Začetne faze razvoja življenja na Zemlji

Naravne znanosti so pozvane, da pomagajo človeštvu, da pozna tako sebe kot svet okoli sebe in seveda, da bi ugotovili, kako se je na našem planetu pojavilo življenje vseh naših oblik in manifestacij. Ne da bi v religiozne dogme o ustvarjanju sveta z najvišjo duhovno silo - Bogom, preučili hipoteze o izvoru živih snovi, na katerih deluje biologija. Glavne faze razvoja življenja na Zemlji nam bodo pomagale rešiti problem svojega izvora in manifestacije v okoliškem svetu.

Zastopanje znanstvenikov o procesu evolucije živih bitij

Če združite vse biološke vrste organizmov, moderne in dolge izumrle, boste dobili astronomsko številko - do milijardo vrst. Ni presenetljivo, da so znanstveniki, ki so živeli v različnih časih, skušali prepoznati glavne faze razvoja življenja na Zemlji, kar je pripeljalo do nastanka teh vrst živih organizmov, pa tudi oblikovanje sodobne slike narave. Ustanovitelj sistematike Carl Linnaeus v 18. stoletju je v temelju te znanosti postavil načelo "življenja od živih", v katerem je trdil, da lahko življenje nastane le iz že obstoječe živih snovi. Linnaeus ni dovolil niti namigovanja tako imenovane lastne organizme organizma. Nemški biolog E. Haeckel je najprej izrazil idejo monofilije - izvor vseh živih organizmov iz enega prednika. Jean-Baptiste Lamarck je tudi zagovarjal zamisel o enoličnem prednikov, ki se je pojavila v zgodnjih fazah razvoja življenja na Zemlji. V povzetku vsega navedenega lahko trdimo, da so hipoteze o izvoru življenja, ki obstajajo v znanosti, razvrščene v dve skupini. Prvi - abiogeni, vključuje ideje o nastanku živih snovi iz neživih narave (A. Oparin, D. Haldane, S. Miller). Drugi - biogeni, vsebuje ideje o videzu živih bitij samo po svoji naravi (R. Virchow, K. Linney, C. Darwin).

Ali so primarni organizmi imeli skupne prednike?

Prva faza razvoja življenja na Zemlji, in sicer abiogena (kemična), nato obdobje videza biopolimerov (proteinov in nukleinskih kislin), ki se imenuje prebiološka in končno stopnja biološkega razvoja (nastanek primarnih enoceličnih organizmov). Kombinirajo se in imenujejo biopoezo. Nekateri raziskovalci (npr. D. Bernal, S. Miller) so predlagali zamisel o progenitorju, ki je nastala zaradi arhebakterij, eubakterij, jedrskih celic. Drugi raziskovalci verjamejo, da evkarioti niso izvirajo iz progenitorja, temveč so bili rezultat simbioze ali pa so nastali zaradi sprememb v zunanji membrani protobionta. Te hipoteze razmislite podrobneje.

Hipoteza Oparin-Haldane

Med mnogimi znanstvenimi različicami, ki poskušajo razložiti znanost znan kot prebiološko stopnjo razvoja življenja na Zemlji, je zelo priljubljena hipoteza o koakertnih kapljicah. Ustanovil ga je ruski znanstvenik AI Oparin. Podobne ideje je izrazil britanski raziskovalec D. Haldane. Ideje znanstvenikov so odzvale z dolgoletno hipotezo v biologiji o spontani generaciji življenja.

Bistvo koordinacijske hipoteze

Akademik A. Oparin je predlagal, da bi skupine molekul organskih spojin, ki so se pojavile kot posledica procesov kemične faze, ustvarile precej gosto lupino. Tako so bili ločeni od primarnega juha - vodnega okolja starodavnega oceana. Te skupine molekul znanstvenik imenuje coacervates. Bili so že zmožni samostojnega obstoja, ki še naprej izmenjujejo primarno rešitev. Zelo pomembno je, glede na Oparin, lastnosti koakervatov njihova sposobnost rasti in zdrobiti (pomnožiti). D. Haldane se je opiral na eksperimente Miller-Ureyja, v katerem je eksperimentalno pridobljen kompleks organskih snovi iz mešanice metana, amoniaka, vodika in ogljikovega dioksida. Vključevali so molekule aminokislin in enostavne sladkorje. To je pripeljalo do možnosti nastanka izoliranih struktur - poskusov.

Po mnenju Oparina in Haldane so začetne faze razvoja življenja na Zemlji, ki so pripeljale do nastanka primarnih kompleksov - predhodnikov celic, zagotovile podlago za nadaljnji razvoj živih snovi. Opozoriti je treba, da so znanstveniki v poskusih uspešno modelirali možne pogoje, ki bi lahko bili v ozračju in v primarnem svetu oceana, in sicer: visoka temperatura in tlak, ionizirajoče sevanje in električni izpusti.

Probionts in njihove lastnosti

Najzgodnejše faze razvoja življenja na Zemlji - Katarhiji in potem Arheanu - so zaznamovali prehodi iz samorganizirajočih koakervatov (probionov) v primarne žive celice. Zaradi edinstvenih lastnosti probionov je postalo možno: sposobnost oblikovanja izoliranih membran, sposobnost najpreprostejših oblik razmnoževanja, osnovni procesi izmenjave z zunanjim okoljem. Samoorganizirane molekule nukleotropinov, ki so nastale kot posledica kemične faze, so priskrbele preizkušnje z izrazom najpomembnejše lastnosti žive snovi - sposobnost prenosa dednih informacij.

Značilnosti prvih živih organizmov

Že davno (približno 3,5 milijarde let) so nastale sedimentne kamnine, v katerih so odkrili sledi organskega življenja. Imeli so videz apnenčastih lupin cianobakterij in ostankov stene mureina bakterijskih celic. Geokemijske razmere litosme v arheološkem obdobju so se nenehno spreminjale, zato so se primarni ekosistemi prokariontov lahko prilagajali z zbiranjem številnih fenotipskih variant. Fotosinteza, ki jo izvajajo modrozelene alge (cianobakterije), je prinesla radikalno spremembo plinske sestave primarne atmosfere Zemlje, ki je omogočila nadaljnje sproščanje živih bitij iz vodnega habitata v zemljo. Dejavnost prvih prokariotskih organizmov, ki so bile predvsem sive in železne bakterije, so privedle do nastajanja ne le sedimentnih kamnin, temveč tudi olja in zemeljskega plina.

Zakaj je postalo možno pojavljanje evkariontskih celic

Kot smo že omenili, je fotosintetična aktivnost zelenih in vijoličnih žveplovih bakterij, pa tudi železnih bakterij, prispevala k nastanku zaščitnega ozonskega sloja in videz aerobnih evkariontskih celic. Z drugimi besedami, prvih treh stopenj razvoja življenja v Zemlji je privedlo do nastanka biocenoz, ki so vsebovale enocelične in večcelične eukariotske organizme. Večina znanstvenikov je nagnjena k temu, da je njihova nastanka nastala pred približno 600 milijoni leti. Prvič, jedrske organizme so predstavljali enolične žarečaste oblike. Zaradi razhajanj so iz njih nastale prve rastline - alge, pa tudi protozoji in glive. Zanimiva je sodba nekaterih raziskovalcev, da so prokarioti slepe veje evolucije, saj se praktično niso spremenile v prvih stopnjah razvoja življenja na Zemlji. Biologija podaja dva razloga, ki pojasnjujeta pomanjkanje evolucijskega razvoja nejedrskih organizmov.

Prvi od njih je nezmožnost prokariontskih celic, da povečajo organizacijo in razlikujeta. Drugi razlog je togo toga togega dednega prokariotskega materiala, ki ga predstavlja ena sama krožna DNA molekula, imenovana plazmid.

Simbioza, ki je pripeljala do revolucionarnih sprememb v naravi

Običajno je razložiti pojav jedrskih celic v znanstvenih krogih s položaja simbiogeneze, teorije, ki jo je predlagal A. Schimper. Torej je nastalo nastanek celičnega jedra, katerega prisotnost služi kot glavni znak evkariontov, pa tudi nastajanje kloroplastov in mitohondrijev zaradi transformacije nekaterih aerobnih bakterij. Po prodiranju v primarno celico z dedno snovjo, ločeno membrano, so bakterije sinhronizirale metabolizem z gostiteljsko celico. Posledično so izgubili sposobnost samostojnega obstoja izven celice in postali njeni obvezni organeli. Omeniti velja hipoteza, ki pojasnjuje pojavnost kloroplastov. Konec koncev, nemogoče je pozabiti, da je bil videz teh organoidov, ki so zagotovili pojav avtotrofne prehrane in postopek fotosinteze. Po A. Shimperju so taki znani ruski znanstveniki kot KS Merezhkovsky, BM Kozo-Polyansky in drugi opozorili na skupino fotosintetskih bakterij, ki so sposobne simbioze s heterotrofnimi celicami. Enkrat v citoplazmi so se očitno asimilirajo s celičnim presnovo in so začeli delovati kot organoidi, kasneje imenovani kloroplasti. Sami heterotrofne celice so se preoblikovali v enocelične zelene alge, postali prvi avtotrofni eukarioti.

Biogeocenoze vendovskega obdobja

Torej soobstoj več vrst nejedrskih organizmov - bakterij - bi lahko pripeljal do nastanka novega živega sistema - evkariontske celice. Nadaljujemo s preučevanjem prvih stopenj razvoja življenja na Zemlji, nas obdržimo na vendovskem obdobju proterozoične dobe, ki je nadomestilo Arhean. V vodnem okolju - glavnem ziblu življenja na planetu so nastale prve biogeocenoze. Proizvajalci so bili fotosintezne bakterije, pa tudi enocelične in kolonialne zelene alge.

Izolirali so kisik, sintetizirali organske snovi, ki so uporabljali heterotrofne organizme: enocelične protozoe, kot tudi večcelične oblike: koelenterati in trilobiti. Vendijansko obdobje zaključuje prve faze razvoja življenja na Zemlji. Eram in obdobji, ki sledijo, so bili izvedeni nadaljnji procesi evolucije živih bitij, ki temeljijo na dedni variabilnosti in naravni selekciji.