Etapele inițiale ale dezvoltării vieții pe Pământ

Științele naturii sunt chemate să ajute omenirea să cunoască atât ei înșiși cât și lumea din jurul lor și, bineînțeles, să afle cum a apărut viața noastră în toate formele și manifestările pe planeta noastră. Fără a intra în dogmele religioase despre crearea lumii de către puterea spirituală supremă - Dumnezeu, vom studia ipotezele originii materiei vii, pe care operează biologia. Principalele etape ale dezvoltării vieții pe Pământ ne vor ajuta să descoperim problema originii și manifestării sale în lumea înconjurătoare.

Reprezentarea oamenilor de știință cu privire la procesul de evoluție a naturii vii

Dacă combinați toate speciile biologice de organisme, atât moderne cât și dispărute, veți obține un număr astronomic - până la un miliard de specii. Nu este surprinzător faptul că oamenii de știință care au trăit în momente diferite au încercat să se descopere principalele etape ale dezvoltării vieții pe Pământ, care a condus la apariția acestor specii de organisme vii, precum și la formarea unei imagini moderne a naturii. Întemeietorul sistematic al lui Carl Linnaeus în secolul al XVIII-lea a pus bazele acestei științe în principiul "a trăi de la cei vii", în care afirma că viața nu poate apărea decât dintr-o substanță vie deja existentă. Linnaeus nu a permis nici măcar un indiciu al așa-numitei generații spontane de organisme. Biolog german E. Haeckel a exprimat mai întâi ideea unei monofilii - originea tuturor organismelor vii de la un strămoș. Jean-Baptiste Lamarck a apărat, de asemenea, ideea unei forme ancestrale unicelulare, apariția căreia a avut loc în primele etape ale vieții pe Pământ. Rezumând toate cele de mai sus, se poate argumenta că ipotezele existente în știință despre originea vieții sunt clasificate în două grupuri. Primul - abiogenic, include idei despre formarea materiei vii din natură neînsuflețită (A. Oparin, D. Haldane, S. Miller). Celălalt este biogenic, conține idei despre apariția ființelor vii numai pe cont propriu (Virchow, K. Linney, C. Darwin).

Organismele primare au o formă ancestrală comună

Primele stadii ale dezvoltării vieții pe Pământ, și ea abiotic (chimic), atunci perioada apariției biopolimeri (proteine ​​și acizi nucleici) numite prebiological și, în sfârșit, stadiul evoluției biologice (formarea organismelor primare unicelulare). Acestea au fost combinate și numite biopoiesis. Unii cercetători (de exemplu, D. Bernal, S. Miller) au propus ideea unui progenitor - progenitorul, din care au apărut arhebacteriile, eubacteriile, celulele nucleare. Alți cercetători cred că eucariotele nu au provenit de la progenitor, ci au fost rezultatul simbiozelor sau au fost formate ca urmare a schimbărilor în membrana exterioară a protobiontului. Să analizăm aceste ipoteze în detaliu.

Ipoteza lui Oparin-Haldane

Printre numeroasele versiuni științifice care încearcă să explice fenomenul cunoscut în știință ca o etapă prebiologică în dezvoltarea vieții pe Pământ, ipoteza picăturilor coacervate este foarte populară. A fost formulată de omologul rus AI Oparin. Idei similare au fost exprimate de cercetătorul britanic D. Haldane. Ideile oamenilor de știință au rezonat cu ipoteza cunoscută în biologie despre generația spontană a vieții.

Esența ipotezei coacervate

Academicianul A. Oparin a sugerat că grupurile de molecule de compuși organici care au apărut ca urmare a proceselor din stadiul chimic ar putea crea o cochilină destul de densă. Astfel, ele au fost separate de mediul primar - mediul acvatic al oceanului antic. Aceste grupuri de cercetători de molecule au numit coacervate. Ei erau deja capabili de existență independentă, continuând să facă schimb cu soluția primară. Până la foarte important, în opinia lui Oparin, proprietățile coacervatelor au fost capacitatea lor de a crește și de a zdrobi (multiplica). D. Haldane, sa bazat pe experimentele lui Miller-Urey, în care a fost obținut experimental complexul de substanțe organice dintr-un amestec de metan, amoniac, hidrogen și dioxid de carbon. Aceasta a inclus molecule de aminoacizi și zaharuri simple. Aceasta a dus la posibilitatea apariției unor structuri izolate - probionte.

Potrivit Oparin și Haldane, etapele inițiale ale dezvoltării vieții pe Pământ, ceea ce duce la formarea de complexe primare - celule progenitoare, cu condiția ca baza pentru continuarea procesului de evoluție a materiei vii. Trebuie remarcat faptul că pentru experimente oamenii de știință au modelat cu succes condițiile posibile care ar putea fi în atmosferă și în oceanul lumii primare, și anume: temperatură și presiune ridicată, radiații ionizante și descărcări electrice.

Probioți și proprietățile lor

Cele mai timpurii etape ale dezvoltării vieții pe Pământ - Hadean, archean și apoi, a marcat trecerea de la coacervates auto-organizare (probiontov) la celulele vii primare. El a fost posibil prin proprietățile unice probiontov: capacitatea de a forma membrane izolate, posibilitatea de cele mai simple forme de reproducere, schimb de bază cu procesul de mediul extern. molecule organizate de auto-nucleoproteinici, care rezultă din etapa chimică, prevăzute la manifestare probiontov a celor mai importante proprietăți ale materiei vii - capacitatea de a transfera informații genetice.

Caracteristicile primelor organisme vii

Cu mult timp în urmă (cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă) s-au format roci sedimentare în care au fost descoperite urme de viață organică. Ei aveau aspectul cojilor de var din cianobacterii și al rămășițelor zidului murein al celulelor bacteriene. Condițiile geochimice ale litosferei din era arheiană au schimbat constant, prin urmare ecosistemele primare ale procariotelor s-ar putea adapta la ele prin acumularea multor variante fenotipice. Fotosinteza se realizează de algele albastre-verzi (cianobacterii), a furnizat o schimbare fundamentală în compoziția gazoasă a atmosferei primordiale a Pământului, permițând alte ființe ieșire habitat acvatic pe uscat. Activitatea primelor organisme procariote, care au fost în principal bacterii gri și de fier, au dus la formarea nu numai a rocilor sedimentare, ci și a petrolului și a gazelor naturale.

De ce apariția celulelor eucariote

Așa cum am menționat mai devreme, activitatea fotosintetică a bacteriilor sulf verde și violet și bacteriile de fier au contribuit la formarea scutului stratului de ozon și apariția celulelor eucariote aerobe. Cu alte cuvinte, primele 3 etape ale dezvoltării vieții pe Pământ au condus la formarea de biocenozuri care conțin organisme eucariote monoculare și multicelulare. Majoritatea oamenilor de știință sunt înclinați să creadă că apariția lor a avut loc acum aproximativ 600 de milioane de ani. La început, organismele nucleare au fost reprezentate de forme unicelulare de flagelat. Ca urmare a divergenței, primele plante - alge, precum și protozoare și ciuperci - au provenit din acestea. Interesant este judecata unor cercetători că prokariotele sunt o ramură a evoluției, deoarece acestea nu s-au schimbat practic în primele etape ale dezvoltării vieții pe Pământ. Biologia face două motive pentru lipsa dezvoltării evolutive a organismelor nenucleare.

Prima dintre acestea este incapacitatea celule procariotice la o creștere a organizării și la diferențiere. Al doilea motiv este un material procariotic rigid rigid, reprezentat de o singură moleculă circulară de ADN, numită plasmidă.

Simbioză, care a dus la schimbări revoluționare în natură

Se obișnuiește să se explice apariția celulelor nucleare în cercurile științifice din poziția de simbiogeneză, teoria propusă de A. Shimper. De la formarea nucleului celulei, a cărei prezență este principala caracteristică a eucariotelor, precum formarea mitocondriile și cloroplastele a fost posibilă prin transformarea anumitor bacterii aerobe. După ce au pătruns în celula primară cu o substanță ereditară, o membrană separată, bacteriile s-au sincronizat metabolismul cu celula gazdă. Ca urmare, au pierdut capacitatea de a exista independent in afara celulei si a devenit organele sale obligatorii. Este de remarcat ipoteza care explică aspectul cloroplastelor. La urma urmei, nu trebuie uitat faptul că apariția acestor organoizi a oferit fenomenul de nutriție autotrofică și procesul de fotosinteză. Ca urmare A. Shimperom astfel bine cunoscute savanți ruși ca KS Merezhkovsky, BM Kozo-Polyansky și alții au atras atenția asupra unui grup de bacterii fotosintetice capabile simbioza cu celule heterotrofe. Odată ajuns în citoplasmă, se pare că au asimilat cu metabolismul celular și au început să funcționeze ca organoizi, denumiți mai târziu cloroplaste. Celulele heterotrofice în sine au mutat în alge verzi unicelulare, devenind primele eucariote autotrofice.

Biogeocenoză din perioada vendiană

Deci, coexistența mai multor tipuri de organisme nenucleare - bacterii - ar putea duce la formarea unui nou sistem viu - o celulă eucariotă. Continuând să studiem primele etape ale dezvoltării vieții pe Pământ, ne vom concentra pe perioada vendiană Era proterozoică, care a înlocuit arheologul. În mediul acvatic - leagănul principal al vieții de pe planetă, s-au format primele biogeocenoză. Producătorii au fost bacterii fotosintetice, precum și algele verzi unicelulare și coloniale.

Ei au izolat oxigenul, substanțele organice sintetizate utilizate de organismele heterotrofice: protozoarele cu o singură celulă, precum și formele multicelulare: coelenteratele și trilobitele. Perioada Vendiană încheie primele etape ale dezvoltării vieții pe Pământ. Eram și perioadele care au urmat-o, a fost necesară desfășurarea unor procese de evoluție a naturii vii, pe baza variabilității ereditare și a selecției naturale.