Этапы развития биологии. Эволюция жизни на Земле. Происхождение жизни. Уровни организации жизни

Размещено на http://www.allbest.ru/

Этапы развития биологии. Эволюция жизни на Земле. Происхождение жизни. Уровни организации жизни

Термин «биология» (от греч. «биос» - жизнь и «логос» - наука) введен в начале XIX века независимо Ламарком и Тревиранусом для обозначения науки о жизни как особом явлении природы.

Предметом биологии как учебной дисциплины служит жизнь во всех ее проявлениях: строение, физиология, поведение, индивидуальное (онтогенез) и историческое (эволюция, филогенез) развитие организмов, их взаимоотношение друг с другом и окружающей средой.

Этапы развития биологии

Интерес к познанию мира живых существ возник на самых ранних стадиях зарождения человечества, отражая практические нужды людей (что можно употреблять в пищу, использовать для изготовления одежды, предметов обихода, опасные, болезнетворные и т.д.)

По мере накопления конкретных знаний наряду с представлением о разнообразии организмов возникла идея о единстве всего живого. Особенно велико значение этой идеи для медицины, т.к. это позволяет применять биологические закономерности для всего органического мира, включая человека.

Важнейшим научным доказательством единства всего живого послужила клеточная теория Т.Шванна и М.Шлейдена (1839г.), открывших клеточное строение растительных и животных организмов, а также то, что все клетки построены и функционируют в целом одинаковым образом.

Открытием фундаментальных законов наследственности биология обязана Менделю Г. (1865г.), Г.де Фризу, К.Корренсу (1990г.), Т. Моргану (1910-1916гг.), Дж.Уотсону, Ф.Крику (1953г.).

Законы наследственности раскрывают механизмы передачи наследственной информации от клетки к клетке, а через клетки - от особи к особи.

Представления о единстве всего живого получили подтверждение в результатах исследования биохимических (обменных, метаболических) и биофизических механизмов жизнедеятельности клеток. Начало таких исследований относится ко второй половине XIX века, но наиболее убедительными достижения молекулярной биологии стали после открытия Дж.Уотсоном и Ф.Криком (1953г.) строения дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Молекулярная биология раскрыла механизмы, от которых зависят такие свойства живого, как наследственность, специфичность биологических структур и функций.

То, что живое на планете представляет собой единое целое в историческом плане, обосновывается теорией эволюции, основы которых заложены Ч.Дарвиным (1858г.).

Эволюционная теория объясняет единство мира живых существ общностью их происхождения и делает вывод, что живые формы связаны друг с другом генетическим родством.

Не противоречит законам биологической эволюции и появление на планете социального существа - человека. Клеточная организация, физико-химические и генетические законы существования человека такие же как и любого другого организма.

Первоначально люди классифицировали организмы по их практической значимости. К.Линней (1735) ввел бинарную классификацию, согласно которой каждый организм в системе живой природы принадлежит к конкретному роду и виду (живые существа относили к определенному роду и виду по их подобию друг другу, прежде всего близости строения). Современная классификация, основана на эволюционной теории, которая объясняет сходство между организмами их генетическим родством и отражает, с одной стороны факт разнообразия живых форм, а с другой - единство всего живого.

Эволюция жизни на планете

Многочисленные находки ученых указывают на то, что жизнь на Земле существуют не < 3,5 млрд.лет (из них > 3 млрд.лет распространение живых организмов ограничивалось только водной средой).

Организмы, которые появились первыми называются прокариотами. Это одноклеточные существа, отличающиеся простотой строения и функций. К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли (циано-бактерии). Прокариоты господствовали на Земле > 2 млрд.лет. В ходе эволюции у прокариотов появилась способность к фотосинтезу. Широкое распространение фотосинтезирующих организмов, прежде всего зеленых растений, привело к образованию и накоплению в атмосфере Земли О₂ , что создало возможность возникновения в ходе эволюции аэробного механизма дыхания, который в отличие от анаэробного механизма (без О₂ ) более эффективен ( в 18 раз).

Эукариоты появились среди обитателей планеты ~ 1,5 млрд.лет назад, отличаясь от прокариот более сложной организацией. Первоначально эукариоты имели одноклеточное строение. Они послужили основой для возникновения в процессе эволюции организмов, имеющих многоклеточное строение тела.

Многоклеточные эукариоты появились на Земле ~ 600 млн.лет назад и дали широкое многообразие живых существ, расселившихся в трех основных средах: водной, воздушной, наземной. Примерно 500 млн. лет назад среди многоклеточных появляются хордовые животные. В процессе дальнейшей эволюции возникают позвоночные животные. Среди них ~ 200-250 млн.лет назад появляются млекопитающие, характерной чертой которых является особый тип заботы о потомстве - вскармливание детей молоком. Именно через группу млекопитающих животных, в частности через отряд приматов, прошла линия эволюции, ведущая к человеку (~1 млн.800тыс. лет назад).

Таким образом, эволюция жизни на Земле характеризуется следующими общими чертами:

1) Возникнув в виде простейших одноклеточных форм, жизнь в своем развитии порождает существа со все более сложным типом организации тела, совершенными функциями, повышенной степенью независимости от воздействия со стороны окружающей среды.

2) Любые варианты живых форм, возникающих на планете, сохраняются пока существуют условия, удовлетворяющие их жизненным запросам (климатические, геохимические, биогеографические).

3) В своем развитие отдельные группы организмов проходят стадии подъема и спада. Стадия, достигнутая группой на данный исторический момент, определяется в зависимости от численности и распространенности группы.

С учетом перечисленных общих черт в процессе исторического развития жизни наблюдается три формы прогресса (развитие событий или явлений во времени):

1) Биологический прогресс - состояние, когда численность особей в группе от поколений к поколению растет, расширяется территория (ареал) их расселения. Биологический прогресс соответствует понятию процветания. Из ныне существующих групп к процветающим относят насекомых и млекопитающих. Период процветания, к примеру, пресмыкающихся завершился ~60-70 млн.лет назад.

2) Морфофизиологический прогресс - состояние, приобретаемое группой в процессе эволюции, которое дает возможность части ее представителей выжить и расселиться в среде обитания с более разнообразными и сложными условиями. Такое становится возможным благодаря появлению существенных изменений в строении, физиологии, поведении, расширяющих их приспособительные возможности. Например, выход животных из водной среды обитания на сушу, был связан с рядом изменений конечностей, дыхательной системы, процесса размножения.

3) Неограниченный прогресс - ряд последовательных крупных изменений (например, появление эукариотов, многоклеточности, возникновение хордовых, позвоночных, млекопитающих - что, обусловило в конечном иного появление человека).

Таким образом, главными стратегическими принципами эволюции являются:

1) приспособительный характер

2) прогрессивный характер эволюции (повышение уровня организации живых форм в процессе исторического развития).

Происхождение жизни

Существуют две главные гипотезы, по-разному объясняющие появление жизни на Земле.

1) согласно гипотезе панспермии, жизнь занесена из космоса либо в виде спор микроорганизмов, либо путем намеренного «заселения» планеты разумными пришельцами из других миров.

Прямых свидетельств в пользу космического происхождения жизни нет. Космос, однако, наряду с вулканами мог быть источником низкомолекулярных органических соединений, раствор которых послужил средой для развития жизни.

2) Согласно второй гипотезе, жизнь возникла на земле, когда сложилась благоприятная совокупность физических и химических условий, сделавших возможным абиогенное образование органических веществ из неорганических. К таким условиям относятся: наличие атмосферы восстановительного типа, воды, источников энергии (в виде ультрафиолетового и космического излучения, теплоты остывающей земной коры, вулканической деятельности, атмосферных электрических явлений, радиоактивного распада), а также отсутствие других живых существ.

Уровни организации жизни

биология эволюционный природа наследственность

Живая природа является целостной, но неоднородной системой, которой свойственна иерархическая организация (т.е. расположение элементов от низшего к высшему).

Такой принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни. В медицине и биологии широко используют классификацию уровней в соответствии с важнейшими частями, структурами и компонентами организма, являющимися объектами изучения для разных специальностей.

Такими объектами могут быть организм как таковой, органы, ткани, клетки, внутриклеточные структуры, молекулы.

Выделены следующие уровни организации жизни:

1) Организменные, органный (объект изучения - организм, органы; метод изучения - анатомический)

2) Тканевый (объект - ткань; метод - гистологический)

3) Клеточный (объект - клетка; метод - цитологический)

4) Субклеточный (объект - клеточные компоненты, метод - электронно-микроскопический)

5) Макромолекулярный (объект - молекулы; метод - физико-химический)

Достижения в области науки позволили добавить в классификацию молекулярный и электронно-атомный уровни, а также видовой, биогеоценотический, биосферный (надорганизменные). (Биогеоценоз - сообщество организмов разных видов, приспособленных к совместному проживанию в определенной среде обитания).

Размещено на Allbest.ru