Пачатковыя этапы развіцця жыцця на Зямлі

Натуральныя навукі закліканы дапамагчы чалавецтву спазнаць як саміх сябе, так і навакольны свет і, вядома ж, высветліць якім чынам на нашай планеце паўстала жыццё ва ўсіх яе формах і праявах. Не ўдаючыся ў рэлігійныя догмы пра стварэнне свету вышэйшай духоўнай сілай - Богам, мы вывучым гіпотэзы паходжання жывой матэрыі, якімі аперуе біялогія. Асноўныя этапы развіцця жыцця на Зямлі дапамогуць нам раскрыць праблему яе паходжання і праявы ў навакольным свеце.

Прадстаўленне навукоўцаў аб працэсе эвалюцыі жывой прыроды

Калі сабраць разам усе біялагічныя віды арганізмаў, як сучасных, так і даўно вымерлых, атрымаецца астранамічная лік - да аднаго мільярда відаў. Нядзіўна, што навукоўцы, якія жылі ў розны час, імкнуліся вылучыць асноўныя этапы развіцця жыцця на Зямлі, якія прывялі да ўзнікнення гэтых відаў жывых арганізмаў, а таксама да фарміравання сучаснай карціны прыроды. Заснавальнік сістэматыкі Карл Ліней яшчэ ў 18 стагоддзі ў аснову гэтай навукі паклаў прынцып «жывое ад жывога», у якім сцвярджаў, што жыццё можа паўстаць толькі ад ужо існуючай жывы субстанцыі. Ліней не дапускаў нават намёку на так званае самазараджэння арганізмаў. Нямецкі біёлаг Э. Геккель першым выказаў ідэю аб монофилии - паходжанні усіх жывых арганізмаў ад аднаго продка. Жан-Батыст Ламарк таксама адстойваў ўяўленне аб аднаклеткавай продкаў форме, ўзнікненне якой адбылося ў раннія этапы развіцця жыцця на Зямлі. Падводзячы вынік усяму вышэй сказанага, можна сцвярджаць, што існуючыя ў навуцы гіпотэзы аб паходжанні жыцця класіфікуюцца на дзве групы. Першая - абиогенная, яна ўключае ўяўленні аб адукацыі жывой матэрыі з нежывой прыроды (А. Опарин, Д. Холдейн, С. Мілер). Іншая - біягенных, змяшчае ідэі аб з'яўленні жывых істот толькі ад сабе падобных (Р. Вирхов, К. Ліней, Ч. Дарвін).

Ці мелі першасныя арганізмы агульную продкаў

Першыя этапы развіцця жыцця на Зямлі, а менавіта абиогенный (хімічны), затым перыяд з'яўлення біяпалімераў (бялкоў і нуклеінавых кіслот), названы предбиологическим і, нарэшце, этап біялагічнай эвалюцыі (фарміраванне першасных аднаклетачных арганізмаў). Яны былі аб'яднаны і названы биопоэзом. Некаторыя даследчыкі (напрыклад, Д. Бернал, С. Мілер) прапанавалі ідэю аб прогеноте - прабацьку, ад якога адбыліся архебактерии, эубактерии, ядзерныя клеткі. Іншыя ж даследчыкі лічаць, што эукарыёт.Асноўныя паўсталі не ад прогенота, а з'явіліся вынікам сімбіёзу, ці ж утварыліся прычыны змен вонкавай мембраны протобионта. Разгледзім гэтыя гіпотэзы больш дэталёва.

Гіпотэза Опарина - Холдейна

Сярод мноства навуковых версій, якія спрабуюць растлумачыць з'ява, вядомае ў навуцы як предбиологический этап развіцця жыцця Зямлі, вялікай папулярнасцю карыстаецца гіпотэза коацерватных кропель. Яна сфармуляваная расійскім навукоўцам А. І. Опариным. Падобныя ідэі былі выказаны і брытанскім даследчыкам Д. Холдейном. Ідэі навукоўцаў пераклікаліся з даўно вядомай у біялогіі гіпотэзай аб самазараджэння жыцця.

Сутнасць гіпотэзы коацерватов

Акадэмік А. Опарин выказаў здагадку, што групы малекул арганічных злучэнняў, якія з'явіліся ў выніку працэсаў хімічнага этапу, змаглі стварыць досыць шчыльную абалонку. Тым самым яны аддзяляліся ад першаснага булёна - воднай асяроддзя старажытнага акіяна. Гэтыя групы малекул навуковец назваў коацерватами. Яны ўжо былі здольныя да самастойнага існавання, працягваючы ажыццяўляць абмен з першасным растворам. Да вельмі важным, на думку Опарина, уласцівасцях коацерватов ставілася іх здольнасць да росту і драбненню (размнажэнню). Д. Холдейн, абапіраўся на досведы Мілера-Юры, у якіх быў эксперыментальна атрыманы комплекс арганічных рэчываў з сумесі метану, аміяку, вадароду і вуглякіслага газу. У яго ўваходзілі малекулы амінакіслот і простых цукроў. Гэта прывяло да магчымасці з'яўлення адасобленых структур - пробионтов.

На думку Опарина і Холдейна, пачатковыя этапы развіцця жыцця на Зямлі, якія прывялі да адукацыі першасных комплексаў - папярэднікаў клетак, забяспечылі аснову для далейшага працэсу эвалюцыі жывой матэрыі. Трэба адзначыць, што для правядзення эксперыментаў навукоўцы ўдала змадэлявалі магчымыя ўмовы, якія маглі быць у атмасферы і ў першасным сусветным акіяне, а менавіта: высокая тэмпература і ціск, іянізавальнае апрамяненне і электрычныя разрады.

Пробионты і іх ўласцівасці

Найбольш раннія этапы развіцця жыцця на Зямлі - катархей, а затым і архей, адзначыліся пераходам ад самаарганізуюцца коацерватов (пробионтов) да першасных жывым клеткам. Ён стаў магчымым дзякуючы ўнікальным уласцівасцям пробионтов: здольнасці да адукацыі ізаляваных мембран, магчымасцю да найпростых формаў размнажэння, элементарным працэсам абмену з знешняй асяроддзем. Самаарганізавацца малекулы нуклеопротеидов, якія ўзніклі ў выніку хімічнага этапу, забяспечылі ў пробионтов праява найважнейшага ўласцівасці жывой матэрыі - здольнасці да перадачы спадчыннай інфармацыі.

Характарыстыка першых жывых арганізмаў

Досыць даўно (прыблізна 3,5 мільярда гадоў назад) утварыліся ападкавыя пароды, у якіх былі выяўленыя сляды арганічнай жыцця. Яны мелі выгляд вапнавых абалонак цианобактерий і рэшткаў муреиновых сценак бактэрыяльных клетак. Геахімічных ўмовы літасферы ў архейскую эру пастаянна мяняліся, таму першасныя экасістэмы пракарыёт маглі адаптавацца да іх шляхам назапашвання многіх фенатыпічнае варыянтаў. Фотасінтэз, які ажыццяўляецца сіне-зялёнымі багавіннем (цианобактериями), забяспечыў кардынальнае змяненне газавага складу першаснай атмасферы Зямлі, якое дазволіла далейшы выхад жывых істот з воднай асяроддзя пражывання на сушу. Дзейнасць першых будовы пракарыятычнай арганізмаў, а імі з'яўляліся ў асноўным шэра- і жалезабактэрый, прывяла да адукацыі не толькі ападкавых парод, але таксама нафты і прыроднага газу.

Чаму стала магчымым з'яўленне эукарыятычнай клетак

Як мы ўжо згадвалі раней, фотасінтэтычным актыўнасць зялёных і пурпуровых серобактерий, а таксама жалезабактэрый спрыяла фармаванню экрануе азонавага пласта і з'яўленню аэробных эукарыятычнай клетак. Іншымі словамі, першыя 3 этапы развіцця жыцця Зямлі прывялі да адукацыі біяцэнозаў, якія змяшчаюць аднаклетачныя і шматклеткавыя эукарыятычнай арганізмы. Большасць навукоўцаў схільныя лічыць, што іх ўзнікненне адбылося каля 600 мільёнаў гадоў таму назад. Спачатку ядзерныя арганізмы былі прадстаўлены аднаклетачнымі жгутиковыми формамі. У выніку дывергенцыі ад іх адбыліся першыя расліны - водарасці, а таксама найпростыя і грыбы. Цікавым уяўляецца меркаванне некаторых даследчыкаў аб тым, што пракарыёты з'яўляюцца тупіковай галіной эвалюцыі, бо яны практычна не змяніліся ў першыя этапы развіцця жыцця на Зямлі. Біялогія вылучае дзве прычыны, якое тлумачыць адсутнасць эвалюцыйнага развіцця бяз'ядзерных арганізмаў.

Да першай з іх адносіцца няздольнасць будовы пракарыятычнай клетак да павышэння арганізацыі і да дыферэнцыяцыі. Другая прычына - жорсткі рыгіднасць спадчынны матэрыял пракарыёт, прадстаўлены адзінай кальцавой малекулай ДНК, званай плазмидой.

Сімбіёз, які прывёў да рэвалюцыйных змен у прыродзе

З'яўлення ядзерных клетак у навуковых колах прынята тлумачыць з пазіцыі симбиогенеза - тэорыі, прапанаванай А. Шимпером. Так фарміраванне клеткавага ядра, наяўнасць якога служыць галоўным прыкметай эукарыёт.Асноўныя, а таксама адукацыю хларапластаў і мітахондрый стала магчымым у выніку трансфармацыі некаторых аэробных бактэрый. Пракраўшыся ў першасную клетку са спадчынным рэчывам, адасобленым мембранай, бактэрыі сінхранізавалі свой абмен рэчываў з клеткай гаспадара. У выніку яны страцілі здольнасць да самастойнага існавання па-за клеткі і сталі яе абавязковымі арганэл. Якая заслугоўвае ўвагі з'яўляецца і гіпотэза, якая тлумачыць з'яўленне хларапластаў. Бо нельга забываць, што менавіта ўзнікненне гэтых арганоідаў забяспечыла феномен аўтатрофныя харчавання і працэсу фотасінтэзу. Услед за А. Шимпером, такія вядомыя расійскія вучоныя, як К. С. Мережковского, Б. М. Козо-Палянскі і іншыя звярнулі ўвагу на групу фотасінтэзіруючых бактэрый, здольных да сімбіёз з гетеротрофные клеткамі. Патрапіўшы ў цытаплазму, яны, відаць, асіміляваліся з клеткавым метабалізмам і сталі функцыянаваць у якасці арганоідаў, у наступстве названых хларапластамі. Самі ж гетеротрофные клеткі перайначыліся ў аднаклетачныя зялёныя водарасці, стаўшы першымі аўтатрофныя эукарыёт.Асноўныя.

Біягеацэнозы вендскага перыяду

Такім чынам, суіснаванне адразу некалькіх відаў бяз'ядзерных арганізмаў - бактэрый - магло прывесці да фарміравання новай жывой сістэмы - эукарыятычнай клеткі. Працягваючы вывучаць першыя этапы развіцця жыцця на Зямлі, спынімся на вендскай перыядзе Пратэразойскае эры, якая прыйшла на змену архею. У водным асяроддзі - асноўны калыскі жыцця на планеце, сфармаваліся першыя біягеацэнозы. Прадуцэнтаў ў іх з'яўляліся фотасінтэзіруючых бактэрыі, а таксама аднаклетачныя і каланіяльныя зялёныя водарасці.

Яны вылучалі кісларод, сінтэзавалі арганічныя рэчывы, якімі карысталіся гетеротрофные арганізмы: аднаклетачныя найпростыя, а таксама шматклеткавыя формы: кішачна і трылабіты. Вендскай перыядам сканчаюцца першыя этапы развіцця жыцця на Зямлі. Эрам і перыядах, наступнымі за ім, трэба было ажыццявіць далейшыя працэсы эвалюцыі жывой прыроды, у аснове якіх ляжала спадчынная зменлівасць і натуральны адбор.