Концепции современного естествознания

p align="left">Грибов известно около 100000 видов. К ним относятся хлебная плесень, пенициллум, шляпочные грибы, трутовики. Тела грибов состоят из нитей (гифов), образующих мицелий. Клеточная оболочка содержит хитин, который входит в состав покровов насекомых. Запасным веществом является гликоген - полисахарид, характерный для животных. Некоторые виды грибов входят в состав лишайников. Роль грибов очень важна в разложении растительных остатков.

Все животные - гетеротрофные организмы. Они активно добывают пищу, поедая, как правило, живые организмы. Добыча такого корма требует подвижности, с чем связано развитие органов передвижения, опорно-мышечной системы, нервной системы и органов чувств. Пища животными проглатывается либо в целом виде, либо по частям с участием зубной системы. Такой способ питания сопровождается развитием пищеварительной, кровеносной, дыхательной и выделительной систем органов. Животные характеризуются поведением (пищевым, территориальным, оборонительным, стадным, половым), которое может быть очень сложным.

Организация животных отличается исключительным разнообразием, а число известных видов (не считая вымерших) превышает 1,5 млн в том числе:

Простейшие 260000

Губки 10000

Кишечнополостные 10000

Черви круглые до 1 млн.

Черви кольчатые 15000

Членистоногие (ракообразные, 39000 паукообразные, 63000 насекомые) 1 млн.

Моллюски 100000

Иглокожие до 6000

Хордовые 41000

Эволюционное и индивидуальное развитие. Онтогенез и филогенез

Наблюдаемое многообразие жизни является результатом ее эволюции на протяжении почти 4 млрд. лет. Биологическая эволюция выражалась в изменении видов, появлении новых видов с более сложной организацией, в усложнении структуры сообществ (биоценозов). На биологическую эволюцию существенное влияние оказывали условия, складывавшиеся в географической оболочке Земли, к которым виды должны были приспосабливаться. С другой стороны, организмы сами оказывали глубокое влияние на географическую оболочку Земли, изменяя ее физические и химические параметры. К этим новым условиям организмы также должны были приспосабливаться в процессе эволюции. Появление новых видов вызывало необходимость приспособления к существованию с ними старых. В результате некоторые из прежних видов вымирали. Эволюция, таким образом, носила сопряженный характер, что выражается термином “коэволюция”.

Наиболее общим выражением эволюции является усложнение организации жизни, строения, функций и поведения организмов. Это означало усложнение индивидуального развития (онтогенеза). Появление новых признаков и свойств, новых видов происходило в результате изменений в ходе онтогенеза предков. Онтогенез новых видов не только включал новые стадии и фазы развития, но также сохранял некоторые особенности развития предков. В результате в онтогенезе новых видов наблюдается повторение некоторых стадий онтогенеза предков, что нашло выражение в биогенетическом законе: онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Генетика и эволюция

Уникальной особенностью молекул ДНК является их способность к самокопированию - редупликации. Комплементарность азотистых оснований обеспечивает полное сходство дочерних молекул с материнской. В этом заключаются молекулярные основы наследственности. Организмы, имеющие одинаковый набор молекул ДНК или генов, генетически идентичны и фенотипически одинаковы. Таковы однояйцевые близнецы, или растения одного сорта, полученные от одной особи путем вегетативного размножения. Такие организмы могут различаться особенностями, которые возникают под влиянием условий среды на ход индивидуального развития, но эти изменения по наследству не передаются, хотя они генетически обусловлены.

Однако существуют причины, вызывающие наследственные или генетические различия между особями одного вида: мутации - изменение структуры генов, хромосом и кариотипов и комбинирование генов как результат полового процесса.

Частота мутаций отдельных генов лежит в пределах . Однако в связи с тем, что число генов в генофонде любой популяции очень велико, количество всех возникающих в каждом поколении мутаций также очень велико.

Случайные, ненаправленные изменения генетических программ, накапливаясь из поколения в поколение, должны были бы разрушить и сами программы, и те фенотипы, которые этими программами кодируются. Однако хорошо известно, что структуры организмов сохраняются в ряду поколений. Более того, в ходе эволюции происходило усложнение структур, что на первый взгляд противоречит второму началу термодинамики.

Естественный отбор пропускает в следующее поколение программы либо не слишком сильно измененные, либо с полезными изменениями, в том числе и более сложные, если они повышают шансы на выживание и размножение. В результате возникают и совершенствуются адаптации и осуществляется прогрессивная эволюция.

Направленность мутаций не зависит от внешних воздействий, но некоторые внешние силы увеличивают частоту мутаций. Мутационный процесс не носит направленного характера в том смысле, что возникают самые разнообразные изменения, среди которых лишь некоторые изменения оказываются полезными в данных условиях. Именно в этом смысле используется понятие “случайный характер мутаций”.

Направленность эволюции определяется естественным отбором. Чарлз Дарвин не считал, будто природа на самом деле отбирает что-либо, словно человек, решающий, как ему поступить в том или ином случае. Выражение “естественный отбор - это выживание наиболее приспособленных” означает, что направление отбора определяется характером отношений между организмами и средой (или в понимании Дарвина - характером борьбы за существование).

Суть процесса естественного отбора заключается в том, что разные организмы, с разными генотипами, имеют разные коэффициенты воспроизведения. Реальные результаты отбора выражаются в цифре, характеризующей чистую вероятность выживания и воспроизведения, т.е. шансы какого-то организма произвести на свет потомство, которое доживет до возраста родителей к моменту его появления на свет.

Единицей эволюции (элементарной эволюционирующей системой) является популяция. Частота различных генотипов в популяции зависит от частоты генов в ее генофонде, и эта зависимость выражается формулой Харди-Вайнберга:

где p - частота доминантного гена A, q - частота рецессивного гена - частота доминантных гомозигот, 2pq - частота гетерозигот и - частота рецессивных гомозигот.

Частота генов в данной популяции остается постоянной от поколения к поколению, пока не подвергается изменению под действием какой-нибудь причины (движущей силы).

Одной из таких сил является мутационное давление, которое увеличивает частоту мутантных генов, поскольку мутации генов представляет собой повторяющийся процесс.

Вторым фактором, способным радикально изменить соотношение генов в популяции, является случай. В малых популяциях колебания численности особей приводит к случайному изменению частоты генов, что определяется случайным характером сохранения особей, обладающими некоторыми нейтральными различиями. Такие случайные изменения частоты генов называются генетическим дрейфом.

Главной причиной изменения частоты генов в популяции является естественный отбор, который имеет и величину, и направление. Величина определяется коэффициентом воспроизведения, а направление - характером замещения одного аллельного гена другим.

Литература

1. Рувинский А.О. Эволюция пола и происхождение многоклеточности/ Природа, 1990, 7

2. Геодакян В.А. Эволюционная теория пола/ Природа, 1991, 8

3. Гершензон С.М. Происхождение и эволюция пола/ Природа, 1991, 1

4. Ланда П.С., Розенблюм М.Г. Автоколебания в живых организмах/ Природа,1992,8

5. Мазин А.Л. Можно ли не стареть/ Природа, 1994, 11

6. Озернюк Н.Д. Траектории онтогенеза/ Природа, 1992, 9.

Тема 2.2. Человек: организм и личность

Аристотель (384-322 до РХ) впервые подробно рассмотрел человеческое тело, указал место, занимаемое человеком в системе животного мира и отметил такие кардинальные различия между человеком и животными, как прямохождение, крупный головной мозг, речь и разум.

Великий натуралист XVIII века, автор “Системы природы” (1735) Карл Линней отнес человека к царству животных, поместив в отряд приматов и дав название Человек разумный (Homo sapiens): “Он принадлежит к сему царству по телесному своему сложению...”

Действительно, организм человека, как и у всех высших животных, состоит из систем, выполняющих определенные функции и образованных органами, тканями и клетками. В общих чертах особенности их строения и функционирования одинаковы у всех позвоночных животных. Важно, однако, подчеркнуть не только сходство, но и отличия, характерные для человека.

Положение человека в царстве животных

Появление в процессе эмбрионального развития человека хорды, жаберных щелей в полости глотки и нервной трубки определяют принадлежность человека к типу хордовых, а развитие позвоночного столба - к подтипу позвоночных животных.

Человек принадлежит к классу млекопитающих, поскольку для него характерно наличие млечных желез и волосяного покрова.

В отряде приматов наиболее крупные группы: полуобезьяны (лемуры и пр.), собакоподобные (мартышки и пр.) и человекообразные (орангутан, горилла, шимпанзе) - семейство Pongidae.

Человека выделяют в отдельное семейство Hominidae с единственным ныне живущим видом Homo sapiens, а также его предками H.habilis (человек умелый) и H.erectus (питекантропы и синантропы).

Современные люди и человекообразные обезьяны образуют группу гоминоидов, в которой к человеку наиболее близки африканские формы - горилла и шимпанзе.

Человекообразные приспособлены к жизни в тропических лесах. На земле они передвигаются обычно на четырех конечностях. Преимущественно наземный образ жизни ведет горилла. Пищей человекообразным служат плоды, листья, цветы, побеги и различные мелкие животные.

У человекообразных наблюдается относительно высокое развитие долей лобной области, а также усложнение участков коры, которые у человека связаны с речевой деятельностью. Извилины мозга у человеческого эмбриона в конце седьмого месяца имеют такую же степень развития, как у обезьян.

Сперматозоиды и яйцеклетки шимпанзе и гориллы по форме и размерам почти неотличимы от человеческих. В ходе беременности и акте родов у человека и шимпанзе установлено большое сходство. Новорожденный шимпанзе с густыми волосами на голове и при их отсутствии на теле больше похож на новорожденного человека, чем взрослый шимпанзе на взрослого человека. Половая зрелость у самок шимпанзе наступает к 8-10 годам, у самцов - к 12 годам. Продолжительность жизни близка к человеческой.

Много общего у человека и человекообразных в области патологии и болезней: грипп, оспа, холера, сифилис и пр. По способности восприятия цветов шимпанзе близок к человеку. Он хорошо различает величину и форму предметов. Как показал еще Дарвин, обезьяны способны выражать на своем лице чувства, сходные с человеческими: гнев, испуг, радость, печаль, плач и смех.

С помощью методов молекулярной гибридизации показано, что у человека и шимпанзе 99% одинаковых генов.

Отличительные особенности человека

У человека имеется ряд очень важных с его (человека) точки зрения отличий от животных, на часть из которых указывал еще Аристотель.

В связи с прямохождением - выпрямленное положение тела, вертикальность туловища и шеи при полной разогнутости нижних конечностей в коленном сочленении, S-образно изогнутый позвоночник и хорошо уравновешенная на нем голова, сводчатое строение стопы.

Кроме того, человек обладает отличительными особенностями, не связанными непосредственно с прямохождением: редуцированный волосяной покров, почти неподвижные, но хорошо развитые ушные раковины, прямой высокий чистый лоб, хорошо очерченные брови, сильно развитый наружный нос, четкий желобок на верхней губе, сильно развитая слизистая или каемочная часть губ, выдающийся подбородок.

Волосяной покров у человека своеобразен: наряду с общей редукцией его на теле имеет место характерное развитие волос в подмышечных впадинах и на лобке. На голове волосы густые, обладают постоянным ростом; борода, усы и брови лишены осязательных волос.

У человека сильнее, чем у человекообразных, выражены различия между полами (половой диморфизм), который проявляется в весе, длине и пропорциях тела, в волосяном и кожном покровах. Женщина в среднем на 8 кг легче и на 9 см ниже мужчины; волосяной покров у нее развит на теле слабее, а подкожный жировой слой - сильнее; волосы на голове гуще и растут интенсивнее; плечи у женщины уже, талия более выражена, таз шире; ягодицы развиты сильнее; физическая сила приблизительно на 1/3 меньше мужской; голос в среднем на октаву выше.

Особого развития у женщины достигают млечные железы, в то время как у самок человекообразных выдаются лишь соски, а железистая часть набухает незадолго до родов, лишь во время лактации, да и то не очень заметно.

И, наконец, наибольшее различие человека от антропоидов заключается в величине головного мозга.

Известные своими достижениями люди и масса их мозга в г:

Тургенев И.С. писатель 2012

Кромвель О. политик, диктатор 2000

Бисмарк О. политик, рейхсканцлер 1807

Маяковский В.В. поэт, художник 1700

Кант И. Философ 1650

Ландау Л.Д. ученый, физик 1580

Шиллер И.Ф. поэт 1580

Гаусс К.Ф. ученый, математик 1492

Павлов И.П. ученый, физиолог 1457

Данте Алигьери поэт 1420

Ульянов В.И. политик, диктатор 1340

Кони А.Ф. юрист, писатель 1130

Франс А. Писатель 1017

(Из: С.В.Савельев. Природа индивидуальности мозга человека. Природа, 1995, 9: 16-31).

Масса мозга зависит в значительной степени от величины тела животного; более крупные животные обладают в общем абсолютно большим мозгом. Так, слон и кит превосходят человека по абсолютной величине мозга.

Относительная масса мозга - отношение массы мозга к массе тела выше у мелких животных; по этому показателю человек уступает маленьким обезьянам и некоторым другим мелким млекопитающим. При сравнении разных животных ни абсолютная, ни относительная масса мозга не могут служить достаточным показателем его развития.

Был предложен квадратный указатель массы мозга (E*E/S), представляющий собой произведение абсолютной массы мозга на его относительную массу. По этому показателю человек резко отличается от всех животных:

человек - 32,0

слон - 9,82 человекообразные - 2,03-7,35

низшие узконосые - 0,56-2,22

полуобезьяны - 0,13-1,37

Этот указатель отражает уровень “кефализации” или цефализации.

Мозг и высшая нервная деятельность

Высшая нервная деятельность определена И.П.Павловым как условно-рефлекторная функция коры головного мозга. Условные рефлексы очень широко распространены в животном мире и пронизывают все стороны повседневной жизни высших животных, включая человека.

Главное отличие высшей нервной деятельности человека - мышление и речь. Сущность мышления - способность к обобщению. При обобщении различных явлений человек открывает закономерные связи между ними - законы. Мышление - результат функции всей коры головного мозга. Речь представляет собою вторую сигнальную систему, в которой слово - это сигнал сигналов.

Высшие функции нервной системы - способность к мыслительной деятельности, осознанию сигналов из окружающей среды, к абстрактному мышлению и запоминанию - в значительной мере связаны с деятельностью коры больших полушарий. Кора служит структурной основой сознания и интеллекта.

В коре головного мозга содержится около 14 млрд. нейронов, большая часть которых (около 90%) сгруппированы в шесть слоев и образует неокортекс - высший интегративный отдел соматической нервной системы. Неокортекс отвечает за переработку и интерпретацию чувствительной информации (слуховой, вкусовой, соматосенсорной и зрительной), а также за управление сложными мышечными движениями. Здесь расположены центры, участвующие в процессах абстрактного мышления, речи и хранения памяти. Большая часть процессов в неокортексе является нейрофизиологической основой сознания.

Второй большой отдел коры головного мозга - палеокортекс. Эта часть коры обладает более простой трехслойной структурой. К палеокортексу относятся отделы коры, связанные с лимбической системой. Здесь расположены высшие вегетативные центры. Процессы, протекающие в палеокортексе, не всегда отражаются в сознании.

Существует три ассоциативные области коры: лобная, височная и затылочно-теменная. В лобной доле расположены главные центры речи и письма. Самый передний отдел лобной доли участвует в формировании личностных качеств, творческих процессов и влечений.

Затылочно-теменная область участвует в интерпретации поступающих соматосенсорных, вкусовых и зрительных сигналов. Больной с поражением затылочно-теменной области не может узнать предмет, исходя из соматосенсорной и зрительной информации о нем. Так, он может осознавать, что некий объект оранжевый, круглый и имеет кисло-сладкий вкус, но не способен понять, что это апельсин.

Поражения стыка теменной, затылочной и височных долей сопровождаются словесной слепотой (алексией). Такие больные узнают буквы, составляющие какое-либо слово, но не способны объяснить его значение.

У больных с поражением задних областей височной доли наблюдается словесная глухота. Они легко понимают значение написанной фразы, но, если эту фразу произнести вслух, они не в состоянии объяснить ее значение. Полагают, что обширные области височной доли участвуют в долговременной памяти. Раздражение этих долей сопровождаются возникновением сложных картин из прошлого. Воспоминания эти бывают очень яркими.

В лобных долях расположены главные центры речи и письма. При поражении задне-боковых отделов ассоциативных областей лобной коры теряются все речевые навыки - больной не может выразить свои мысли ни в устной, ни в письменной форме.

Самый передний отдел лобной доли участвует в формировании личностных качеств, творческих процессов и влечений. При поражении этой области наступают глубокие изменения личности, интересов и способности к концентрации внимания. Такие люди утрачивают социальные “тормоза”, интерес к работе и собственной внешности и становятся некоммуникабельными.

Многие высшие функции ассоциативных областей коры выполняются каким-либо одним полушарием, так что в отношении различных сторон высшей нервной деятельности между полушариями существует асимметрия. Ведущее полушарие (обычно левое) отвечает за интерпретацию и формирование устной и письменной речи. Другое полушарие участвует в пространственных построениях и определении временных взаимоотношений, а также содержит центры музыкального и художественного творчества.

Одна из важнейших функций нервной системы заключается в ее способности накапливать и хранить прошлый опыт. Памятью называются мысли или элементы прошлого опыта, отложенные в нервной системе в форме, доступной для извлечения.

В настоящее время существуют две теории формирования долговременной памяти - гипотеза изменения межнейронных связей и гипотеза образования специфических макромолекул (нуклеиновых кислот и белков). Эти теории не являются взаимоисключающими.

В запечатлении и извлечении следов памяти участвуют тысячи нейронов коры головного мозга, лимбической системы, таламуса и других нервных центров. Эти следы распределены диффузно, но в хранении и извлечении памяти особую роль играют два отдела коры - гиппокамп и височная доля неокортекса. Большинство нейрофизиологов полагают, что память обусловлена деятельностью большого количества нейронов, локализованных диффузно в коре головного мозга, а также в таких подкорковых образованиях, как лимбическая система, таламус и гипоталамус.

Гипоталамус - главный центр регуляции вегетативных функций. В нем расположены центры регуляции температуры тела, потребления пищи, водного баланса, полового и эмоционального поведения.

Лимбическая система, содержащая высшие центры интеграции деятельности внутренних органов, образована несколькими взаимосвязанными корковыми и подкорковыми отделами конечного мозга. Между этой системой и гипоталамусом имеются тесные анатомические и функциональные связи. Лимбическая система отвечает за мотивацию и выработку сложных поведенческих актов, успешное выполнение которых требует координации вегетативных и соматических рефлексов.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22