Происхождение жизни

Несмотря на огромные успехи науки последних лет, от нее сегодня, как и во времена В.И.Вернадского, остаются пока скрытыми основные детали важнейшей земной тайны - «происхождения жизни» на нашей планете, возникновения биосферы.

По современным представлениям, жизнь на Земле существует, практически, столько же, сколько существует и сама Земля. Первичная атмосфера состояла, преиущественно, из диоксида углерода, а выходящие глубинные газы, кроме того, содержали воду, серные соединения и азот. Молекулярная биология изучает эволюционные отношения между живыми организмами на основании нуклеотидных* последовательностей ДНК. Согласно молекулярной филогении, первые организмы были прокариотами* - археями и бактериями. Первые прокариоты появились на Земле в условиях почти кипящего океана, при исключительной сейсмической активности и очень высоком уровне коротковолновой радиации, т.е. жизнестойкость их была невероятна. Интересно, что ультрафиолет, губительная роль которого для современных живых организмов известна, в начале эволюции мог быть источником энергии для предбиологического синтеза органических молекул. Несмотря на неполноту летописи, мы знаем, что прокариоты создали сложные экосистемы уже 3,5 млрд. лет назад. Ранняя жизнь базировалась на окислительно-восстановительных реакциях веществ, поступающих из глубины Земли в гидротермальных источниках, т.е. источником вещества и энергии были неорганические и органические вещества Земли. Такие экосистемы, которые используют поступающие из недр Земли вещества, не имели решающей роли в определении лика планеты: в геологической летописи нет следов эпох, характеризующихся сероводородной или метановой атмосферой. Со временем, однако, некоторые организмы научились потреблять продукты обмена других организмов. Так сформировались микробные сообщества с замкнутым круговоротом веществ. Появление фотосинтезирующих организмов и накопление кислорода в атмосфере около 2 млрд. лет назад, способствовало новому взрыву биоразнообразия, включая появление эвкариот* путем симбиогенеза*.. Данные о последовательности нуклеотидов 16S pPHK позволяют предположить, что эвкариоты как одна из трех главных ветвей эволюционного древа жизни имеют историю почти столь же длительную, как прокариоты. Однако, древнейшие эвкариоты могли быть простыми анаэробными гетеротрофами, которые не имели значения в ранних экосистемах. Эвкариоты могли достичь своего эволюционного развития только в результате эндосимбиоза с бактериями. Одна из групп ранних эвкариот включила протеобактерию, способную к кислородному дыханию. Со временем, эти "гости" стали биологически интегрированными с их хозяевами, создав более сложную форму жизни. Потомки этих бактерий до сих пор существуют как митохондрии в клетках современных организмов, в том числе и наших с вами. Другие ранние эвкариоты дополнительно захватили цианобактерии, иначе, синезеленые водоросли, в массе развивающиеся в современных водоемах, и тогда говорят, что водоем «цветет». Эти «гости» сходным путем превратились в хлоропласты и дали эвкариотным водорослям возможность фотосинтезировать. Интересно, что по современным системным взглядам на эволюцию, кислород изначально являлся продуктом жизнедеятельности бактерий, который не употреблялся и даже был вредным для организмов. Выделение его в значительных количествах сначала привело к образованию локальных кислородных "карманов", а затем к их выворачиванию, по образному выражению Г.А. Заварзина, т.е. уже к кислородной биосфере, с без кислородными карманами в ней. Бурное развитие эвкариот началось около 1 млрд. лет назад, на фоне уже сформировавшихся основных круговоротов вещества в биосфере. За последующим подъемом содержания атмосферного кислорода на планете появились наземные растения и крупные животные. Началась современная эра, более хорошо известная по палеонтологической летописи. Одним из важных достижений последних 40 лет исследований явилось положение, что жизнь эволюционировала вместе со средой обитания,"биологическая" и "физическая" эволюция Земли происходили одновременно и представляли собой единый биогеохимический цикл. И все же первый шаг перехода неживого в живое пока еще скрыт от нас.

Все многообразие гипотез появления живого вещества на нашей планете распадается на три основные группы:

Дата добавления: 2015-06-29