БИОЛОГИЯ - Учительская газета

Интернет-проект
«Учительской газеты»
№2 от 30 марта 2010 года
1
БИОЛОГИЯ
Сергей ЦИКЛОВ, учитель
биологии школы №7, учитель года
Владимирской области-2002,
Кольчугино, Владимирская
область
Биологическое совершенство
Признаки живой материи – важнейший компонент биологического знания, базис, на
котором стоит вся архитектура биологии. Одним из таких признаков является способность
к непрерывному развитию. Являясь всеобщим признаком живой материи, развитие
охватывает все её уровни. Оно происходит на клеточном уровне и на уровне целостного
организма. Развиваются отдельные экосистемы. Развивается биосфера, представляющая
наивысший уровень организации живой материи на Земле.
Рассматривая жизнь конкретной особи или отдельных клеток, мы говорим о
развитии индивидуальном. Однако для живых систем характерно также историческое
развитие, протекающее в течение больших отрезков времени и охватывающее жизни
многих поколений.
На самых первых этапах становления жизни происходило развитие молекулярных
структур. В ходе случайных химических взаимодействий сформировались основные
кирпичики жизни (аминокислоты, нуклеотиды и т.п.), обладавшие таким важным
свойством как устойчивость. Венцом биохимической эволюции явились молекулы,
обеспечившие в дальнейшем способность биологических систем к воспроизведению.
Видимо первыми такими молекулами были молекулы РНК, способные к самоудвоению.
Позже основными носителями наследственности стали дезоксирибонуклеиновые
кислоты, обладающие большей устойчивостью, но требующие участия ферментов в
процессе репликации.
Возникновение генетического кода, наряду с появлением биологических мембран и
формированием
простейшего
обмена
веществ,
привели
к
появлению
первых
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№2 от 30 марта 2010 года
2
примитивных форм жизни и перевели процесс развития на качественно новый уровень –
уровень клетки. За многие миллионы лет она прошла путь от примитивной безъядерной
системы до высокоорганизованной эукариотической клетки с развитой мембраной,
отделяющей
наследственный
материал
от
прочего
содержимого
клетки,
и
разнообразными органоидами, выполняющими определенные функции.
Одновременно с появлением примитивных форм живых организмов начался
процесс формирования первичных сообществ, в которых уже устанавливались пищевые
связи, конкурентные отношения, действовал естественный отбор. Сформировалась
первичная биосфера – биосфера одноклеточных форм жизни, которой предстояло пройти
долгий путь эволюции, связанный с появлением многоклеточных организмов, с
расцветом и угасанием различных их групп, который, в конце концов, привел к
появлению человека.
Каждый наверняка наблюдал, как в быстром ручье в местах, где образуются
небольшие водопады, на водной глади «живут» пузырьки. Они рождаются падающей
водой и исчезают увлекаемые течением прочь от водопада. Они появляются на несколько
мгновений, но они есть всегда. Подобно им короткие мгновения жизни отдельных особей
складываются в жизнь целого вида. Однако за тот короткий отрезок времени, который
отведен отдельной особи, она успевает в кратком виде повторить весь исторический путь,
пройденный видом, к которому она принадлежит. Эта связь индивидуального и
исторического развития нашла отражение в биогенетическом законе: индивидуальное
развитие особи (онтогенез) – есть краткое и ускоренное повторение исторического
развития данного вида (филогенеза).
«Опять червяки всю капусту съели», жалуется
дачник,
показывая
на
гусениц
бабочки капустницы. Ему совсем нет дела до
того, гусеница бабочки – вовсе не червяк, а
скорее его исторический потомок. Впрочем,
отчасти он прав. Личинки насекомых и
кольчатые черви действительно имеют ряд
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№2 от 30 марта 2010 года
3
сходных признаков во внешнем и внутреннем строении, доказывающем их родство (см.
рис. 1).
Развитие мха начинается с нитевидного
проростка,
состоящего
недифференцированных
из
клеток,
и
очень
похожего на нитчатую водоросль (см. рис. 2).
Двухкамерное сердце головастика, его
один круг кровообращения, жаберное дыхание
и боковая линия не оставляют ни малейшего
сомнения в происхождение земноводных от
рыб. Да и сам человек в своём зародышевом
развитии
как
будто
пишет
всю
свою
продолжительную историю, начиная от самых
далеких эпох.
«Сколько тебе лет», - спрашиваем мы друг друга и всегда получаем неточный ответ.
Отсчитывая свой возраст от момента появления на свет, мы, так уж повелось, забываем
про девять незаметных для окружающих, но
необычайно
важных
для
нас
месяцев,
проведенных в утробе матери. Те самые
девять месяцев, за которые мы в своем
развитии
пролистываем
дневник,
описывающий историю в миллионы лет.
Начав
единственной
свое
развитие
клетки,
с
одной
подобные
простейшим организмам, обитавшим в древних водах океана, мы затем проходим стадию
многоклеточного организма, состоящего из небольшого числа однородных клеток. На
следующей стадии наш зародыш становится двухслойным и практически ничем не
отличается от кишечнополостных животных, одних из самых древних обитателей планеты
(см. рис. 3).
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№2 от 30 марта 2010 года
4
Через какое-то время мы приобретаем черты хордовых животных, но отличить
человеческий зародыш, от зародышей птиц, пресмыкающихся пока что невозможно (см.
рис. 4). Сходство с зародышами других млекопитающих сохраняется дольше, но так или
иначе мы постепенно приобретаем человеческие черты. Закладывающийся хвостовой
отдел позвоночника не получает дальнейшего развития и превращается в копчик,
волосяной покров на большей части тела не развивается. И вот уже на свет появляется
человеческий малыш. Проделавший всего за девять месяцев фантастический путь от
одной клетки до человека, он не прекращает своего развития. Пройдет ещё немало лет,
пока его организм полностью сформируется, и он даст начало новой жизни, которая
повторит весь этот путь сначала.
Но и до рождения и после развитие организма – результат развития отдельных его
клеток и тканей, которое в свою очередь определяется изменениями в работе отдельных
участков молекул ДНК – хранителей генетической программы организма. Включение или
выключение разных генов приводит к неодинаковому развитию клеток, определяя их
дальнейшую судьбу. Дифференциация, можно сказать «профессиональная подготовка» важнейший этап развития клетки, на котором она, образно говоря, готовится к
исполнению своих особых обязательств перед другими клетками. Например, зрелые
эритроциты, обеспечивающие перенос кислорода к тканям, теряют ядро. В обмен на
утраченную способность размножаться они получают дополнительное пространство для
размещения молекул гемоглобина, что увеличивает их транспортные возможности.
И всё это происходит в соответствии с генетической программой, сложившейся и
отточенной за долгие века эволюции. Таким образом, историческое развитие организмов
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№2 от 30 марта 2010 года
5
возможно
благодаря
преемственности
жизни,
обеспеченной
способностью
к
воспроизводству и индивидуальному развитию, а индивидуальное развитие в свою
очередь идет в соответствии с наследственной информацией, заключенной в ДНК, и
отражает историю всего вида, к которому относится та или иная особь.
Непрерывное развитие характерно и для надорганизменных уровней жизни.
Особенно ярко этот процесс проявляется в экосистемах. Изменения, происходящие в
экосистемах и получившие названия сукцессий, происходят до тех пор, пока экосистема
не достигнет состояния равновесия. По мере развития экосистем одни виды сменяются
другими, усложняются пищевые цепочки, усложняются связи между организмами,
усиливается саморегуляция, меняется вся экосистема.
Примером подобного развития может служить процесс зарастания лесного
пожарища. Сначала травы, затем кустарники и небольшие деревья заселяют свободное
пространство.
Деревья
подрастают,
делая
условия
жизни
непригодными
для
светолюбивых травянистых растений. Однако потребуется немало времени, чтобы на том
участке вновь развилась и сформировалась первоначальная экосистема. Особенно
медленно экосистемы развиваются в местах с экстремальными условиями жизни. Очень
медленно восстанавливается растительный покров в тундре, а в отдельных районах
Африки на месте сведенных лесов очень быстро формируется пустыня.
Подобные примеры должны настораживать. Ведь и вся биосфера – не что иное, как
огромная экосистема, одним из звеньев которой является человек. Биосфера уже прошла
длительный путь развития и продолжает меняться дальше, а характер происходящих
изменений внушает опасения. Сокращение видового разнообразия, нарушение среды
обитания, загрязнение воздуха и воды и многие другие изменения – результат
деятельности всего одного вида организмов. Сегодня этот единственный вид обладает
энергией, достаточной для того, чтобы полностью разрушить биосферу и сделать
невозможным существование огромного числа
видов, и в том числе самого себя.
Впрочем, о полном разрушении биосферы
вряд ли стоит говорить. Достаточно вспомнить о
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№2 от 30 марта 2010 года
6
цианобактериях (см. рис. 5), которые вот уже три с половиной миллиарда лет мирно
обитают на нашей планете. Их примитивное строение не помешало им пережить
геологические преобразования и катастрофы. На Земле сменилось много групп растений
и животных, расцвет одних сменялся господством следующих, а эти микроскопические
создания, практически не эволюционируя столь долгий срок, продолжали и продолжают
существовать на Земле. А разве не это критерий биологического совершенства. Неплохо
бы помнить об этом человеку, снисходительно называющему меньшими братьями тех,
кто обитает на нашей планете уже гораздо дольше него.