Preview

Литосфера

Расширенный поиск

Физические механизмы эволюционных процессов формирования эукариот (eukaryota) и макротаксонов фанерозоя

Полный текст:

Аннотация

Автор разрабатывает концепцию о роли фундаментальных физических механизмов в биологической эволюции с выделением этапов фазовых переходов в эволюции биосферы, способствующих реализации новых адаптивных форм. Длительный этап господства докембрийских биот определялся симметрией ближнего порядка "жидкой фазы": в прокариотной биоте не было твердой фазы в обмене веществ клетки и межклеточного взаимодействия. Отсутствием твердых структур объясняется невозможность формирования скелета и оболочек, определяющих объем и форму тела. Поэтому в докембрии не могли появиться эукариоты. В нижнем кембрии (кембрийский взрыв) произошло формирование "твердотельных организмов" (эукариот) и становление симметрии упорядоченной фазы дальнего порядка скелетного вещества, когда атомы занимают положение, отвечающее узлам кристаллической решетки. Фазовый переход от докембрийских к фанерозойским биотам в кембрийском взрыве - это единый системный процесс с общей направленностью изменения макротаксонов и ростом сложности. У эукариот проявляется возможность твердотельной фазы реализовать различные типы симметрии в механизмах морфогенеза. Принципиальное отличие биологических систем в кембрийском взрыве от традиционных представлений о продолжительном развитии "филогенетических деревьев" состоит в проявлении взрывообразных биологических процессов в фазовых переходах биосферы. Одновременно в нижнем кембрии происходит становление всех типов протистов и многоклеточных организмов. При этом представители неродственных таксонов образуют коадаптивные экосистемы и расселяются всесветно уже в нижнем кембрии. Никогда позже в фанерозое не формируются высокие таксоны на уровне типа (phylum), а новые типы не возникают в недрах старых типов. Таксономическая категория "тип" относится только к эукариотным организмам и не желательна для использования при классификации прокариот. Каждый тип характеризуется особенностью фазовых переходов при становлении новых таксонов высоких рангов. Иерархически соподчиненная система макротаксонов, возникающая в фазовых переходах в структуре филумов многоклеточных отражает направленность биологического прогресса. Особенности симметрии этой системы позволяют сохранять таксономические свойства филума неизменными при непрерывных преобразованиях таксонов на протяжении фанерозоя.

Об авторе

Олег Ковалев
Зоологический институт РАН
Россия


Список литературы

1. Алексеев А.С. Глобальные биотические кризисы и массовые вымирания в фанерозойской истории Земли // Биотические события на основных рубежах фанерозоя. М.: МГУ, 1989. С. 22-47.

2. Алексеев А.С., Дмитриев В.Ю., Пономаренко А.Г. Эволюция таксономического разнообразия. М.: ГЕОС, 2001. 126 с.

3. Афанасьева М.С., Амон Э.О. Новая классификация радиолярий // Палеонтол. журн. 2003. № 6. С. 72-86.

4. Афанасьева М.С., Амон Э.О. Радиолярии. М.: ПИН РАН, 2006. 320 с.

5. Афанасьева М.С., Амон Э.О. Уединенные популяционные волны и динамика эволюции девонских радиолярий с двумя пористыми сферами и одной основной иглой // Палеонтология и совершенствование стратиграфической основы геологического картографирования: мат-алы LV сессии Палеонтологического общества при РАН. СПб.: ВСЕГЕИ, 2009. С. 16-18.

6. Барнс Р., Кейлоу П., Олив П., Голдинг Д. Беспозвоночные: Новый обобщенный подход. М.: Мир, 1992. 583 с.

7. Белов Н.В. Очерки по структурной кристаллографии и федоровским группам симметрии. М.: Наука, 1986. 278 с.

8. Вайнштейн Б.К. Кристаллическая решетка. Кристаллическая структура // Физическая энциклопедия. т. 2. / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская Энциклопедия, 1990. С. 503-506.

9. Вайнштейн Б.К. Кристаллы // Физическая энциклопедия. т. 2. / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия, 1990. С. 517-521.

10. Воловик Г.Е. Параметр порядка // Физическая энциклопедия. Т. 3 / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия, 1990. С. 534.

11. Герштейн С.С. Симметрия // Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Советская энциклопедия, 1984. С. 681-683.

12. Герштейн С.С. Симметрия в физике // Физическая энциклопедия. Т. 4 / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. С. 505-509.

13. Голубев С.Н. Минеральные кристаллы внутри организмов и их роль в происхождении жизни // Журнал общей биологии. 1987. Т. 48. С. 784-806.

14. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. Т. 1. М.: Мир, 1993. 368 с.

15. Гунбин К.В., Суслов В.В., Колчанов Н.А. Ароморфозы и адаптивная молекулярная эволюция // Вестник ВОГиС. 2007. Т. 11, № 2. С. 373-400.

16. Ивахненко М.Ф. Эволюция позднепалеозойских тетрапод как эволюция их биоморф // Эволюция биосферы и биоразнообразия. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. С. 373-393.

17. Каныгин А.В. Сопряженность исторического развития в фанерозое доминантных групп микрофауны // Новости палеонтологии и стратиграфии. Приложение к журналу "Геология и геофизика". 2008. № 10-11. С. 13-17.

18. Карпов С.А. Система протистов и проблемы их мегасистематики // Протисты: Руководство по зоологии. Ч. 1. СПб.: Наука, 2000. С. 123-137.

19. Кириллов А.А., Менский М.Б. Группа // Физическая энциклопедия. Т. 1 / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Советская энциклопедия, 1988. С. 540-544.

20. Kовалев O.В. Формирование солитоноподобных волн при инвазиях организмов и в эволюции биосферы // Эволюционная биология: мат-лы Конференции "Проблемы вида и видообразование". Сб. 2. Томск: ТГУ, 2002. С. 65-81.

21. Ковалев О.В. Новая концепция формирования биосферных инвазий: экспансия ювенильных таксонов // Биологические инвазии в водных и наземных экосистемах / Ред. А.Ф. Алимов, Н.Г. Богуцкая. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004. С. 53-68.

22. Ковалев О.В. Фазовые переходы в биологических системах как эволюционный фактор // Фазовые переходы в биологических системах и эволюция биоразнообразия / Ред. О.В. Ковалев, С.Г. Жилин. СПб.: ПИЯФ РАН, 2007. С. 21-49.

23. Ковалев О.В., Вечернин В.В., Письмак Ю.М. О возможности фазовых переходов в популяциях на примере инвазионных видов // Фазовые переходы в биологических системах и эволюция биоразнообразия / Ред. О.В. Ковалев, С.Г. Жилин. СПб.: ПИЯФ РАН, 2007. С. 50-62.

24. Коваленко Н.П., Фишер И.З. Жидкость // Физическая энциклопедия. Т. 2. / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия, 1990. С. 37-41.

25. Колчанов Н.А., Суслов В.В. Кодирование и эволюция сложности биологической организации // Эволюция биосферы и биоразнообразия. М.: Товарищес- тво научных изданий КМК, 2006. С. 60-96.

26. Колчанов Н.А., Суслов В.В., Шумный В.К. Молекулярная эволюция генетических систем // Палеонтол. журн. 2003. № 6. С. 58-71.

27. Кораго А.А. Введение в биоминералогию. СПб: Недра, 1992. 280 с.

28. Кусакин О.Г., Дроздов А.Л. Филема органического мира. Ч. 1. М.: Наука, 1994. 272 с.

29. Кусакин О.Г., Дроздов А.Л. Филема органического мира. Ч. 2. М.: Наука, 1998. 381 с.

30. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. V. Статистическая физика. Ч. 1. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. 616 с.

31. Леонов М.В. Классификация Metazoa. Вендская Биосфера. 2009. Сайт Лаборатории докембрийских организмов ПИН РАН. http:// www. vend. paleo. ru/classis.php

32. Мейен С.В. Основы палеоботаники. М.: Недра, 1987. 403 с.

33. Менский М.В. Сохранения законы // Физическая энциклопедия. Т. 4 / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. С. 602-603.

34. Невесская Л.А. Динамика таксономического разнообразия двустворчатых моллюсков в фанерозое // Палеонтол. журн. 2008. № 4. С. 3-11.

35. Николаева И.В. Фациальная зональность химического состава минералов группы глауконита и определяющие ее факторы // Минералогия и геохимия глауконита. Новосибирск: Наука, 1981. С. 4-40.

36. Полянский Ю.И., Суханова К.М., Карпов С.А. Общая характеристика протистов // Протисты: Руководство по зоологии. Ч. 1. СПб.: Наука, 2000. С. 145-190.

37. Пономаренко А.Г. Предыстория насекомых. Ранние этапы эволюции членистоногих // Введение в палеоэнтомологию. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. С. 254-290.

38. Потемкин Ф.Д. Marchantiophyta, Bryophyta, Antho-cerotophyta - особые пути гаметофитного направления эволюции высших растений // Ботанический журн. 2007. № 11. С. 1625-1651.

39. Раевская Е.Г., Голубкова Е.Ю. Биостратиграфический метод в определении возраста и корреляции докембрийских образований: практика применения и возрастающее значение // Палеонтология и совершенствование стратиграфической основы геологического картографирования. мат-лы: LV сессии Палеонотологического общества при РАН. СПб.: ВСЕГЕИ, 2009. 124-127.

40. Розанов А.Ю. Ископаемые бактерии, седиментогенез и ранние стадии эволюции биосферы // Палеонтол. журн. 2003. № 6. С. 41-49.

41. Саютина Т.А., Вильмова Е.С. Проблематичные ископаемые Udokania Leites из протерозойских отложений Забайкалья // Палеонтол. журн. 1990. № 4. С. 100-103.

42. Серавин Л.Н. Пути эволюции протистов // Протисты: Руководство по зоологии. Ч.1. СПб.: Наука, 2000. С. 138-145.

43. Симпсон Дж. Г. Темпы и формы эволюции. М.: Изд-во иностранной литературы, 1948. 369 с.

44. Соловьев А.Н. Семогенез как аспект филогенеза и его значение для стратиграфии (на примере морских ежей) // Палеонтология и совершенствование стратиграфической основы геологического картографирования: мат-лы LV сессии Палеонотологического общества при РАН. СПб.: ВСЕГЕИ, 2009. С. 140-142. 45. Фазовые переходы в биологических системах и эволюция биоразнообразия / Ред. О.В. Ковалев,

45. С.Г. Жилин. СПб.: ПИЯФ РАН, 2007. 196 с.

46. Фейгельман М.В. Ландау теория фазовых переходов 2-го рода // Физическая энциклопедия. Т. 2 / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия. 1990. С. 572-573.

47. Фейгельман М.В. Фазовый переход (фазовое превращение) // Физическая энциклопедия. Т. 5 / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия. 1998. С. 271-273.

48. Хмельницкий Д.Е. Дальний и ближний порядок // Физическая энциклопедия. Т. 1 / Гл. ред. А.М. Про- хоров. М.: Советская энциклопедия, 1988. С. 556-558.

49. Чернавский Д.С. Эволюция биологическая // Физическая энциклопедия. Т. 5 / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. С. 485-487.

50. Шелест В.П. Спонтанное нарушение симметрии // Физическая энциклопедия. Т. 4 / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. С. 652-653.

51. Adl S.M., Simpson A.G., Farmer M.A. et al. The new higher level classification of eukaryotes with emphasis on the taxonomy of protists // J. Eukaryot. Microbiol. 2005. V. 52. P. 399-451.

52. Afanasieva M.S., Amon E.O., Agarkov Yu.V., Boltov-skoy D.S. Radiolarians in the geological Record // Paleontological J. 2005. V. 39. Suppl. 3×S135-S392.

53. Bailey J.V., Joye S.B., Kalanetra K.M. et al. Evidence of giant sulfur bacteria in Neoproterozoic phosphorites // Nature. 2007. V. 445. P. 198-201.

54. Bengtson S., Budd G. Comment on "small bilaterian fossils from 40 to 55 million years before the Cambrian" // Science. 2004. V. 306. P. 1291a.

55. Berner R.A., Kothavala Z. GEOCARB III: A revised model of atmospheric CO2 over Phanerozoic time // Amer. J. Sci. 2001. V. 301. P. 182-204.

56. Brooks J.J., Logon G.A., Buick R., Summons R.E. Archean molecular fossils and the early rise of eukaryotes // Science. 1999. V. 285. P. 1033-1036.

57. Butterfield N.J. Exceptional fossil preservation and the Cambrian Explosion // Integr. Comp. Biol. 2003. V. 43. P. 166-177.

58. Donoghue P.C.J., Kouchinsky A., Waloszek D. et al. Fossilized embryos are widespread but the record is temporally and taxonomically biased // Evolution and development. 2006. V. 8. P. 323-238.

59. Doolittle W.F. Lateral genomics // Trends in Biochemical Sciences, 1999. V. 24. M5-M8.

60. Doolittle W.F. Uprooting the tree of life // Scientific American. 2000. V. 282. P. 90-95.

61. Hagardon J.W., Xiao Sh., Donoghue P.C.J. et al. Cellular and subcellular structure of Neoproterozoic animal embryos // Science. 2006. V. 314, № 5797. P. 291-294.

62. Hartman H., Fedorov A. The origin of the eukaryotic cell: a genomic investigation // PNAS. 2002. V. 99. P. 1420-1425.

63. Keeling P.J., Burger G., Durnford D.G. et al. The tree of eukaryotes // Trends Ecol. Evol. 2005. V. 20. P. 670-676.

64. Keeling P.J., Leander B.S., Simpson A. Eukaryotes in The Tree of Life Web Project. 2009. http://tolweb.org/tree?group=Eukaryotes&contgroup.

65. Knoll A.H., Javaux E.G., Hewitt D., Cohen P. Eucaryotic organisms in Proterozoic oceans // Phil. Trans. Roy. Soc. 2006. B 361. P. 1023-1038.

66. Margulis L., Bermudes D. Symbiosis as a mechanism of evolution: status of cell symbiosis theory // Symbiosis. 1985. V. 1. P. 101-124.

67. Porter S. The fossil record of early eukaryotic diversification // Paleontol. Soc. Paper. 2004. V. 10. P. 35-50.

68. Raff E.C., Vilinski J.T., Turner F.R. et al. Experimental taphonomy shows the feasibility of fossil embryos // PNAS. 2006. V. 103. P. 5846-5851.

69. Rasmussen B., Fletcher I.R., Brocks J.J., Kilburn M.R. Reassessing the first appearance of eukaryotes and cyanobacteria // Nature. 2008. V. 455. P. 1101-1104.

70. Roger A.J. Reconstructing early events in eukaryotic evolution // Am. Nat. 1999. V. 154. S146-S163.

71. Rozhnov S.V. Morphogenesis and evolution of crinoids and other pelmatozoan echinoderms in the Early Paleozoic // Paleontol. J. 2002. V. 36. Suppl. 6. S525-S674.

72. Sepkoski J.J. Patterns of Phanerozoic extinction: a perspective from global data bases // Global biological events in Earth history / O.H. Walliser, ed. Springer, Berlin-Heidelberg. 1996. P. 35-52.

73. Shen Y., Zhang T., Hoffman P. On the coevolution of Ediacaran oceans and animals // PNAS. 2008. V. 105, No. 21. P. 7376-7381.

74. Woese C.R., Kandler O., Wheelis M.L. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya // PNAS. 1990. V. 87. P. 4576-4579.

75. Wray G.A., Levinton J.S., Shapiro L.H. Precambrian divergences among metazoan phyla // Science. 1996. V. 274. P. 568-573.

76. Xiao S., Zhang Y., Knoll A.H. Three-dimensional preservation of algae and animal embryos in a Neoproterozoic phosphorite // Nature. 1998. V. 391. P. 553-558.

77. Xiao S., Hagadorn J.W., Zhou C., Yuan X. Rare helical spheroidal fossils from the Doushantuo Lagerstadtte: ediacaran animal embryos come of age? // Geology. 2007. V. 35. P. 115-118.

78. Yin L., Zhu M., Knoll A.H. et al. Doushantuo embryos preserved inside diapause egg cysts // Nature. 2007. V. 446. P. 661-663.


Для цитирования:


Ковалев О. Физические механизмы эволюционных процессов формирования эукариот (eukaryota) и макротаксонов фанерозоя. Литосфера. 2011;(5):3-15.

Просмотров: 85


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1681-9004 (Print)
ISSN 2500-302X (Online)