Биологияға кіріспе. Дәрістер жинағы

Дәрістер жинағы.

Тірі организмдердің таралуы бірінші кезекте өздері мекендейтін ортаның жағдайымен анықталады. Барлық тірі және өлі объектілер, жануарлар мен қоршаған өсімдіктер, олармен өзара тікелей байланыста болатын мекен ортасы деп аталады.

Қоршаган орта (немесе коршаған табиғат ортасы) терминінде адамның ықпалы жайылатын табиғаттың сол бөлігі ретінде түсініледі.

Тірі организмдерге әсер ететін ортаның элементі - экологиялық фактор деп аталады. Өзінің ықпал ету ерекшеліктеріне қарай ол үш негізгі топқа бөлінеді:

- абиотикалық факторлар - бұл өлі табиғаттың тірі организмдерге тікелей немесе жанама түрде әсер етіп, олардың өмір сүру жағдайын белгілеу қасиеті (температура, жарық пен басқа сәулелі энергия, ылғалдылық, ауаның құрамы, атмосфералық қысым, жауын-шашын, жел, су құрамы, топырақ, жер бедері т.б.)

- тіршілік факторлары - бұл тіршілік иелерінің бір-біріне әсер етудің барлық формалары. Әрбір организм басқа жеке дараның (индивидтің) тікелей немесе жанама түрдегі ықпалын бастан кешіреді, өздерінің немесе өзге түр өкілдерімен өзара қатынаста болады немесе оларға тәуелді болып, не болмаса өздері әсер етеді.

- антропогенді факторлар - организмдердің мекен ортасына, табиғаттың өзгеруіне, олардың өмір сүруі жағдайына тікелей ықпал жасайтын адам әрекетінің барлық факторлары. Мұндай факторларға жататындар: өнеркәсіп, ауыл шаруашылық өндірістері, көлік пен шаруашылықтың өзге салалары. Әсіресе, соңғы жылдары антропогенді түрде табиғатқа әсер ету жылдамдығы арта түсуде.

Экологиялық факторлардың әр алуандылығына қарамастан олардың организмдерге әсер ету қасиеті мен тіршілік иелерінің жауап беру реакциясының бірқатар ортақ заңдылықтары бар. Организмнің қарқындылыққа немесе әсер ету күшінің факторына реакциясын жатқызуға болады. Жетімсіз немесе шамадан артық әсер ету организмнің өміршеңдігіне кері ықпал етуі мүмкін.

Алуан түрлі тіршілік иелерінің әр түрлі жағдайларда өздерін өте жақсы сезінулері бірдей емес. Мәселен, ылғалды жақсы көретін өсімдіктер ылғалды топырақты (капуста, қант қызылшасы), гүлді капуста көлеңкелі салқынды ұнатады, кейбірі құрғақшылықты, ыстықты (қауын) ұнатады. Осы факторлар өсімдіктің өсу жағдайына өте маңызды ықпал жасайды. Бақылау нүктесінен барынша өсуі - оңтайлылық деп аталады. Бұл әдеттегідей - температураның көлеміне жатады. Жағымды күш әсерінің факторы (мөлшері) осы организм түріне оңтайлы зонаның факторы деп аталады. Ең азынан (минимум) көбіне (максимум) дейін бар аралық температура кезінде өсуге мүмкіндігі барды диапозон (көлемінің) тұрақтылығы дейді. Шектелу нүктесінен, яғни төмен мен жоғарының аралығы тіршілікке қолайлы температура - тұрақтылықтың шегі немесе сол түрдің шыдамдылық шегі болады. Осы экологиялық факторға қатысы бойынша шыдамдылық дәрежесін экологиялық валенттілік деп атайды. Организмнің экологиялық валенттілігі оның әр алуан ортаға қоныстану қабілеттілігін көрсетеді.

Тұрақтылық шегінің нүктесіне жақындау шамасы бойынша, егер әрекет ету факторы азайып немесе көбейсе тіршілік әрекеті төмендеп қысымға ұшырайды немесе тіршілік иесінің өлуіне әкеп соқтырады (біздің мысалда өсімдік), яғни бұл жерде тұрақтылық диапазоны шеңберінде мазасыз күй зонасы туралы айтылып отыр. Мұндай ықпалды басқа факторлар да жасай алуы мүмкін.

Әрбір өсімдік пен жануарлар түрінің оңтайлылығы, мазасыз күй зонасы немесе қысым зонасы мен тұрақтылық шегі (шыдамдылығы) қоршаған ортаның әрбір факторына қатысы барлар өмір сүруде.

Температура мысалында талқылап, біз тек бір факторды ғана қарастырдық, ойымызша қалган барлығы да оңтайлылық зонасына сәйкес келетін шығар. Біз Ю. Либихтің тұжырымдаған шектеулі заң факторларының әрекетін бақыладық. Өзінің оңтайлылық зонасынан сыртқары фактор организм күйінің мазасыздығына себеп болғанды шектеулі дейді. Осы фактордың өзгеруіне орай организмдер өте сезімтал болып келеді. Өсімдіктер мен жануарлардың бір түрінің өзгерісіне әсер ету факторының жиі шектеуі биотикалық деп аталады. Мәселен, азықтың жетімсіздігі жануарлардың әр алуан түрлерінің таралуына және дамуына шектеу қояды. Өсімдіктердің дамуына да су, температура, жарықтың болмауы - шектеу факторларының бірі. Бірде-бір фактор өздігінен әрекет жасамайды. Ортамен өзара қатынас жасағанда барлық организмдер динамикалық тепе-теңдікті немесе тұрақтылықты сақтаулары қажет.

Экологиялық валенттіліктің кең түрі тіршіліксіз орта факторына қатысы бойынша фактордың атауына «эври» қосымшасын қосып атайды (грекше еvrуs - кең). Мысалы, температураның айтарлықтай ауытқуларына эвритермді түрі шыдайды. Экологиялық енсіз валенттілік (тар) «стено» стенотермді қосымшасымен (грекше stеnоs - тар, енсіз) белгіленеді. Әр алуан экологиялық факторлардың (кең) алшақ шегіндегі ауытқуларға бейімделетін түрлерді эврибионтты деп атайды; тіршілік ету үшін қатаң белгіленген жағдайды қажет ететіндер - стенобионтты деп аталады.

Экологиялық факторлардың әсерінен тірі организмдер белгіленген иерархиялық жүйелерге бірігеді. Онда тіршілік иелерінің әр алуан деңгейде ұйымдасқандарды: популяциялар, бірлестіктер және экожүйелерді көруге болады.

Популяция дегеніміз - белгілі бір аумақта тіршілік ететін және өзара шағылысып ұрпақ беретін бір түр дараларының жиынтығы. Түрлі факторлардың әсерінен популяциядағы даралар саны, құрамы, таралуы өзгеріп тұруы мүмкін. Популяция латынша роpulus - халық, ел дегенді білдіреді.

Табиғатта популяцияның әр алуан түрлерінің өте жоғары жүйесінің дәрежесі - қауымдастыққа бірігеді. Қауымдастық (биотикалық) - бұл белгілі аумақты мекендеуші популяцияның жиынтығы. Қауымдастық организмдері органикалық емес ортамен энергетикалық байланыста. Мысалы, өсімдік, минералды тұздар, оттегі, су, көмір қышқыл газының үнемі беріліп тұру есебінен тіршілік жасай алады. Мұндай жағдайда «қауымдастық» (бірлестік) терминінің қолданылуы мүмкін ең кіші бірлікті биоценоз деп атайды (1877 ж. К. Мебиус енгізген).

Өзара байланыстағы организмдерді және бірлесе мекендейтін топтарды - биоценоз дейді. Биоценоздың көлемі әр алуан — індер қауымдастығы, ағаш жапырағы, құмырсқа илеуінен бастап, орман, дала, шөл т.б. - ландшафтарына (жер бедеріне) дейін. «Биоценоз» терминін құрлықта өсіп түрған біртекті өсімдіктерге қолданады. Мысалы, қылқанды орман, дәнді дақыл егістік биоценозы т.б.

Биота (грекше bios - өмір) - өсімдік, жануар мен микроорганизмдер түрлерінің ортақ (жалпы) аймаққа таралуының жиынтығы. Түрлердің арасындағы экологиялық байланыстың жоқтығынан ол биоценоздан ерекшеленеді.

Организмдер қауымдастығы органикалық ортамен материалдық-энергетикалық жағынан тығыз байланыста болады. Биоценоз алып жатқан кеңістік биотон деп аталады. Биоценоз бен оның биотоны биогеоценоз деп аталатыны көбірек немесе азырақ қалыпты жүйені құрайтын бөлінбейтін екі элементтен көрінеді. Биогеоценоз түсінігін (грекше bios - тіршілік, gе - жер, коіnоs - жалпы) ғылымға орыс ғалымы В.Н. Сукачев 1940 ж. енгізген.

Жер бетіндегі барлық кұбылыстар мен заттардың бірлігі және өзара қатынасы туралы идея бұрынғы КСРО мен шетелдерде бір мезгілде туындады. КСРО-да ол биогеоценоз турасындағы ілім ретінде, басқа елдерде - экожүйе жөніндегі ілім ретінде дамыды. Экологиялық жүйе немесе экожүйе - өздерінің мекен ортасында тірі организмдердің жасаған табиғаттың бірыңғай кешені. Сонымен қатар, ондағы барлық компоненттер энергия мен зат алмасудан өзара байланыста. Өзгеше айтқанда, экожүйе тіршілік пен тіршіліксіз компоненттердің жиынтығы.

Биогеоценоз бен экожүйе ұқсас түсінік, бірақ тепе-тең емес.

Бұл түсініктердің екеуі де өз ортасын мекендеген тірі организмдердің жиынтығын түсіндіреді, бірақ экожүйе - өлшемсіз түсінік. «Тамшыдан мұхитқа дейін» деп «экожүйе» терминінің авторы ағылшын биологы А. Тенсли образды түрде айтқан болатын. Аквариум, тоған, батпақ, ғарыш кемесінің кабинасы - осының барлығы экожүйелер.

Отандық әдебиетте өсімдік жабындысы - фитоценозді таралу аймағының сызылған шекарасы ретінде экожүйені сипаттау қалыптасқан болатын. Мәселен, далалық, батпақты, жайылымды т.б. биогеоценоз. Басқаша айтқанда биогеоценоз - бұл экожүйенің жеке оқиғасы, құбылысы әрқашанда табиғи қалпын сақтайды, тіпті адам әсер еткеннің өзінде де. Экожүйе толығымен жасанды болуы мүмкін ғой (аквариум, ғарыш аппараты).

Организмнің тіршілік әрекетін сақтап тұру мен экожүйедегі заттардың айналымы тек энергия ағынының үнемі келу есебінен ғана болуы мүмкін. Жердегі тіршілік атаулылар күн энергиясы сәулелерінің арқасында ғана болып тұр. Фотосинтезделетін өсімдіктер (өздігінен қоректенушілер) химиялық органикалық қосындылардың байланысы нәтижесінде өсіп-өнеді. Қалған барлық организмдер энергияны азық арқылы алады. Азық энергиясын оның бастауынан (өздігінен қоректенуі) бірқатар организмдер арқылы ауыстыру бір организмдердің басқаларын сіңіру жолымен болатынды тамақ тізбегі дейді.

Әрбір экожүйе өсімдіктер мен жануарлар организмдерінің жиынтығынан тұрады, қоректену түрі бойынша екі топқа бөлуге болады:

• автотрофтар (өздігінен қоректенушілер) ұдайы өндіру мен өсу үшін минералды элементтерді қолданатындар мен фотосинтезді іске асыруға қабілетті жасыл өсімдіктер. Фотосинтез - күн энергиясының көмегімен су және көмір қышқыл газын қантқа айналдырудың күрделі процесі. Осындай жолмен қант пен азықтық минерал элементтерінің судан немесе топырақтан пайда болуы нәтижесінде, өсімдік өздерінің организмдерінің құрамына кіретін күрделі заттарды синтездейді. Басқа сөзбен айтқанда химиялық жай заттар: ауа, су, тау жыныстарының минералы мен топырақтар белок, май және көмірсутегі сияқты күрделі қосындыларға айналады. Өздігінен қоректенуші (автотрофтар) - бұл экожүйенің продуценттері (лат. рrоduсеns - өндіруші) органикалық еместен органикалық зат құратындар. Осы органикалық заттардан өсімдіктер мен жануарлардың тканьдері құралады. Фотосинтезделетін өсімдік экожүйенің қалған организмдерінің барлығына азықты өндіреді, сондықтан оларды продуценттер деп атайды.

Гетеротрофтар - (азық) коректену үшін органикалық заттарды қажет ететін организмдер. Бұл организмдерде зат алмасудың күрделі жолдары бар. Өз кезегінде барлық өздігінен қоректенушілер тұтынушы организм (консументтер) мен бастапқы органикалық емес компоненттерге (редуценттер) ыдырайтын органикалық заттар организмдері. Консументтер (лат. коnsumento – тұтынамын, қоректену) - бұл организмдер органикалық заттарды тұтынады. Оларға жататындар құрттар, балықтар, молюскалар жэне өзге де бунақ аяқтылар, бауырмен жорғалаушылар, құстар, сүтқоректілер және адам. Консументтер: бірінші - шөп қоректі жануарлар, екінші, үшінші және одан да жоғары реттегілер жануарлармен қоректенеді. Олар - жыртқыштар (ет қоректілер), сонымен қатар талғаусыз қоректілер (немесе эврифагтар) өсімдіктерді, т.б. жейтіндер (аю, түлкі, шошқа, тарақандар т.б.).

Редуценттер (латынша rеduсеns - қайта келуші, қалпына келуші) - өлі органикалық заттардың ыдырай бастаған организмдері. Өлі және жартылай бұзыла бастаған органикалық зат - детритпен қоректенетін түрлі сапрофит бактериялары, ұсақ саңырауқұлақтар және қалдықтармен коректенетін жануарлар - осыларға жатады. Топырақта — қалдықтармен қоректенетін ұсақ омыртқасыздар, мысалы, ұсақ кенелер, жер құрттары, көпаяқты құрттар; су экожүйесінде - молюскалар, крабтар мен құрттар; шіріген кезбе - бактериялар; өсімдік қалдықтары шірігенде - саңырауқұлақтар. Құрамы мен белсенділігі бойынша бұл редуценттер бірлестіктерінен әр алуандылығы өзге бірлестіктерге қарағанда кем емес. Ал, бұлар біздерге азды-көпті болса да таныс.

Бірде-бір организм басқалармен байланыссыз өмір сүре алмайтыны көпшілікке белгілі жайт. Әрбір тіршілік иесі тек қана қоршаған ортамен үйлесімді түрде, экожүйенің белгіленген шеңберінде тұра алады. Көрнекі құрал ретінде орманды алуға болады. Экологиялық жүйеде барлық организмдер арасындағы байланыстар өзара жалғасқан және қоректік арақатынасының күрделі тізбегін құрайды немесе трофтық тізбек (продуценттер - консументтер - редуценттер), қалай айтқанмен де қорек (азық) организмдердің тіршілік әрекетіндегі маңызды фактор.

Жануарлар мен өсімдіктерде белгіленген трофтық немесе қоректік байланыстардың орасан сандағы өзара бейімделулері туындады. Сандар пирамидасы деп аталатын экологиялық жүйенің айқындық заңдылығы бар. Осыған байланысты тізбекті звено құрайтын қатарда жеке даралардың саны үнемі азая береді. Мәселен, солтүстік ормандарда 1 қасқырға шамамен 100 бұлан, Африка саванналарында ірі жыртқыштарға (арыстан, қабылан, сілеусінге) 350-ден 1000-ға дейін жабайы жануардан келеді. Қасқырлардың саны мен тәулік ішінде азықты қажет етудің мәліметі орташа есептелді. Күнтізбелік жыл ішінде 2400 қасқыр - 7480 қабан, 5560 бұлан, 4020 елік алады. Жануарлардың қоректік тізбектегі санының жүйелі түрде азаюына сәйкес, олардың жалпы биомассасы да кемиді, ал бұл экожүйеге энергия ағынының қысқаруына әкеліп соқтырады.

Биоценоздағы айрықша трофтық байланыс - паразитизм, бір түр иесі өзге паразитке қызмет етеді - тек қорек түрінде емес, уақытша немесе тұрақты мекеніне де қызмет етеді (мысалы, фитофтора). Селбесу (симбиоз) деп аталатын (бұршақты түйнекті бактериялар) түрлер арасындағы өзара пайдалы байланыстар бар.

Көптеген орта параметрлерінің жиынтығы осы немесе басқа түрлердің тіршілік жағдайын анықтайтын функционалды сипаты оның экологиялық қуысын көрсетеді (энергияға айналдыруы, өзі тектестермен және ортамен ақпарат алмасуы). Н.Ф. Реймерс бойынша, экологиялық қуыс - экологиялыц жүйе ішіндегі түрлер ортасы немесе оның популяциялық тіршілік жағдайының жиынтығы. Сонымен, өзі мекендейтін әрбір түр аумаққа, өндіру функциясымен байланысты, қоректік қажеттілігіне сәйкес орынды иеленеді. Осындай экологиялық байланыстар биоценоздың белгіленген құрылымын жасайды. Биоценоздар — динамикалық жүйелер, олар тұрақты даму жолында және оларға сукцессия тән.

Сукцессия (латынша - suссеssіо - тұқым қуалау, бірізділік) бір биоценозды өзгенің тізбекті түрде ауыстыруы. Бұл құбылыстың мәні мынада, биоценоздың ішкі ықпалының дамуы нәтижесінде олардың қоршаған ортамен өзара әрекеті біртіндеп «ескіреді» және биоценоздың өзге үлгілерімен ауысады. Көлді қамыс пен өсімдіктер басса, ол батпақ болып, кепсе жайылымға айналады; өрттен кейін орманда топырақ жыныстарының ауысымы болады.

Экологиялық жағдайдың маңыздысы сол, әр текті күрделі биоценоздардың түрлі сыртқы әсерге қарсы тұруының тұрақтылығы соғұрлым жоғары болады.

Табиғи биоценоздардың қосынды түрлері эволюция процесінде бір-біріне бейімделгені соншалықты, өздерінің биогеоценоз құрылымдары жайында, толық қамқорлық жасағандай тұрақтылығымен анықталады. Жыртқыштармен оның жемтігінің арасындағы өзара қатынастары кері байланыс деп аталатыны мысал болады. Бір түр екіншіге зиян келтіреді және онсыз өмір сүре алмайды. Тағы бір мысал, әйтеуір жәндіктің бір түрінің өсімдік текті қорегі мол болса, сол жылы оның популяциясы тез көбейіп, саны артады. Тепе-тендіктен шығаруға ұмтылатын жағымсыз кері байланыс жүйесінде керінеді. Бірақ, популяция санының шамадан тыс артып кетуі, өсімдік текті қорек қорларының азаюына әкеледі. Осындай жетіспеудің нәтижесі жүйедегі жағымсыз кері байланысты оның бастапқы қалпына қайтарып әкеледі.

Адамның ойлау қабілеттілігі қарапайым шектеулі факторларды, уақытша жеңіп шығуға мүмкіндік береді. Оларға жататындар: су, жыртқыштар мен паразиттер, мекендейтін орны мен өзге түрлермен бәсекелесі. Адам өзінің өмір сүруін су, жер және энергетикалық ресурстарды пайдалану арқылы сақтайды. Ол сонымен қатар, ғаламшардағы зат айналымының шұғыл жеделдеуіне елеулі ықпал етіп отыр. Өндіріс қызметі процесінің туындауы, жаңа зат алмасуы техногенді сипат алуда және ол -антропогенді зат алмасу, деп аталады. Бірақта, адам мен табигат арасындағы биологиялық зат алмасулар тіршіліктің тұрақты жағдайы болып қала береді.

Антропогенді зат алмасу биологиялық айналымнан өзінің тұйық еместілігімен принципті түрде ерекшеленеді, ашық сызықты сипатта, ягни тіршіліктің «айналымынан» айрылған. Антропогенді зат алмасуды енгізуде - табиғи ресурстар, шығаруда - өндірістік және тұрмыстық қалдықтар. Қоршаған ортаны ластау екіге бөлінеді. Табиғи ластану жанартаудың атқылауы, жер сілкіну, сел, су тасқыны, өрт сияқты т.б. табиғи процестер. Ал, антропогендік ластану адамның іс-әрекетінен пайда болады.

Экологиялық шараның жетімсіздігінен табиғи ресурстарды тиімді түрде пайдаланудың коэффициенті өте төмен, пайдалы қазбаларға қарағанда 2-10%-ті ғана құрайды. Ресурстар сарқылуда, халық саны өсуде (1960 ж. - 3 млрд, 1975 ж. - 4 млрд, 1987 ж. - 6 млрд). Оның үстіне тау-тау болып үйілген өндіріс қалдықтары мекен ортасын ластауда. Олар ыдырамастан тіршілік иелеріне көптеген зиян келтіруде. Тіршілік табиғатында күрделі иерархиялық ұйымдардың өзін-өзі реттеудің орасан мол резервтері (қоры) қаланған, бірақ сол резервті ашу үшін биосфера ағынының процесіне сауатты түрде араласа білу керек. Өндірістік жұмыстың барлығын жоспарлағанда экологиялық зардаптардың болатын мүмкіндігін қатаң ескеру керек. Бұрынғы жинақталған табиғат зандары жайындағы білімді есепке ала отырып, қазіргі эколог ғалымдар экология заңдары деп әдебиеттерде аталып жүрген адамзат қоғамы мен қоршаған ортаның өзара принциптерінің жалпы зандылықтарын белгіледі. Экология заңдарының ішінде айқын тұжырымдармен белгілі болған американдық эколог ғалымы В. Коммонердің (1971) төрт заң-афоризмі (мәтел-зандары) бар:

- табиғаттағы құбылыстың бәрі барлығымен байланысты - (жалпыға бірдей заттар байланысы);

- барлығы бір жаққа кетіп қалуы керек (сақталу заңы);

- еш нәрсе тегін берілмейді (бағаның дамуы туралы);

- табиғат өте жақсы біледі (эволюциялық таңдаудың басты критерийлері туралы).

Жалпыға бірдей байланыс (бәрі барлығымен байланысты) заңынан бірнеше салдар шығады.

• Үлкен сандар заңы: үлкен сандардың кездейсоқ факторларының тұтас әрекеті жағдайынан тәуелсіз жүйелі сипаты бар нәтижеге әкеледі. Сонымен, топырақтағы, судағы миллиардтаған бактериялар тірі организмдер денесінде тіршілік иелерінің қалыпты өмір сүрулері үшін тұрақты микробиологиялық ерекше ортаны жасайды. Немесе кейбір газ көлемінде көп мөлшердегі молекуланың козғалысы температура мен қысымның ерекшелігін анықтауға себепші болады.

• Ле Шателъе (Браун) принципі: жүйеге сыртқы әсер ету кезінде қалыпты тепе-теңдік күйінен шығару, бұл тепе-теңдік бағытпен араласып, сыртқы әсер етуі кемиді. Биологиялық деңгейде ол экожүйенің өз-өзін реттеуші ретінде қабілеттілік

түрінде іске асады.

• Үйлесімділік заңы: кез келген жүйе асқан тиімділікпен өзіне тән уақыт кеңістігінің шегінде қызмет істейді.

• Табиғаттағы кез келген жүйе өзгерісінің адамға тура немесе тікелей әсері - индивидуумның (жеке адам) күйінен күрделі қоғамдық қатынасқа дейін болады.

Заттар массасының сақталу заңынан («барлығы бір жаққа кету керек») іс-тәжірибелік мәні бар кем дегенде екі постулат шығады.

• Оны қоршаған орта есебінен жүйені дамыту заңы мынаны айтады: кез келген табиғи немесе қоғамдық жүйе тек қоршаған ортаның материалдық-энергетикалық және ақпараттық мүмкіндікті пайдалану есебінен дами алатын болады. Оқшауланып өзін дамыту мүлдем мүмкін емес.

• Қалдықтар немесе өндірістік жанама әсердің жойылуға келмейтін заңы: өндірістік жұмыс процесінде пайда болатын қалдықтар ізсіз жойылмайтындығы, олар бір формадан екінші формаға ауыстырылады немесе басқа кеңістікке қойылады. Ал оның әсері талай уақытқа созылуы мүмкін. Бұл заң қазіргі қоғамда тұтыну мен қалдықсыз өндірістің принципті мүмкіншілігін болғызбайды. Материя жойылмайды, тіршілікке ықпал жасай отырып, бір формадан басқаға ауысады.

«Ештеңе тегін берілмейді» - деген тұжырымдама мынаны аңғартады: экожүйенің эволюциясындағы кез келген жаңа табыстар, бұрынғы жетістіктердің әйтеуір бір бөлігін жоғалтумен жалғасатыны ақиқат және жаңаның туындауы өте күрделі проблема. Мысалы, көп клеткалы организмдердің пайда болуы (өсімдіктер, саңырауқұлақтар, жануарлар) мен олардың құрғаққа шығуынан ғаламшардағы биологиялық әр алуандылықтар бірнеше есе көбейді. Экономикалық қуыстар мен жер биосферасын қалыптастырып оны игеру басталды. «Көп клеткалармен» бірге тіршілік иелеріне қауіпті аурулар, оның ішінде жұқпалы қатерлі ісіктер т.б. келді. Бұл заңның үш салдары бар.

Эволюцияның кері дамымайтын заңы (бір бағытта даму): үлкен жүйелер тек бір бағытта ғана - қарапайымдылықтан күрделілікке қарай эволюцияланады; инволюция, регресс жүйесінің тек қана жеке даму кезеңіне немесе жеке бөлігіне жатуы мүмкін.

Эволюцияның жеделдеу ережесі: жүйедегі ұйым күрделілігінің өсуіне орай эволюцияның да қарқыны арта түседі. Бұл ереже адамзат тарихына және техниканың дамуына, органикалық әлем түрлерінің ауысымдарына бірдей дәрежеде жатқызылуы мүмкін.

Тегін ресурстар болмайды - осы заңның тағы бір салдары: кеңістік, энергия, күн сәулесі, су қандайда сарқылмайтын болса да кез келген олардың шығындарын сол жүйемен мүлтіксіз төленеді.

Б. Коммонер былай деп жазды: «... ғаламдық экожүйе біртұтас болып көрінеді, сол шеңберде ештеңені ұту немесе жоғалтуы мүмкін емес және ол жаппай жақсарудың объектісі (нысаны) бола алмайды; адам еңбегімен алынғандардың барлығының орындары толықтырылуы тиіс. Осы вексель бойынша төлемнен қашқақтауға болмайды; бұл тек кейінге шегерілуі мүмкін. Қоршаған ортаның бүгінгі дағдарысының шегерілімі тым созылып барады дегенге саяды».

«Табиғат жақсы біледі» заңы биосферада ненің болуы керек, ненің орын алуы қажет еместігін барлығын алдымен анықтайды. Қарапайым молекуладан адамға дейін - табиғатта барлығы қатаң конкурстан өтіп, жүлде ретінде - тіршілік етуге құқық алып отыр. Бүгінде ғаламшардың эволюциясынан өткен мыңның бір бөлігі болатын өсімдіктер мен жануарлардың түрлері мекендеуде.

Бұл эволюциялық таңдап іріктеудің басты критерийі - ғаламдық биотикалық айналымға, кетігін тауып қалану (үйлесу) мен барлық экологиялық қуыстарды толтыру. Кез келген организмнен шыққан заттардың барлығында оны ыдырататын ферменттер болуы керек, ал ыдыраған өнімдер қайтадан айналымға қосылуы тиіс. Егерде осы заңды биологиялық түрлердің біреуі бұзатын болса, ерте ме, кеш пе эволюция онымен ажырасып тынады.

Адамның өнеркәсіп өркениеті ғаламдық көлемде биотикалық тұйықтықты өрескел бұзып отыр, ол үшін жазаланбай қоймайды. Осындай қиын жағдайдан тек қана ымыраға келу ғана шығармақ. Нұрлы жол мен акылға ие бола білген адамның қиындықтан жол табатынына сенім мол.

Б. Коммонердің тұжырымдамасына қоса, қазіргі экологтар — «барлығына жетпейді» деген экологияның тағы бір заңын шығарды (Ресурстардың шектеулі заңы). Тіршілік иелерінің барлық формаларына арналған қоректік заттардың көлемі жерде, әрине шектеулі. Сондай-ақ, биосферада жаңадан пайда болған органикалық әлем өкілдерінің бәріне де бірдей жете бермейді. Сондықтан кейбір организмдердің шамадан тыс ғаламдық көлемде көбеюі, өзге түрлердің азаюы есебінен болуы мүмкін.

. Тіршілік эволюциясы

Тіршілік өзі қалай дамыды? Тірі затты құрайтын элементтер бір-бірімен қалай бірікті? Қазіргі таңда бұл сұрақтар бойынша дәйекті жорамал құруға мүмкіндік беретін мәлімет көп және жеткілікті. Тіршіліктің пайда болуы жайлы теорияны Пфлюгер, Дж. Холдейн және Р. Бейтнер ұсынды. Бірақ толық түрде бұл теория биохимик, академик А.И.Опариннің 1924 жылы жазылған "Тіршіліктің пайда болуы” деген еңбегінде қарастырылды. Бұл теория бойынша тіршіліктің пайда болуы – Жердегі ұзақ эволюцияның - алдымен атмогидросферадағы химиялық, одан кейін биологиялық эволюциялардың нәтижесі. Бұл концепция қазіргі кезде ғылыми ортада ең танымал. Сондай - ақ көрсетілген тұжырым ғалымдардың басым көпшілігімен мақұлданған

Жер бетіндегі тіршілік жоғары саналы жануарлар, қарапайым жалғыз клеткалы организмдерден бастап, түрлі вирустар болып табылатын жалғыз белокты молекулалардан құралған нысандардан құралған. Вирустар инертті кристалдық нысанда немесе қозғалмалы жағдайда өмір сүреді. Белоктық молекуланың өзі болса, оларға қарағанда қарапайым бөліктерден – бір-бірімен түрлі химиялық байланыстар арқылы байланысып, амин қышқылдарын құрайтын көміртегінің, сутегінің, азоттың, оттегінің, қосылыстарынан тұрады.

1953 жылы С.Л.Миллер мен Г.К. Юри деген америкалық ғалымдар Опариннің теориясы негізінде жасанды атмосферамен бірінші болып тәжірибе жасады. Олар Жердің алғашқы атмогидросферасының құрамында болған сутегі (H2), метан (CH4), аммиак (NH3) пен су буының (Н2О) қоспасынан амин қышқылын алды. Газдардың бұл құрамы вулкан газдарының құрамдарына толық сәйкес келетіндігі белгілі. Газдардың осы қоспасына күшті электр тоғы беріліп, содан соң конденсациялады. Алынған сұйықтың құрамынан амин қышқылдары, түрлі көмірсутегілер мен тірі материяға тән компоненттер табылды. Басты факторлардың бірі тотығу - қалпына келу үрдістері белсенді жүруіне мүмкіндік беретін бос оттегінің болмауы және энергияның жеткілікті мөлшері еді.

Осындай тәжірибелерді ҚСРО мен Жапонияның ғалымдары да қайталады. Нәтижесінде Жердің алғашқы атмосферасында амин қышқылдарының синтезделуінің мүмкін болғандығы дәлелденді. Бастапқы газдардың түрлі вариациялары мен энергияның көздері синтезделу реакцияларының нәтижесінде түзілген өнімдердің арасында көптеген табиғи амин қышқылдары –лейцин, изолейцин, серин, треонин, аспарагин, лизин, фенилаланин, және тирозин табылды. Синтезделіп алынған амин қышқылдарының ішінде қазіргі кездегі тіршілік иелерінің құрамына кірмейтін түрлері де болды.

Жоғары молекулалы қосылыстарды құрайтын мономерлердің синтезделу реакцияларына қажетті энергия көздері болып электр разрядтары табылуы мүмкін. Қазіргі кезде Жерде әрбір секунд сайын мыңнан аса найзағай жарқылы байқалады. Әлі толық суынып бітпеген Жерді қоршап тұрған бу секілді алғашқы гидроатмосферада мұндай найзағай жарқылдары қазіргі кездегіден әлдеқайда көп болған болуы да мүмкін. Бұл кездегі энергия алғашқы мұхиттың үстінде бөлініп, синтезделу өнімдерінің суда еріп кету ықтималдылығы жоғары.

Көміртекті қосылыстар "бастапқы сорпа” түзгеннен кейін, биополимерлер – өздерін - өздері көбейту қасиеттері бар белоктар мен нуклеин қышқылдарының түзілу мүмкіндігі пайда болды. Биополимерлер түзілуге қажетті концентрациялы заттар Күн сәулесімен қыздырылған сулардағы минералдық бөлшектерде, мысалы, саз немесе темір гидрооксидтеріне шөккен органикалық заттар есебінен пайда болуы мүмкін. Сонымен қатар, органикалық заттар мұхит бетінде жұқа пленка түзіп, олар жел мен толқын арқылы жағалауларға жинақталуы ықтимал.

Заттардың концентрациялануы коацерваттық, яғни қоршаған ортамен диффузиялық түрдегі зат алмасу арқылы байланысатын құрылымдарды, тамшыларды түзуі мүмкін. Коацерваттық тамшыларды лабораториялық жағдайда да алуға болады. Мысалға Опарин әртүрлі полимерлерден осындай тамшыларды алған. Коацерваттық тамшылар ұқсас қосылыстарға өзінен өзі бөлінеді. Бұл қосылыстар белгілі бір массаға жеткенге дейін ғана өмір сүре алады. Массаның көбейуі және қарапайым реакцияларды катализациялауға деген мүмкіндігі, полимерлерге тән болып келетін суспензиялар мен микросфераны бөліп тұратын шекараның нығаюына әсер етеді.

Органикалық заттарды құрайтын негізгі химиялық элементтер жоғарыда айтылып кеткендей, көміртегі, оттегі, сутегі және азот болып табылады. Яғни олар гидроатмосфераның бастапқы құрамындағы химиялық элементтер. Осы төрт элемент органикалық заттардың 99% құрайды. Осылармен қоса органикалық заттардың құрамына күкірт, фосфор және аздаған мөлшерлерде жиырмаға жуық элементтер кіреді. Болжанып отырғандай, осы ондаған элемент белок - полимерлердің құрамына кіріп, бастапқы мұхиттың жағалауларында органикалық заттардың жиналуы кезінде биологиялық реакциялардың катализаторы болған. Бұл құрамдас элементтер қосылыстардың көптеген түрін құрайды.

Сандық мөлшермен алғанда биотаның құрамына кіретін химиялық элементтердің жалпы құрамы теңіз суының құрамына жақын. Биотаның құрамында тек тірі жәндікке ғана тән бір де бір элемент жоқ, сондай – ақ бейорганикалық материяда кездеспейтінде бір де бір элемент жоқ. Биотаның құрамындағы заттардың химиялық құрылысы гидросфера, атмосфера және литосфераның жоғарғы қабатының химиялық құрамынан сұрыптау мен негізгі компоненттерді ұйымдастыру бойынша өзгешеленеді. Қазіргі кездегі белок молекулаларын құрайтын 20 амин қышқылдары миллиондаған жылдар бойы эволюция процесінің барысында сұрыпталып, қалдырылған. Басқа амин қышқылдарының жиынтықтарының кодтары жойылып, оларға сәйкес эволюциялық линиялар бірте-бірте жойылып кеткен.
"Тіршіліктің басы қашан басталады”, деген сұраққа жауап беру үшін, "тіршілік дегеніміз не” деген сұраққа жауап беруіміз керек. Тіршілік дегеніміз - "кез келген организмнің өзінің орнына ұрпақ қалдыру, өзгеру және осы өзгерістерді қайта өндіру қасиеті” дегеніміз дұрыс болар. Бұл қасиеттер энергия мен информация беруді жүзеге асырады. Органикалық заттардың молекулалары органикалық емес заттарға қарағанда ірілеу және күрделірек, сондықтан олар түрлі өзгерістерге тез ұшырай алады. здіксіз өзгерістер мен осы өзгерістердің сақталып, жаңарып отыруы Жердегі тіршіліктің ерекше қасиеті болып табылады. Органикалық емес заттар болса өздерін - өздері қайта жасай алмайды.

Геологиялық жыныстардан табылған қазба қалдықтар осыдан 3.3 млрд жыл бұрын теңіздерде қарапайым өсімдіктер – көк-жасыл балдырлардың болғандығын көрсетіп отыр. Жердің базальтты литосферасының жасы 4.5 млрд жыл деп саналады. Сол кездерде де жоғарыда айтылғандай құрамында оттегі жоқ алғашқы атмогидросфера қалыптаса бастаған. Басқа сөзбен айтқанда, бір клеткалы ядросыз организмдер пайда болғанға дейін 1 млрд жылдай үзіліс болған. Пайда болған алғашқы мұхит органикалық қосылыстардың химиялық реакциялары жүретін және тіршіліктің химиялық эволюциясы үшін қажетті тамаша орта болды. Оның үстіне, бос оттегі мен озон қабаты болмағандықтан Күннің ультракүлгін сәулелері құрлық пен мұхит беттеріне жақсы түсті. Бұл сәулелер мен найзағай жарқылдарынан алғашқы атмогидросферада аминқышқылдарының түзілуіне қажетті энергия бөлінді, ал үздіксіз түзілген аминқышқылдары алғашқы мұхитты "сорпаға”айналдырды. Түзілген амин қышқылдарының молекулалары бір-бірімен соғылысып, қосылып белок молекулаларын, ал олар одан да күрделі көмірсутектерді түзді. Дәл осылай химиялық эволюция биохимиялық эволюцияға ұласты деп жорамалдануда.

Тірі ағзалардың бірлестіктері. Биоценоз, биотоп, биогеоценоз, экожүйе. Қоректену тізбегі – Сукцессия

Бір территорияда немесе акваторияда өмір сүретін әр түрлі түрлердің популяциялары табиғатта өз алдына жеке изоляцияда, еш қатынассыз өмір сүре алмайды, олар бір – бірімен үнемі байланыста болады.Бұл қатынас түрлері әртүрлі және күрделі. Бір ағзалар басқа ағзалармен қоректенеді. Біреулері бірінің тіршілік ету ортасында өмір сүреді.Ал өте ұсақ микроағзалар өлген өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтарын шірітеді. Соның негізінде табиғатта ағзалардың бірлестігі қалыптасады, олар сол территорияда немесе акваторияда тіршілік етуші барлық түрлердің популяцияларын біріктіреді.

Бірлесіп тіршілік етуші және ағзалардың өзара байланысы биоцеоноз деп аталады (лат. Биос-тіршілік,цено – жалпы).

Биоценоз алып жатқан абиотикалық орта аймағы биотоп яғни, биоценоз тіршілік ететін орта деген ұғымды береді (лат.биос - өмір,топос – орын).

Биоценоздағы бір түрдің өкілдері биотикалық қатынастарының көптеген формалары олардың бірлестіктегі өмірлерінің негізгі жағдайларын, қоректерін табу жолдарын және жаңа кеңістікті иемдену мүмкіншіліктерін (конкуренттілік, комменсализм, жыртқыш – жәбірленуші және т.б.) анықтайды

Әрбір бірлестіктегі жеке түрлерге жататын даралардың өзара және олардың басқа түрлер популяцияларымен қарым-қатынасын, дамуы мен алмасуына айналадағы орта жағдайларының тигізетін әсерін зерттеу де – экологиялық міндеттердің бірі

В.Н.Беклемишевтің түрлер арасындағы биоценоздағы биотикалық қатынастар мынандай төрт типке бөлінеді:

а) трофикалық

б) топикалық

в) фористік

г) фабрикалық.

Трофикалық байланыс бір түрдің екінші түрмен, тірі немесе өлі күйінде,содай –ақ тіршілік ету үшін қажетті тағамдар түрінде қоректенуі кезінде туындайды.

Топикалық байланыс бір түрдің тіршілік ету барысында екінші түрдің кез келген жағынан, физикалық немесе химиялық тіршілік ортасының өзгеріске ұшырауынана туындайды.

Форикалық байланыс бір түрдің екінші түрдің таралуына қатысунан туады. Транстортировкалық тасымалдаушы ролін жануарлар атқарады.Әртүрлі өсімдіктердің тұқымдарын, спораларын, тозаңдарын жануарлардың тасымалдауы зоохор деп, ал басқа ұсақ жәндіктермен тасымалдануы – форезия деп аталады (форас – латынша сыртқа шығару дегенді білдіред).

Фабрикалық байланыс бір түрдің өз қажеттілік құрал жабдықтарына (фабрикациясына) басқа бір түрдің шығару өнімдерін, тірі немесе қалдық түріндегі, кейде тіпті тірі особтарында пайдалануды айтады.

Боиценоздың құрылымы

Кез келген жүйенің құрылымы – оның бөлімдерінің байланысы мен қатынастарының заңдылықтарында. Биоценоздаң құрылымы көпжақта,олар мынандай аспектыларды бөледі.

Биоценоздың түрлік құрылымы – бұл ондағы әртүрлі түрлердің олардың сандық немесе массалық қатынасы. Биоценоздың бай және кедей түрлерін бөледі.

Жеке түрлердің ролін анықтау үшін олардың сандық сапасын анықтап, санақ жүргізіп алады:

Түрдің өте көп болуы –бір түрдің белгілі бір аудан көлемінде қаншалықты жинақталуында, мысалы, шаянтектестердің 1 дм³ суда немесе тоғандардағы саны.

Кездесетін жиілігі биоценоздағы сол түрдің қаншалықт ы біртекті немесе әртүрлі тарлуында.

Доминантталу көрсеткіші – қарастырылып отырған бір түрдің топтағы барлық түрлердің жалпы санына ара қатынасымен өлшенеді.

Биоценоздың кеңістіктік құрылымы оның өсімдіктік бөлімінің – фитоценоз, жерүсті және жерасты өсімдік массаларының қосындысымен анықталады.

Фитоценоз үшін ярусты және мозаикалық қосылыс тән.

Ярусты дегеніміз –жерүсті өсімдіктерінің бірнеше қабаттағы таралуы (ағаштекті, бұталы, шөптесін және мүктектілер ярусы) және басқалар.

Мозаикалыққа - өсімдіктердің горизонтальды бағыттағы таралуы (микротоптардағы,микроценоздар,микрофиценоздар,парцелдар және т.б.).

Биоценоздың экологиялық құрылымы.Биценоздың бірлестіктің экологиялық құрылымын сипаттайтын түрлі типтері ағзаның экологиялық топтарының қатынасы мен анықталады.

Экожүйелер

Әрбір биогеоценоз, негізінен, екі құрылымды бөліктен, сол аймақтағы тіршілік етуші тірі ағзалардан және сол ағзалар тіршілік ететін орта жағдайларының әсерінінң жиынтығынан тұрады Олардың арасында тығыз байланыс туындап, белгілі бір жүйені құрайды.Ол жүйе экологиялық жүйе деп аталады.

Биоценоздағы тіршілік жағдайлары онда болатын зат айналым әрекетіне тікелей байланысты болады.биогеоценоздағы зат айналым тіршіліктің күрделенуіне байланыстыэволюция барысында үнемі күрделеніп отырады.

Кез келген биогеоценоздың негізін жасыл өсімдіктер (органикалық затты түзушілер) құрайды,олады продуценттер деп атайды.

Сонымен қатар, әрбір биогеоценоз, құрамында өсімдіктер немесе басқада жануарлармен қоректенетін, яғни, дайын органикалық заттарды пайдаланатындар консументтер деп аталады.

Биогеоценоз құрамында (өсімдік пен жануарлар қалдықтарын) ыдыратушыларды – редуценттер деп атайды.

Міне, осылай биогеоценозды құрайтын ағзалардың тіршілік әрекетінің арқасында айналадағы орта мен ағза арасында үздіксіз тұйық айналым түзіледі.Табиғаттағы айналым үшін сырттан үнемі энергия келіп тұруы керек. Ондай энергия көзі -Күн болып табылады.

Биогеоценоздағы күн сәулесінің энергиясы ағзалардың тіршілік әрекетінің нәтижесі арқылы химиялық байланыстар энергиясына, механикалық және ең соңында ішкі энергияға айналады.

Әрбір түр органикалық заттар ыдырағанда бөлінетін энергияның бір бөлігін ғана пайдаланады.Ал сол түрге қажетсіз, бірақ әлі энергиясы мол органикалық заттардың қалған бөлігін басқа ағзалар пайдаланады. Эволюция барысында әрбір биогеоценоздарда бастапқы қоректік заттан өзіне қажетті материалдар мен энергияны алатын өзара бір-бірімен тығыз байланыста болатын түрлер тізбегі қалыптасқан.Көптеген түр дараларының арасындағы мұндай күрделі байланыстарды қоректік тізбектер деп атайды.

Қоркетік тізбектің қай сатысында болмасын соңында органикалық қалдықтар түзіледі. Оларды бактериялар мен ұсақ жәндіктер ыдыратады, осылайша коректік тізбек тұйық жүйе бойынша жүреді.Бұл заңдылық бірін – бірі жеу нәтижесінде жүреді де, коректену тізбегі арқылы жүзеге асады. Тізбек ішінде трофикалық сатысын бөледі.Коректену тізбегінің осылайша жалғасуы экологиялық пирамида ережесі арқылы жүреді.

Экологиялық пирамиданың мына категорияларын бөлуге болады:

1. 
   Сандар пирамидасы – әрбір трофикалық сатыдағы даралар саны.
   
2. 
   Биомасса пирамидасы -әрбір сатыдағы органикалық заттардың биомассасы.
   
3. 
   Энергия пирамидасы - әрбір сатыдағы жұмсалған энергия мөлшері.
   

Уақыт бірлігіндегі өсімдіктердің органикалық массасын құру бірлестіктегі бірінші өнім деп аталады.

Уақыт бірлігіндегі консументтер массасының өсуі бірлестіктегі екінші өнім деп саналады.

Кез келген биоценоз динамикалы, оларда популяцияға байланысты тіршілік ету жағдайлары мен олардың даралар қатынастары жағынан үнемі өзгерістер болып отырады. Мұндай түрлі өзгерістер әр бірлестіктерде болады,оларды 2 түрлі типке бөлуге болады: тізбекті және түсуші.

Тізбекті өзгерістер бірлестіктегі тәуліктік, мерзімдік және көпжылдық периодты ішкі жағдайлар мен ағзалардың (ішкі) эндогендік ырғақтарының байқалуымен болатын өзгерістерді сипаттайды.

Бірлестіктегі түспелі өзгерістер бірлестікті ақыр аяғында сол бірлестікте басқарушы түрлердің пайда болуына әкеледі.

Осылайша, бірлестіктің өзреруі сукцессия деп аталады. Олар бірінші және екінші деп бөлінеді.

Бірінші суцессия – тіршілігі жоқ жерде тіршілік түғызады.

Екінші сукцессия – бұрын тіршілік болып, түрлі экстремалдық жағдайларға байланысты (өрт,мұздану т.б.)жойылып кеткен жерде тіршілік пайда болуы немесе басқадай ағзалық құрамда қайта қалпына келтіреді.

Экожүйенің тұрақтылығы, биологиялық айналымның сенімді өтуі, түрлердің әртүрлілігіне негізделген және сукцессияның толықтылығы сол бірлестіктің эволюциялық ұзақ өзгерісінен туындаған.

ТҰҚЫМ ҚУАЛАУШЫЛЫҚ ПЕН ӨЗГЕРГІШТІКТІҢ НЕГІЗГІ ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ

Генетиканың даму тарихы

Генетика — бүкіл тірі организмдерге тән тұқым қуалаушылық пен өзгергіштікті зерттейтін биология ғылымының бір саласы. Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтарын ашып, оларды қоғамды дамыту үшін пайдаланудың жолдарын шешуде генетика ғылымы зор үлес қосты. Сондықтан, биология ғылымының басқа салаларының арасында маңызды орын алады. Жер бетіндегі тірі материяның дамуы олардың үздіксіз ұрпақ алмастыруымен қатар жүріп отырады. Тіршілік организмдердің көбеюімен тікелей байланысты. Сол арқылы белгілі бір биологиялық түрге тән белгілер мен қасиеттер ұрпақтан-ұрпаққа беріліп отырады. Басқаша айтқанда, ұрпақтар белгілі дәрежеде өзінің ата-анасына ұқсас болып туады. Мұны тұқым қуалаушылық дейді. Көпшілік жағдайда организмнің белгілері мен қасиеттері өзгермей біршама тұрақты түрде берілетіндіктен, ұрпағы ата-аналарына ұқсас болып келеді. Бірақ олардың арасында толық ұқсастық болмайды. Бір ата-анадан тарайтын ұрпақтың бір-бірінен қандай да бір белгісі жөнінен айырмашылығы болады.Организмнің тұқым қуалаушылық қасиеті сыртқы орта факторларының әсерінен үнемі өзгеріп отырады. Оны — өзгергіштік дейді. Көбею барысында организмнің белгілі бір қасиеттерінің тұрақты сақталуымен қатар, екінші біреуі өзгеріске ұшырайды. Осыған байланысты олар жаңарып, түрлене түседі.Тұқым қуалаушылық пен өзгергіштік — бірімен-бірі қатар жүретін, бір жағынан бір-біріне қарама-қарсы, өзара тығыз байланысты процестер.Организмдердің тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігі туралы ғылымды генетика деп атайды (грекше "genetіkos” — шығу тегіне тән). Бұл атауды 1906 жылы ағылшын биологы У.Бэтсон ұсынды. Тұқым қуалаушылық туралы алғашқы түсініктер ежелгі дәуірде — Демокрит, Гиппократ, Платон және Аристотель еңбектерінде кездеседі. Гиппократ жұмыртқа клеткасы мен сперма организмнің барлық бөліктерінің қатысуымен қалыптасады және ата-ананың бойындағы белгі-қасиеттері ұрпағына тікелей беріледі деп есептеді. Ал Аристотельдің көзқарасы бойынша белгі қасиеттердің тұқым қуалауы тікелей жүрмейді. Яғни тұқым қуалайтын материал дененің барлық бөліктерінен келіп түспейді, керісінше, оның әр түрлі бөлшектерін құрастыруға арналған қоректік заттардан жасалады.

Бұдан кейін Ч.Дарвиннің пангенезис теориясы маңызды орын алады. Бұл теория бойынша өсімдіктер мен жануарлардың барлық клеткалары өзінен ұсақ бөлшектер — геммулалар бөліп шығарады. Олар жыныс органдарына өтеді де сол арқылы белгілер мен қасиеттер ұрпаққа беріледі. Геммулалар кейде "мүлгіген жағдайдаң болып, бірнеше ұрпақтан кейін білінуі мүмкін. Соған байланысты ұрпақтарда арғы ата-ана тектерінің белгі-қасиеттері қайталана алады деп есептелінген.ХІХ ғасырдың 80-жылдарында "пангенезис” теориясын А.Вейсман өткір сынға алды. А.Вейсман "ұрық плазмасы” туралы болжам ұсынды. Бұл болжамында тек жыныс клеткаларында кездесетін, тұқым қуалайтын заттың болатындығын айтты.

Н.С.Бутарин, Ә.Е.Есенжолов, А.Ы.Жандеркин алшақ будандастыру әдісімен қойдың архар-меринос тұқымын алды. М.А.Ермеков, Ә.Е.Еламанов, В.А.Бальмонт, т.б. қазақтың ақбас сиырын, Алатау сиырын және Қостанай жылқысын, т.б. асыл тұқымдарды шығарды.

Қазақстанда тұңғыш рет М.А.Айтхожиннің басқаруымен молекулалық биология және ген инженериясы саласында көптеген зерттеулер жүргізіліп, ғылымға айтарлықтай жаңалықтар қосылды.Соңғы жылдары елімізде генетиканың аса маңызды салалары: молекулалық генетика, экологиялық генетика және радиациялық генетика бойынша ғылыми-зерттеу жұмыстары жүргізілуде.

Планетадағы заттардың айналымы. Өзектілік қағидасы

Жердің затымен төмендегі негізгі үш түрлі ішкі процестер үнемі жүрген және қазір де орын алып отыр:

1. Біз атқылаған вулкандардан лава түрінде бақылайтын, балқыған тау жыныстарының (магмалардың), ыстық заттардың қозғалысы.

2. Біз жыныстардың жоғары, төмен немесе жан-жаққа қозғалыстары арқылы ой - қорытынды жасай алатын қатты жынытардың қозғалысы.

3. Жердің терең қабатында орналасқан жыныстардың аса жоғары қысым және температура әсерінен әртүрлі өзгерістерге ұшырауы (бір түрден екінші түрге айналуы).

Сыртқы үрдістер Жердің қозғалмалы екі қабаты - гидросфера мен атмосфераның әсерлерінен жүреді.

Ауа мен судың әсерінен тау жыныстары мен судың арасында химиялық алмасу үрдістері жүріп, жыныстардың ішкі байланыстарына зақым келтіріп, олардың ыдырауына, бұзылуына әкеліп соғады. Бұл химиялық қарым - қатынас тау жыныстырында ауаның әсерінен үнемі жүріп отырады. Ауа мен су үздіксіз қозғалыста болады. Жердің бетімен қозғала отырып, олар бұзылған тау жыныстарын да қозғалысқа келтіреді. Тау жыныстарының бұзылу процестері ауырлық күшімен тікелей байланыста болғандықтан, ауа мен су оларды Жердің жоғары орналасқан аймақтарынан төмен орналасқан аймақтарына қарай тасымалдайды. Ерте ме, кеш пе, бұл бұзылу өнімдері бірінің үстіне бірі тұрған қабаттар түрінде қалыптасады.

Ертерек түскен қабаттар кешірек түскен қабаттардың астында қалып, қысым мен ауырлық күшінің әсерінен көп шақырымдық шөгінді жыныстарды құрайды.

Магмалық жыныстар сұйық магманың атылып шыққаннан кейін салқындап, суынуы нәтижесінде пайда болады.

Метаморфоздық жыныстар - қатты жыныстардың балқымай, шөгінділерге айналуы нәтижесінде пайда болған қайта өңделген жыныстар.

Жердің бетінде жыныстардың көрсетілген үш түрі – шөгінді, метаморфозданған және магмалық жыныстар кездеседі. Олар Жердің бетінде әртүрлі себептермен – вулкандардың атқылауы, таулардың түзілуі, сондай ақ балқыған магманың жердің терең қабаттарында орналасқан жыныстарды сыртқа шығаруы нәтижесінде пайда болады.

Өзектілік (Актуализм) қағидасы. шотландиялық ғалым Джеймс Хаттон (1795) жыныстар құрамындағы заттардың айналымы жайлы теориясын негізге ала отырып, Өзектілік қағидасын ойлап шығарып, оның мынадай екі ережесін ұсынды:

1. Табиғат заңдары Жердің бүкіл геологиялық тарихының басым көпшілік кезеңдерінде өзгерген жоқ.

2. Бүкіл Жер тарихында қазіргі күндері орын алып отырған үрдістер әрқашан жүріп отырды және олардың жылдамдықтары да қазіргі замандағыдай болды.

Яғни, кез келген жыныстың жасын мұқият зерттейтін болсақ, біз олардың түзілуіне себеп болған үрдістерді анықтап, олардың негізінде осы жыныстардың түзілген уақыты мен орнында болатын құбылыстар мен жағдайларды анықтай аламыз. Актуализм қағидасының негізгі мәні осында. Бұл қағида зерттеушілерге Жердің тарихын қайта өңдеуге мүмкіндік береді.

Жер қатты деген түсінік адамдардың санасында берік орын тепкен, сол себепті болар материктердің алып мұздар секілді ағып жүретінін және үнемі қозғалыста болатындығы түйсіну қарапайым сана үшін әлі де өте күрделі.

Дүние жүзінің географиялық картасына қарайтын болсақ, континеттердің жағалаулары үлкен су кеңістіктерімен қоршалғандығын және континенттерді бір біріне жақындатқанда жағалаулары дәлме – дәл келетінін байқауға болады. Шынымен де, жердің тарихының өте ертедегі кезеңдерінде бұл континенттер біртұтас болған деп айту да негізсіз емес. Кейінірек олар бөлініп, әлі күнге дейін Атлант мұхитын кеңейтіп жан-жаққа қарай жылжу үстінде.

Материктердің қозғалатындығы туралы идеяны Х1Х ғасырдың екінші жартысында А.Снайдер-Пеллегрини, америкалық геолог Ф.Тейлор (1910) және неміс геофизигі А.Вегенер (1912) ұсынды. Жер эволюциясы теориясының ішінде мобилизм теориясының пайда болуы А.Вегенердің есімімен байланысты, ол бұл теорияны 20 жылдардың соңына дейн толыққанды зерттеп қалыптастырды. Мобилизм теориясының қазіргі кезде төрт түрлі – геоморфологиялық, геологиялық, палеонтологиялық және палеоклиматологиялық фактілер тобына негізделіп, дәлелденген.

Қазіргі кезде, Жердің қабығы алты негізгі литосфералық плиталардан – Евроазиялық, Африкалық, Индо-Австралиялық, Тынық мұхиттық, Америкалық және Антарктикалық плиталардан тұратыны анықталды. Олардың араларында кішігірім плиталар орналасқан. Бұл плиталар салыстырмалы түрде тұрақты. Себебі олар тұтқыр жабысқақ мантияның үстінде сырғып қозғалады. Мантияның заттары терең қабаттардағы жоғары температуралардың әсерінен болатын конвекциялық ағыстардың нәтижесінде үнемі қозғалыста болып тұрады.

Плиталар арасындағы шекаралар геологиялық белсенді аймақтар болып саналады. Олардың біреулері бір-біріне қарама-қарсы бағытта қозғалып жатса, екінші біреулері бірінің үсітіне бірі шығып, үшіншілері жан жаққа жылжып, тағы да басқалары бір - біріне қарама қарсы бағыттарда қозғалып жатады. Тап осы

Пангеяның палеозой эрасынын соңындағы құрлысы литосфералық плиталардың шекараларында жер сілкінулер мен вулкандар атқылауы байқалады.

Литосфералық плиталардың ажырау жылдамдықтары әртүрлі, мысалға: Атлант және Тынық мұхиттың солтүстік бөліктерінде бұл жылдамдық жылына 2-2.5 см. болса, Тынық мұхиттың шығыс бөлігінде 10-12 см – ге тең.

Геологтардың мәлімдеуі бойынша, осы тектоникалық белсенділіктің жоғары кезеңдерінде магматизм де жоғарылайды. Вулкандардан бөлінген жыныстардың жастарын анықтау арқылы қысқа миллиондаған жылға ғана созылған тектоникалық-магмалық кезеңдердің анағұрлым ұзақ, 150-500 млн жылға созылған салыстырмалы тыныштық күйдегі эралармен кезектесіп отыратындығы дәлелденді. Жердің алғашқы миллиард жылындағы тіршілігі (катархей эрасы) туралы ешқандай геологиялық мәліметтер жоқ. Болжамдар бойынша, катархей эрасында базальтты лавалар атқылаған

Континенттердің мезозой эрасының ортасындағы күйі күшті вулкандар нәтижесінде алғашқы атмосфера, мұхит және мұхитқа ұқсас жер қабығы пайда болған. Шөгінді жыныстардың граниттену процестері бұдан 3.5-2.7 млрд жыл бұрын болашақ континенттердің ядроларының түзілуіне себеп болған.

Келесі кезеңде, бұдан 2.7-1.7 млрд жыл бұрын жер қабығының гранитті-гнейсті қабаты және ертедегі платформалар пайда болған. Қазіргі кезде олар он түрлі блок түрінде– Европалық (Орыс), Шығыс Сібір, Қытай-Кореялық, Таримдік, ндістандық, Африко-Аравиялық, Солтүстік-Америкалық, Оңтүстік-Америкалық, Австралиялық және Шығыс-Антарктикалық болып сақталған.Бұдан 1.5 млрд жыл бұрын Мегагея атты суперконтинент пайда болған, ол қазіргі Бүкіләлемдік мұхиттың 2/3 бөлігін құрайтын бір ғана мұхитпен қоршалған болатын. 1.4 млрд жыл бұрын Мегагеяның бөлінуі нәтижесінде жаңа қозғалмалы қабаттар пайда болып, платформалар шөгіп, теңіз құрылықты баса бастаған.

Литосфералық плиталардың козғалуы

Көнебайкалдык магмалық кезеңде (0.57-0.52 млрд жыл бұрын) Оңтүстік-Америкалық, Африко-Аравиялық, ндістан, Австралиялық және Антарктикалық платформалар оңтүстік суперконтинент – Гондвананы құрады, бұл кезде Европалық және Солтүстік-Америкалық платформалар теңіздермен шектелген болатын. Каледон тектоникалық-магмалық кезеңінде (0.46-0.41 млрд жыл бұрын) Евразия, Солтүстік Америка және Гренландия Гондванадан Палео-Тетис мұхиты арқылы бөлінген біртұтас суперконтинент - Лавразияны құрады. Лавразияға 0.33-0.23 млрд жыл бұрын азиялық платформалар қосылды, кейіннен Солтүстік – Батыс Африка Солтүстік Америкамен қосылып Палео – Тетисті мүлдем жауып тастады, ал өз кезегінде Гондвана мен Лавразия Пангеяны құрды.

Пангея 90 млн жыл тіршілік етіп, мезозойдың соңына қарай (230-67 млн. жыл), яғни 170 млн жыл бұрын ыдырай бастады.

Литосфералық плиталардың қозғалу жылдамдықтарын ескерген есептеулер бойынша, енді 250 млн жылдан соң материктер қайтадан қосылып, солтүстік полюсте аса ірі суперматерик құруы мүмкін деп жорамалдауға болады

Адам генетикасы

Адам генетикасының ерекшеліктері. Генетика ғылымы қарастыратын тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің барлық заңдылықтары адамға да тән болып есептеледі. Себебі ол да тіршіліктің бір түріне (Homo Sapіens) жатады. Тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігі жағынан адамның басқа жануарлардан айтарлықтай өзгешелігі жоқ. Бәрінде де тұқым қуалайтын қасиет ұрпақтан-ұрпаққа хромосома құрамында болатын гендер арқылы беріліп отырады. Адамның жануарлардан айырмашылығы оның саналылығы мен екінші сигналдық жүйесінің (системасының) болатындығында, соған байланысты оның сыртқы ортаға бейімделу мүмкіндігі де мол болып келеді.

Жалпы адамзат қоғамда өмір сүретіндіктен оның эволюциялық дамуында әлеуметтік факторлардың да рөлі бар. Бірақ, біз тек биологиялық жағын қарастырамыз.

Адамның генетикалық объект ретіндегі ерекшелігі — оның генетикасын зерттеуді қиындататын көптеген қайшылықтар бар. Олар: жыныстық жағынан кеш-пісіп жетілетіндігі; әр отбасынан тарайтын ұрпақ санының аздығы; барлық ұрпақтың тіршілік ортасын теңестірудің мүмкін еместігі, хромосома санының көп болатындығы, адамға тәжірибе жасауға болмайтындығы және басты бір қайшылық — адамның кейбір тұқым қуалайтын қасиеттерінің мысалы, қабілеті мен мінез-құлқының дамып қалыптасуына кедергі келтіретін ұлтшылдық, нәсілшілдік сияқты әлеуметтік теңсіздіктің болатындығы.

Осы аталған қиыншылықтарға қарамастан, кейінгі кездерде адам генетикасы жедел қарқынмен дамуда. Ең соңғы жаңалықтардың бірі — ХХІ ғасырдың басында адамның генетикалық кодының шешілуі.

Адамның тұқым қуалаушылығын зерттеу әдістері. Адамның генетикасын зерттеудегі кездесетін қиыншылықтар туралы жоғарыда айтылды. Соған қарамастан, оның тұқым қуалаушылығын зерттеуге мүмкіндік беретін әдістер бар. Олар: генеологиялық, цитогенетикалық, егіздік, онтогенетикалық, популяциялық және биохимиялық әдістер.

Генеологиялық әдіс. Бұл әдістің негізінде адамда болатын түрлі белгілер мен қасиеттердің немесе аурулардың тұқым қуалауын оның шыққан тегіне қарай зерттеу жатады. Ол үшін зерттелетін мәселе бойынша әкесі және шешесі жағынан бірнеше буын бойы мәліметтер жинақталып, соның негізінде шежірелік сызбанұсқа жасалады. Кейбір белгілер мен қасиеттер кез келген ұрпаққа беріле алады, яғни доминанттылық жолмен тұқым қуалап, Мендель заңдарына бағынады. Мұндай жолмен тұқым қуалайтын белгілерге полидактилия (саусақтардың артық болуы), беттің секпілі, катаракта, шаштың қаралығы және т.б. жатады. Генеологиялық әдіспен адамның кейбір қабілеттерінің мысалы, музыкаға, шешен сөйлеуге, математикаға бейімділігі және т.б. тұқым қуалайтындығы анықталған. Ондай қасиеттер ұрпақтан-ұрпаққа беріледі. Айталық музыкаға қабілеттілік әйгілі Бахтардың әулетінде болған. Мұндай мысалдарды өзіміздің қазақ дарындыларынан да келтіруге болады. Ұлы Абайдың әкесі Құнанбай әулетінен тараған ұрпақтардың ішінде ақындар, сазгерлер, шешен сөйлейтіндер көп болған. Олар: баласы, қазақтың жазба әдебиетінің негізін салушы — Абай (Ибраһим); немерелері — Шәкерім, Әбдірахман, Мағауия, Ақылбай және т.б.

Генеологиялық әдіспен көптеген аурулардың тұқым қуалайтындығы анықталған. Соның бірі — гемофилия. Осы ауру бойынша ағылшын королевасы Виктория әулетінің шежірелік сызбанұсқасы жасалған.
Сонда Виктория мен оның зайыбы мұндай аурумен ауырмаған. Олардың арғы тегінде де ешкім гемофилиядан зардап шекпеген. Бірақ Викторияның ата-анасының біреуінің жыныс клеткасында мутация пайда болған болу керек. Соған байланысты королева Виктория гемофилияның генін тасымалдаушы болып, өзінің көптеген ұрпақтарына таратқан. Сөйтіп, Викториядан мутантты гені бар Х хромосоманы алған барлық ер жынысты ұрпақ гемофилиямен ауырған.

Цитогенетикалық әдіс. Бұл әдіспен сау немесе ауру адамның кариотипіне (хромосома жиынтығына) цитогенетикалық талдау жасалады. Цитогенетикалық әдісті пайдаланып тұңғыш рет 1956 жылы Дж.Тийо мен А.Леван қалыпты жағдайда адамның дене клеткаларында 22 жұп аутосомалар және бір жұп — жыныстық хромосомалар болатындығын анықтады. Бұрынғы жыныс генетикасы тақырыбында айтылғандай ер адамда жыныстық хромосома гетероморфты (ХУ), ал әйел адамда гомоморфты (ХХ) болып келетіндігі дәлелденді. Бұл әдісті қолдану адамның дене және жыныс клеткаларында пайда болатын хромосомалық өзгерістерді байқауға мүмкіндік туғызады. Мұндай өзгерістер түрлі аурулардың тууына себепкер болады. Сондықтан цитогенетикалық әдісті медицинада диагностикалық мақсатта қолданады.

Егіздік әдіс. Егіз болып туу адам баласында жиі кездесетін құбылыс. Олардың екі түрі болады: бір жұмыртқалық және әр жұмыртқалық. Бір жұмыртқалық егіздер дегеніміз — бір жұмыртқа клеткасының бір спермато-зоидпен ұрықтануынан екі зиготаның дамуы. Мұндай егіздер бір-біріне айнымастай ұқсас болады, себебі, олардың генотипі бір.

Ал әр жұмыртқа клеткаларының әр түрлі сперматозоидтармен бір мезгілде ұрықтануынан дамыған егіздер бір-біріне онша ұқсамауы мүмкін. Себебі әр түрлі жұмыртқа клеткалары мен сперматозоидтардағы гендердің үйлесімі түрліше болып келеді. Осының ішінде бір жұмыртқалық егіздер аса маңызды жалпы биологиялық проблеманы, атап айтқанда, белгі-қасиеттердің дамып қалыптасуы үшін тұқым қуалаушылық пен сыртқы ортаның әсерін зерттеуде ыңғайлы материал болып табылады. Мысалы, адамның бойындағы туа біткен қабілетті дамытып, қалыптастыру үшін оқу мен тәрбиенің қандай маңызы бар екендігі анықталады.

Сонымен қатар, егіздік әдіс адамның кейбір тұқым қуалайтын ауруларға (шизофрения, эпилепсия, гемофилия және т.б.) бейімділігін алдын ала анықтауға көмектеседі.

Онтогенетикалық әдіс. Бұл әдіспен адамның онтогенезі (жеке дамуы) барысында тұқым қуалайтын өзгерістердің бар-жоғы анықталады. Кейбір тұқым қуалайтын ауруларды соған жауапты рецессивті гендерден тұратын гомозиготалы организмнен ғана емес, аз да болса гетерозиготалылардан да байқауға болады. Мысалы, шизофрения ауруын рецессивті ген анықтайды, және ол ауру адам ата-анасының екеуінен де сондай генді алса, яғни рецессивті гомозигота (аа) болса ғана білінеді. Ал, гетерозиготалы (Аа) болса, ол адам ауру болмауға тиіс. Бірақ, кейде онтогенез барысында ондай адам бір қайғылы жағдайға ұшырап, стресс болса ол аурудың шығуы мүмкін.

Сонымен, онтогенетикалық әдістің маңызы — онтогенез барысында белгілі бір ауруды тасымалдайтын рецессивті гендерді анықтау арқылы болашақ ұрпақты ауыр зардаптардан алдын ала сақтандыру.
Популяциялық әдіс. Бұл әдіспен түрлі тұқым қуалайтын өзгерістердің адам популяциясына таралу жиілігі зерттеледі. Адамның әр түрлі популяцияларында тұқым қуалайтын генотиптік өзгерістердің таралуы түрлі мөлшерде болады. Мысалы, Мариан және Гуам аралдарындағы жергілікті тұрғындардың жұлын клеткасының склерозы ауруынан қаза болуы басқа елдермен салыстырғанда 100 есе көп. Сол сияқты Швейцарияда Роне өзенінің жағалауында орналасқан бір ауылдың 2000 тұрғынының ішінде 50 адам саңырау-мылқау, 200 адам саңырау болып шыққан. Себебі, көші-қонның болмауынан жекелеген отбасылар мен туыстар көп таралып көбейе алмайды. Сондықтан кейбір тұқым қуалайтын ауруларды тасымалдайтын ген мөлшері артып кетеді.

Биохимиялық әдіс. Бұл әдіс адам генетикасын зерттеуде соңғы кездері кеңінен қолданылып жүр. Жалпы адамда болатын түрлі тұқым қуалайтын өзгерістер клеткадағы зат алмасудың бұзылуына тікелей байланысты. Олар сол клетканың құрамына кіретін белоктар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар, майлар, липидтер және т.б. екенін бұрынғы өткен сабақтардан білесіңдер. Айталық, ДНҚ молекуласында өзгеріс болса, онда ген өзгерді деген сөз. Себебі, геннің өзі сол ДНҚ-дан тұрады. Ал ондай өзгеріс тұқым қуалайды. Биохимиялық әдістің үлкен практикалық та маңызы бар. Мысалы, ДНҚ-ға талдау жасау арқылы баланың ата-анасын дәл анықтап табуға болады. Бұл әдіс қазір археологиялық зерттеулерде де қолданылып жүр. Соңғы кезде Шығыс Қазақстандағы Алтай тауынан табылған "Алтын Адамның” кейбір ұлпалары мәңгі мұздың астында жатқандықтан сақталған. Солардың құрамындағы ДНҚ-ны алып біздің (қазақтың) ДНҚ-мызбен салыстырып зерттегенде олар ұқсас болып шыққан. Бұл біздің арғы тегіміз сақтар, ғұндар екендігін дәлелдеп отыр.

Қорыта айтқанда, қазір адам генетикасын зерттеуде жоғарыда көрсетілгендей әр түрлі әдістер қолданылуда. Соған байланысты адамның генетикалық тұрғыдан толық зерттелген объектілер қатарына қосылатыны сөзсіз.

2. Адамның тұқым қуалаушылығын зерттеуде бірнеше әдістер қолданылады: генеалогиялық, цитогенетикалық, егіздік, популяциялық, онтогенетикалық және биохимиялық әдістер.

Дигибридті будандастырудың цитологиялық негіздері

Г.Мендель бұршақ өсімдігіне жасаған тәжірибенің негізінде бірнеше заңдылықтар ашқан болатын. Ол кезде клетканың мейоздық бөлінуі, ДНҚ-ның редупликациялануы, тұқым қуалаудың хромосомалық теориясы және т.б. ашылмаған еді. Кейіннен, цитология ғылымының дамуына байланысты Мендельдің заңдылықтары цитологиялық тұрғыдан қайта қарастырылды.

Таяқша тәрізді хромосомаларда тұқымның сары және жасыл түсін анықтайтын — А және а гендері, нүкте тәрізді хромосомаларда тегіс және кедір-бұдырлы қабықты анықтайтын — В және b гендері орналасқан делік. Олай болса, аналық дарақтағы екі қызыл таяқша тәрізді хромосомаларда АА екі қызыл нүкте тәрізді хромосомаларда ВВ гендері; аталық дарақтағы дәл сондай көк түсті хромосомаларда аа және bb гендері орналасады. Бұл дарақтардың әрқайсысынан тек бір-бір сортты гаметалар түзіледі. Гаметаларда мейоздық бөлінуге байланысты ұқсас хромосомалардың әр жұбынан бір хромосомадан ғана бар. Мұндай гаметалар қосылғанда дигетерозиготалық, яғни белгінің екі жұбы бойынша да гетерозиготалы АаВb генотипі қалыптасады. Генотипі дигетерозиготалы организмнен мейоз кезінде хромосомалардың экватор жазықтығында кездейсоқ орналасу ретіне байланысты әр жұбынан бір-бір сыңардан екі жақ полюске тартылады. Полюске жеткен ұқсас емес екі хромосомадан төрт түрлі үйлесім түзіледі. Соған сәйкес төрт түрлі гаметалардың қалыптасу мүмкіндігі болады.

Ұрықтану кезінде гаметалардың қосылуы да кездейсоқ жүреді. Міне, соның нәтижесінде екінші ұрпақта F2 9 түрлі генотип түзіліп, 4 түрлі фенотип көрініс береді. Бұл фенотиптердің екеуі ата-аналық дарақтарға ұқсас келеді. Олар: сары және тегіс, жасыл және кедір-бұдырлы тұқымдар. Қалған екі түрлі фенотип ата-аналарына мүлде ұқсамайды. Олар: сары және кедір-бұдырлы, жасыл және тегіс тұқымдар. Мұны мейоз кезіндегі қосылу (конъюгация) құбылысына байланысты гендердің алмасуының нәтижесінде түзілген жаңа үйлесімдер деп түсінеміз.

Полигибридті будандастыру. Бір-бірінен үш немесе одан да көп белгілерінде айырмашылығы бар дарақтарды будандастыруды полигибридті будандастыру деп атайды. Оларда белгілердің ажырау сипаты дигибридті будандастырумен салыстырғанда біршама күрделірек болады. Мысалы, егер тұқымы сары, тегіс қызыл гүлді бұршақ өсімдігін тұқымы жасыл, кедір-бұдырлы ақ гүлді бұршақпен будандастырса, доминанттылық заңына сәйкес F1-де алынған будан ұрпақтың барлығы да біркелкі, яғни аналық өсімдікке ұқсас болып шығады. F2-де күрделі ажырау жүреді. Тұқымның пішінін анықтайтын гендерді Аа, түсін Вb, ал гүлдің түсін Сс деп белгілейік. Сонда ата-аналық формалардың біреуінің генотипі ААВВСС, ал екіншісінікі — ааbbсс, ал F1-де алынатын будан организмдікі АаВbСс болып келеді .Мұндай будан өсімдік сегіз түрлі гамета түзеді: АВС, АВс, АbС, Аbс, аВС, аВс, аbС, аbс. Сегіз типті жұмыртқа клеткалары сегіз типті аталық гаметалармен кездейсоқ кездесіп, өздігінен тозаңданудың нәтижесінде F2-де зиготалардың 64 түрлі комбинациясы түзіледі. F2-дегі дарақтар фенотип бойынша 8 түрлі топқа бөлінеді. Олардың ара қатынасы: 27 А—В—С: 9А—В—с:9А—b—С: 9а—В—С:3А—b—с:3а—В—с:3а—b—С:1а—b—с. Сонда фенотип бойынша 27:9: :9:9:3:3:3:1 ара қатынасындай болып келуі тригибридті будандастыру кезінде гендердің тәуелсіз ажырауына байланысты болады .
Қорыта келгенде, Мендель жоғарыда келтірілген зерттеулерінің негізінде тұқым қуалаушылықтың аса маңызды заңдылықтарын ашты және оның табиғатын анықтады. Бір белгінің тұқым қуалауының екінші белгіге тәуелсіз екендігін дәлелдей отырып, ол тұқым қуалаушылықтың дискреттілігін (оқшаулығын), бөлшектене алатындығын және генотиптің организмдегі белгі-қасиеттерді анықтайтын бірліктердің жиынтығынан тұратындығын көрсетті.

Гендердің өзара әрекеттесуі

Мендель ашқан заңдылықтардың дұрыс екендігі 1900 жылдан кейін өсімдіктер мен жануарлардың түрлі белгілері мен қасиеттерінің тұқым қуалауына жүргізілген көптеген зерттеулердің нәтижесінде дәлелденді. Мендель анықтаған будан ұрпақтағы белгілердің ажырауының ара қатынасы әрбір ген тек бір белгілердің тұқым қуалауын қуаттаған жағдайда дұрыс болып есептеледі. Мысалы, бір ген бұршақ тұқымының тегіс болуын, екіншісі — кедір-бұдырлығын анықтайды. Сонымен қатар, гендер мен олар анықтайтын белгілердің ара қатынасының күрделі және әр түрлі сипатта болатындығын аңғартатын біраз деректер жинақталды. Біріншіден, бір геннің өзі бірнеше белгіге қатарынан әсер ете алатындығы, екіншіден, бір белгіні кейде бірнеше ген бірігіп анықтайтындығы, яғни бұл жағдайда гендердің өзара әрекеттесетіндігі белгілі болды. Сонымен, организмнің көптеген белгілері мен қасиеттерінің фенотиптік көрінісі онтогенез (жеке даму) кезінде гендердің өзара әрекеттесуімен түсіндіріледі. Гендердің өзара әрекеттесу құбылысының ашылуы генетиканың әрі қарай дамуында маңызды орын алды. Осы заңдылықтың негізінде ХІХ ғасырдың аяғында неміс биологы А.Вейсман ұсынған организмнің тұқым қуалайтын факторларының мозаикасы (алалығы) туралы ұғым теріске шығарылды. Оның орнына организмнің кез келген белгісінің дамуы барысында генотип жүйесіндегі күрделі байланыстар мен өзара әрекеттесу туралы мәселе көтеріледі.

Кейде бір геннің өзі екі немесе бірнеше белгілердің дамуына әсер етеді. Мұндай құбылысты геннің жан-жақты әсері деп атайды. Гендердің жан-жақты әсерінің биохимиялық негізі біршама жақсы зерттелген. Бір геннің бақылауымен түзілетін бір белок — фермент тек жалғыз ғана белгінің дамуын анықтап қоймайды. Сонымен қатар басқа да белгілер мен қасиеттердің дамуына қатысты биосинтез реакцияларына әсер етеді. Гендердің жан-жақты әсері көптеген организмдерде кездеседі.

Гендердің әрекеттесуінің екі түрі бар: аллельді және аллельді емес. Аллельді түріне толымсыз доминанттылықты жатқызуға болады. Мысалы, қызыл және ақ түсті намазшамгүлдерді өзара будандастырғанда F1-де қызғылт түсті будан алынған. Сол сияқты қызыл раушангүл мен ақ раушангүлді будандастырғанда F2-де қызғылт түсті раушангүл алынды. Бұл екі аллельді гендер А мен а-ның өзара әрекеттесуінің нәтижесі деп қарастыру керек. Мұндай жағдайда доминантты ген рецессивті генге басымдылық көрсетеді.Ал, аллельді емес гендердің өзара әрекеттесуінің төрт типі бар: комплементарлы, эпистаз, полимерия және көп аллельдік.
Комплементарлы. Комплементарлы деп — екі немесе бірнеше аллельді емес доминантты гендердің бірін-бірі толықтырып жаңа белгіні жарыққа шығаруын айтады. Мысалы, көгілдір қауырсынды тотықұсты сары қауырсынды тотықұспен будандастырса, бірінші ұрпақтың (F1-дің) будандары біркелкі жасыл қауырсынды болып шығады. Оларды өзара будандастырғанда екінші ұрпақта — F2-де төрт түрлі фенотип көрініс береді. Атап айтқанда, 9 жасыл түсті, 3 көгілдір, 3 сары және 1 ақ қауырсынды ұрпақтар алынады. 117-суреттегі екінші ұрпақ дарақтарының генотипіне назар аударсақ, бұл будандастыруға екі жұп аллельді емес гендердің қатысатындығын байқауға болады. А гені — қауырсынның көгілдір түсін, ал В гені сары түсті болуын анықтаса, олардың рецессивті а және b аллельдері қауырсынның ақ түсті болуын анықтайды.

Будандастырудың нәтижесі мынандай: әр доминантты ген жеке күйінде тек өз белгісін жарыққа шығарады. Сондықтан генотиптері ААbb және Ааbb дарақтар көгілдір қауырсынды, генотиптері ааВВ және ааВb дарақтар сары қауырсынды болады. Ал, екі ген біріккен жағдайда АаВb —жасыл түсті қауырсынды тотықұс алынады. Бұл гендердің рецессивті аллельдерінен түзілген ааbb генотипі тек ақ қауырсынды ұрпақ береді.

Гендердің комплементарлы әрекеттесуін мынадай мысалдан да көруге болады. Раушан және бұршақ тәрізді айдарлары бар тауықтың екі тұқымын будандастырғанда, бірінші ұрпақта — F1-де ата-анасының айдарына ұқсамайтын жаңғақ тәрізді айдары бар будандар алынды. Ал F1-дің ұрпақтарын өзара будандастырғанда F2-де ажырау жүреді. Атап айтқанда, 9 жаңғақ тәрізді айдарлы, 3 раушан айдарлы, 3 бұршақ айдарлы және 1 жапырақ тәрізді айдарлы балапандар алынған. Осы тәжірибеде тауық айдарларының раушан және бұршақ тәрізді болуы екі доминантты генмен анықталатындығына байланысты. rrРР және RRрр гендердің комплементарлы әрекеттесуі нәтижесінде бірінші ұрпақта (F1) айдардың жаңғақ тәрізді жаңа пішіні пайда болды. F1-дің ұрпақтарын өзара будандастырғанда тотықұсқа жасалған тәжірибедегідей ата-ананың белгілері ажырайды, яғни 9:3:3:1 қатынасында болады.

Эпистаз. Бұл құбылыс комплементарлы әрекеттесуге кері жүреді, яғни бір ген екінші генді басып, оның белгісін жойып жібереді. Осындай басымдық қасиет көрсететін генді супрессор деп атайды. Мысалы, тауықтарда доминантты С гені қауырсынның түрлі-түсті болуын анықтайды, ал аллельді емес басқа доминантты j (джи) гені супрессор болып табылады. Сондықтан осы супрессор j гені бар жерде доминантты С гені өз белгісін көрсете алмайды да тауықтар ақ қауырсынды болып шығады.

Демек, генотиптері jjСС тауықтар ақ түсті, ал генотиптері ііСС және ііСс болып келгендері түрлі-түсті болады. Себебі, қауырсындары түрлі-түсті тауықтардың генотипінде супрессор гені жоқ.

Полимерия. Қандай да болсын бір белгінің қалыптасуына бірігіп әсер ететін гендерді полимерлі гендер деп атайды. Ал бір белгінің дамуын қуаттайтын бірнеше аллельді емес гендердің бірігіп қызмет атқару құбылысын полимерия дейді. Бұл жағдайда аллельді емес гендердің бақылауында болатын екі немесе бірнеше фермент бір ғана белгінің дамуына әсер етеді. Осыған байланысты полимерлі гендерді латын алфавитінің бір әрпімен қасына индекс қойып белгілейді: А1А1 және а1а1; А2А2 және а2а2, т.б. мысалы, дәндері қою қызыл және ақ түсті бидай өсімдіктерін бір-бірімен будандастырғанда, бірінші ұрпақта қызғылт дәнді будандар алынған. Бұларды өзара будандастырғанда, екінші ұрпақта дәндерінің түсі бойынша 5 түрлі өсімдік пайда болған. Олар: қою қызыл, қызыл, қызғылт, солғын қызыл және ақ түсті дәнді өсімдіктер. Екінші ұрпақ дарақтарының генотипіне назар аударсақ, 5 түрлі фенотиптің түзілу себебі дәннің құрамындағы доминантты гендердің санына байланысты.

Мысалы, генотипі А1А1А2А2 — қою қызыл дәнді; А1А1А2а2 — қызыл дәнді; А1А1а2а2 — қызғылт дәнді; А1а1а2а2 — солғын қызыл; а1а1а2а2 — бірде-бір доминантты гені болмаса бидай дәнінің түсі ақ болады.осы полимерлі немесе полигенді тұқым қуалауға мысал ретінде адамның терісінің ақ түстен (альбинос) қара түске дейінгі аралықта болатындығын айтуға болады. Егер негр мен ақ түсті адам некелессе, олардан туылған баланың түсі аралық сипат алады, яғни мулат туылады. Ал мулаттар өзара некелессе, олардың ұрпағы ақ пен қараға дейінгі аралықта болады.

Полимерия құбылысын 1909 жылы швед генетигі әрі селекционері Н.Г.Нильсон-Эле ашты. Полимерия жолымен өсімдіктің ұзындығы, вегетациялық кезеңнің ұзақтығы, дәндегі белок мөлшері, биохимиялық реакциялардың жүру жылдамдығы сияқты және т.б. шаруашылық жағынан тиімді белгі қасиеттер тұқым қуалайды.

Көп аллельділік. Жоғарыда екі немесе бірнеше аллельді емес доминантты гендері бар дарақтардың тұқым қуалайтын қасиеттерімен, комплементарлық, эпистаз және полимерия құбылыстарымен таныстыңдар. Кейде аллельдер бірнеше геннен тұруы мүмкін. Өйткені хромосоманың ген орналасқан бөлігі бірнеше рет мутацияға ұшырауына байланысты, ол ген бірнеше рет қайталанады. Осыны көп аллельділік деп атайды. Олардың құрамында негізгі доминантты және рецессивті гендерден басқа аралық сипаттағы аллельдер болады. Ондай аллельдер доминантты гендермен қатар келсе, рецессивті қасиет көрсетеді, ал рецессивті гендерге доминантты қасиет көрсете алады. Оған мысал ретінде, адамның қан топтарының тұқым қуалауы көп аллельділік бойынша жүретіндігін қарастырайық. Адам қанындағы эритроциттерде екі түрлі желімденетін зат: А агглютиногені және В агглютиногені болады, ал плазмада екі түрлі желімдейтін зат: aa агглютинині және bb агглютинині бар. Эритроциттердегі агглютиногенге және плазмадағы агглютининге қарай, барлық адамдардың қаны 4 топқа бөлінеді. Қаны І топқа жататын адамдардың эритроциттерінде агглютиноген болмайды. Олардың плазмасында aa және bb агглютинині болады. Қаны ІІ топқа жататын адамдардың эритроциттерінде А агглютиногені, плазмасында bb агглютинині бар. Қаны ІІІ топқа жататын адамдардың эритроциттерінде В агглютиногені, плазмасында aa агглютинині болады. Қаны ІV топқа жататын адамдардың эритроциттерінде А және В агглютиногендері бар, ал плазмасында агглютининнің екеуі де болмайды. Осыған байланысты қан топтары: І топ (0), ІІ топ (А), ІІІ топ (В) және ІV топ (АВ) болып белгіленеді. Қан топтарының гендері мен генотиптері төмендегі кестеде берілді.
І (0) І0 І0 І0І0
ІІ (А) ІА ІАІ0ІАІА
ІІІ (В) ІВ ІВІ0, ІВІВ
ІV (АВ) ІАВ ІАІВ
Қаны І және ІV топқа жататын адамдарда бір-бірден ғана генотип, ал ІІ және ІІІ топтың адамдарында бір гомозиготалы және бір гетерозиготалы генотиптен болады. ІV қан тобын аллельді гендердің өзара әрекеттесуінің нәтижесі деп қарайды. Өйткені мұнда екі доминантты А (ІІ топ) және В (ІІІ топ) аллельді гендері біріккен жағдайда ІV топ пайда болады. Бұл құбылысты кодоминанттылық деп атайды. Қан топтарын генотиптеріне қарап анықтаудың медицинада маңызы зор.

БИОСФЕРА МЕН БИОТА ЭВОЛЮЦИЯЛАРЫНЫҢ МЕХАНИЗМДЕРІ,

ФАКТОРЛАРЫ МЕН ТРИГГЕРЛЕРІ

1 Биологиялық эволюцияның механизмдері

Биологиялық эволюцияның қазіргі заманғы теориясы төмендегілерді бөліп көрсетеді:

- эволюция басталатын элементарлық құрылымды – яғни жеке особь немесе түр емес, популяция; - эволюцияның механизмі, яғни популяцияның генотипінің тұрақты өзгерісі - мутагенезді;

- факторларды – олар негізгі және қосымша болып бөлінетін эволюцияның қозғаушы күштерін;

- триггерлерді - қозғаушы күштердің іске қосу механизмдерін, яғни осы қозғаушы күштерді қозғалысқа келтіретін себептерді.

Мутациялар – эволюцияның материалдық қайнар көздері. Келесі ұрпақтарда тұқым қуалайтын өзгерістер туғызатын мутациялар организмдердің қасиеттерін, белгілерін, ерекшеліктерін не реакция нормаларын анықтайды. Көбеюдің әдеттегі қалыпты үрдісінде мутациялар аяқ асты пайда болады. Ұрпақ сандарындағы мутациялар саны тұрақты болады. Кездейсоқ пайда болған өзгерістер организм үшін пайдалы болса, тіршілік үшін күресте организмнің тіршілігін сақтап қалуына себін тигізеді. Бірнеше ұрпақтар бойына сақталып, қайталанып отыратын бұндай кездейсоқ өзгерістер тірі организмдер мен олардың популяцияларының құрылымында түбегейлі өзгерістер туғызып, нәтижесінде жаңа түрлер пайда болады.

Табиғи және жасанды сұрыптаудан басқа тұқым қуалаушылық өзгергіштікті реттейтін ешқандай фактор жоқ. Тек қоршаған ортаның белгілі жағдайларындағы өзгерістер пайдалы болғанда, табиғи ортада сұрыпталады, немесе эволюция барысында олардың саналы түрде жасанды сұрыптауы арқылы іске асады. Эволюция және түрдің пайда болуы популяциялардың немесе кіші бір ғана қолайлы емес екені анықталған. Үлкен популяцияда тұқым қуалаушылық өзгерістердің пайда болуы зиян, ал кіші популяциядағы кездейсоқ әсерлердің ықпал етуі жиі кездеседі. Сондықтан особьтардың сандық құрамын тұрақты түрде өзгертіп отыратын орта мөлшердегі популяциялардың эволюцияға шын жаңа түрлер пайда болуына қалайды.

Жаңа түр пайда болуы үшін бұрынғы организмдердің белгілі бір тобы ерекшеленуі қажет. Организмдердің белгілі бір тобының ерекшеленуі мен изоляциясы арқылы, олардың басқа түрлермен шағылыспа, яғни генетикалық информацияларымен алмаспауы үшін қажет екені дәлелденген.

Табиғатта әртүрлі организмдер тобының изоляциясы, сол сияқты оның селекция практикасында қолданылуы да әртүрлі жолмен жүзеге асырылады, олардың мақсаты біреу ғана –түрлердің генетикалық информациялармен алмаспауын қадағалау. Бұл үшін географиялық шекара (организмдер өте алмайтын сулы орта мұхит не теңіздер, батпақтар не биік таулар, т.с.с.), экологиялық жағдайлар, көбею үрдісіндегі физиологиялық сәйкесссіздік (жұптасудың әрбір түрге тән кезеңдері), организмдердің әртүрлі топтары мен түрлерінің мінез-құлық ерекшеліктері, т.б.

Эволюцияның осы негізгі факторларына тағы популяциядағы ұрпақтар алмасу жиіліктері, мутациялық процестердің сипаты мен қарқынын, т.б қосуға болады. Айта кететін бір жай, жоғарыда аталған барлық негізгі және қосымша факторлар жеке дара емес, бір- бірімен өзара тығыз байланыста әсер етеді.

Катастрофизмнің қалыптасуы

Алғаш рет катастрофалық құбылыстарға француз ғалымы, палеонтология мен салыстырмалы анатомияның негізін салушы Ж. Кювье (1769-1832) назар аударды.Ол Жер бисферасы даму барысында бірнеше орасан зор катастрофаларды басынан өткізді, бұл катастрофалар планетада тіршілік еткен бірнеше организмдер түрлерінің жойылып кетуіне себеп болды деп көрсетті.

Кювьенің катастрофизм туралы ілімі биостратиграфияның - Жер тарихындағы органикалық дүниенің бір түрлерінің екінші бір түрлермен қоршаған орта дамуымен тікелей байланыста заңды түрде алмасып отыратыны туралы ғылымның қалыптасуына үлкен әсер етті. М.Рауп пен Дж Сепкоски (1982) түрлердің жаппай жойылып кетуі туралы қолда бар мәліметтерді статистикалық өңдеуден өткізді. Осы мәліметтер бойынша фанерозой кезеңінде (570 млн жыл) біздің планетамызда бұндай оқиғалар бірнеше рет қайталанып, Жердің дамуының 600 млн дай жыл барысында әр 30±4 млн жыл сайын дүркін-дүркін байқалып отырғанын көрсетті. Бұл аралықта осындай критикалық 20 кезең болғанын анықтады. Көптеген ғалымдар түрлердің жаппай жойылып кетуінің себептері төмендегідей деп көрсетеді:

а) Жерге өте үлкен аспан денелерінің құлауы (кратер түзілуінен), нәтижесінде климат пен экологиялық жағдайлардың кенеттен күрт өзгеруі; б) атмосфераға вулкандық шаңның түсуі (вулканогенез); в) гидросфераға уран және де басқа химиялық радиоактивті элементтердің түсуі (рифтогенез); г) Жердің магнит өрісінің қорғаныш қасиеттерінің әлсіреуі (геомагниттік өрістің инверсиясы); д) жаңа жұлдыздардың жарқылдары; е) Күн системасының компоненттеріне Немезиданың немесе Күн системасының 10-шы планетасының әсері, т.б.;ж) Бүкіл әлемдік мұхит деңгейінің өзгеруі.

Бұнымен қатар, соңғы кезде осы жоғарыда аталған құбылыстардың барлығы бір-бірімен тығыз байланыста екендігі туралы көптеген мәліметтер жинақталуда. Мысалы, астероидтар Жер бетіне құлағанда атмосфераға шаң көтеріліп қана қоймай, бұнымен бірге Жердің тектогенезі, яғни рифтогенез, вулкандар атқылау, жер сілкіну, геомагниттік өрістің инверсиясы, т.б. құбылыстар байқалады.

3.Кратер түзілу себептері және онымен бірге жүретін құбылыстар Күн системасы 9 планетадан, шамамен 2,8 астрономиялық бірлікте орналасқан ішкі астероидты белдіктен және 2 сыртқы белдіктен (Оорттың ішкі бұлты = 10 мың Күн массасы, Оорт бұлтының массасы Күн массасынан 100 есе үлкен). Оорт бұлтының бұл көрсетілген заты ондағы комета ядролары мен астероидтарға байланысты.
Кризистік кезеңдерде осы бұлттардан комета ядролары мен астероидтар бөлініп шығып, олардың кейбіреулері Жерге немесе басқа планеталарға құлап түскен. Соңғы 600 млн жылда Жерге 1500 дей астероидтар құлаған. Сондықтан Жердің үлкен аспан денелерімен соқтығуы миллион жылда 3 рет қана кездесуі мүмкін. Дегенмен, статистиктердің болжамдары бойынша, Жерге астероидтың соғылуын кез келген уақытта күтуге болады екен. Мысалы, 1936 жылы Жердің дәл қасынан "Адонис", 1937 жылы -"Гермес", 1989 жылы 22 мартта N астероиды, 1989 жылы "Таутатис", 1992 жылы - "Апокалипсис шыңы" астероидтары соқтықпай өтіп кетті. Атақты Аризон кратері салмағы 100 мың тонналық қана - ғарыштық өлшем бойынша "кішкентай" қауырсындай астероидтың құлауынан пайда болған. Кратердің жалпы диаметрі 1200 метр. Ал астероид құлаған кездегі соғылу толқыны мың хиросималық бомбаны жарған кезде ғана пайда болатындай алпауыт күш кратердің жан – жағын теп тегіс жасаған.

Жерде кратерлер түзілу процесі белгілі бір кезеңдерде байқалады, әсіресе бұл жағдай фанерозой кезеңіне тән. Бірақ кезеңмен бөліну соңғы 250 млн жыл үшін ғана анықталған. Кратер түзу үрідсі 245, 217, 193, 176, 144, 91, 65, 38 және 11 млн жылды құрайтын кезеңдерде жүріп отырған. Дәл осы кезеңдерде биосфераның эволюциясында шешуші оқиғалар болды.

Көптеген астрономдар бұндай периодтылықты Күннің гипотезалық серігі – массасы Күн массасының 0,08 ден 0,3 дей болатын, қатты созылған эллипс тәрізді орбитамен айналатын – Немезиданың болуымен байланыстырады. Ғалымдардың пікірлерінше Немезида құралы комета мен астероидтардың ядролары толған Оорт бұлттарына әсер етіп, оларды орбиталарынан ығыстырады, нәтижесінде, олардың Жерге құлауына тікелей себепкер болады. Немезиданың Күнге жақындауы 15 миллион жылдан кейін болады деп күтілуде.

Америкалық астрофизиктер Д. Уитмаир мен Дж Матистің пікірінше, катастрофаның себебі, гипотетикалық Немезида емес. Басты себебі ретінде олар Күннен 50-100 астрономиялық бірлік қашықтықта орналасқан 10-шы планетаны көрсетеді. Бұл планета эллипс бойымен айналады, айналып шығу кезеңі 1000 жыл. Ол Оорт бұлтының денелеріне әсер етіп, кейбір кометалар мен астероидтарды орбиталарынан шығарып жібереді де, олар жерге құлап түседі. 10 шы планетаның бар екендігін дәлелдейтін көптеген фактілер бар. Бұл туралы Дж Андерсон бастаған америкалық ғалымдар планетааралық станциялардан келіп жеткен сигналдарды қабылдап алу арқылы бақылау жүргізу нәтижесінде көп мәліметтер алды. Дегенмен, 10-шы планетаның дәл орнын анықтау әлі күнге дейін мүмкін болмай отыр.

Кейбір астрофизиктер астероидтар мен кометалық белдіктердің өзгерісін Күн жүйесінің Галактика ядросын айнала периодты қозғалуымен байланыстырады. Бұл кезде Күн жүйесінің шамамен әрбір 30 млн жылда газ, шаң, астероид, кометаларға толы галактика жазықтығын кесіп өтеді. Осы кезде бұл денелер өз траекторияларынан ауытқып, Жерге құлап түседі.

4 Рифтогенез, радиоактивтілік және тіршілік

Адам организміне әсер ететін радиоактивті элементтердің әсерін сипаттау үшін доза мөлшері D және дозаның қуаты Р=D/t қолданылады. Дозалар рентген, грей және джоульдің кг-дағы биологиялық эквиваленттерімен өлшенеді. Бұл өлшемдердің бір-біріне қатынасы : 1 грей = 1 джоуль/кг = 100 рентгеннің биологиялық эквиваленті. Дозалардың қуаты 1 сағаттағы рентген мөлшерімен өлшенеді (миллирентген/сағат, микрорентген/сағат). Адам ағзасына әсер ететін дозалардың жалпы қуаты 1,5-4,0 милдигрей/ жыл (0,017-0,044 миллирентген/ сағат). Біздің ағзамызға мұндай қуатты дозаларға бейімделгендіктен, олардың ешқандай зияны жоқ.

Қазіргі кезде кейбір мамандық салаларында ядролық сәуле шығарумен тығыз байланыста жұмыс жүргізеді. Олар үшін жылына 50 миллигрей қауіпсіз деп саналады. Бұл табиғи фоннан 12-35 есе көп. Биофизиктердің пікірінше, жылына 50 миллигрейден бірнеше есе көп доза адам организміне ұзақ уақыт (10 мың жылдай) әсер еткен жағдайда Homo sapіens түрі өзгеріп кетуі мүмкін.

Уран тірі организм бойына түскенде алдымен улы, кейіннен радиациялық әсер етеді. Тірі организмдерге уранмен бірге түскен басқа элементтер де зиянды әсер етеді. Мысалы, В.В.Ковальский: топырақта төмендегі көрсетілген элементтердің жоғарғы концентрациясы : Co – 3·10-3; Cu – 6·10-3; Zn –7·10-4; B –3·10-3; Sr –6·10-2 және Se –1·10-4 – тірі организмдерге зиянды әсер ететінін дәлелдеген. Олардың артық мөлшері де жеткіліксіздігі сияқты организмдерде морфологиялық, анатомиялық және физиологиялық өзгерістер туғызып, оларда эндемикалық аурулардың пайда болуына себеп болады. Осы элементтердің, әсіресе, U, B, Cu, т.б. жоғары концентрациялары бар ортада тіршілік ететін микроорганизмдерде мутагенез жүріп, пайда болған мутанттар осындай орталарда жылдам дами бастаған. Мысалы, Ыстықкөлдегі уранның концентрациясы Әлемдік мұхиттағы уранның концентрациясынан біршама жоғары. Оңдағы хар балдырларының құрамындағы уранның мөлшері көлдегі сулардан 3 есе артық . Сонда осы балдырлар мутациясына байланысты олардың көптүрлілігі өте жоғары. Ленинградтық геолог профессор С.Г.Неручев рифтогенез кезінде жер қойнауынан уран, V, Mo, Cu, Nі, Ag және де басқа элементтерге бай магмалық ащы сулар таралатынын көрсетеді. Мұхиттарда судың төменнен жоғарыға қарай көтерілуі жиі (апвелинг) болып тұрады. Апвелинг кезінде фосфаттардың гидросфераның жоғары қабаттарына өтуі мұхиттар мен теңіздерде тіршілік ететін организмдердің қоректік тізбектерінің бастамасы болып табылатын фитопланктонның қарқынды дамуына себеп болады. Гидробиологтардың көрсетулері бойынша, апвелинг нәтижесінде жағалық акваториялардың биоөнімділігі 50 мың есе ұлғаяды екен.

Рифтогенез кезінде фосфаттар мен түрлі химиялық элементтердің гидросфераға түсуі күрт артады. Бұл теңіз өсімдіктерінің, балықтар мен басқа да жануарлардың көбеюіне себеп болады. Қорекпен бірге балықтар мен басқа жануарлардың организміне радиоактивті заттар да жинақталады, олардың әсерінен организмдер құрылымында мутация жүріп, кейбір түрлер жаппай қырылып қалса, екіншілерінде жаңа белгілер мен қасиеттер пайда болып, олар ары қарай түр ретінде дами береді.

Рифтогенез кезінде мутагенез қарқынды жүріп, тіршіліктің жаңа формалары пайда болады. Жаңадан пайда болған түрлер біздің планетамызда тұрақталмай тез жойылып кетті дегенмен ұзақ уақытқа сақталып қалғандары да болды. С.Г.Неручев, 538 млн жыл бұрын уранның гидросфераға түсуі нәтижесінде трилобиттердің дене сегменттері әлдеқайда азайып, ал кейбіреулерінде екеу ғана – бас, құйрық сегменттері қалған деп көрсетеді. 500 млн жыл бұрынғы рифтогенез фазасында алғашқы омыртқалылар, панцирлі балықтар пайда болды. 320 млн жыл бұрынғы кезеңде алғашқы төртаяқтылар –ихтоостегидтер пайда болды, 290 млн жыл бұрынғы кезеңде алғашқы кесірткелер, 167 млн жыл бұрынғы кезеңде жануарларда ұшу аппараты пайда болды. Түрлердің кейбіреуінде алдыңғы аяқтарының саусақтары ұзарып, араларында жарғышақтар пайда болды. Осылайша ұшқыш кесірткелер – птерозаврлар, археоптерикстер пайда болды.

Әрине, биосфера эвоюциясының барысына рифтогенез ғана емес, басқа да факторлар –