Эволюция биосферы. Современные представления о ходе биогеохимической эволюции
Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы.
По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы.
Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом и средой выстраивались молекулы липидов – примитивная клеточная мембрана.
После открытия структуры и функции ДНК проблему происхождения жизни стали сводить к поиску какого-то начала, связанного с нуклеиновыми основаниями. Самой распространенной стала так называемая гипотеза РНК-мира.
Схема биогеохомической эволюции академика РАН Эрика Михайловича Галимова
Центральным положением в понимании жизни Э. Галимова является концепция упорядочения, возникающего наряду с разупорядочением.
Самопроизвольное разупорядочение – один из фундаментальных законов физики. Первоначально он был сформулирован для теории тепловых машин как второй закон термодинамики.
Мерой разупорядочения является энтропия. Энтропия любого самопроизвольно протекающего процесса возрастает, то есть в любом месте пространства, которое оставлено без ухода, нарастает беспорядок.
I. При определенном сочетании условий на Земле появляются первые предбиологические соединения: самое важное из них – АТФ, аминокислоты, нуклеотиды:
II. Реакция гидролиза АТФ и сопряженные с ней реакции сборки цепочек нуклеотидов или аминокислот становятся своеобразной молекулярной машиной, производящей постоянное упорядочение. Первыми на этом пути возникают короткие цепи некодирующих РНК и некодируемых пептидов (цепочек аминокислот). Главный путь эволюции пролегает через формирование кода — структурного соответствия между набором нуклеотидов и видом аминокислоты. Главную роль в формировании этого механизма играет молекула, подобная современной транспортной РНК. Возникает способность к самовоспроизводству (репликации):
III. В этой точке эволюции происходит первое значительное разветвление ее путей: на вирусы и клетки. Пространственное обособление РНК или ДНК вместе с аппаратом трансляции (необходимым для синтеза белков) дало начало клетке и появлению организмов, сначала одноклеточных. Возникновение многоклеточных организмов на пути эволюции стало результатом объединения клеток во все более сложные сообщества. С появлением человека биосфера передала эстафетную палочку эволюции антропогенному миру. Созданные человеком технические устройства, выполняющие функции и несущие информацию, сращиваются с биологическими носителями функций и информации, замещают их и в конце концов могут заменить вполне:
Учение В.И. Вернадского о ноосфере
l От греч. νόος – «разум» и σφαῖρα – «шар»
l Это сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития
l Антропосфера = биосфера = биотехносфера
l Ноосфера – предположительно новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы
Основные предпосылки возникновения ноосферы:
1. Расселение Homo sapiens по всей поверхности планеты и его победа в соревновании с другими биологическими видами;
2. Развитие всепланетных систем связи, создание единой для человечества информационной системы;
3. Открытие таких новых источников энергии как атомная, после чего деятельность человека становится важной геологической силой;
4. Победа демократий и доступ к управлению широких народных масс;
5. Всё более широкое вовлечение людей в занятия наукой, что также делает человечество геологической силой.