Глаза эволюция III

То есть на наших глазах происходят локальные вспышки эволюции, многократно ускоряются процессы естественного отбора [c.116]

Участие витамина А в фотохимическом процессе зрения. Для выживания индивида животные должны обладать способностью обнаруживать свет, а также различать свет различных длин волн. С этой целью в ходе биологической эволюции у них развились фоторецепторные органы — глаза, в которых центральную роль играют поглощающие свет фоторецепторы, или зрительные пигменты. Наиболее эффективно способность реагировать на свет используется у животных. В связи с этим в данной главе нельзя не остановиться на особенностях процессов фоторецепции и зрения, которые будут рассмотрены на примере работы зрительной системы человека. [c.132]

В начале эволюции жизни на Земле под действием излучения Солнца из всех видов фотосинтеза выжил и дал потомство (по Дарвину) тот, который поглощает именно оранжево-красную часть спектра энергии, поскольку остальным видам фотосинтеза просто не хватало лучистой энергии. Но если из всего спектра видимой человеческим глазом спектра (белый цвет состоит из 7 цветов радуги) растения поглощают красно-оранжевую часть, то остается (т. е. отражается и проходит насквозь) тот цвет, который назван зеленым, именно его и имеет растительность на Земле. [c.261]

Поскольку можно с уверенностью считать, что нитрилы и альдегиды благодаря своей высокой реакционной способности способствовали протеканию ранних стадий химической эволюции, интересно было бы уяснить себе, какие конкретно свойства этих соединений позволяют им принимать участие в интересующих нас реакциях. Прежде всего бросается в глаза, что у них обязательно имеется двойная или тройная связь при атоме углерода (К—СН —О и Н—С М). Вот почему эти молекулы способны присоединять другие группы. Рассмотрим простейший случай — кислотный гидролиз олефинов. Он начинается с электрофильной атаки протона по двойной связи,богатой электронами образуется [c.190]

ОДНИМ и тем же фенотипам более чем в одном поколении. Это означает, что естественному отбору необходимо сохранение известного постоянства условий во времени. Между тем этому требованию иногда не уделяют внимания. Поскольку среда никогда не остается совершенно неизменной для последовательных поколений или в различных местообитаниях, оценить степень постоянства среды, необходимую для того, чтобы естественный отбор мог действовать, очень трудно. Некоторые условия среды, например погода, очень изменчивы, тогда как другие ее характеристики (долгота дня, интенсивность света, смена времен года) очень постоянны. Соответственно наличие у организмов структур, непосредственно связанных с этими неизменными характеристиками, таких, как глаза у животных или листья у растений (функции которых связаны со светом), более вероятно, чем наличие у них структур для защиты от таких непредсказуемых явлений, как град. В среде, сохраняющей однообразие по времени, процессы дифференциального размножения и дифференциального выживания привели бы к возникновению популяции одинаковых особей, поскольку особи, обладающие менее адаптивными признаками и (или) производящие меньще потомков, элиминируются. После этого выживание зависело бы исключительно от случая, и мы не встречали бы в природе того разнообразия, которое мы в ней наблюдаем. Следует ли считать такое несоответствие противоречащим эволюции Для того чтобы объяснить причину столь большого разнообразия, нам надо рассмотреть источники изменчивости в популяциях. [c.48]

Однако при более глубоком и строгом рассмотрении этого предмета возникает много вопросов. Все ли признаки организмов адаптивны или только некоторые и какие именно Адаптивны ли только морфологические признаки, или также поведенческие, биохимические и признаки, связанные с размножением Каким именно способом организм, приспособленный к одной среде, становится приспособленным к новой среде И можно ли объяснить эволюцию таких сложнейших органов, как глаз млекопитающих, одним лишь накоплением мелких мутации под действием естественного отбора [c.328]

Строение органов чувств животных особенно явно определяется физиче скими факторами. Поэтому эти органы часто обладают конвергентным сход ством. Неоднократно на разных эволюционных направлениях возникали гла за. Наиболее примитивные глаза способны лишь отличать свет от темноты Одиако независимо несколько раз в ходе эволюции возникают настоящие гла [c.234]

Мы не всегда отдаем себе отчет, насколько совершенны и многогранны физиологические и биохимические механизмы, сложившиеся в ходе тысячелетней эволюции человека. А на наших глазах, на протяжении жизни одного поколения, среда, в которой живет человек, вследствие его же собственной деятельности изменяется резче, чем прежде менялась за века. [c.180]

За последние шестьсот миллионов лет или около того репликаторы достигли замечательных успехов в технологии создания таких машин выживания, как мышцы, сердце и глаз (независимо возникавших в процессе эволюции несколько раз). До этого они радикально изменили фундаментальные черты своего образа жизни в качестве репликаторов, что необходимо понять, если мы собираемся продолжать наши рассуждения. [c.26]

Эволюция живых систем, наоборот, протекает довольно быстро. Самые медленные процессы эволюции происходят в геологических масштабах времени, самые быстрые — на наших глазах. Быстрая эволюция микроорганизмов и вирусов (в том числе часто и благоприятная для человека), резкие изменения, а иногда и дезинтеграция, эволюционно сложившихся биогеоценозов при интенсивном загрязнении среды — этими примерами далеко не исчерпывается список быстрых эволюционных сдвигов в биологических системах, которые происходят на глазах человека. [c.105]

Однако, сознательное использование в лабораторных условиях генетических принципов, лежащих в основе природных перемещений генов, позволило разработать более эффективные системы передачи генетической информации между организмами и приступить к беспрецедентным по информативности исследованиям генетических явлений на молекулярном уровне. У нас на глазах произошло рождение нового направления в молекулярной биологии - генной инженерии, значение которого не ограничивается результатами конкретных фундаментальных и прикладных исследований. По-видимому, именно с этого момента начался новый этап эволюции биосферы Земли, все последствия которого мы в настоящее время не в состоянии предвидеть. [c.38]

Кроме того, в биосфере все больше синтетических органических соединений, которых никогда не было в природе. Это, кстати, демонстрирует не только способность микроорганизмов приспосабливаться к условиям окружающей среды, например, утилизировать новые соединения, но и происходящую у нас на глазах эволюцию микроорганизмов, когда они, применяя генную инженерию in vivo, сами конструируют генетические системы биодеградации... [c.115]

B. В. Зеленкин, Дж. Милсум, Э. С. Крендел и др.) показало, что навязывание или усвоение ритмов сыграло важную роль в процессе эволюции. Установлено, что усвоенный биологической системой внешний ритм в конечном счете может стать свойством самой системы и действовать в ней независимо от обстановки. В этом случае, несомненно, внешнее воздействие сыграло роль фактора, формирующего биохимические (т. е. по существу химические) структуры. Однако ритмы, фиксированные в оперативной памяти человека, способны к быстрым перестройкам при соответствующем изменении ритмов внешней среды. Так, по данным Б. А. Карпова с сотр., колебательное ритмическое движение светящейся точки вызывает ритмическое движение глаз наблюдателя, причем глаз сначала подстраивается к движению источника света, а затем приобретает устойчивый ритм, сохраняющийся даже после выключения света. Глаз, по мнению этих исследователей, может усваивать даже полигармонические сигналы. Явления навязывания кода , наблюдаются и для случаев пространственного кодирования. Навязывание означает, например, конформационное изменение макромолекулы, которое происходит под влиянием более жесткой структуры присоединяемой низкомолекулярной частицы. Конформационные изменения в белках описаны ниже (часть IV, гл. 4). Эти процессы имеют большое значение в ферментативном катализе, где жесткой структурой часто обладают молекулы субстратов. [c.339]

Таким образом, человечество не всесильно. Оно не в состоянии прогнозировать неподвластное и неизвестное ему будущее биосферы и строить неведомое царство разума. Достигнутый уровень естественнонаучных знаний и приобретенный опыт должны оказаться достаточными для понимания необоснованности и опасности любых претензий научного мышления на руководство ходом эволюции. Обсуждая, правда, не естественнонаучные, а экономико-социальные проблемы, что в данном случае не имеет значения, Ф. Хайек пишет "Оглядываясь назад, мы можем понять смысл событий, случившихся в прошлом, и увидеть, какие последствия они за собой повлекли. Но история, происходящая у нас на глазах, для нас не история. Она ведет нас в неведомые края, и лишь изредка мы можем на мгновение увидеть, что лежит впереди. Дело обстояло бы по-другому, если бы нам дано было пережить те же события вторич1Ю, обладая полным знанием того, что мы уже пережили. Насколько иным все бы предстало перед нами, какими важными, а зачастую и тревожными показались бы едва заметные сейчас сдвиги" [40. С. 178]. [c.44]

В животном царстве встречается много разных структур глаза, однако, насколько это известно, всем им присуш,и одни и те же механизмы зрения и сходные ретинальальдегид-белковые пигменты. Ряд усовершенствований основного механизма (например, наличие пигментов с различными величинами Я,тах в качестве цветных фильтров) обеспечивает оптимальную эффективность зрения при слабом свете или различение цветов при обычном освещении, что необходимо животному в природных условиях обитания (например, на земле или в воде). Вызывает удивление поразительное сходство зрительных пигментов и циклов их превращения. Ретинальдегид-опсиновый комплекс представляется идеальным для целей улавливания света. Предполагают, что системы зрительных пигментов возникали совершенно независимо друг от друга по крайней мере трижды в ходе эволюции животного мира. [c.325]

Имеется общая проблема единства и эволюционного происхождения различных фотобиологических процессов. Как мы видели, каротиноиды фигурируют и в фотосинтетических системах, и в фоторецепторах бактерий, и в органах зрения как позвоночных, так и беспо.чвоночных. В то же время имеется сходство между фотофорами биолюминесцентных систем и фоторецепторами. Это не означает, конечно, их единого эволюционного происхождения с последующей дивергенцией. Скорее можно думать о конвергенции — о совпадении структур и функций систем различного происхождения. Так, нельзя считать, что сходство глаза человека и осьминога свидетельствует об их общем предке. Напротив, это сходство означает, что эволюция разных филогенетических ветвей может решать одинаковые задачи сходными способами, так как число этих способов принципиально ограничено. [c.482]

Традиционно химию природных соединений связывают с медицинским применением биологически активных веществ. И действительно, велика роль этой науки в создании сегодняшнего лекарственного арсенала. Также весом вклад ее в построение теоретического фундамента знаний о физиологически активных веществах и принципах их действия. Об этом и вообще о значении химии природных соединений для понимания проблем возникновения и функционирования жизни на Земле говорилось в самом начале, во введении. В заключение хотелось бы еще раз обратить внимание на тот факт, что изучение природных соединений заложило фундамент относительно новой отрасли науки — химической экологии. Во многих разделах данной книги можно найти примеры того, как живые организмы на всех уровнях эволюции вступают в такие взаимоотношения между собой, которые опосредуются прямым воздействием производимых ими вторичных метаболитов. Собственно говоря, становится все очевиднее, что основной смысл вторичного метаболизма заключается именно в том, чтобы создать невидимую глазу химическую среду обитания для живых существ планеты. Сегодня уже ясно, что без знания структуры и функций природных веществ невозможно разработать основы популяционной биологии, создать экологически щадящие системы сохранения урожая и вообще природопользования. Чтобы пояснить это, можно еще раз акцентировать внимание, например, на природных инсектицидах и фунгицидах избирательного действия, которые, во-первых, токсичны только для ограниченного круга вредителей и патогенов, и, во-вторых, быстро утилизируются прир0дньп 1и экосистемами. Применение таких средств вносит минимальные нарушения в экологическое равновесие и дает шанс на ослабление конфликта человека с природой в области сельскохозяйственного производства, лесопользования и т.п. [c.630]

Канниццаро основывал свои соображения на теории Авогадро. Краеугольный камень современной атомной теории,— пишет он, излагая полную систему своих взглядов — составляет теория Авогадро и Ампера, Крёнига... и Клаузиуса относительно конституции совершенных газов, а именно что в равных объемах и при одинаковых температуре и давлении они содержат одинаковое число молекул, какова бы ни была их природа и их вес. Эта теория представляет самый логичный исходный пункт для разъяснения основных идей о молекулах и атомах и для доказательства существования последних. Если у кого-нибудь из вас... еще сохраняется какое-либо сомнение в надежности этого основания, я приглашаю его не столько проверить математические доказательства конституции газов и познакомиться с проводимым в Германии обсуждением их строгости, сколько проследить за историей химии. При этом сразу бросается в глаза следующий факт вначале казалось, что физические факты были в несогласии с гипотезой Авогадро и Ампера, так что она была оставлена в стороне и очень скоро забыта но затем химики самой логикой их исследований и в результате спонтанной эволюции науки, незаметно для них, были подведены к той же теории. Действительно, приняв за объемную единицу объем четвертой части молекулярного веса кислорода, через несколько лет работы они увидели, что большая часть относительно хорошо установленных весов химических молекул соответствует четырем объемам. Замеча- [c.212]

Р. Микулинский, автор монографии о научной деятельности Рулье приводит и те и другие суждения Рулье о соотношении формы и функции и не отмечает противоречия между ними . Источник ошибочного противопоставления Кювье Жоффруа Сент-Илеру и Ламарку в вопросе о соотношении формы и функции в Общей зоологии Рулье заключается, по-видимому, в следующем. Сложившееся у Рулье убеждение в эволюции органического мира, совершающейся под влиянием внешних воздействий на организмы, он стремился подкрепить не только фактическими аргументами, но и ссылкой на сходные воззрения дру-гих натуралистов, а также противопоставлением своих идей ан-тиэволюционным взглядам. Перед его глазами были, с одной стороны, союзники — Ламарк н Жоффруа Сент-Илер, а, с другой,— [c.133]

Интересно наблюдать эволюцию науки о микромире, следя за развитием какой-либо ее высоко специализированной области, особенно такой, которая затрагивает несколько традиционных отраслей науки, как это имеет место для области, рассматриваемой в данной книге. Прежде всего бросается в глаза чередование экспериментальных и теоретических достижений. Каждое достижение основывается на некоторой системе иредставлещц" , являющейся продуктом произвольного и субъективного выбора одного исследователя пли целой школы. В такой системе представлений внимание концентрируется на некоторых сторонах наблюдаемого явления, которые считают особенно важными и заслуживающими описания, а другие стороны явления игнорируются. Эта система представлений приводит к набору характеристических физиче-СК1ГЧ величии, которые можно определить, измерить и связать друг с другом теоретическими соотношениями. [c.11]

Непригодность критикуемых представлений особенно очевидна применительно к биокатализу, представляющему самую важную и самую совершенную форму катализа, достигшую нынешнего совершенства за время эволюции живого вещества, длившейся многие сотни миллионов лет. Для биокатализа основное — это не иногда встречающиеся огромные скорости (как, например, при распаде Н2О2 на каталазе), а целый комплекс функций управления, регулирования и программирования химических и физиологических процессов, которые естественно называть кибернетикой каталитического процесса . Как в последнее время подчеркивалось нами, кибернетические функции в менее совершенном и часто в неявном виде присущи и обычным катализаторам, и их следует считать основными и наиболее важными функциями катализаторов. Высокие скорости —только наиболее бросающаяся в глаза, но не обязательная и не самая существенная особенность катализа. [c.9]

Известно, что в соматических клетках иногда возникают случайные мутации. Полезные мутации, т. е. мутации, благоприятные для несущей их клетки, могут распространиться, так как они дают возможность своим носителям делиться быстрее, чем другие клетки это в особенности относится к клеткам, участвующим в борьбе с инфекцией. Чем больше они преуспевают, тем более многочисленными они могут оказаться. Таким образом, мутантный ген размножается, а при этом повышаются его шансы на то, что он будет захвачен вирусами и перенесен в другие клетки, возможно в том числе и в клетки зародышевой линии. По-видимому, у любого индивидуума существует период отбора соматических мутаций, предшествующий прохождению мутаций сквозь фильтр дарвиновского естественного отбора. Стеель считает, что этот процесс должен ускорять эволюцию и позволяет легче объяснить эволюцию таких сложных и координированных органов, как глаз. [c.39]

А. Может показаться, что предполагаемое возрастание упорядоченности в ходе химической эволюции противоречит законам термодинамики, которые требуют, чтобы любые процессы, происходящие в природе, вели к разупорядочепию [Ц.Если в результате какого-то одного события степень упорядоченности возрастает, то это достигается за счет того, что в результате другого события возрастает степень беспорядка, т. е. энтропия. То, что в случае обсуждавшихся нами реакций дело обстоит именно так, быть может, ие сразу бросается в глаза. (Многие годы считалось, что возникновение живых организмов явилось результатом маловероятных, случайных событий, и в основе этого убеждения лежала эта ложно понятая проблема энтропии. Однако в классической термодинамике речь идет о замкнутой системе, а живые клетки — это системы открытые, ибо они взаимодействуют с окружающей средой, обмениваясь с ней массой и энергией. На основании идей Онзагера, Пригожина и других эта проблема предстала ныне перед нами в другом свете, а именно замкнутые системы стремятся достигнуть состояния с максимальной энтропией, а открытые — состояния, при котором изменения энтропии на каком-либо частном уровне минимальны. [c.308]

Я не верю в эту теорию, хотя мой скептицизм сильно поуменьшился с тех пор, как я услышал о ней впервые. Как я указывал в то время, из нее должна логически вытекать эволюция одноногих и одноглазых самцов. Захави — выходец из Израиля — немедленно отпарировал У некоторых из наших лучших генералов только один глаз Это не снимает, по-видимому, присущего теории гандикапа фундаментального противоречия. Если гандикап подлинный — а для теории чрезвычайно существенно, чтобы он был подлинным, — то в таком случае сам этот гандикап обусловит проигрыш потомка с такой же неотвратимостью, с какой он может привлечь самок. В любом случае важно, чтобы гандикап не передавался по наследству дочерям. [c.127]

В гл. 1 говорилось, что данные об аминокислотной последовательности становятся более убедительными и информативными, когда мы имеем возможность сравнивать последовательности структурно и функционально родственных молекул. Здесь приводится несколько таких примеров для белков. Наиболее полная информация об аминокислотных последовательностях накоплена для гемоглобинов и родственных им гемсодержащих белков — миоглобинов. Сравнение последовательностей в пределах одного вида с очевидностью указывает на то, что между а- и /З-субъединицами гемоглобинов и миоглоби-ном существует четкое соответствие. По-видимому, у какого-то предкового организма был только один глобиновый ген, который после многократных дупликаций оказался представленным в виде нескольких копий. В результате дивергенции этих новых генов в ходе эволюции и появилось все множество глобинов. Анализируя последовательности либо на глаз , либо более тщательно с помощью компьютера, можно построить генеалогическое древо или, говоря эволюционным языком, филогенетическое древо. Миоглобин в большей степени отличается от а- и /3-цепей гемоглобина, чем эти цепи друг от друга. Следовательно, ген миоглобина, вероятно, должен был обособиться от гена гемоглобина до дивергенции а- и /3-цепей (рис. 2.17). [c.77]

Дарвин много размышлял над всеми биологическими явлениями. Его огромный дар естествоиспытателя и мыслителя позволил ему глубоко вникнуть в процесс эволюции. Поэтому концепция естественного отбора была лишь предположением,, а не догматическим утверждением. Дарвин прекрасно понимал, что положение о естественном отборе — всего лишь одна из стадий в поисках механизма эволюции. Об этом ясно свидетельствует его высказывание о глазе в Происхождении видов Предположение, что глаз со всеми его неподражаемыми приспособлениями для изменения фокусного расстояния в зависимости от удаленности предмета, для регулирования количества проникающего света и для коррекции сферической и хроматической аберрации был создан естественным отбором,, может показаться, сознаюсь в этом откровенно, в высшей степени нелепым (Darwin, 1859). Глаз человека произошел от глаза беспозвоночного, который в свою очередь развился из глаза простейшего. У эвглены уже имеется зачаточный глаз, хотя она и состоит всего из одной клетки. Еще более примитивны бактерии, которые лишены глаз, но уже способны к фотосинтезу (первичная стадия восприятия света). Фотосинтезирую щие бактерии, подобно растениям, видят, не имея глаз (Bjorn, 1980). Следовательно, в настоящее время можно полагать, что в основе организации и эволюции глаза лежат, по-видимому, метаболические пути, присущие молекулярному строению клетки. [c.24]

С ним произошли следующие превращения. 1. Внешняя функция, зрение (глаз), превратилась во внутреннюю (секреция гормона). 2. Функция, присущая мозгу, стала функцией, присущей железам. 3. Вместо фоторецепторной функции появилась регуляция светочувствительности кожи. При этом на обеих стадиях эволюции сохранялась реакция на свет — сначала npiH помощи внешнего, потом внутреннего органа. [c.183]

Подавляющее большинство мутаций, с которыми связана эволюция органического мира и селекция культурных растений и домашних животных, — трансгенации. Вот несколько примеров типичных мутаций, широко используемых при изучении закономерностей наследственности. У мухи-дрозофилы, имеющей в норме красные глаза, появились мутанты с белыми глазами, абрикосовыми, цвета слоновой кости и т. д. Так возникла большая серия аллельных генов, включающая более 10 мутантных изменений окраски глаз. Ряд других мутаций дрозофилы изображен на рис. 97, Альбинизм животных — типичная генная мутация. В результате мутации у гороха появились растения с желтыми и зелеными семенами, с гладкими и морщинистыми зернами, белыми и пурпурными цветами и т. д. Гены, которые возникли в результате мутации одного локуса, как известно, являются аллельными. [c.148]

При половом размножении признаки, появившиеся в результате сО магических мутаций, потомкам не передают ся и для эволюции никакой роли не играют. Но в индивидуальном развитии они могут влиять на формирование признака чем в более ранней стадии развития возникла соматическая мутация, тем большим окажется участок ткани, несущий данную мутацию. Такие особи называются мозаиками. Мозаиками, например, являются люди, у которых цвет одного глаза отличается от цвета другого, или животные определенной масти, у которых на теле появились пятиа другого цвета, и т. п. Не исключена возможность, что сома-гические мутации, влияющие на метаболизм, являются одной из причин старения (см. главу X). Установлено, что в клетках злокачественных опухолей изменен кариотип, нарушена нормальная наследственная информация. Возможно, причиной этого являются соматические мутации. [c.148]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология