Концепции современного естествознания

Судьба более массивных звезд, масса которых превышает 1,2 массы Солнца, значительно более «трагична». Такие звезды живут несколько сотен миллионов лет. Если масса звезды составляет примерно 2,5-3 массы Солнца, то после прекращения термоядерных реакций в ядре звезды гравитационные силы начинают очень быстро сжимать ядро звезды. В ядре крайне быстро, скачком, образуется железо, а давление повышается настолько, что электроны «вдавливаются» в ядра атомов, в результате чего образуется нейтронная железная звезда. Происходит взрыв, разлетается остаточное вещество, такой процесс называется взрывом сверхновой. В 1054 году астрономы зарегистрировали взрыв сверхновой. Остается очень слабо светящееся быстро вращающееся ядро. Оно стремительно сжимается до радиуса 8-10 км, плотность составляет с=1015 г/см3, период обращения - 1,3 секунды. Звезда становится пульсаром, излучающим пучки горячих электронов с четкой периодичностью. В середине XX века сигналы, идущие от пульсаров, приняли за сигналы внеземных цивилизаций, этот феномен тогда получил название GLM (Green Little Men - маленькие зеленые человечки). (Прим. авт. консп.).

Постепенно вращение замедляется, и звезда прекращает своё существование.

Если масса звезды меньше, чем три массы Солнца, то она находится на главной последовательности меньше всего - несколько сотен миллионов лет. Затем она превращается в красный гигант, после чего из-за гравитационных сил происходит гравитационный коллапс. Наружная оболочка с взрывом отходит от звезды - взрыв сверхновой. Ядро затем исчезает из поля зрения наблюдателей, то есть, превращается в чёрную дыру. Около больших масс по общей теории относительности (ОТО) идёт искривление пространства. Внутри черной дыры пространство-время замыкается само на себя.

Rгравитационный=2GM/c2

Rгр.Солнца=2,8-3 км

Rгр.Земли=9-10 мм.

Пульсар излучает, а черная дыра не заметна сама по себе. Время на границе чёрной дыры замедляется, а внутри останавливается полностью. Вокруг чёрной дыры действует сильное гравитационное поле, и любые объекты вселенной, попадающие в это поле (галактики, звезды, планеты), разогреваются до очень сильной температуры. Прежде чем исчезнуть в чёрной дыре, поглощаемый объект выбрасывает интенсивное рентгеновское излучение. В 1970 году «Ухуру» - американский спутник, настроенный на анализ рентгеновского излучения, заметил много невидимых источников рентгеновского излучения.

Объект Лебедь XI - первая открытая чёрная дыра, на расстоянии 8000 световых лет.

Спутник «Чандра», запущенный американскими и российскими учёными. Открыто, что в центре галактики находится мощнейшая чёрная дыра.

Тема № 14. Человек: физиология, здоровье, эмоции, творчество, работоспособность. Биоэтика, человек, биосфера и космические циклы: ноосфера, необратимость времени

Открыты Шмидтом в 1963 на краю метагалактики. НА краю галактики - светят с яркостью +11 - +13. Расстояние 600 МПк (около 2 миллионов световых лет). Квазары - квази-звезды - «похожие на звезды». Диаметр - несколько световых дней: много для звезды, мало для галактики. Квазары дают очень мощные электромагнитное излучение во всех диапазонах. В тысячи раз больше света, чем вся наша галактика. Любая звезда светится постоянно, квазар меняет своё излучение каждую неделю. Сейчас считают, что квазары - это гигантские чёрные дыры в центре образующихся галактик (в начале жизни вселенной).

Химический состав звёзд.

Из газопылевой туманности, сброшенной звездами после их горения, вновь образуются протозвезды, а затем звёзды нового поколения. В этих туманностях тяжелых элементов значительно больше, чем в предыдущей звезде, и в этом заключается эволюция вселенной - в накоплении тяжёлых элементов. Основная масса - водородно-гелиевая плазма.

На 10000 атомов водорода (H)приходится:

· 1000 атомов гелия (He)

· 5 атомов кислорода (O)

· 2 атома азота (N)

· 1 атом углерода (C)

· 0,3 атома железа (Fe)

Металличность звезды характеризуется отношением в звезде:

Это соотношение показывает возраст звезды. Чем меньше оно, тем старее звезда.

Тонкая подстройка вселенной - это совокупность многочисленных случайностей, которые привели к развитию именно такой вселенной, какой мы её наблюдаем, и которая привела к появлению разумной жизни. Эти случайности связаны с экспериментально доказанными законами физики и прежде всего с фундаментальными постоянными (ФП), входящими в выражения этих законов:

Скорость света, гравитационная постоянная, постоянна Планка, заряд электрона, масса электрона, масса протона, масса нейтрона, три координаты, безразмерная энтропия вселенной S~109. Все фундаментальные постоянные имеют строго количественное значение (выражение). При изменении их численных значений мир был бы иным. При увеличении постоянной Планка на 15% протоны не объединялись бы с нейтронами, следовательно, не было бы первичного нуклеосинтеза. Если бы гравитационная постоянная была на 10% меньше, то все звезды были бы красными карликами, если на 10% больше, то все звезды были бы белыми и голубыми.

Вывод 1: Физические характеристики материальных структур нашей вселенной от элементарных частиц до метагалактики определяются строгими числовыми значениями физических постоянных.

Вывод 2: Структурные образования вселенной очень чувствительны к значениям фундаментальных постоянных, и небольшое их изменение привело бы к невозможности существования наблюдаемой вселенной.

Эти два вывода и называют иногда тонкой подстройкой вселенной.

В 1958-м году Идлисом (СССР) сформулирован антропный принцип. Фундаментальные постоянные имеют именно те значения, при которых становится возможным существование во вселенной живых углеродных систем.

В 1974 Картер: Слабый антропный принцип показывает возможность появления человека во вселенной: то, что мы предполагаем наблюдать, должно удовлетворять условиям, необходимым для присутствия человека в качестве наблюдателя развития вселенной, так как если бы мир был другим, человек бы не появился. Сильный антропный принцип утверждает необходимость: вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некоторой стадии эволюции обязательно появился бы человек как наблюдатель, то есть, при зарождении вселенной.

Антропный принцип ничего не предсказывает, просто объясняет:

1. Границы применимости физических законов и фундаментальных постоянных пока ограничиваются близлежащими галактиками, и науке не известно, будут ли они выполняться при больших масштабах.

2. По этим физическим законам с физическими постоянными предполагается только углеродная жизнь с водой в качестве растворителя.

Методы изучения звёздного неба.

1. Визуально (до звездной величины +6)

2. Телескопы (самые современные - до +33)

1. Рефракторы

2. Рефлекторы (1999 г. - 32 м в диаметре)

3. Фотометры - измеряют яркость во времени

4. Спектрографы - разложение света, химический состав звезд

5. Интерферометры - радиотелескопы

6. Телескопы с термоэлементами

Поиск внеземных цивилизаций.

Формула Дрейка:

Эта формула показывает число коммуникативных цивилизаций, то есть, способных вступить с нами в контакт в рассматриваемый момент времени. Время считают от момента образования первых звезд.

N0 - число подходящих мест для возникновения коммуникативных цивилизаций (КЦ).

FD - вероятность того, что на какой-то планете к моменту времени t возникает коммуникативная цивилизация.

Lc - средняя продолжительность жизни цивилизации.

Разброс значений FD очень велик:

Если FD=1, значит, существует 109 коммуникативных цивилизаций.

Если FD=10-6, значит, существует всего одна (наша) коммуникативная цивилизация.

Типы контактов между космическими цивилизациями:

1. Непосредственные посещения

2. Контакты по каналам связи - дециметровые, сантиметровые, миллиметровые волны

3. Смешанные контакты - космические радиозонды

Трудности для непосредственных контактов - длительность перелётов.

Две организации:

SETI - Search for Extraterrestrial Intelligence

CETI - Communication with Extraterrestrial Intelligence

Тема № 15. Самоорганизация в живой и неживой природе. Принципы универсального эволюционизма

По современным представлениям Солнце (как звезда) образовалось значительно раньше, чем планеты, примерно 5 миллиардов лет назад из газопылевой туманности звезды первого поколения. Гипотеза Канта-Лапласа. Кант в 1755 году предположил, что система образуется из холодной туманности, причем, Солнце раньше планет. Лаплас считал, что из горячей (1500°) туманности, сначала планеты, потом Солнце.

Хойл (1958), Альфен и Аррениус (1960-ее гг.) выработали единый механизм планетообразования во вселенной (по крайней мере, в метагалактике).

1. Звезда должна обладать сильным магнитным полем.

2. Пространство в окрестностях звезды должно быть заполнено сильно ионизированной плазмой.

Механизм образования планетной системы включает не только гравитацию, но и электромагнитные силы и плазменные процессы. Молодое Солнце, поскольку оно образовалось из очень горячей туманности доходило почти до орбиты Меркурия и имело огромную корону: протуберанцы доходили до орбиты Плутона, и токи там был в сотни миллионов Ампер.

Гипотеза Шмидта (1922, русс.) - Солнце, возможно, захватило часть другой туманности или что-либо еще. На это указывает дифференциация по химическому составу в трех «дисках» вокруг Солнца: более тяжёлые элементы ближе к Солнцу (планеты земной группы), далее легкие - Сатурн и Юпитер, еще дальше - совсем другие, не похожие ни на что планеты. Первыми образовались планеты земной группы, а через несколько сотен миллионов лет - Сатурн и Юпитер. Круговая скорость Солнца - 2 км/с. Суммарная масса всех планет составляет 1/700 массы Солнца.

Происхождение Земли.

К Солнцу магнитным полем были притянуты огромные массы железа и азота. Сутки были заметно короче, но с увеличением массы вращение замедляется. В самой Земле из-за вращения шло распределение химических элементов: более тяжёлые - в мантии и ядре, более легкие - в земной коре, а самые лёгкие образовали гидросферу и атмосферу. По исследованиям грунта радиолокационными методами возраст земли составляет 4,55 миллиардов лет (4550±50 млн. лет). Земля стала разогреваться за счет вулканической деятельности, первопричиной которой является естественная радиоактивность. Процесс радиоактивного разогрева. За год Земля теряет 7,94·1020 Дж энергии, но это намного меньше тепла, выделяющегося при радиоактивном распаде в недрах Земли. Первичная атмосфера Земли образовалась из-за вулканической деятельности и была восстановительной: CO2, NH, HCN, CH4, H2O. Резкое качественное изменение атмосферы Земли произошло около 2 миллиардов лет назад - появился кислород, так как произошло зарождение жизни: микроорганизмы стали, фотосинтезируя, производить его. За последние 200 миллионов лет состав атмосферы практически не изменился.

Сухой воздух:

N2?78%

O2?21%

Инертные газы ? 0,98% (Ar?0,9%)

CO2?0,032%

По одной из теорий, Земля на определенной стадии захватила очень много льда, в частности, из хвостов комет и, возможно, Нептун, Плутон и Уран, закручиваясь, выбрасывали огромные глыбы льда. Это так называемая теория космического происхождения воды на Земле. (Прим. авт. консп.)

Спектральный анализ химического состава Солнца, планет солнечной системы, метеоритов и астероидов, показал, что все они имеют единое происхождение.

Все тела солнечной системы построены в основном из небольшого числа химических элементов. После 28-го элемента таблицы Менделеева распространенность резко падает. Особенно распространены элементы с чётным массовым числом.

2	4	8	12	16	24	28	32	40	56
H	He	Be	C	O	Mg	Si	S	Ca	Fe

Из них наиболее устойчивы те, что имеют магические числа, когда Np=Nn.

Строение Земли.

Радиус ядра составляет 55% толщины. Во внутреннем ядре (твердое) преобладают железо, никель, сера. Во внешнем ядре (полужидкое) железо, никель, селен, в земной коре - SiO, магний, железо. В мантии сосредоточена основная часть массы - около 68%.

Кора состоит из осадочных пород: глина, песчаник, сланцы, граниты, базальты, в них - руды.

Дельсемм в 1983 году обнаружил близость соотношения атомов элементов в составе живых организмов, в межзвездном газе и газовом веществе комет (О, С, N, Н).

Земля обладает гравитационным, магнитным и электрическим полями. Гравитация описывается законом всемирного тяготения Ньютона. Магнитное поле складывается из двух составляющих: одна главная, очень медленно меняющаяся, существующая за счет существования магнитного ядра, 99%, другая, переменная составляющая, 1%, связана с магнитным излучением Солнца. Магнитные полюса Земли смещены по отношению к географическим. Переполюсовка происходит за период от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов лет. Поверхность земного шара заряжена отрицательно. Земное электрическое поле всё время меняется. В среднем E=130 В/м (Напряжённость). На расстоянии 2 м от поверхности Земли существует разность потенциалов в 200 В . Все точки лежащего человека находятся под одним потенциалом. С высотой напряженность падает. Полная разность потенциалов между поверхностью Земли и ионосферой составляет 400 тысяч вольт. Атмосфера заряжена положительно. Грозовые разряды не дают электричеству Земли уйти в космос. 1 удар молнии возвращает земле 20-30 Кл отрицательного электричества. Все напряжение электричества Земли составляет примерно 40000 В.

Тема № 16. Путь к единой культуре

Роль биологии в современном естествознании определяется тремя направлениями:

1. Традиционная (натуралистическая)

2. Физико-химическая

3. Эволюционная.

1. Традиционная биология. Объект изучения - живая природа в естественном состоянии. Методы изучения: наблюдение, систематизация, классификация животного и растительного мира. В середине XVIII века Карл Линней создал иерархию видов живых организмов и ввел латинскую номенклатуру. Иерархия - подчинение (классы, отряды, роды, семейства, виды). После её создания шло усовершенствование, дальнейшая систематизация. Традиционная биология способствовала развитию и усовершенствованию экологии. Экология - наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и с окружающей средой. (ойкос - дом, логос - наука).

2. Физико-химическая биология, XX век. Это внедрение физико-химических методов анализа в биологию, следствием является интеграция естественных наук. Объект изучения - молекулы, структура живой материи и их функции.

Методы изучения:

· Фрагментация организма.

1. Методы электронной электроскопии.

2. Методы рентгенно-структурного анализа. Рентгенно-структурный анализ - применение жёсткого рентгеновского излучения. При его помощи было установлено строение молекул ДНК и РНК.

· Методы прижизненного анализа, то есть, анализа без нарушения структуры.

1. Метод изотопного исследования (метод «меченых» атомов). В организм пускают радиоактивные изотопы и отслеживают их движение - они скапливаются в злокачественных опухолях. Довольно быстро выводятся из организма естественным образом.

2. Оптическое зондирование (применение оптического волокна).

3. УЗИ (Ультразвуковое исследование).

4. Томографы - послойное изучение.

Главным достижение физико-химической биологии является расшифровка генетического кода, механизма работы ферментов, механизмов высшей нервной деятельности (ВНД).

3. Эволюционная биология. Эволюция живых организмов - длительный необратимый процесс развития природы со времени возникновения жизни. Этот процесс связан с приспособлением живых организмов к изменениям окружающей среды.

В Индии действовали философские школы, учившие, что природа эволюционирует. За 1000 лет до н.э. они утверждали. Что человек произошел от обезьяны. За 2000 лет до н.э. в Китае была популярна селекция, искусственный отбор.

Идея единства всей природы впервые была высказана Аристотелем в III веке до н.э. Он составил лестницу существ (от минералов до человека), которой пользовались 19 веков.

В 1270-м году Роджер Бэкон выступил против учения Аристотеля насчет возможного скрещивания видов (русалки, гидры, кентавры и т.п.). В 1570-м году Фрэнсис Бэкон сформулировал принцип эмпирики, означающий необходимость экспериментального подтверждения всех научных теорий.

В середине XIX века церковь разрешила вскрытие трупов, в связи с чем начала бурно развиваться анатомия.

Ж. Бюффон в 1749 издал свою «Естественную историю», работу, состоящую из 36 томов. Эразм Дарвин (дед Чарльза Дарвина), бывший последователем Бюффона, сказал о единстве происхождения всех живых существ.

В XVIII веке М.В. Ломоносов отверг божественное начало живого. В XVIII Вольф занимался исследованием эмбрионального развития человека.

В начале XIX века появилась теория катастроф Ж. Кювье. Останки определенных животных встречаются в строго определенных геологических пластах, и он предположил, что все живое периодически уничтожалось катастрофами, и развитие начиналось по-другому. В 60-е гг. XX века учёные отчасти вернулись к этой теории.

Ламарк (1744-1829) - создал первое эволюционное учение. Он ввел термин «биология». Опубликовал своё эволюционное учение в 1809-м году - «Эволюционное развитие природы». Обосновал происхождение человека от обезьяны. Дал эволюционное обоснование лестницы существ Аристотеля. Он считал, что эволюция происходит от изменения привычек, то есть, от упражнения. В начале XX века Вейсман, пытаясь проверить это, в течение нескольких поколений отрезал у мышей хвосты, но они продолжали рождаться с хвостами, так он указал на ошибку в учении Ламарка.

В 1859 Чарльз Дарвин опубликовал свою эволюционную теорию «Происхождение видов путём естественного отбора». Все 1250 экземпляров книги разошлись в один день.

Основные положения теории естественного отбора Дарвина:

1. В природе существует стремление к размножению каждого вида в геометрической прогрессии.

2. До взрослого состояния доживает незначительная часть, так как идёт борьба за существование. Борьба за существование включает в себя взаимоотношения с окружающими природными условиями (абиотическими) и биотическими условиями - борьба между собой. По Дарвину есть три основных вида борьбы за существование:

1. Межвидовая - борьба за экологическую нишу между видами.

2. Внутривидовая - чаще всего, между самцами за территорию, за гарем.

3. Борьба с неблагоприятными условиями среды. В ходе естественного отбора основное значение имеет фенотип организма: окраска, способность быстро перемещаться, устойчивость к действию высоких или низких температур и многое другое. Широкое распространение инсектицидов привело к возникновению у многих видов насекомых устойчивости к ним. (Дополнение автора конспекта).

3. Для всех организмов характерна всеобщая изменчивость признаков.

4. В природе неизбежно избирательное уничтожение одних особей и размножение других, то есть, естественный отбор (Главный механизм эволюции). Неизбежный результат отбора - видовое разнообразие. В эволюции важен вклад каждой особи в генофонд популяции, а не её выживание.

Основные формы естественного отбора:

1. Стабилизирующий.

2. Движущий.

3. Дизруптивный (разрывающий).

Если внешние условия не изменяются в течение длительно времени, то идёт стабилизирующий отбор, направленный против особей, признаки которых отклоняются от средней нормы вида. Один из его результатов - биохимическое единство живых существ (Аминокислотный и ферментный состав). Стабилизирующий отбор оберегает вид от существенных изменений. Он играет консервативную роль в эволюции живых организмов.

Вид - совокупность особей, имеющих генетическое, морфологическое и физиологическое сходство, свободно скрещивающиеся и дающие плодовитое потомство.

Движущий отбор действует при существенных изменениях условий внешней среды и направлены на сохранение особей, признаки которых отклоняются от среднего для вида значений. Именно движущий отбор приводит к появлению новых видов.

Дизруптивный отбор происходит на фоне резкого изменения условий существования и направлен против среднего значения признака вида, причём, благоприятствует нескольким направлениям изменчивости.

Искусственный отбор - это планомерное улучшение сортов растений и пород животных с заданными признаками. Он приводит к накоплению признаков, не приносящих пользы виды. Наследование признаков не происходит без участия человека.

Уже при жизни Дарвина его эволюционную теорию начали критиковать. Английский инженер Дженкин говорил о том, что встреча двух особей с одинаковым полезным признаком маловероятно, тем более, что эти полезные признаки будут постепенно разбавляться. В учении Дарвина не хватало генетики. Когда Дарвин писал своё учение, уже жил и работал Мендель. Открыл закон о наследовании признаков, то есть, разработал механизм наследования, не зависящий от условий, а зависящий от возможных комбинаций по теории вероятностей. Мендель опубликовал свою работу в 150 экземплярах, и поэтому Дарвин просто не получил возможности ознакомиться с ней. В 1900 году де Фриз переоткрыл законы Менделя, но, найдя его книгу и узнав, что законы были открыты на 40 лет раньше, покончил жизнь самоубийством. В 1901 году Иогансен назвал эти признаки генами.

Гипотеза: Новые виды получились резким переходом, подходом к точке бифуркации системы, то есть, революционное.

Мендель и де Фриз являются основателями формальной генетики. Главный тезис - работает только теория вероятностей в распределении генов, а не среда.

В 20-е годы XX века эти две теории объединились благодаря работам группы русских учёных: Вавилов, Четвериков, Дубинин, Тимофеев-Ресовский, Кольцов. Они экспериментально показали, что мутации возникают в ходе молекулярной перестройки наследственной структуры (ДНК). Такие перестройки могут происходить и под действием внешних условий и чисто вероятностно. При объединении двух теорий получилась молекулярная генетика.

Они также разработали синтетическую теорию эволюции (СТЭ).

1. Мутационный процесс протекает постоянно.

2. Во всех, без исключения, популяциях, должны присутствовать самые разные мутации, даже в естественных условиях.

3. В ходе переработки этих мутаций под действием естественного отбора и происходит процесс эволюции.

Мутации (флуктуации) Естественный отбор Новый признак (или вид).

В синтетической теории эволюции заложено две эволюции:

1. Микроэволюция - изучает онтогенез (индивидуальное развитие организма от зачатия до смерти). Мутации рассматриваются на внутривидовом уровне, в пределах популяции. Популяция - это группа особей одного вида, имеющая единый генофонд и проживающая на одной территории (ареал).

Рассматриваются генотипические мутации - изменчивость на уровне ДНК. Генотип - совокупность наследственных факторов, полученных от родителей в момент оплодотворения.

Фенотипическая мутация - изменчивость, связанная с влиянием среды. Фенотип - совокупность признаков и свойств организма, которые возникают при взаимодействие с факторами среды.

Модификационные мутации - мутации, происходящие из-за неоднородности условий против организма. Решающей для эволюции вида является генотипическая мутация.

2. Макроэволюция изучает филогенез. Филогенез - это процесс становления органического мира в целом. Изучение вида в историческом развитии.

Синтетическая теория эволюции привела к следующим важным положениям:

· Частота мутаций генов зависит от изменений внешних условий. Например, усиление радиационного фона Земли на 10 рентген удваивает частоту мутаций вдвое. Из 2,5 млрд. людей 10 млн. будут больны наследственными заболеваниями.

· Теория изучала мутационную изменчивость генов. По изменению генетического материала мутации бывают геномные (изменение числа хромосом), хромосомные (изменение структуры хромосом), генные - изменение структуры генов в молекуле ДНК. Генные мутации подразделяются на спонтанные (ошибка репликации ДНК в начале онтогенеза, действие свободных радикалов, укорачивание генов в процессе мейоза) и индуцированные (действие мутагенных факторов). Спонтанные и индуцированные мутации могут привести к образованию летальных генов (например, отсутствие головного мозга, печени, сердца и т.п., то есть, несовместимые с жизнью); полулетальных например, повышенная работоспособность (два сердца, теплая шкура у животных); нейтральные. Летальные и полулетальные разрушают генетическую информацию. Часто летальные гены удаляются посредством естественного отбора. Большая часть вредных мутаций приводит к появлению рецессивных аллелей (разновидностей) генов, а положительные и нейтральные - к изменению доминантных генов. Доминантные гены (пример): курчавость, раннее облысение, темные волосы и глаза, веснушки. Отрицательные мутации могу проявиться только при двойной дозе. Этим и объясняется нежелательность зачатия потомства от близких кровных родственников - при близости генотипов резко возрастает вероятность проявления мутаций.

Структурные уровни живых организмов.

Биосфера ноосфера
Биогеоценоз (экосистема)
Биоценоз
Популяция, вид
Организмы (онтогенетический уровень)
Органы, системы органов
Ткани
Клетка
Молекулярно-генетический уровень.

Это - так называемая иерархическая матрёшка.

На молекулярном уровне осуществляется самый главный жизненный процесс - хранение и передача генетической информации. Он осуществляется с помощью ДНК, которая находится в эукариотных (ядерных) клетках. Хромосома - гигантская полимерная молекула. В каждой из них не менее 10000 молекул ДНК. В молекуле ДНК не менее 20000 звеньев (нуклеотидов).

46 хромосом, в каждой из которых не менее 10000 молекул ДНК, в каждой из которых около 20000 звеньев. (?9,2·109). Вариаций звеньев - более, чем атомов в Солнечной системе. Общая длина ДНК во всех клетках человека почти в 1000 раз больше расстояния от Земли до Солнца. Все ДНК человека составляют геном. ДНК была открыта в 1869 году Мищером. Он выделил её из клеток и назвал нуклеиновой кислотой. Щепотьев в 1914 году высказал предположение о причастности ДНК к передаче наследственной информации. Нуклеиновые кислоты одинаковы для фторы и фауны.

В 1953 году аспиранты Крик и Уотсон экспериментально установили строение ДНК - двойная спираль. Нуклеотид состоит из азотистого основания, пятиатомного сахара (дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты. Возможные основания: аденин, тимин, цитозин и гуанин.

Существуют три способа передачи генетической информации.

1. Митоз

2. Мейоз

3. Биосинтез

1. Митоз обеспечивает эмбриональное развития, рост организма, восстановление органов, тканей после повреждения. Митоз - бесполое размножение. Из одной родительской клетки получаются две совершенно одинаковых дочерних клетки. Если при копировании нарушается какой-либо участок, то ДНК, как сложная самоорганизующаяся система сама исправляет ошибку. За миллионы лет ДНК выработала ферменты, отщепляющие неправильные участки и достраивающие недостающее. Это и есть консервативность наследственности. Меньше всего нарушаются гены как раз при мейозе.

2. Мейоз. Из двух родительских клеток - гамет образуется одна - зигота, поэтому количество хромосом всегда чётное. Сома - тело. Между соматическими и половыми клетками различия: соматические способны к делению, половые не делятся. Значение мейоза:

· Благодаря мейозу в клетках организма поддерживается постоянное число хромосом вне зависимости от числа поколений, то есть, поддерживается постоянство вида.

· Мейоз способствует пересортировке генов. Кроссинговер - обмен частями хромосом. В процессе мейоза происходят мутации, то есть, изменения генотипа.

ДНКи-РНКРибосома (т-РНК) Белок

В отличие от ДНК, РНК распадается довольно быстро (от нескольких минут до нескольких часов. Синтез белков можно ускорить анаболиками, гормонами. Рост белков замедляется при помощи антибиотиков. В самом простом случае ген представлен двумя формами-аллелями. Трёхаллельный ген - например, определяющий группу крови человека.

ABO

1 - OO

2 - AO, AA

3 - BO, BB

4 - AB

В настоящее время учёные считают, что за старение человека отвечает потеря генетической информации при неточной репликации ДНК. Продолжительность жизни зависит от способности ферментов чинить поврежденные участки ДНК. Старение - накопление дефектов ДНК, значит, борьба со старением - борьба за сохранение генетической информации.

Мозг является носителем разума и интеллекта. Структурная единица мозга не нейрон, а ансамбль нейтронов. Эволюция мозга человека происходит за счет:

1. развития величины полушарий

2. увеличения нейронов

3. все большей организованности ансамблей нейтронов

4. развития лобных долей мозга, которые отвечают за мыслительную способность

Генетический потенциал мозга живого организма, зависящий от развития ансамблей, жёстко ограничен во времени, при пропущенных сроках потенциал угасает.

Нервные клетки отличаются от всех остальных клеток большим объемом V=10-3 мм3, m=10-6 г. Нейрон - бинарная ячейка. В мозге человека содержится примерно 1011 нейронов. Каждый нейрон связан с 104 нейронов.

В нервное системе высших животных используется два вида сигналов - электрический и химический. Электрический сигнал поступает к клетке извне и проходит через мембрану. Происходит деполяризация мембраны с положительного заряда. Электрическое сопротивление мембраны 0,01 В (Разность потенциалов). Скорость входного сигнала - 4 м/с, а выходного - 100 м/с. Когда электрический сигнал доходит до синапсов, то от них происходит выброс химического вещества - медиатора. Он доходит до следующего нейрона и возбуждает уже электрический сигнал. Мозг напоминает аналоговое вычислительное устройство. Если мозг сравнить с компьютером, то он отличается тем, что работает статистически, потоками нейронов, а не отдельными нейронами, что является хорошей биологической защитой организма. Начиная с 25 лет человек естественным путём теряет 1-2 нейрона ежесекундно. Полная аналогия между ЭВМ и мозгом невозможна, так как мозг способен изменять силу синаптических изменений. Например, выработкой гормонов. В 2001 были обнаружены спайны (иголочки, покрывающие дендриты), на которых, предположительно, удерживается информация в мозгу. На одном нейроне около 20000 спайнов. Их количество может увеличиваться.



Проблемы искусственных нейронных сетей:

1. Количество межэлементных связей

2. Обучение (хорошо обученные небольшие нейтронные сети, включающие менее 100 нейронов). При увеличении размеров сети возникает задача противоречивых ситуаций. В настоящее время нейронные сети используются для распознавания образов, построения прогнозов по курсам акций и валют, анализа нефтяного рынка.