Данные, которыми мы сейчас располагаем, позволяют думать, что первые организмы были гетеротрофами, так как только гетеротрофы могли использовать имевшиеся в среде запасы энергии, заключенные в сложных органических веществах первичного бульона. Химические реакции, необходимые для синтеза питательных веществ, слишком сложны, поэтому они вряд ли могли возникнуть у самых ранних форм жизни.
Полагают, что по мере образования в ходе «биохимической эволюции» более сложных органических молекул некоторые из них оказались способными использовать солнечную радиацию как источник энергии для синтеза новых клеточных материалов. Возможно, что включение этих веществ в уже существующие клетки позволило последним синтезировать новые клеточные материалы, поэтому им больше не надо было поглощать органические вещества, иными словами, клетки стали автотрофными.
Увеличение числа гетеротрофов должно было привести к уменьшению пищевых ресурсов первичного бульона, и возникшая конкуренция ускорила появление автотрофов.
Самые первые фото синтезирующие организмы, хотя и использовали в качестве источника энергии солнечную радиацию, были лишены метаболического пути, ведущего к образованию молекулярного кислорода. Полагают, что на более позднем этапе возникли организмы, способные к фотосинтезу с выделением кислорода, подобные современным сине-зеленым водорослям (цианобактериям), и это привело к постепенному накоплению кислорода в атмосфере. Увеличение количества О2 в атмосфере и его ионизация с образованием озонового слоя уменьшили количество ультрафиолетовой радиации достигающей Земли. Это привело к замедлению синтеза новых сложных веществ, но одновременно повысило устойчивость преуспевающих форм жизни. Изучение физиологии современных организмов выявило большое разнообразие биохимических путей, участвующих в связывании и высвобождении энергии, которые, возможно, отражают первые эксперименты, проводившиеся Природой на живых организмах.
Однако, в целом, проблема возникновения жизни остается нерешенной, и при всех огромных успехах биохимии ответы на вопросы носят умозрительный характер. Гипотезы, которая могла бы стать «руководящей» и превратиться во всеобъемлющую теорию, пока нет. Подробности перехода от сложных неживых веществ к простым живым организмам покрыты тайной.
Теория эволюции
Теория «эволюции» занимает особое место в изучении истории жизни. Она стала той объединяющей теорией, которая подводит фундамент под всю биологию. Эволюция подразумевает всеобщее постепенное развитие, упорядоченное и последовательное. Применительно к живым организмам эволюцию можно определить как развитие с течением времени сложных организмов из предсуществующих более простых.
Представление об эволюции ведет свое начало не от Дарвина и его книги «Происхождение видов». Еще задолго до Дарвина попытки объяснить очевидное разнообразие окружающих нас живых организмов парадоксальным образом привлекло внимание ученых к чертам структурного и функционального сходства между ними. Для объяснения этого сходства предлагались различные эволюционные гипотезы, причем сами эти гипотезы претерпевали «эволюцию» по мере развития науки со времен Дарвина.
Теория эволюции Ламарка
В 1809 г. французский биолог Ламарк выдвинул гипотезу о механизме эволюции, основанную на двух условиях: упражнении и неупражнении органов и наследовании приобретенных признаков. Изменения среды, по его мнению, могут вести к изменениям форм поведения, что вызовет необходимость использовать некоторые органы или структуры по-новому или более интенсивно (или совсем прекратить их использование). В случае интенсивного использования эффективность и (или) размеры органа будут возрастать, а в случае прекращения использования может про изойти его дегенерация или атрофия. Эти признаки, приобретенные индивидуумом в течение его жизни, согласно Ламарку, наследуются, т. е. передаются потомкам.
С точки зрения ламаркизма длинная шея и ноги жирафа - результат того, что многие поколения его некогда коротконогих и короткошеих предков питались листьями деревьев, за которыми им приходилось тянуться все выше и выше.
Как показывает история развития эволюционной теории, концепция непрерывности или постепенного развития более сложных видов из предсуществующих более простых форм возникла у ряда философов и естествоиспытателей ещё до формального провозглашения в начале XIX в. эволюционных гипотез.
Незначительное удлинение шеи и ног, происходившее в каждом поколении, передавалось следующему поколению, пока эти части тела не достигли своей нынешней длины. Перепонки между пальцами у водоплавающих птиц и форму тела камбалы объясняли таким же образом. Перепонки возникли в результате постоянного раздвигания пальцев и растягивания кожи между ними при плавании в поисках пищи или для спасения от хищников, а уплощенное тело камбалы - из-за лежания на боку на мелководье. Хотя теория Ламарка способствовала подготовке почвы для принятия эволюционной концепции, его взгляды на механизм изменений никогда не получили широкого признания.
Однако Ламарк был прав, подчеркивая роль условий среды в возникновении фенотипических изменений у данной особи. Например, занятия физкультурой увеличивают объем мышц, но эти при обретенные признаки затрагивают фенотип и не являются генетическими; не оказывая влияния на генотип, они не могут передаваться потомкам. Для того чтобы доказать это, Вейсман на протяжении многих последовательных поколений мышшей отрезал им хвосты. По теории Ламарка вынужденное неупотребление хвостов должно было бы привести к их укорочению у потомков, однако этого не произошло. Вейсман постулировал, что признаки, приобретенные сомой (телом) и изменяющие фенотип, не оказывают прямого воздействия на половые клетки (гаметы), с помощью которых признаки:передаются следующему поколению.