ОРГАНИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ - ОБЪЕКТИВНОЕ ЯВЛЕНИЕ ПРИРОДЫ
С момента возникновения жизни органическая природа находится в непрерывном развитии. Процесс эволюции длится уже многие сотни миллионов лет, и его результатом является то разнообразие форм живого, которое во многом до конца еще не описано и не классифицировано. Формы живого являются и продуктом и объектом эволюции, т. е. представляют фактическую основу для изучения процесса эволюции любого масштаба. Поэтому, прежде чем перейти в следующих частях курса к изложению закономерностей протекания процесса эволюции, необходимо убедиться в самом факте эволюции живого на Земле, познакомиться с результатами эволюции — основными группами живых организмов и методами изучения эволюции.
В первой главе дается характеристика жизни как таковой, рассматриваются основные особенности и свойства живого, вводятся некоторые существенные общебиологические понятия, необходимые для дальнейшего понимания курса. Материал этой главы рассчитан на подготовку читателя к пониманию специфики субстрата эволюции — органической природы Земли.
Во второй главе показывается возможность объективного изучения эволюции разными методами, что важно для выработки представления об эволюции как о реальном процессе, непосредственным свидетелем которого не мог быть человек в прошлом. Изложение методов изучения эволюции тесно переплетается в этой главе с изложением доказательств протекания эволюционного процесса. В завершающей части третьей главы кратко характеризуются основные этапы эволюции жизни на Земле — от ее зарождения до возникновения современного многообразия форм живого. В целом настоящая часть служит как бы вводной к курсу эволюционного учения.
Для понимания закономерной эволюции органического мира на Земле необходимо иметь общие представления об объекте эволюции, основных свойствах живого. При этом необходимо, во-первых, охарактеризовать живые существа с точки зрения некоторых их общих особенностей, во-вторых, выделить основные уровни организации жизни.
Всем живым существам свойственны такие свойства, как обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение, приспособляемость. Эти свойства порознь могут встречаться и среди неживой природы и поэтому не могут рассматриваться как специфические для живого. Однако все вместе они никогда не характеризуют объекты неживой природы и по комплексу этих особенностей всегда можно отличить живое от неживого. Ниже мы рассмотрим две существенные черты живого, определяющие саму возможность эволюции.
Дискретность — один из существенных признаков организации жизни на Земле. Живые тела в природе относительно обособлены друг от друга, всегда состоят из четко различимых биологических структур — особей, популяций, видов. Любая особь многоклеточного животного состоит из клеток, а любая клетка и одноклеточные существа — из определенных органелл. Органеллы состоят из дискретных, обычно высокомолекулярных, органических веществ, которые в свою очередь состоят из дискретных молекул, атомов, элементарных (тоже дискретных!) частиц.
Среди живых систем нет двух одинаковых особей, популяций и видов. Эта уникальность проявления дискретности живого основана на замечательном явлении конвариантной редупликации, видимо и являющейся самой специфической чертой живого.
Конвариантная редупликация («самовоспроизведение с изменением»), осуществляемая на основе матричного принципа,— это, видимо, единственное специфическое для жизни (в известной нам форме ее существования на Земле) свойство. В основе его лежит уникальная способность к самовоспроизведению основных управляющих систем (ДНК, хромосом и генов). Редупликация определяется матричным принципом синтеза макромолекул.
Именно благодаря способности к самовоспроизведению по матричному принципу молекулы ДНК смогли выполнить роль носителя наследственности исходных управляющих систем. Это свойство нуклеиновых кислот является важной предпосылкой эволюции жизни.
Исходные управляющие системы, молекулы ДНК — и примитивных дискретных живых частиц (вирусов, фагов, бактерий и сходных «доэукариотных» форм), и свободно размножающихся клеток-эукариот, и половых клеток многоклеточных организмов — обладают относительно высокой степенью стабильности. Это обеспечивает возможность идентичного самовоспроизведения (явление наследственности). Эволюционный процесс немыслим без наследственной передачи свойств в ряду поколений.
С другой стороны, при самовоспроизведении управляющих систем в живых организмах происходит не механическое повторение, а воспроизведение с внесением изменений. Неизбежность таких изменений вытекает из физико-химических свойств молекул ДНК- Любая достаточно сложная молекулярная и сверхмолекулярная структура, естественно, обладает ограниченной степенью стабильности. Время от времени она претерпевает структурные изменения в результате теплового движения атомов и молекул. Эти изменения, если они не ведут к летальному исходу, будут передаваться по наследству в результате самовоспроизведения по матричному принципу. Конвариантная редупликация и означает возможность передачи по наследству дискретных отклонений от исходного состояния, т. е. мутаций.
Размножение живых организмов принципиально отличается от процессов механического дробления неживых тел. Размножение у живых существ основано на конвариантной редупликации структур. В этом смысле и размножение может быть рассмотрено как уникальное свойство живых существ.
Рассмотрение основных свойств, отличающих живые существа от неживых, показывает, что только способность к самовоспроизведению (или, точнее, к конвариантной редупликции на основе матричного принципа) является единственным специфическим признаком жизни. Остановимся «а рассмотрении вопроса об уровнях организации живой материи на Земле.