Возникновение жизни

В начале ХХ в. были распространены идеи панспермии – переноса жизни с других планет космическими телами, но космический характер жизни и гипотеза панспермии являются разными понятиями. Гипотеза панспермии подразумевает неограниченное существование жизни, а споры простейших организмов переносятся в космическом пространстве под давлением световых лучей, попадают в сферу притяжения планеты и оседают на ее поверхности, закладывая на этой планете начало живого. Существует также гипотеза космозоев (космических зачатков), в соответствии с которой жизнь является вечной и зачатки, населяющие мировое пространство, могут переноситься с одной планеты на другую. Основанием для этих гипотез служит обнаружение органических соединений в метеоритном веществе. Однако многие из этих веществ отличаются от земных, в частности некоторые аминокислоты не имеет земных аналогов и не могут включаться в структуру белков. Сторонники креационизма (божественного сотворения живого) в качестве одного из главных аргументов против дарвиновской теории эволюции указывают на отсутствие переходных форм. Они считают, что за прошедшие полтора века после опубликования знаменитого труда Ч. Дарвина, в течение которых были обнаружены, описаны и систематизированы более чем 100 тыс. видов, переходные формы от низших организмов к высшим так и не обнаружены. Существует гипотеза земного возникновения жизни абиогенным путем (теория Опарина - Холдейна). Она исходит из предположения о постепенном возникновении жизни на Земле из неорганических веществ путем длительной абиогенной (небиологической) молекулярной эволюции и представляет собой доказательство возникновения жизни в результате процесса перехода химической формы движения материи в биологическую.Для обоснования этого рассматривают условия, существовавшие на планете несколько миллиардов лет назад, когда Земля представляла раскаленную планету. Вследствие вращения планеты постепенно тяжелые элементы перемещались к центру, а на поверхности концентрировались атомы легких элементов (водорода, углерода, кислорода, азота). При дальнейшем охлаждении планеты появились химические соединения: метан, углекислый газ, кислород, азот и др. На этих начальных этапах сложилась и первичная атмосфера, дальнейшее снижение температуры обусловило переход ряда газообразных соединений в жидкое и твердое состояния, т.е. образование земной коры. В результате активной вулканической деятельности из внутренних слоев Земли на поверхность выносилось много раскаленной массы, содержащей углерод. Она попадала в океан и образовывала углеводородные соединения. Так на поверхности накапливались простейшие органические соединения и в конечном итоге под действием синтеза, энергии Солнца они образовали первичный «бульон», в котором и смогла возникнуть жизнь Ксегодняшнему дню накопление знаний о генетическом коде, нуклеиновых кислотах и биосинтезе белков привело к утверждению принципиально новой идеи о том, что все начиналось вовсе не с белков, а с рибонуклеиновой кислоты (РНК). Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) вместе с РНК являются единственным типом биологических полимеров, обеспечивающих возможность воспроизведения полимера, его микроструктуры. Поэтому именно нуклеиновые кислоты, но не белки, могут быть генетическим материалом, т.е. воспроизводимыми молекулами, повторяющими свою специфическую микроструктуру в поколениях.обнаружение постоянного присутствия в межзвездном пространстве различных простых органических молекул типа формальдегида, спиртов, соединений серы и азота и других жизненно важных молекул. Присутствие органического вещества во Вселенной является устойчивой и обязательной особенностью космоса. Сегодня в распоряжении ученых есть вещества космического происхождения, в частности доставленные с Луны. И можно утверждать, что в ближнем космосе нет веществ, порожденных жизнью земного типа. Остывание лав, движение водных и газовых масс, выветривание и растворение магматических пород под воздействием углекислоты, формирование осадочных пород было первоначальным абиотическим периодом эволюции, называемым химической эволюцией. На этом этапе наряду с огромным разнообразием химических соединений могли образоваться аминокислоты и нуклеотиды, являющиеся элементарными единицами современных белков и нуклеиновых кислот. На следующем этапе происходит образование макромолекул (полинуклеотидов и белков) и возникновение механизма самовоспроизведения, являющегося необходимым атрибутом живой материи. Эволюция живого вещества происходила как по внутренним законам, так и в результате внешнего воздействия изменяющейся среды. Чем больше организмы воздействовали на окружающую среду, тем интенсивнее шла их эволюция. Закон исторического развития биологических систем, сформулированный биологом Э. Бауэром, гласит, что развитие биологических систем есть результат увеличения их внешней работы, а именно, воздействия на окружающую среду.Для перехода от геохимической к биогеохимической эволюции с возникновением живого вещества были необходимы уникальные и неповторимые условия ранней Земли. И как только появились формы «преджизни», а затем и праорганизмов, начал действовать принцип Ф. Реди – все живое из живого. Между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие. До тех пор пока атмосферного кислорода и озона было мало, жизнь могла развиваться только под защитой слоя воды. Возможно, первыми живыми существами были дрожжеподобные анаэробы, которые получали необходимую энергию путем брожения. Так как брожение гораздо менее эффективно, чем кислородное дыхание, примитивная жизнь не могла эволюционировать дальше одноклеточной стадии. Снабжение примитивных организмов пищей также было ограничено и зависело от медленно опускавшихся на дно органических остатков, образующихся в верхних слоях воды. Поэтому жизнь могла зародиться на дне небольших водоемов или закрытых морей, в которые из горячих источников поступала вода, богатая питательными веществами. Постепенное увеличение концентрации кислорода в воде и атмосфере вызвало огромные изменения в химии Земли и сделало возможным распространение жизни и развитие более сложных живых систем. Преобладавшие на Земле восстановительные условия стали меняться на окислительные. В результате такие минералы, как железо, окислились и образовали характерные геологические формации. Появление эукариотной клетки является вторым по значимости после зарождения самой жизни событием биологической эволюции. Благодаря этому резко возросла приспособляемость одноклеточных организмов, их способность адаптироваться к меняющимся условиям без внесения наследственных изменений в геном. Все живые организмы, населяющие нашу планету, делятся на две большие группы: прокариоты (безъядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариоты - бактерии, у которых наследственный материал представлен простой молекулой ДНК. Ядерными называются различные одноклеточные и многоклеточные организмы (простейшие, растения, животные и грибы), в клетках которых имеется оформленное ядро с хромосомами. Именно благодаря возможности адаптироваться эукариоты смогли стать многоклеточными, так как в многоклеточном организме клетки с одним и тем же геномом, в зависимости от условий, образуют совершенно разные как по морфологии, так и по функции ткани. Появление эукариот относят к 2,6 – 2,7 млрд лет назад, . В результате величайшего в истории Земли кризиса эукариоты смогли занять прочное положение в биосфере и при чрезвычайно резких колебаниях внешних условий более приспособляемые формы должны были получить огромное адаптивное преимущество. Первой точкой отсчета в эволюции биосферы («точка Пастера») является момент, когда содержание кислорода в атмосфере планеты превысило 1% от его современного уровня. Это сделало возможной аэробную жизнь, и привело к вымиранию или изменению мест обитания анаэробных организмов, поскольку для них кислород является ядом. Хронологически это произошло между 3500 и 2500 млн лет назад и заняло эволюционно очень короткое время. Затем наступило замедление хода развития. Когда концентрация кислорода превысила 10% от современного уровня, возникла предпосылка для образования озонового экрана, защищающего поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Появилась возможность жизни выйти сначала на мелководье, а затем и на сушу. Произошел эволюционный скачок в биосфере, для которого характерно резкое увеличение концентрации кислорода в атмосфере, которая затем изменялась мало. Если минимальная концентрация кислорода, необходимая для поддержания устойчивого метаболизма эукариотной клетки, составляет 5% современного содержания кислорода в атмосфере, то для животных эта величина должна быть не менее 50%, и этот уровень был достигнут к концу протерозоя. Почти идеальная сходимость темпов обогащения атмосферы биогенным кислородом, а литосферы углеводородами свидетельствует о взаимообусловленности этих глобальных процессов взаимодействия оболочек Земли. Проявляется периодичность колебаний масштабов производства кислорода при фотосинтезе и синхронных им темпов обогащения литосферы органическими остатками. С начала формирования биосферы современного типа постепенно возрастало число видов организмов, увеличивалась их биомасса и продуктивность. И увеличение шло до тех пор, пока эти показатели не стали постоянными и характерными для эволюционного этапа развития планеты. Такое накопление и стабилизация могли произойти относительно быстро, например возможно, что предельное число видов в ходе эволюционного процесса возникло всего за 70 млн лет после возникновения жизни на планете. Живое вещество аккумулировало солнечную энергию. Ее излишки были депонированы: выведены из круговорота веществ в виде биогенных горючих ископаемых, осадочных горных пород и т.п. С ходом эволюции биосферы увеличивалось функциональное разнообразие органических форм - видов живого, сообществ, биоценозов, экосистем, т.е. ее информационная емкость. Такое увеличение регулировалось правилом постоянства числа видов, т.е. соблюдением равновесия числа вымирающих и возникающих форм, а также правилом общего роста разнообразия. Значение живого вещества достигло максимума, биотические круговороты усложнились: вместо относительно единого глобального биосферного круговорота веществ на суше и столь же единым круговоротом веществ в Мировом океане образовалась многоступенчатая иерархия круговоротов в соответствии с иерархией экосистем планеты. 1.3.

Дата добавления: 2014-04-24; просмотров: 486; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!