Эволюция

Состав и конкретные характеристики органов чувств уже определяются условиями жизни, или характеристиками экологической ниши, конкретного  вида. Ясно, что ощущение есть использование какого либо химического процесса, на прохождение которого существенно влияет излучение. Причем требуется высокая чувствительности восприятия. Как известно, важным при этих реакциях является то, что изменение комбинаций атомов возможно при резонансном отклике их на излучение, то ость каждая такая реакция возможна в узких пределах диапазона частот излучения, это требует разбиения диапазона биологически существенного излучения на узкие поддиапазоны. Естественно, что каждый из поддиапазонов требует для восприятия своих средств, которых не может быть избыточно много. В связи с этим из этих поддиапазонов выбираются наиболее значимый поддиапазоны.

Остальные измеряются или  весьма грубо и неточно, или вообще игнорируются. А более значимые поддиапазоны могут подразделяться на еще более мелкие поддиапазоны. В частности, человек, как биологический вид не воспринимает ультрафиолетового излучения, весьма грубо воспринимает инфракрасное, но зато подробно и с высоким уровнем чувствителъности, с разбиением на три поддиапазона  - красный, желтый и синий, воспринимает видимый свет. Для данного вида особенности восприятия имеют свои эволюционные и экологические причины. Приматы, от которых произошёл человек, жили в теплом климате, где наблюдается почти равномерный температурный фон. Они жили в условиях обильной биомассы - растений и животный тропических лесов. Вся эта биомасса практически одинаково поглощает ультрафиолетовое излучение, а следовательно оно и не имеет информационной ценности, а следовательно и значения для данного вида животного.

Важным для примат является выделение из всей биомассы объектов представляющих гастрономический интерес  или опасность. Они же отличаются малыми угловыми размерами и довольно слабыми отличиями в узком  диапазоне электромагнитных волн - водимом свете. Именно поэтому в наибольшей степени у примат развилось зрение с цветовым разделением.  Развитие организма системно. Печать высокоразвитости лежит на всех системах и органах. Кровеносная система млекопитающих в связи с усложнением их организма и возрастанием интенсивности обмена веществ, прогрессивно изменилась по сравнению с кровеносной системой пресмыкающихся. Сердце четырехкамерное. Из двух аорт осталась только одна, но не правая, как у птиц, а левая. Выходит она из левого желудочка и несет чисто артериальную кровь.

Следовательно, у млекопитающих  ток крови полностью отделен  от венозного и все части тала получают кровь, богатую кислородом. Размеры сердца большие и строение сложнее, чем у пресмыкающихся. Нервная  регуляция сердечной деятельности, как и всей кровеносной системы, очень совершенна. Сеть кровеносных сосудов, особенно капилляров, у млекопитающих значительно более разветвленная, чем у предков. Все части тела хорошо снабжаются питательными веществами и кислородом и быстро освобождаются от продуктов распада. Очень характерно строение эритроцитов. Кровь лучше свертывается, защитные функции ее больше выражены. Совершенная система дыхания, более развитая выделительная система обеспечивают более интенсивные процессы обмена у млекопитающих.

Зубы у млекопитающих  очень прочны, строение их чрезвычайно  сложно, они получают питание от густой сети кровеносных сосудов  и связаны с многочисленными  нервными окончаниями. Зубы крепко сидят  в особых ячейках - альвеолах. Такие  зубы могут заменить большое количество примитивных зубов. В связи с этим у млекопитающих зубов меньше и у каждого вида постоянно. У млекопитающих зубы сильно дифференцированы и выполняют различные Функции. Резцы служат для откусывания пищи, клыки для удержания и разрывания, коренные для размалывания  и перетирания. Число зубов в значительной мере определяется функциональным разделением их и делением по челюстям и симметрии. По челюстям. и симметрии они делятся на четыре одинаковых набора. При разделении по функциям уж никак не более одного зуба данной функции может быть в одном наборе. Из этого следует, что число зубов не может быть меньше двенадцати. Обычно в зависимости от вида число зубов колеблется в пределах двадцати – пятидесяти.

Хорошее развитие ротовой  полости, полная изоляция ее от носовой, мощные жевательные мышцы, очень длинный кишечник и т.д. сделало возможным усвоение млекопитающими разнообразной пищи, благодаря чему пищевые ресурсы у млекопитающих весьма обширны.

Органы размножения рядом  существенных признаков отличаются от тех же органов у пресмыкающихся. Для млекопитающих, за исключением самых низших, характерно полное отделение половых путей от задней кишки. В женском половом аппарате произошли большие изменения в связи с тем, что самки большинства млекопитающих рождают вполне сформированных детенышей. Сформирована матка, в которой происходит развитие зародышей. У примат и человека образуется простая матка из раздвоенной у менее развитых видов. Все млекопитающие относятся к амниотам, т.е. у них во время эмбрионального развития образуется зародышевые оболочки - амнион, сероза и аллантоис. У плацентарных млекопитающих на поверхности серозы образуются выросты, и она превращается, сросшись со слизистой оболочкой внутренней поверхности матки в плаценту.

Развитие зародыша внутри организма матери стало возможным не только благодаря преобразованию зародышевых оболочек и возникновению плаценты, но и в следствие сложных физиологических приспособление материнского организма к длительному состоянию беременности. В этом приспособлении большую роль играют печень, почки, железы внутренней секреции и другие органы. В течении внутриутробного развития под защитой организма матери формируются все органы зародыша. В связи с высоким развитием нервной системы забота о потомстве у млекопитающих очень совершенна. Поэтому представители этого класса дают меньше потомства, чем пресмыкающиеся, а тем более земноводные и рыбы. Крупные млекопитающие рожают, как правило по одному детенышу.

Среди всех животных, млекопитающих  выделяется обезьяна как предел развития животного перед очередным эволюционным скачком - возникновением человека. Обезьяны - достаточно многочисленная и процветающая группа, что объясняется их основными преимуществами по сравнению с другими млекопитающими: сильным развитием переднего мозга, его коры, благодаря чему их поведение сильно усложнено, они быстро приобретают новые навыки, несомненно проявляют элементы рассудочной деятельности, более развитые у высших обезьян.

С анатомической и физиологической  точки зрения плацентарные животные практически исчерпали возможности эволюционного развития. Все органы у них в принципе такие же, как и у рептилий. Прогресс в развития заключался во все большем совершенствовании существовавших органов. В наибольшей степени совершенствовалась система органов размножения и мозг. И это понятно почему. Даже небольшие изменения отдельных органов в совокупности настолько усложняют организм, что его выживание без длительного содержания в тепличных условиях материнского организма становится невозможным. Но реализация такой возможности требует коренной перестройки половых органов, особенно женского организма. Мало того, даже по рождению детёныша требуется ещё длительный период до его полного становления. А это в свою очередь требует соответствующего поведения матери, животных в стаде, а, следовательно, и высокого совершенства нервной системы, стадной организации, взаимоотношений между полами. Таким образом, количественные изменения в приспособительных возможностях животных приводят к качественному изменению как индивидуальных характеристик особей, их взаимоотношений, так и экологической ситуации.

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

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

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

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

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

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

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

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

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