Эволюционные взгляды ученых ХХ века

Ху́го Де Фриз (1848-1935 гг.) – голландский ботаник, генетик.

Получил образование в Лейденском университете, с 1866 года изучал там ботанику и защитив в 1870 году дипломную работу о влиянии тепла на корни растений, несколько месяцев слушал лекции по химии и физике в Гейдельбергском университете и работал в лаборатории Юлиуса Закса в Вюрцбурге.

В 1878-1918 годах был профессором Амстердамского университета, а также директором амстердамского ботанического сада. После этого работал в Люнтерне в своём имении.

В 1877 году впервые измерил осмотическое давление у растений, ввёл понятия плазмолиз и деплазмолиз.

Переоткрыл и подтвердил в 1900 году, одновременно с К.Э.Корренсом и Э. Чермак-Зейзенеггом (1871-1962 гг.) законы Грегора Менделя.

Пришёл к выводу, что вид может распадаться на различные виды, наблюдая изменчивость ослинника (Oenothera). Это явление Де Фриз назвал мутациями, считая что биологические виды время от времени находятся в фазе мутирования. Разработал мутационную теорию.

Де Фриз пришёл к убеждению, что новые виды не возникают путём постепенного накопления непрерывных флюктуационных изменений, как считали дарвинисты, а путем внезапного появления резких изменений, превращающих один вид в другой. Уже и раньше подобные мысли высказывал русский ботаник С. И. Коржинский, однако он не подкрепил своих взглядов столь обильным фактическим материалом, как де Фриз.

Появление этих внезапных изменений, преобразующих один вид в другой, де Фриз назвал мутацией. Длительные поиски вида, который обладал бы этими мутационными изменениями, оставались безрезультатными до того времени, пока де Фриз не нашёл около Хилверсюма вблизи Амстердама (1886) большое количество двулетних дикорастущих растений из вида Ослинник Ламарка (Oenothera lamarckiana). Растения этого вида своим поведением полностью соответствовали взглядам де Фриза на процесс эволюции. Впоследствии выяснилось, что для видов рода Oenothera характерен полиморфизм по транслокациям (тип хромосомных перестроек). В результате скрещивания растений с различным набором транслокаций и последующего расщепления, получались потомки с хромосомами различной структуры, что приводило к изменению фенотипа.

АРРЕНИУС Сванте Август (1859-1927 гг.), шведский физико-химик, член Шведской Академии Наук (1901), почётный член академий и обществ многих стран, в т.ч. Академии Наук СССР (1926), почётный доктор университетов в Кембридже, Оксфорде, Бирмингеме и др.

Автор теории электролитической диссоциации, которая принадлежит к числу величайших обобщений химии 19 в. Окончил Упсальский университет, с 1882 работал в Физическом институте Академии Наук в Стокгольме, с 1895 профессор Стокгольмского университета, с 1905 директор Нобелевского института. Начав с 1882 изучение электропроводности разбавленных водных растворов кислот и других электролитов, Аррениус в 1887 пришёл к выводу, что молекулы их при растворении распадаются на электрически заряженные частицы – ионы. Теория электролитической диссоциации объяснила связь между явлениями, стоявшими, казалось бы, далеко друг от друга, например, между электрической проводимостью и реакционной способностью электролитов. Поскольку растворы широко распространены в природе и занимают важное место в практической деятельности, открытие Аррениуса помогло объяснить сложные вопросы не только в области физики и химии, но и биологии, геологии и др. Однако теория Аррениуса не учитывала всей сложности взаимодействия растворённых частиц друг с другом и с растворителем; её количеств, выводы оправдывались лишь для сильно разбавленных водных растворов. Дальнейшее изучение концентрированных растворов сильных электролитов и неводных растворов привело к созданию современного учения о растворах, которое не исключает теорию Аррениуса, а расширяет и дополняет её новыми обобщениями. Аррениусу принадлежат важные открытия в области учения о скоростях химических реакций, им дано уравнение, связывающее скорость реакции с температурой (уравнение Аррениуса, 1889).

Научные интересы Аррениуса не ограничивались физической химией. Он написал около двух сотен работ по различным вопросам химии, биологии, космогонии. В 1923 г. Аррениус высказал мысль, что основным источником энергии Солнца является энергия, выделяющаяся при термоядерной реакции образования гелия из водорода.

Аррениус занимался исследованиями по астрономии и астрофизике (температуры планет, теория солнечной короны, образование и эволюция небесных светил и др.), по приложению физико-химических законов к биологическим процессам. Гипотеза Аррениуса о вечности живого вещества и о переносе зародышевой жизни с одной планеты на другую была ошибочной.

Серге́й Серге́евич Четверико́в (1880, Москва – 1959, Горький) – выдающийся русский и советский биолог, генетик-эволюционист, сделавший первые шаги в направлении синтеза менделевской генетики и эволюционной теории Чарльза Дарвина.

Он раньше других учёных организовал экспериментальное изучение наследственных свойств у естественных популяций животных. Эти исследования позволили ему стать основоположником современной эволюционной генетики. В этой области Сергей Четвериков выступает как подлинный новатор, смотревший далеко вперед и определивший на многие десятилетия пути развития мировой биологической науки. Работы Четверикова, особенно его основной труд «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики», опубликованный в 1926 году, легли в основу синтетической теории эволюции.

Четвериков, пользуясь несложными математическими методами, доказал, что мутации (геновариации) в природных популяциях животных не исчезают, могут накапливаться в скрытом (гетерозиготном) состоянии и давать материал для изменчивости и естественного отбора. Таким образом, Четверикову удалось связать эволюционное учение Дарвина и законы наследственности, установленные генетикой. Эта статья С. С. Четверикова (1926) в настоящее время рассматривается как основополагающая работа для развития новой отрасли науки – эволюционной (и популяционной) генетики. Она считается важнейшей вехой в развитии эволюционной теории.

Четвериков выдвинул предположение о насыщении видов в природе возникающими мутациями и подчеркнул значение генетических процессов (мутация, свободное скрещивание, естественный отбор) и изоляции в видообразовании и эволюции, тем самым связав теорию эволюции Дарвина и генетики. Заложил основы эволюционной генетики. В работах 1920-х годах С. С. Четвериков обосновывает три основные посылки популяционной генетики:

Мутационный процесс в природных условиях протекает точно так же, как и в условиях лаборатории. Поэтому мы вправе распространять по крайней мере некоторые выводы, полученные в лаборатории, на природные ситуации.

Один из таких выводов – непрерывное во времени возникновение новых мутаций у всех видов живых организмов, другой – рецессивность большинства вновь появляющихся мутаций по отношению к аллелям дикого типа, распространенным в природных популяциях.

Характернейшей чертой природных популяций является преобладание в них панмиксии, что делает возможным приложение закона Харди - Вайнберга.

ОПА́РИН АЛЕКСА́НДР ИВА́НОВИЧ (1894, Углич – 1980, Москва) – русский биолог и биохимик, создавший теорию возникновения жизни на Земле из абиотических компонентов, академик Академии Наук СССР, Герой Социалистического Труда (1969).

С детства будущего ученого интересовала биология: он знал названия многих растений и условия их произрастания. В Московском университете Опарин слушал лекции К. А. Тимирязева.

В 1917 году окончил естественное отделение физико-математического факультета МГУ. В 1925 году он начал читать в МГУ курс лекций.

С начала 1935 года начинает свою работу институт биохимии Академии Наук СССР, основанный Опариным совместно с А. Н. Бахом. С самого основания Института Опарин руководил Лабораторией энзимологии, которая в будущем преобразовалась в Лабораторию эволюционной биохимии и субклеточных структур. До 1946 он является заместителем директора, после смерти А. Н. Баха – директор этого института. Трудами Опарина заложены основы советской технической биохимии: биохимии хлебопечения (совместно с А. Н. Бахом), сыроделия, виноделия, хранения овощей и др.

Учение Ч. Дарвина потрясло его, но одновременно оставило чувство неудовлетворенности: не была решена проблема происхождения живого. Этой проблеме Александр Иванович посвятил всю свою жизнь. 3 мая 1924 года на собрании Русского ботанического общества выступил с докладом «О возникновении жизни», в котором предложил теорию возникновения жизни из бульона органических веществ. В середине XX века были экспериментально получены сложные органические вещества при пропускании электрических зарядов через смесь газов и паров, которая гипотетически совпадает с составом атмосферы древней Земли.

В качестве протоклеток Опарин рассматривал коацерваты – органические структуры, окружённые жировыми мембранами.

В 1942-1960 гг. А. И. Опарин заведовал Кафедрой биохимии растений МГ, где читал курсы лекций по общей биохимии, технической биохимии, спецкурсы по энзимологии и по проблеме происхождения жизни.

В 1970 г. было организовано Международное научное общество по изучению возникновения жизни, первым президентом, а затем почётным президентом, которого был избран Опарин. Исполком ISSOL в 1977 г. учредил Золотую медаль имени А. И. Опарина, присуждаемую за важнейшие экспериментальные исследования в этой области.

ВЕРНАДСКИЙ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ (1863, Санкт-Петербург – 1945, Москва), российский естествоиспытатель, геолог, минералог, геохимик, организатор и историк науки, философ, общественный деятель. Академик Петербургской Ака демии Наук (1912), первый президент Украинской Академии Наук (1919). Член-корреспондент Британской ассоциации наук (1889), Парижской Академии Наук (1928) и др.

В 1881-1885 гг. студент физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета, где его учителем был В. В. Докучаев. С 1890 приват-доцент, с 1898 профессор Московского университета. Много ездил, много путешествовал, встречался с интересными людьми, был активным в общественной жизни, и всегда главным для него оставалась напряженная деятельность, движение научной мысли. Путешествовал в основном по Центральной и Восточной Европе, проводя геологические изыскания. В 1911 в знак протеста против репрессивных мер правительства в отношении Московского университета ушёл из него. С 1914 директор Геологического и минералогического музея Петербургской Академии Наук. С 1922 директор организованного им Радиевого института. В 1922-1926 гг. в Париже, читал лекции в Сорбонне, работал в лаборатории М. Склодовской-Кюри.

В 1927 г. организовал в Академии Наук СССР Отдел живого вещества, преобразованный в 1929 в Биогеохимическую лабораторию (директор в 1928-1945 гг.), ставшую впоследствии Институтом геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского. Вернадский был одним из организаторов Комиссии по изучению вечной мерзлоты (ныне институт). По инициативе Вернадского в 1937 г. была создана Международная комиссия по определению возраста пород радиоактивным методом, в 1939 – Комиссия по изотопам, в июне 1940 – Комиссия по урану.

Вернадский – один из основоположников генетической минералогии, геохимии, радиогеологии. Его работы, заложившие основы химико-генетического, или исторического, направления в минералогии, позволили установить связь между формой кристаллизации минерала, его химическим составом и генезисом. Вернадский выдвинул эволюционную теорию происхождения минералов. Вернадский выявил около 20 рядов химических элементов, дающих в природе изоморфные смеси соединений, и показал, что при определённых условиях в земной коре элементы одного ряда могут заменять друг друга при образовании общих для них минералов.

Вернадский впервые в России ввёл спектральный метод для решения геохимических задач. В монографии «Очерки геохимии» (1927) он выделил оболочки Земли, или геосферы (земная кора, океан, атмосфера), отличающиеся физико-химическими свойствами и термодинамическими условиями, разбил все химические элементы по распространённости в этих оболочках на «декады», уточнил содержание редких элементов в земной коре. Рассматривая геосферы как области подвижных физико-химических равновесий, Вернадский установил циклические элементы (С, О, Na, S, Ca, Fe и др.), участвующие в круговых процессах обмена между геосферами. Вернадский выявил геохимическую историю кремния и силикатов, марганца, брома, иода, углерода, радиоактивных элементов в земной коре, занимался изучением редких и рассеянных химических элементов в изоморфных соединениях и в рассеянном состоянии.

Представления Вернадского об участии «живого вещества» в геохимических процессах впервые определили задачи биогеохимии. Инициированные им исследования выявили роль организмов в миграции атомов химических элементов, в формировании атмосферы, гидросферы и литосферы, а также существование организмов-концентраторов Fe, Si, Ca, V и др. химических элементов, участие микроорганизмов в процессах выветривания горных пород и образовании месторождений полезных ископаемых.

Развивая мысль о радиоактивном распаде как эталоне времени и энергетическом факторе эволюции Земли, Вернадский поставил проблему определения возраста пород радиоактивным методом и положил начало радиогеологии. Предвидя будущее значение радиоактивных веществ как источников энергии, Вернадский с 1910 года проводил поиски месторождений руд радия и урана и химические исследования радиоактивных минералов.

Новое миропонимание, сложившееся у Вернадского в период 1-й мировой войны и охватывающее «и косную и живую природу с одной и той же точки зрения» («Философские мысли натуралиста». М., 1988), воплотилось в его концепции биосферы как целостной биогеохимической оболочки Земли, развивающейся по своим внутренним законам. В отличие от физической картины мира, где живое рассматривается лишь как более сложное проявление физико-химических закономерностей, в развитой Вернадским «биоморфной» картине мира «живое вещество», понимаемое как процесс совокупной жизнедеятельности всех организмов, населяющих Землю, выступает в его специфических особенностях как основополагающая планетарно-космическая сила. Живое и «косное» вещество изначально существуют в космосе, они не могут происходить друг от друга и различны по своим пространственно-временным свойствам. Полярный, диссиметрический характер пространственно-временной организации живого проявляется, в частности, в различии правого и левого, имманентности кривых линий и поверхностей (а не прямых, как в геометрии «косного» вещества), в необратимости эволюции биосферы, направленной, в отличие от термодинамической энтропии, не на распад, а на рост живого вещества и повышение уровня его организации (тогда как для «косного» вещества характерно обратимое во времени воспроизведение одних и тех же форм).

Вернадский считал, что жизнь – такая же вечная основа космоса, которыми являются материя и энергия. «Мы знаем, и знаем это научно, – твердил он, – что Космос без материи, без энергии не может существовать. И достаточно ли материи и без выявления жизни – для построения Космоса, той Вселенной, который доступный человеческому уму?». На этот вопрос он ответил отрицательно, ссылаясь именно на научные факты, а не на личные симпатии, философские или религиозные убеждения. «...Можно говорить о вечности жизни и проявлений ее организмов, как можно твердить о вечности материального субстрата небесных тел, их тепловых, электрических, магнитных свойств и их проявлений. С этой точки зрения таким же далеким от научных поисков будет вопрос о начале жизни, как и вопрос о начале материи, теплоты, электрики, магнетизма, движения».

Исходя из представления о биосфере как о земном, но одновременно и космическом механизме, Вернадский связывал ее образование и эволюцию с организованностью Космоса. «Для нас становится понятным, - писал он, - что жизнь есть явление космическое, а не сугубо земное». Эту мысль Вернадский повторял многократно: «...начала жизни в том Космосе, который мы наблюдаем, не было, поскольку не было начала этого Космоса. Жизнь вечна, поскольку вечный Космос».

Новую стадию биосферы, когда разумная деятельность человека приобретает планетарный масштаб, Вернадский называет ноосферой. Её важнейшими предпосылками Вернадский считает рост и всеобщее распространение научного знания, истины которого носят общеобязательный характер, развитие новых средств связи и достижение единства всего человечества, открытие новых источников энергии, отказ от войн, грозящих самоистреблением в современных условиях. Реализация идеала автотрофности человечества приведёт его к освобождению от необходимости получать энергию растительного, и животного мира. Дальнейшее развитие ноосферы будет связано с выходом человека в космос.

Учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере в наше время стало основой экологической стратегии человечества, от которой зависит его будущее.

Задания

Задание 1. Используя библиографические справки ученых различных эпох, приведенные выше, определите сторонниками, какой теории о происхождении жизни они были. Результаты анализа представьте в виде таблицы 1.

Таблица 1 – Анализ эволюционных взглядов ученых

Ф.И.О. ученого, его происхождение (год и место рождения)	Образование (где учился, какое научное учреждение окончил)	Методы и способы получения философских знаний (путешествия, встречи и знакомства)	Суть философии о происхождения мира и жизни	Теория происхождения жизни (сторонник или противник) (определяется на основе 4 столбца)	Труды и сочинения	Значение деятельности ученого
ФАЛÉС (640/624-548/545 до н.э.) – древнегреческий философ и математик из Милета (Малая Азия)	получил на родине хорошее образование, учился у жрецов	много путешествовал	все рождается из воды; все возникает из воды и в неё превращается	Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества	-	он «привез» геометрию из Египта

Задание 2. Изучив теоретический материал и заполнив таблицу 1, решите кроссворды.

А

 

1. Русский биолог и биохимик, создавший биохимическую теорию возникновения жизни на Земле.

2. Философ и теолог, учитель церкви, основатель томизма, член ордена доминиканцев; с 1879 года признан наиболее авторитетным католическим религиозным философом, который связал христианское вероучение (в частности, идеи Августина Блаженного) с философией Аристотеля.

3. Французский учёный-естествоиспытатель. первый, который попытался создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира.

4. Российский естествоиспытатель, геолог, минералог, геохимик, организатор и историк науки, философ, общественный деятель, автор концепции биосферы как целостной биогеохимической оболочки Земли.

5. Австрийский биолог и ботаник, основоположник учения о наследственности, позже названного по его имени.

6. Английский натуралист и путешественник, одним из первых пришел к выводу и обосновал идею о том, что все виды живых организмов эволюционируют во времени от общих предков.

7. Выдающийся французский микробиолог и химик, один из основоположников микробиологии и иммунологии, получил премию за разрешение вопроса о самозарождении жизни.

8. Первый русский учёный-естествоиспытатель мирового значения, энциклопедист, химик и физик, астроном, приборостроитель, географ, металлург, геолог, поэт, утвердил основания современного русского литературного языка, художник, историк и родослов, поборник развития отечественного просвещения, науки и экономики.

9. Швейцарский натуралист и философ, автор термина «эволюция».

10. Древнегреческий философ и учёный, ученик Платона, создатель логики, основатель психологии, этики, политики, поэтики как самостоятельных наук.

Б

1 Древнегреческий философ, представитель милетской школы натурфилософии, ученик Фалéса, автор первого греческого научного сочинения, написанного прозой «О природе».

2 Российский естествоиспытатель, геолог, минералог, геохимик, организатор и историк науки, философ, общественный деятель, автор концепции биосферы как целостной биогеохимической оболочки Земли.

3 Древнегреческий философ и учёный, ученик Платона, создатель логики, основатель психологии, этики, политики, поэтики как самостоятельных наук, автор «лестницы существ».

4 Философ и теолог, учитель церкви, основатель томизма, член ордена доминиканцев; с 1879 года признан наиболее авторитетным католическим религиозным философом, который связал христианское вероучение с философией Аристотеля.

 

5 Австрийский биолог и ботаник, основоположник учения о наследственности с помощью различных сортов гороха, позже названного по его имени.

6 Русский биолог и биохимик, создавший биохимическую теорию возникновения жизни на Земле.

7 Выдающийся французский микробиолог и химик, один из основоположников микробиологии и иммунологии, получил премию за разрешение вопроса о самозарождении жизни.

 

Контрольные вопросы

1 Назовите основные концепции возникновения жизни?

2 Какие системные картины материи и устройства мира сумели создать античные натурфилософы?

3 В чем сущность религиозной картины мира?

4 Назовите первых ученых сформировавших научные взгляды на мир.

5 Какими были эволюционные взгляды ученых XVI-XVII веков?

6 Чем знаменовался XVIII век в развитии науки и представлений о возникновении жизни?

7 Какие эволюционные идеи господствовали в период Нового времени?

8 Какой вклад русских ученых в развитие научных представлений об эволюции живого?