Evrimin en şaşırtıcı ve açıklanması en zor özelliği, onun belirgin genel ilerici yönelimi, basitten karmaşığa doğru hareketidir. Bu yön, tüm evrimsel olaylarda ve dönüşümlerde görülmez (karmaşıklıktan çok, organizmalarda küçük değişiklikler aynı organizasyon düzeyinde meydana gelir), ancak şu şekilde izlenebilir: genel eğilim; Çoğu ekosistemdeki baskın gruplar giderek daha yüksek düzeyde organize hale gelir.

Üstelik organizasyonun büyümesi ve organizmaların yapısının komplikasyonu yavaş yavaş gerçekleşmez. Bu süreçlerin belirgin aralıklı bir doğası vardır. Yeni bir evrimsel seviyeye geçiş (böyle bir olaya aromorfoz denir) genellikle nispeten hızlı bir şekilde gerçekleşir ve ardından az çok uzun bir evrimsel durağanlık (göreceli stabilite dönemi) gelir. Bununla birlikte, ilerici özelliklerin bir grup organizmada on milyonlarca yıl boyunca biriktiği de olur.

İlerleme ayrıca canlı sistemlerin artan karmaşıklığı olarak anlaşılacaktır. Ne yazık ki, bu kadar dar bir anlayışla bile, evrimsel ilerlemenin tüm yönlerini tek bir yayında ele almak mümkün değildir. Bu nedenle birçok önemli yönler tartışmanın kapsamı dışında kalacaktır (toplulukların, ekosistemlerin, bir bütün olarak biyosferin ve çok daha fazlasının artan karmaşıklığı). Sadece organizma düzeyindeki ilerlemeden bahsedeceğiz.

Bir organizmanın karmaşıklığı nasıl ölçülür?

Yaşayan organizma nedir? Amaçlarımız doğrultusunda organizmayı, fonksiyonel unsurlar ve bunların etkileşimlerinden oluşan kapsamlı bir ağ olarak şematik olarak temsil edebiliriz.

Bu en iyi, iki ana düzeyde çalışan düzenleyici-metabolik ağa sahip olan hücre düzeyinde görülür. İlk seviyede - kimyasal maddeler, iyonlar ve moleküller (hem çok küçük hem de büyük biyopolimer molekülleri) ve ayrıca maddelerin birbirine dönüştüğü kimyasal reaksiyonlar. Kimyasal reaksiyonların büyük çoğunluğu özel proteinler - enzimler tarafından katalize edilir (uyarılır). Bu bir metabolik ağ veya metabolik sistemdir. İkinci (daha yüksek) seviyede düzenleyici bağlantılar ve etkiler vardır. Buna, belirli dış veya iç faktörlere yanıt veren ve diğer proteinlerin işleyişini etkileyen kimyasal sinyalleri ileten başka tür protein reseptörleri de dahildir. Özel grup Düzenleyici proteinler, genetik kodun okunması ve protein sentezinin çeşitli aşamalarını düzenleyen transkripsiyon faktörleri ve diğer özel proteinlerden oluşur. Diyelim ki, A reseptörü ışığa tepki verir ve bir sinyal maddesi B'yi sentezler, bu da transkripsiyon faktörü B'nin üretimini aktive eder, bu da DNA'nın belirli bir bölümüne bağlanır ve hangi enzimin bir sonucu olarak D genini okuma sürecini başlatır. D, F maddesinin sentezlendiği E reaksiyonunu katalize ederek sentezlenir. Sonuç olarak, hücrenin ışıkta F maddesini sentezlediği, ancak karanlıkta olmadığı ortaya çıktı.

Bu, hücrenin "bilinçli" olarak sürdürdüğü, özel gen ve proteinlere sahip olduğu düzenleyici etkiye bir örnektir. Ancak "ana" düzenleyici bağlantılara ek olarak, birçok ikincil, ikincil bağlantı da vardır. Gerçek şu ki, iyi bilindiği gibi, herhangi bir kimyasal reaksiyon (ve genel olarak bir hücrede meydana gelen herhangi bir süreç) hücreyi değiştirir. iç ortam ve sonuçta etkiliyor Tüm sonraki süreçler. Yaşayan sistemlerde her şey her şeyle bağlantılıdır.Örneğin, ne zaman tek hücreli algler fotosentez yapar, ana sonuç Bu süreç ışık enerjisinin enerjiye dönüştürülmesinden oluşur. kimyasal bağlar ve sentez organik madde inorganikten. Ancak sürece birçok "yan" etki de eşlik ediyor. Özellikle ortamdan uzaklaştırılması sonucu karbondioksit ortamın asitliği (pH) artar, bu da hücrede meydana gelen tüm süreçleri doğal olarak etkiler.

Evrim sırasında bu yan düzenleyici etkilerden herhangi biri izole edilebilir, güçlendirilebilir ve sabitlenebilir (örneğin, bu etki sonuç olarak bu bir yan etki olmaktan çıkacaktır).

Tabii bu sadece en genel fikir Herhangi bir canlı sistemin temelini oluşturan düzenleyici-metabolik ağın yapısı hakkında; bu nedenle, gerçekleştirdiği "işlevler" (bu yaklaşımda ana rol enzimlere verilir) ve "düzenleyici etkiler" ile kabaca karakterize edilebilir. ” (açıklamalarında ana rol düzenleyici proteinler oynar).

Yaşayan bir sistemi karşılaştırırsak bilgisayar programı o zaman “fonksiyonları” bazı üreten operatörlere benzetebiliriz. somut eylemler verilerle, yani veri dönüşümünü gerçekleştirirler (örneğin atama operatörleri); Bu benzetmedeki ve "düzenleyici etkiler", belirli koşullara bağlı olarak operatörlerin (veya "işlevlerin") eylemlerini "açan" veya "kapatan" (düzenleyen) koşullu atlama operatörlerine karşılık gelir.

Buradan yola çıkarak canlı bir sistemin karmaşıklığından ne anlaşılması gerektiğini belirlemeye çalışabiliriz. Komplikasyon derken, düzenleyici-metabolik ağın heterojen elemanlarının sayısındaki artışı kastediyoruz. Başka bir deyişle, bu ya yeni bir "fonksiyonun" ortaya çıkmasıdır - bazı reaksiyonları katalize eden yeni bir enzim ya da yeni bir "desteklenen" düzenleyici etkinin ortaya çıkmasıdır.

Farklı aşamalarda evrimin farklı anlamları

Organizmaların karmaşıklığı evrim sürecinde gerçekte nasıl ortaya çıktı?

Fosil kayıtları, tek bir yayında tüm ayrıntılarıyla ele alınması kesinlikle mümkün olmayan devasa bir veri dizisidir. Bu nedenle yalnızca en önemli kilometre taşlarını ve aşamaları özetleyeceğim.

Bilindiği gibi Dünya'nın yaşı yaklaşık 4,5 milyar yıl ama ne yazık ki varlığının ilk 700 milyon yılı bize herhangi bir paleontolojik kanıt bırakmadı çünkü yaklaşık 3,8 milyar yıl önce birincil korteks yok edildi ve mantonun içinde eritildi. Yani hayatta kalan en eski tortul kayaların yaşı 3,8 milyar yıldan fazla değil. Ancak en şaşırtıcı şey, bu tür kayalarda bile şüphesiz yaşam belirtilerinin zaten bulunmasıdır. Ve 3,5 milyar yaşına kadar olan kaya örneklerinde bakteri fosil kalıntıları zaten güvenilir bir şekilde keşfedildi.

Prokaryotlar.Şu ana kadar ne yaşamın ortaya çıktığı anı ne de ilk gerçek hücrelerin ortaya çıktığı anı kesin olarak tarihlendiremiyoruz. Her ikisinin de Dünya'nın varoluşunun ilk 700-1000 milyon yılında gerçekleştiği açıktır. Ancak dünya varlığının ikinci milyar yılında (3,8-2,7 milyar yıl önce) biyosferin tamamen prokaryotik olduğunu büyük bir güvenle söyleyebiliriz. Başka bir deyişle, yalnızca bakteriler vardı; çekirdeği olmayan tek hücreli organizmalar.

Böyle bir biyosferdeki ilerleme esas olarak ortaya çıkışından ibaretti. yeni "işlevler" yani yeni enzimlere yol açan yeni enzimlerin ortaya çıkışı kimyasal reaksiyonlar. Prokaryotların düzenleyici sistemleri, yapılarının özelliklerinden dolayı en ilkel başlangıç ​​seviyesinin ötesinde gelişememiştir.

Ökaryotlar. Birinci en büyük dönüm noktası Yaşamın evrimi yaklaşık 2 milyar yıl önce, ilk ökaryotların ortaya çıkmasıyla gerçekleşti. Prokaryotlardan (bakterilerden) temel farkı, oluşmuş olmalarıdır. hücre çekirdeği ve böylece aktif metabolizma alanı (sitoplazma), genomun depolanması, okunması ve düzenlenmesi alanından ayrıldı. Bu, karmaşık düzenleyici sistemlerin geliştirilmesine kapıyı açtı.

Bu olayın sonuçları muazzamdı. Evrimsel ilerlemenin doğası ve anlamı kökten değişti. Artık yeni “fonksiyonlar” (enzimler ve metabolik yollar) içeriği olmaktan çıktı. Şu andan itibaren ilerleme, ortaya çıkışından ibaretti. yeni düzenleyici etkiler.

Karmaşık düzenleyici sistemlerin gelişimi, aynı genoma sahip ökaryotların koşullara bağlı olarak tamamen farklı hücre türleri oluşturmasına olanak tanır. Bakteriler pratikte bunu yapamazlar. Bu özellik sayesinde ökaryotlar çok hücreli hale gelebildiler.

Çok hücreli organizmalar. Bildiğiniz gibi, herhangi bir çok hücreli organizma tek bir hücreden, bir yumurtadan gelişir. Yumurta bölünür ve bölünme sonucu oluşan yavru hücreler oluşur. farklı koşullar (farklı konum embriyoda farklı ortamlar ve bunun sonucunda hücreyi çevreleyen dış ortamda farklı madde konsantrasyonları). Belirli bir germ hücresinin kendisini bulduğu koşullara bağlı olarak belirli gen grupları etkinleşir. Sonuç olarak, farklı germ hücreleri farklı şekilde gelişir ve farklı doku ve organları oluşturur. Bu nedenle, çok hücreli bir organizmanın tam olarak intogenez sırasında olduğunu düşünürsek, bireysel gelişim programı(ve evrimden bahsederken tam olarak bu şekilde düşünülmelidir - sonuçta gelişen yetişkin bireyler değil, birey oluşlardır), tüm yapı çeşitliliğinin ortaya çıktığı ortaya çıktı. çok hücreli organizmalar aslında belli bir noktaya geliyor düzenleyici etkiler(koşullu atlama operatörleri) geliştirme programına dahil edilmiştir.

Yani ökaryotların (ve özellikle çok hücrelilerin) ilerleyişi, bakterilerde olduğu gibi yeni “fonksiyonların” (enzimlerin) değil, yeni düzenleyici etkilerin ortaya çıkmasından ibaretti. Ve bu tezden yetişkin organizmaların yapısının komplikasyonunun doğası zaten çıkarılmıştır. Örneğin 10 çift aynı bacağa sahip bir organizma vardı. Aynı bacaktan iki çift daha alırsa, bu vücut yapısında bir komplikasyon olarak kabul edilemez - yeni bir düzenleyici bağlantı ortaya çıkmamıştır. Her şey eski koşullu atlama operatörünün tanımının yeni bir "baskısına" geldi. “10 çift olana kadar bacaklar oluştur” operatörü, “12 çift olana kadar bacaklar oluştur” operatörü ile değiştirilmiştir. Ancak bu organizmadaki ilk bacak çifti, örneğin ek bir pençenin varlığı nedeniyle diğerlerinden farklı olmaya başladıysa, o zaman bu zaten bir ilerlemedir, çünkü bu, intogenez programında " gibi yeni bir koşullu geçiş operatörünün ortaya çıktığı anlamına gelir. Eğer ben ilk çiftin bacaklarının temeliysem, o zaman ek bir pençe oluşur.”

İlerlemenin daha karmaşık düzenleyici etkilerden oluştuğu evrimin bu ikinci aşaması, Homo sapiens'in ortaya çıkışına kadar devam etti.

Modern sahne. Evrimin mevcut (üçüncü) aşamasında, ilerleme artık genom düzenleme alanında değil, sosyokültürel alanda yoğunlaşmaktadır. İnsan ilerlemesinin özellikleri üzerinde ayrıntılı olarak durmayacağım. Zihin (veya bilinç) aslında en yüksek seviyedeki düzenleyici bir sistemi temsil ettiğinden, burada bariz bir süreklilik olduğunu belirtmekle yetineceğim.

Evrimin zaman çizelgesi

Böylece, her biri kendi evrim içeriği (yönü) ile karakterize edilen üç ana evrim aşamasını ayırt edebiliriz:

1. Biyokimyasal fonksiyonların aşamalı evrimi. Prokaryotik biyosfer. Organizmaların biyokimyası gelişir.
2. Fonksiyonların düzenlenmesinin (kontrolünün) aşamalı gelişimi. Ökaryotik biyosfer. Organizmaların morfolojisi (yapısı) gelişir.
3. Bilincin aşamalı evrimi veya düzenlemelerin düzenlenmesi (?!). Antroposfer. Sosyokültürel sistemler gelişiyor.

Evrimsel ilerlemenin temel özellikleri

Evrimsel ilerlemenin belirtilen dönemselleştirilmesine ek olarak, özellikle paleontolojik verilerin analizinde ortaya çıkan en önemli özelliklerinden birkaçı daha dikkate değerdir:

1. Yeni, daha karmaşık organizmalar genellikle ilkel atalarının yerini almaz veya yerini almaz. Basit formlar karmaşık formlarla birlikte var olmaya devam ediyor - oluyor birikim giderek karmaşıklaşan organizmaların biyotasında ve genel büyüme yaşam çeşitliliği (böylece bakteriyel dünya, çok daha karmaşık ökaryotik organizmalarla birlikte varlığını sürdürmeye ve günümüze kadar gelişmeye devam ediyor).
2. Bununla birlikte, en büyük aromamorfozlardan sonra (daha fazlasına geçişler) yüksek seviye organizasyon) daha fazla evrimsel ilerleme, esas olarak daha karmaşık organizmalardan oluşan yeni bir biyota katmanında yoğunlaşmıştır. Böylece, ökaryotların ortaya çıkışıyla birlikte, bakterilerin ilerleyici evrimi pratikte sona erdi - bazı bakteriler, Archean döneminden bu yana (neredeyse 3 milyar yıl) neredeyse hiç değişmeden günümüze kadar varlığını sürdürdü. İnsanın gelişiyle birlikte hayvanların ve bitkilerin ilerleyici evriminin durduğuna (veya en azından ciddi şekilde yavaşladığına) inanmak için de ciddi nedenler var.
3. Üçüncü özellik ise ikinciyle ilgilidir: İzi sürülebilir. genel desen Organizma ne kadar karmaşıksa, daha fazla komplikasyon olasılığının da o kadar yüksek olması gerçeğinden oluşur. Bu anlamda evrimsel ilerleme hızlanıyor gibi görünüyor.
4. Aşamalı karmaşıklık oldukça nadir görülen bir evrimsel olaydır. Bu tür olayların sıklığı, aynı karmaşıklık düzeyinde veya bu düzeyde bir azalmayla, yani basitleştirmeyle meydana gelen dönüşümlerin sıklığından birçok büyüklük sırasıdır.

Canlı sistemlerin kendiliğinden ilerlemesi mümkün mü?

Evrimin ilerleyici doğası birçok soruyu gündeme getiriyor. Şundan özellikle sık sık bahsediliyor: kendiliğinden ilerleme mümkün mü? cansız doğa Her şeyin "kendi başına" genellikle sadece çöktüğünü ve basitleştiğini, ancak neredeyse hiçbir zaman daha karmaşık hale gelmediğini görüyoruz?

Sistemlerin kendiliğinden karmaşıklaşması, daha önce düşünüldüğü gibi, termodinamiğin ikinci yasasıyla - entropi artışı yasasıyla (yalnızca kaos kendiliğinden büyür, organizasyon değil) çelişir. Bununla birlikte, dengesiz sistemlerin termodinamiğinin kurucularından biri olan ünlü fizikçi ve kimyager ve Nobel ödüllü I. R. Prigogine, belirli koşullar altında (dışarıdan sürekli madde ve enerji tedariki olan açık dengesiz sistemlerde) kendi kendini organize etmenin gerekli olduğunu gösterdi. mümkün - “kaostan düzen” oluşumu, yani. bu makalede benimsenen anlamda ilerleme. Bir örnek, belirli viskoz sıvıların ısıtılması sırasında düzenli altıgen konvektif hücrelerin oluşmasıdır.

Prigogine'in keşifleri sayesinde ilerici evrim, doğa yasalarıyla ve materyalist dünya görüşünün temelleriyle çelişmeyi bıraktı. Yaşamın kökeni problemini ve katalitik döngüler gibi fenomenleri anlamak için özellikle önemliydiler. Döngünün bireysel aşamalarında oluşan ürünlerin sonraki aşamalar için katalizör görevi gördüğü döngüsel kimyasal işlemler bilinmektedir. Kendi kendini yeniden üreten, kendi kendini idame ettiren bir şey olduğu ortaya çıkıyor kimyasal sistem genel olarak konuşursak, zaten en ilkel yaşam biçimlerine yakındır.

Yeni yaşam biçimi

Son keşiflerde ilginç bir örnek bulunabilir. moleküler biyoloji ve tıp. Belki de yakın zamanda, kelimenin tam anlamıyla gözümüzün önünde bir yeni biçim hayat. Kötü şöhretli prionlardan (insanlarda ve hayvanlarda beyin hasarına - ensefalopatiye - neden olan protein niteliğindeki bulaşıcı ajanlar) bahsediyoruz. Bunlar başlangıçta memeli sinir hücrelerinde bulunan normal proteinlerdi. Kendi rollerini oynadılar ve bilim adamlarının dikkatini çekmediler. Ancak bir gün (görünüşe göre 19. yüzyılın ilk yarısında), büyük olasılıkla bazı ineklerde, böyle bir proteinin bir molekülü, bazı tamamen bilinmeyen ve rastgele nedenlerden dolayı, yanlış "katlanmış" - sonuçta, protein molekülleri, sonra Sentezlenen molekülün belirli bir şekilde kıvrılması, bir tür kürecik oluşturması gerekir (ve molekülün bu uzaysal konfigürasyonu, onun özelliklerini büyük ölçüde belirler). Ve bu prion molekülü "yanlış" şekilde katlandı ve sonuç olarak tamamen kazara iki tane elde etti. yeni özellikler: proteazlara (proteinlerin parçalanmasını katalize eden enzimler) karşı direnç - başka bir deyişle vücut bu proteini yok edemez; ve diğer prionların aynı yanlış katlanmasını uyarma yeteneği. Sonuç ise yeni bir tür yarı organizmaydı; virüse benzeyen, ancak genleri olmayan bir şey! Şeyin tamamen yok edilemez olduğu ortaya çıktı: Böyle "yanlış" katlanmış bir prion midede sindirilmez, periferik sinir sistemine girer ve sanki zincirleme reaksiyon sinir hücrelerindeki tüm prionların aynı şekilde katlanmasına neden olur - bu "yanlış katlanma" dalgası beyne ulaşır, burada "yanlış" protein tüm nöronları "sarar" (sonuçta yok edilemez), bunun sonucunda kişi delirir ve çok geçmeden ölür. Prionların yeteneklerinin en çarpıcı tezahürlerinden biri, çok uzun zaman önce birçok ülkenin hayvancılık ve et endüstrisini neredeyse yok eden aynı süngerimsi ensefalit (“deli dana hastalığı”) idi.

Böyle bir otokatalitik (kendi kendine hızlanan) döngüyü durdurmak için, her "yanlış" prionun yok edilmesi gerekir. Bu örnek, otokatalitik döngünün korkunç bir güce dönüşebileceğini gösteriyor: Bir kez ortaya çıktığında aktif olarak çoğalacak ve kendini destekleyecektir ve onu durdurmanın çok zor olduğu ortaya çıkar. Yani o çok gizemli şeyin embriyosuna benziyor” canlılık Zaten defalarca evrimin itici gücü olarak gösterilmeye çalışılan şey.

Hayatın kökeninde RNA'nın rolü

Dünyadaki yaşamın başladığı birincil otokatalitik sistem, büyük olasılıkla, kendi kopyalarının sentezini katalize edebilen kısa bir RNA molekülü olabilirdi. Ortaya çıkan otokatalitik sistem, abiogenik olarak sentezlenmiş diğer RNA moleküllerini derhal absorbe etmelidir - bu tür RNA (polimeraz aktivitesine sahip), yalnızca kendi kopyalarını değil, aynı zamanda diğer "komşu" RNA'ların kopyalarını da sentezleyecek ve böylece seçim için malzeme haline gelecektir. Ve burada gösterildiği gibi şunu belirtmek oldukça uygundur: laboratuvar deneyleri, seçim ve hatta varoluş mücadelesi zaten en basit otokatalitik döngülerde açıkça ortaya çıkıyor - en "başarılı" (etkili) katalitik döngüler hızla "büyüüyor" ve daha az etkili "rakiplerini" "yerinden ediyor".

Dolayısıyla, RNA'nın yakın zamanda keşfedilen çeşitli katalitik (enzimatik) işlevleri yerine getirme yeteneği dikkate alındığında, böyle bir birincil RNA sisteminden, canlı bir hücrenin öncüsü olan sözde RNA organizması oldukça hızlı bir şekilde oluşturulabilir. Bu RNA organizması, metabolik ağına önce kısa, sonra daha uzun proteinleri "katarak", zaten yavaş yavaş bir genetik kodun oluşmasına yol açan RNA enzimlerine dayalı protein sentezi mekanizmalarını geliştirebilirdi ve modern mekanizmalar protein sentezi.

Evrim olasılık teorisine indirgenemez

Klasik evrim teorisine yapılan karakteristik itirazlardan biri, herhangi bir canlının yaratılışıdır. karmaşık eleman- örneğin yeni bir enzim - rastgele mutasyonların birikmesi sonucu (seçeneklerin rastgele numaralandırılması) olasılık teorisi açısından imkansızdır. Tipik bir "işlevsel" protein, birkaç yüz amino asit kombinasyonundan oluşur (yalnızca 20 temel amino asit vardır). Yaratılışçılar, bunun, rastgele bir arama yöntemi kullanarak en az 100 amino asitten "işlevsel" bir protein elde etmek için, Evrenin tüm varlığı için yeterli olmayacak kadar çok seçeneği sıralamanız gerektiği anlamına geldiğini ileri sürüyorlar. Çalışan bir proteinin rastgele kendi kendine bir araya gelme olasılığı, örneğin bir şehrin çöplük alanından geçen bir kasırganın sonucu olarak çöpten bir uçağın kendi kendine bir araya gelme olasılığıyla karşılaştırılır.

Bu argümanlardaki temel hata nedir? Aslında burada çok fazla hata var. Bunlardan en önemlilerinden biri şudur: ilerleyici evrimsel dönüşümler hiçbir şekilde tüm aşamalardan geçmenin sonucu değildir. olası seçenekler. Tipik olarak canlı sistemlerdeki tüm dönüşümler blok veya modüler montaj ilkesini kullanır. Birçok kez belirtildiği gibi, yaşamın ortaya çıkmasından önce bile, abiogenik sentez sırasında kısa amino asitler oluşmuş olabilir. protein molekülleri amino asitlerin rastgele kombinasyonlarıdır. Bu kadar kısa proteinlerin bile zayıf katalitik özelliklere sahip olduğu ve bu özelliklerin farklı moleküller için farklılık gösterdiği ortaya çıktı. Büyük, karmaşık, "gerçek" proteinler (ve bunların tüm türleri - hücrede bulunan tüm sözde protein aileleri), bu nispeten kısa parçaların (blokların) bir ila iki yüzünün kombinasyonundan oluşturulabilir. Bilinen proteinlerin yapısına bakılırsa doğada da tam olarak böyle bir olay yaşanmıştır.

simbiyoz

Karmaşık sistemleri basit olanlardan birleştirmenin blok ilkesi, simbiyoz olgusunda açıkça ortaya çıkar. Ökaryotların ortaya çıkışı, tüm yaşam tarihindeki en önemli iki evrimsel olaydan biri olarak zaten tartışılıyordu. Böylece ökaryotik hücre, birkaç hücrenin simbiyozunun bir sonucu olarak ortaya çıktı. farklı türler prokaryotlar - bakteriler. Bu bakteriler ilk olarak entegre bir bakteri topluluğunun bileşenleri olarak uzun bir süre boyunca var oldu. Aralarında istikrarlı bir etkileşim sistemi ve karşılıklı koordinasyon kurulduktan sonra bu bakteriler tek bir organizmada birleşti ve bu organizma ilk ökaryotik hücre oldu.

Simbiyoz diğer ilerleyici evrimsel dönüşümlerde büyük bir rol oynamış olabilir. En ünlü örnekler: mercanlar, likenler, geviş getiren hayvanlar, termitler. Simbiyoz fenomeni, diğer aromorfoz vakalarında büyük bir rol oynadı, ancak bu çok belirgin değildi.

Ön adaptasyon

Evrimde ön adaptasyonun (değişim için gizli olasılıklar) rolü de daha az önemli değildir. Yeni "işlevler" ve düzenleyici bağlantılar "yoktan" ortaya çıkmaz, ancak doğası gereği düzenleyici-metabolik ağda kaçınılmaz olarak mevcut olan büyük miktarda ikincil veya yan işlevlerden ve düzenleyici bağlantılardan ortaya çıkar.

Yeni genler genellikle eski genlerin çoğalması (bireysel bölümlerin iki katına çıkmasıyla sonuçlanan mutasyon) ve ardından genlerden biri eski ana işlevi koruduğunda ve ikincisi güçlendirildiğinde işlevlerinin "farklılaşması" sonucu oluşur. eski küçük işlevlerden bazıları.

İlerlemeyi hızlandırmak

Sonuç olarak, evrim teorisinin en tartışmalı konularından birine, evrimsel ilerlemenin otokatalitik (kendi kendini hızlandıran) doğasına değinmeden edemiyoruz.

Belirtildiği gibi fosil kayıtları, bir organizma ne kadar karmaşıksa, onun soyundan gelen bazı bireylerin daha da karmaşık hale gelme olasılığının da o kadar yüksek olduğunu göstermektedir. Yani evrimsel ilerlemede kendi kendine hızlanma (otokataliz) gibi bir şey vardır. Buna ne sebep olabilir? Bu konu modern evrim teorisinde son derece zayıf bir şekilde gelişmiştir, ancak yazara göre bir açıklama şu şekilde olabilir.

Evrim sırasında, uyum sağlama gereklilikleri (değişikliklere uygun olarak yeniden yapılanma yeteneği) arasında bir tür düzenleyici uzlaşma sağlanmalıdır. dış koşullar) ve yaşam sisteminin bütünlüğü. Organizmanın dış çevre ile ilişkisinin özelliklerine göre belirlenen ilk grup, dış düzenlemelerin rolünü arttırmaya çalışmaktadır (çevre koşullarındaki değişikliklere yeterince yanıt verebilmek için). Vücudun bütünlüğünün dikte ettiği ikinci grup, rolü arttırmayı amaçlıyor. iç düzenlemeler(böylece karmaşık bir sistemin birbirine uyum sağlayan tek tek parçaları ve fonksiyonları gelişip uyum içinde hareket eder).

Bu uzlaşmayı sağlama olasılıkları hakkındaki değerlendirmelerin rehberliğinde, evrimin yönünü belirleyen aşağıdaki şemayı oluşturabiliriz: komplikasyon → bütünlüğü koruma sorunu → düzenleyici bağlantıları içe çevirme → dış koşullara yeterli tepki verme sorunu → dış koşullara yeterli tepki verme ihtiyacı → yeni dış düzenleyici bağlantılar oluşturur → daha fazla karmaşıklık.

Bir organizma ne kadar karmaşıksa, tüm parçalarının koordineli çalışmasını sağlamak da o kadar zor olur. Bu kaçınılmaz olarak "iç" düzenleyici bağlantıların - genlerin ve "işlevsel" proteinlerin aktivitesinin - gelişmesine yol açar. daha büyük ölçüde bazıları tarafından düzenlenecek iç faktörler ve yalnızca doğrudan dış uyaranlarla değil. Düzenleyici bağlantıların "içe doğru" giderek tersine çevrilmesi, bedenin "kendi içine kapanmasına", kendi içsel durumuna yoğunlaşmasına ve değişime karşı daha savunmasız hale gelmesine yol açıyor gibi görünüyor dış faktörler. Karmaşık bir organizmanın bütünlüğünü koruma ihtiyacı ile dış koşullardaki değişikliklere yeterince yanıt verme ihtiyacı arasında bir çatışma ortaya çıkar. Bu çatışma çözülebilir:

1. yeni dış düzenleyici bağlantıların oluşturulması;
2. İç homeostazı koruyarak (örneğin sabit vücut ısısı) vücudun dış koşullardan bağımsızlığını arttırmak, böylece dış faktörlerdeki değişikliklerin vücutla çelişki yaratması daha az olasıdır. iç süreçler vücutta;
3. yapay yaratım veya kendisi için uygun koşulların bulunması (termit tepeleri, yuvalar, diğer konutlar); koşulların daha uygun olduğu yerlere aktif hareket (hayvanların göçü, kuş uçuşları).

Hiç şüphe yok ki, listelenen yollardan herhangi biri organizmanın daha da karmaşık hale gelmesini gerektirir. İlk yol, yeni dış düzenleyici bağlantıları devreye sokuyor - bariz bir komplikasyon. İkinci yol, metabolizmanın ve doku dokularının ilerici gelişimini gerektirir - burada da tüm sistemi karmaşıklaştırmadan kimse yapamaz. Üçüncü yol kalkınmayı içerir sinir sistemi — düzenleyici sistem en yüksek seviye.

Bu diyagramda pozitif mekanizmayı görebilirsiniz. geri bildirim: Sistemin karmaşıklığı çatışmaya yol açar ve bunun ortadan kaldırılması ancak daha fazla komplikasyonla mümkündür. Belki de ilerlemenin hızlanmasının temel nedeni de budur.

Ve işte evrim sırasındaki bir başka olası değişiklik zinciri: komplikasyon → birçok yeni inancın ortaya çıkışı (normdan, özellikle de organizmanın normal gelişim sürecinden plansız, rastgele sapmalar) → bütünlük ve yaşayabilirliğe yönelik bir tehdit → yeni düzenleyici bağlantıların ortaya çıkması ihtiyacı.

Bir hususa daha dikkat çekilebilir. Herhangi bir "temel komplikasyon" (yeni bir düzenleyici bağlantının ortaya çıkışı), otomatik olarak koşullar değiştiğinde ortaya çıkabilecek birçok yeni inancın ortaya çıkmasına yol açar. Kendini "tasarlanmadığı" koşullarda bulan yeni bir bağlantı (daha önce de belirtildiği gibi, tek bir ortak ağda yer alan ve sonuçta vücuttaki tüm süreçleri etkileyen), çeşitli "öngörülemeyen" etkiler üretebilir. Bunlar bir yandan yeni ön uyarlamalar ve yeni “seçim malzemesi” olurken, diğer yandan “öngörülemeyen”, rastgele sapmaların sıklığının artması sistemin bütünlüğünü ve yaşayabilirliğini tehdit ediyor. Bununla başa çık yan etki komplikasyon genellikle yalnızca daha fazla komplikasyonla mümkündür (örneğin, "sıkışık" bir düzenleyici bağlantıya yeni bir düzenleyici bağlantının eklenmesi ve öncekinin düzenlenmesi). Dolayısıyla bu yaklaşımla bile komplikasyon süreci otokatalitik hale gelir ve hızlanır.

Canlı doğanın gelişimi, daha az karmaşıktan daha karmaşığa, daha az mükemmelden daha mükemmele doğru gerçekleştirilir, yani ilerici evrim meydana geldi ve meydana geliyor. Paleontolojik verileri analiz ederken bu özellikle açıktır. Sedimentlerde ise Arkean dönemi Henüz hiçbir yaşam izi keşfedilmediyse, sonraki çağların ve dönemlerin her birinde organizmaların yapısı önemli ölçüde daha karmaşık hale gelir. Bu nedenle, canlı doğanın genel gelişim yolu basitten karmaşığa, ilkelden daha gelişmişe doğrudur. "İlerleme" terimiyle tanımlanan, canlı doğanın bu gelişme yoludur.

Evrim süreci, canlı organizmaların çevre koşullarına maksimum adaptasyonu yönünde sürekli olarak ilerlemektedir (yani, torunların atalarına göre uygunluğunda bir artış vardır). A. N. Severtsov, organizmaların çevreye uyum sağlama yeteneğindeki bu artışı biyolojik ilerleme olarak adlandırdı. Biyolojik ilerlemenin kriterleri şunlardır: 1) sayıların artması; 2) alanın genişletilmesi; 3) aşamalı farklılaşma - belirli bir taksonu oluşturan sistematik grupların sayısındaki artış. Biyolojik ilerleme, evrim sürecinin ana yönleri olan çeşitli yollarla sağlanır. Şu anda, aşağıdaki biyolojik ilerleme yolları ayırt edilmektedir: arojenez, allogenez ve katagenez.

Arogenez, temelde yeni adaptasyonlar edinen grubun etkisi altında başka bir adaptif bölgeye erişimi olan bir grup organizmanın gelişme yoludur. Biyolojik ilerlemeyi sağlamanın bu yolu aromorfoz veya morfofizyolojik ilerlemedir. Nispeten küçük ölçekte bir arojenez örneği, kuş sınıfının ortaya çıkması ve gelişmesidir (bir uçuş organı olarak kanadın ortaya çıkışı, metabolik süreçlerin yoğunluğunu önemli ölçüde artıran ve ısınmayı sağlayan mükemmel bir dört odacıklı kalp). kanlılık, beynin havadaki hareketi koordine eden bölümlerinin gelişimi).

Bitki dünyasında tipik arojenez, bitkilerin karada ortaya çıkması, açık tohumluların, kapalı tohumluların vb. ortaya çıkmasıdır.

Omurgasızlardaki tipik aromamorfozlar şunları içerir: vücut simetrisi, cinsel farklılaşma, akciğer solunumuna geçiş; kuşlarda ve memelilerde - iki kan dolaşımı çemberinin farklılaşması, akciğerlerin çalışma kapasitesinde bir artış vb. ile kalbin sağ ve sol yarıya tamamen bölünmesi.

Bitki gelişimindeki başlıca aromamorfozlar arasında doku ve organların ortaya çıkışı, gelişim döngüsünde nesillerin doğal değişimi ve çiçek ve meyvelerin oluşumu yer alır. Aromorfozlar temelde oluşturulur kalıtsal değişkenlik ve doğal seçilimdir ve geniş öneme sahip uyarlamalardır. Varoluş mücadelesinde avantajlar sağlarlar ve daha önce erişilemeyen yeni yaşam alanlarının gelişmesi için fırsatlar açarlar.

Allogenez, yakın ilişkili türlerde bazı özel adaptasyonların yerini diğerlerinin aldığı bir grup organizmanın evrim yönüdür ve genel seviye organizasyon aynı kalıyor. Biyolojik ilerlemeye ulaşmanın bu yolu, belirli adaptasyonların gelişmesinin bir sonucu olarak organizmaların herhangi bir dar (farklılaşmış) çevresel koşula nüfuz etmesiyle ilişkilidir. Bu tür özel adaptasyonlara allomorfoz veya idioadaptasyon denir.

Regresyon ve evrimdeki rolü. Biyolojik gerileme biyolojik ilerlemenin tam tersi bir olgudur. Karakteristiktir zıt işaretler: Bireylerin sayısının azalması, yayılış alanının daralması, grubun tür çeşitliliğinin kademeli veya hızlı bir şekilde azalması. Biyolojik gerileme bir türün yok olmasına yol açabilir. Ortak Neden biyolojik regresyon - bir grubun evrim hızının değişim oranından gecikmesi dış çevre. Evrimsel faktörler sürekli çalışarak değişen çevre koşullarına daha iyi uyum sağlar. Ancak koşullar çok keskin bir şekilde değiştiğinde (çoğunlukla kötü düşünülmüş insan faaliyetlerinden dolayı), türlerin uygun adaptasyonlar oluşturacak zamanı olmaz. Bu durum tür sayısında azalmaya, yayılış alanlarının daralmasına ve yok olma tehlikesine yol açmaktadır. Ussuri kaplanı, çita, kutup ayısı gibi büyük memeliler gibi birçok tür biyolojik gerileme durumundadır.

Morfolojik regresyon, belirli bir türün organizmalarının yapısında mutasyonlar sonucunda basitleşmedir. Bu tür mutasyonlar sonucunda oluşan adaptasyonlar, uygun koşullar sağlandığında, bir grubun daha dar bir yaşam ortamında bulunması durumunda biyolojik ilerleme yoluna girebilmesini sağlayabilir.

Davranış: evrimsel yaklaşım Nikolai Anatolievich Kurchanov

2.7. Evrim ve ilerleme

2.7. Evrim ve ilerleme

Genel olarak evrimin yönlerinin ve sıklıkla evrimsel "zirve" olarak sunulan insanın evriminin analizi, kaçınılmaz olarak şu soruya yol açar: ilerlemenin kriteri nedir? Bu konunun karmaşıklığına Charles Darwin tarafından dikkat çekilmiştir: “ Burada çok kafa karıştırıcı bir alana giriyoruz, çünkü doğa bilimciler daha yüksek bir organizasyon kavramıyla ne kastedildiğine dair evrensel olarak kabul edilebilir bir tanım henüz sunmadılar." J. Huxley'in ünlü paradoksu biliniyor: kim daha ilericidir - bir kişi veya hastalığına neden olan tüberküloz bakterisi? Bu konuyla ilgili tartışmalar günümüzde de devam ediyor.

J. Huxley, organik evrimin esas olarak uzmanlıkların geliştirilmesinden kaynaklandığını belirtti. Uzmanlık- Bu, belirli bir yaşam tarzına uyum sağlama verimliliğindeki artıştır. Ancak uzmanlaşma her zaman diğerlerinin daha verimli çalışabilmesi için bazı organların veya işlevlerin feda edilmesini içerir ve bu da gelecekteki değişim olasılıklarını sınırlandırır. Bu nedenle, bu tür bir evrim çoğu zaman bir çıkmazla ve grubun yok olmasıyla sonuçlanır. İlerleme biyolojik bir gelişmedir; bir çıkmazla sonuçlanamaz (Huxley J., 1954).

Tutarlı Darwinizm açısından bakıldığında, tüm organizmalar çevrelerine uyarlanmıştır - "yüksek" ve "aşağı" eşit derecede mükemmeldir. Anti-Darwinist kavramların temsilcileri de bu anlamda konuşuyor. Böylece Yu. V. Çaykovski, ilerleme kavramının gelenekselliğini bir kez daha gösteren çok ilginç bir tazminat ilkesi ortaya koyuyor. “Alt” organizmalar olarak sınıflandırdığımız bazı protistlerin hücreleri oldukça karmaşık yapılara sahiptir (Tchaikovsky Yu. V., 2006). Tazminat ilkesi, N. Bohr'un (1885–1962) tamamlayıcılık ilkesinin özel bir durumu olarak değerlendirilebilir; bunun günlük eşdeğeri “her şey bir şey pahasına”dır.

İnsanmerkezciliği bir kenara bırakırsak, o zaman ortak bir evrimsel olgunun özel bir durumu olarak kabul edilebilecek insan beyninin ilerici gelişimini (organların genişlemesi) vurgulamak için hiçbir nedenimiz kalmaz. Üstelik gelişmiş insan beyni, kaçınılmaz olarak onu sadece kendisini değil tüm biyosferi yok edebilecek bir felakete sürükler. Yüzlerce kitap artık "ilerlemenin paradoksları"na ayrılmıştır. Konunun karmaşıklığı yaratılışçılığın can damarıdır.

Pek çok yazar, evrimsel ilerlemeye ilişkin fikirlerin, teknik ilerlemeyle bir analoji yoluyla üretildiğini belirtmektedir. Enerji tüketiminin ve insanın teknik yeteneklerinin hızla artması, 20. yüzyılın ana mitlerinden birinin ortaya çıkmasına neden oldu. – teknolojik ilerlemenin sınırsızlığına dair bir efsane. Ancak 20. yüzyılın sonunda. başarılar bilimsel ve teknolojik ilerleme farklı bir biçimde ortaya çıktı (Horgan J., 2001). Kararsız doğaları ve yeni nesilleri sosyal sorunlar, insanlığın çevre felaketine yaklaşımı. Şu anda enerji tüketiminde katlanarak artan bir çağda yaşıyoruz ve buna atıklarımızda da benzer bir büyüme eğrisi eşlik ediyor. Teknolojik ilerlemenin yapısı çevresel krizin uğursuz bir gölgesini düşürüyor.

Adam aynı zamanda zekasının yeteneklerini de fazlasıyla abarttı. Artık genel olarak gerçekte sahip olunan ve kullanılan bilgi miktarının ne kadar olduğu kabul edilmektedir. ortalama insan Geçtiğimiz yüzyıllarda artmadı. Darwinizm'in ortak yazarı A. Wallace'ın (1823–1913) şu sözünü hatırlayalım: “ Ormanın sakinleri bizim ortalama üyemizden daha aptal değil bilimsel topluluklar " İnsan bilgisindeki giderek artan artış, zararlı etkileri daha önce defalarca dile getirilen hızlı uzmanlaşma yoluyla sağlanmaktadır (Ortega y Gasset H., 1997; Kurchanov N. A., 2000). 20. yüzyılın ikinci yarısı "Yaratılışın tacı"nın çürütülmesine adanmış, giderek artan bir literatür akışıyla karakterize edilir.

Bu bölümde tartışılan konular, ilerleyen sayfalarda tanışacağımız insan davranışının ve ruhunun kökenlerini anlamak için son derece önemlidir.