Гипотезы происхождения жизни на Земле

Существует несколько гипотез о происхождении жизни на Земле.

Согласно гипотезе креационизма, земная жизнь была создана Творцом. Представлений о Божественном сотворении мира придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений. Ни доказать, ни опровергнуть креационистическую концепцию в настоящее время невозможно.

Гипотеза вечности жизни – жизнь, как и сама Вселенная, существовала всегда и будет существовать вечно, не имея начала и конца. Вместе с тем отдельные тела и образования – галактики, звезды, пла­неты, организмы – возникают и погибают, т.е. существование во вре­мени ограничено. Жизнь могла распространяться от одной галактики к другой, и эта идея «заноса» на Землю жизни из Космоса называется панспермией.

Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни из неживой материи. Идеи о самозарождении жизни высказывались еще со времен античности. На протяжении тысячелетий люди верили в возможность постоянного самопроизвольного зарождения жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. В XVII в. Ф. Реди экспериментально показал невозможность постоянного самозарождения живого. В нескольких стеклянных сосудах он поместил кусочки мяса. Часть из них он оставил открытыми, а часть прикрыл кисеей. Личинки мух появились только в открытых сосудах, в закры­тых их не было. Отсюда принцип Реди: «живое – от живого». Оконча­тельно версия о постоянном самозарождении живых организмов была опровергнута в середине XIX в. Л. Пастером. Опыты убедительно по­казывали, что в современную эпоху живые организмы любого размера происходят от других живых организмов.

Гипотеза биохимической эволюции. По представлениям, высказанным в 20-х гг. ХХ в. А. И. Опариным, а затем Дж. Холдейном, жизнь, а точнее, живое возникло из неживой материи на Земле в результате биохимической эволюции. В настоящее время учеными предложены более или менее вероятные объяснения, каким образом в первичных условиях Земли из неживой материи постепенно, шаг за шагом, раз­вились разнообразные формы жизни. Возникновению жизни путем химической эволюции способствовали следующие условия: первона­чальное отсутствие жизни; наличие в атмосфере соединений, облада­ющих восстановительными свойствами (при почти полном отсутствии кислорода); наличие воды и биогенных веществ; наличие источника энергии (относительно высокая температура, мощные электрические разряды, высокий уровень ультрафиолетового излучения).

Механизм возникновения жизни. Возраст Земли составляет около 4,6–4,7 млрд. лет. Жизнь имеет свою историю, начавшуюся, по пале­онтологическим данным, 3–3,5 млрд. лет назад.

В 1924 г. русский академик А. И. Опарин выдвинул гипотезу о ме­ханизме зарождения жизни. В 1953 г. американские ученые С. Миллер и Г. Юри экспериментально подтвердили гипотезу образования орга­нических веществ (мономеров) из газов, присутствующих в первичной атмосфере Земли. В настоящее время имеется уже довольно много неоспоримых доказательств того, что первичная атмосфера Земли была бескислородной и вероятно состояла главным образом из водя­ных паров, водорода H₂ и углекислого газа CO₂ с небольшой приме­сью других газов (NH₃, CH₄, CO, H₂S). Возникшая на Земле жизнь постепенно изменила эти условия и преобразовала химию верхних оболочек планеты.

Согласно биохимической теории А. И. Опарина, в отсутствие кислорода и живых организмов абиогенно синтезировались простейшие органические соединения – мономеры, предшественники биологи­ческих макромолекул живого вещества и ряда других органических соединений – веществ без участия живых организмов, видимо, являлись электриче­ские разряды, ультрафиолетовое излучение, радиоактивные частицы, космические лучи, ударные волны от метеоритов, попадавших в земную атмосферу, теплота от интенсивной вулканической деятельности. В отсутствие кислорода, который мог бы их разрушить, а также живых организмов, которые использовали бы их в качестве пищи, абиогенно образовавшиеся органические вещества накапливались в Мировом океане – «первичном бульоне».

Точка зрения А.И. Опарина и его сторонников по существу сформировала гипотезу голобиоза: структурную основу доклеточного предка (биоида) составляют жизнеподобные открытые (коацерватные) микросистемы типа клеточной, способные к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма. Первичной признана белковая субстанция.

Гипотеза генобиоза состоит в следующем: первичной была макромолекулярная система, подобная гену, способная к саморепродукции. В этой гипотезе первичной признана молекула РНК. Как полагают, первые примитивные клетки появились в водной среде Земли 3,8 млрд лет на­зад. Это были анаэробные, гетеротрофные прокариоты, они питались синтезированными абиогенно органическими веществами или свои­ми менее удачливыми собратьями; энергетические потребности удо­влетворяли за счет брожения.

При увеличении численности гетеротрофных прокариотических клеток запас органических соединений в первичном океане истощался. В этих условиях значительное преимущество при отборе должны были приобрести организмы, способные к автотрофности, т.е. к син­тезу органических веществ из неорганических. Видимо, первыми автотрофными организмами были хемосинтезирующие бактерии.

Следующим этапом было развитие реакций с использованием солнечного света – фотосинтез. Для первых фотосинтезирующих бактерий источником электронов был сероводород. Значительно позже у цианобактерий (синезеленых водорослей) развился более сложный процесс получения электронов из воды. В качестве побочного продукта фотосинтеза в земной атмосфере начал накапливаться кислород. Это явилось предпосылкой для возникновения в ходе эволюции аэробного дыхания. Способность синтезировать при дыхании большее количество АТФ позволяла организмам расти и размножаться быстрее, а также усложнять свои структуры и обмен веществ.

Считают, что предками эукариот были прокариотические клетки. Согласно теории клеточного симбиогенеза, эукариотическая клетка представляет собой сложную структуру, состоящую из нескольких прокариотических клеток, которые взаимодополняют друг друга. Целый ряд данных свидетельствует о происхождении митохондрий и хлоропластов, а возможно, и жгутиков от ранних прокариотических клеток, ставших внутренними симбионтами большей по размерам анаэробной клетки. Глубокие преобразования в строении и функционировании значительно увеличили эволюционные возможности эукариот, которые, появившись всего 0,9 млрд. лет назад, смогли достигнуть многоклеточного уровня и сформировать современную флору и фауну. Для сравнения следует сказать, что с мо­мента появления первых прокариотических клеток (3,8 млрд. лет назад) до появления первых эукариотических клеток потребовалось 2,5 млрд. лет.

7.6. Многообразие живых организмов – основа устойчивости биосферы

Современное биологическое разнообразие на Земле составляет от 5 до 30 млн видов. Биологическое разнообразие – результат взаимодействия двух процессов: видообразования и вымирания. Биологическое разнообразие – наиболее ценный «ресурс» планеты.

В настоящее время на Земле описано около 3 млн видов живых организмов. В современной систематике живых организмов существует следующая иерархия таксонов: царство, отдел (тип в систематике жи­вотных), класс, порядок (отряд в систематике животных), семейство, род, вид. Кроме того, выделяют промежуточные таксоны: над- и под-царства, над- и подотделы и т.д. Ниже приведены основные крупные таксоны живых организмов, расположенные в пределах царств в по­следовательности эволюционного развития.

Прежде всего живые организмы делятся на неклеточные и клеточ­ные формы.

К неклеточным формам относится царство Вирусы.

Вирусы – внутриклеточные паразиты, проявляют свойства живых организмов, только попав внутрь клетки. Обычно вирусы состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки – капсида.

К клеточным формам относятся надцарство Прокариоты и надцарство Эукариоты.

Надцарство Прокариоты включает в себя царство Архебактерии; царство Эубактерии; царство Прокариотические водоросли, которое состоит из отделов Цианобактерии и Прохлорофиты.

Прокариоты – одноклеточные организмы, не имеют ядра. По спо­собу питания среди бактерий встречаются фототрофы, хемотрофы, сапрофиты, паразиты. Сапротрофные бактерии участвуют в разложе­нии органических останков растений и

Дата добавления: 2014-01-03