1859 року Чарльз Дарвін вперше розвинув теорію, згідно з якою еволюція живих організмів – результат процесу, який називається природним відбором. Тоді він нічого не писав про людину – в часи вікторіанської Англії це було доволі ризиковано у зв’язку з позицією офіційної церкви. І лише 1871 року науковець опублікував роботу «Походження людини та статевий відбір», чим заслужив нищівну критику: йому не пробачили того, що він пояснив природне походження людини механізмом селекції.
Сьогодні потрібно розуміти: еволюція має механізм – природний відбір, але не має мети; немає завдання створити більш досконалий організм, створити організм з іншою будовою. Результатом еволюції є відбір адаптованих організмів, вони можуть бути як складнішими, так і простішими, можуть бути й зовсім «неочікуваними».
Еволюція людини почалася тоді, коли на Землі зародилося життя. За сучасними даними, вік Всесвіту – 13,5 млрд. років. 4,5 млрд. років існує Земля. І життя на ній з’явилося дуже швидко – через мільярд років. Упродовж майже 2 млрд. років життя мало вигляд одноклітинних бактерій. Дещо більше, ніж 1 млрд. років тому з’явилися евкаріотичні організми. 200 млн. років тому виникли перші ссавці – трохи пізніше від перших динозаврів. Вважають, що історія людини Homo sapiens як окремого виду триває близько 200 тисяч років.
У школі нам розповідали про еволюцію людини як про успіх, прогресивний рух від напівзігнутих істот, мавп аж до царя природи – Homo sapiens. Я би хотів заперечити постулат лінійного розвитку. Бо не було такого прямолінійного руху. Більшість сучасних вчених сходяться на думці, що природа не прагнула створити людину. Чому людина взагалі виникла? Це одне з запитань, на які відповіді немає.
Чи походить людина від мавпи? Геноми сучасних мавп – шимпанзе, бонобо, горили, орангутана – відомі повністю, як і геном людини. Його прочитали 2003 року. Різниця між геномом шимпанзе та людини – 1,2%. Незначна. Ми з ними мали спільних предків, які жили приблизно 5-6 млн. років тому. Як вони виглядали, ми не знаємо. Однак завдяки так званому відкаліброваному генетичному годинникові бачимо, що гілка спорідненості істот, яка веде до орангутанів, відділилася 12–16 млн. років тому; та, що веде до горили – 6–8 млн. років тому. Найближчі наші родичі – шимпанзе. Але людина не походить від них. Вони, як і ми, 6 млн. років розвивалися по-своєму.
Ми разом із людиноподібними мавпами належимо до гомінідів, разом з нашими безпосередніми предками, що відділились від предків сучасних мавп – до підродини гомінінів. Перші їх представники з’явилися 7 млн. років тому в міоцені. Приблизно 2 млн. років тому існувало декілька ліній чи груп споріднених видів. Вони жили водночас у різних екологічних нішах на території Африки.
Від людиноподібних мавп нас відрізняє прямоходіння та більший об’єму мозку. Прямоходіння з’явилося щонайменше 4,5 млн. років тому. Ардіпітеки жили в лісах і стали на ноги до того, ніж, як вважалось раніше, почали пристосувалися до савани. Але об’єм їхнього мозку мало відрізнявся від того, що є в людиноподібних мавп. Вважають, що з появою роду Homo, 2 млн. років тому, об’єм мозку збільшується. Тоді змінюється вид діяльності: починають використовувати знаряддя праці та «одомашнюють» вогонь.
Homo erectus (людину прямоходячу) вважали такою, що першою вийшла з Африки. Проте сучасні дані спростовують це уявлення: попередні форми також виходили за межі Африки, інколи дуже довго затримувалися в Азії. Великим відкриттям стали рештки в Грузії, біля міста Дманісі. Їх вік – близько 1,8 млн. років. Належали вони виду Homo georgicus або «примітивному еректусу». Виявляється, Африку покинули ще тоді.
Реконструкція виду Australopithecus sediba, здійснена лише 3 роки тому, засвідчує: цей австралопітек з ознаками Homo, жив у Південній Африці паралельно з Homo habilis (людиною вмілою) та з Homo ergaster (людиною працюючою).
Homo habilis (людина вміла) ходила по землі 2,3–1,5 млн. років тому, її вважають членом нашого роду. Цей вид користувався знаряддями праці, цим, припускали, відрізнявся від австралопітеків. Але зараз знаємо, що й австралопітеки використовували знаряддя праці. Й людиноподібні мавпи ними користуються. В іншій, примітивній формі, але вони горіхи колють каменем.
Вид Homo erectus за будовою тіла дуже нагадує сучасну людину. З’явився він майже 2 млн. років тому. Його предкова форма невідома. Але його нащадком вважають Homo heidelbergensis, що довго проіснував в Азії, зник близько 300 тисяч років тому. Є шанси, що цей вид – предок сучасної людини.
600 тисяч років тому Homo heidelbergensis жили в Африці і Європі. Тоді клімат, подібний до африканського, й африканська фауна поширилися на територію Євразії. Homo heidelbergensis вважають предком неандертальців. Це ймовірно. Африканські форми так званих архаїчних sapiens мають за предків людини сучасного типу. Цілком можливо. Але ми не знаємо точно. Бракує знахідок, аби повно все зіставити в часі та географії.
Казахстанские ученые внесли весомый вклад в развитие общей биологии. В первую очередь следует назвать академика Б.А. Домб-ровского. Он является основателем нового направления в биологии -эволюционной сравнительной морфологии животных. Им впервые установлена большая роль коррелятивных взаимосвязей между органами и тканями различных животных, что очень важно для понимания закономерностей эволюции живых организмов.
Крупнейший ботаник, академик Н.В. Павлов впервые провел систематическое изучение флоры Казахстана. Профессор СР. Шварцман впервые провел исследование грибов Казахстана.
Академик Б. А. Быков является одним из создателей геоботаники. Весомый вклад в развитие биологической науки на посту вице-президента АН КазССР внес академик И.О. Байтулин, который основал новое направление ботаники — ризологию растений.
Объяснение:
Молекулы белков представляют собой линейные полимеры, состоящие из остатков α-L-аминокислот (которые являются мономерами), также в состав белков могут входить модифицированные аминокислотные остатки и компоненты неаминокислотной природы. Для обозначения аминокислот в научной литературе используются одно- или трёхбуквенные сокращения. Хотя на первый взгляд может показаться, что использование в большинстве белков «всего» 20 видов аминокислот ограничивает разнообразие белковых структур, на самом деле количество вариантов трудно переоценить: для цепочки из 5 аминокислотных остатков оно составляет уже более 3 миллионов, а цепочка из 100 аминокислотных остатков (небольшой белок) может быть представлена более чем в 10130 вариантах. Белки длиной от 2 до нескольких десятков аминокислотных остатков часто называют пептидами, при большей степени полимеризации — белками, хотя это деление весьма условно.
При образовании белка в результате взаимодействия α-карбоксильной группы (-COOH) одной аминокислоты с α-аминогруппой (-NH2) другой аминокислоты образуются пептидные связи. Концы белка называют N- и C-концом, в зависимости от того, какая из групп концевого аминокислотного остатка свободна: -NH2 или -COOH, соответственно. При синтезе белка на рибосоме первым (N-концевым) аминокислотным остатком обычно является остаток метионина, а последующие остатки присоединяются к C-концу предыдущего.
Уровни организации
Уровни структурной организации белков: 1 — первичная, 2 — вторичная, 3 — третичная, 4 — четвертичная
К. Линдстрём-Ланг предложил выделять 4 уровня структурной организации белков: первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Хотя такое деление несколько устарело, им продолжают пользоваться[4]. Первичная структура (последовательность аминокислотных остатков) полипептида определяется структурой его гена и генетическим кодом, а структуры более высоких порядков формируются в процессе сворачивания белка[23]. Хотя пространственная структура белка в целом определяется его аминокислотной последовательностью, она является довольно лабильной и может зависеть от внешних условий, поэтому более правильно говорить о предпочтительной или наиболее энергетически выгодной конформации белка[4].
Первичная структура
Основная статья: Первичная структура
Пример выравнивания аминокислотных последовательностей белков (гемоглобинов) из разных организмов
Первичная структура — последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Первичную структуру белка, как правило, описывают, используя однобуквенные или трёхбуквенные обозначения для аминокислотных остатков.
Важными особенностями первичной структуры являются консервативные мотивы — устойчивые сочетания аминокислотных остатков, выполняющие определённую функцию и встречающиеся во многих белках. Консервативные мотивы сохраняются в процессе эволюции видов, по ним часто удаётся предсказать функцию неизвестного белка[24]. По степени гомологии (сходства) аминокислотных последовательностей белков разных организмов можно оценивать эволюционное расстояние между таксонами, к которым принадлежат эти организмы.
Первичную структуру белка можно определить методами секвенирования белков или по первичной структуре его мРНК, используя таблицу генетического кода.
Вторичная структура
Основная статья: Вторичная структура
Вторичная структура — локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями. Ниже приведены самые распространённые типы вторичной структуры белков[23]:
α-спирали — плотные витки вокруг длинной оси молекулы. Один виток составляет 3,6 аминокислотных остатка, шаг спирали равен 0,54 нм[25] (на один аминокислотный остаток приходится 0,15 нм). Спираль стабилизирована водородными связями между H и O пептидных групп, отстоящих друг от друга на 4 звена. Хотя α-спираль может быть как левозакрученной, так и правозакрученной, в белках преобладает правозакрученная. Спираль нарушают электростатические взаимодействия глутаминовой кислоты, лизина, аргинина. Расположенные близко друг к другу остатки аспарагина, серина, треонина и лейцина могут стерически мешать образованию спирали, остатки пролина вызывают изгиб цепи и тоже нарушают α-спирали;
β-листы (складчатые слои) — несколько зигзагообразных полипептидных цепей, в которых водородные связи образуются между относительно удалёнными друг от друга (0,34 нм на аминокислотный остаток[26]) аминокислотами в первичной структуре или разными цепями белка (а не близко расположенными, как имеет место быть в α-спирали). Эти цепи обычно направлены N-концами в противоположные стороны (антипараллельная ориентация) или в одну сторону (параллельная β-структура). Также возможно существование смешанной β-структуры, состоящей из параллельной и антипараллельной β-структур[27]. Для образования β-листов важны небольшие размеры боковых групп аминокислот, преобладают обычно глицин и аланин;