. 225.

сперматоцит - мужская половая клетка животных в период ее роста и созревания. Стр. 485.

сплайсинг - процесс посттранскрипционной обработки мРНК, в ходе которого происходит удаление интронов. В результате "незрелая" мРНК с интронами превращается в "зрелую" мРНК без интронов, которую уже можно использовать в качестве матрицы для синтеза белка (трансляции). альтернативный сплайсинг - см. одноименную врезку в главе 9, стр. 491.

строматолиты - слоистые минеральные образования, формирующиеся в результате жизнедеятельности микробных сообществ. Стр. 90, 258.

сульфатредукторы - хемоавтотрофные бактерии, живущие за счет реакции восстановления сульфатов. Потребляют сульфаты и восстановитель (например, молекулярный водород), выделяют восстановленные соединения серы (например, сероводород). Стр. 108-116.

теломеры - концевые участки хромосом у эукариот. У прокариот хромосомы не линейные, а кольцевые, поэтому у них нет тело- мер. При каждой репликации теломеры укорачиваются, поэтому на определенных этапах жизненного цикла их приходится восстанавливать - достраивать при помощи специальных ферментов теломераз. Согласно одной из теорий, укорачивание теломер в течение жизни многоклеточного организма является причиной старения (так называемая "теломерная теория старения"). На самом деле, скорее всего, причины старения гораздо сложнее и разнообразнее. Стр. 154.

трансгенный (организм) - генетическая химера, организм, в геном которого были вставлены чужеродные гены. Например, инсулин для диабетиков сегодня производится в промышленных количествах трансгенными бактериями - кишечными палочками, которым пересадили человеческий ген инсулина. Стр. 400.

транскрипция - "считывание генетической информации", синтез РНК на матрице ДНК. Осуществляется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Полученная молекула РНК в дальнейшем может быть использована для синтеза белка (трансляции). Стр. 77.

обратная транскрипция - синтез ДНК на матрице РНК, переписывание генетической информации из РНК в ДНК. Осуществляется ферментом обратной транскриптазой. Используется некоторыми вирусами (ретровирусами) и ретротранспозонами для встраивания в геном хозяина, а также эукариотами - для восстановления кончиков хромосом (теломер). Путем обратной транскрипции образуются также ретропсевдогены.

транскрипционный фактор - белок, регулирующий экспрессию (активность, уровень транскрипции) каких-либо генов. Транскрипционный фактор узнает определенную последовательность нуклеотидов в регуляторной области гена и прикрепляется к ней. Это в свою очередь либо облегчает, либо, наоборот, затрудняет работу РНК-полимеразы - фермента, осуществляющего транскрипцию (считывание) генов. Глава 8, раздел "Вирусы и мобильные генетические элементы". Стр. 446.

трансляция - синтез белка. Осуществляется особыми молекулярными "машинками" - рибосомами, причем в качестве "матрицы" используется мРНК, полученная в результате транскрипции. Каждые три нуклеотида мРНК (см. кодон) кодируют одну аминокислоту. Аминокислоты присоединяются к синтезируемой молекуле белка по одной при помощи тРНК. Стр. 59.

транспозон - мобильный генетический элемент, перемещение и размножение которого осуществляются при помощи фермента транспозазы без участия обратной транскрипции. Глава 8, стр. 445.

фенотип - строение организма, совокупность всех морфологических, физиологических, биохимических и прочих признаков,

фермент - белок, выполняющий каталитическую функцию, то есть осуществляющий (катализирующий) какую-то химическую реакцию. Молекулы РНК, обладающие такими свойствами, называют рибозимами.

фиксация углерода (фиксация CO 2) - включение неорганического углерода (источником которого является обычно углекислый газ С0 2) в состав органических соединений. См. сюжет "Самая главная химическая реакция" в главе 2, стр. 102.

филогения - родственные отношения между группами живых организмов ("кто от кого произошел") и их изучение,

фотоавтотрофы - автотрофы, получающие необходимую для жизни энергию из солнечного света. Глава 2, стр. 95. аноксигенные фотоавтотрофы в ходе фотосинтеза выделяют не кислород, а другие "отходы жизнедеятельности", чаще всего серу или сульфаты. Нуждаются в восстановленных соединениях (чаще всего в сероводороде). Глава 2, стр. 95. оксигенные фотоавтотрофы в ходе фотосинтеза выделяют кислород. Не нуждаются в восстановленных соединениях серы, в качестве "донора электрона" при фотосинтезе используют обычную воду. Глава 2, стр. 95.

хемоавтотрофы - автотрофы, получающие необходимую для жизни энергию из какой-либо окислительно-восстановительной реакции. Глава 2, стр. 95.

хромосома - молекула ДНК, несущая наследственную информацию, в комплексе с разнообразными структурными белками, которые обеспечивают ее укладку, упаковку и т. п. У прокариот обычно имеется одна кольцевая хромосома, редко две, кроме того, у них часто встречаются дополнительные маленькие кольцевые хромосомы, называемые плазмидами. У эукариот имеется несколько линейных, не замкнутых в кольцо хромосом, цитоплазма - внутренняя среда живой клетки, ограниченная клеточной мембраной.

экзон - кодирующий участок гена. У эукариот большинство генов содержит несколько экзонов, между которыми располагаются интроны. В ходе сплайсинга из незрелой мРНК удаляются интроны, а экзоны "склеиваются" вместе. Глава 9, раздел "Взаимное узнавание", стр. 491.

экосистема - природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, связанный в единое целое обменом веществ и энергии. Например, пруд или лес вместе со всеми своими обитателями,

экспрессия гена - то же, что "работа" гена. Если ген не работает (не подвергается транскрипции), говорят, что он не экспрессируется. Если количество считываемых с гена мРНК увеличивается, говорят об усилении экспрессии, и т. д.

эндемичный - обитающий только в данном месте (районе),

эндогенные ретровирусы - геномы ретровирусов, встроенные в геномы высших организмов и передающиеся по наследству вместе с остальными генами. Глава 8, стр. 454.

эпигенетическое наследование - передача наследственной информации, записанной не в виде последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК, а иными способами, например, при помощи метилирования нуклеотидов, метилирования и ацетилирования гистонов - белков, на которые "наматывается" ДНК в клетке. Глава 8, раздел "Эпигенетическое наследование". Стр. 457.

эукариоты - одно из трех надцарств живой природы (наряду с бактериями и археями). Эукариоты - организмы, в чьих клетках есть ядро и окруженные двойной мембраной органеллы: митохондрии, служащие для кислородного дыхания, и пластиды, служащие для фотосинтеза (последние характерны только для растительных клеток). Доказано, что митохондрии и пластиды являются потомками симбиотических бактерий (см. главу 3). К эукариотам относятся разнообразные одноклеточные формы, обычно называемые простейшими или протистами (амебы, жгутиконосцы, инфузории, радиолярии и др.), а также многоклеточные - грибы, растения и животные. В жизненном цикле эукариот есть чередование гаплоидной и диплоидной фаз: пара гаплоидных (с одинарным набором хромосом) половых клеток сливается, образуя диплоидную (с двойным набором хромосом) клетку - зиготу. Это слияние двух половых клеток называют оплодотворением. Затем в какой-то момент происходит редукционное деление, или мейоз, в результате которого из диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Глава 2, стр. 94.

АЛЕКСАНДР МАРКОВ РОЖДЕНИЕ СЛОЖНОСТИ

Конспект урока по биологии в 11 классе по теме «Развитие эволюционного учения Ч. Дарвина».

Нужно: «учиться, чтобы жить» и «жить, чтобы учиться».

Цель: изучение сущности естественного отбора и борьбы за существование как основных факторов эволюции.

Познакомить учащихся с историей формирования и развития эволюционных идей;

Рассмотреть предпосылки возникновения эволюционной теории, познакомить учащихся с взглядами К. Линнея, Ж.Б.Ламарка, Ж. Кювье, К.Бэра, Ч. Лайеля;

Раскрыть основные положения эволюционной теории Чарльза Дарвина.

Тип урока: комбинированный. Оборудование: портреты ученых, карточки для закрепления изученного материала.

I Организационный момент:

II Актуализация знаний учащихся:

1.Как вы понимаете, что такое эволюция?(ответы детей)

III Изучение нового материала:

Слайд № 1

С высказыванием древнегреческого философа Гераклита. «Все есть и не есть, потому что хотя и настанет момент, когда оно есть, но оно тут же перестает быть… Однако и то же и молодо и старо, и мертво и живо, то изменяется в это, это, изменяясь, снова становится тем».

Учитель: Прочитайте высказывание древнегреческого философа Гераклита. Как вы понимаете эти слова?

На уроке мы будем говорить о развитии эволюционного учения Чарльза Дарвина.

Слайд № 2

На слайде вы видите задачи нашего урока.

Познакомить с историей формирования и развития эволюционных идей;

Рассмотреть предпосылки возникновения эволюционной теории;

Познакомить учащихся с работами Ж-Б Ламарка и других ученых.

Раскрыть основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина.

Основной труд Чарльза Дарвина « Происхождение видов» в корне изменивший представление о живой природе, появился в 1859 году. Этому событию предшествовала более чем двадцатилетняя работа по изучению и осмыслению богатого фактического материала, собранного как самим Дарвином, так и другими учеными. Сегодня мы поговорим с основными предпосылками эволюционных представлений, первой эволюционной теорией Жана Батиста Ламарка, узнаете о теории Чарльза Дарвина об искусственном и естественном отборе.

Основные понятия урока.

Запишите основные понятия, которые вы должны усвоить на уроке.

Эволюция

Наследственная изменчивость

Естественный отбор

Искусственный отбор

Борьба за существование

Слайд № 4

Портрет Ч.Дарвина и цитата « Чем больше мы познаем неизменные законы природы, тем больше невероятными становятся для нас чудеса».

Слайд № 5

Чарльз Дарвин.

Английский ученый натуралист и путешественник. Одним из первых осознал и наглядно продемонстрировал, что все виды живых организмов эволюционируют во времени от общих предков. В своей теории основной движущей силой эволюции Дарвин назвал естественный отбор и неопределенную изменчивость. Идеи и открытия Дравина формируют фундамент современной теории эволюции и составляют основу биологии.

Учитель: Проследим основные пути формирование мировоззрения Дарвина и его систему доказательств.

Учитель: Термин « эволюция» (от латинского evolution- развертывание) ввел в XVIII веке швейцарский натуралист Шарль Боннэ.

Под эволюцией в биологии понимают необратимое историческое развитие природы. В биологии эволюция рассматривается как сила. ведущая к образованию новых форм организмов, как процесс, благодаря которому доклеточные формы жизни, возникшие более 3 млрд лет назад, дали начало исключительно сложным многоклеточным организмам нашего времени.

Слайд № 8

(портрет К. Линнея) Система органической природы К. Линнея (1707-1778)- шведского естествоиспытателя.

Учитель: Потребность в упорядочении быстро накапливающихся знаний привела к необходимости систематизировать их. Большой вклад в создание системы природы внес выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней. Ученый описал более 8000 видов растений и свыше 4000 видов животных, установил единообразную терминологию и порядок описания видов.

За единицу классификации он принял вид- совокупность особей, сходных по строению.

Выделил три царства: Растения, Животные и Минералы.

Установил единообразную терминологию.

Закрепил использование в науке бинарной (т.е. двойной) номенклатуры для обозначения видов. Каждый вид обозначается двумя словами. Например: Кошка домашняя (ливийская).

Установил принцип соподчиненности: соседние категории связаны не только сходством, но и родством, но чем дальше друг от друга находятся категории, тем меньше степень их родства.

Ошибочность его теории:

Видов столько, сколько создал Творец.

Ученый во многих случаях правильно объединил виды организмов по сходству их строения. Однако произвольность в выборе признаков для классификации привела Линнея к ряду ошибок. Он сознавал искусственность своей системы и указывал на необходимость разработки естественной системы природы.

Учитель: Основы первого учения об эволюции органического мира были разработаны и опубликованы в труде французского естествоиспытателя Жаном Батистом Ламарком.

Эволюционная теория Ж.Б. Ламарка.

(1744-1829) Основы первого учения об эволюции органического мира были разработаны и опубликованы в труде « Философия зоологии» в 1809г. французским естествоиспытателем Жаном Батистом Ламарком

Жан Батист Ламарк.

Эволюционная идея тщательно разработана, подкреплена многочисленными фактами, превращается в теорию.

Приводит доказательства изменяемости видов.

Ошибочные механизмы изменчивости:

1)стремление организмов к совершенствованию;

2) прямое влияние внешней среды и наследование признаков, приобретенных в течение жизни организма.

Учитель: В биологии был сделан ряд крупных открытий, которые оказались несовместимыми с представлениями о неизменяемости природы, об отсутствии родства между ними.

Портрет Жоржа Кювье - французского ученого (1769-1832)

Жорж Кювье.

Исследовал органы позвоночных;

Установил:

Все органы представляют собой части одной целостной системы;

Ни одна часть тела не может изменяться без соответствующего изменения других частей;

Установил, что вымирание древних животных и растений могло быть следствием крупных катастроф геологического характера.

Слайд 13 - Карл Бэр - российский ученый (1792-1876)

Впервые описал процесс возникновения тканей и органов в ходе развития эмбриона.

Сформулировал закон зародышевого сходства:

«Сходство зародышей разных систематических групп свидетельствуют об общности их происхождения»

Чарльз Лайель - английский ученый (1797-1876)

Удалось расшифровать и датировать геологическую историю Земли.

Показал, что горообразование, вулканизм, оледенения, потоки, дождь, ветер, приливы, объясняют изменения земной поверхности, а значит и изменения в составе органического мира.

Учитель: Великий английский ученый Чарльз Дарвин разработал научную теорию об эволюции живой природы путем естественного отбора на основе синтеза огромного количества фактов из различных областей науки и сельскохозяйственной практики.

Предпосылки возникновения эволюционной теории Дарвина.

1)Социально-экономические.

2)Научные.

Социально- экономические предпосылки.

Развитие промышленности в Англии, интенсивный рост городов. Развитие колоний, бурное развитие селекций, выведение новых сортов растений и животных, проведение многочисленных научных экспедиций.

Научные предпосылки.

Успехи систематики растений и животных, развитие биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии и палеонтологии, появление клеточной теории и эволюционного учения Ламарка.

Учитель: Эволюционная теория Дарвина представляет собой целостное учение о развитии органического мира.

Основные положения эволюционного учения Чарльза Дарвина.

Любой вид растений и животных в природе стремится к размножению в геометрической прогрессии. В природе происходит непрерывная борьба за существование. В борьбе за существование выживают и оставляют потомство особи, обладающие таким комплексом признаков и свойств, который, позволяет наиболее успешно конкурировать с другими. Движущей силой изменения видов является естественный отбор.

Учитель: В эволюционной теории Дарвина предпосылкой эволюции является наследственная изменчивость, а движущими силами эволюции - борьба за существование и естественный отбор.

Это изменения признаков организма, обусловленные изменением генотипа.

Комбинативная - в результате перекомбинации хромосом в процессе полового размножения.

Мутационная - возникает в результате внезапного изменения состояния генов. Характер случайный, ненаправленный.

Наследственная изменчивость (неопределенная)

Наследственная изменчивость и производимый человеком отбор представляют собой движущие силы эволюции.

Однако свойства, полезные с точки зрения человека, могут оказаться бесполезными и даже вредными в борьбе за жизнь, происходящей в дикой природе.

Учение Дарвина об искусственном отборе.

Искусственный отбор - это процесс создания новых пород животных и сортов культурных растений путем сохранения и размножения особей с определенными, ценными для человека признаками и свойствами в ряду поколений.

Формы искусственного отбора.

1.Сознательный (методический).

2.Бессознательный.

Признаки, накапливаемые при искусственном отборе, полезны для человека, но необязательно выгодны для животных.

Сознательный.

(Методический) искусственный отбор.

При методическом отборе селекционер ведет отбор по одному- двум признакам.

Условия успеха методического искусственного отбора- большое исходное число особей.

Бессознательный искусственный отбор.

Человеком не ставилось цели вывести определенную породу или сорт.

Например: убивали или съедали в первую очередь худших животных, а сохранялись при этом наиболее ценные.

Учение Дарвина о естественном отборе.

В результате борьбы за существование происходит естественный отбор - «Сохранение благоприятных индивидуальных различий и уничтожение вредных».

Накапливаются признаки, полезные только для организма в целом, в результате чего образуются виды и разновидности.

IV. Закрепление изученного материала.

Учитель:Работа по карточкам

Задание № 1

Какие утверждения верны:

1. Ламарк создал лучшую искусственную систему(-)

2. Линней считал, что виды существуют и не изменяются(+)

3. Ламарк создал первую эволюционную теорию.

4. Ламарк считал, что организмы изменяются от простого к сложному(+)

5.Ламарк отрицал изменчивость видов(-)

6.Линней разделил всех животных на 5 классов(-)

7.Ламарк считал, что все признаки, приобретенные в течение жизни, наследуются потомками(+)

8. Линней закрепил использование бинарной номенклатуры (двойных названий) для вида(+)

Домашнее задание:

Ответить устно на вопросы.

1.Как Ж.-Б. Ламарк объяснял многообразие видов в природе?

2.Какие предпосылки послужили толчком к созданию эволюционной теории?

3.В чем состоят основные положения учения Дарвина?