ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И НАЧАЛЬНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

 

 

Первые живые организмы гетеротрофы

Симбиотическая гипотеза возникновения эукариот

 

НАЧАЛЬНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ

 

Первые живые организмы были гетеротрофами и в качестве источника энергии (пищи) использовали органические соединения, находящиеся в растворенном виде в водах первичного океана.

 

Поскольку в атмосфере Земли свободного кислорода не было, они имели анаэробный (бескислородный) тип обмена, эффективность которого невелика. Появление все большего количества гетеротрофных организмов приводило к истощению вод первичного океана, в нем все меньше оставалось готовых органических веществ, которые можно было использовать в пищу.

 

 В этих условиях в преимущественном положении оказались организмы, приобретшие способность использовать энергию света для синтеза органических веществ из неорганических, а именно из СОг и N2 атмосферы. Но СОг и N2 в атмосфере находятся в инертном окисленном состоянии, а чтобы они были способны участвовать в химических реакциях, их надо восстановить, т. е. передать им электроны от других соединений.

 

Функцию передачи электронов от одного соединения к другому, по-видимому, выполнял активированный светом пигментный комплекс, предшественник современного хлорофилла. Считают, что одним из первых источников (доноров) электронов был сероводород H2S. В результате образуется элементарная сера, а водород используется для восстановления диоксида углерода до углеводов.

 

В качестве доноров водорода могут быть использованы и другие соединения, в том числе органические. Кислород в процессе фотосинтеза такого типа не выде ляется. Фотосинтез у анаэробных организмов развился на очень раннем этапе истории жизни, они долгое время существовали в бескислородной среде. Такие анаэробные фотосинтезирующие организмы сохранились до наших дней, например серные пурпурные бактерии. Очень важно отметить, что пигментный комп леке сходен с пигментами зеленых растений — хлорофиллом

 

Следующим шагом эволюции было приобретение фотосинтезирующими организмами способности использовать воду в качестве источника водорода. Автотрофное усвоение СОг такими организмами сопровождалось выделением свободного кислорода. С тех пор в атмосфере Земли постепенно начал накапливаться кислород. По геологическим данным, уже 2,7 млрд. лет назад в атмосфере в небольшом количестве имелся свободный кислород.

 

Первыми фотосинтезирующими организмами, выделяющими в атмосферу Ог, были цианобактерии (цианеи, их называют еще синезелеными водорослями). Цианобактерии способны также усваивать из атмосферы и азот. Около 2,1 млрд. лет назад существовали все фотосинтезирующие прокариоты, известные в настоящее время. К этому времени, по-видимому, возникли организмы, имевшие аэробный тип обмена.

 

Переход от первичной восстановительной атмосферы к среде, содержащей кислород,— важнейшее событие как в эволюции живых существ, так и в преобразовании минералов. Во-первых, кислород, выделяющийся в атмосферу, в верхних ее слоях под действием мощного ультрафиолетового излучения Солнца превращается в активный озон (Оз), который способен поглощать большую часть жестких — коротковолновых — ультрафиолетовых лучей, разрушительно действующих на сложные органические соединения. Во-вторых, в присутствии свободного кислорода возникает возможность энергетически более выгодного кислородного типа обмена веществ, т. е. появления аэробных бактерий. Таким образом, два фактора, обусловленных образованием на Земле свободного кислорода, вызвали к жизни многочисленные новые формы живых организмов и более широкое использование ими окружающей среды.

 

Как же повлияло накопление молекулярного кислорода в атмосфере на анаэробные организмы, положившие начало жизни на Земле? Они оказались в невыгодном положении. Одни из них вымерли, другие нашли среду обитания, лишенную кислорода, и продолжали там анаэробное существование. Третьи вступили в симбиоз с аэробными клетками. Так возникли эукариотические клетки.

 

Сущность симбиотической гипотезы возникновения эукариот состоит в следующем.

 

Полагают, что основой для симбиоза послужили амебоподобные крупные гетеротрофные клетки. В процессе питания вместе с органическими молекулами, находящимися в окружающей среде, они могли захватывать и мелкие бактериоподобные аэробные клетки, способные дышать кислородом. Такие бактерии могли функционировать и внутри клетки-хозяина, производя энергию.

 

Те амебоподобные хищники, в теле которых аэробные бактерии оставались невредимыми, оказались в более выгодном положении, чем клетки, получившие энергию анаэробным путем. В дальнейшем бактерии- симбионты превратились в митохондрии. На возможность такого пути возникновения митохондрий указывает существование в наше время амеб, у которых нет митохондрий. Их роль выполняют бактерии-симбионты. Когда к поверхности клетки-хозяина прикрепилась другая группа симбионтов — жгутикоподобные бактерии, сходные с современными спирохетами, подвижность и способность к нахождению пищи у такой клетки резко возросли. Так возникли примитивные животные клетки — предшественники ныне живущих жгутиковых простейших.

 

Образовавшиеся подвижные эукариоты путем симбиоза с фотосинтезирующими прокариотическими организмами (возможно, цианобактериями) дали начало водорослям, т. е. растениям. Фотосинтезирующие бактерии-симбионты стали хлоропластами.

 

Таким образом, возникновение жизни на Земле носит закономерный характер, и ее появление связано с длительным процессом химической эволюции, происходившей на нашей планете.

 

Формирование структуры, отграничивающей организм от окружающей среды,— мембраны — способствовало появлению живых организмов и ознаменовало начало биологической эволюции. Как примитивные живые организмы, возникшие около 3 млрд. лет назад, так и более сложно устроенные в основе своей организации имеют клетку. Следовательно, клетка представляет собой структурную единицу всех живых организмов вне зависимости от уровня их организации.

 

Таковы основные черты возникновения и начальные этапы развития жизни на Земле .

 

 

К содержанию книги: Мамонтов. Биология, пособие

 

Смотрите также:

 

Курс биологии для поступающих в вузы

Общая биология и генетика. Биология (от греч. bios —жизнь, logos —учение) Биология и медицина.

 

Биология — наука о живой природе и закономерностях  Общая биология

 

Молекулярная биология  БИОЛОГИЯ — совокупность наук о живой природе  БИОЛОГИЯ И ГЕНЕТИКА

 

 Последние добавления:

 

Янтарь   Динозавры пустыни Гоби   Метеориты и кометы   загадки памяти   Вулканы Карадага   Мамонты