Все записи
23:15  /  15.10.17

1283просмотра

Радиация – главная движущая сила эволюции

+T -
Поделиться:

Биологическая эволюция — процесс развития живой природы. Чарльз Дарвин первым сформулировал теорию эволюции путём естественного отбора. Сегодня существует несколько эволюционных теорий, среди которых основной является синтетическая теория эволюции (СТЭ), которая связывает последовательно генетические мутации и естественный отбор.

В основе генетических мутаций лежит мутационная и рекомбинационная изменчивость генетического материала. Рекомбинационная изменчивость означает возможность передачи генов от одного организма к другому. Этот вид изменения генов широко распространен среди бактерий и вирусов, меньше распространен среди растений (селекция) и еще меньше среди животных. У животных и у человека поражение вирусами, которые встраиваются в геном клетки, обычно вызывают болезни, которые поражают соматические клетки организма и не передаются по наследству, так как заражение вирусами половых клеток обычно вызывает гибель зародыша на самой ранней стадии развития. Находящиеся в геноме человека отрезки генов, которые являются остатками провирусов, появившихся в нашем геноме 10-50 млн. лет назад, занимают около 8% генома и при активизации вызывают разные болезни. Поэтому такая рекомбинационная изменчивость практически не имеет значения в эволюции животных и человека. Например, у человека не может измениться структура ДНК его клеток, если он употребляет растительную или животную пищу, чего не понимают противники ГМО.

Мутационная изменчивость у животных является основной. Мутации бывают спонтанными и индуцированными. Спонтанные возникают редко, они как бы возникают сами по себе, но все равно среди причин этих мутаций обычно первой указывается радиация. Чаще встречаются индуцированные мутации, главной причиной которых также является радиация. В настоящее время ученые используют радиацию с целью получения индуцированных мутаций у грибков, насекомых и растений. Благодаря чему появились дешевые и мощные препараты пенициллина, появилась возможность выделить более производительных самцов тутового шелкопряда, вывести устойчивые к болезням сорта сельскохозяйственных растений и др.  

Биологическое действие ионизирующего излучения хорошо изучено и описано в учебниках по медицинской радиологии (с.300-304). На молекулярном уровне это излучение воздействует на молекулы ДНК, которые находятся в половых клетках (сперматозоидах и яйцеклетках) и передают наследственную информацию человека. Вообще ионизирующим излучение называется потому, что оно образует ионы из молекул той среды, через которую оно проходит. При этом изменение молекулы ДНК происходит как в результате прямого повреждающего воздействия излучения на молекулу ДНК, так и опосредованно, через воздействие ионов, или так называемых свободных радикалов, которые образовались в содержимом ядра клетки под воздействием излучения. Причем существующее в радиобиологии правило Бергонье—Трибондо подчеркивает, что более чувствительными к облучению являются те клетки, которые быстрее размножаются и являются менее дифференцированными. Это правило целиком и полностью касается, в первую очередь, половых клеток.

Мутации способны изменить гены и вызвать появление у живых организмов новых генов, которые иногда приводят к появлению полезных признаков и свойств, позволяющих популяции увеличиться и завоевать новые среды обитания. Естественный отбор отбирает и закрепляет эти новые и полезные генетические отличия у последующих поколений популяции, а неудачные мутации естественный отбор отметает. Однако само по себе постоянное облучение нужного эффекта не дает. Вообще, любые изменения сами по себе практически не могут возникнуть в постоянной однородной среде. Поэтому эволюция быстрее всегда происходит на границе сред обитания и при изменении интенсивности излучения. Например, новые прогрессивные виды животных быстрее возникали на границах таких сред, как вода, воздух, земля и излучение Солнца, т.е. на побережье морей и океанов, где возникли первые земноводные, и куда до сих пор человека тянет на отдых. Причем под водой практически исчезают высокоэнергетические корпускулярные излучения (альфа-, бета- и др.) даже на малой глубине, а интенсивность ультрафиолетового и гамма-излучения значительно падает с увеличением глубины. При этом слой половинного поглощения гамма-излучения для воды составляет 18см.

В процессе своего геологического развития на Земле сложились такие условия, которые на данном этапе развития наших знаний об окружающем нас мире представляют наше планету, как уникальную в своем роде, при отсутствии достоверных фактов существования в других уголках Вселенной развитых форм жизни и цивилизаций. Время от времени на Земле происходило существенное увеличение интенсивности уровня радиации в результате глобальных катастроф, которые давали мощный импульс биологической эволюции. Катастрофами эти периоды жизни на Земле назывались потому, что они сопровождались гибелью большого количества живых существ. Эти вымирания приводили не только к исчезновению доминирующих видов животных, но и к распространению новых видов живых организмов, таких, как млекопитающие и птицы. Известные палеонтологам массовые вымирания объясняются как земными процессами планетарного масштаба, так и внешними факторами — ударами комет и астероидов, действием космического излучения, а цикличность внешних факторов связывают с вращением Солнечной системы вокруг центра нашей спиральной Галактики с прохождением через её рукава, вспышками сверхновых звезд, периодическим ослаблением защитного магнитного поля Земли, вызванное его инверсией и др. Причем значительное повышение уровня радиации происходит также от падения крупных комет и астероидов, от длительных мощных извержений вулканов, т.к. выброс мелкодисперсной пыли на большую высоту приводит к разрушению озонового слоя Земли, как недавно убедительно показал на компьютерной модели д-р Чарльз Бардин из Национального центра атмосферных исследований США.

В случаях с наиболее крупными массовыми вымираниями, вероятно, была комбинация нескольких факторов, которые могли совпасть по времени, в том числе периодическое повышение солнечной активности, которое мы регулярно наблюдаем и в наше время. Ведь Солнце представляет собой по сути большой термоядерный реактор, который излучает все виды излучений. И, кроме такого приятного для человека теплового и видимого излучения, Землю облучает весь спектр корпускулярного и фотонного ионизирующих излучений, от которых нас защищают магнитное поле и озоновый слой Земли. После таких радиационных катастроф доминирующее положение на земле заняли млекопитающий и птицы, которые отличались, в первую очередь, не более прогрессивным строением сердечно-сосудистой или дыхательной системы, а лучшей защищенностью своих критических органов и потомства от ионизирующего излучения.

О негативном влиянии космической радиации вспомнили в последнее время в связи с планируемым И.Маском полетом на Марс и построением там базы поселенцев. Оказалось, что осуществление такого полета очень проблематично в связи с тем, что астронавты могут получить значительную дозу радиации, которая может вызвать лучевую болезнь и негативно сказаться на будущем потомстве. Ведь до сих пор все пилотируемые космические корабли летали в пределах защитного магнитного поля Земли, которое достигает Луны и даже выходит за её орбиту, хотя и сильно ослабляется с расстоянием. А если строить корабли с очень толстой металлической стенкой, надежно защищающей от космической радиации, то такой корабль станет слишком тяжелым для того, чтобы достигнуть Марса. Кроме того, отсутствие у Марса собственного магнитного поля заставит возможных будущих поселенцев жить под землей для защиты от космического излучения. И хотя человек является одним из самых приспособленных к действию радиации живых организмов на Земле, так как менее приспособленные организмы уже давно вымерли, но если он сталкивается с излучением, превышающим предельно допустимые дозы, то у него начинается лучевая болезнь и мутационные, чаще негативные, изменения, которые могут передаваться по наследству и ведут к снижению жизнеспособности потомства на разных стадиях его развития. Это мы видим на примерах атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, Чернобыльской аварии и др. С подобными проблемами человек может столкнутся и в далеком космосе.

 На Земле генетические изменения человека происходят до сих пор. Так, в последние несколько тысяч лет среди женщин повысилась встречаемость вариантов генов, связанных с более поздним началом менструации. И среди современных долгожительниц много таких, у кого месячные начались поздно, но их плодовитость при этом снижена. В последние десятилетия среди стариков падает доля людей с определённым вариантом гена ApoE4, повышающим вероятность развития болезни Альцгеймера. А это значит, что отбор на устойчивость к этому заболеванию уже идёт. В том же исследовании, в рамках которого получили информацию по ApoE4, выяснили, что и по гену CHRNA3, влияющему на склонность мужчин к курению, тоже идёт отбор. Частота "плохих" вариантов этого гена в популяциях европейцев постепенно падает, что не может не радовать.

Вообще, млекопитающие смогли добиться господствующего положения на Земле благодаря прогрессивному принципу строению своего тела, в котором наилучшим образом используются те составляющие факторы воздействия радиации, которые усиливают её действие, как главной движущей силы эволюции. При этом среди таких характерных особенностей строения тела человека, как и большинства млекопитающих, можно выделить такие: 1) размещение за пределами тела яичек, как места образования половых клеток мужчины, для усиления мутагенного воздействия радиации окружающей среды, что обеспечивает изменчивость генетического материала человека, как вида; 2) защита от радиации внутри организма в своеобразных костных футлярах иммунной системы человека и половых клеток женщины, что обеспечивает гомеостаз нормального генетического клеточного состава человека, как индивидуума, и стабилизирующий эволюционный отбор человека, как вида. Именно благодаря таким характерным прогрессивным особенностям строения тела у предков человека произошли удачные мутации, связанные с прямохождением, строением кисти руки, исчезновением шерсти, развитием мозга и другие, которые вывели его на вершину эволюции.

Комментировать Всего 1 комментарий