ЭВОЛЮЦИЯ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ.
Теории возникновения жизни:
1) Креационизма – жизнь создана Творцом
2) Самозарождения (витализма) – все животные и растения заводятся в мире сами собой, из ничего. Врач Франческо Реди опроверг эту теорию следующим экспериментом: Он провел опыт с сосудами, в которые положил мясо, рыбу, змею. Часть сосудов он оставил открытыми, часть закрыл кисеей (марлей). В открытых сосудах мухи отложили яички и там появились личинки мух, в закрытых сосудах личинок не было.
Луи Пастер сумел доказать, что самозарождения микроорганизмов не происходит. Для этого он использовал колбу с длинным изогнутым горлом и кипятил настои при температуре 120 градусов. При этом погибали микробы и их споры, при остывании воздух проходил в колбу, а вместе с ним и микроорганизмы, но они оседали на стенках изогнутого горла колбы и в настой не попадали.
Так было окончательно доказано, что самозарождение живых организмов невозможно, все живое происходит от живого.
3) Теория панспермии – жизнь попала на Землю из космоса. В самом деле, космическое тело, попав в мировой океан, могло занести споры микроорганизмов на нашу планету. Есть ряд сообщений о том, что в метеоритах найдены примитивные формы жизни, но эти сообщения на сегодняшний день не кажутся ученым убедительными.
4) Теория биохимической эволюции (теория Опарина)
Возраст Земли – 5-7 млрд лет. Раньше на Земле температура была очень высокой, около 4000 градусов. Когда температура снизилась и стала меньше 100ºС, вода, находившаяся в первичной атмосфере Земли образовала мировой океан. В атмосфере не было кислорода (атмосфера была восстановительной) В ней были пары воды, аммиак, сероводород, метан, двуокись углерода, водород.
Опарин предположил, что органические соединения (белки) образовались в результате абиогенного (неживого) их синтеза с помощью электрических разрядов (молний) и УФ-излучения.
То есть, в результате электрических разрядов и излучения возможен синтез органических веществ из неорганических.
Синтез органики стал предпосылкой к возникновению первых живых организмов на Земле – пробионтов. Пробионты образовались из коацерватов – коллоидных сгустков органических веществ (в первую очередь белков)
В 1953 году ученые Миллер и Юри доказали теорию абиогенного синтеза органических веществ и создали устройство, в котором смоделировал условия первобытной Земли: отсутствие кислорода, наличие электрических разрядов и излучения. И, действительно, через некоторое время в колбе синтезировались 5 аминокислот, некоторые сахара, липиды и нуклеиновые кислоты
Собранный аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в цикл. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана (CH4), аммиака (NH3), водорода (H2) и монооксида углерода (CO). Одна колба была наполовину заполнена водой, которая при нагревании испарялась, и водные пары попадали в верхнюю колбу, куда с помощью электродов подавались электрические разряды, имитирующие разряды молний на ранней Земле. По охлаждаемой трубкеконденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию.
Эволюция пробионтов
1) Первые организмы на Земле были АНАЭРОБНЫМИ ГЕТЕРОТРОФАМИ!!!
Они использовали органические вещества абиогенного происхождения в качестве питательных веществ, энергию получали за счет бескислородного окисления и брожения.
2) Далее появился процесс фотосинтеза. Первыми фотосинтетиками были бактерии. Они подразделялись на фотогетеротрофов – использовали для синтеза органики те же органические вещества, и фотоавтотрофов – использовали для синтеза органики углекислый газ и сероводород.
Появление автотрофного питания привело к образованию органического вещества из неорганического. Исчезает зависимость от органического вещества абиогенного происхождения
3) Бактерии приспособились к фотолизу воды. В результате в атмосферу начал выделяться кислород. Это в свою очередь изменило газовый состав атмосферы и появились первые АЭРОБНЫЕ организмы
То есть возникновение фотосинтеза привело к:
1) Изменению газового состава атмосферы (наличие кислорода)
2) Появлению аэробного типа дыхания, который является более энергетически выгодным (36 молекул АТФ вместо 2 АТФ)
3) Появление озонового экрана, который задерживал коротковолновое УФ-излучение. В результате этого организмы смогли выйти на сушу
4) Повысилась интенсивность обмена веществ, что привело к возникновению многоклеточности.
Симбиоз большой анаэробной клетки с аэробными бактериями оказался взаимовыгодным, причем анаэробные бактерии со временем утратили самостоятельность и превратились в митохондрии. Но все же митохондрии сохранили собственный белоксинтезирующий аппарат и способность к размножению.
Важным этапом в эволюции клетки стало обособление ядра, отделение генетического аппарата клетки от реакций обмена веществ.
Различные способы гетеротрофного питания привели к формированию царства Грибов и царства Животных.
Симбиоз с цианобактериями привел к появлению хлоропластов. Хлоропласты так же утратили часть генов и являются полуавтономными органоидами, способными к самовоспроизведению. Их появление привело к развитию по пути с автотрофным типом обмена веществ и обособлению части организмов в царство Растений.
В пользу симбиотического происхождения митохондрий и хлоропластов говорят многие факты. Во-первых, их генетический материал представлен одной кольцевой молекулой ДНК (как и у прокариот), во-вторых, их рибосомы по массе, по строению рРНК и рибосомальных белков близки к таковым у аэробных бактерий и синезеленых. В-третьих, они размножаются как прокариоты и наконец, механизмы белкового синтеза в митохондриях и бактериях чувствительны к одним антибиотикам (стрептомицину).
Развитие жизни на Земле. Эры, периоды.
Первые живые организмы возникли около 3,5 млрд лет назад
1) Архейская эра
· Преобладание анаэробных гетеротрофов
· Появление цианобактерий
· Возникновение фотосинтеза
· Изменение газового состава атмосферы
· Появление озонового экрана
· Появление аэробного типа дыхания
2) Протерозойская эра
· Появление первых эукариот
· Появление многоклеточных организмов
· Возникновение полового размножения
· Возникновение двусторонней симметрии
· Появляются водоросли
· Появляются кишечнополостные, черви, моллюски, членистоногие
3) Палеозойская эра
Периоды:
Кембрий
Ордовик
Силурий
Девон
Карбон
Пермь
· Появление псилофитов – предков папоротников
· Появление тканей у растений, что способствовало их выходу на сушу
· Господство споровых (мхи, папоротники) растений
· Появление листьев и корней
· Появление голосеменных растений
· Появляются первые хордовые животные
· Вымирание древовидных папоротников
4) Мезозойская эра
Периоды:
Триасовый
Юрский
Меловой
· Появление покрытосеменных растений
· Расцвет насекомых и пресмыкающихся (динозавры)
· Появляются первые яйцекладущие млекопитающие
· Появление первых птиц
· Вымирание динозавров
· Появляются первые плацентарные млекопитающие и приматы
5) Кайнозойская эра
Периоды:
Палеоген
Неоген
Четвертичный
· Появление первых предков человека – гоминиды
· В результате изменения климата и появления человека исчезли многие крупные млекопитающие – саблезубые тигры, мамонты, шерстистые носороги.
· Господство травянистых растений
· Расцвет насекомых