Эволюция сложные организмы

Водород — самый распространенный элемент Вселенной. Он составляет основную массу Солнца, звезд и других космических тел. В недрах звезд на определенной стадии их эволюции протекают разнообразные термоядерные реакции с участием водорода. Они и являются источником неисчислимого количества энергии, излучаемого звездами в космическое пространство. Распространенность водорода на Земле существенно иная. В свободном состоянии на Земле он встречается сравнительно редко — содержится в нефтяных и горючих газах, присут ствует в виде включений в некоторых минералах. Некоторое количество водорода появляется постоянно в атмосфере в результате разложения органических веществ микроорганизмами, но затем водород быстро перемещается в стратосферу вследствие его легкости. Основная масса водорода в земной коре находится в виде химических соединений с другими элементами большая часть его связана в форме воды, глин и углеводородов последние составляют основу нефти и входят составной частью в природные горючие газы. Кроме того, растительные и животные (организмы содержат сложные вещества, в состав которых обязательно входит водород. Общее содержание водорода составляет 0,88% массы земной коры, и по распространенности на Земле он занимает 9-е место. [c.293]

Однако здесь не место для детального обсуждения преимуществ полового процесса. Вместо этого мы хотим сосредоточить внимание на несколько ином вопросе допустим, какой-то вид размножается половым путем-каковы будут последствия этого для его дальнейшей длительной эволюции Почему почти все наиболее сложные организмы в своем историческом развитии отдавали предпочтение половому размножению, а не бесполому [c.9]

Перспективы катализа необозримы. Благодаря тонкой избирательности некоторых катализаторов осуществлены и осуществляются различные многостадийные процессы, недоступные методам классической органической химии и осуществляющиеся как бы в одну стадию (синтез углеводородов, поликонденсации, полимеризации, синтезы на базе олефинов и ацетиленов и т, д.). Микрогетерогенные или ферментативные реакции, происходящие в организмах животных и растений, протекают очень сложны.ми и часто еще не достаточно ясными путями. Вероятно, в недалеком будущем настанет время, когда и эти процессы будут осуществлены обычными каталитическими путями, что явится, новой победной главой в эволюции катализа. [c.780]

В. Эволюция сложных организмов [c.37]

Однако для эволюции сложного организма требуется нечто большее, чем улучшение уже имеющихся геиов нужны новые гены для осуществления новых функций. [c.10]

Эти исследования отчасти освещают и вопрос о стадиях формирования живых систем в ходе биологической эволюции. Развивающийся организм как бы повторяет историю вида, проходя через те же этапы последовательного усложнения, через которые на протяжении миллиардов лет проходили его предшественники. Поэтому вполне возможно, что эмбриологические данные о развитии элементов клеточных структур полезны для суждения о том, через какие промежуточные состояния проходили ранние формы жизни. Э. Мерсер полагает, что мембранные образования (органеллы) клетки образуются в результате спонтанных превращений фосфолипидов, сосредоточенных в вакуолях клетки. Эмбриональные клетки содержат фосфолипидные включения и удается проследить их постепенное превращение в оформленные мембранные системы. Фосфолипиды образуют систему концентрических мембран последующее набухание ведет к разрывам и формированию мешочков и вакуолей. С этой точки зрения мембраны являются основным структурным элементом, из которого клетка создает сложные конструкции, а фосфолипид представляет собой материал, пригодный для этих целей. [c.176]

Замечательные параллели, которые открываются с этих позиций между столь сложным процессом, как эволюция популяций организмов, и законами поведения связанных нелинейных осцилляторов, действительно очень интересны, хотя такого рода теория не может объяснить возникновения специфических структур и сохранения различных частот в этих структурах (Хал-берг). [c.99]

Организмы приспосабливаются к среде. Приспособление— это способность вырабатывать определенные типы контактов со средой, все иные контакты устраняются. К их устранению направлена и деятельность мно-, гих высших регулирующих аппаратов более сложных организмов. Отсюда можно сделать вывод, что эволюция приближает системы к той своеобразной изоляции , в которой отношения со средой ограничиваются заданными видами связей регулированными потоками энергии (вещества пищи) и связями, не изменяющими энергии и энтропии организма. [c.115]

Как происходила эволюция, известно далеко не во всех подробностях. Однако ее принципы нам ясны — это мутации и отбор, т. е. изменения (наследственные) и беспощадный отбор, сохраняющий наиболее приспособленных из новых форм. Этот процесс должен был приводить к возникновению все более дифференцированных, все более сложных организмов. [c.377]

Что мы знаем об этих генах, без которых немыслим процесс эволюции, развитие сложных организмов и управление жизненными процессами, отличающими живой мир от неживого Изучающие наследование признаков называют гены единицами наследственности. Что это означает — можно показать на примере наследования некоторых признаков у человека. [c.156]

Постепенное увеличение количества ДНК в клетке происходило в процессе эволюции всех организмов, начиная с бактерий и кончая грибами, растениями и животными. Более сложным организмам, вероятно, требуется большее количество ДНК по сравнению с тем, которым довольствуются бактерии или плесени, однако, похоже, что не существует однозначного соответствия между содержанием ДНК в организме и сложностью его организации. Например, у некоторых саламандр и цветковых растений в клетках содержится в 10 раз больше ДНК, чем у млекопитающих или птиц, хотя по сложности своей организации первые вряд ли во столько же раз превосходят последних. [c.242]

Из всех способов взаимосвязи клеток в тканях многоклеточных животных наиболее фундаментальное значение, видимо, имеет эпителиальная организация. В эволюции сложных многоклеточных организмов эпителиальный слой сыграл столь же большую роль, как и клеточная мембрана в эволюции сложных одиночных клеток. [c.44]

Вирусный геном может быть представлен молекулами ДНК или РНК, линейными либо кольцевыми (рис. IV.3). Одни вирусы, реплицируясь в хозяйских клетках, приводят к их гибели. Другие встраиваются в ДНК клетки-хозяина, трансформируя клетку, и постоянно присутствуют в таком виде в инфицированной клетке и в ее потомках во многих случаях интегрированные вирусные геномы сохраняют способность детерминировать образование новых вирусных частиц. Такое разнообразие форм и функций иллюстрирует то общее положение, что в ходе эволюции апробируются самые разные генетические механизмы, но принимаются только те, которые способны работать. В этом отношении вирусы не отличаются от более сложных организмов, они лишь мельче и более зависимы. [c.344]

Какими бы ни были истоки полового размножения, поразительно то, что эволюция практически всех сложных организмов, доживших до наших дней, протекала благодаря чередованию многих поколений, размножавшихся половым путем. Несмотря на обилие бесполых организмов, они, по-видимому, остались весьма примитивными. Почему Возможно, ответ состоит в том, что половое размножение создает особые возможности для генетического обновления, ведущего к развитию сложных организмов. Обо всем этом мы будем говорить дальше. [c.10]

О том, как происходил отбор структур, каков его механизм, сказать довольно трудно. Но этот процесс оставил нам своего рода. музей. Подобно тому как из 107 химических элементов только 6 органогенов да 10—15 других элементов отобраны природой, чтобы составить основу биосистем, так же в результате эволюции происходил тщательный отбор и химических соединений. Из миллионов органических соединений в построении живого участвуют лишь несколько сотен из 100 известных аминокислот в состав белков входит только 20 лишь четыре нуклеотида лежат в основе-всех сложных полимерных нуклеиновых кислот, ответственных за наследственность и регуляцию белкового синтеза в любых живых организмах. [c.196]

Всякий живой организм, существующий на Земле (а до сих пор нам известны только земные организмы), представляет собой сложное сочетание молекул на углеродной основе, которые приспособлены эволюцией к выживанию и прямому или непрямому использованию солнечной энергии для осуществления самопроизвольно не протекающих реакций и поддержания низкой энтропии внутри организма. Организм живет до тех пор, пока могут поддерживаться такие условия. Когда биологический механизм поддержания этих условий разрушается, индивидуальный организм переходит в состояние с низкой энергией и высокой энтропией, которое принято называть смертью. [c.339]

Более сложным является проведение так называемой таксономической индикации, т. е. определение геологического возраста исходных биологических молекул. Вопрос этот значительно более сложен, чем генетическая типизация нефтей, однако он весьма интересен, так как связан с особенностями распространения различных органических соединений в живых организмах и современной эпохи, и далекого прошлого. Этими проблемами широко занимается, в частности, такая научная дисциплина, как органическая геохимия. Трудности, здесь возникают по ряду обстоятельств. Прежде всего, тип органических молекул, получаемых при фотосинтезе, постоянен, однако некоторая эволюция (в молекулярном аспекте) все же наблюдается [36, 37]. О стабильности процесса фотосинтеза свидетельствует хотя бы тот факт, что за миллиарды лет его существования живая клетка синтезирует все тот же один из 8 энантиомеров фитола и один из 256 энантиомеров холестерина ( ). [c.256]

Водородная связь отличается исключительным сочетанием свойств — прежде всего сравнительно небольшой прочностью, меньшей, чем для типичных химических связей, но несколько большей, чем для ван-дер-ваальсовских связей, и направленностью. В ходе эволюции материи в земных условиях это сделало водородную связь основой механизма структурирования на надмолекулярном уровне и воспроизведения по соответствующим шаблонам сложнейших молекул, который безотказно и достаточно быстро дей- ствует в организмах при свойственных им невысоких температурах. Широко известные спиральные структуры белков, РНК и ДНК приобретают свою сложную, несимметричную конфигурацию благодаря водородным связям и легко перестраиваются в процессе жизнедеятельности организмов только потому, что система водородных связей, так же как застежка, называемая молнией, прочна, но легко разъединяется связь за связью, не требуя больших затрат энергии. И так же легко смыкается вновь. Подчеркнем, что в основе механизма редупликации молекул в организмах лежит строгая направленность водородных связей. [c.90]

Углеводы присутствуют, причем в значительных количествах и в богатом ассортименте , во всех живых орн ганизмах (за исключением типичных вирусов, если виру сьт можно называть живыми организмами). Разнообразие их структуры поражает воображение, а огромные инфор мационные возможности заставляют думать, что столь сложные молекулярные образования были выращены эволюцией для выполнения по меньшей мере столь же сложных и тонких функций. [c.134]

Для эволюции прокариотных организмов характерен ярко выраженный физиолого-биохимический уклон, т.е. основное развитие прокариот шло по линии формирования и опробования различных функций, результатом чего и явилось сегодняшнее многообразие типов жизни в микромире. Поразительное физиологическое разнообразие прокариот сформировано на базе весьма офаничен-ного числа морфологических форм. Действительно, морфологическая эволюция прокариот прошла незначительный путь, так что мы можем говорить лишь о зачатках морфологической диффе-ренцировки на базе прокариотной клеточной организации. Относительно продвинутыми в этом направлении оказались только эубактерии. Для архебактерий характерно отсутствие сложных морфологических форм и какой-либо клеточной дифференцировки. [c.65]

Многие белки многоклеточного животного могут быть сгруппированы в семейства-коллагены, глобины, актины, сериновые протеазы и т.п. Белки одного семейства близки как по своей функции, так и по аминокислотной по-следовательноста Вряд ли можно сомневаться в том, что гены белков каждого такого семейства произошли от единственного предкового гена в результате процессов дупликации и дивергенции (разд. 3.3.6). Разные члены одного сачейства белков часто бывают характерны для различных тканей тела, где они выполняют аналогичные, но несколько различающиеся функции. Создание новых генов благодаря дивергенции и специализации имеющихся, генов играло, очевидно, решающую роль в эволюции сложных многоклеточных организмов. Однако мы увидим, что в деталях последовательность событий у диплоидных и гаплоидных видов существенно различна. Диплоидные организмы обладают важным преимуществом у них имеется добавочная копия каждого гена, и эта копия может мутировать и служшъ исходным материалом для создания чего-то нового. Гаплоидные виды не могут так же легко вступать на путь, ведущий к увеличению и усложнению генома. Чтобы механизм этих процессов стал ясен, нам нужно будет несколько подробнее рассмотреть связь между половым размножением и диплоидией. [c.11]

Даже простейщие клетки содержат более 5000 различных видов белков. Тем не менее мы часто замечаем, что у различных белков много общих структурных особенностей. Например, существует большое сходство между ферментом тромбином, вызывающим свертывание крови, и пшцеварительным ферментом химотрипсином. Более того, структуры многих белков сохранились неизменными в течение долгих периодов эволюции. Например, гемоглобин мыши на удивление мало отличается от гемоглобина человека. В сложных организмах ферменты работают в основном так же, как и в простых. Это используется при изучении механизма возникновения заболеваний, разработке новых диагностических тестов и создании новых лекарственных средств и методов лечения. [c.174]

Мы полагаем, что для реализации этой программы, выходящей, впрочем, за рамки книги, существенную помощь способны оказать исследования закономерностей адгезии биологических объектов, позволяющие учесть опыт эволюции сложных систем. Действительно, согласно Тринкау-су [24], адгезионные свойства наружных клеточных мембран определяют основные стадии развития организмов-цитодифференцирование, гисто-и органогенез. Адгезию принято считать фактором, обеспечивающим в итоге целостность биологических систем [25]. [c.9]

Одни из фундаментальных законов генетики гласит, что оба родителя вносят равный вклад в генетическую конституцию потомства, поскольку одни полный набор генов потомок получает от матери, а другой - от отца. Таким образом, когда из одной диплоидной клетки путем мейоза образуются четыре гаплоидные (разд. 15.2.1), в каждой из этих клеток ровно половину всех геиов должны составлять материнские гены, а другую половину - отцовские. Проверить справедливость этого утверждеиия для сложного организма в частности организма человека, разумеется, невозможно. К счастью, существуют и такие организмы, например грибы, у которых можно выделить и подвергнуть анализу все четыре дочерние клетки, образовавшиеся в результате мейоза из одной-единственной клетки. Подобный анализ показал, что из строгих генетических правил есть исключеиия. Иногда мейоз дает три копии материнского варианта (аллеля) данного гена и лишь одну копию отцовского аллеля, что свидетельствует о превращении одной из двух копий отцовского аллеля в копию материнского аллеля. Этот феномен получил название конверсии генов. Часто конверсия генов бывает связана с общей генетической рекомбинацией, и возможно, это явление играет немаловажную роль в эволюции некоторых генов (см. разд. 10.5.2). Полагают, что конверсия генов представляет собой прямое следствие действия двух механизмов -общей генетической рекомбинации и репарации ДНК. [c.309]

Исследование закономерностей процессинга необходимо для выяснения механиз>юв регуляции экспрессии генов. Рассмотрение этапов процессинга и его вариантов у разных организмов затрагивает также ряд других принципиальных проблем. Оказалось, что молекула РНК и в отсутствие белка может выступать как аутокатализатор, осуществляя благодаря конформационной гибкости молекулы сложную и точную собственную перестройку с образованием новых ковалентных связей. Таким образом, полирибонуклеотиды могут функционировать подобно ферментам. Открытие возможности аутокаталитических превращений полирибонуклеотидов показало, что исследование процессинга РНК имеет прямое отношение к вопросу о пребиотических стадиях эволюции макромолекул. [c.163]

Наличие нитронов намного увеличивает вероятность гого, что случайная рекомбинация соединит две первоначально разделенные последовательности ДНК, которые кодируют различные домены белка (см, рис. 10-71). Результаты таких событий можно наблюдать во многих современных белках (см. рис. 3-38). Итак, больгпие расстояния между экзонами. кодирующими отдельные домены у высгпих эукариот, ускоряют процесс вознигсновения новых белков и, следовательно, увеличивают эффективность эволюции весьма сложных организмов. [c.240]

Итак, половое размножение идет рука об руку с динлоидностью, которая в свою очередь обеспечивает особо благоприятные условия для создания более крупного, более сложного и более гибкого генома. Конечно, эволюция может протекать по-разному, и указанный нами путь дупликаций и дивергенции генов, безусловно, далеко не единственный. Тем не менее, половое размножение, по-видимому, оказало огромное влияние на истоки и способы распространения в популяции генетических изменений, сделав возможным ноявление столь сложных организмов, как мы сами. [c.13]

В настоящее время под общим понятием биологическая память объединяются все виды памяти живых организмов, представляющие собой информационные системы. Живые организмы способны принимать (воспринимать) и передавать информацию, в этом в значительной степени проявляется их развитие так как на каждом этапе эволюционного развития животных, растений и микроорганизмов происходит увеличение и пзмепеше информации. Следовательно, эволюция живых организмов заключается в обогащении информацией, причем по мере развития организмов механизмы памяти становятся более сложными и совершенными. [c.233]

Однако эволюцию многоклеточных организмов нельзя удовле творительно объяснить с помощью системы мутационный процесс— отбор . Сложность структуры и функций таких организмов требует столь же сложных генных комбинаций. Это требование выдвигает рекомбинацию на первый план. Затем развивается ряд генетических систем, способствующих рекомбинации и регулирующих ее пол, вид, инбридинг и вторичная асексуаль кость. [c.85]

При исследовании биоповреждений металлоконструкций имеются определенные методологические трудности. Во-первых, био-повреждения материалов микроорганизмами носят специфический характер. В отличие от других видов повреждений в них непосредственно участвуют живые организмы, т. е. приходится иметь дело с биологическими объектами и процессами. Ркследования осложняются из-за видового многообразия микроорганизмов и взаимного влияния их друг на друга как положительного, так и отрицательного (симбиоз, комменсализм, конкуренция, антагонизм и т. п.), а также вследствие сложных процессов, протекающих внутри самого микроорганизма (метаболизм, анаболизм, катаболизм). Кроме того, нестабильность некоторых полимерных материалов и влияние их на микроорганизмы еще более усложняет проблему. Материалы конструкций техники и сооружений, а также условия эксплуатации последних, в особенности температурные факторы, влияют на развитие микроорганизмов и вызывают их эволюцию. Выявлено, что отдельные полимеры ЛКП и некоторые вещества (амины, кетоны, окислы азота и пр.), а также пониженная температура (-Ь4...-Ьб °С), искусственная аэрация и другие факторы определяют видовой состав (отбор) и адаптацию наиболее жизнеспособных микроорганизмов. В процессе отбора и адаптации повышается их агрессивность в отношении материалов, на которых они образуют колонии. [c.47]

Таким образом, внешние геосферы и биота прошли длительный путь совместной эволюции, в результате которой сложился своеобразный природный "биосферный метаболизм", определяющий химический состав атмосферы, океанов и твердой поверхности нашей планеты. Этот "метаболизм" выступает в виде совокупности взаимосвязанных физических, химических и биологических процессов. Как и любому организму со сложным метаболизмом, биосфере Земли присущ внутренний гомеостазис в отсутствие значительных нарушений (вследствие действия космических, внутрипланетарных или антропогенных факторов) эти процессы определяют природные циклы элементов, сбалансированные во временном интервале менее 1000 лет по всем источникам и стокам. Ключевым звеном поддержания такого квазистационарного состояния является деятельность биоты. [c.75]

О.Б. Птицына [141], появление сложных аминокислотных последовательностей случайного состава и гюначалу, т.е. до "редактирования", биологически бесполезных. Белки, как известно, не воспроизводят самих себя. Поэтому для появления "протяженной кооперативной структуры" необходимо предположить существование готового генетического аппарата. Так как он синтезирует случайные и функционально неспецифические аминокислотные последовательности, непонятно, каким образом и почему он возник. Но даже такой, неведомо как и зачем возникший генетический аппарат, имеющий, как и "протяженные кооперативные структуры", случайную последовательность нуклеотидов, не может не только функционировать, но и быть созданным без участия большого числа высокоспецифичных белков. Автор отказывает белкам в эволюции. Очевидно, также следует поступить и по отношению к генетическому аппарату, их производящему. Если следовать такой логике, то это приведет к отрицанию эволюции органического мира вообще, поскольку в основе эволюционного развития любого организма лежит изменение его генов, программы синтезируемых белков. [c.506]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология