Микроэлементы: эволюционный аспект - Эволюция состава организмов
Микроэлементы как таковые - наиболее сложный и гетерогенный класс химических элементов. Само их количество, как следует из представленных выше классификаций Ленинджера, Аггетта, Авцына, Анке и других авторов, до сих пор точно не определено. Прежде всего, что представляют собой микроэлементы с эволюционной точки зрения?
Изменение минерального состава океана (в геологическом плане) происходило в целом относительно плавно. Продолжайся так в течение всех сотен миллионов лет эволюции, не было бы, по всей видимости, эволюционных скачков, ведущих к вымиранию тысяч видов и резкому развитию их единиц. Мы знаем, однако, периоды едва ли не внезапной смены флоры и фауны на лике Земли. Приуроченность их к периодам глобальной регрессии и трансгрессии морей сомнений не вызывает. Исчезновение одних таксонов и замена их другими происходят в моменты глобальных морских регрессий (наиболее впечатляющие из них - силуро-девонская, пермо-триассовая и мел-третичная, и особенно первая, в результате которой произошла гибель 90% океанических видов и около 70% семейств позвоночных) и здесь выделяется несколько этапов:
- 1) глобальная регрессия моря, приводящая к осушению шельфа, сокращению ареалов обитания видов и возрастанию климатических колебаний; 2) резкое возрастание регрессии с освобождением водных газов, эрозией горных пород и окислением выделенного океаном углерода, усугублением климатической нестабильности и аноксией; 3) наступление быстрой (по геологическим меркам) трансгрессии, приводящей к разрушению и затоплению вновь сформированных прибрежных мест обитания организмов.
Все это справедливо, однако здесь практически полностью не учитывается тот факт, что при такого рода катаклизмах наряду с прочим резко активируются процессы вулканической деятельности и выщелачивания, что приводит к резкому, залповому выбросу разнообразных химических элементов в водную толщу и атмосферу. При этом те организмы, которые не смогли приспособиться к резкому (в геологическом отношении) повышению концентрации отдельных химических элементов во внешней среде, вымерли. Отдельные же представители таксонов, сумевшие приспособиться к данной ситуации, включив в свой метаболизм новые элементы, хотя бы в качестве коферментов, бурно прогрессировали.
Особенно быстро пошел процесс дивергенции видов после выхода организмов на сушу, где главным фактором отбора явился резко различающийся в минеральном отношении состав разных геохимических провинций. Ведь в различных геохимических регионах концентрация отдельных микроэлементов может различаться на несколько порядков. В связи с этим у сухопутных организмов, проживающих в альтернативных геохимических условиях, в течение эволюции произошел и альтернативный отбор семейств генов, контролирующих уровень различных эссенциальных микроэлементов в крови.
Любопытно высказывание Дж. Гласс (1990 г.): "...По некоторым причинам случается так, что Мать-Природа подводит нас. Обнаруживается дефицит каких-либо минеральных веществ в том или ином регионе... В некоторых регионах Австралии в почве недостаточное количество кобальта. В результате содержащиеся на подножном корму коровы и овцы заболевают анемией и погибают, если этот дефицит не восполняется. В почве некоторых частей Танзании обнаружен дефицит бора, и если не добавить в почву бор, яблони в этих местах начинают болеть...". Это типичный пример "логики наоборот", весьма широко, однако, распространенной. Ведь ни коровы и овцы в Австралии, ни яблони в Танзании не являются аборигенными видами. Природа никого не обманывает: местные австралийские и африканские виды в течение многих поколений прекрасно приспособились к существующей в геохимической среде их обитания низкой концентрации кобальта и бора. Иное дело - привозные виды, минеральный гомеостаз которых складывался в геохимических провинциях, обогащенных этими элементами.
Логика подсказывает: чтобы надежно вычленить эссенциальные микроэлементы для высших животных, и в первую очередь для человека, необходимо обратить внимание на те случаи, когда дефицит в организме того или иного элемента достоверно определяет какое-либо патологическое нарушение в организме. Именно такой подход, оказавшийся крайне плодотворным, был предложен Э. Андервудом, и с его помощью была установлена микроэлементная этиология ряда заболеваний сельскохозяйственных животных. Это направление было развито с использованием лабораторных животных, содержащихся на искусственных диетах, обедненных или обогащенных тем или иным микроэлементом. Наконец, богатый материал был получен при изучении заболеваний различной этиологии у человека.
Из-за недостатка места, обсуждение массива литературных и наших данных, полученных с помощью названных выше подходов, придется оставить "за бортом". Ограничимся констатацией факта, что к эссенциальным элементам, удовлетворяющим условию: И дефицит, и избыток данного элемента приводят к патологическим отклонениям в организме - можно отнести Железо, медь, цинк, марганец, хром, селен, молибден, йод, кобальт, фтор. Эти десять элементов, биологическая значимость которых в организме высших млекопитающих, и в том числе человека, на сегодняшний день твердо установлена, следует объединить в третью группу - эссенциальных микроэлементов.
Существует еще ряд микроэлементов, которые в микроколичествах, но стабильно присутствуют в человеческом организме. Дефицитные их состояния обнаружены лишь у некоторых сельскохозяйственных и лабораторных животных (но ведь, к примеру, и кремнийдефицитные состояния у человека неизвестны, поскольку кремний - третий по распространенности элемент земной коры). К этой группе биогенных элементов относятся следующие: Мышьяк, бор, бром, литий, никель, ванадий, кадмий, свинец. В геологическом плане большинство из них вулканического происхождения. Появились они на относительно поздних этапах развития Земли, и можно предполагать, что в метаболизм организмов с эволюционной точки зрения они включились сравнительно поздно. Их можно объединить в четвертую группу под общим названием "условно эссенциальные микроэлементы".
Похожие статьи
-
Клеточный уровень жизни и макроэлементы - Эволюция состава организмов
Сочетание шести элементов, рассмотренных в предыдущем разделе, могло поддерживать доклеточный уровень жизни. Одноклеточные организмы, судя по всему,...
-
Брэйн-элементы - Эволюция состава организмов
Имеется целая группа элементов с неизведанными функциями. С достаточно большой степенью осторожности можно говорить об их взаимосвязи с интеллектуальными...
-
Предпосылки к естественной классификации - Эволюция состава организмов
Человечество вообще любит систематизировать полученные знания. Вернее, это диктуется необходимостью, поскольку лишь классификация тех или иных фактов и...
-
Элементы первичной жизни на заре эволюции - Эволюция состава организмов
К органогенам традиционно причисляют, учитывая их общее содержание в живом веществе (98,72 ат%), четыре элемента: Кислород, углерод, водород и азот , -...
-
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части. Абиотическая часть...
-
Содержание понятия функционального состояния Проблема функциональных состояний человека в труде, физиологии, психофизиологии, психологии, педагогике,...
-
Обнаружено много ископаемых останков древних людей и их предшественников. Современный уровень развития Палеоантропологии и Сравнительной анатомии...
-
Роль живых организмов в эволюции земли - От физики существующего к физике возникающего
Живое вещество биосферы - это активное начало, преобразующее остальные сферы Земли. Эта роль жизни была впервые обоснована В. И.Вернадским. Современная...
-
Популяция - единица эволюции - Сущность эволюционной теории Чарльза Дарвина
Особи любого вида распространены в пределах ареала неравномерно, как бы островами, то есть густонаселенные участки сменяются редконаселенными. В...
-
Введение, Белки - Анализ пищевых веществ, необходимых для организма человека
Организм человека состоит из белков (19,6 %), жиров (14,7 %), углеводов (1 %), минеральных веществ (4,9 %), воды (58,8 %), Он постоянно расходует эти...
-
Приспособленность организмов и ее относительность - Сущность эволюционной теории Чарльза Дарвина
В работе "Происхождение видов..." Дарвин отметил важнейшую черту эволюционного процесса - его приспособительный характер. Виды непрерывно...
-
1) [+]под действием звуковых волн барабанная перепонка начинает колебаться, эти колебания передаются через слуховые косточки среднего уха во внутреннее...
-
Человеческий организм представляет собой единое целое, в котором все отдельные системы и органы развиваются и функционируют во взаимной зависимости и...
-
Понятие биосферы Сегодня во весь рост поднимается перед людьми одна из сложнейших проблем, касающаяся каждого из нас. Это - проблема сохранения жизни на...
-
Влияние внешней среды происходит через совокупность внутренних условий, относящихся к его индивидуальным особенностям. Из среды ребенок черпает для...
-
Особое место при изучении функциональных состояний занимает проблема факторов, определяющих уровень и особенности функционального состояния. Н. Н....
-
Вода - Анализ пищевых веществ, необходимых для организма человека
Вода играет важную роль в жизнедеятельности организма человека. Она является самой значительной по количеству составной частью всех клеток (2/3 массы...
-
Искусственный отбор - Сущность эволюционной теории Чарльза Дарвина
Исходным положением учения Дарвина является его утверждение о наличии изменчивости в природе. Изменчивостью Называют общее свойство организмов...
-
Воздействие ртути на организм человека - Отравление тяжелыми металлами
Самой страшное то, что ртуть на организм действует бессимптомно. В организме начинаются неисчислимые необратимые процессы: головокружение, головная боль,...
-
Влияние атмосферного давления и газового состава атмосферы на растения
В тех местах, где сейчас пустыни, полупустыни и почти безжизненные пространства, полыхал пожар, охвативший почти 70 млн. квадратных километров площади...
-
Клетки и многоклеточный организм - Клеточная теория
Роль отдельных клеток во многоклеточном организме подвергалась неоднократному обсуждению и критике и претерпела наибольшие изменения. Т. Шванн...
-
*Принимает участие в гуморальной (химической) регуляции функций организма и координирует деятельность всех органов и систем. *Обеспечивает сохранение...
-
Строение, свойства и функции - Роль белков в организме
"Во всех растениях и животных присутствует некое вещество, которое, без сомнения, является наиболее важным из всех известных веществ живой природы, и без...
-
Кроме вод мирового океана общим достоянием является околоземное и космическое пространство. 4 октября 1957 - запуск первого искусств. спутника в СССР. 12...
-
В конце Х1Х в. великий русский естествоиспытатель В. В. Докучаев своими исследованиями чернозема и других почв Русской долины и Кавказа установил, что...
-
Введение, Прокариоты - Прокариотические организмы и их роль в биоценозах
В данном реферате мы рассмотрим прокариотов, как отдельную часть живого мира, так же мы рассмотрим строение прокариотов (бактерий) и их размножение при...
-
Опишите химический состав вирусов - Особенность взаимодействия вируса и клетки
Простые вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких кодируемых ею полипептидов. Более сложные вирусы обычно содержат также липиды и углеводы; у...
-
Эволюция химического состава атмосферы планеты Земля - Химия атмосферы
Образование Земли было связано с аккумуляцией вещества солнечного газа. Относительно способа аккумуляции единого мнения не существует. Принято считать,...
-
Наследственность, как фактор оказывающий влияние на развитие организма Наследственность -- свойство живого организма хранить генетическую информацию и...
-
Непременным компонентом вирусной частицы является какая-либо одна из двух нуклеиновых кислот, белок и зольные элементы. Эти три компонента являются...
-
Большое значение в формировании эволюционных взглядов Дарвина сыграли его собственные открытия, сделанные им во время путешествия на корабле "Бигль"....
-
Минеральные вещества - Анализ пищевых веществ, необходимых для организма человека
Минеральные, или неорганические, вещества относят к числу не заменимых, они участвуют в жизненно важных процессах, протекающих в организме человека:...
-
Отношения между организмами в биоценозе - Особенности биоценоза
Можно говорить о разных типах отношений между организмами в биоценозе -- мyтуалистических, комменсалистических, хищнических, паразитических и пр. На этих...
-
Глобализация - процесс слияния национальных экономик в единую, общемировую систему, основанную на быстром перемещении капитала, новой информационной...
-
Половые железы у млекопитающих реагируют на действие радиации однотипно. Основное видовое отличие - величина повреждающей дозы, которая тесно связана с...
-
Пути поступления радионуклидов в организм. Радиоактивные вещества могут проникать в организм животных через легкие при вдыхании загрязненного воздуха;...
-
Вывод, Список использованной литературы - Прокариотические организмы и их роль в биоценозах
В данном реферате мы рассмотрели прокариотов как отдельных организмов. Прокариоты являются основной составляющей биоценоза способствуют образованию...
-
Когнитивные различия В среднем мужчины и женщины имеют одинаковые интеллектуальные способности. Это подтверждается результатами тестов на выявление...
-
Эволюция млекопитающих - Эволюция млекопитающих
Корни происхождения млекопитающих стоит искать в позднем Пермском периоде, 250 миллионов лет назад. Именно тогда жили предки всех млекопитающих -...
-
Эволюционная биология. История эволюционного учения - Биология как естественная наука
Эволюционная биология - раздел биологии, изучающий происхождение видов от общих предков, наследственность и изменчивость их признаков, размножение и...
Микроэлементы: эволюционный аспект - Эволюция состава организмов