Проблема виникнення життя на землі

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Екзаменаційна робота з біології учня 11 Б класу середньої школи № 943 Південного навчального Округа Московського комітету освіти Тервісіді Леоніда

Москва 1997 - 98 навчальний рік.

План реферату.

Введення.

Глава 1. Перші кроки.

1.1. Філософські думки про виникнення життя.

1.2. Релігійні погляди на життя.

1.3. Науковий погляд на життя.

1.4. Життя з космосу.

Глава 2. Виникнення життя.

2.1. Передумови виникнення життя на землі.

2.2. Зародження і розвиток еволюційної ідеї.

2.3. Еволюція одноклітинних організмів.

2.4. Виникнення і розвиток багатоклітинній організації.

2.5. Еволюція рослинного світу.

2.6. Еволюція тваринного світу.

2.7. Еволюція біосфери.

Висновок.

Введення.

У нашій сучасній суєті ми занадто зайняті своїми повсякденними справами, але варто вирватися куди-небудь у ліс, у гори, до річки, озирнутися і відразу в голові виникає безліч питань: як це все з'явилося, яке місце в природі займає людина.

З незапам'ятних часів походження життя було загадкою для людства. З моменту своєї появи завдяки праці людина починає виділятися серед інших живих істот. Але здатність задати собі питання «звідки ми?» Людина отримує порівняно недавно-7-8 тис. років тому, на початку нового кам'яного віку (неоліту). Вельми примітно, що саме на початку неоліту люди виходять з печер і починають будувати постійні житла на відкритих місцях. Перед поглядом людини розкривається світ, який до того був йому відомий лише частково по мисливських вилазкам. Картина навколишнього світу безперервно збагачується, так як людський розум відкриває все нові горизонти. Цьому сприяє зародження землеробства і ремесел. До цього часу людина насилу відділяв себе від інших тварин (людина була і мисливцем, і своєрідною дичиною), але поступово він став відмежовувати себе від природи і своїм внутрішнім духовним світом. Разом з цим з'являється віра в те, що навколишня природа - тварини і рослини, річки і моря, гори і рівнини-то ж одушевлена.

Це примітивне, але практичне ототожнення навколишньої природи з одушевленою людини мало серйозні наслідки. Перші примітивні форми віри в нереальні, надприродні або божественні сили, що існували вже 35-40 тис. років тому, розширюються і зміцнюються. Людина розуміє, що вона смертна, що одні народжуються, а інші вмирають, що він створює знаряддя праці, обробляє землі і отримує її плоди. А що ж лежить в основі всього, хто первосоздатель, хто створив землю і небо, тварин і рослини, повітря і воду, день і ніч і, нарешті, самої людини?

Так виникло уявлення про створення світу як про «творчому акті» бога, і цей міф лежить в основі всіх релігій. У Біблії говориться: «На початку Бог створив небо і землю»; на четвертий день Бог розпоряджається: «Так зробить вода рясне безліч одушевлених гадів, і птаство, що літають над землею в небесному просторі». Друга частина творіння: «І створив Бог людину за своїм образом і подобою». І, нарешті: «Господь Бог створив жінку з ребра, яке взяв від людини, і привів її до людини».

Як збірник різних за часом написання і за змістом творів давньоєврейської культури Біблія (її найдавніша частина відома з IX ст. До н. Е..) Запозичила уявлення про створення світу з древневавілонскіе і давньоєгипетських міфів. Ці міфи-продукт чистої фантастики і містицизму, але вони показують нам, якими були стародавні уявлення про походження світу. Втім, вони панували умами людей протягом тисячоліть; багато хто вірить в них навіть і сьогодні; відомо, що простої людини легенди і міфи завжди хвилювали більше, ніж наукова істина.

Одна щаслива знахідка - алебастрова ваза, знайдена при археологічних розкопках древнешумерского міста Урука, який існував у Південній Месопотамії 4000 років тому - дозволила познайомитися з давніми уявленнями про виникнення живих істот. Ваза прикрашена в кілька ярусів. У самому низу зображені морські хвилі. З них піднімаються рослини, далі йдуть тварини, а на самому верху - люди. Над усім цим - скульптурна композиція з богинею життя та родючості Іштар. Примітно, що ще з давніх часів йде прагнення людини поставити себе на верхньому щаблі сходів життя як істота, «стоїть ближче всіх до ангелів».

Ідея самозародження життя з води, мулу або гниючої матерії також йде від давніх міфів. У різних варіантах ця ідея дожила до початку нашого століття.

Глава 1. Перші кроки.

1.1. Філософські думки про виникнення життя.

Давньогрецькі філософи Мілетськой школи (VIII-VI ст. До н. Е..) Приймали ідею виникнення живих істот з води або з різних вологих або гниючих матеріалів, що було результатом безпосереднього впливу вавілонської культури. Але ще Фалес (624-547 рр.. До н. Е..) Оскаржував міфологічні уявлення і створив стихійно-матеріалістичний світогляд з елементами діалектики.

Згідно Фалесу і його послідовникам, виникнення живих істот з води сталося без будь-яких втручань духовних сил; життя є властивість матерії. А. І. Опарін обгрунтовано зазначає, що філософські погляди Мілетськой школи «містять зачатки всіх концепцій з питання походження життя, які згодом будуть розвинені більш детально».

Яскраве матеріалістичне розвиток ідеї самозародження живих істот здійснюється пізніше в працях Демокріта (460-370 рр.. До н. Е..) Та Епікура (341-270 рр.. До н. Е..). На думку цих філософів, виникнення живих істот-природний процес, результат природних сил, а не «акту творення» зовнішніх сил.

Ідеї ​​Платона (427-347 рр.. До н. Е..) Про подвійність світу - первинному світі ідей і вторинному, матеріальному, світі-відіграли негативну роль у розвитку поглядів на виникнення життя. Навіть такий різнобічний і самобутній філософ, як Арістотель (384-322 рр.. До н. Е..), Який коливався між ідеалізмом і матеріалізмом, визнавав бога за вищу форму і першодвигун.

Відповідно до Аристотеля, організми можуть походити від організмів, але разом з тим можуть виникати і від неживої матерії. Він вважає, що матерія лише пасивний початок, можливість, яка може здійснитися тільки через певну форму. Буття містить внутрішню мету розвитку (ентелехії). За Аристотелем, саме ентелехія як цілеспрямована внутрішня сутність вдихає життя в матерію. Погляди Аристотеля майже на 2000 років визначають долю ідеї про самозародження життя, яка стає предметом ряду ідеалістичних і містичних трактатів.

1.2. Релігійні погляди на життя.

З питання про походження життя було широко розвинене вчення про самозародження організмів, сутність якого християнські богослови бачили в одушевлении неживої матерії «вічним божественним духом».

Як приклад тут можна послатися на одного з найбільш відомих богословів середніх століть, Фому Аквінського, вчення якого і до цього дня визнається католицькою церквою єдиною істинною філософією. У своїх творах Фома Аквінський учив, що живі істоти виникають шляхом одухотворення неживої матерії. Так, зокрема, утворюються жаби, змії, риби при гнитті морської твані і угноєної землі. Навіть ті черв'яки, які в пеклі мучать грішників, на думку Фоми Аквінського, виникають там в результаті гниття гріхів. Фома взагалі всіляко підтримував і пропагував войовничу демонологію. Він вважав, що диявол реально існує як глава цілого полчища демонів. На цій підставі він стверджував, що виникнення паразитів, що шкодять людині, може відбуватися не тільки за наказом божому, а й в результаті підступів диявола і підлеглих йому духів зла. Практичним висновком з цього становища з'явилися численні в середні століття процеси над «відьмами», яких звинувачували в тому, що вони напускали мишей та інших шкідників на поля і таким чином губили посіви.

У реакційному вченні Фоми Аквінського західна християнська церква звела в догму принцип раптового самозародження організмів, згідно з яким живі істоти виникають з неживої матерії внаслідок її одухотворення духовним началом.

Раннє християнство в питанні про походження життя грунтувалося на біблії, яка в свою чергу запозичила дані з містичних оповідей Єгипту й Вавилону. Богословські авторитети кінця четвертого і початку п'ятого століття, так звані батьки християнської церкви, поєднували ці оповіді з вченням неплатників і розробили на цій основі свою містичну концепцію походження життя, яка повністю збережена і до теперішнього часу всіма християнськими віровченнями.

Що жив у середині четвертого століття нашої ери єпископ Кесарійський Василь (якому церква присвоїла звання святого і великого) у своїх проповідях про створення світу за шість днів вчив, що Земля за велінням бога сама з себе провела різні трави, коріння та дерева, а також сарану, комах, жаб і змій, мишей, птахів і вугрів. «Це веління бога, - писав Василь, - діє і до цих пір з неослабною силою».

Як відомо, в основі так званих монотеїстичних релігій (юдаїзму, християнства, ісламу) лежить теїзм, тобто віра в існування поза світовим істоти - бога, який створив світ і керуючого ім. Це світогляд має метафізичний характер, так як воно вчить, що природа створена богом в закінченому, досконалому вигляді і тому все в ній нібито постійно, незмінно. Найвидатніший середньовічний богослов Фома Аквінський говорив, що ідея розвитку, безперервного оновлення світу коливає креаціонізм (від «креації» - творіння) - догмат божественного творчого акту, так як «робить менш очевидним буття бога». Навіть багато вчених минулого під впливом пануючої релігійної ідеології заперечували погляд про спадкоємного зв'язку органічних видів, тобто вважали, що ці види з'явилися в результаті окремих та незалежних один від одного актів творіння, так що «видів стільки, скільки різних форм було створено в самому початку ».

Дарвін у своїй геніальній книзі «Походження видів» завдав нищівного удару креаційної-метафізичного вчення про живу природу, давши неперевершене по своїй переконливості доказ факту органічної еволюції, - факту не тільки «плинності» органічних видів, але і їх нерозривному спадкоємного зв'язку. Завдяки цьому стало ясно, що органічні форми з'явилися не відразу чудесним чином, в готовому вигляді, а природним шляхом одні від інших в процесі тривалого розвитку. А це означає, що жива природа не перебуває в стабільному, незмінному стані: вона імeeт свою довгу історію - своє минуле, сьогодення і майбутнє.

Коли капітан корабля «Бігль» Р. Фіц-Рой, з яким Дарвін зробив своє знамените кругосвітню подорож, завзято виступив проти основного висновку еволюційної теорії, відстоюючи безсумнівність біблійного оповіді про створення світу, Дарвін сказав: «Шкода, що він не запропонував своєї теорії, за якою мастодонт та інші великі тварини вимерли з тієї причини, що двері в ковчег Ноя була зроблена занадто вузькою, щоб вони могли пролізти туди ».

Повсякденно ми спостерігаємо, що всі живі істоти виникають шляхом народження від собі подібних: людина народиться від людини, теля - від корови, курча вилуплюється з того яйця, яке знесла курка, риби розвиваються з відкладеним такими ж рибами ікри, рослини виростають з насіння, які дозріли на таких же рослинах. Але так не могло бути завжди, споконвіку. Наша планета Земля має свій початок, вона колись виникла. Звідки ж з'явилися на ній прабатьки. Всіх тварин і рослин?

Відповідно до релігійних уявленнями всі різноманітні живі істоти були спочатку створені богом. Внаслідок цього творчого акту божества на Землі відразу, в готовому вигляді, виникли всі прабатьки (тих тварин і рослин, які зараз населяють нашу планету. Особливим творчим актом був нібито створений і перша людина, від якої пішли всі люди на Землі.

Зокрема, згідно священній книзі євреїв і християн - Біблії - бог створив весь світ за шість днів, причому на третій день їм були створені рослини, на п'ятий - риби та птиці, а на шостий - звірі і, нарешті, - люди: спершу чоловік , а потім жінка. Першу людину, Адама, бог зліпив з неживого матеріалу, глини і потім вдихнув у нього душу, від чого він і став живим.

Вивчення історії релігії показує, що ці наївні казки про раптове виникнення тварин і рослин в цілком готовому, організованому вигляді покояться на неосвічених, некритичному тлумаченні поверхневих спостережень навколишньої природи.

На цій основі протягом багатьох століть існувало переконання, що Земля є плоскою і нерухомою і що Сонце обертається навколо неї, підіймаючись на сході і зникаючи в морі або за горами на заході. Такого ж роду поверхневі спостереження нерідко переконували людині думку, що різні живі істоти, як, наприклад, комахи, черви, а інший раз навіть риби, птиці і миші, можуть не тільки народжуватися від собі подібних, а й безпосередньо виникати самі собою, самозарождается з мулу, гною, землі та інших неживих матеріалів. Усюди, де людина стикався з раптовим і масовою появою живих істот, він розглядав його як самозародження життя. Адже й зараз іноді неосвічений людина переконана в тому, що черв'яки зароджуються в гною і гниючому м'ясі, а різні паразити у домашньому побуті виникають самі собою з покидьків, бруду та нечистот. Від його поверхневого спостереження вислизає та обставина, що бруд і покидьки є лише тим місцем, гніздом, куди паразити відкладають свої яєчка, з яких потім і розвивається нове покоління живих істот.

Древні вчення Індії, Вавилона і Єгипту розповідають про такий раптовому зародження хробаків, мух і жуків з гною та бруду, вошей з людського поту, жаб, змій, мишей і крокодилів з бруду Нілу, світляків з іскор догоряють багать. Ці оповіді про самозародження зв'язувалися у зазначених навчаннях з релігійними легендами і переказами. Раптове виникнення живих істот пояснювалося лише як приватний випадок прояву творчої волі богів або демонів.

1.3. Науковий погляд на життя.

Тільки в середині XVII ст. тосканський лікар Франческо Реді (1626-1698) робить перші досліди по самозародженню. У 1668 р. він довів, що білі черви, які зустрічаються у м'ясі, є личинками мух; якщо м'ясо або рибу закрити, поки вони свіжі, і запобігти доступ мух, то вони, хоч і згниють, але не справлять черв'яків.

Сьогодні досліди Реді виглядають наївними, але вони представляли собою перший прорив фронту містичних уявлень про формування живих істот.

Досліди по самозародженню життя проводить і шотландський вчений Т. НІІД (1713-1781), але їх спростовує італієць Л. Спаланцані (1729-1799) як абсолютно нечисто поставлені. Сам Спаланцані проводить досліди, які підтверджують висновки Реді про роль стерильності при подібних експериментах.

Майже через двісті років після Реді в 1862 р. великий французький вчений Луї Пастер (1822-1895) публікує свої спостереження з проблеми довільного самозародження.

Він доводить, що раптове виникнення («спонтанне самозародження») мікробів в різних видах гниючих настоянок або екстрактів не є виникнення життя. Гниття і бродіння-це результат життєдіяльності мікроорганізмів, чиї зародки внесені ззовні. Мікроби-складно влаштовані організми і можуть виробляти собі подібні істоти, тобто живе походить від живого. Як вчений, який довіряє лише результатам наукових дослідів, Пастер не робить глибоких висновків про походження життя. Проте його дослідження остаточно зруйнували вікові забобони про спонтанне самозародження.

Незалежно від цього після дослідів Пастера рішення проблеми походження життя стало мало не неможливим. Прихильники релігії з полегшенням зітхнули. Зрозуміло, сам Пастер ніколи не стверджував, що життя не може виникнути первинна. Але більшість його сучасників саме так витлумачили його досліди, приймаючи їх за доказ того, що життя не може виникнути з неживої матерії. У зв'язку з цим відомий англійський вчений Дж. Холдейн зазначає: «По цілому ряду історичних причин християнська церква прийняла саме цю останню точку зору, тому що вона, на думку церкви, підкреслювала контраст між духом і матерією».

У ці важкі для природознавства часи з'являються тверезі уми (Т. Гекслі, Дж. Тиндал та ін), які в другій половині XIX ст. висловлюють припущення, що життя виникло в первинному океані з неорганічної речовини в результаті природного процесу.

Життя з космосу.

У цей час відроджується й ідея космічного посіву (панспермії), висловлена ​​ще в V ст. до н. е.. грецьким філософом Анаксагором. За його вченням, життя виникло з насіння, що існує «завжди і скрізь». Відродження цієї ідеї-природна реакція на кризу в питанні походження життя, у який потрапило природознавство в середині XIX ст. Тоді це питання виглядало принципово нерозв'язним. І знову вихід шукають у самозародження або привнесення зародків життя з інших космічних тіл.

Після багатовікового сну ідея Анаксагора про «вічні насінні» була розбуджена X. Ріхтером в 1865 р. Згідно останньому, зародки життя занесені на Землю метеоритами або космічним пилом. У розвиненому і видозміненому вигляді гіпотеза про космічний посів (панспермії) розроблена шведським физикохимик Сванте Авенаріусом в 1884 р. За Авенаріус, життя на Землі відбулася від спор рослин або мікроорганізмів, які перенесені з інших планет під дією світлового тиску або, можливо, метеоритами. Вже в той час П. Беккерель, а пізніше і ряд інших учених довели неможливість переносу в життєздатному стані (активному або особи активізації) зародків життя. На них згубно діють космічні промені, особливо короткохвильове ультрафіолетове випромінювання, яким пронизаний Всесвіт.

Ідея панспермії жива і сьогодні, вона постає на постійно змінюються формах. Відповідно до одного з новітніх варіантів цієї гіпотези (званому ще «інфекційною теорією"), життя на Землю було занесено мешканцями інших планет, які здійснювали міжпланетні і міжзоряні перельоти. Однак цьому немає ніяких доказів.

Жоден серйозний учений сьогодні не вважає, що життя на явище у Всесвіті. Однак деякі допускають, що це дійсно так і що земне життя-єдине щасливе (очевидно, для людини!) Виключення. Але той факт, що до сьогоднішнього дня не встановлений контакт з іншими (неземними) цивілізаціями, ще не доказ, що життя має місце тільки на Землі. Разом з тим визнання можливості існування життя на інших планетах зовсім не означає, що «зародки життя» з таких неземних «плантацій» можуть безперешкодно переноситися з одного космічного тіла на інше. Незважаючи на те що проведено і проводиться безліч цілеспрямованих досліджень, до цих пір не встановлено ніяких фактів, які показували б, що живі істоти принесені на Землю метеоритами або з космічним пилом. Усі досліди в цьому напрямку виявляються марними навіть зараз, коли людина сама або за допомогою апаратів проникає в найближчий космос. Опубліковані дані Б. Нада й інших про мікроорганізми в метеоритах Оргюей і Івонна (Франція) виявилися результатом помилкового визначення мінеральних зерен як якийсь скам'янілого мікроорганізм і вторинне забруднення поверхні метеорита.

Очевидно, що ідея «посіву» життя на Землі з космосу не вирішує проблеми. Ця ідея має чисто психологічну привабливість - ми йдемо з космосу! Дійсно, космос має особливо привабливу силу для сучасної людини. Може бути, тому, що в нескінченності космосу сьогодні людина передбачає майбутні можливості нашої цивілізації, і в цьому відношенні його інтерес цілком природно. Ймовірно, тому ідея космічного «посіву» хвилює багатьох.

Одним із сучасних апостолів гіпотези неземного походження життя є відомий англійський учений, лауреат Нобелівської премії Френсіс Крік. Разом з американським дослідником Леслі Оргелом Крик опублікував статтю, озаглавлену «Керована панспермия». На думку авторів, «якась примітивна форма життя була свідомо занесена на Землю іншою цивілізацією». Якщо люди на Землі здатні занести життя на інші планети, чому б не припустити, що саме життя на Землі є продукт транспорту іншої розвитий цивілізації, яка існувала до нас за 4 млрд. років. Цікаво, чи не так? Після американських досліджень Марса по програмі «Вікінг» по виявленню життя на цій планеті (абсолютно ніяких слідів життя не було виявлено) відомий американський письменник, автор науково-фантастичних творів, Рей Бредбері дотепно писав: «Все-таки варто прийняти, що відтепер на Марсі є життя, та, яку людина донесла до Марса, і тепер на Марсі є наше життя! »

Але залишимо осторонь цей фантастичний вихідний пункт статті Крику і Оргела. Які інші припущення і доводи на користь цієї нової варіації на стару тему «посіву ззовні?»

По-перше, на борту космічного корабля позаземної цивілізації «повинні були бути» мікроорганізми багатьох видів. Радіус нашої Галактики складає близько 105 світлових років, так що, по Крику і Оргелу, космічний корабель, який рухається зі швидкістю 0,001 швидкості світла, міг занести життя на всі планети нашої Галактики. У цьому випадку науково доведено тільки одне: під захистом космічного апарата мікроорганізми дійсно можуть зберігатися мільйони років і при температурах, близьких до абсолютного нуля. Решта припущення, як і пошуки примар, не розглядає навіть фантастика.

Другим доводом Крику і Оргела на користь «космічного посіву» є універсальний характер генетичного коду-єдиного механізму передачі спадкових властивостей у всіх живих організмів. Якщо припустити, говорять ці вчені, що життя виникло на Землі самостійно й одночасно в різних місцях, то залишається неясним, як сформувався єдиний для всіх земних організмів генетичний код. Єдиний механізм спадковості в земних організмів легко пояснимо відповідно Крику і Оргелу, якщо прийняти, що життя на Землю занесена з інших планет. Однак для походження генетичного коду можливо і «земне» пояснення. На ранніх етапах хімічної еволюції, коли формуються складні молекули, у результаті хімічного відбору, очевидно, створюється і універсальний механізм передачі спадкових рис земними організмами.

Третій аргумент на користь даної гіпотези: «Присутність украй рідких елементів у земних організмах означає, що вони мають позаземне походження». Крик і Оргел вказують, що молібден утримується в земній корі в незначній кількості, а його роль в обміні речовин (метаболізмі) земних організмів значна. Одночасно відзначається, що відомі так звані «молібденові зірки» з високим змістом молібдену, які і є вихідними «плантаціями» мікроорганізмів, занесених на Землю! Приведення факту про низький вміст молібдену в земній корі і його великої ролі в метаболізмі земних організмів було б спритним прийомом в усній дискусії, щоб збентежити супротивника. Але написане залишається і може бути перевірено. Втім, в цьому випадку перевірка не потрібна. Подібного типу невідповідність є правилом для цілого ряду хімічних елементів, які беруть участь у складі і метаболізмі організмів. Це правило пояснюється з позицій еволюційної біохімії. У зв'язку з цим можна навести ще більш яскравий приклад про низький вміст фосфору в земній корі і його винятковій ролі для земних організмів: фосфор - обов'язкова складова частина нуклеїнових кислот, які поряд з білками мають найважливіше значення для життя; крім того, вища нервова діяльність також дуже тісно пов'язана з фосфором. Отже, для пояснення деяких хімічних особливостей земного життя не обов'язково залучати інші зоряні світи начебто «молібденових зірок».

Цікаво відзначити, що риторичний трюк Крику і Оргела з молібденом був швидко розкритий японським ученим Ф. Егані. Через рік після статті Крику і Оргела Егані опублікував свої дослідження вмісту металів у складі Землі. Сумарний вміст молібдену на Землі виявилося дійсно низьким, але його процентний вміст у морській воді в два рази вище, ніж хрому. З цього приводу Егані. Пише: «Відносне велика кількість цього елемента (молібдену) в морській воді підтверджує широко прийняту точку зору про походження життя на Землі в первинному океані».

Як у цілому, так і у своїх окремих варіантах гіпотеза панспермії - міраж. Незалежно від того чи пояснює вона історію поширення життя, вона не пояснює виникнення самого життя. За словами Дж. Бернал, ця гіпотеза тільки «лукава виверт розуму», яка відволікає його від рішення проблеми. На думку Бернала, «однаково беззмістовні і твердження, що життя було створено зі спеціальною метою, і твердження, що вона прийшла звідкись з іншого місця, де була завжди». Бо якщо навіть і допустити, що життя принесене з інших космічних тіл, то подібне допущення нічим не допомагає у вирішенні проблеми походження життя. «Все-таки життя, - пише Опарін,-колись і десь повинна була виникнути на еволюційному шляху, а Земля, як показують сучасні наукові дані, була для цього цілком підходящим місцем». Ось чому немає необхідності залучати інші сузір'я, вилучені від нас на мільйони світлових років, щоб дізнатися таємницю життя. Ці таємниці сховані тут - на Землі, де люди відкривають обрії науки, люблять фантастику, але вже перестали вірити в привиди.

* * *

Вже встановлено достатньо фактів, які показують, що фізико-хімічні умови океану не суперечать ідеї земного походження життя. Процентний вміст окремих металів однаково у бактерій, губок, рослин, тварин і в океанській воді.

Однак повернімося до початку XX ст. Все більше число вчених схильне визнати, що проблема виникнення життя не може бути вирішена наукою. Підстави для такої думки в наявності: тисячолітнє панування релігійних міфів про створення світу і наївні уявлення про самозародження замінюються умоглядними гіпотезами і новими міфами про космічний посів. У науковому середовищі на початку століття гостро реагували на будь-яку умоглядну спробу пояснити світ навколо нас. Знаменитий англійський фізик Резерфорд часто говорив: «Тільки нероба говорить про Всесвіт в моїй лабораторії!» Але людство (за винятком, може бути, представників традиційного британського емпіризму) не тільки з допомогою поетів і філософів, але і сумлінних вчених прагнуло пізнати Всесвіт і життя як її дітище.

Є щось символічне в тому, що основи сучасної теорії походження життя закладені в один прекрасний травневий день. 3 травня 1924 на зборах Російського ботанічного товариства молодий радянський вчений А. І. Опарін із зухвалістю, властивою молодості, дозволив собі з нової точки зору розглянути проблему виникнення життя. Його доповідь «Про виникнення життя» став вихідною точкою нового погляду на вічну проблему «звідки ми прийшли?». П'ять років потому незалежно від Опаріна подібні ідеї були розвинені англійським вченим Дж. Холдейна. Спільним у поглядах Опаріна і Холдейна є спроба пояснити виникнення життя в результаті хімічної еволюції на первинній Землі. Обидва вони підкреслюють величезну роль первинного океану як величезного хімічної лабораторії, в якій утворився «первинний бульйон», а крім того, і роль ензимів - органічних молекул, які багаторазово прискорюють нормальний хід хімічних процесів. На додаток до цього Холдейн вперше висловлює ідею, що первинна атмосфера на Землі, «ймовірно, містила дуже мало або взагалі не містила кисню».

Згідно з Дж. Берналь, «праця Опаріна містить в собі основи нової програми хімічних і біологічних досліджень». Ідеї ​​Опаріна надихнули багатьох вчених на нові цілеспрямовані дослідження, результати яких починають відкривати таємницю життя - цю болісну і солодку загадку для людини.

Глава 2. Виникнення життя.

2.1. Передумови виникнення життя на землі.

Більшість сучасних спеціалістів переконані, що виникнення життя в умовах первинної Землі є природний результат еволюції матерії. Це переконання базується на доведеній єдності хімічної основи життя, побудованій з декількох простих і самих розповсюджених у Всесвіті атомів.

Виключне морфологічна різноманітність життя (мікроорганізми, рослини, тварини) здійснюється на досить однакової біохімічної основі: нуклеїнові кислоти, білки, вуглеводи, жири і кілька більш рідкісних сполук типу фосфатів.

Основні хімічні елементи, з яких побудована життя, - це вуглець, водень, кисень, азот, сірка і фосфор. Очевидно, організми використовують для своєї будови найпростіші і найпоширеніші у Всесвіті елементи, що зумовлено самою природою цих елементів. Наприклад, атоми водню, вуглецю, «кисню та азоту мають невеликі розміри і здатні утворювати стійкі з'єднання з двох-і триразовими зв'язками, що підвищує їх реакційну здатність. Освіта складних полімерів, без яких виникнення і розвиток життя взагалі неможливі, пов'язане зі специфічними.

Інші два біогенні елементи-сірка і фосфор - присутні у відносно малих кількостях, але їх роль для життя особливо важлива. Хімічні властивості цих елементів також дають можливість утворення кратних хімічних зв'язків. Сірка входить до складу білків, а фосфор - складова частина нуклеїнових кислот.

Крім цих шести основних хімічних елементів у побудові організмів у малих кількостях беруть участь натрій, калій, магній, кальцій, хлор, а також мікроелементи: залізо, марганець, кобальт, мідь, цинк і невеликі сліди алюмінію, бору, ванадію, йоду і молібдену; слід відзначити і деякі виключно рідкісні атоми, які зустрічаються випадково і в незначних кількостях.

Отже, хімічна основа життя урізноманітнюється ще 15 хімічними елементами, які разом з шістьма основними біогенними елементами беруть участь у різних співвідношеннях у будові і здійсненні функцій живих організмів. Цей факт особливо показовий у двох відношеннях: 1) як доказ єдності походження життя і 2) у тому, що саме життя, що є результатом самоорганізації матерії, включила в еволюцію біологічних макромолекул не тільки всі найпоширеніші елементи, але і всі атоми, які особливо придатні для здійснення життєвих функцій (наприклад, фосфор, залізо, йод та ін.) Як зазначає радянський учений М. Камшілов, «для здійснення функцій життя важливі хімічні властивості її атомів, до яких, зокрема, відносяться квантові особливості». Не тільки структура, обмін речовин, але навіть і механічні дії живих організмів залежать від складових їх молекул. Це, однак, не означає, що життя може бути зведена просто до хімічних закономірностям.

Життя - одне з найскладніших, якщо не саме складне явище природи. Для неї особливо характерні обмін речовин і відтворення, а особливо більш високих рівнів її організації обумовлені будовою більш низьких рівнів.

Сучасна теорія походження життя заснована на ідеї про те, що біологічні молекули могли виникнути в далекому геологічному минулому неорганічним шляхом. Складну хімічну еволюцію зазвичай висловлюють наступною узагальненою схемою: атоми ð прості з'єднання ð прості біоорганічні з'єднання ð макромолекули ð організовані системи. Початок цієї еволюції покладено нуклеосинтезу в Сонячній системі, коли утворилися основні елементи, у тому числі і біогенні. Початковий стан-нуклеосинтез-швидко переходить в процес утворення хімічних сполук. Цей процес протікає в умовах первинної Землі з усе наростаючою складністю, зумовленої загальнокосмічну і конкретними планетарними передумовами.

Перше необхідна умова має загальнокосмічну характер. Воно пов'язане з єдиною хімічною основою Всесвіту. Життя розвивається на цій єдиній основі, що відображає як кількісні, так і якісні особливості окремих хімічних елементів. Це припущення приводить до висновку, що на будь-якій планеті у Всесвіті, яка схожа на нашу по масі і розташуванню щодо центральної зірки, може виникнути життя. Згідно з уявленнями видного американського астронома X. Шеплі, у Всесвіті є 108 космічних тіл (планет або зірок-ліліпутів), на яких може виникнути і існувати життя.

Головна умова виникнення життя має планетарну причину і визначається масою планети. Таке твердження, мабуть, має кілька геоцентричних і антропоцентричний характер, але життя, подібна земної, могла виникнути і розвинутися на планеті, маса якої має строго певну величину. Якщо маса планети більше ніж 1 / 20 маси Сонця, на ній починаються інтенсивні ядерні реакції, що підвищує її температуру і вона світиться, як зірка. Такі планети Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Планети з малою масою (Меркурій) мають слабке гравітаційне поле і не можуть тривалий час утримувати атмосферу, яка необхідна для розвитку життя. Тут цікаво відзначити, що по ряду підрахунків Земля придбала 80% своєї маси в перші 100 млн. років свого існування.

З планет Сонячної системи окрім Землі відповідну масу мають Венера і Марс, але там відсутні інші умови. На думку радянського астрофізика В. Г. Фесенкова, у Всесвіті 1% планет має відповідну масу.

Особливо важливою передумовою виникнення і розвитку життя є відносно постійна і оптимальна радіація, одержувана планетою від центральної зірки. Зазвичай оптимальну радіацію отримують планети мають орбіту, близьку до кругової, і зазнають тому відносно постійному опроміненню.

Обов'язковою умовою виникнення життя є наявність води. Парадоксально, що, хоча вода - чи не найпоширеніша молекула у Всесвіті, вражаюче мало планет мають гідросферу: у нашій Сонячній системі тільки Земля має гідросферу, а на Марсі є лише незначна кількість води.

Значення води для життя виключно. Це обумовлено її специфічними термічними особливостями: величезною теплоємністю, слабкою теплопровідністю, розширенням при замерзанні, хорошими властивостями як розчинника та ін Ці особливості обумовлюють кругообіг води в природі, який грає виняткову роль у геологічній історії Землі.

Зі сказаного вище можна зробити наступний висновок: виникнення життя на Землі є частина загальної еволюції матерії у Всесвіті, а не якийсь надприродний акт. У наявності були вихідні органічні сполуки, оптимальна маса Землі, оптимальна сонячна радіація, наявність гідросфери. У цих умовах еволюція матерії з високим ступенем ймовірності здійснюється по шляху виникнення життя.

За останні 20 років були отримані цікаві відомості про наявність органічних сполук у Всесвіті. Джерела цих відомостей природні посланці космосу на Землю, метеорити.

Всі раніше народжувалися теорії ідеалістів, прихильників релігійних течій і навіть матеріалістів були неспроможними і до кінця необгрунтованими через брак знань тодішніх учених.

І тільки з настанням капіталізму, який відрізнявся прогресом в науці і техніці, коли був накопичений великий науковий потенціал, стали зароджуватися науково обгрунтовані теорії про походження життя на землі.

2.2. Зародження і розвиток еволюційної ідеї.

Перші проблиски еволюційної думки зароджуються в надрах діалектичної натурфілософії античного часу, що розглядала світ у нескінченному русі, постійному самооновлення на основі загального зв'язку і взаємодії явищ і боротьби протилежностей.

Виразником стихійного діалектичного погляду на природу був Гераклід, ефеський мислитель (близько 530-470 рр. .. до н. Е..) Його висловлювання про те, що в природі все тече все змінюється в результаті взаємоперетворень першоелементів космосу - вогню, води, повітря, землі , містили в зародку ідею загального, що не має початку і кінця розвитку матерії.

Найбільші представники іонійської школи філософів - Фалес з Мілета вважав, що все виникло з первинного матеріалу - води в ході природного розвитку. Анаксимандр виходив з того, що життя виникло з води і землі під дією тепла. Згідно Анаксимену основним елементом є повітря, здатний розріджуватися і ущільнюватися, і цим процесом Анаксимен пояснював причину відмінностей речовин. Він стверджував, що людина і тварина відбулися із земної слизу.

Представниками механістичного матеріалізму були філософи пізнішого періоду (460-370 рр.. До н. Е..). За Демокріту світ складався з незліченної безлічі неподільних атомів, розташованих у нескінченному просторі. Атоми перебувають у постійному процесі випадкового з'єднання і роз'єднання. Атоми перебувають у випадковому русі і різні за величиною, масою і формою, то тіла, що з'явилися внаслідок скупчення атомів, можуть бути також різними. Більш легкі з них піднялися вгору і утворили вогонь і небо, більш важкі, опустившись, утворили воду і землю, в яких і зародилися різні живі істоти: риби, наземні тварини, птахи.

Механізм походження живих істот першим намагався витлумачити давньогрецький філософ Емпедокл (490-430 рр.. До н. Е..). Розвиваючи думку Геракліда про первинні елементах, він стверджував, що їх змішання створює безліч комбінацій, одні з яких - найменш вдалі-руйнуються, а інші - гармоніюють поєднання-зберігаються. Комбінації цих елементів і створюють органи тварин. З'єднання органів один з одним породжує цілісні організми. Примітною була думка, що збереглися в природі тільки життєздатні варіанти з безлічі невдалих комбінацій.

Зародження біології як науки пов'язане з діяльністю великого мислителя з Греції Аристотеля (387-322 рр.. До н. Е..). У своїх капітальних працях він виклав принципи класифікації тварин, провів порівняння різних тварин по їх будові, заклав основи античної ембріології.

У роботі «Про частини тварин" наводиться думка про взаємозв'язок (кореляції) органів, про те, що зміна одного органу тягне за собою зміну іншого, пов'язаного з ним функціональними відносинами.

У праці «Виникнення тварин» Аристотель розробив порівняно анатомічний метод і застосував його в ембріологічних дослідженнях. Він звернув увагу на те, що у різних організмів ембріогенез (розвиток ембріона) проходить через послідовний ряд: на початку закладаються найбільш загальні ознаки, потім видові і, нарешті, індивідуальні. Виявивши велику схожість початкових стадій в ембріогенезі представників різних груп тварин, Аристотель прийшов до думки про можливість єдності їх походження. Цим висновком Аристотель передбачив ідеї зародкової схожості і епігенеза (ембріональних новоутворень), висунуті і експериментально обгрунтовані в середині XVIII ст.

Таким чином, погляди античних філософів містили ряд важливих елементів еволюціонізму: по-перше, думка про природне виникнення живих істот і їх зміну в результаті боротьби протилежностей і виживання вдалих варіантів, по-друге, ідею ступеневої ускладнення організації живої природи, по-третє, уявлення про цілісність організму (принцип кореляції) і про ембріогенезі як процесі новоутворення.

Відзначаючи значення античних мислителів у розвитку філософії, Ф. Енгельс писав: «... в різноманітних формах грецької філософії вже є в зародку, і процес виникнення майже всі пізніші типи світоглядів ».

Наступний період, аж до XVI ст., Для розвитку еволюційної думки майже нічого не дав. В епоху Відродження різко посилюється інтерес до античної науці і починається накопичення знань, які відіграли значну роль у становленні еволюційної ідеї.

Винятковою заслугою вчення Дарвіна було те, що воно дало наукове, матеріалістичне пояснення виникнення вищих тварин і рослин шляхом послідовного розвитку живого світу, що воно привернуло для вирішення біологічних проблем історичний метод дослідження. Однак до самої проблеми походження життя у багатьох природодослідників і після Дарвіна зберігся колишній метафізичний підхід. Широко поширений в наукових колах Америки і Західної Європи менделізм-морганізм висунув положення, згідно з яким спадковістю і всіма іншими властивостями життя мають частки особливого генного речовини, сконцентрованого в хромосомах клітинного ядра. Ці частинки нібито колись раптово виникли на Землі і зберегли своє жізнеопределяющее будова в основному незмінним протягом всього розвитку життя. Таким чином, проблема походження життя, з точки зору менделістів-морганістів, зводиться до питання, як могла відразу раптово виникнути наділена всіма властивостями життя частка генного речовини.

Більшість висловлюються з цього питання зарубіжних авторів (наприклад, Девіль у Франції або Александер в Америці) підходить до нього дуже спрощено. На їхню думку, генна молекула виникає чисто випадково, завдяки «щасливому» поєднанню атомів вуглецю, водню, кисню, азоту і фосфору, які «самі собою» склалися в надзвичайно складно побудовану молекулу генного речовини, відразу ж отримала всі атрибути життя.

Але такого роду «щасливий випадок» настільки винятковий і незвичайний, що він міг нібито здійснитися лише раз за час існування Землі. Надалі йшло тільки постійне розмноження цієї раз виникла, вічної і незмінної генної субстанції.

Це «пояснення», звичайно, нічого по суті не пояснює. Характерною особливістю всіх без винятку живих істот є те, що їх внутрішня організація надзвичайно добре, зовсім пристосована до здійснення певних життєвих явищ: харчування, дихання, росту і розмноження в даних умовах існування. Як же в результаті чистої випадковості могла виникнути ця внутрішня пристосованість, яка так характерна для всіх, навіть найпростіших живих форм?

Антинауково заперечуючи закономірність процесу походження життя, розглядаючи це найважливіше в житті нашої планети подію як випадкове, прихильники зазначених поглядів нічого не можуть відповісти на це питання і неминуче скачуються до самих ідеалістичним, містичним уявленням про первинну творчої волі божества і про певний плані створення життя.

Так у нещодавно вийшла книжці Шредінгера «Що таке життя з точки зору фізики», у книзі американського біолога Александера «Життя, її природа і походження» і в ряді інших творів буржуазних авторів ми знаходимо пряме твердження того, що життя могло виникнути тільки в результаті творчої волі божества. Менделізм-морганізм намагається ідеологічно роззброїти вчених біологів у їхній боротьбі з ідеалізмом. Він прагне довести, що питання про походження життя-ця найважливіша світоглядна проблема - нерозв'язний з матеріалістичних позицій. Однак такого роду твердження наскрізь брехливо. Воно легко спростовується, якщо ми підійдемо до цікавого для нас питання з позицій єдино правильною, справді наукової філософії - з позицій діалектичного матеріалізму.

Життя як особлива форма існування матерії характеризується двома відмінними властивостями - самовідтворенням і обміном речовин з навколишнім середовищем. На властивостях саморепродукції та обміну речовин будуються всі сучасні гіпотези виникнення життя. Найбільш широко визнані гіпотези коацерватная і генетична.

Коацерватная гіпотеза. У 1924 р. А. І. Опарін вперше сформулював основні положення концепції передбіологічній еволюції і потім, спираючись на експерименти Бунгенберга де Йонга, розвинув ці положення в коацерватной гіпотезі походження життя. Основу гіпотези складає твердження, що початкові етапи біогенезу були пов'язані з формуванням білкових структур.

Перші білкові структури (протобіонти, за термінологією Опаріна) з'явилися в період, коли молекули білків отграничивались від навколишнього середовища мембраною. Ці структури могли виникнути з первинного «бульйону» завдяки коацерваціі - мимовільного поділу водного розчину полімерів на фази з різною їх концентрацією. Процес коацерваціі приводив до утворення мікроскопічних крапельок з високою концентрацією полімерів. Частина цих крапельок поглинали з середовища низькомолекулярні з'єднання: амінокислоти, глюкозу, примітивні каталізатори. Взаємодія молекулярного субстрату і каталізаторів вже означало виникнення найпростішого метаболізму всередині протобионтов.

Володіли метаболізмом крапельки включали в себе з навколишнього середовища нові з'єднання і збільшувалися в об'ємі. Коли коацервати досягали розміру, максимально допустимого в даних фізичних умовах, вони розпадалися на більш дрібні крапельки, наприклад, під дією хвиль, як це відбувається при струшуванні судини з емульсією олії у воді. Дрібні крапельки знов продовжували рости і потім утворювати нові покоління коацерватів.

Поступове ускладнення протобионтов здійснювалося відбором таких коацерватних крапель, які володіли перевагою в кращому використанні речовини і енергії середовища. Відбір як основна причина вдосконалення коацерватів до первинних живих істот - центральне положення в гіпотезі Опаріна.

Генетична гіпотеза. Відповідно до цієї гіпотези, спочатку виникли нуклеїнові кислоти як матрична основа синтезу білків. Вперше її висунув у 1929 р. Г. Меллер.

Експериментально доведено, що нескладні нуклеїнові кислоти можуть реплицироваться і без ферментів. Синтез білків на рибосомах йде за участю транспортної (т-РНК) і Хвороби (р-РНК). Вони здатні будувати не просто випадкові поєднання амінокислот, а впорядковані полімери білків. Можливо, первинні рибосоми складалися тільки з РНК. Такі безбілкові рибосоми могли синтезувати впорядковані пептиди за участю молекул т-РНК, які пов'язувалися з р-РНК через спаровування основ.

На наступній стадії хімічної еволюції з'явилися матриці, що визначали послідовність молекул т-РНК, а тим самим і послідовність амінокислот, які зв'язуються молекулами т-РНК.

Здатність нуклеїнових кислот служити матрицями при утворенні комплементарних ланцюгів (наприклад, синтез і-РНК на ДНК) - найбільш переконливий аргумент на користь уявлень про провідне значення в процесі біогенезу спадкового апарату і, отже, на користь генетичної гіпотези походження життя.

Основні етапи біогенезу. Процес біогенезу включав три основних етапи: виникнення органічних речовин, поява складних полімерів (нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів), освіта первинних живих організмів.

Перший етап - виникнення органічних речовин. Вже в період формування Землі утворився значний запас абіогенних органічних сполук. Вихідними для їх синтезу були газоподібні продукти докисневний атмосфери та гідросфери (СН4, СО2, H2О, Н2, NH3, NО2). Саме ці продукти використовуються і в штучному синтезі органічних сполук, що складають біохімічну основу життя. Експериментальний синтез білкових компонентів - амінокислот у спробах створити живе «в пробірці» розпочався з робіт С. Міллера (1951-1957). С. Міллер провів серію дослідів по впливу іскровими електричними розрядами на суміш газів СН4, NH3, H2 і парів води, в результаті чого виявив амінокислоти аспарагін, гліцин, глутамін. Отримані Міллером дані підтвердили радянські та зарубіжні вчені.

Поряд із синтезом білкових компонентів експериментально синтезовані нуклеїнові компоненти - пуринові і піримідинові підстави і цукру. При помірному нагріванні суміші ціаністого водню, аміаку і води Д. Оро отримав аденін. Він же синтезував урацил при взаємодії аміачного розчину сечовини з сполуками, що виникають з простих газів під впливом електричних розрядів. З суміші метану, аміаку і води під дією іонізуючої радіації утворювалися вуглеводні компоненти нуклеотидів - рибоза і дезоксирибоза. Досліди із застосуванням ультрафіолетового опромінення показали можливість синтезу нуклеотидів із суміші пуринових підстав, рибози або дезоксирибози і поліфосфатів. Нуклеотиди, як відомо, є мономерами нуклеїнових кислот.

Другий етап - утворення складних полімерів. Цей етап виникнення життя характеризувався абіогенним синтезом полімерів, подібних нуклеїнових кислот і білків.

С. Акабюрі вперше синтезував полімери протобелков з випадковим розташуванням амінокислотних залишків. Потім на шматку вулканічної лави при нагріванні суміші амінокислот до 100 ° С С. Фоке отримав полімер з молекулярною масою до 10000, що містить всі включені в досвід типові для білків амінокислоти. Цей полімер Фоке назвав протеіноіди.

Штучно створеним протеіноіди були характерні властивості, притаманні білкам сучасних організмів: повторювана послідовність амінокислотних залишків в первинній структурі і помітна ферментативна активність.

Полімери з нуклеотидів, подібні нуклеїнових кислот організмів, були синтезовані в лабораторних умовах, не відтворюваних в природі. Г. Корнберг показав можливість синтезу нуклеїнових кислот in vitro; для цього були потрібні специфічні ферменти, які не могли бути присутніми в умовах примітивної Землі.

У початкових процесах біогенезу велике значення має хімічний відбір, який є чинником синтезу простих і складних сполук. Однією з передумов хімічного синтезу виступає здатність атомів і молекул до вибірковості при їх взаємодії в реакціях. Наприклад, галоген хлор або неорганічні кислоти воліють з'єднуватися з легкими металами. Властивість вибірковості визначає здатність молекул до самозбирання, що було показано С. Фоксом в складних макромолекул характеризується суворої впорядкованістю, як за кількістю мономерів, так і за їх просторового розташування.

Здатність макромолекул до самозбирання А. І. Опарін розглядав як доказ висунутого нею положення, що білкові молекули коацерватів могли синтезуватися і без матричного коду.

Третій етап - поява первинних живих організмів. Від простих вуглецевих сполук хімічна еволюція призвела до високополімерний молекул, які склали основу формування примітивних живих істот. Перехід від хімічної еволюції до біологічної характеризувався появою нових якостей, відсутніх на хімічному рівні розвитку матерії. Головними з них були внутрішня організація протобионтов, пристосована до навколишнього середовища завдяки стійкому обміну речовин і енергії, успадкування цієї організації на основі реплікації генетичного апарату (матричного коду).

А. І. Опарін з співробітниками показав, що стійким обміном речовин з навколишнім середовищем мають коацервати. За певних умов концентровані водні розчини поліпептидів, полісахаридів і РНК утворюють коацерватние крапельки об'ємом від 10-7 до 10-6 см3, які мають межу розділу з водним середовищем. Ці крапельки володіють здатністю асимілювати з навколишнього середовища речовини і синтезувати з них нові з'єднання.

Так, коацервати, що містять фермент глікогенфосфорілазу, вбирали з розчину глюкозо-1-фосфат і синтезували полімер, схожий з крохмалем.

Подібні коацерватам структури, що самоорганізуються описав С. Фоці і назвав їх мікросферами. При охолодженні нагрітих концентрованих розчинів протеіноідов мимовільно виникали сферичні крапельки діаметром близько 2 мкм. При певних значеннях рН середовища мікросфери утворювали двошарову оболонку, що нагадує мембрани звичайних клітин. Вони володіли також здатністю ділитися брунькуванням.

Хоча мікросфери не містять нуклеїнових кислот і в них відсутня яскраво виражений метаболізм, вони розглядаються як можлива моделі перших самоорганізованих структур, що нагадують примітивні клітини.

Клітки - основна елементарна одиниця життя, здатна до розмноження, в ній протікають всі головні обмінні процеси (біосинтез, енергетичний обмін та ін.) Тому виникнення клітинної організації означало появу справжнього життя і початок біологічної еволюції.

Еволюція одноклітинних організмів.

До 1950-х років не вдавалося виявити сліди докембрійської життя на рівні одноклітинних організмів, оскільки мікроскопічні залишки цих істот неможливо виявити звичайними методами палеонтології. Важливу роль у їх виявленні зіграло відкриття, зроблене на початку XX ст. Ч. Уолкот. У докембрійських відкладеннях на заході Північної Америки він знайшов шаруваті вапнякові утворення у вигляді стовпів, названі пізніше строматолітами. У 1954 р. було встановлено, що строматоліти формації Ганфлінт (Канада) утворені залишками бактерій і синьо-зелених водоростей. Біля берегів Австралії виявлені і живі строматоліти, що складаються з цих же організмів і дуже подібні з викопними докембрійськими строматолітами. До теперішнього часу залишки мікроорганізмів знайдено в десятках строматолітів, а також в глинистих сланцях морських узбереж.

Найбільш ранні з бактерій (прокаріоти) існували вже близько 3,5 млрд. років тому. До теперішнього часу збереглися два сімейства бактерій: стародавні, або археобактеріі (галофільні, метанові, термофільні), і еубактеріі (й інші). Таким чином, єдиними живими істотами на Землі протягом 3 млрд. років були примітивні мікроорганізми. Можливо, вони представляли собою одноклітинні істоти, схожі з сучасними бактеріями, наприклад клостридіями, що живуть на основі бродіння і використання багатих енергією органічних сполук, що виникають абиогенно під дією електричних розрядів і ультрафіолетових променів. Отже, в цю епоху живі істоти були споживачами органічних речовин, а не їх виробниками.

Гігантський крок на шляху еволюції життя був пов'язаний з виникненням основних біохімічних процесів обміну - фотосинтезу і дихання і з освітою клітинної організації, яка містить ядерний апарат (еукаріоти). Ці «винаходу», зроблені ще на ранніх стадіях біологічної еволюції, в основних рисах збереглися у сучасних організмів. Методами молекулярної біології встановлено разючу одноманітність біохімічних основ життя при величезному відмінності організмів за іншими ознаками. Білки майже всіх живих істот складаються з 20 амінокислот. Нуклеїнові кислоти, що кодують білки, монтуються з чотирьох нуклеотидів. Біосинтез білка здійснюється за однакової схемою, місцем їх синтезу є рибосоми, в ньому беруть участь і-РНК і т-РНК. Переважна частина організмів використовує енергію окислення, дихання і гліколізу, яка запасається в АТФ.

Розглянемо докладніше особливості еволюції на клітинному рівні організації життя. Найбільша відмінність існує між рослинами, грибами і тваринами, а між організмами, що володіють ядром (еукаріоти) і не мають його (прокаріоти). Останні представлені нижчими організмами - бактеріями і синьо-зеленими водоростями (ціанобактерії, або цианеи), всі інші організми - еукаріоти, які подібні між собою по внутрішньоклітинної організації, генетиці, біохімії і метаболізму.

Різниця між прокаріотів і еукаріотів полягає ще й у тому, що перші можуть жити як у безкисневому (облігатні анаероби), так і в середовищі з різним вмістом кисню (факультативні анаероби та аероби), в той час як для еукаріотів, за деяким винятком, обов'язковий кисень. Всі ці відмінності мали істотне значення для розуміння ранніх стадій біологічної еволюції.

Порівняння прокаріотів і еукаріотів за потребою в кисні призводить до висновку, що прокаріоти виникли в період, коли вміст кисню в середовищі змінилося. На час же появи еукаріот концентрація кисню була високою і відносно постійною.

Перші фотосинтезуючі організми з'явилися близько 3 млрд. років тому. Це були анаеробні бактерії, попередники сучасних фотосинтезуючих бактерій. Передбачається, що саме вони утворили найдавніші серед відомих строматолітів. Збіднення середовища азотистими органічними сполуками викликало появу живих істот, здатних використовувати атмосферний азот. Такими організмами, здатними існувати в середовищі, повністю позбавленої органічних вуглецевих і азотистих сполук, є фотосинтезуючі азотфіксуючі синьо-зелені водорості. Ці організми здійснювали аеробний фотосинтез. Вони стійкі до продукується ними кисню і можуть використовувати його для власного метаболізму. Оскільки синьо-зелені водорості виникли в період, коли концентрація кисню в атмосфері коливалася, цілком припустимо, що вони - проміжні організми між анаеробами і аеробами.

З упевненістю передбачається, що фотосинтез, в якому джерелом атомів водню для відновлення вуглекислого газу є сірководень (такий фотосинтез здійснюють сучасні зелені та пурпурові сірчані бактерії), передував більш складного двустадійность фотосинтезу, при якому атоми водню витягуються з молекул води. Другий тип фотосинтезу характерний для цианеи і зелених рослин.

Фотосинтезуючі діяльність первинних одноклітинних мала три наслідки, що зробили вирішальний вплив на всю подальшу еволюцію живого. По-перше, фотосинтез звільнив організми від конкуренції за природні запаси абіогенних органічних сполук, кількість яких у середовищі значно скоротилося. Розвинуте допомогою фотосинтезу автотрофне харчування і запасання поживних речовин готових в рослинних тканинах створили потім умови для появи величезного розмаїття автотрофних і гетеротрофних організмів. По-друге, фотосинтез забезпечував насичення атмосфери достатньою кількістю кисню для виникнення і розвитку організмів, енергетичний обмін яких заснований на процесах дихання. По-третє, в результаті фотосинтезу у верхній частині атмосфери утворився озоновий екран, який захищає земне життя від згубного ультрафіолетового випромінювання космосу,

Ще одна істотна відмінність прокаріотів і еукаріотів полягає в тому, що у других центральним механізмом обміну є дихання, у більшості ж прокаріотів енергетичний обмін здійснюється в процесах бродіння. Порівняння метаболізму прокаріотів і еукаріотів приводить до висновку про еволюційної зв'язку між ними. Ймовірно, анаеробне бродіння виникло на більш ранніх стадіях еволюції. Після появи в атмосфері достатньої кількості вільного кисню аеробний метаболізм виявився набагато вигідніше, тому що при окисленні вуглеводів в 18 разів збільшується вихід біологічно корисної енергії у порівнянні із заворушеннями. Таким чином, до анаеробного метаболізму приєднався аеробний спосіб добування енергії одноклітинними організмами.

Коли ж з'явилися еукаріотичні клітини? На це питання немає точної відповіді, але значна кількість даних про копалин еукаріотів дозволяє сказати, що їх вік становить близько 1,5 млрд. років. Щодо того, яким чином виникли еукаріоти, існують дві гіпотези.

Одна з них (аутогенне гіпотеза) припускає, що еукаріо-тичні клітина виникла шляхом диференціації вихідної клітини прокаріотів. Спочатку розвинувся мембранний комплекс: утворилася зовнішня клітинна мембрана з впячиванием всередину клітини, з якої сформувалися окремі структури, що дали початок клітинним органоидам. Від якої саме групи прокаріотів виникли еукаріоти, сказати неможливо.

Іншу гіпотезу (симбіотичну) запропонувала нещодавно американський вчений Маргуліс. У її обгрунтування вона поклала нові відкриття, зокрема виявлення у пластид і мито-Хондрит внеядерной ДНК і здатності цих органел до самостійного поділу. Л. Маргуліс припускає, що еукаріо-тичні клітина виникла внаслідок кількох актів Ендосимбіотична. Спочатку відбулося об'єднання великої амебоподібним прокаріотних клітини з дрібними аеробними бактеріями, які перетворилися в мітохондрії. Потім ця симбіотична прокаріотних клітина включила в себе спірохетоподобние бактерії, з яких сформувалися кінетосоми, центросоми і джгутики. Після відокремлення ядра в цитоплазмі (ознака еукаріот) клітка з цим набором органел виявилася вихідної для освіти царств грибів і тварин. Об'єднання прокаріотних клітини з Цианея призвело до утворення пластидної клітини, що дало початок формуванню царства рослин. Гіпотеза Маргуліс поділяється не всіма і піддається критиці. Більшість авторів дотримується аутогенним гіпотези, більш відповідної дарвінівський принципам монофілії, диференціації й ускладнення організації в ході прогресивної еволюції.

В еволюції одноклітинної організації виділяються проміжні ступені, пов'язані з ускладненням будови організму, вдосконаленням генетичного апарату і способів розмноження.

Найпримітивніша стадія - агамная прокаріотних - представлена ​​Цианея і бактеріями. Морфологія цих організмів найбільш проста в порівнянні з іншими одноклітинними (простими). Проте вже на цій стадії з'являється диференціація на цитоплазму, ядерні елементи, базальні зерна, цитоплазматичну мембрану. У бактерій відомий обмін генетичним матеріалом за допомогою кон'югації. Велика розмаїтість видів бактерій, здатність існувати в самих різних умовах середовища свідчать про високу адаптивності їх організації.

Наступна стадія - агамная еукаріотних - характеризується подальшою диференціацією внутрішньої будови з формуванням високоспеціалізованих органоїдів (мембрани, ядро, цитоплазма, рибосоми, мітохондрії та ін.) Особливо суттєвою тут була еволюція ядерного апарату - освіта справжніх хромосом у порівнянні з прокаріотами, у яких спадкове речовина дифузно розподілено по всій клітці. Ця стадія характерна для найпростіших, прогресивна еволюція яких йшла по шляху збільшення числа однакових органоїдів (полімеризація), збільшення числа хромосом в ядрі (поліплоїдізації), появи генеративних і вегетативних ядер - макронуклеуса і мікронуклеуса (ядерний дуалізм). Серед одноклітинних еукаріотних організмів є багато видів з агамним розмноженням (голі амеби, раковини корненожки, жгутиконосци).

Прогресивним явищем у філогенезі найпростіших було виникнення у них статевого розмноження (гамогоніі), яке відрізняється від звичайної кон'югації. У найпростіших є мейоз з двома поділами і кросинговером на рівні хроматид, і утворюються гамети з гаплоїдним набором хромосом. У деяких джгутикових гамети майже не відрізняються від безстатевих особин і немає ще поділу на чоловічі і жіночі гамети, тобто спостерігається изогамия. Поступово в ході прогресивної еволюції відбувається перехід від изогамия до анізогаміі, або поділу генеративних клітин на жіночі і чоловічі, і до анизогамного копуляції. При злитті гамет утворюється диплоїдна зигота. Отже, у найпростіших намітився перехід від агамной еукаріотичної стадії до зиготности - початкової стадії ксеногаміі (розмноження шляхом перехресного запліднення). Подальший розвиток вже багатоклітинних організмів йшло по шляху вдосконалення способів ксеногамного розмноження.

2.4. Виникнення і розвиток багатоклітинній організації.

Наступна після виникнення одноклітинних щабель еволюції полягала в освіті та прогресивному розвитку багатоклітинного організму. Цей ступінь відрізняється великою ускладненістю перехідних стадій, з яких виділяються колоніальна одноклітинна, первинно - диференційована, централізовано - диференційована.

Колоніальна одноклітинна стадія вважається перехідною від одноклітинного організму до багатоклітинного і є найбільш простий з усіх стадій в еволюції багатоклітинній організації.

Нещодавно виявлені найпримітивніші форми колоніальних одноклітинних, що стоять, як би на середині шляху між одноклітинними організмами і нижчими багатоклітинними (губками і кишковопорожнинних). Їх виділили в підцарство Меsozoa, проте в еволюції на багатоклітинну організацію представників цього півцарства вважають тупиковими лініями. Більшу перевагу при вирішенні питання про походження многоклеточности віддається колоніальним жгутиконосца (Gonium, Pandorina, Volvox). Так, колонія Gonium складається з 16 об `єднаних клітин-жгутиконосцев, однак без будь-якої спеціалізації їх функцій як членів колонії, тобто являє собою механічний конгломерат клітин.

Первинно-диференційована стадія в еволюції багатоклітинній організації характеризується початком спеціалізації по принцип «поділу праці» у членів колонії. Елементи первинної спеціалізації спостерігаються у колоній Pandorina morum (16 клітин), Eudorina elegans (32 клітини), Volvox globator (тисячі клітин). Спеціалізація у названих організмів зводиться до поділу клітин на соматичні, які здійснюють функції живлення і руху (джгутики), і генеративні (гонідіі), службовці для розмноження. Тут спостерігається і виражена анізогамія. На первинно-диференційованої стадії відбувається спеціалізація функцій на тканинному, органному та системно-органному рівні. Так, у кишковопорожнинних вже сформувалася проста нервова система, яка, поширюючи імпульси, координує діяльність рухових, залізистих, жалких, репродуктивних клітин. Нервового центру як такого ще немає, але центр координації є.

З кишковопорожнинних починається розвиток централізовано-диференційованої стадії в еволюції багатоклітинній організації. На цій стадії ускладнення морфофізіологічної структури йде через посилення тканинної спеціалізації, починаючи з виникнення зародкових листків, що детермінують морфогенез харчової, видільної, генеративної та інших систем органів. Виникає добре виражена централізована нервова система: у безхребетних - гангліолярная, у хребетних - з центральним і периферичним відділами. Одночасно удосконалюються способи статевого розмноження - від зовнішнього запліднення до внутрішнього, від вільної інкубації яєць поза материнським організмом до живонароджених.

Фіналом в еволюції багатоклітинній організації тварин була поява організмів з поведінкою «розумного типу». Сюди відносяться тварини з високорозвиненою умовно-рефлекторної діяльністю, здатні передавати інформацію наступному поколінню не тільки через спадковість, а й надгаметним способом (наприклад, передача досвіду молодняку ​​допомогою навчання). Заключним етапом в еволюції централізовано-диференційованої стадії стало виникнення людини.

Розглянемо основні етапи еволюції багатоклітинних організмів у тій послідовності, як вона відбувалася в геологічній історії Землі. Всіх багатоклітинних поділяють на три царства: гриби (Fungi), рослини (Metaphyta) і тварини (Metazoa). Щодо еволюції грибів відомо дуже мало, так як палеонтологіцеская літопис їх залишається мізерною. Два інших царства набагато багатше представлені викопні рештки, що дають можливість досить детально відновити хід їх історії.

2.5. Еволюція рослинного світу.

У протерозойських еру (близько 1 млрд. років тому) еволюційний стовбур найдавніших еукаріот розділився на кілька гілок, від яких виникли багатоклітинні рослини (зелені, бурі та червоні водорості), а також гриби. Більшість з первинних рослин вільно плавало у морській воді (діатомові, золотисті водорості), частина прикріплювалася до дна.

Істотною умовою подальшої еволюції рослин було утворення грунтового субстрату на поверхні суші в результаті взаємодії бактерій і цианеи з мінеральними речовинами і під впливом кліматичних чинників. Наприкінці силурійського періоду грунтоутворювального процеси підготували можливість виходу рослин на сушу (440 млн. років тому). Серед рослин, першими освоїли сушу, були псилофіти.

Від псилофітів виникли інші групи наземних судинних рослин: плауни, хвощі, папороті, що розмножуються спорами і віддають перевагу водне середовище. Примітивні співтовариства цих рослин широко поширилися в девоні. У цей же період з'явилися й перші голонасінні, що виникли від стародавніх папоротей і успадкували від них зовнішній деревоподібний вигляд. Перехід до розмноження насінням мав велику перевагу, так як звільнив статевий процес від необхідності водного середовища (як це спостерігається ще у сучасних папоротей). Еволюція вищих наземних рослин йшла по шляху все більшої редукції гаплоїдного покоління (гаметофіта) і переважання диплоїдного покоління (спорофіта).

Значного різноманітності досягла наземна флора в кам'яновугільний період. Серед деревовидних широко поширювалися плаунообразние (лепідодендрони) і сігілляріевие, що досягали у висоту 30 м і більше. У палеозойських лісах багато були представлені деревоподібні папороті і хвощеобразние каламіти. Із первинних голонасінних панували різні птерідосперми і кордаіти, що нагадували стовбурами хвойних і мали довгі стрічкоподібні листя.

Розпочатий в пермський період розквіт голонасінних, зокрема хвойних, призвів до їх пануванню в мезозойську еру. До середини пермського періоду клімат став посушливі, що багато в чому позначилося на змінах у складі флори. Зійшли з арени життя гігантські папороті, деревоподібні плауни, каламіти, і поступово зник такий яскравий для тієї епохи колорит тропічних лісів.

У крейдяний період відбувся наступний великий зсув в еволюції рослин, - з'явилися квіткові (покритонасінні). Перші представники покритонасінних були чагарниками чи низькорослими деревами з дрібним листям. Потім досить швидко квіткові досягли величезного розмаїття форм зі значними розмірами і великими листами (наприклад, виникли сімейства магнолієвих, Платановий, лаврових). Запилення комахами і внутрішнє запліднення створили значні переваги квіткових над голонасінними, що забезпечило їх розквіт в кайнозої. В даний час число видів покритонасінних становить близько 250 тис., тобто майже половину всіх відомих нині видів рослин.

Відзначимо основні особливості еволюції рослинного світу: 1) Поступовий перехід до переваги диплоїдного покоління над гаплоїдним. У багатьох водоростей всі клітини (крім зиготи) гаплоїдний, у голонасінних і покритонасінних майже повністю редукується гаметофит і значно подовжується в життєвому циклі диплоидная фаза. 2) Незалежне статеве розмноження від капельноводной середовища. Потужний розвиток спорофіта, перехід від зовнішнього запліднення до внутрішнього, виникнення подвійного запліднення та забезпечення зародка запасами поживних речовин. 3) У зв'язку з прикріпленим способом життя на суші рослина розчленовується на корінь, стебло і лист, розвиваються судинна провідна система, опорні та захисні тканини. 4) Удосконалення органів розмноження і перехресного запилення у квіткових в сполученої еволюції з комахами. Розвиток зародкового мішка для захисту рослинного ембріона від несприятливих впливів зовнішнього середовища. Виникнення різноманітних способів поширення насіння і плодів фізичними і біотичними факторами.

2.6. Еволюція тваринного світу.

Історія тварин вивчена найповніше в зв'язку з тим, що вони володіють скелетом і тому краще закріплюються в скам'янілих рештках. Найбільш ранні сліди тварин виявляються в кінці докембрію (700 млн. років). Передбачається, що перші тварини походять або від загального стовбура всіх еукаріотів, або від однієї з груп найдавніших водоростей. Найбільш близькі до предків найпростіших тварин (Protozoa) одноклітинні зелені водорості. Не випадково, наприклад, евглену і вольвокс, здатних і до фотосинтезу, і до гетеротрофне харчування, ботаніки відносять до типу зелених водоростей, а зоологи - до типу найпростіших тварин. За всю історію тваринного світу виникло 35 типів, з яких 9 вимерло, а 26 існують до цих пір.

Різноманітність і кількість палеонтологічних документів в історії тварин різко зростають в породах, датованих менш 570 млн. років. Протягом приблизно 50 млн. років досить швидко з'являються майже всі типи вторічнополостних тварин з міцним кістяком. Широко були поширені в морях силуру трилобіти. Виникнення типу хордових (Chordata) відноситься до часу менше 500 млн. років. Комплекси добре збережених копалин знайдені в сланцях Бергесен (Колумбія), що містять залишки безхребетних, зокрема м'якотілих організмів типу Annelida, до якого належать сучасні дощові черв'яки.

Початок палеозою зазначено освітою багатьох типів тварин, з яких приблизно третина існує в даний час. Причини такої активної еволюції залишаються неясними. У позднекембрійское час з'являються перші риби, представлені безщелепних-Agnata. У подальшому вони майже всі вимерли, з сучасних нащадків збереглися міноги. У девоні виникають щелепні риби в результаті таких великих еволюційних перетворень, як перетворення передньої пари зябрових дуг в щелепи і формування парних плавців. Перших Щелепні представляли дві групи: Променепері і лопастеперих. Майже всі нині живуть риби - нащадки Променепері. Лопастеперих представлені зараз тільки Двоякодихаючих і невеликим числом реліктових морських форм. Лопастеперих мали у плавцях кісткові опорні елементи, з яких розвинулися кінцівки перших мешканців суші. Раніше з групи лопастеперих виникли амфібії, отже, всі чотириногі хребетні мають своїм далеким предком цю зниклу групу риб.

Найбільш древні представники амфібій - ихтиостеги виявлені в верхнедевонских відкладеннях (Гренландія). Ці тварини мали п'ятипалими кінцівками, за допомогою яких вони могли переповзати по суші. Все ж таки ряд ознак (справжній хвостовій плавник, покрите дрібними лусочками тіло) свідчить про те, що ихтиостеги мешкали переважно у водоймах. Конкуренція з кистеперимі рибами змушувала цих перших земноводних займати проміжні між водою і сушею місцеперебування.

Розквіт древніх амфібій приурочений до карбону, де вони були представлені великою різноманітністю форм, що об'єднуються під назвою «стегоцефали». Серед них найбільш виділяються лабірінтодонти і крокоділообразние. Два загони сучасних амфібій - хвостаті й безногі (або червяги) - відбулися, ймовірно, від інших гілок стегоцефалів.

Від примітивних амфібій ведуть свій початок рептилії, широко розселилися на суші до кінця пермського періоду завдяки придбанню легеневого дихання і оболонок яєць, що захищають від висихання. Серед перших рептилій особливо виділяються котілозаври - невеликі комахоїдні тварини та активні хижаки - терапсид, що поступилися в тріасі місце гігантським рептиліям, динозаврам, що з'явилися 150 млн. років тому. Цілком ймовірно, що останні були теплокровними тваринами. У зв'язку з теплокровними динозаври вели активний спосіб життя, чим можна пояснити їх тривале панування і співіснування з ссавцями. Причини вимирання динозаврів (приблизно 65 млн. років тому) невідомі. Припускають, зокрема, що таке могло бути наслідком масового знищення яєць динозаврів примітивними ссавцями. Більш правдоподібною здається гіпотеза, згідно з якою вимирання динозаврів пов'язане з різкими коливаннями клімату і зменшенням рослинної їжі в крейдяному періоді.

Вже в період панування динозаврів існувала предковая група ссавців - невеликих за розміром з вовняним покровом тварин, що виникли від однієї з ліній хижих терапсид. Ссавці виходять на передній край еволюції завдяки таким прогресивним адаптацій, як плацента, вигодовування потомства молоком, більш розвинений мозок і пов'язана з цим велика активність, теплокровність. Значного різноманітності ссавці досягли в кайнозої, з'явилися примати. Третинний період був часом розквіту ссавців, але багато хто з них незабаром вимерли (наприклад, ірландський олень, шаблезубий тигр, печерний ведмідь).

Прогресивна еволюція приматів опинилася унікальним явищем в історії життя, у результаті вона призвела до виникнення людини.

Найбільш суттєві риси еволюції тваринного світу полягали в наступному: 1) Прогресивний розвиток многоклеточности і пов'язана з ним спеціалізація тканин і всіх систем органів. Вільний спосіб життя (здатність до переміщення) значною мірою визначив вдосконалення форм поведінки, а також автономізацію онтогенезу - відносну незалежність індивідуального розвитку від коливань факторів середовища на основі розвитку внутрішніх регуляторних систем. 2) Виникнення твердого скелета: зовнішнього - у членистоногих, внутрішнього - у хребетних. Такий поділ визначило різні шляхи еволюції цих типів тварин. Зовнішній скелет членистоногих перешкоджав збільшенню розмірів тіла, саме тому всі комахи представлені дрібними формами. Внутрішній скелет хребетних не обмежував збільшення розмірів тіла, досягли максимальної величини у мезозойських рептилій - динозаврів, іхтіозаврів. 3) Виникнення і вдосконалення централізовано-диференційованої стадії органінополостних до ссавців. На цій стадії відбулося розділення комах і хребетних. Розвиток центральної нервової системи у комах характеризується вдосконаленням форм поведінки по типу спадкового закріплення інстинктів. У хребетних розвинувся головний мозок і система умовних рефлексів, спостерігається яскраво виражена тенденція до підвищення середньої виживаності окремих особин.

Цей шлях еволюції хребетних привів до розвитку форм групового адаптивної поведінки, фінальним подією якого стало виникнення біосоціальних істоти - людини.

2.7. Еволюція біосфери.

З моменту виникнення життя оформилася у вигляді примітивної біосфери, і з того часу її еволюція тісно пов'язана з виникненням найрізноманітніших видів мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин. Число вимерлих видів, колись мешкали на земній кулі, визначається різними авторами від одного до декількох мільярдів (Дж. Сімпсон). Зараз виявлено понад 1,5 млн. видів. Різноманіття видів, що існували в минулому і населяють планету зараз, є результат історичного розвитку біосфери в цілому.

Згідно висунутому В. І. Вернадським закону, названому їм «другим біогеохімічним принципом», еволюція видів і виникнення стійких форм життя йшли в напрямку посилення біогенної міграції атомів у біосфері. Саме живому компоненту біосфери, а не фізико-географічним або геологічним процесам належить провідна роль у перетворенні речовини та енергії на поверхні Землі. Взаємозв'язок еволюції органічного світу з основними біогеохімічними процесами в біосфері Вернадський вбачав насамперед у біогенних міграціях хімічних елементів, тобто в «проходженні» їх через організми. Певні хімічні речовини (кальцій, вуглець) можуть концентруватися в організмах і при їх відмирання скупчуватися в мінеральних і органічних відкладеннях, у вапняках, вугіллі, торфі. Велика частина вуглекислого газу і азоту в атмосфері - продукт життєдіяльності організмів, насичення її киснем було прямо пов'язане з еволюцією фотосинтезуючих видів.

Основна структурна одиниця біосфери - біогеоценоз. Властивості біосфери, як зазначав видатний радянський еколог С. С. Шварц, значною мірою визначаються її робочими одиницями - біогеоценозами. Входячи до складу біосфери, біогеоценози, природно, пов'язані між собою. Цей зв'язок виражається в обміні живими компонентами при міграції особин, а також у постійних потоках мінеральних і органічних речовин через поверхневі і грунтові води.

Історичні перетворення біосфери в цілому складаються з еволюції біогеоценозів і в свою чергу впливають на неї. Сукупність геологічних і космічних чинників суттєво змінювала умови життя на Землі. Тому вже з моменту зародження живе пристосовувалося до цих змін, що супроводжувалося збільшенням різноманіття органічних форм. Поступово захоплення нових, раніше непридатних зон життя привів до майже повного заселення всіх можливих для існування живого місць проживання. У результаті цього все більше збільшувалася «тиск життя», загострювалася боротьба за існування між самими організмами. Біотичні фактори стають провідними в еволюції. Таким чином, еволюційні перетворення біосфери, обумовлені спільною дією біотичних і абіотичних факторів, - необхідні умови існування життя на Землі.

Проблема еволюції самої біосфери ще тільки починає розроблятися. Досить сказати, що мало досліджень, в яких би робилися спроби виділити щаблі еволюції біосфери. Ряд авторів обмежилися описом загального філогенезу життя від архею до наших днів. Виділення ж етапів в історії біосфери проводиться по головних груп організмів, що домінують у ту чи іншу епоху, у відповідності з геологічної періодизації. Виділення етапів в історії життя на Землі за домінуючим групам організмів в кембрії, ордовику, силурі і т. д. по суті є відображенням еволюції індивідуальної форми організації, так як будується в основному на порівняльно-морфологічному принципі.

Висновок.

М. М. Камшілов виділив чотири основні етапи еволюції: 1) біохімічна еволюція, що почалася приблизно 3 млрд. років тому і закінчилася до кембрію, 2) морфофизиологический прогрес, здійснюваний протягом 500 млн. років до теперішнього часу: 3) еволюція психіки, що почалася близько 250 млн. років тому з моменту появи комах; 4) еволюція свідомості, пов'язана з виникненням і розвитком людського суспільства протягом останніх 500 тис. років. У зв'язку з цим він намічає і виділення етапів еволюції біосфери. Перший етап - виникнення біотичного кругообігу, що означало формування біосфери. Другий етап - ускладнення життя на планеті, обумовлене появою багатоклітинних організмів. Третій етап - формування людського суспільства, надає своєї господарсько-економічною діяльністю все більший вплив на еволюцію біосфери (ноосфера).

Спроби виділити основні етапи еволюції біосфери заслуговують уваги вже тим, що ставлять цю проблему в якості однієї з важливих завдань сучасної еволюційної теорії.

Життя представляє собою особливу форму існування і руху матерії з двома характерними ознаками: самовідтворенням і регульованим обміном речовин з навколишнім середовищем. Всі сучасні гіпотези походження життя і спроби її моделювання «в пробірці» виходять з цих двох фундаментальних властивостей живої матерії. Експериментально вдалося встановити основні етапи, за якими могла виникати життя на Землі: синтез простих органічних сполук, синтез полімерів, близьких до нуклеїнових кислот і білків, освіта первинних живих організмів (протобионтов). Власне біологічна еволюція починається з утворення клітинної організації і надалі йде по шляху вдосконалення будови і функцій клітини, освіти багатоклітинній організації, поділу живого на царства рослин, тварин, грибів з подальшою їх диференціацією на види.

І все ж, як не була б сумнівна будь-яка з теорій про розвиток життя на землі, кожна теорія має право на існування, раз має прихильників. Але людство не зупиниться на цьому - воно буде шукати єдино правильну теорію, навіть якщо потрібно буде зруйнувати те, що є. Людство поставило перед собою болісну і солодку загадку, тепер з'явилася проблема на неї відповісти.

Список літератури

1. А. І. Опарін «Походження життя» Москва 1954

2. А. Б. Георгіївський «Дарвінізм» Москва 1985

3. Т. Ніколов «Довгий шлях життя» Москва 1986

4. Г. А. Гурєва «Чарлз Дарвін і атеїзм» Ленінград 1975


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
164кб. | скачати


Схожі роботи:
Виникнення землі Виникнення життя на землі
Виникнення життя на Землі 2
Виникнення життя на Землі
Виникнення життя на Землі
Виникнення і розвиток життя на Землі
Виникнення життя на Землі та її різноманітність
Гіпотези виникнення життя на землі
Сучасні гіпотези виникнення життя на Землі
Основні гіпотези про виникнення життя на Землі
© Усі права захищені
написати до нас