Биологический каталог




Жизнь, ее природа, происхождение и развитие

Автор А.И.Опарин

Ранее токи действия считались явлением, присущим только нервной и мышечной ткани, где им принадлежит особая роль в функционировании этих глубоко дифференцированных образований. Однако сейчас доказано, что биоэлектрические потенциалы возникают и в любой недифференцированной протоплазме (например, у миксомицетов, амеб, водорослей и т. д.).

Для наиболее примитивных, одноклеточных организмов характерно то, что возбуждение возникает в них только в ответ на непосредственное, прямое действие среды. Зона возбуждения соответствует области действия раздражителя, причем само возбуждение развивается очень медленно и не имеет заметной тенденции к распространению.

Однако эволюционное развитие живых существ было направлено на возникновение и совершенствование процесса распространения возбуждения, так как это способствовало усилению связи между организмом и средой. Особенно большое значение распространение возбуждения приобрело при возникновении многокле-точности. Данные сравнительной физиологии вскрывают пути постепенного совершенствования этого явления в процессе эволюции жизни. У лишенных нервной системы организмов, например у растений, распространение возбуждения происходит по принципу передачи от клетки к клетке, в частности передачи возникающих при раздражении специфических продуктов обмена веществ. Таким путем на этой стадии эволюционного развития достигается возбуждение участков тела, находящихся вдали от места раздражения.

В своем начальном виде такая форма передачи возбуждения еще весьма несовершенна, так как она осуществляется с относительно малой скоростью. В процессе эволюции и на этой основе могло быть достигнуто значительное увеличение скорости передачи возбуждения, однако коренной перелом в этом отношении был достигнут лишь на пути возникновения и развития нервной системы с ее специализированной функцией восприятия раздрая«е-ний и передачи возбуждений, что явилось исключительно важным событием в эволюции жпзнп. Оно определило собою все дальнейшее развитие животного мира, для которого нервная система сделалась ведущим звеном взаимоотношения организмов с окружающей средой.

Как мы указывали выше, примитивные организмы, у которых раздражимость и возникающая из нее возбудимость еще не дифференцированы, пространственно не локализованы, а в более или менее равной степени присущи любому участку их тела, могут реагировать на воздействие из внешнего мира в основном только при непосредственном соприкосновении с источником этого воздействия. Морфологическая и физиологическая дифференциация нервной системы создает несравненно большие возможности реагирования на расстоянии. На этой основе организм приобретает способность ориентироваться во времени и пространстве, что неизмеримо расширяет его «район жизни», сферу его возможного существования.

Сравнительная физиология учит нас, как постепенно происходило развитие нервной системы в процессе эволюции животного царства. Уже на сравнительно ранней стадии этого развития взаимодействие между организмом и средой привело прежде всего к известному расчленению первоначальной общей возбудимости жи-вых тел и возникновению локализованных в определенных участках этих тел специализированных образований, дифференцированно воспринимающих различного рода внешние воздействия. Возникновение этих так называемых рецепторов (или органов чувств) тесно связано в процессе эволюции жизни, с одной стороны, с образованием специализированных нервных путей, по которым распространяется возбуждение, и с другой — с формированием особых скоплений нервных клеток внутри организма, к которым направляются указанные нервные пути. Эти скопления представляют собой элементы центральной нервной системы. Функциональное значение этой системы определяется ее двусторонней связью. При помощи центростремительных нервов она соединена с рецепторами, а следовательно с воспринимаемыми ими воздействиями внешней и внутренней среды. С другой стороны, при помощи так называемых центробежных нервов центральная система воздействует на различные рабочие органы или эффекторы живого тела, как, например, на мышцы, различного рода железы и т. д., деятельность которых таким образом подпадает под ее контроль, регулируется центральной нервной системой.

Такого рода организация нервной системы обусловила возникновение качественно новой формы отражения организмом падающих на него воздействий внешнего мира. В отличие от суммарной реакции организмов на раздражения в донервный период после возникновения нервной системы происходит дифференцированное восприятие воздействий внешней среды специализированными рецепторами (органами слуха, зрения, осязания и т. д.), передача возбуждения нервным центром и ответная реакция организма, осуществляемая специализированными эффекторами по сигналам, поступающим к ним из центра по центробежным проводящим путям. Этот важнейший для физиологии животных процесс носит название рефлекса.

В своем наиболее примитивном виде он представляет собой строго постоянную безусловную ответную реакцию организма на внешнее раздражение, при которой полученные воздействия автоматически передаются через нервные центры исполнительным органам. Однако в процессе эволюции яшвотных происходит не только дальнейшее далеко идущее приспособление рецепторов и эффекторов к дифференцированному восприятию внешних и внутренних раздражений и к соответствующему ответу на них, но достигается и исключительное совершенство преобразования многочисленных и различных форм возбуждения в центральных областях нервной системы, вследствие чего сигнал, поступающий отсюда к эффекторам, носит глубоко опосредствованный характер. Это обусловливает возможность дробного анализа и синтеза разнообразных явлений внешней среды и непрерывно изменяющихся условий внутри самого организма.

В силу этого особенно большое значение для совершенствования дифференцированных связей организма с внешним миром имело развитие центральных областей нервной системы, развитие мозга.

Именно на этой основе возникла высшая нервная деятельность животных и человека.

Согласно учению И. П. Павлова, в основе высшей нервной деятельности высокоорганизованных животных лежат условные рефлексы, т. е. рефлексы высокого порядка и качественно особого рода. Они вырабатываются в процессе индивидуальной жизни, на базе врожденных, или безусловных рефлексов. В отличие от последних условные рефлексы носят временный характер. Они весьма чувствительны ко всякого рода изменениям во внешней и внутренней среде организма и всецело обусловлены ими. Благодаря этим особенностям они являются чрезвычайно гибкими, лабильными и точными средствами приспособления организма к постоянно изменяющейся окружающей среде. «Животный организм,— писал И. П. Павлов,— как система существует среди окружающей природы только благодаря непрерывному уравновешиванию этой системы с внешней средой, т. е. благодаря определенным реакциям живой системы на падающие на нее извне раздражения, что у более высших животных осуществляется преимущественно при по-

мощи нервной системы п виде рефлексов» . И еще: «...постоянную связь внешнего агента с ответной на него деятельностью организма законно назвать безусловным рефлексом, а временную — условным рефлексом». Павлов считает, что достигаемое при помощи безусловных рефлексов приспособление организма к внешней среде «было бы совершенно только при абсолютном постоянстве внешней среды. А так как внешняя среда при своем чрезвычайном разнообразии вместе с тем находится в постоянном колебании, то безусловных связей как связей постоянных недостаточно и необходимо дополнение их условными рефлексами, временными связями» .

В процессе исторического развития животных соотношение между безусловными и условными рефлексами вес время изменялось в пользу последних. В поведении беспозвоночных и низших позвоночных животных врожденные формы деятельности преобладают над условными рефлексами. У высших животных возрастает значение условных рефлексов, которые непрерывно усложняются н совершенствуются.

Высшая нервная деятельность животных представляет собой совокупность многообразных и разнородных условных рефлексов, образующихся в процессе индивидуального развития. К условно-рефлекторной деятельности Павлов относит, в частности, ощущения, представления и впечатления человека от окружающей внешней среды. Таким образом, условнорефлекториая деятельность — первая сигнальная система действительности — является общей у человека и животных.

Однако у человека в связи с развитием трудовой деятельности и социальной жизни «появились, развились и чрезвычайно усовершенствовались сигналы второй степени, сигналы этих первичных сигналов — в виде слов, произносимых, слышимых и видимых» . Это качественно новая, вторая сигнальная система в действительности присуща только человеку. По Павлову, эти сигналы сигналов являются как бы обобщенными и абстрагированными образами действительности. «Они представляют собой отвлечение от действительности и допускают обобщение, что и составляет наше лишнее, специально человеческое, высшее мышление, создающее сперва общечеловеческий эмпиризм, а наконец и науку — орудие высшей ориентировки человека в окружающем миро л в себе самом» .

Но здесь область биологического развития материн сменяется новой формой ее движения — общественной жизнью людей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К каким выводам можно прийти на основании всего изложенного нами материала?

Жизнь — это особая, очень сложная форма движения материи. Она возникла как нечто новое лишь в определенный период существования нашей планеты в результате ее закономерного развития.

Жизнь представлена у нас на Земле громадным разнообразием отдельных индивидуальных систем — организмов. Она присуща только им ОДНРГМ, а все остальные объекты нашего земного мира ею не обладают. Поэтому жизнь нельзя мыслить вне организмов как какую-то независимую от живых тол абстракцию.

Весьма вероятно, что большинству космических образований нашего звездного мира жизнь не свойственна, ведь даже и наша Земля в течение длительного периода своего существования, была лишена жизни. Можно думать, что в беспредельных пространствах Вселенной существует множество весьма совершенных и сложных форм движения материн, о которых сейчас мы не ргмеем никакого представления. Однако отнюдь не обязательно, чтобы все эти высшие формы развития материи были идентичны жизни, так как самые процессы развития на разных небесных телах совершались и совершаются, конечно, далеко не одинаково. Вместе с тем, несомненно, что среди бесчисленного множества этих тел хотя бы некоторые из них долиты были следовать примерно по тем же путям эволюции, что и наша планета. Поэтому мы не вправе рассматривать нашу Землю как единственное обиталище жизни. Идентичные формы движения материи должны существовать и на других планетах ближних или дальних. Но только космические полеты и путешествия смогут дать непосредственный ответ на этот вопрос.

Познание жизни по может быть осуществлено на основании одного только изучения свойств отдельных организмов в том виде, как они существуют сейчас, без учета их предшествующей истории. В частности, и подробный анализ совершающихся в живых телах физических и химических явлений оказывается еще недостаточным для достижения указанной цели. Действительное понимание сущности жизни возможно только в свете познания ее возникновения и развития.

Изучение этого вопроса показывает, что в первые периоды существования нашей планеты совершавшиеся иа ней процессы эволюционного развития полностью определялись одними только физическими и химическими закономерностями. Происходившее на этой основе постепенное усложнение первичных органических веществ привело к тому, что воды тогдашних морей и океанов превратились как бы в «питательный бульон», в раствор белковопо-добных и других аналогичных высокомолекулярных соединений.

Однако, когда эти соединения выделились из общего раствора в виде отграниченных от него коллоидных многомолекулярных систем (например, коацерватных капель), возникли предпосылки для взаимодействия этих систем с окружающей их внешней средой. Дальнейшая эволюция указанных индивидуальных органических систем стала при этом контролироваться естественным отбором, новой отсутствовавшей ранее в природе закономерностью, которая возникла в самом процессе становления жизни и поэтому носила уже биологический характер.

Вследствие действия естественного отбора для дальнейшего существования и развития сохранялись только те исходные системы, внутренняя организация которых делалась все более и более приспособленной к постоянному самосохранению и самовоспроизведению в данных условиях внешней среды. Таким путем возникла ярко выраженная специфика взаимодействия окружающей среды и живых тел, та их приспособленность, так называемая «целесообразность» строения, которая так характерна для всех без исключения живых объектов и которая красной нитью проходит через все развитие жизни, от ее истоков и до наших дней.

Пути этого дальнейшего развития жизни уже ие могут быть поняты просто па основе одних только физических и химических закономерностей, так как в широчайшем поле возможностей, открываемых этими закономерностями, жизнь избирает только строго определенные направления, которые диктуются какой-то специфической, исторически сложившейся необходимостью.

Поэтому формирование свойственной всем современным живым существам организации как в пространстве, так и во времени, формирование основ биологического обмена веществ и клеточной структуры может быть понято только путем изучения истории эволюции жизни и установления специфических для этой эволюции биологических закономерностей.

Для формирования указанных основ в процессе развития жизни потребовались многие и многие сотни миллионов лет, может быть, половина всего того времени, в течение которого жизнь существует на Земле. Поэтому попытки непосредственно искусственно воспроизвести, синтезировать хотя бы самое примитивное современное живое существо все еще выглядят сейчас весьма наивными. По-видимому, синтез жизни должен быть начат с тех же систем, которые являлись исходными для развития жизни у нас на Земле.

Из обмена веществ живых тел и свойственной им тончайшей структуры непосредственно вытекает ряд свойств, обязательных для любого известного нам сейчас живого существа, свойств, в своей совокупности качественно отличающих организмы от объектов неорганического мира. Это способность живых тел к активному, избирательному поглощению веществ из окружающей среды и к обратной экскреции продуктов обмена в эту среду, далее, это способность к росту, размножению, самовоспроизведению, перемещению в пространстве и, наконец, это характерная для всего живого ответная реакция организмов па внешнее воздействие — их раздражимость.

Каждое из этих свойств в процессе дальнейшего развития организмов не только все более и более усложнялось, но и превращалось в качественно новые формы проявления жизни. Так как теперь эволюция жизни уже протекала не по единому руслу, а совершалась по многочисленным разветвляющимся путям, эти новые проявления оказались присущими не всему живому миру, а только той или иной его части. Однако мы не должны их игнорировать, если хотим получить действительно исчерпывающее представление о жизни.

Чем дальше шла эволюция живых существ, тем все более эти новые проявления жизни приобретали комплексный, биологически опосредствованный характер. Поэтому они не могут быть механически сведены к элементарным процессам неорганической природы, минуя эволюционный путь развития живой материи. Их действительное понимание достижимо только на этом пути, когда мы изучаем историю их возникновения из более примитивных форм биологической организации.

К сожалению, нужно признаться, что наши успехи в области познания жизни все еще очень ограничены, причина чего главным образом связана с широко распространенным и сейчас в естествознании метафизическим подходом к разбираемой проблеме, с игно-рргрованием эволюционного пути ее разрешения.

Для эволюционного развития материи характерно то, что оно совершается во все убыстряющихся темпах, как бы по круто поднимающейся вверх кривой (рис. 24). Абиогенная эволюция органических веществ потребовала для своего осуществления миллиарды лет. С возникновением жизни развитие пошло гораздо скорее.

Существенные сдвиги на пути эволюции жизни совершались уже на протяжении сотен и десятков миллионов лет. На возникновение и биологическое развитие человека потребовался лишь один миллион лет. Социальные преобразования совершались в течение тысячелетий и веков. А сейчас мы легко подмечаем крупные

события в развитии человеческого общества за периоды, исчисляемые десятилетиями.

Эту закономерность развития мы всегда должны иметь в виду как при анализе событий отдаленного прошлого, так и при наших прогнозах на будущее.

При возникновении любой новой формы движения материи старые формы, конечно, сохраняются, но их роль в дальнейшем прогрессе оказывается ничтожно малой, так как темпы их развития на несколько порядков ниже темпов развития новой формы движения. Это мы видели на примере возникновения жизни, когда старые, абиогенные методы синтеза органических веществ отошли на задний план по отношению к более быстрым биологическим синтезам. Это справедливо и при переходе от биологической формы движения к социальной.

Вряд ли за последнее тысячелетие человек существенно изменился в биологическом отношении, но он за это время приобрел невиданную доселе власть над окружающей его природой. И это его могущество есть результат общественного, социального, а не индивидуального биологического развития.

Широкая столбовая дорога человеческого прогресса проходит сейчас уже не через биологическое развитие индивидуальной человеческой личности, а через совершенствование его общественной жизни, через прогресс социальной формы движения материи.

ЛИТЕРАТУРА

Ленин В. И. Материализм и эмпириокритицизм. Соч., т. 14. М., Госполит-издат, 4954.

Энгельс Ф. Диалектика природы. М., Госполитиздат, 1955. Аристотель. О возникновении животных. Пер. с греческ. В. Карпова.

Изд-во АН СССР, 1940. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине.

М., ИЛ, 1958.

Возникновение жизни на Земле. Труды Международного симпозиума, 19—

24 августа 1957 г. М., Изд-во АН СССР. 1959. Вологдин А. Древнейшие водоросли СССР. Изд-во АН СССР, 1962. Горизонты биохимии. М., Изд-во «Мир», 1964. Д а р в и н Ч. Сочинения. М., Изд-во АН СССР, 1951. ЕвреиноваТ. Коацелваты. М.. Изд-во «Наука», 1966.

К л го й в е р А., В а н - Н и л ь К. Вклад микпобов в биологию. М., ИЛ, 1959. Кондратьева Е. Фотосинтезирующие бактерии. М., Изд-во АН СССР, (1963.

Кребс Г.. Корнберг Г. Превращение энергии в живых системах, М.. ИЛ, 1959.

К о га т о я п ц X. Основы сравнительной физиологии. М., Изд-во АН СССР. 1957.

Михлин Д. Биохимия клеточного дыхания. М., Изд-во АН СССР, 1960. Опарин А. Возникновение жизни на Земле. М., Изд-во АН СССР, 1957. Павлов И. Собрание сочинений. М., Изд-во АН СССР, 1951—1952. Проблемы эволюционной и технической биохимии. М., Изд-во «Наука» 1964.

С е ч е н о в И. Избранные произведения. М.. Учпедгиз, 1958. Структура и функции клетки. М., Изд-во «Мир», 1964. Ф л о р к и н М. Биохимическая эволюция. М., ИЛ, 1947.

Труды V-ro Международного биохимического конгресса. Симпозиум III. М..

Изд-во АН СССР, 1962. Шредингер Е. Что такое жизнь г точки зрения физики. М., ИЛ, 1947. Bernal J. The physical basis of Life. London, 1951. Blum H. Times arrow and evolution. Princeton, N. Y., 1951. R г а с h e t J. Biochemical cytology. Acad. Press, 1957.

Bungenberg de Y о n £ H. La coacervation les coacervats et lour importance en biology. Paris. 1936. С a 1 v i n M. Chemical Evolution. London Lectures, 1961. D i x о n M., W e b b E. Enzymes. London, 1958. M i 11 e r S. J. Amer. Chem. Soc, 77, 2351, 1955. Proceedings National Acad. Sci, USA, 52, 1964.

Proceedings of the Conference of the Origin of Prebiological Systems, Acad. Press, 1965.

О p a r i n A. The chemical origin of Life. Thomas Publ. 1964.

Prigogine I. Introduction to thermodynamic of irrever sible processes.

Thomaes Publ. Chicago, 1955. Pullman В., Pullman A. Molecular orbitals in chemistry physics and

biology. Acad. Press, 1964. U г e у H. The planets, their origin and development. New Haven Conn, 1952.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие -

Глава I. Природа жизни

Объем жизни. Борьба между идеализмом и материализмом по вопросу о сущности жизни. Механистическое и диалектическое понимание жизни. Попытки сформулировать определение жизни. Специфика взаимодействия организма и внешней среды. Их диалектическое единство. «Целесообразность)} организа-ifuu живых тел. Попытки познать организм как машину. Кибернетика. Критика современных механистических представлений. Познание жизни возможно только на основе изучения ее возникновения и развития.

Глава II. Предбиологнческая эволюция углеродистых соединений

Современные космогонические теории. Возникновение солнечной системы, формирование земной коры. Эволюция первичной земной атмосферы и гидросферы. Образование углеводородов и их ближайших производных в процессе формирования Земли на первых стадиях ее существования. Дальнейшая эволюция органических веществ. Возникновение аминокислот. Асимметрии органических веществ. Возникновение белковоподобных веществ и других сложных полимеров. Образование коацерватов. Их превращение в открытые системы. Эволюция исходных коацерватных систем на пути к возникновению жизни. Отбор исходных систем. Возникновение «протобионтов».

Глава III. Эволюция протобионтов и возникновение первичных ор-

ганизмов

«Естественный отбор» «протобионтов». Эволюция их каталитического аппарата. Неорганические катализаторы. Коферменты. Возникновение упорядоченности полипептиднглх и полинуклеотидиых цепей. Современный аппарат белкового синтеза. Возникновение ферментов, РНК и ДНК.

Глава IV. Начальный период развития жизни

История Земли. Абиогенный период эволюции Земли. Период развития жизни от ее возникновения до образования клетки. Первичные живые существа — гетеротрофы и анаэробы. Различные формы обмена веществ. Фотохимические

реакции. Образование свободного кислорода. Хемосинтез. Фотосинтез. Возникновение дыхания. Эволюция клеточных структур.

Глава V. Дальнейшая эволюция жизни

Общие тенденции дальнейшей эволюции жизни. Последовательное усиление единства организма и среды. Дифференциация плеточной организации. Возникновение многоклеточности и основанная на ней дальнейшая дифференциация организации живых существ. Основные непосредственно вытекающие из обмена веществ свойства организмов. Возникновение новых свойств в процессе дальнейшего развития живых существ. Поглощение живыми телами веществ из внешней среди и экскреция ими продуктов обмена. Активный перенос веществ. Питание. Рост и развитие. Эмбриональный период развития, периоды роста, зрелости и старения. Смерть организма. Деление клетки. Размножение многоклеточных организмов. Самовоспроизведение. Наследственность. Движв)1ие, Раздражимость, восприятие, ощущение, чувствование, сознание.

Александр Иванович Опарин Жизнь, ее природа, происхождение и развитие

Утверждено к печати Ордена Ленина Институтом биохимии им. А. Н. Баха Академии наук СССР

Редактор Л. Н. Кузьмипова Художник А. Д. Смеляков Технический редактор В. Д. Прилепская Корректор В. Г. Богословский

Сдано в набор 5/XI-1967 г. Подписано к печати 20/11-1968 г. Формат бОХЭО'Лб. Усл. печ. л. 11,0 + 1 вкл. Уч.-изд. л. 11,0(10.8+0,2 вкл.) Тираж 20 000 экз. Тип. зак. 3666. Бумага № 1. T-00064

Цена S1 к.

Издательство «Наука» Москва, К-62, Подсосенский пер., 21

2-я типография издательства «Наука» Москва, Г-99. Шубпнский пер., 10

 

страница 17
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Скачать книгу "Жизнь, ее природа, происхождение и развитие" (3.44Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.07.2017)