Концепции современного естествознания часть II человек и вселенная
|
Скачать 1.95 Mb.
|
|
11.3. Законы генетики Г.Менделя Г. Мендель, проводя опыты по скрещиванию разновидностей (или линий) гороха, установил в 1850 г. закономерности, которые считаются основными для классической генетики. Для контраста он выбирал разновидности с резко различными признаками, а затем их скрещивал. Растения одной линии были высокими, а другой – низкими. Свои результаты он обобщил в виде трех законов. • Первый закон. При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (или высокие, или низкие), отличающимся друг от друга парой возможных признаков, все первое поколение гибридов окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей. От каждого из родителей потомок получает по одному гену, характеризующему признак. Выбор этого признака определяется тем, какой из генов является более сильным (доминирующим), а какой – более слабым (рецессивным – подавляемым). Таким образом, образуется несколько аллелей одного гена и тем самым несколько вариантов одного признака. Это относится к гомозиготным организмам, т. е. имеющим однородную наследственную основу от родителей, сходных по какому-то наследственному признаку. • Второй закон. При скрещивании двух гетерозиготных особей как двух потомков первого поколения признаки расщепляются в определенном соотношении – по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1. Гетерозиготность – это присущее всякому гибридному организму состояние, при котором его гомологичные (подобные по строению и развитию) хромосомы несут разные формы одного и того же гена. • Третий закон. При скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам возможных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всевозможных сочетаниях. Последний закон указывает на статистический, вероятностный характер наследственности и дает возможность применить физические представления статистической физики. Теперь становятся хотя бы отчасти понятными для обычных людей шутки генетиков на «их языке»: «Рецессивный аллель влияет на фенотип, только если генотип гомозиготен». 11.4. Передача наследственной информации и мутации Носителями информации являются молекулы ДНК и РНК. Они выполняют три основные функции: самовоспроизведение, хранение информации и реализацию этой информации в процессе роста новых клеток. Сама генетическая информация в ДНК закодирована химическим способом в виде последовательности нуклеотидов. Молекулы ДНК и РНК, принадлежащие к одному классу нуклеиновых кислот, состоят из одних и тех же нуклеотидов. Есть и различия: в одном из азотистых оснований вместо тимина у молекулы ДНК в состав РНК входит урацил, а в сахарах вместо дезоксирибозы у ДНК в молекулах РНК находится рибоза. Кроме того, молекула РНК одноцепочечная, в то время как ДНК – двухцепочечная. Каким же образом эта информация, заключенная в молекулах ДНК, участвует в производстве белка? В автокатализе проявляется принцип комплементарного достраивания друг к другу четырех нуклеотидов ДНК, и при этом последовательность оснований в одной цепи ДНК в точности предопределяет последовательность оснований в другой, причем первая цепь выполняет роль матрицы для второй. Первый этап передачи наследственной информации состоит в удвоении цепочек молекул ДНК (рис. 11.1) и называется репликацией. Практически вдоль каждой цепи появляется еще одна аналогичная цепь. Это и есть процесс автокатализа – производства идентичных копий, как в процессе печатания фотографий. При размножении две спирали материнской молекулы ДНК расходятся и каждая становится матрицей для воспроизводства новых цепей. Каждая из двух образовавшихся цепей молекулы ДНК включает, таким образом, одну старую полинуклеотидную цепь и одну новую. Процесс репликации идет с большой точностью и большой скоростью при наличии особого фермента – ДНК-полимеразы. На самосборку молекулы ДНК из 40 тыс. нуклеотидов требуется всего 100 секунд. Поскольку молекула ДНК является носителем генетического кода, то в том, что новая молекула ДНК идентична старой, природой заложен глубокий смысл.
Так как все молекулы ДНК построены в определенной последовательности из одинаковых нуклеотидов, то это доказывает также, что все биологические структуры используют одинаковый тип генетического кода. Таким образом, способность клеток к самовоспроизведению обусловлена свойством ДНК к самокопированию и равноценному распределению репродукционных хромосом. После такого разделения хромосом в ядре клетка уже может делиться на две идентичные клетки, а поскольку каждая клетка многоклеточного организма возникает из одной зародышевой клетки в результате многократных делений, то все клетки организма имеют одинаковый набор генов. Любая сложная молекулярная структура претерпевает изменения в результате беспорядочного теплового движения ее атомов и молекул. Поэтому происходит не абсолютно точное повторение, а воспроизведение цепочек молекул ДНК с внесением некоторых изменений, хотя сама система управляющих параметров (ДНК, хромосом и генов), как матрица наследственных признаков имеет большую степень стабильности. Эта стабильность и обеспечивает сам процесс передачи наследственных признаков при идентичном самовоспроизведении. Несмотря на то, что в природе абсолютной стабильности, конечно, нет, все основные свойства живого немыслимы без передачи наследственной информации от поколения к поколению. Такой процесс самовоспроизведения с изменениями, осуществляемый на основе матричного синтеза, называется конвариантной редупликацией. Конвариантная редупликация обеспечивает передачу по наследству не только генетической основы, но и дискретных отклонений от исходных состояний, т. е. мутаций. Вторым этапом передачи наследственной информации является перенос генетического кода с молекул ДНК на молекулы РНК путем образования одноцепочечной молекулы информационной молекулы РНК (т-РНК) на одной цепи ДНК. Этот процесс осуществляется следующим образом. Когда двойная спираль молекулы ДНК раскручивается и вдоль нее движется фермент, выстраивающий нуклеотиды РНК против соответствующих нуклеотидов ДНК, мономеры соединяются и образуется длинная цепь молекул РНК. Это и есть матричный синтез информационной молекулы т-РНК на ДНК, называемый транскрипцией (переписыванием). Каждая биохимическая реакция в организме является по существу процессом передачи информации и протекает в присутствии определенного фермента. Молекула реагирующего вещества (субстрата) является сигнальным устройством для своего приемника – фермента. Под действием этого сигнала происходят изменение информации, структуры фермента, который таким образом играет роль устройства, перекодирующего химическую информацию, и организация соответствия типа «замок – ключ». Процесс воспроизводства, связанный с использованием генетической информации, реализуется на следующем этапе. Инструкции в виде матричной т-РНК передаются рибосомам, которые отвечают за синтез клеточного белка. Теперь уже информация о том, как, из чего и когда надо строить белок клетки, т. е. «технологический проект» строительства белка, заключена в т-РНК. Транспортная т-РНК переносит конструкцию из аминокислот к рибосомам, и на рибосомной р-РНК синтезируются молекулы белка. Образно говоря, рибосомы выступают как «фабрика» по производству молекул белка. Этот процесс переноса аминокислот на основе генетического кода информационной т-РНК и образование цепей называется трансляцией. Последовательность нуклеотидов, несущая информацию в ДНК, определяет через молекулы РНК последовательность аминокислот в белке. Следовательно, процесс схематически можно представить как ДНК <-> РНК -> белок. Передача генетических инструкций происходит наиболее сжатым и экономичным способом по единому принципу конструкции матрицы. Суть матричного синтеза проста: исходные молекулы ДНК и РНК являются матрицами, рядом с которыми строятся соответствующие макромолекулы, и «считывание» информации также происходит матричным способом, так что матрица как чертеж для исполнения (синтеза) – это изобретение природы, название впоследствии придумал человек. В молекулярной биологии изложенные представления широко используются, С. Э. Шноль считает, что выживают матричные элементы, способные к быстрому размножению. Можно сказать, что и сама жизнь – это матричное копирование с последующей самосборкой копий. 12. Биосфера. Ноосфера. Учение В. И. Вернадского 12.1. Структурная организованность биосферы Существование всех живых организмов на Земле неразрывно связано с окружающей средой. Растения и животные находятся не только в тесной зависимости от неживой природы и от других организмов, испытывая их воздействие и приспосабливаясь к ним, но и, потребляя разнообразные продукты окружающей среды, сами преобразуют природу. Потребляемые вещества, необходимые для жизни, называются биогенами. К ним относятся химические вещества, абсолютно необходимые для существования живых организмов и входящие в их состав (молекулы кислорода, азота, углерода и т. д.); вещества, возникшие в результате разложения остатков организмов, но еще не полностью минерализованные; вещества, образуемые растениями (например, лук, чеснок, хрен, так называемые фитонциды) и животными организмами и связанные с их жизнедеятельностью, а также вещества, которые оказывают стимулирующее действие на организмы (биогенные стимуляторы). К абиотическим компонентам окружающей среды, необходимым для существования живой природы, относятся атмосфера, почва, вода, солнечная энергия, воздействие радиации, электромагнитных и тепловых полей, т. е. такие условия воздействия окружающей среды, в которых живые организмы возникли и могут существовать. В процессе исторического развития и естественного отбора под влиянием конкретных природных факторов сложились различные группы организмов – сообщества, взаимодействующие со своей средой обитания и находящиеся в органическом единстве, образуя целостную динамическую систему. Такие сообщества организмов получили название биоценозов. Таким образом, биоценоз – это такая совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих участки суши или водоемов с более или менее однородными условиями существования, характеризующихся определенными взаимосвязями между собой, которую можно рассматривать как элементарную экологическую нишу. Биоценоз представляет собой целостную, с сильной связью между внутренними элементами, но открытую систему, находящуюся в условиях вдали от равновесия. На такую неустойчивую и самоорганизующуюся систему существенно влияют слабые воздействия, которые могут создавать в ней согласованное, кооперативное поведение подсистем различных типов – отдельных особей, видов, популяций. В результате согласованного взаимодействия подсистем происходят процессы упорядочения и возникновения из хаоса определенных структур, их изменение и усложнение. Как следует из синергетического метода изучения сложных самоорганизующихся систем, чем больше отклонение от равновесия, тем выше взаимосвязь и единство процессов, протекающих в отдаленных областях и не связанных друг с другом. Выделим отдельно участки земной поверхности с определенными природно-климатическими условиями, которые будут характеризовать географическую среду обитания живых организмов. Их называют геоценозами. Геоценозы как и биоценозы, входят как составные х части в более сложную, но также целостную систему, которую наш соотечественник академик В. Н. Сукачев назвал биогеоценозом. Примерами биогеоценозов являются водоемы (океаны, моря, реки, озера) и лесные массивы со всеми их обитателями. По классификации уровней организации живого биогеоценоз является элементарной единицей биогеоценотического уровня организации жизни на Земле, а составной частью биоценоза предполагается будет популяция. В естественных условиях наблюдается закономерная последовательность преобразований биоценозов с переходом в новое устойчивое состояние, которое можно рассматривать как своеобразный фазовый неравновесный физический переход в результате эволюции. Примерами являются превращения озер в болота, смена форм растительности и т. д. Поскольку понятие биогеоценоза имеет, как мы видим, широкий смысл, иногда его называют экологической системой (экосистемой). Термин экология введен немецким биологом Э. Геккелем в 1866 г. Он означает взаимоотношения между сообществами животных и растений. Сейчас круг вопросов, относящихся к проблемам экологии, значительно расширился, вплоть до представлений концепции устойчивого развития биосферы, ее коэволюции с человеком и вообще возможности существования жизни на Земле в условиях интенсивного роста техносферы. Таким образом, экосистема – это взаимообусловленный комплекс живых и абиогенных компонентов, связанных между собой обменом вещества и энергии, продукт совместного развития многих живых организмов, в ходе которого они не только приспособились друг к другу, но и изменились в результате эволюции. Каждая экосистема содержит и сложные, и простые компоненты, поэтому низшие организмы являются составной ее частью. Выпадение одного или нескольких компонентов может привести к потере целостности или даже гибели определенного биогеоценоза. 12.2. Принципы учения В. И. Вернадского Человек прошел долгий путь познания, прежде чем понял, что мир – это не огромное собрание частностей, к которым нужно приложить разные руки, разный ум, реализовать разные интересы, а огромное единое целое, связи между частями которого иногда нам удается отследить. Признавая исключительную уникальность всего живого, отметим, что живое вещество не содержит в себе никаких особых химических элементов, специфических только для живого. Весь мир материально един. Противопоставление живого и неживого закономерно, но не абсолютно. Живое существует вместе с неживой, косной материей в определенных физических условиях. Никакими опытами создать живое вещество из неживого не удалось. Жалкие потуги фальсификаторов биологической науки – лысенковцев ещё в большей степени утвердили убеждение ученых: «Всё живое происходит только из живого» (принцип Реди – 1668 г.). Мысль, что живое есть проявление высшей божественной воли, по вполне понятным причинам сложилась ранее, чем естественно-научные концепции. Однако идея, что жизнь – явление не планетарного, а скорее космического характера, имеет свою значительную предысторию. Наиболее ярко она сформулирована Пастером, а затем и Вернадским. Современное состояние вопроса о месте и функциях живого вещества на земле выстраивается в рамках концепции биосферы. В буквальном смысле биосфера – это сфера жизни. Этот термин введен в науку в 1875 г. астрийским ученым Зюссом. Он определял биосферу как «совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли». Содержание понятия биосферы претерпело определенные изменения, и его современная трактовка дается в трудах В. И. Вернадского. Под биосферой понимается область нашей планеты, охваченная активной жизнью, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Биосфера представляет собой целостную динамическую систему, в которой живое и неживое неразрывно связаны. В биосфере неживое вещество, вовлеченное в сферу жизни, коренным образом изменяется под действием живых организмов. Вернадским установлен закон сохранения для биосферы: её масса в процессе развития на фоне геологической истории остается постоянной. Биосфера – это живое вещество в настоящем и где оно было в прошлом. Современный состав атмосферы, воды и их состав, нефть и другие горючие ископаемые, известняки, глины и их метаморфические производные – всё это ареалы жизни в прошлом, её проявления в настоящем. Биосфера – сложная, самоорганизующаяся, открытая, нелинейная система. Одна из важнейших её функций – энергетическая. Живое вещество – активный аккумулятор солнечной энергии. Все горючие полезные ископаемые – это запасенная в течение огромных геологических периодов энергия Солнца. Живое существенно влияет на энергетический баланс регионов и планеты в целом, изменяет содержание карбонатов в воде и углекислого газа в атмосфере, вызывая на парниковый эффект и воздействуя на температурный режим. Важнейшая функция биосферы – транспорт вещества. В результате геофизических процессов происходит непрерывный круговорот воды в природе. Биохимические и физические процессы ответственны за круговорот азота. Геологические процессы стимулируют движение пластов планеты с веществом, связанным биологическими процессами, в глубь Земли. Жизнь вовлекает неорганическое вещество в биологический круговорот, расширяя область своего распространения, усиливая свою геологическую активность. Эволюция видов, приводящая к возникновению устойчивых форм, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов. Если произвести оценку общей массы живого вещества за всю геологическую историю, то получится величина, превышающая массу нашей планеты. Следовательно, материя в течение геологической истории вовлекалась в жизненные процессы неоднократно. Таким образом, смерть, питаясь жизнью, вызывает к жизни новую жизнь. Биосфера вовлекает в вихрь жизни неживое вещество. Прежде всего, отметим, что биосфера – саморазвивающаяся, устойчивая система. Фундаментальные качества биосферы реализуются на основе системной организации, многовидового и многофункционального многообразия. По этому поводу В. И. Вернадский пишет: «С самого начала биосферы жизнь, в неё входящая, должна была быть сложным телом, а не однородным веществом, поскольку связанные с жизнью ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть уделом какой-нибудь одной формы жизни». С этим выводом тесно связан и следующий, в котором утверждается, что организмы проявляются (а следовательно, и проявлялись) не единично, а массово через формирование биоценозов как ячеек биосферы. Живые организмы через отправление всех своих функций (дыхание, питание, смена поколений, жизнедеятельность) порождают одно из грандиознейших явлений планетарного масштаба – миграцию химических элементов. На протяжении геологической истории менялись морфологически все подсистемы, составляющие биосферу, но основные геохимические функции биосферы изменений не претерпевали. Целостность биосферы базируется на многосторонних трофических связях. Жизнь и биосфера в целом как самоорганизующиеся системы в процессе своего функционирования и развития формируют не только внутренние структуры – подсистемы, но и механизм-код, посредством которого эти структуры воспроизводятся. Особенность нашего времени заключаются в активной деятельности человека, нарушающей континентальные экосистемы, изменяющей пейзаж, использующей природные ресурсы. Эти процессы сопровождаются расширением границ природной среды и использованием биосферы в качестве резервуара обильных отходов промышленности. На этом фоне обостряются проблемы, связанные с дальнейшим прогрессом человеческого сообщества. Это и проблема, рационального использования природных ресурсов, проблема продуктивности экосистем, демографическая ситуация и связанные с ней проблемы плотности населения, это и проблемы, порожденные индустриализацией жизни и быта человека, приведшие человека к конфликту с окружающей природой. Не только техносфера, но и само человечество повседневной практикой и стратегией своего развития разрушают ту естественную оболочку, которая является храмом жизни. Перспективы дальнейших исторических судеб народов оказались в текстах сложнейших экологических проблем, и если в прошлом эти проблемы имели локальный, то теперь они имеют глобальный характер. Перечислим только некоторые из них: термодинамическая перегрузка биосферы, химическое засорение её, глобальное загрязнение природы радиоактивными элементами, усиливающееся давление на человека электромагнитных излучений, эксплуатация природных ресурсов. Часто экологическая проблема понимается как отношение человек – окружающая среда. Это совершенно неверно. Вступая в противоречие с природой, человек вступает в конфликт и с собой. Среди экологов популярностью пользуются известные экологические постулаты Б. Коммонера: ничто не дается даром, природа знает лучше, и она всегда права, всё связано со всем; всё должно куда-то деваться. С позиций этих постулатов отношения человеческого сообщества с окружающей средой выступают как отношения части и целого, как внутренние отношения в биосфере. В этих отношениях абсолютной гармонии быть не может. Диалектика внутреннего противоречия человек–природа является исходным моментом развития и той, и другой. Развитие человечества в перспективе может мыслиться как процесс в рамках функциональной целостности биосферы с сохранением всех её атрибутов (одним из важнейших в нашей биосфере является хиральная чистота). Бережное отношение к природе – это и бережное отношение к самому себе. Забота о природе, любовь к природе – это стратегия выживания человечества. |
Похожие:
 |
Карпенков С. Х. К26 Концепции современного естествознания: Учебник для вузов К26 Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Академический Проект, 2000. Изд. 2-е, испр и доп. – 639 с |
 |
Учебно-методический комплекс дисциплины «Концепции современного естествознания» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Список литературы из фондов научной библиотеки рггу по состоянию на март 2008 Гуго (1877-1946). Доисторический человек : с 39 табл., 4 к и 404 рис в тексте / Обермайер Гуго. Спб. [Тип. Ао брокгауз-Ефрон], [1913].... |
|
Методика № дифференциально диагностический опросник (ддо; Е. А. Климов) Шкалы Шкалы: типы профессий человек-человек, человек-техника, человек-знаковая система, человек-художественный образ, человек-природа Назначение... |
|
Тематическое планирование уроков химии 8класс Химия как часть естествознания. Химия-наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях |
|
Григорий Чхартишвили Предисловие Часть первая. Человек и самоубийство... Эдипов комплекс в истории суицидентов X. и Г. Опыт патологоанатомического психоанализа |
|
Кокин А. В. Концепции соврем естествознания: уч пособие / А. В. Кокин Дубнищева Т. Я., А. Ю. Современное естествознание: уч пособие / Т. Я. Дубнищева, А. Ю. Пигарев. – 2–е изд. – М.: Ивц «Маркетинг»»,... |
|
Программы В программе: Формы и приемы обучения современного урока по физической культуре. Календарно-тематическое планирование современного... |
|
Техническое задание 643. 05246295. 00059-01 тз 01 Концепции развития телемедицинских технологий в Российской Федерации, утверждённой приказом Минздрава РФ и рамн от 27. 08. 2001 г.... |
|
Общие методологические основы организации образования : вопросы системного... Учет материалов концепции развития техносферы дополнительного образования детей на среднесрочную перспективу, рекомендаций межрегиональных... |
|
Задание Определение маркетинговой концепции организаций ... |
|
Неповторимый Чеснок (часть 1) Ваша маленькая команда добавлена в командный режим выживания (обычный), случайно сгенерированное число участников: 6 человек] |
|
Информация о нарушениях, выявленных Государственной инспекцией труда... Года составила 695,4 тысяч человек (уменьшилась по сравнению с 2010 годом на 2,8 тысяч человек). Численность населения трудоспособного... |
|
В. М. Жуков Глава Механизмы в популяционной генетике Вселенная – это цепь или лестница, спускающаяся от подножья божественного трона на небе до ничтожнейшего творения на земле |
|
Которая в последнее время становится очень актуальной в нашем обществе.... Сегодня компьютеры стремительно внедрились в жизнь современного человека. Уже стало привычным видеть, что человек взаимодействует... |
|
Вводная часть Человек в процессе жизнедеятельности непрерывно взаимодействует со средой обитания, со всем многообразием факторов, многие из которых... |