Эволюционная картина мира (стр. 4 )

○ 1. Что такое популяция и вид согласно СТЭ?

○ 2. Как идет видообразование в соответствии с постулатами СТЭ?

○ 3. Каковы признаки биологического прогресса вида или группы видов?

○ 4. Какие мутации не подвержены естественному отбору?

○ 5. Что такое макромутации?

§ 75. Эволюция эукариот

Урок-лекция

Земная жизнь в безбрежном лоне вод

Среди пещер жемчужных океана

Возникла, получила свой исход,

Росла и стала развиваться рано:

Сперва в мельчайших формах все росло,

Невидимых и в толстое стекло…

Э. Дарвин

Какие существуют гипотезы о происхождении жизни? Каков возможный сценарий развития жизни в рамках концепции «мира РНК»? Когда появились прокариоты и эукариоты? Каковы основные этапы становления клетки эукариот?

Панспермия. Автогенез. Белок. РНК. ДНК. Биопоэз. Коацерват. Цианобактерии. Акритархи. Прокариоты. Экариоты. Клетка. Митохондрии. Хлоропласты.

Эволюционное учение. Биоразнообразие. Белки и нуклеиновые кислоты. Строение клетки бактерий и эукариот. Метаболизм и фотосинтез. (§§ 28–32, 38, 48–49, 73–74 и Биология, 9 кл.).

Мысль и образ

Василий Кандинский. Небесно-голубое

Сам художник полагал, что подобное изображение микромира «позволяет нам почувствовать внутреннюю "пульсацию" вещей нашим разумом». Удалось ли, на ваш взгляд, автору донести свою идею через картину?

Гипотезы о происхождении жизни. В рамках естественно-научного подхода существуют две точки зрения на происхождение жизни на Земле – автогенез(*) и панспермия.(*) Согласно первой жизнь зародилась на определенных этапах эволюции нашей планеты и развивалась в дальнейшем на ней же. Вторая точка зрения предполагает заселение Земли некими «спорами жизни», т. е. привнесение из космического пространства (например, вместе с метеоритами) каких-то макромолекул биологического ряда, либо спор микроорганизмов. Как и где развилась жизнь, «споры» которой занесены на Землю, сторонники панспермии не объясняют. По мнению большинства ученых, это событие вполне могло произойти и на древней Земле.

От первых органических соединений к «миру РНК» и первым живым существам. Условия для синтеза органических соединений из неорганических сформировались на древней Земле примерно 4,5 – 4,4 млрд лет назад, вскоре после ее возникновения из пылевого облака. Поверхность планеты покрывали активно действующие вулканы и горячие водоемы. Первичная атмосфера состояла из вулканических газов и была насыщена парами воды. Жесткое ультрафиолетовое излучение и грозовые разряды могли стать источниками энергии для синтеза органических веществ из простых неорганических соединений, что неоднократно подтверждалось в лабораторных условиях.

Рис. 145. Схема установки в опыте Миллера

Впервые условия древней Земли смоделировал в 1953 г. в своих опытах Стэили Миллер (рис. 145). В запаянной колбе через газовую смесь аммиака, метана и водорода в присутствие паров воды он пропускал электрические разряды. Через несколько дней на стенках колбы и на воде появился красноватый налет, который содержал несколько аминокислот.

В составе первичной атмосферы не было свободного кислорода, поэтому спонтанно образовавшиеся органические соединения не окислялись, а накапливались в воде. Впервые в 1929 г. на это обстоятельство, которое послужило одной из предпосылок развития жизни, обратил внимание знаменитый английский биохимик Джон Холдейн. Среди образовывавшихся органических молекул могли быть и полипептиды, и короткие нуклеиновые кислоты, т. е. два основных компонента современных живых систем. С какого же из этих соединений началось становление жизни?

Фундаментальное свойство живых организмов – передача потомкам информации о своей структуре и функциях – обеспечивается репликацией ДНК, на которой такая информация записана в виде последовательности нуклеотидных оснований (см. § 28). Способностью к репликации из всех известных биологических полимеров, обладают только нуклеиновые кислоты. Однако их копирование (репликация ДНК, матричный синтез мРНК) невозможно без участия белков-ферментов. Получается замкнутый круг – белки не могут передать свои свойства потомкам без помощи нуклеиновых кислот, а нуклеиновые кислоты не способны к воспроизводству без белков-ферментов.

Проблема эта казалась неразрешимой, пока в 80-х годах XX в. не было установлено, что некоторые типы РНК способны к саморепликации без участия белков-ферментов. Такие РНК вполне могли появиться в водоемах древней Земли, что можно считать первым шагом на пути биопоэза –формирования живого из неживого. В процессе саморепликации древних РНК неизбежными были ошибки в копировании (замена отдельных нуклеотидных оснований или участков цепи – мутации), так что вновь синтезируемая цепочка могла отличаться от материнской. В результате росло разнообразие молекул РНК, и постепенно сформировался первый самодостаточный биологический мир – «мир РНК».

Молекулы РНК функционировали в этом мире и как генетический материал (передача свойств материнской цепи дочерним), и как катализаторы при собственном воспроизведении. На каком-то этапе эволюции функция носителя генетической информации перешла от РНК к ДНК. Последняя, обладая двухцепочечной структурой, более стабильна и в меньшей степени подвержена внешним воздействиям, чем одноцепочечная РНК. Это гарантирует высокую сохранность записанной на ДНК информации.

Одним из ранних событий в эволюции живого было обособление либо самореплицирующейся РНК, либо уже более-менее сформированной белоксинтезирующей системы от внешней среды. Возможно, такие протоорганизмы или протобионты имели вид коацерватов, с которыми длительное время экспериментировал отечественный ученый Александр Иванович Опарин, работавший в 20-60-хх годах XX в. Коацерваты – это капли, которые самопроизвольно образуются в смеси некоторых полимеров. От внешней среды они отделены плотным наружным слоем, который можно считать прообразом клеточной мембраны, а коацерват в целом – прообразом клеток живых организмов.

Приведенный сценарий развития событий, конечно, гипотетичен. Далеко не все из описанных выше процессов объяснимы с точки зрения современной биохимии. Особенно уязвим момент перехода от РНК и ее репликации к биосинтезу белка. Интенсивные исследования в этом направлении ведутся во многих лабораториях мира и новые открытия, проливающие свет на одну из главных тайн мироздания – происхождение жизни, следуют одно за другим. Необходимо учитывать и тот факт, что палеонтологическая летопись не оставила нам никаких следов начальных этапов биопоэза, становления жизни. Поэтому любой из вариантов, который предлагают сейчас, либо предложат в будущем ученые, всегда будет носить характер предположения, как бы реально оно не было.

По мнению ряда ученых, жизнь возникла не на поверхности древней Земли, подвергавшейся интенсивным метеоритным бомбардировкам, а в глубинах первичного океана вблизи подводных вулканов (рис. 146). Поводом для появления такой точки зрения послужили находки живых организмов в районах современных гидротермальных источников (см. § 34).

Рис. 146. Гидротермальный источник – выход подземных горячих вод и газов на дне океана

Возможность образования органических соединений на древней Земле доказана экспериментально. Последующая эволюция жизни, скорее всего, связана с появлением самореплицирующихся РНК. Дальнейшая эволюция «мира РНК» привела к формированию процессов матричного синтеза белка и образованию первых примитивных организмов.

Эволюция прокариот. Примерно 3,5 млрд лет тому назад на Земле уже существовали прокариоты. Именно таков возраст самых древних пород, в которых находят их ископаемые остатки. Бактерии безраздельно господствовали на протяжении значительной части архея (4,0 – 2,5 млрд лет назад) и протерозоя (2,5 – 0,6 млрд лет назад) и сформировали первую в истории Земли биосферу – прокариотную. Важнейшими ее компонентами были цианобактерии – одни из наиболее сложно устроенных прокариот, обладающие способностью к фотосинтезу. Следы жизнедеятельности цианобактерий обнаруживаются в виде слоистых отложений известняка.

В ходе длительной эволюции прокариот шла наработка различных биохимических механизмов усвоения и преобразования потребляемых клеткой химических соединений. Фактически все варианты пластического и энергетического обмена, включая аэробное расщепление органических соединений и фотосинтез, эволюционировали у прокариот. Появление фотосинтеза в группе цианобактерий сыграло неординарную роль в истории Земли. С фотосинтетической активностью цианобактерий связано накопление в атмосфере кислорода, что повлекло за собой цепь событий, приведших в конечном итоге к коренным преобразованиям биосферы в конце протерозоя.

У древних прокариот интенсивно шла биохимическая эволюция, которая привела к выработке основных механизмов метаболизма и фотосинтеза. С появлением фотосинтезирующих цианобактерий началось накопление кислорода в атмосфере древней Земли.

Появление эукариот. Первые ископаемые эукариоты, так называемые акритархи, датируются возрастом примерно в 1,5 млрд лет. Это представители каких-то вымерших групп протистов. Легко подсчитать, что если на развитие прокариот ушло около 500 млн лет, то между первыми прокариотами и первыми эукариотами лежит неизмеримо больший отрезок времени, протяженностью примерно в 2 млрд лет.

Ископаемая летопись не оставила нам следов начальных этапов формирования эукариот. Акритархи – это продукт достаточно длительной эволюции. Поэтому, как и в случае прокариот, мы можем только предполагать, каким путем возник этот новый уровень организации, с которым связана вся дальнейшая эволюция биосферы.

Предками эукариот, по-видимому, были гетеротрофные прокариоты, которые жили в плотных бактериальных сообществах (скорее всего в поселениях цианобактерий – строматолитах). Первым шагом на пути становления эукариотной организация должна была стать утрата жесткой клеточной стенки. Это позволило перейти к питанию посредством пино - и фагоцитоза
(см. § 31), что кардинальным образом изменило способности организма по части использовании источников питания. Появилась возможность заглатывать крупные частицы пищи, включая другие микроорганизмы. Этапы становления клетки эукариот представлены на рисунке 147.

Рис. 147. Реконструкция последовательных этапов становления клетки эукариот: а – прокариотный микроорганизм; б – этап утраты клеточной стенки;
в – приобретение способности менять форму тела; г – приобретение способности к фагоцитозу, уход внутрь протоэукариота участков наружной мембраны с нуклеоидом и ферментами – начало формирование клеточных компартментов; д – протоэукариот на начальных этапах формирования цитоскелета и клеточных компартментов; е – этап формирования жгутика, появление комплекса Гольджи; ж – этап приобретения митохондрий; з – этап приобретения хлоропластов.

А – актиновые филаменты; К – комплекс Гольджи; М – микротрубочки; КС – клеточная стенка; Л – лизосома; ПМ – микроорганизмы, давшие начало митохондриям; ПХ – цианобактерии, давшие начало хлоропластам; СГ – секреторная гранула; ЭПс – эндоплазматическая сеть

Иным был путь эволюции митохондрий и хлоропластов (см. рис. 148, ж, з). Обе эти органеллы произошли в результате симбиоза формирующегося эукариотного организма с бактериями. Причины такого симбиоза очевидны. Во-первых, аэробный энергетический обмен в энергетическом плане намного выгоднее анаэробного (см. § 38). Во-вторых, накопление кислорода в атмосфере древней Земли в результате жизнедеятельности цианобактерий приводило к гибели анаробных прокариот. Это в значительной степени изменило биосферу в конце протерозоя и способствовало воцарению эукариот.

Дальнейшая эволюция эукариот шла по пути формирования различных многоклеточных организмов. Возникали состоящие из одинаковых клеток слоевища, которые в дальнейшем дали начало водорослям, а на основе колониальных форм впоследствии сформировались животные (см. § 48). Именно многоклеточные организмы стали играть ведущую роль в формировании биосфер протерозоя и фанерозоя (около 0,6 млрд лет назад – до наших дней).

Клетка эукариот формировалась в середине протерозоя на основе совершенствования организации прокариот. Митохондрии и хлоропласты были приобретены в результате симбиоза древних эукариот с бактериями.

○ 1. Каковы две основные гипотезы возникновения жизни?

○ 2. Какие условия древней Земли способствовали появлению органических соединений?

· 3. Почему считают, что эволюция жизни началась с РНК?

○ 4. Каков возможный сценарий развития живых существ?

○ 5. Каковы основные этапы эволюции клетки эукариот?

§ 76. Развитие жизни на Земле

Урок-семинар

Счастлив тот, кто вещей познать сумеет причины,

…как все из этих первейших

произошло, и как сам стал юный мир разрастаться.

Вергилий

Как шло развитие животных и растений в разные геологические эпохи? Каковы были причины расцвета и вымирания разных групп живых организмов? Как проходила смена биосфер в истории Земли?

Биоразнообразие. Эволюция. Происхождение прокариот и эукариот
(§§ 48, 73–74 и Биология, 7 – 9 кл.).

План семинара:

1. Последовательные этапы развития живых существ в разные геологические эпохи.

2. Причины расцвета и вымирания растений и животных.

3. Смена биосфер в истории Земли.

Необходимые источники информации

1. В о р о н ц о в Н. Н., С у х о р у к о в а органического мира. – М.: Просвещение, 1991.

2. Л а п п о былых биосфер. – М.: Знание, 1987.

3. Я б л о к о в А. В., Ю с у ф о в учение. – М.: Высшая школа, 2004.

Мысль и образ

Мауриц Эшер. VERBUM

Какую теорию развития жизни можно проиллюстрировать литографией Эшера?

Мы живем в биосфере, которая сформировалась всего несколько миллионов лет назад – ничтожный промежуток в масштабах геологического времени. Чтобы понять, как возникло современное биоразнообразие (включая и человека), попробуем проследить некоторые важные этапы эволюции жизни на нашей планете, которые приоткрылись нам благодаря палеонтологическим находкам.

Тема для обсуждения 1. Попробуем определить, в чем заключается важность открытия бесскелетной фауны конца протерозоя – вендского периода или венда (от 700 – 650 до 550 – 590 млн лет назад).

Где и как были открыты самые древние многоклеточные животные, изображенные на рис. 148? Какие условия окружающей среды венда способствовали развитию крупных многоклеточных эукариот? Почему считают, что вендская фауна развивалась в холодных водах? Какие группы животных уже существовали в венде?

Рис. 148. Животные венда: 1 – Альбумарис; 2 – Вендоконулярия; 3 – Цикломедуза; 4 – Аузия; 5 – Сприггина; 6 – Вендия; 7 – Дискинсония; 8 – Кимберелла

Дополнительные источники информации

1. Биологический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1986.

2. Г а л а к т и о н о в многообразие живого и пути его становления. – СПб, 2002.

3. Ф е д о н к и н месторождение вендской фауны. – Природа, 1981, № 5, с. 94 – 102.

4. Ф е д о н к и н заря животной жизни. – Природа, 2000, № 9, с. 3 – 11.

Тема для обсуждения 2. Попытайтесь разобраться в проблеме так называемого «кембрийский взрыв эволюции». Был ли он на самом деле или это всего лишь палеонтологический артефакт?

Почему возникли представления о «кембрийском взрыве эволюции»? Какие организмы населяли водоемы кембрия (обратите внимание их на скелет!)? Каких животных можно считать предками кембрийских? Можно ли считать «кембрийском взрыве эволюции» «взрывом изобилия окаменелостей» и, если да, то почему?

Дополнительные источники информации

См. источники информации к теме 1.

Тема для обсуждения 3. Попробуйте выделить основные вехи в развитии растений и животных в палеозое (рис. 149). Определите, какую роль сыграл процесс выхода живых организмов на сушу в эволюции биосферы.

Рис. 149. Реконструкция заболоченного леса каменноугольного периода

Какие растения и когда первыми оказались на суше? Как повлиял выход на сушу на организацию растений и на способы их размножения? Из каких растений состояли первые леса? В каких условиях происходило формирование современных месторождений каменного угля? Какие животные населяли палеозойские водоемы и какие из них (и почему?!) смогли выйти на сушу? Почему именно членистоногие (особенно, насекомые) и позвоночные смогли завоевать сушу? Какие климатические факторы привели к вымиранию древних амфибий и способствовали расцвету пресмыкающихся в конце пале-
озоя – начале мезозоя?

Дополнительные источники информации

1. Биологический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1986.

2. Жизнь животных. В 7 т. – 2-е изд., переработ. – М.: Просвещение, 1988, тт. I–V.

3. Жизнь растений. В 6 т. – М.: Просвещение, 1982, тт. II–IV.

Тема для обсуждения 4. Обсудите главные события мезозойской истории формирования животных и растений. Попытайтесь проанализировать с разных сторон проблему вымирания динозавров и других групп животных и растений на рубеже юры и мела. Какое с вашей точки зрения объяснение этого феномена наиболее приемлемо? Какие события могли стать причиной глобального изменения мезозойской биосферы, определившей ее переход в кайнозойскую?

Какие группы наземных растений и животных доминировали в мезозое и какие изменения в их составе произошли в конце мела и начале кайнозойской эры? Как природные катастрофы (например, падение гигантского астероида) могли повлиять на биосферу мезозоя? С чем связан расцвет цветковых растений в мелу и последующие эпохи? Когда появились млекопитающие и как связан их расцвет с вымиранием мезозойских рептилий?

Дополнительные источники информации

1. Биологический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1986.

2. Жизнь животных. В 7 т. – 2-е изд., переработ. – М.: Просвещение, 1988, тт. I–VII.

3. Жизнь растений. В 6 т. – М.: Просвещение, 1982, тт. IV–VI.

4. Т а т а р и н о в по теории эволюции. – М., Наука, 1987.

Тема для обсуждения 5. Проследите последовательность смены биосфер в истории Земли и попытайтесь охарактеризовать основные параметры биосфер, существовавших в разные геологические эпохи. Используйте при этом материал предыдущего параграфа и все то, что вы обсуждали на семинаре.

Дополнительные источники информации

Все рекомендованные выше.

Тема для обсуждения 6.

Образ и мысль

Наряду с различными очень убедительными научными версиями происхождения мира увлекательный материал для размышлений вам дает искусство.

·  Фрески Тассили-Аджера

·  Сальвадор Дали. Геополитический младенец, наблюдающий рождение нового человека

Рассмотрите иллюстрации. Как вам кажется, какую версию происхождения земных цивилизаций предлагают авторы произведений? Обоснуйте свою позицию.

Подведение итогов

Жизнь на нашей планете прошла длительный путь эволюции, насчитывающий около 4 млрд лет. За это время появлялись все новые и новые, более совершенные организмы, что сопровождалось вымиранием огромного числа таксонов самого разного уровня, которые не устояли в ходе борьбы за существование. Толчком к вымиранию могли послужить естественные климатические изменения, катастрофические события, резкая смена условий существования в связи с экспансией новых, более совершенных организмов и многие другие события, которые пока еще не вскрыты современной наукой.

Развитие живого сопровождалось последовательной сменой биосфер, начиная от первой, прокариотной, и до современной, сформировавшейся в четвертичном периоде. Итак, смена биосфер – событие достаточно обычное и вероятное, оно сопровождается вымиранием доминирующих в предыдущей биосфере видов и воцарением новых. Лишний довод задуматься о судьбе современной биосферы и принять меры к решению экологических проблем. Иначе человек тоже может стать тем видом, который вымрет.

§ 77. Эволюция человека

Урок-лекция

Ты вопрос задаешь мне: что есть человек?

И вопрос не простой и нелегкий ответ.

Человек – это знак из пучин мирозданья,

Он всплывет на мгновенье и тонет навек.

О. Хайям

Откуда пошли гоминиды? Какую роль в эволюции человека сыграли австралопитеки? Кто были прямые предки человека разумного? Как шло формирование современного человека и его рас?

Гоминиды. Приматы. Австралопитеки. Человек умелый. Человек выпрямленный. Архантроп. Палеоантроп. Неандерталец. Неоантроп. Человек разумный. Расы современных людей.

Эволюционное учение. Биоразнообразие. (§§ 48, 73–74 и Биология,
9 кл.).

Иллюстрация

Мауриц Эшер. Встреча

Предыстория человека. Карл Линней первым определил место человека в системе животного царства, отнеся его к классу млекопитающих, отряду приматов. На происхождение человека от обезьяноподобных предков указывал и Ламарк. Ч. Дарвин посвятил этой проблеме изданную в 1871 г. книгу «Происхождение человека и половой отбор», где он собрал множество доказательств, свидетельствующих о близости человека и человекообразных обезьян. Среди этих доказательств и сходства в анатомии и эмбриональном развитии, и рудиментарные органы и атавизмы (см. § 73) и многое другое. В последнее время выяснилось, что среди человекообразных обезьян к человеку ближе всего находится шимпанзе, геном которой отличается от человеческого менее чем на 1%.

Человекообразные обезьяны обособились более 20 млн лет назад. Однако до настоящего времени остается не ясным, какой представитель этой группы стоит у основания гоминид – семейства, единственным ныне живущим представителем которого является человек разумный.

Эволюция австралопитеков. В 1924 г. Раймонд Дарт обнаружил в Южной Африке останки существа, которое сочетало и «обезьяньи» и «человеческие» черты. Объем мозга – обезьяний, 420 – 510 см3, но в то же время клыки слабо развиты, а большое затылочное отверстие, служащее для выхода спинного мозга, располагалось с нижней стороны черепа. Это однозначно свидетельствовало, что существо, которому принадлежал череп, ходило на двух ногах. Дарт назвал его Australopithecus africanus, т. е. южной обезьяной из Африки (рис. 150, 151).

Рис. 150. Схематическое изображение черепов: а – шимпанзе; б – австралопитека; в – человека выпрямленного; г– неандертальца; д ‑ человека разумного

Рис. 151. Таким на основании реконструкций по останкам скелетов представляется внешний вид австралопитека (а) и человека выпрямленного (б)

Исследования в Южной Африке в 20-30-хх гг. XX в. позволили обнаружить много ископаемых останков австралопитеков (от лат. australis – южной и греч. pitecus – обезьяна). Оказалось, что их было два вида. Один – это описанный Р. Дартом A. africanus, обладавший изящным (грациальным) скелетом, ростом 1,1 – 1,4 м и весом 30 – 60 кг. Другой же, честь открытия которого принадлежит Р. Брумму, имел более мощный скелет и при росте
1,1 – 1,3 м достигал веса 40 – 80 кг. Он получил название A. Robustus (могучий). Современные методы анализа датируют возраст останков массивных австралопитеков в 2,3 – 1,3 млн лет, а грациальных – 3 – 2,5 млн лет.

В 1974 г. в Эфиопии был обнаружен самый полный на сегодняшний день скелет австралопитека (рис. 152). Это была женская особь, которую члены экспедиции назвали Люси. Строение пояса нижних конечностей Люси говорили о том, что она перемещалась на двух ногах. В дальнейшем этот вывод подтвердился и находкой окаменелой цепочки следов ног двух особей, прошедших по вулканическому пеплу примерно 3,7 млн лет назад.

Рис. 152. Костные останки австралопитека Люси

Что же нового для понимания эволюции человека дали последние исследования австралопитеков? Прежде всего, факт их двуногого хождения свидетельствует, что этот способ перемещения появился на самых ранних этапах формирования человека и, по-видимому, послужил отправной точкой в его эволюции. Высвобождение передних конечностей – рук – позволило использовать их для выполнения многих функций (захват предметов, сбор плодов и кореньев, бросание камней, перенос детенышей и др.), а в дальнейшем и для изготовления орудий труда. Именно изготовление и использование орудий труда дало импульс для развития головного мозга, что и стало генеральной линией эволюции человека. Австралопитеки не могли еще делать каменных орудий, но, возможно, изготавливали какие-то примитивные орудия из палок, рогов и костей животных.

При таком способе перемещения уменьшается поверхность тела, подверженная воздействию солнца, увеличивается обзор территории, появляется возможность применять предметы для обороны от хищников. Массивные австралопитеки приспособились к использованию твердых кормов (семена злаков, твердые плоды деревьев), которые доступны во все сезоны. Это нашло отражение в особенностях строения их зубов и черепа. Грациальные же научились в засушливые сезоны добывать коренья и, по-видимому, начали использовать в пищу мясо (вначале это были трупы животных). Именно от грациальных австралопитеков и берут начало древние представители рода Homo.

Древние предки человека – австралопитеки обитали в Африке примерно 8 млн – 750 тыс. лет тому назад. Главная особенность австралопитеков – хождение на двух ногах, позволившее освободить руки. Эта черта организации дала толчок для всей последующей эволюции человека. Непосредственно в своем происхождении человек, скорее всего, связан с грациальными австралопитеками.

Первые представители рода Homo. Первый несомненный представитель рода Homo был найден в 60-х гг. XX в. в ущелье Олдувай (Танзания) экспедицией под руководством Луиса Лики и получил название Homo
habilis – человек умелый. Известно о нем не много, поскольку вид был малочисленный (предполагается, что в период расцвета насчитывалось около
125 тыс. особей) и ископаемых находок его мало. Жил человек умелый в период 1,6 – 2,4 млн лет назад. Объем его мозга достигал 500 – 650 см3, т. е. примерно на треть больше, чем у современных ему австралопитеков. Строение зубной системы говорит о всеядности человека умелого и использовании им мясной пищи. Именно человек умелый первым стал изготавливать каменные орудия труда (рис. 153). Вместе с его останками обнаружили грубые орудия из гальки, отколотой с одного края, и расколотые этими орудиями для добывания мозга кости животных.

Рис. 153. Орудия труда предков человека: а – человека умелого; б – человека выпрямленного; в – неандертальца

Следующий представитель рода Homo – Homo erectus – человек выпрямленный (архантроп) появился около 1,8 млн лет назад.

Объем головного мозга человека выпрямленного составлял
800 – 1400 см3, что в два раза превосходит объем мозга человека умелого и достигает нижней границы, известной для нормально развитого мозга современного человека. По сравнению с человеком умелым, у человека выпрямленного произошли существенные изменения жевательного аппарата, в том числе уменьшились размеры зубов. Это служит указанием на питание более мягкой пищей, возможно, термически обработанной. Не известно, мог ли человек выпрямленный разводить огонь, но поддерживать его мог определенно. Свидетельством тому толстый слой золы в пещерах, где обнаружены останки некоторых представителей этого вида.

Рост человека выпрямленного достигал 1,6 м, вес – 65 кг. Существенные различия были между мужчинами и женщинами, на что указывают резкие отличия в размерах зубов мужских и женских черепов. Для человека выпрямленного уже характерны значительно более совершенные орудия труда (см. рис. 153) – различные каменные рубила. Ими пользовались при разделке добычи, которой могли быть трупы или добытые мелкие животные, для выкапывания съедобных кореньев и т. п. По-видимому, человек выпрямленный уже владел речью, хотя и достаточно примитивной. Поздние находки этого вида датируются 400 тыс. лет, хотя на Яве он вымер около 50 тыс. лет назад.

Человек умелый и человек выпрямленный – прямые предки современных людей. Они появились в Африке, а человек выпрямленный затем широко распространился по Евразии. Для обоих видов было характерно изготовление каменных орудий труда.

Гипотезы становления Homo sapiens (человека современного типа) и его рас. Ископаемых людей, которые появились вслед за человеком выпрямленным, обобщенно называют палеоантропами. Они предшествовали неоантропам – людям современного типа. К палеоантропам относят и неандертальца, названного так по месту находки в 1829 г. в долине реки Неандерталь (притока Рейна) в Германии ископаемого черепа этой формы. Это была самая первая находка останков, отличных от современного человека, и вызвала массу споров и дискуссий. Долгое время неандерталец считался подвидом человека разумного. Однако сопоставления ДНК, которую удалось извлечь из останков неандертальца, с ДНК современных людей (о том, как такие сравнения проводятся, вы знакомились в § 46) доказывает, что неандерталец является самостоятельным видом – Homo neanderthalensis.

Неандертальцы обитали от 250 до 25 тыс. лет тому назад, преимущественно в средиземноморье, но известны по ископаемым находкам и из других районов Евразии вплоть до южной Сибири. По внешнему облику неандертальцы были очень похожи на современных людей. Их отличает низкий скошенный лоб, ярко выраженный надглазничный валик, большое лицо с широко расставленными глазами, затылочный бугор с большим основанием, мощный осевой скелет и относительно небольшой рост – около 1,65 см
(см. рис. 151). Мозг же неандертальцев по объему был таким же, как у современных людей – чуть больше 1500 см3. Судя по строению подъязычной кости, неандертальцы могли разговаривать не хуже современных людей. Они жили в пещерах, поддерживали огонь, охотились, не брезговали каннибализмом. Орудия труда неандертальцев гораздо совершеннее и разнообразнее, чем у архантропов (см. рис. 153).

Несмотря на прогрессивные особенности строения, неандертальцы не создали великой цивилизации. Удивительно, но их орудия труда на протяжении всей истории существования, практически не совершенствовались, не оставили они после себя и сколько-нибудь талантливого искусства. Они постепенно вымерли, не выдержав конкуренции с более прогрессивным ви-
дом – человеком разумным (Homo sapiens).

Откуда берет начало наш с вами вид? Сторонники гипотезы полицентризма считают, что человек разумный возник в разных частях планеты от разных форм палеоантропов или даже архантропов. Тогда, например, происхождение монголоидов следует связывать с синантропом (представитель
H. erectus, обитавший на территории современного Китая), а европеои-дов – с неандертальцем. Чтобы подобное стало возможным, должен был существовать мощный обмен генами между популяциями, населяющими разные континенты. Учитывая относительную малочисленность древних людей и ограниченную их возможность преодолевать природные преграды, подобное допущение выглядит сомнительным.

Анализ митохондриальной ДНК (мтхДНК) людей разных рас и обитающих в разных точках земного шара и шимпанзе показал, что изменчивость у шимпанзе в 10 раз выше, чем у людей. Уже одно это говорит в пользу предположения о происхождении человека разумного от относительно небольшого предкового стада. Именно это постулирует гипотеза моноцентризма.

Анализ мтхДНК, а затем и отдельных участков ДНК хромосом показали, что современные европеоиды, монголоиды и австралоиды более тесно связаны друг с другом, чем с негроидами к югу от Сахары. Это указывает на африканское происхождение человека. Использование «молекулярных часов» показало, что современные люди берут начало от предкового стада, жившего примерно 200 тыс. лет назад в Африке.

Можно предположить, что человек разумный произошел от какой-то африканской линии человека выпрямленного и первоначально существовал в виде небольшой изолированной популяции. Затем он увеличил численность, проник в Евразию и широко расселился, вытесняя при этом местные популяции архантропов и палеоантропов (рис. 154). Это согласуется и с

Рис. 154. Расселение современного человека за последние 100 тыс. лет.

находками ископаемых останков современных людей, самые ранние из которых обнаружены в Африке и на Ближнем Востоке и датируются примерно в 90 тыс. лет. Более ранние останки неоантропов пока не найдены, что может быть связано с малочисленностью их популяции, а так же с тем, что в районе ее обитания раскопки еще не велись.

Образование человеческих рас началось с отделения от африканской ветви другой, давшей начало расам, сформировавшимся вне Африки. При этом расы формировались по мере заселения новых географических районов – чем позднее, тем моложе раса. Современное человечество разделяют на 3 или 5 больших рас. В первом случае это экваториальная (негро-австралоидная), евразийская (европеоидная) и азиатско-американская (монголоидная) расы, а во втором – негроидная, австралоидная, европеоидная, монголоидная и американская (индейская). Внутри каждой расы выделяют малые расы или подрасы.

Возникавшие при расселении человека расовые различия во многом определялись тем случайным сочетанием генов, которым обладали маленькие группы людей, проникавших на новые территории. Эти случайные признаки усиливались в результате ближнеродственных скрещиваний. Определенную роль играл и естественный отбор, поскольку многие расовые черты носят приспособительный характер.

Например, темный цвет кожи негроидов предохраняет ее от ожогов лучами солнца и способствует более совершенной терморегуляции, крупный размер носовой полости европеоидов рассматривают как своеобразные «нагревающие камеры» для холодного воздуха, узость глазной щели и складка века монголоидов помогают предохранять глаза от ветра, пыли, отраженного от снега солнечного света.

Что послужило толчком для развития неоантропа? Почему ему удалось вытеснить всех своих ближайших родичей – архантропов и палеоантропов? Почему неандерталец, несмотря на свой огромный мозг, не смог сделать решающего прорыва в эволюции?

Однозначного ответа на эти вопросы нет. Антропологические и археологические данные не могут доказать сколько-нибудь значимых различий между неандертальцами и неоантропами.

Одно из объяснений предполагает, что неоантропы на ранних этапах своей эволюции освоили приемы коллективной охоты на крупных животных. Особенно сильно связанные с этим преимущества сказались при переселении в Евразию около 35 тыс. лет назад. Это был ледниковый период, и лесов в Евразии того времени практически не было, а простирались тундростепи, где в изобилии паслись олени, овцебыки, мамонты, шерстистые носороги, бизоны и др. Загонная охота на этих животных требовала развития навыков общения, согласованности действий, формирования охотничьих бригад, строительства различных ловушек и т. п. Несомненно, все это способствовало прогрессивной эволюции людей.

Видимо, естественным отбором поддерживалась и способность ставить интересы племени выше собственных, что послужило предпосылкой для возникновения социального поведения. Преимущества перед другими получали племена, которые заботились о стариках и поддерживали физически не самых сильных, но зато умелых соплеменников – мастеров по изготовлению орудий труда и ловушек, хороших следопытов и т. п. Эти альтруистические наклонности дали преимущества их обладателям в условиях коллективной жизни и, очевидно, сыграли важную роль в процессе формирования человека разумного.

В период между архантропами и неоантропами от 250 до 25 тыс. лет назад существовали различные племена палеоантропов, среди которых широко известен неандерталец, вымерший около 25 тыс. лет назад. Общепринятой точки зрения на происхождение человека разумного пока что нет. Возможно, его предками были древние неандертальцы или же формирование современных людей шло относительно независимо из разных популяций архантропов и палеоантропов. Молекулярные данные подтверждают гипотезу моноцентризма, согласно которой человек разумный произошел из одной популяции, появившейся в Африке около
200 тыс. лет назад, а затем расселился по всему свету, вытесняя при этом архантропов и палеоантропов. Расселение человека по Земле небольшими группами привело к образованию изолированных популяций земного шара, что способствовало формированию современных рас.

○ 1. Каково местоположение человека разумного в современной систематике животного мира?

○ 2. Какие биологические изменения позволили предкам человека использовать орудия труда и огонь?

○ 3. Как формировались расы современного человека?

○ 4. Продолжается ли эволюция человека как биологического вида? Останется ли человек разумный единым видом? Обоснуйте свой ответ.

§ 78. Коэволюция природы и цивилизации

Урок-конференция

Важнейшая задача цивилизации – научить человека мыслить.

Т. Эдисон

В чем причины экологического кризиса? Что такое ноосфера? В чем проблема устойчивого развития?

Цель конференции:

Понять природу современного экологического кризиса. Определить основные пути гармоничного развития цивилизации.

План конференции:

1.  Проявления современного экологического кризиса.

2.  о биосфере и ноосфере и путях их развития.

3.  Взаимовлияние биосферы и человека.

4.  Коэволюция природы и человека и устойчивое развитие цивилизации.

Появившаяся на Земле жизнь достаточно быстро приобрела такую силу, что стала активно преобразовывать окружающую среду. Современная атмосфера, гидросфера, кора в значительной степени сформировались под влиянием жизни, биосферы.

Около 2 млн лет тому назад на Земле сформировался новый космический феномен – разум. Стала развиваться человеческая цивилизация. Сначала цивилизация робко приспосабливалась к условиям среды, а затем стала перестраивать эту среду, приспосабливая ее к своим потребностям. По словам
, человечество становится «геологической силой». Оставаясь частью природы, человек старался поставить себя выше природы, подчинить ее себе. Результатом такого поведения человека явился нарастающий экологический кризис, грозящий перерасти в экологическую катастрофу. Истребляются сотни видов живых организмов, вырубаются леса – легкие планеты, миллиарды тонн отходов человеческой деятельности загрязняют почву, гидросферу, атмосферу. Природа не остается в долгу. За последние десятилетия в несколько раз возросло ежегодное количество природных катаклизмов и технологических катастроф, изменился климат на планете.

Лишь к концу ХХ в. человечество начало осознавать, что дальнейшее развитие цивилизации связано не с противопоставлением, подчинением природы, но с совместным скоррелированным развитием, с коэволюцией природы и человека.

Идеи коэволюции были сформулированы еще в середине ХХ в.
Владимиром Ивановичем Вернадским, Пьером де Шарденом и др. Были высказаны идеи ноосферного развития, где ноосфера может трактоваться как сфера разумного, гармонизированного взаимодействия человека и природы, сфера ответственного поведения человека. Только переход биосферы в ноосферу, согласно Вернадскому, может обеспечить прогрессивную эволюцию как человеческой цивилизации, так и природы в целом.

Сообщение 1. Современный экологический кризис и его проявления.

Источники информации.

1. М е д о у з Д. Х., М е д о у з Д. Л., Р а н д е р с Й. За пределами роста. –М.: Мир, 1991.

2. М о и с е е в антропогенез и цивилизационные разломы. – М.: МНЭПУ, 1994.

3. Н е д е л Б. Наука и окружающая среда. – М.: Мир. 1993.

Сообщение 2. о ноосфере.

Источники информации

1. В е р н а д с к и й мысль как планетарное явление. – М.: Наука, 1991.

2. К а з н а ч е е в о биосфере и ноосфере. –Новосибирск, 1989.

3. В е р н а д с к и й вещество и биосфера. – М.: Наука, 1994.

Сообщение 3. Человек и биосфера.

Источники информации

1. М о и с е е в и ноосфера. – М.: Молодая гвардия, 1990.

2. М о и с е е в к разуму. – М., 1993.

Сообщение 4. Устойчивое развитие и коэволюция человека и природы.

Источники информации

1. М о и с е е в рационализм. – М., 1995.

2. Л и с и ч к и н В. А., Ш е л е п и н Л. А., Б о е в цивилизации или движение к ноосфере. – М., 1997.

3. У р с у л России к устойчивому развитию. – М., 1998.

Сообщение 5 . Проект

Образ и мысль

До сих пор вы рассматривали и осмысливали творения великих мастеров для того, чтобы расширить собственные границы естественно-научного познания мира. Вероятно, некоторые из вас осознали, насколько искусство обогащает постижение окружающего мира. Попробуйте убедиться в этом еще раз, но уже экспериментальным путем.

1. В этой главе вы вместе с авторами учебника размышляли о путях эволюции мира. Сформулируйте несколько ключевых идей, которые вам представляются наиболее важными.

2. Попробуйте воплотить одну или несколько из них, создав собственное произведение. Для этого вам необязательно уметь рисовать. Вы можете работать группами, используя технику коллажа: нужное изображение создается при помощи других изображений (прежде всего репродукций произведений художников) и даже предметов, наклеенных (прикрепленных) на большой лист бумаги, картона, доску и т. п.

Авторы напоминают, что для собственного произведения не рекомендуется использовать страницы из книг или альбомов. Лучше взять иллюстрации или их ксерокопии из журналов.

3. Наверху постера напишите слоган, отражающий основную идею созданного вами произведения. Обсудите созданные постеры с одноклассниками.

Развитие цивилизации возможно только в условиях гармоничной коэволюции человека и природы.