Počáteční fáze vývoje života na Zemi

Přírodní vědy jsou vyzývány k tomu, aby pomohly lidstvu poznat jak sebe, tak svět kolem sebe a samozřejmě zjistit, jak se náš život objevil ve všech jeho formách a projevech na naší planetě. Bez vstupu do náboženských dogmat o utváření světa nejvyšší duchovní mocí - Bohem, budeme studovat hypotézy původu živé hmoty, na níž biologie pracuje. Hlavní etapy vývoje života na Zemi nám pomohou odhalit problém svého vzniku a projevu v okolním světě.

Zastoupení vědců o procesu vývoje živé přírody

Pokud kombinujete všechny biologické druhy organismů, ať již moderních nebo dlouhodobě vyhynulých, získáte astronomické číslo - až 1 miliardu druhů. Není překvapením, že vědci, kteří žili v různých časech, se snažili uniknout hlavní etapy vývoje života na Zemi, které vedly k vzniku těchto druhů živých organismů, stejně jako ke vzniku moderního obrazu přírody. Zakladatel taxonomii Linnaeus v 18. století na základě principů této vědy „žít ze života“, který tvrdil, že život může vzniknout pouze na základě již existujícího živé látky. Linnaeus nedovolil ani náznak tzv. Spontánní generace organismů. Německý biolog E. Haeckel nejprve vyjádřil myšlenku monofilie - původ všech živých organismů z jednoho předka. Jean-Baptiste Lamarck také obhajoval myšlenku na jednobuněčnou rodovou podobu, která se objevila v raných fázích života na Zemi. Shrneme-li všechny výše uvedené skutečnosti, lze tvrdit, že hypotézy existující ve vědě o původ života jsou rozděleny do dvou skupin. První - abiogenní, zahrnuje myšlenky na tvorbu živé hmoty z neživé přírody (A. Oparin, D. Haldane, S. Miller). Druhý je biogenický, obsahuje nápady na vzhled živých bytostí pouze na vlastní pěst (R.Virkhov, K. Linney, C. Darwin).

Znamená to, že primární organismy mají společnou rodovou podobu

První fáze vývoje života na Zemi, a to abiotické (chemické), pak je doba vzhledu biopolymerů (nukleových kyselin a proteinů) s názvem prebiological a konečně stupeň biologické evoluce (tvorba primárních jednobuněčné organismy). Byly kombinovány a označovány jako biopoie. Někteří výzkumníci (například D. Bernal, S. Miller) navrhli myšlenku progenitoru - progenitora, ze kterého se vyskytly archebakterie, eubakterie, jaderné buňky. Jiní vědci se domnívají, že eukaryoty nepocházejí z progenitoru, ale byly výsledkem symbiózy nebo byly vytvořeny v důsledku změn ve vnější membráně protobiontu. Zvažme tyto hypotézy podrobněji.

Hypotéza Oparin-Haldane

Mezi mnoha vědeckými verzemi, které se snaží vysvětlit fenomén známý ve vědě jako prebiologická etapa vývoje života na Zemi, je velmi populární hypotéza koacervátových kapek. Byl formulován ruským vědcem AI Oparinem. Podobné názory vyjádřil britský badatel D. Haldane. Myšlenky vědců rezonovaly s dlouho známou hypotézou v biologii o spontánní generaci života.

Podstata koacervátové hypotézy

Akademik A. Oparin navrhl, že skupiny molekul organických sloučenin, které se objevily jako důsledek procesů chemické fáze, by mohly vytvořit poměrně hustou skořápku. Byly odděleny od primárního vývaru - vodního prostředí starého oceánu. Tyto skupiny molekul vědců nazývají koacerváty. Byli již schopni samostatné existence a nadále se vyměňovali s primárním řešením. Velmi důležité, podle Oparina, byly vlastnosti koacervátů jejich schopnost růst a rozdrtit (množit se). D. Haldane se opíral o experimenty v Miller-Urey, ve kterých byl experimentálně získán komplex organických látek ze směsi methanu, amoniaku, vodíku a oxidu uhličitého. Obsahovala molekuly aminokyselin a jednoduchých cukrů. To vedlo k možnosti vzniku izolovaných struktur - probiontů.

Podle Oparina a Haldana, počáteční fáze vývoje života na Zemi vedoucí k tvorbě primárních komplexů - předchůdců buněk, poskytly základ pro další vývoj živé hmoty. Je třeba poznamenat, že pro experimenty vědci úspěšně modelovali možné podmínky, které by mohly být v atmosféře a oceánu primárního světa, a to: vysoká teplota a tlak, ionizující záření a elektrické výboje.

Probionty a jejich vlastnosti

Nejčasnější stádia vývoje života na Zemi - v hadaikum, archaický a pak, označený přechod od self-organizovat koacervátů (probiontov) na primárních živých buněk. To bylo možné kvůli jedinečným vlastnostem probiontů: schopnosti vytvářet izolované membrány, schopnost nejjednodušších forem reprodukce, elementární procesy výměny s vnějším prostředím. Samoorganizované molekuly nukleoproteinů, které vznikly v důsledku chemické fáze, umožnily prokázat manifestaci nejdůležitější vlastnosti živé hmoty - schopnost přenášet dědičnou informaci.

Charakteristika prvních živých organismů

Již dávno (asi před 3,5 miliardami let) vznikly sedimentární horniny, ve kterých byly objeveny stopy organického života. Měli vzhled vápenatých skořápek z kyanobakterií a zbytků mureinových stěn bakteriálních buněk. Geochemické podmínky litosféry v archejské éry neustále se mění, proto primární ekosystémy prokaryotů se k nim mohou přizpůsobit akumulací mnoha fenotypových variant. Fotosyntéza se provádí modrozelené řasy (sinice), poskytla zásadní změnu ve složení plynu z prvotní atmosféře Země, což umožňuje další výstupních bytostí vodního biotopu na souši. Aktivita prvních prokaryotických organismů, a to hlavně šedé a železné bakterie, vedla ke vzniku nejen sedimentárních hornin, ale také ropy a zemního plynu.

Proč se objevují eukaryotické buňky

Jak jsme již bylo zmíněno, fotosyntetické aktivity a zelených sirných bakterií a železa bakterií přispívá k vytvoření štítu ozonové vrstvy a ke vzniku aerobních eukaryotických buňkách. Jinými slovy, první tři etapy vývoje života na Zemi vedly k tvorbě biocenóz obsahujících jednobuněčné a mnohobuněčné eukaryotické organismy. Většina vědců je nakloněna věřit, že jejich vznik se objevil zhruba před 600 miliony let. Nejprve byly jaderné organismy reprezentovány jednobuněčnými formami flagelatů. V důsledku rozdílu vznikly z nich první rostliny - řasy, stejně jako prmoky a houby. Zajímavé je úsudek některých výzkumníků, že prokaryoti jsou odvrácenou větev evoluce, protože se prakticky nezměnily v prvních fázích vývoje života na Zemi. Biologie dělá dva důvody pro nedostatek evolučního vývoje nejaderných organismů.

První z nich je neschopnost prokaryotických buněk ke zvýšení organizace a k diferenciaci. Druhým důvodem je rigidní rigidní dědičný prokaryotický materiál, představovaný jednou molekulou kruhové DNA, nazývaným plazmid.

Symbióza, která vedla k revolučním změnám v přírodě

Je obvyklé vysvětlit vzhled jaderných buněk ve vědeckých kruzích z pozice symbiogeneze, teorie navrhované A. Shimperem. Od vzniku buněčného jádra, jehož přítomnost je hlavním rysem eukaryot, jakož i tvorba mitochondrií a chloroplastů byla umožněna transformace určitých aerobních bakterií. Po průniku do primární buňky dědičnou látkou, samostatnou membránou, bakterie synchronizovaly svůj metabolismus s hostitelskou buňkou. V důsledku toho ztratili schopnost samostatně existovat mimo buňku a staly se jejími povinnými organelymi. Pozoruhodná je hypotéza, která vysvětluje vzhled chloroplastů. Koneckonců, nemělo by se zapomínat, že vznik těchto organoidů způsobil fenomén autotrofní výživy a proces fotosyntézy. Po A. Shimperom takové dobře známé Ruští vědci jsou KS Merezhkovsky, BM Kozo-Polyansky a ostatní upozornil na skupinu fotosyntetických bakterií schopných symbióze s heterotrofních buněk. Jakmile byli v cytoplazmě, zřejmě se asimilovali s buněčným metabolismem a začali fungovat jako organoidy, později nazývané chloroplasty. Samotné heterotrofní buňky se mutovaly do jednobuněčných zelených řas, stávají se prvními autotrofními eukaryoty.

Biogeocenoses vendiánského období

Takže koexistence několika druhů nejaderných organismů - bakterií - by mohla vést k vytvoření nového živého systému - eukaryotické buňky. Pokračujeme v studiu prvních etap vývoje života na Zemi, zaměřujeme se na vendijské období Proterozoic era, který nahradil Archaean. Ve vodním prostředí - hlavní kolébka života na planetě, vznikly první biogeocenózy. Výrobci byli fotosyntetické bakterie, stejně jako jednobuněčné a koloniální zelené řasy.

Byly izolovány kyslík, syntetizovány organické látky používané heterotrofních organismů: jednobuněčných prvoků a mnohobuněčných forem: coelenterates a trilobites. Vendijské období končí první etapy vývoje života na Zemi. Eram a období po něm bylo nutné provést další procesy evoluce živé přírody založené na dědičné variabilitě a přirozeném výběru.