1. Возникновение жизни на Земле
Все экологические ниши, пригодные для жизни, заняты биосферой. Возникла биосфера одновременно с возникновением жизни на Земле, первоначально (около 4 млрд. лет тому назад) в виде примитивных биоценозов (протобиоценозов) в первичном Мировом океане. Около 450 млн. лет назад биосфера начала занимать сушу, где, несмотря на гораздо более жесткие, чем в океане, экологические условия, эволюционировала в направлении максимального видового разнообразия. В результате соотношение числа видов животных и растений в Мировом океане и на суше составило в среднем 1: 5. Общая биомасса биосферы составляет около 85 – 100 млрд. т сухого органического вещества, в т.ч. в Мировом океане – 30 млрд. т.
Что касается возникновения жизни на земле и происхождения человека, то по этому вопросу ученые до сих пор не пришли к единому мнению. Существуют различные теории, имеющие свои доказательства правоты, и в то же время, многие ученые находят те или иные доводы, разрушающие эти теории.
Как возникла жизнь на Земле, как появились растения, животные и сам человек, всегда интересовало людей. Многие века и тысячелетия слагались красивые легенды, по своему объяснявшие эту тайну. Религии разных народов рассказывали о творческом могуществе Бога (бог Солнца, Иегова, Бог-Отец, Аллах), создавшего небо и землю, растения и животных, воды и человека. Философы и естествоиспытатели выдвигали различные гипотезы происхождения жизни. Некоторые из них считали, что жизнь вечна так же, как и мертвая природа: «Omnia vivum e vivo» (все живое из живого). Другие видя, как копошатся в испорченном мясе неизвестно откуда взявшиеся «червячки» – личинки мух, считали, что живые организмы, даже такие сложные как насекомые, способны «самозарождаться», появляться непосредственно из мертвой природы. Это мнение опровергнул Луи Пастер. Он доказал, что если в воду, бульон, мясо не попадут споры бактерий, растений, яйца насекомых и т.п., то никакого «самозарождения» не произойдет. В герметически закрытых сосудах, в стерилизованной среде живые организмы не появляются. Так как же и когда они возникли?
В ХХ веке развитие всех естественных наук привело к новым гипотезам в изучении происхождения жизни.
В 1924–1926 гг. В.И. Вернадский опубликовал свои первые труды о биосфере. В них он дал объяснение разнообразным фактам, наблюдениям над природой, наметил пути дальнейших исследований. Ученый обобщил все это, и в результате возникло целостное учение о биосфере.
Живые организмы разнообразны и распространены по всему земному шару в почве и в горячих источниках, на суше и в океане. В.И. Вернадский писал в книге «Биосфера»: «Живое вещество более или менее распределено на земной поверхности, оно образует на ней тонкий, но сплошной покров, в котором концентрирована свободная химическая энергия, выработанная им из энергии Солнца. Этот слой есть земная оболочка, биосфера, которая представляет одну из характерных черт организации нашей планеты». Понятие биосферы, т.е. области жизни, введено в биологию в начале ХIХ века знаменитым французским ученым Жаном Батистом Ламарком, а в геологию – в конце ХIХ века австрийским геологом Эдуардом Зюссом. Но учение о биосфере – тонком слое воздуха, в котором существует жизнь, – разработал В.И. Вернадский.
В.И. Вернадский отмечает наиболее характерные черты живой природы: ассиметрию составляющих их молекул и самих организмов (в отличие от строения кристаллов), огромное разнообразие форм и химическую активность.
Сущность своей концепции В.И. Вернадский объяснил так: «На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».
Стоит вдуматься только в такие цифры: науке известно около 2500 видов минералов, около 200000 видов растений и более миллиона видов животных. Характеризуя химическую активность организмов, достаточно сказать, что, если участие в каких либо процессах приводит к растворению, изменению или гибели веществ мертвой природы, то для живых организмов обмен веществ – это необходимое условие существования. Ф. Энгельс определил характерные черты жизни так: «…жизнь… заключается по существу в постоянном самообновлении». В работе «Биосфера» В.И. Вернадский писал: «Всякое живое вещество… совокупность «молекулярных вихрей».» «Всякий организм… постоянно неудержимо захватывает прямо или косвенно лучистую энергию Солнца и превращает ее в свободную, т.е. способную производить в работу химическую энергию».
Огромное разнообразие живых организмов проявляется во всем: в величине – невидимые даже под микроскопом вирусы и огромный баобаб, достигающий 18–25 метров в высоту и 45 метров в окружности; в сроках жизни – бактерии, делящиеся каждые 15 минут, и тот же баобаб, живущий 4–5 тыс. лет; степени подвижности – неподвижные растения, прикрепленные ко дну, некоторые водные животные, например губки, и быстролетящие насекомые и птицы; сложности строения – бесклеточная амеба и организмы, состоящие из многих миллиардов различных клеток, работающих согласованно.
Необозримо различие форм и образа жизни живых существ. Тем не менее для всех них характерна общность основных процессов и общность строения молекул, лежащих в основе жизни: белков, нуклеиновых кислот и макроэргических фосфорных соединений, обеспечивающих энергию химических процессов (это главным образом АТФ – аденозинтрифосфат).
Белки и нуклеиновые кислоты имеют чрезвычайно сложное строение. Они состоят из десятков тысяч атомов; белки – из сотен молекул аминокислот, нуклеиновые кислоты – из нуклеотидов. В зависимости от порядка расположения этих составных частей создается возможность почти бесконечного разнообразия белков и нуклеиновых кислот.
Эти молекулы обеспечивают основные жизненные функции: белки-ферменты – обмен веществ, а нуклеиновые кислоты – передачу наследственной информации. Исследования последних десятилетий показали, что эти молекулы способны к самовоспроизведению. Этот принцип матричного синтеза, механизм образования основных жизненных молекул, общий у всех организмов – от амебы до человека.
Общность химического строения и химических процессов у всех организмов, населяющих Землю, говорит об общности происхождения, а разнообразие организмов свидетельствует о длительной эволюции, которую прошла жизнь на Земле.
Английский физик Джон Бернал, занимающийся сейчас и вопросами происхождения жизни, в предисловии к книге, посвященной этой проблеме, пишет: «Биохимия показала, что химические основы земной жизни едины, как бы ни было велико видовое разнообразие, основные механизмы с участием ферментов характерны для всех живых систем на Земле, так же как и многие специфические молекулы, например, гемоглобин и хлорофилл, или…аденозинтрифосфат, играющий ключевую роль в процессах жизнедеятельности». И дальше: «Все это говорит о том, что биология – это наука, изучающая поведение некоторых распространенных химических систем, встречающихся на нашей Земле, которые, хотя и существуют в различных модификациях (за счет чего и создается огромное многообразие типов организмов), в своей основе, однако, едины. В 1946 г. в Принстоне я имел интересную беседу по этому вопросу с Эйнштейном. Из этой беседы я вынес заключение, что жизни присущ еще один элемент, хотя логически и отличный от элементов физики, но ни в коем случае не мистический, это элемент истории. Все явления, изучаемые биологией, образуют непрерывную цепь событий, и каждое последующее звено нельзя объяснить, не принимая в расчет предыдущее. Единство жизни вытекает из всей ее истории и, следовательно, является отражением ее происхождения».
О необходимости исторического подхода при изучении явлений жизни писал еще Климент Аркадьевич Тимирязев в лекциях «Исторический метод в биологии». Он отмечал, что исторический подход диктуется наличием эволюции организмов, постепенным возникновением ныне живущих форм. Эта эволюция доказывается не только данными палеонтологии, но и физиологической и морфологической общностью между далекими, на первый взгляд, видами. К.А. Тимирязев говорил, что исторический подход – основное достижение биологии второй половины ХIХ века.
Для биологии второй половины ХIХ века характерен исторический подход и понимание общности организмов, трактуемых уже на молекулярном уровне.
Каковы же современные гипотезы происхождения жизни на Земле и какую роль в этом процессе мог играть естественный радиационный фон?
Вопрос происхождения жизни, т.е. превращение неживой природы в живую, является одним из кардинальных в биологической науке. Решение его еще далеко от завершения.
По вопросу происхождения жизни на Земле между учеными постоянно ведутся дискуссии. Одни считают, что жизнь на нашей планете имеет сугубо земное происхождение, другие высказываются в пользу ее космического происхождения. Да, в межзвездном пространстве открыто большое число органических молекул, которые, попав в благоприятные условия, могут дать начало зарождению жизни и на планете Земля, и на других.
В пользу космического происхождения жизни на Земле недавно высказались американские ученые Ф. Крик и Л. Оргель. Свое заключение они сделали на основе изучения пропорций содержания химических элементов в окружающей среде и в живых организмах. В результате исследований они установили, что пропорции, химических элементов, в частности содержание молибдена на Земле и в биологических системах, различны. В более старых, удаленных от нас звездных системах содержание молибдена гораздо выше. На основании этого они считают, что жизнь на Земле имеет внеземное происхождение.
Однако большинство ученых – биологов, биохимиков и геологов, занимающихся изучением происхождения жизни на нашей планете, считают, что наша жизнь имеет исключительно земное происхождение. Основоположником этой гипотезы является советский академик А.И. Опарин, обосновавший ее еще в двадцатых годах. По этой гипотезе, как будет показано ниже, земная жизнь зародилась в океане. Пропорции химических элементов в биологических системах и в морской воде не противоречат этой гипотезе. Ученые располагают и другими фактами, подтверждающими земное происхождение жизни. Однако наука развивается, накапливаются все новые факты. Способы, формы и условия возникновения жизни на Земле, по всей видимости, были бесконечно разнообразны. Переход от неживой материи к живой одновременно мог идти по нескольким параллельным направлениям. И только, возможно, какое-то одно из них привело к появлению жизни на нашей планете в такой форме, какую мы наблюдаем в настоящее время.
В проблеме зарождения жизни в соответствии с теорией А.И. Опарина выделяют химическую и биологическую эволюцию. Каждый из этих этапов является весьма сложным.
По оценкам ученых, жизнь в окружающей среде зародилась около 2,5–3 млрд. лет тому назад. Однако до сих пор, несмотря на выдающиеся достижения научно-технической мысли, человечество не может дать исчерпывающего ответа на этот вопрос. Долгое время считалось, что новые организмы могут возникать при разложении других организмов, что неживые вещества являются источником образования живых существ. Религия рассматривает появление жизни как результат нематериального начала «высшего духовного мира», «души мирового духа», «жизненной силы», «божественного разума», «творческого акта» и т.д. С религиозных позиций сама материя безжизненна и является лишь материалом для образования живых организмов. Жизнь зародилась только потому, утверждает религия, что Бог вдохнул в безжизненную плоть живую частичку божества, которая постоянно поддерживает все живое на Земле. Другая теория проповедует точку зрения, согласно которой жизнь на нашу планету занесена откуда-то извне, из мирового пространства и, таким образом, отрицает материальный и верховный характер происхождения вещества. Согласно этой теории человек – не продукт Земли, а внесенный из космоса, аллохтонный гость, полностью завладевший ныне пространством нашей планеты. Поэтому и разрушительное влияние его на окружающую среду обитания столь необозримо сильно и «враждебно», как это бывает обычно, когда иноземный вид вторгается в уже сложившиеся, веками слаженно функционирующие сбалансированные биоценозы.
Одной из распространенных является материалистическая концепция, объясняющая происхождение жизни как определенный и закономерный результат исторического развития материи. Классическое определение жизни дал Ф. Энгельс: «Жизнь – есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел… Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, не находящееся в процессе разложения, мы без исключения встречаем явления жизни».
Получившая распространение теория возникновения жизни на Земле, разработанная советским ученым А.Н. Опариным, строится на том, что жизнь возникла в результате эволюции углеродистых соединений, химической эволюции и перехода химической энергии в биологическую. А.Н. Опарин и американский ученый Г. Юри считают, что первичная атмосфера, а с ней и жизнь, стали возможными благодаря совместному влиянию газообразного водорода, водяного пара, соединений углерода и азота. Теория А.Н. Опарина подтверждается работами ученых разных стран по абиогенному синтезу.
Среди других выделяется теория американского ученого С. Фокса, который изучает микросферы, представляющие собой шаровидные образования, возникающие при растворении и последующей конденсации полученных им абиогенно белковоподобных веществ. В процессе синтеза этих веществ из аминокислот образуются гуанин и жирные кислоты, что позволяет считать микросферы интересным объектом для изучения одного из путей появления клеток. Возможным путем возникновения фазовообособленных систем органических веществ могло быть и спонтанное образование поверхностных пленок и элементарных мембран. Такое предположение высказывает английский ученый Р. Голдейкер.
С гипотезой о происхождении жизни, послужившей основой исследований, продолжающихся и в настоящее время, тогда еще совсем молодой советский биохимик Александр Иванович Опарин выступил в 1924 г. Прошедшие три четверти века позволили уточнить и экспериментально доказать отдельные положения его теории.
Сущность ее заключается в следующем. В настоящее время в земных условиях сложные соединения углерода – органические вещества – образуются в результате жизнедеятельности организмов.
Но в далекие геологические эпохи условия на поверхности нашей планеты были другие. В атмосфере Земли не было или почти не было кислорода. Кислород в атмосфере Земли – продукт жизнедеятельности – результат фотосинтеза, осуществляемого растениями. Первозданная атмосфера состояла из метана, паров воды, водорода, аммиака, окислов азота и углерода. Через эту атмосферу легко проникала коротковолновая ультрафиолетовая часть солнечного излучения, которая сейчас задерживается в верхних слоях атмосферы озоном. Иными были условия температуры. В насыщенной парами воды нагретой атмосфере древней Земли часто сверкали мощные электрические разряды – молнии; вероятно, было значительно интенсивнее ионизирующее излучение земных пород, возможно, был интенсивнее поток космического излучения. В этих условиях мог произойти и, по-видимому, произошел абиогенный, т.е. не связанный с деятельностью организмов, синтез ряда органических соединений. Молекулы этих соединений попадали в воду первичного океана или мелких водоемов суши и образовывали, по выражению Опарина, «первичный бульон» – первичную среду, в которой затем, в течение сотен миллионов лет, шел процесс возникновения жизни.
В «первичном бульоне» происходили процессы полимеризации, укрупнения, т.е. соединения нескольких или многих одинаковых молекул. Некоторые из этих полимеров могли объединяться в комплексы, состоящие из тысяч молекул, и выделяться из раствора как обособленные системы. Некоторые из таких капель могли поглощать какие-то вещества из окружающего раствора, ассимилировать их, а другие вещества, наоборот, выделять во вне, т.е. они приобретали свойства примитивного обмена веществ. При этом коацерватные капли могли расти и даже размножаться – капли, ставшие слишком большими, делились на две или больше частей. Такие образования А.И. Опарин называет «протобионтами», т.е. предшественниками живых организмов. Постепенно у части протобионтов усложнялась внутренняя пространственная структура, молекулярное строение исходных полинуклеотидов и белковоподобных полипептидов становилась более упорядоченным, обмен веществ – более сложным. Протобионты путем длительной эволюции и естественного отбора стали способны повторять, воспроизводить свою структуру и вступили на путь биологического развития.
Так, по мнению А.И. Опарина, предбиологические системы приобрели на довольно поздней стадии эволюции механизм точного самовоспроизведения, который характеризует весь современный мир живых существ.
Другие исследователи иначе представляют себе процесс возникновения жизни. Д. Бернал считаем, что образование первых органических веществ могло происходить не в водной среде, не в гидросфере Земли, а в результате конденсации газов на поверхности твердых частиц (железа и силикатной пыли), в том числе и в космосе. Энергию для этих процессов давали солнечные вспышки и космическое излучение. Он считает, что упорядоченные молекулы белков и нуклеиновых кислот могли образоваться на добиологическом этапе эволюции, в процессе, аналогичном процессу кристаллизации.
Однако все исследователи сходятся в основном положении: жизнь, живые организмы произошли из неживой природы, причем биологической эволюции предшествовал длительный период химической эволюции – период образования и усложнения молекул органических соединений. Это был естественный процесс, связанный с притоком энергии, который проходил в специфических условиях, отсутствующих сейчас на Земле. Многие из предполагаемых условий абиогенного образования органических молекул можно воспроизвести в лаборатории.
Первые эксперименты в этой области были поставлены только в 1952 г. Стенли Миллером. Он сконструировал аппарат, состоящий, по сути дела, из двух колб и холодильника. В нижнюю колбу Миллер налил воду, затем выкачал из всего аппарата воздух, который был заменен газовой смесью, состоящей из водорода, метана и аммиака. После чего Миллер начал подогревать воду в нижней колбе, водяные пары поднимались в верхнюю колбу, из нее поступали в холодильник, где конденсировались, а образовавшаяся вода вновь стекала в нижнюю колбу. Таким образом, был смонтирован процесс круговорота воды в природе. Когда в аппарате начался процесс циркуляции содержимого Миллер подал на электроды, предварительно вмонтированные внутри аппарата, напряжение и между ними стали возникать электрические разряды, подобные молнии. Спустя несколько дней вода, находящаяся в нижней колбе, стала зам
Дальнейшие эксперименты С. Миллера, М. Кальвина, А.Г. Пасынского, С. Фокса и других исследователей показали, что эти важные биоорганические молекулы могут образовываться из простейших химических соединений под воздействием высоких температур, ионизирующих излучений, ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов. Так, при действии искровых разрядов на смесь, состоящую из метана, аммиака, водорода и паров воды, образуются различные аминокислоты. При температурных воздействиях на смеси аминокислот удается осуществить их полимеризацию и получить белковоподобные соединения с определенной последовательностью аминокислотных остатков. В модельных опытах осуществлен синтез и нуклеотидных компонентов.
Именно в подобных условиях взаимодействия воздуха, воды, камня и родилось когда-то живое вещество. В настоящее время его развитие изучено сравнительно хорошо. Условно выделяют три этапа: добиогенный – «колыбель», биогенный – «детство и юность», антропогенный – «зрелость».
Первый – добиогенный – этап был самым долгим. Свыше 3 млрд. лет. В поверхностной части земной коры в этот период могли уже существовать различные микроорганизмы. Пусть в атмосфере еще было мало кислорода. Пусть углекислый газ составлял основное в добиогенной атмосфере. Невидимое глазу живое существо могло приспособиться и к этим совсем не похожим на современные условиям.
В те отдаленные геологические эпохи природа начала заботиться о благосостоянии современных обитателей Земли. Накапливались огромные запасы будущих железных руд – джеспилитов. Видимо, тогда существовали особые условия для рудообразования, не сравнимые с условиями в другие геологические периоды. В ту пору и морские воды были не такими солеными. Их засолению способствовала зарождающаяся жизнь.
С образованием первичных примитивных организмов – пробионтов – закончилась химическая эволюция материи и история возникновения жизни. После этого начался биологический этап развития, началась эволюция живых существ от наиболее примитивных до современных высокоорганизованных растений и животных.
Интенсивное развитие живых организмов ввело в действие механизм фотосинтеза. И сам ход истории постепенно приводил нашу планету ко второму – биогенному – этапу ее развития. Он гораздо короче первого. Длился около 600 млн. лет. Однако его воздействие огромно. На смену простейшим существам стали приходить разнообразные виды животных и растительности. В это время на Земле неоднократно на месте морей поднимались горы, а суша превращалась в подводное царство. Геологи даже отмечают особые бурные периоды изменения лика планеты. Создавались горные цепи, долины и водоемы, расчленяя земную поверхность на самостоятельные участки. Это давало толчок к более быстрому развитию органического мира. Он обновлялся, становился многообразнее. Ведь, чтобы выжить, требовалось приспособиться к новым природным условиям.
Правильность такого мнения подтверждает и современность. На огромных просторах Русской равнины насчитывают тысячи видов растений, а на небольшом по площади Кавказе их поселилось почти в 2 раза больше. Притом половина этих видов встречается только здесь. Очень долго, то спокойно, то бурно создавалась новая оболочка планеты. А вот ее название появилось чуть больше века назад, когда стали говорить о биосфере. Эта сложная система включает в себя и части косных оболочек (атмосферы, гидросферы, и литосферы), где происходят биологические процессы.
Их первоначало уходит в глубь бесконечного времени. По подсчетам академика А.П. Виноградова, это было почти 2 млрд. лет назад. Впрочем, время возникновения биосферы можно определить лишь приблизительно в результате изучения останков вымерших древнейших организмов и растений. Потребовалось найти ей и свое место среди косных оболочек, условно выделив ландшафтную сферу. Она как бы вмещает все живое на Земле. Сравнить такую сферу можно с гигантским парником. Есть у него верхний и нижний защитные экраны. Первый расположен на высоте около 15 км. Здесь затухает разрушительное воздействие космических излучений. Нижний экран спрятан в недрах, его граница там, где в темных глубинах исчезают любые проявления жизни.
Лучи жаркого Солнца приносят планете необходимое тепло и энергию. Они поддерживают жизнь земного «парника». Внутри него господствует биосфера, преобразуя в свою очередь все окружающее. Однако живое в отдельности не долговечно. Академик В.И. Вернадский предположил, что отмершая часть биосферы, обогащенная энергией живого вещества, постепенно опускается в глубокие недра. Там под действием высоких температур и давления отдает накопленную энергию, активно участвует во многих подземных процессах. Поэтому в глубинах нашей планеты действуют не только собственные внутренние процессы. Все гораздо сложнее, взаимосвязаннее.
Перед проявлением человека на Земле природа несколько раз переделывала живой мир. Кого-то, вроде гигантских динозавров, удаляла навсегда, кого-то совершенствовала, приспосабливая к изменяющимся условиям окружающей среды. Ученые подсчитали: если всю биомассу планеты с момента ее зарождения равномерно распределить по поверхности, то Земля покрылась бы слоем толщиной 80 км. На первый взгляд, почти невероятные цифры. Однако научно обоснованы. Почему же в самом деле такого не происходит?
В природе действуют регулирующие силы. Они не допускают одностороннего развития и обеспечивают естественное равновесие. Совсем не случайно из многих миллиардов тонн отмирающего живого вещества лишь около 1/100 превращается в горные породы, а остальное в летучие газы. Будь иначе, планета распухла бы, словно на дрожжах. И вот представьте ко всему этому недавно (недавно с точки зрения геологов – несколько сотен тысяч лет назад) присоединился будущий человек – архантроп, который начал свою жизнь в трудных условиях межледниковых периодов.
Проблема развития человека на всех этапах от обезьяны до Homosapiens к настоящему времени во всех деталях не решена еще до конца. Однако в общем плане она уже ясна ученым. Исследователями составлено несколько схем развития предков человека и приматов.
Биохимик Д. Коне на основе молекулярно-биологических исследований построил в 1970 г. генеалогическое дерево приматов и человека. Их предком является мелкое крысоподобное существо – плезиадапис, кормившее своих детенышей молоком и жившее примерно 60 млн. лет назад. От общей ветви приматов и человека примерно 40 млн. лет назад отделились полуобезьяны: лемуры, лори и долгопяты. Затем от общей ветви примерно 30 млн. лет назад произошло отделение обезьян Нового и Старого Света.
2. Этапы эволюции предков человека
Первой человекообразной обезьяной считается дриопитек, который лазил по деревьям и жил 20 млн. лет назад. Около 14 млн. лет назад линия дриопитека разделилась на две ветви: человекообразных обезьян и гоминидов. Однако ряд ученых, кроме этих двух ветвей, выделяет еще и третью ветвь – огромных обезьян «гигантопитеков», массой до 500 кг и имевших рост до 3 м.
| Насекомоядные | ||||||||||
| ¯ | ||||||||||
| Парапитеки | ||||||||||
| ¯ | ¯ | |||||||||
| Дриопитеки | ДДї | Проплиопитеки | ||||||||
| ¯ | ¯ | ½ | ¯ | ¯ | ||||||
| Шимпанзе | Горилла | ½ | Гиббон | Орангутан | ||||||
| ¯ | ||||||||||
| Австралопитеки | ||||||||||
| ¯ | ||||||||||
Архантропы – древнейшие люди (обезьянолюди; питекантроп, синантроп и др.) |
||||||||||
| ¯ | ||||||||||
Палеоантропы – древние люди (неандертальцы) |
||||||||||
| ¯ | ||||||||||
Неоантропы (кроманьонцы, современные люди) |
||||||||||
Рис. 1. Этапы эволюции предков человека (антропогенеза)
Считается, что несколько миллионов лет тому назад они вымерли. Однако, возможно, небольшое число групп таких гоминидов дожило и до нашего века, о чем не так давно сообщалось в журнале «Техника молодежи»
Ветвь человекообразных обезьян дала предков современных обезьян: гиббона, орангутанга, гориллу и шимпанзе, являющихся современными близкими родственниками человека.
Ветвь гоминидов привела к появлению рамапитека, которого большинство антропологов считает отдаленным предком человека, жившего 10–12 млн. лет назад. Похож он был больше на человекообразных обезьян, чем на человека. Его останки найдены в южной и восточной Африке и южной Азии.
Меньше всего сведений имеется у антропологов о периоде 10–3,5 млн. лет тому назад. Для этого интервала практически отсутствуют сведения о предках человека. Ко времени 3,5–1,5 млн. лет тому назад на Земле появилось несколько ветвей австралопитеков: африканского, массивного, развитого и др. В борьбе за существование австралопитек африканский и австралопитек массивный не выдержали конкуренции с хищниками и австралопитеками развитыми, являющимися, по мнению антропологов, древними предками человека, давшими особую ветвь развития, которая в дальнейшем также не была прямой. Местообитанием австралопитека развитого является юго-восточная Африка.
Долгое время считалось, что колыбелью человека является именно этот регион. Однако в последнее время останки человекообразных существ стали находить в южной Азии (Пакистан).
Таблица 1. Происхождение человека
| Название | Стадия | Описание |
| Дриопитек | Первая человекообразная обезьяна | лазил по деревьям; жил около 20 млн. лет назад |
| Рамапитек | больше похож на человекообразных обезьян, чем на человека; жил около 10 – 12 млн. лет назад | |
| по периоду с 10 до 3,5 млн. лет данных нет | ||
| Австралопитек | Обезьяночеловек | ходил на двух ногах, употреблял примитивные орудия; жил около 3,5 млн. лет назад |
| Человек умелый Homohabilis | Древнейшие люди | ходил на двух ногах, изготовлял примитивные орудия из гальки; жил около 2 млн. лет назад |
| Человек выпрямленный Homoerectus | ходил прямо, пользовался огнем и рубилами; жил около 1,8 млн. лет назад | |
| Питекантроп | использовал и изготовлял каменные орудия, умел пользоваться огнем; жил около 690 тыс. лет назад | |
| Синантроп | одевался в шкуры, умел добывать и поддерживать огонь | |
| Неандерталец | Древние люди | появляются первые зачатки речи, основное общение с помощью жестов и нечленораздельных звуков; жил около 250 – 300 тыс. лет назад |
| Кроманьонец | Первые современные люди | приручал домашних животных, употреблял для общения членораздельную речь, сохранились наскальные рисунки; жил около 40 тыс. лет назад |
| Человек разумный – Homosapiens | Современный человек | присущи все особенности современного человека |
Для объяснения скачков в развитии предков человека и других животных учеными выдвинуто несколько гипотез. Одна из них эволюцию человека связывает с дрейфом континентов или, точнее, дрейфом тектонических плит. Примерно 50 млн. лет тому назад индостанская плита стала надвигаться на азиатскую. В результате примерно 14 млн. лет назад тропический климат в близлежащих районах стал сменяться умеренным. В результате таких пертурбаций, по мнению антропологов, и возник в южной Азии рамапитек. Выйдя из леса, он стал гораздо быстрее развиваться, чему способствовало прямое хождение.
В последние годы для объяснения скачков в развитии человека ученые-генетики выдвинули гипотезу, в основу которой положены генетические преобразования, происходившие в организме предков человека. Такие изменения, по мнению генетиков, связаны исключительно с мутационными воздействиями.
Г.Н. Матюшин полагает, что превращению обезьяны в человека способствовала повышенная радиация местности, в которой обитали предки человека и обезьян. В юго-восточной Африке обнаружено наибольшее число останков древнего человека. К этому региону приурочиваются и огромные месторождения урановых руд, образовавшихся 3 – 4 млн. лет назад. Именно к этому периоду относится возникновение нового звена в цепи превращения потомков рамапитека в людей. Ученые считают, что повышение радиации на 3–4 рентгена в год приводит к увеличению в 2 раза рождаемости детей с измененными наследственными признаками.
Г.Н. Матюшин выдвинул еще одну мутационную гипотезу, связанную с инверсией геомагнитных полюсов Земли. Такие изменения в направлениях магнитного поля происходят постепенно. И в течение примерно 5 тыс. лет напряженность земного поля практически отсутствует. В этот период происходит нарушение радиационных поясов Земли. В итоге космическая радиация начинает достигать поверхности земли и воздействовать на живые организмы. Ее дозы резко возрастают. Это и приводило в прошлом к интенсивным мутациям у живых организмов и, в частности, у предков человека.
Развитие австралопитека развитого, как считают многие антропологи, привело к появлению человека умелого. Радиация, действовавшая на него в течение тысячелетий, настолько изменила его анатомически, что скелет его ослаб, утратил былую мощь и мускулатуру, человек в значительной степени выпрямился. В результате длительной эволюции и инверсии магнитного поля австралопитек превратился в современного человека. Во времена, когда жил человек умелый (примерно 2 млн. лет назад), на Земле имела место новая инверсия магнитного поля. Ко времени 1,8 млн. лет тому назад человек окончательно выпрямился и научился пользоваться огнем и рубилами. Тогда человек начал овладевать основами примитивной культуры.
На смену человеку выпрямленному 690 тыс. лет назад пришел питекантроп. В это время также произошло изменение магнитных полюсов Земли. Наиболее ранние представители современного человека – неандертальцы – появились 250–300 тыс. лет назад. К этому времени опять произошла инверсия магнитного поля, в результате чего вымерли питекантропы и появились неандертальцы, жившие на Среднем и Ближнем Востоке, в Африке и в Европе. Просуществовал он до времени 150–300 тыс. лет назад.
Современный человек, по мнению антропологов, является предком раннего неандертальца. Эта ветвь 40 тыс. лет тому назад привела к появлению кроманьонца, непосредственного нашего предка. Появление его также связывают с последней инверсией магнитного поля Земли. Кроманьонец был распространен в Европе, Африке, Америке и Китае.
Самой древней цивилизацией на Земле некоторые ученые склонны считать легендарную Атлантиду, расцвет которой относят ко времени 30–20 тыс. лет тому назад.
Вопрос о предках человека современные ученые трактуют по-разному. Одни считают, что все расы произошли от одного предка (неандертальца). Другие считают, что они возникли от разных предков.
Из всего вышеизложенного видно, какие этапы преодолел человек в своем развитии на длительном пути эволюции. Антропогенез (процесс историко-эволюционного формирования физического типа человека, первоначального развития его трудовой деятельности, речи, а также сложения общества) протекал под действием биологических и социальных факторов (рис. 2.). Причем, социальные факторы были ведущими в становлении Homosapiens.
| Движущие силы антропогенеза | ||||||||||||||
½ ½ |
½ ½ |
Трудовые операции | ||||||||||||
| ¯ | ¯ | b | ||||||||||||
| Борьба за су-ществование | ¬ |
Биологи-ческие | Социаль-ные | ® | Общественный труд и образ жизни | |||||||||
Естественный отбор |
½ ¯ |
½ ¯ |
¯ |
|||||||||||
| Наследственность, | Сознание | ¬¾¾¾® | Речь | |||||||||||
| изменчивость | ¯ | ¯ | ||||||||||||
| Воспитание, образование | ||||||||||||||
Рис. 2. Взаимосвязь между биологическими и социальными факторами антропогенеза
Благодаря живому веществу поддерживается взаимосвязь и взаимообусловленность всех компонентов в биосфере. Эта связь, иносторонняя и разнообразная, дает основание определить биосферу как гигантскую экологическую систему, в которой человек выступает, с одной стороны, как биологическая единица всей системы, а, с другой – как активный ее преобразователь. Так как воздействие человека на природу непрерывно усиливается, роль общества по отношению к биосфере должна сводиться к сохранению в ней установившихся закономерностей и связей или к замене их такими, которые не ухудшали бы биофизическую среду, а улучшали ее.
Литература
1. Основы экологии: Учеб. пособие. – Донецк: ДонГАУ, 2009. – с.
2. Руденко В.П. Природно-ресурсний потенціал Української РСР // Изв. АН СССР. Сер. геогр. – 2009. – №5. – С. 88
3. Разумихин Н.В. Природные ресурсы и их охрана. – Л., 2008. – С. 138.
4. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. - М.;