О процессе продолжающегося расширения нашей Вселенной свидетельствуют все данные наблюдений. По мере расширения пространства материя становится все более разреженной, галактики и их скопления все более удаляются друг от друга, а температура фонового излучения приближается к абсолютному нулю. Со временем все звезды завершат свой жизненный цикл и превратятся или в белых карликов, остывающих до состояния холодных черных карликов, или в нейтронные звезды или черные дыры. Эра святящегося вещества закончится, и темные массы вещества, элементарные частицы и холодное излучение будут бессмысленно разлетаться в непрерывно разряжающейся пустоте.
Черные дыры не останутся без работы. Имея на то достаточно времени, черные дыры поглотят огромное количество вещества вселенной. Фоновое излучение остынет гораздо раньше, чем черные дыры начнут излучать больше, чем они будут поглощать из этого фонового излучения. Такой момент настанет тогда, когда возраст Вселенной станет примерно в десять миллионов раз больше предполагаемого на сегодня. Должно пройти около 10 66 лет, прежде чем черные дыры солнечной массы начнут взрываться, выбрасывая потоки частиц и излучения.
Внутри старой нейтронной звезды сохраняется достаточно энергии. Предполагается, что в результате этого через достаточно продолжительное время все вещество нейтронной звезды должно испариться. Распадутся и черные дыры, вызвав рождение (в равных пропорциях) частиц и античастиц. Если запас энергии во Вселенной достаточен только для того, чтобы обеспечить ее неограниченное расширение, то эффект электрического притяжения в электронно-позитронных парах перевесит и гравитационное притяжение и общее расширение Вселенной как целого.
За определенное конечное время все электроны проаннигилируют со всеми позитронами. В конечном итоге последней стадии существующей материи окажутся не разлетающиеся холодные темные тела и черные дыры, а безбрежное море разреженного излучения, остывающего до конечной, одинаковой, температуры.
Второе начало термодинамики показывает, что конец эволюции Вселенной наступит, когда выровняется температура ее вещества. Так как тепло передается от более теплых тел к более холодным, различие их температур со временем сглаживается, и совершение дальнейшей работы становится невозможным. Современное представление о неограниченно расширяющейся Вселенной вместе с концепцией квантового излучения черных дыр, которая основана на аналогии между гравитацией и термодинамикой. Нельзя точно узнать каков будет исход противоборства расширения Вселенной и гравитационного притяжения ее вещества. Если победит тяготение, то Вселенная когда- нибудь уничтожится в процессе Большого сжатия, которое может оказаться концом ее существования, или даст толчок к новому расширению. Если силы тяготения проиграют «сражение», то расширение будет продолжаться неограниченно долго, но тяготение будет продолжать играть существенную роль в определении окончательного состояния вещества. В неясном далеком будущем прошедшая эпоха звездной активности может оказаться только кратчайшим мгновением в бесконечной жизни Вселенной.
На сегодняшний день все данные говорят о том, что Вселенная обречена на вечное расширение.
3.Молекулярно – генетические основы наследственности и изменчивости
Развитие идей и методов мендилизма и хромосомной теории наследственности дали толчок в развитии революции в генетике. Согласно этой теории было доказано, что существуют явления трансформаций у бактерий; хромосомы - это комплексные компоненты, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты. Молекулярная генетика - это достижение XX века, которое на новом уровне впитало в себя прогрессивные итоги развития хромосомной теории наследственности, теории мутации, теории гена, методов цитологии и генетического анализа. На путях молекулярных исследований в течение последних 20 лет генетика претерпела значительные изменения. Генетика стала одним из компонентов современного естествознания. Благодаря ее развитию появилась новая концепция о существовании жизни, в практику вошли новые методы управления и познания наследственности, оказавшие влияние на сельское хозяйство, медицину и производство. Основным было раскрытие молекулярных основ наследственности. Стало ясно, что простые молекулы дизоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) несут в своей структуре запись генетической информации. Эти открытия позволили генетикам, физикам и химикам в анализе проблем наследственности. Генетическая информация действует в клетке по принципам управляющих систем, что ввело в генетику язык и логику кибернетики. Несмотря на ранее существующие мнения на всеобъемлющую роль белка как основу жизни, эти открытия показали, что в основе преемственности жизни лежат молекулы нуклеиновых кислот. Под их влиянием в каждой клетке формируются специфические белки. Управляющий аппарат клетки собран в ее ядре, точнее - в хромосомах, из линейных наборов генов. Каждый ген, являющийся элементарной единицей наследственности, представляет собой сложный микромир в виде химической структуры, свойственной определенному отрезку молекулы ДНК.
Современная генетика открывает перед человеком глубины организации и функций жизни. Как всякие великие открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций (учения о формах изменчивости генов и хромосом) оказывали глубокое влияние на жизнь. Развитие физико-химическойсущности явления наследственности неразрывно связано с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В явлении жизни нет ничего кроме атомов и молекул, но форма их движения качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое свойство, оно неотделимо от проявления свойств клетки в целом. Взаимодействие молекул ДНК, белков и РНК лежит в основе жизнедеятельности клетки и ее воспроизведения.
Наследственность – свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, повторение типа индивидуального развития. Обеспечение воспроизведения материальных единиц наследственности - генов, локализованных в специфических структурах ядра клетки (хромосомах) и цитоплазмы. Вместе с изменчивостью наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм и лежит в основе эволюции живой природы. Явление наследственности, в общем смысле этого понятия, есть воспроизведение по поколениям сходного типа обмена веществ, общим субстратом наследственности является клетка в целом. Явление наследственности в целом обусловлено генами и хромосомами, которые представляют собой только элементы более сложной системы - клетки. Это не умаляет роли генов и ДНК, в них записана генетическая информация, то есть возможность воспроизведения определенного типа обмена веществ. Реализация этой возможности, то есть процессы развития особи или процессы жизнедеятельности клетки, базируется целостной саморегулирующейся системой в виде клетки или организма.
В настоящее время в качестве первоочередной встает задача, выяснить, как осуществляется высший синтез физических и химических форм движения, появление которого знаменовало собой возникновение жизни и наследственности. Явление жизни нельзя свести к химии и физике, так как жизнь - это особая форма движения материи. Сущность этой особой формы движения материи не может быть принята без знания природы простых форм, которые входят в него уже как бы в «снятом виде». Поэтому проблема физических и химических основ наследственности является одной из центральных в генетике. После раскрытия природы генетического кода и генетических механизмов в синтезе белков, впервые удалось дать полный химический анализ и формулы строения молекулы транспортной РНК. Все эти открытия, включая факт, что синтез молекул ДНК идет под координирующим влиянием затравки (матричной ДНК), показывает, какой шаг сделала генетическая биохимия к созданию прототипа живого. Другим открытием послужила разработка условий для искусственного самоудвоения ДНК в бесклеточной системе. Было установлено, что молекулы ДНК существуют в форме замкнутого кольца и в таком виде служат матрицей для ДНК-полимеразы. Для изучения наследственности человека существую различные методы.
Генеалогический метод - составление генного дерева многих поколений и изучение типа наследования (доминантный, рецессивный), частоту и интенсивность свойств. Результатом изучения является определение доминантных и рецессивных свойств, связанных с полом и риск проявления наследственных нарушений у потомков.
Цитогенетический метод - изучение хромосомных наборов здоровых и больных людей. Результат изучения - количество, формы, строения хромосом, особенности хромосомных наборов обоих полов, хромосомных нарушений.
Биохимический метод изучает изменения в биологических параметрах организма, связанных с изменением генотипа. Результат изучения – определение нарушений в составе крови и другое.
Близнецовый метод изучает генотипические и фенотипические особенности близнецов. Результат исследования – определение относительного значения наследственности и окружающей среды в формировании и развитии человеческого организма.
Популяционный метод изучает частоту встречаемости аллей и хромосомных нарушений в популяциях человека. Результат изучения – определение распространение мутаций и естественного отбора в популяциях человека. Помимо изучения наследственности, методов изучения наследственности, существуют различные виды изменчивости. К ним относятся: комбинационная и мутационная изменчивость.
Комбинационная изменчивость – изменчивость, возникающая вследствие рекомбинации генов во время слития гамет. Основные причины: независимое расхождение хромосом во время мейоза; случайное сочетание хромосом во время оплодотворения; рекомбинация генов.