Эволюция

Категория реферата: Рефераты по биологии
Теги реферата: культурология, в контакте сообщения
Добавил(а) на сайт: Janchukovskij.

Особую значимость приобретают изменения в способах нервной деятельности.
Эффективная деятельность организма в целом требует управления им. Причем управление, охватывает две основные сферы. Управление процессами внутри организма, и управление взаимодействия организма с окружающей средой.

Управление процессами внутри организма может производиться многими способами. Простейший, как и в клетке - химический, то есть посредством химических соединений, как общих, так и специализированных. Общие - соль в крови например. Специализированные – секреты различных желез. Преимуществом такого способа управления, его простота в реализации, недостаток - медленное действие и неопределенность в адресации. Такой способ реализуется в отношении процессов типа пищеварения. Но уже управление сердечной деятельностью, органами дыхания и тем более действиями организма по отношению к внешней среде требует быстрой и целенаправленной передачи информации, которая осуществляется при помощи нервной системы. В самом примитивном виде нервная система осуществляет передачу сигнала от рецептора до исполнительного органа. Связь здесь жесткая и однозначная. Возникает рефлекторная дуга. Очевидно, что не всегда на данное раздражение должна быть однозначная реакция. Могут быть условия, от которых может зависеть и реакция. Условиями является состояние других рецепторов, которые в совокупности определяют действительную ситуацию и предпочтительную реакцию.
Сбор и обработка совокупности сигналов предопределяет образование центров такой обработки.

Точное и наиболее эффективное поведение требует анализа гораздо большего количества информации, чем управляющих воздействий. Это определяет то, что центральная нервная система располагается поблизости от основных, наиболее значимых и порождающих наибольшее количество информации рецепторов - зрения и слуха.

Формирование рефлекторных дуг производиться в процессе эволюции и закрепляется на генетическом уровне. Однако эффективное поведение животного в условиях сложной, переменчивой обстановки требует формирования временных рефлекторных дуг в процессе жизни, то есть формирование условного рефлекса.
Такая способность в принципе заложена уже на ранних ступенях эволюции, то есть тогда, когда сформировалась центральная нервная система. Возможность эта заключается в том, что при формировании сложной и запутанной сети связей между нейронами, пути прохождения сигналов становится неопределёнными. Сигнал может прийти в одно и тоже место по параллельным путям, или уйти в разные адреса. В связи с этим, управление нервной сетью является важным условием эволюционного развития.

Вообще говоря, нервная система не является чисто нервной. В какой-то степени она является и гуморальной. Действительно, передача сигнала через синапсическую щель происходит химически, при помощи медиатора, то есть гуморально. С другой стороны существует и механизм нейросекреции, то есть выделение секретов самими нейронами. Да и секреторная деятельность происходит не без участия и контроля со стороны нервных центров. В природе нет четкого разделения функций. Создав те или иные механизмы природа широко их применяет, разнообразя, видоизменяя, сочетая с другими механизмами. Тем не менее, именно развитая нервная система является условием существования высших животных, их необходимым признаком.

Характернейшим признаком саморазвивающейся материи, как мы упоминали выше, является формирование новых принципов на базе уже созданных структур.
Что такое нейрон? Это вообще говоря та же клетка, у которой на базе ее внутренних резервов морфологической изменчивости втуне возможные процессы усиливаются настолько, что клетка может выполнять определенные специфические функции. Действительно, мы уже ранее упоминали, что как наружная, так и внутренние мембраны клетки обладают электрическим потенциалом. Этот потенциал вообще говоря компенсируется ионами солей, растворенными в воде. Очевидно, что если по тем или иным причинам в каком- то месте произойдет деполяризация мембраны, то возникнут ионные сдвиги, которые приводят к появлению токов, перераспределению ионов и вообще распространению вдоль мембраны сигнала. Это происходит во всех клетках, но если клетка несколько видоизменится, например вытянется, то этот эффект выразится больше. Раздражение в одном конце клетки вызовет распространение сигнала вдоль нее до другого конца. И дело времени, что бы в процессе естественного отбора клетка дошла до высокой степени специализации, став нейроном.

Но нервная система это не одна клетка, это система взаимодействующих клеток-нейронов между собой и другими клетками. Здесь тоже должен быть использован механизм уже в клетках существующий. Жизнедеятельность клетки, как мы рассматривали выше, есть взаимодействие со средой. Это взаимодействие происходит через мембраны путем прохождения через нее в клетку и из клетки химических веществ. Очевидно, что и взаимодействие между клетками должно происходить путем химического взаимодействия при котором через мембрану одной клетки должны выбрасываться вещества, приводящие к изменению потенциала другой клетки на ее конце и вызывающее появление распространяющегося ионного потенциала действия. Таким образом, возник и развился синапсический механизм. Мы описали простейший - униполярный нейрон. Такие нейроны встречаются в нервной системе беспозвоночных или в период эмбрионального развития позвоночных, то есть они являются наиболее древними, но дело времени, чтобы появились биполярные и мультиполярные нейроны. Итак нам в целом ясна сущность нейрона.

Однако один нейрон это не нервная система. Мало того, для организации хотя бы одной рефлекторной дуги должно быть привлечено масса нейронов.
Действительно, если рефлекс имеет жизненно важное значение и пространственно должен охватить расстояние в десятки сантиметров, то должна быть обеспечена очень высокая надежность, точность и достоверность информации. Это с одной стороны достигается дублированием, то есть запараллеливанием нейронов. С другой стороны, учитывая возможность в силу случайных причин возникновения самопроизвольного возбуждения нейрона, должен сигнал представлять собой сумму большого числа сигналов отдельных нейронов, что достигается тем, что рефлекторная цепь включает в себя большое количество связанных между собой нейронов.

Но при этом становится еще более высокой вероятность самопроизвольного возбуждения нервной цепи. И она действительно имеет место в виде фоновой импульсной активности. И это очень хорошо. Действительно, сигнал распространяется вдоль аксонов в виде перезаряда мембранного потенциала, то есть в виде импульса. Но скажем положение конечности не может быть двухпозиционным, соответствующим наличию или отсутствию импульса. Она должна принимать и промежуточные положения. При этом сила воздействия сигнала должна зависеть от единственно возможной в данном случае характеристики - числа импульсов. Некоторое число импульсов ниже некоторого порогового значения не вызывает действия. Это и есть фоновая активность.
И она полезна хотя бы по двум обстоятельствам. Она как бы тренирует нервные цепи, создает определенный тонус исполнительных органов и создаёт возможность для реагирования отдельного нейрона и нервной системы в целом в двух направлениях, а именно как в сторону усиления возбуждения, так и в сторону торможения.

Такая оценка позволяет увязать фоновую импульсную активность с состоянием возбудимости центральной нервной системы и тонуса ее нервных центров. Но более, наверное, важным является то, что создаются условия для гибкости нервной системы. Ведь фоновая импульсная активность делает состояние нервной системы динамичным, подвижным. Скажем, реакция на повторяющийся раздражитель становится все более быстрой и мощной. Появляется возможность для формирования условных рефлексов.

Этому же способствует то, что сеть из нейронов неминуемо должна формировать замкнутые цепи (зачастую они же являются источником и фоновой активности) в которых возникает триггерный эффект. Это уже дает основу для формирования элементов памяти. Эти механизмы становятся исходной базой для формирования развитой нервной системы высших животных состоящей из нервных центров, высокого уровня централизации, иерархии и специализации их. Такая структура позволяет обеспечить гибкость нервной системы, обучаемость и приспособляемость животного. С усложнением организма, мутации в генном аппарате все с меньшей вероятностью могут привести к появлению прогрессивных изменений. В подавляющем случае они приводят к снижению жизнестойкости организма. В связи с этим сохраняемость видовых признаков становится одним из важнейших условий его выживания.

В процессе эволюции создаются необходимые способы защиты от межвидового скрещивания. При этом половой способ размножения становится единственным.
Совместно и во взаимосвязи с развитием центральной нервной системы развивается и система взаимоотношений с внешним миром. Животное по прежнему не выделяет и не противопоставляет себя окружающей природе. Но в соответствии с эволюционно выработанной и генетически закрепленной системой рефлексов, группирующихся в инстинкты, животное обладает системой взаимоотношений с внешним миром. Основой этой системы как и для всех животных служит борьба за выживание вида, то есть сохранение себя и производство потомства. Нужно еще раз подчеркнуть, что выживание не является целью особи, вида или природы в целом. Природе чужда телеология.
Просто апостериори остались жить те виды, которые могут эффективно бороться за жизнь. Сущность жизни заключается в борьбе.

Но и выживание вида обеспечивается жизнеспособностью отдельных его представителей - особей. В связи с этим и среди особей право на жизнь приобретают наиболее сильные, энергичные, здоровые. И не только право на жизнь, но и на продление рода. Поэтов с развитием центральной нервной системы развивается поведение животного в брачный период. Формируется иногда весьма сложное поведение - турниры самцов, брачные танцы и т.п.
Одновременно с этим, на базе развившихся норм поведения по отношению к внешнему миру, развиваются определенные формы поведения по отношению к другим самцам, детёнышам, врагам. Одновременно и поведение других животных воспринимается как исходный пункт для инициализации рефлекторных и условно- рефлекторных дуг. В этом начинают закладываться основы знакового взаимоотношения с внешним миром.

Уровень достигнутого саморазвития материн уже очень высок. По существу развитие животного доило до своего предела, но нет границ для саморазвития материи. И следующим ее шагом становиться усиление эволюционной роли развития сообществ. Сообщества вообще возникают рано. Уже колония полипов - сообщество. Под сообществом мы понимаем такое объединение особей одного вида, при котором суммарная мощь выживания гораздо больше, если они существуют по отдельности. Сообщество возникает на основе процесса размножения и в первую очередь не у хищников. Действительно, у травоядных животных просто не может проявиться гастрономического интереса к себе подобным. В связи с этим, при их размножении образуется семья из нескольких поколений, образуется стадо. Тем не менее и здесь проявляются антагонистические противоречия между некоторыми из особей.

Как мы уже упоминали выше, движущей силой естественного отбора является борьба за основные ресурсы существования как отдельной особи, так и вида в целом. Это выражается в борьбе прежде всего за средства пропитания с одной стороны, и за самок с другой. Действительно, ресурсы пропитания как правило ограничены и борьба здесь проявляется в том, что кто сильней, тот и съел, а слабому остается становиться еще слабее и, в конечном счете, умереть. В борьбе за продление рода дело обстоит несколько сложнее. Действительно, сроки вынашивания и выращивания потомства самкой у млекопитающих весьма значительны. Месяцы и года самка занята потомством. Для неё проблемы в оплодотворении практически нет. Ей достаточно одного акта оплодотворения раз в несколько месяцев, в год, а иногда и несколько лет. Иное дело у самцов. Самец может оплодотворять хоть несколько раз в день. Один самец может обслуживать целое стадо самок.

Но рождается количество самцов почти столько же, сколько и самок. Налицо большая избыточность самцов, это избыточность с точки зрения выживаемости вида не бесполезна. В зависимости от вида и условий его обитания она может использоваться по разному. В более суровых условиях самец может использоваться как помощник и защитник отдельной самки. Появляется моногамная семья, состоящая из самки, самца и их детенышей. В более благоприятных условиях, где самка может самостоятельно обеспечить заботу о своем потомстве, самец используется только в акте оплодотворения. Так, например у медведей. Здесь в конкретных условиях могут быть разные сочетания. Например, волки организуют как моногамную семью для заботы о потомстве, так и стаю для охоты на крупных травоядных. Но при этом они не гнушаются и каннибальства, поедая своих сотоварищей, раненых или ослабленных. Львы также организуют семью, но на самца ложится по существу одна обязанность по отношению к семье - охрана и защита охотничьей территории, своей и самки.

Создание сообществ увеличивает требования к возможностям высших отделов мозга. Действительно, стадо как система образуется на основе сигнальных связей между особями. Эти связи могут существовать или на основе рефлексов имеющих характер инстинкта у низших животных, например у насекомых (пчел), у рыб и т.д. Число сигналов в этом случае крайне ограничено и жестко закреплено в виде генетически определённых рефлекторных дуг. Такой механизм широко используется и у высших животных. Например, у некоторых копытных травоядных в условиях опасности возникает инстинкт страха в связи с которым поднимается хвост с белой изнанкой и животное бежит. Это является сигналом для остальных особей, которые бегут за белым пятном предыдущего животного.
Все стадо начинает куда то бежать и зачастую к своей гибели.

Но с увеличением степени развития животного возрастает роль и условных рефлексов, а также элементов рассудочной деятельности в формировании связей. Расширяется число сигналов, степень их абстрактности. Увеличивается гибкость системы сигналов в изменяющихся условиях. При этом расширяется и роль самцов в стаде. Роль самок мало меняются, ведь они в основном заняты потомством. А самцы более свободны и их рождается много. Возрастает функция отбора среди самцов наиболее сильных и жизнеспособных для того, чтобы иметь право продления рода. Повышается роль в защите самок от врагов. Самцы начинают принимать деятельное участие в прокормлении потомства.

И вообще, вырисовывается схема, в которой самки с потомством занимают положение центрального ядра. А оболочку вокруг них образуют самцы. Они в наибольшей степени контактируют со всеми факторами окружающей среды, воспринимая в первую очередь на себя её воздействие. Естественно, что это воздействие приводит к гибели в первую очередь менее приспособленных самцов к данным условиям постоянно неменяющейся среды. Более приспособленные же переносят генетически, через оплодотворение самок, свои качества, обеспечивающие выживание, на потомство, обеспечивая высокую выживаемость вида. Мало того, в процессе естественного отбора формируются и механизмы обеспечивающие повышение роли самцов как датчиков изменения экологических условий. Самцы становятся более восприимчивыми к отрицательным факторам среды. Они более подвержены болезням, они больше подвержены стрессам. Они более ранимы. Гомеостаз у них менее устойчив, да и живут они меньше. С другой стороны они более физически развиты, более мобильны, более гибко реагируют на условия среды, имеют большие творческие потенции.

Такая роль формировалась миллионы лет и закреплялась тончайшим образом и в генетическое аппарате. Например, во время неблагоприятных условий, при массовой гибели самцов, возрастает и процент их рождения. Таким образов, самцы занимают свое и весьма важное место в обеспечении выживаемости вида.
Вообще говоря есть смысл еще раз подчеркнуть, что с точки зрения саморазвивающейся природы особь не имеет никакой ценности, точнее говоря она имеет значение только как актуализация вида, как его носитель. При этом, по существу, интерес особь представляет только до такого возраста, пока она способна участвовать в продлении рода. Дальнейшая судьба животного для природы не представляет никакого интереса. Например, к старости бивни у мамонтов вырастали такой величины, и так закручивались, что делали невозможным дальнейшее пропитание и животное умирало от голода.

Аналогично у обезьян лишние самцы изгоняются из стада и, как правило, гибнут от голода и хищников. Сначала их изгоняет вожак стада, а когда он стареет, его изгоняет более молодой самец. Природа не знает морали.
Взаимоотношения между особями существуют именно в таком оптимальном наборе, который обеспечивает выживание вида и не более. Итак, прогресс в саморазвитии природы на этапе высших животных заключается в диалектическом единстве развития высшей нервной деятельности, связанной как с поведением особи самой по себе, так и во взаимоотношении с другими особями, так и материального носителя этой деятельности - коры головного мозга.

Выживание вида определяется совокупностью средств эффективного взаимодействия со средой. Но эта эффективность может стать и причиной эволюционного тупика. Например, скорпион, обладая мощным средством нападения и защиты – жалом, стал тупиком эволюции и живет практически без изменения сотни миллионов лет.

Среди высших животных тоже имеются такие тупиковые ветви, у которых хотя и могут быть изменения, но изменения частные, следующие изменению экологической обстановки, но не продвигающие вид вперёд. Причина этого состоит в том, что возможности эволюции у высших животных практически исчерпаны. Путь здесь только один - развитие второй сигнальной системы, которое непосредственно приводит к возникновению разума, цивилизации, человека.

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки