Лекция 14. ЭВОЛЮЦИЯ.
ПЛАН
1.Теории возникновения жизни.
1.1. Креационизм.
1.2. Самопроизвольное (спонтанное) зарождение.
1.3. Теория стационарного состояния.
1.4.Теория панспермии.
1.5. Биохимическая эволюция.
2. Природа первых организмов.
3. Теория Эволюции.
3.1. Теория эволюции Ламарка.
3.2. Дарвин, Уоллес и происхождение видов путем естественного отбора.
4. Естественный отбор.
5. Современные представления об эволюции.
6. Данные в пользу теории эволюции.
Слово «эволюция» означает изменение чего-либо или кого-либо во времени. Одна из самых убедительных биологических теорий утверждает, что живые существа возникли в процессе эволюции из относительно простых химических соединений. Изучение эволюции служит отправной точкой для исследования природы самой жизни, ее происхождения, огромного разнообразия живых существ и принципиального сходства, лежащего в основе их структуры и функций.
В изучении истории жизни всегда проявлялась склонность к доктринерству. Доктринерство можно определить как сознательные попытки внедрения слепой приверженности к какому-либо убеждению или учению. Подобный подход не только далек от научного, но и нечестен в интеллектуальном плане.
В рамках данной темы будут кратко изложены наиболее распространённые теории происхождения жизни, с тем чтобы получить представление о существовании разных точек зрения на это событие. Большая часть данных, на которых основываются эти теории, умозрительны, так как воспроизвести сколько-нибудь наглядно процессы, происходившие при возникновении жизни, невозможно. Это относится как к научным, так и к теологическим построениям. Однако одна теория, теория эволюции, все больше воспринимается не как некая отдельная теория, а как совокупность ряда научных гипoтeз, каждая из которых поддаётся проверке.
Следует подчеркнуть, что собранные в этой главе данные и сделанные на их основе выводы соответствуют сегодняшним взглядам. Эти взгляды постоянно пересматриваются, и их достоверность ограничена уровнем наших знаний в каждый данный момент.
Теории возникновения жизни
Теории, касающиеся возникновения Земли, да и всей Вселенной, разнообразны и далеко недостоверны. Она могла возникнуть из сгустка нейтронов в результате «Большого взрыва», родиться в одной из черных дыр или же была создана Творцом. Вопреки бытующим представлениям, наука не в состоянии опровергнуть идею о божественном сотворении Вселенной. В свою очередь сторонники теологических теорий не обязательно отвергают гипотезу ученых о том, что жизнь в процессе своего развития приобрела черты, объяснимые на основе законов природы.
Из главных теорий возникновения жизни на Земле следует упомянуть следующие:
1) жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креационизм);
2) жизнь возникала многократно из неживой материи в процесс её самопроизвольного зарождения;
3) жизнь существовала всегда (теория стационaрнoгo состояния);
4) жизнь была занесена на нашу планету извне (панспермия);
5) жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся законам химии и физики (биохимическая эволюция).
Креационизм
Согласно этой теории, жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом; такого взгляда придерживаются последователи почти всех наиболее распространённых религиозных учений.
Вера признаёт вещи, которым нет доказательств в научном смысле слова. Это означает, что логически не может быть противоречия между научным и богословским объяснением сотворения мира, так как эти две сферы мышления взаимно исключают друг друга. Для учёного научная истина всегда содержит элемент гипотезы, предварительности, но для верующего теологическая истина абсолютна.
Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и потому недоступный наблюдению; этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию божественного творения за рамки научного исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а поэтому она никогда не сможет ни доказать, ни опровергнуть эту концепцию.
Самопроизвольное (спонтанное) зарождение
Эта теория была распространена в древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384-322 гг. до н. э.), часто провозглашаемый основателем биологии, придерживался теории самопроизвольного зарождения. На основе собственных наблюдений он развивал эту теорию дальше, связывая все организмы в непрерывный ряд - «лестницу природы».
«Ибо природа совершает переход от безжизненных объектов к животным с такой плавной последовательностью, поместив между ними Существа, которые живут, не будучи при этом животными, что между соседними группами, благодаря их тесной близости, едва можно заметить различия» (Аристотель).
Этим утверждением Аристотель подкрепил более ранние высказывания Эмпедокла об органической эволюции. Согласно гипотезе Аристотеля о спонтанном зарождении, определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе.
«Таковы факты - живое может возникать не только в результате спаривания животных, но и при разложении почвы. Так же обстоит дело и у растений: одни развиваются из семян, а другие как бы самозарождаются под действием сил природы, возникая из разлагающейся земли или из определенных частей растений» (Аристотель).
С распространением христианства теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести; ее признавали лишь те, кто верил в колдовство и поклонялся нечистой силе, но эта идея все же продолжала существовать где-то на заднем плане в течение еще многих веков.
Ван Гельмонт (1579-1644), весьма знаменитый и удачливый ученый, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого он использовал грязную рубашку, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процесс её зарождения мыши он считал человеческий пот.
В 1688 г. итальянский биолог и врач Франческо Реди, живший во Флоренции, подошел к проблеме возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди установил, что маленькие беленькие червячки, появляющиеся на гниющем мясе, - это личинки мух. Проведя ряд экспериментов, он получил данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предсуществующей жизни (концепция биогенеза).
«Убежденность оставалась бы тщетной, если бы ее нельзя было подтвердить экспериментально. Поэтому в середине июля я взял четыре сосуда, поместил в один из них змею, в другой несколько рыб, в третий - угрей из Арно, в четвертый - кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал, Затем я разложил все то же самое по четырем другим сосудам, но оставил их открытыми» (Реди).
Полученные результаты Реди изложил следующим образом:
«Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней после того, как в них была положена дохлая рыба» (Реди).
Эти эксперименты, однако, не заставили отказаться от идеи самозарождения, и хотя она несколько отошла на задний план, спонтанное зарождение продолжало оставаться главной теорией в нерелигиозной среде.
В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергали спонтанное зарождение мух, первые микроскопические исследования Антона ван Левенгука укрепили эту теорию применительно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюдения под микроскопом давали пищу обеим теориям и в конце концов побудили других ученых ставить эксперименты для решения вопроса.
В 1765 г. Ладзаро Спалланцани провел следующий эксперимент: прокипятив в течение нескольких часов мясные и овощные отвары, он их тот час же запечатал, после чего снял с огня. Исследовав содержимое сосудов через несколько дней, Спалланцани не обнаружил в них никаких признаков жизни. Из этого он сделал вывод, что высокая температура уничтожила все формы живых существ и что без них ничто живое не могло возникнуть.
В 1860 г. проблемой происхождения жизни занялся Луи Пастер. К тому времени он уже многое сделал в области микробиологии и сумел разрешить проблемы, угрожавшие шелководству и виноделию. Пастер показал также, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не простерилизовать должным образом.
Данные ряда экспериментов, в основе которых лежали методы Спалланцани, позволили Пастеру доказать справедливость теории биогенеза и окончательно опровергнуть теорию спонтанного зарождения.
Однако подтверждение теории биогенеза породило другую проблему. Коль скоро появление каждого нового живого организма требует наличия другого живого организма, то откуда взялся самый первый живой организм? Не требует ответа на этот вопрос только теория стационарного состояния, все же другие теории подразумевают, что на какой-то стадии истории жизни произошел переход от неживого к живому. Было ли это первичным самозарождением?