КСЕ-05 cовременная биологическая картина мира
TRANSCRIPT
![Page 1: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/1.jpg)
Современная биологическая картина мира
Горбатов В.В.
http://www.slideshare.net/Gorbatov
![Page 2: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/2.jpg)
Содержание
Становление генетики как науки Синтетическая теория эволюции Особенности живых систем Основные уровни организации живого Возникновение жизни на Земле Антропосоциогенез Глобальный эволюционизм Синергетика
![Page 3: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/3.jpg)
1. Становление генетики как науки
1900: переоткрытие законов Менделя Х.Де Фриз К.Корренс Э.Чермак
Кризис дарвинизма, проблема соотношения с менделизмом
Мутационная теория (Х. де Фриз)
Генетический преформизм (У.Бэтсон)
![Page 4: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/4.jpg)
Хромосомная теория наследственности
Т.Х.Морган, К.Бриджес, А.Г. Стёртевант, Г.Дж. Меллер Гены локализованы в
хромосомах Преемственность через
передачу хромосом Для нормального развития
необходимо наличие всех хромосом
Диплоидный набор хромосом во всех клетках тела
![Page 5: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/5.jpg)
2. Синтетическая теория эволюции
С.Четвериков, Р.Фишер, Н.Тимофеев-Ресовский, С.Райт, Дж.Холдейн и др.
Э – это векторизованный процесс изменения дискретных форм живых организмов, характеризуемый адаптациями к абиотической и биотической среде и связан-ными с ними усложнением и дифференциацией
С.С.Четвериков
![Page 6: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/6.jpg)
Основные принципы СТЭ
Элементарной единицей эволюции является не индивид и не вид, а популяция
Элементарный эволюционный материал – мутации (мелкие дискретные изменения наследственности) и рекомбинации генов
Наследственное изменение популяции обусловлено 4-мя основными факторами: Мутации Популяционные волны Изоляция Естественный отбор
![Page 7: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/7.jpg)
Виды естественного отбора
Движущий
Стабилизирующий
Дизруптивный
![Page 8: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/8.jpg)
Ограниченность СТЭ
СТЭ описывает эволюцию только высших бисексуальных диплоидных организмов (а как объяснить партеногенез?)
Открытие синтезогенеза (слияние генофондов различных видов) Объясняет происхождение эукариот от прокариоти-
ческой клетки, происхождение фотосинтезирующих растений
СТЭ не дает пока удовлетворительного объяснения некоторым явлениям макроэволюции (параллелизм, конвергенция, аналогия, гомология и др.)
Р.Гольдшмидт: макроэволюция должна осуществляться через макромутации Например, именно хромосомная мутация обеспечила
репродуктивную изоляцию человека (23 пары хромосом) от его ближайших родичей (24 пары)
![Page 9: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/9.jpg)
Открытия молекулярной биологии
О.Эвери (1944): носителем свойства наследственности является ДНК
М.Крик, Дж.Уотсон (1953): ДНК состоит из двух комплементарных полинуклеатидных цепей
Выяснение роли транспортной и информационной РНК
Расшифровка генетического кода Синтез гена Теоретическое решение проблемы
биосинтеза белка Открытие «молчащих» и «прыгающих»
генов
![Page 10: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/10.jpg)
Геноцентрический взгляд на эволюцию Зародившиеся в первичном
«бульоне» молекулы-репликаторы строят себе «машины для выживания» — фенотипы
Особь эволюционирует для того, чтобы максимизировать количество копий своих генов, взятых в общем
Развитие популяций стремится к эволюционно стабильным стратегиям
Схожим образом ведут себя «мемы» культуры
Р.Докинз, 1976: «Эгоистичный ген»
![Page 11: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/11.jpg)
3. Особенности живых систем
Обмен веществ Подвижность Раздражимость Рост Размножение Приспособляемость
![Page 12: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/12.jpg)
Саморегуляция
Имманентное свойство биоло-гических систем автоматически поддерживать на некотором необходимом уровне параметры протекающих в них процессов
У.Кеннон: принцип гомеостаза (динамического равновесия)
Обратная связь Положительная Отрицательная
Уолтер Кеннон
![Page 13: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/13.jpg)
«Жизненная субстанция»?
Витализм: «жизненная сила», «порыв» Х.Дриш: «энтелехия» Ф.Энгельс: «жизнь есть способ
существования белковых тел» Пять оснований Два углевода Один фосфат
Нуклеиновые кислоты (20 из 100 известных)
Белки, синтезируемые с их помощью
![Page 14: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/14.jpg)
Молекулярная хиральность живого
Все органические аминокислоты являются левовращающими изомерами (Пастер)Магнитное поле Земли?Воздействие поляризованного света?Синтез органических веществ на
поверхности асимметрических кристаллов (типа кварца)?
![Page 15: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/15.jpg)
4. Уровни организации живого
Молекулярный Субклеточный Клеточный Органотканевый Организменный Популяционный Видовой Биоценотический Биогеноценотический Биосферный
![Page 16: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/16.jpg)
Организменный уровень
Одноклеточные Прокариоты Эукариоты
Многоклеточные
Автотрофы Фототрофы Хемотрофы
Гетеротрофы
![Page 17: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/17.jpg)
Биогеноценотический уровень
Биогеноценоз (экосистема) – взаимообусловленный комплекс живых и абиотических компонентов, связанных между собой обменом вещества и энергии
Пищевые цепи (продуценты – редуценты – консументы) У каждого звена есть своя потенциальная энергия В процессе питания потенциальная энергия пищи
переходит к её потребителю При переносе потенциальной энергии от звена к
звену до 80-90 % теряется в виде теплоты Длина цепи обычно не превышает 4-5 звеньев
![Page 18: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/18.jpg)
Биосферный уровень
Биосфера (термин Э.Зюсса) Вернадский: биосфера как
геологическая сила Живое вещество Косное вещество (минералы,
атмосфера и т.п.) Биокосное вещество (почвы,
поверхностные воды и т.п.) Переход в ноосферу
В.И.Вернадский
![Page 19: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/19.jpg)
Параметры биосферы
Толщина слоя – около 40 км.
Общая масса живого вещества – 2х1012 т.
Более 90% из них – наземная растительность
![Page 20: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/20.jpg)
Ноосфера
Термин Э.Леруа; Тейяр де Шарден – религиозное истолкование
Вернадский: человечество как в новая геологическая сила, своей мыслью и трудом преобразующую лик планеты (ноосфера)
Оно в целях своего сохранения должно будет взять на себя ответственность за развитие биосферы
Необходимость соответствующей социальной организации и новой, экологической и одновременно гуманистической этики
Пьер Тейяр де Шарден
![Page 21: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/21.jpg)
5. Возникновение жизни на Земле
Жизнь возникла более 3,8 млрд. лет назад
Эмпедокл, Аристотель: идея самозарождения
Ф.Реди: «живое только от живого» Г.Рихтер: гипотеза «космозоев» С.Аррениус: теория «панспермии»
![Page 22: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/22.jpg)
Теория Опарина-Холдейна
Спонтанное образование аминокислот в условиях «молодой Земли» (атмосфера из метана, углекислого газа, циановодорода и молекулярного водорода) А.И. Опарин
Дж.С.Холдейн
Аминоксилоты объединяются в короткие молекулы белков
Склеивающиеся белки образуют сгустки – «коацерваты»
![Page 23: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/23.jpg)
Возникновение жизни по Опарину
![Page 24: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/24.jpg)
Развитие органического мира
Кайнозой
Мезозой
Палеозой
Протерозой Архей
![Page 25: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/25.jpg)
6. Антропосоциогенез
Возникнове-ние человека и общества – целостный взаимообус-ловленный процесс
![Page 26: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/26.jpg)
«Гоминидная триада» Прямохождение
Миоценовое похолодание? Гипотеза «озерного человека»? Новая стратегия размножения?
Развитие кисти Сильное запястье Противопоставление большого пальца Широкие конечные фаланги
Развитие мозга Большие общие размеры мозга Развиты зоны Брока и Вернике Большие нижняя теменная и лобная доли
![Page 27: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/27.jpg)
Основные вехи антропогенеза
Современный человекНеандерталецПитекантропHomo HabilisАвстралопитек
![Page 28: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/28.jpg)
Австралопитек
Австралопитки регулярно использовали палки и камни
В раскопках встречаются раздробленные кости животных и грубо обработанные каменные орудия
![Page 29: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/29.jpg)
Homo Habilis (2-2,5 млн. лет назад).
«Человек умелый» уже развернул активную «индустрию» каменных орудий
Однако по строению мозга хабилисы существвенно от австралопитеков не отличались Не развиты центры Брока
и Вернике, отвечающие за артикуляцию и понимание речи
![Page 30: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/30.jpg)
Homo Erectus (1-1,5 млн. лет назад).
АРХАНТРОПЫ (500-300 тыс. лет назад): питекан-тропы, синантропы Синантропы уже
использовали огонь Интересно, что возле самых
первых следов использования огня лежат раздробленные и отчетливо обожженные человеческие кости
![Page 31: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/31.jpg)
Расселение Homo Erectus
![Page 32: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/32.jpg)
Орудийный труд
«Труд сделал из обезьяны человека» Резко усложнил отношения со
средой• Зрение, сознание, хиральность
Структурировал отношения в коллективе
• Распределение функций в группе
Повысил интенсивность и содержательность общения
• Развитие экстрасоматических каналов коммуникации
Ф.Энгельс
![Page 33: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/33.jpg)
Homo Sapiens (200-300 тыс. лет назад)
ПАЛЕОАНТРОПЫ (200-35 тыс. лет назад): Неандертальцы, Кроманьонцы
НЕОАНТРОПЫ (40 тыс. лет назад).
Родовые черты человека: Интеллект Коллективизм Внутривидовая агрессия (?)
![Page 34: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/34.jpg)
Методологические ориентиры неклассической биологии ХХ в.
Укрепление связи с точными и гуманитарными науками
Развитие междисциплинарных исследований
Программирующая роль по отношению к медицине, с/х, экологии и пр.
Возрастание ответственности ученого Внедрение ценностных подходов,
усиление мировоззренческой функции Природа человека Жизнь как космический феномен
![Page 35: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/35.jpg)
7. Глобальный эволюционизм Вселенная – развивающееся во времени
природное целое Вся история Вселенной от Большого
Взрыва до возникновения человечества есть единый процесс: Космологическая эволюция Химическая эволюция Биологическая эволюция Социокультурная эволюция
![Page 36: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/36.jpg)
Основные принципы глобального эволюционизма
Всеобщая изменчивость, порождающая избыточность «эволюционного материала»
Направленность развития мирового целого на повышение своей структурной организации; необратимость
Ускорение и усложнение механизмов действия эволюции на каждом этапе
Антропный принцип теоретическое и мировоззренческое обоснование
программ и проектов будущей космической деятельности человеческой цивилизации
![Page 37: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/37.jpg)
Глобальные проблемы современного человечества
Глобальные проблемы Затрагивают все человечество Для своего решения требуют коллективных
действия всего человечества Основные виды ГП:
Социальные Природно-социальные Антропо-социальные
Стратегия «коэволюции»
![Page 38: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/38.jpg)
8. Синергетика как новое миропонимание
Изучение процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы
И.Пригожин (Брюссель)
Г.Хакен (Штутгарт)
![Page 39: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/39.jpg)
Примеры самоорганизации
Ячейки Бенара (1900)
«Химические часы» Белоусова-Жаботинского (1951)
![Page 40: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/40.jpg)
Характеристики самоорганизующихся систем
Открытость Закрытая система должна в конечном итоге
прийти к состоянию с максимальной энтропией Нелинейность
В точке равновесия система обладает максимальной энтропией и поэтому не способна к какой-либо организации
Диссипативность Хаос как фактор самоорганизации
Положительная обратная связь А не только отрицательная
Нарушение симметрии В т.ч. необратимость во времени
![Page 41: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/41.jpg)
Основные понятия синергетики
Аттрактор – множество точек в фазовом пространстве динамической системы, к которым стремятся траектории системы Странный аттрактор – малая неточность в
начальных данных через некоторое время может привести к сильному расхождению прогноза с реальной траекторией
Динамический хаос – непредсказуемость траектории в детерминированных динамических системах Не путать со стохастическим хаосом
Точка бифуркации – критическое значение при изменении «управляющей» переменной
![Page 42: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/42.jpg)
«Эффект бабочки» (Э.Лоренц)
«Бабочка, взмахивающая крыльями в Айове, может вызвать лавину эффектов, которые могут достигнуть высшей точки в дождливый сезон в Индонезии»
Небольшие различия в начальных условиях рождают огромные различия в конечном явлении
![Page 43: КСЕ-05 Cовременная биологическая картина мира](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062712/55d5700ebb61ebd41f8b46c9/html5/thumbnails/43.jpg)
Мир нелинейных систем
Системы устойчивые (1), ограниченно устойчивые (2) и неустойчивые (3)