Главная Обратная связь

Дисциплины:






Гипотеза происхождения жизни в историческом прошлом в результате биохимической эволюции А. И. Опарина



С точки зрения гипотезы А. Опарина, а также с позиций современной науки возникновение жизни из неживого вещества произошло в результате естественных процессов во Вселенной при длительной эволюции материи. Жизнь есть свойство материи, которое появилось на Земле в определенный момент ее истории. Это результат процессов, протекающих сначала многие миллиарды лет в масштабе Вселенной, а потом сотни миллионов лет на Земле.

А. Опарин выделил несколько этапов биохимической эволюции, конечной целью которых явилась примитивная живая клетка. Эволюция шла по схеме:

1. Геохимическая эволюция планеты Земля, синтез простейших соединений, таких как СО2,1 ч[Н320 и т. д., переход воды из парообразного состояния в жидкое в результате постепенного охлаждения Земли. Эволюция атмосферы и гидросферы.

2. Образование из неорганических соединений органических веществ – аминокислот – и их накопление в первичном океане в результате электромагнитного воздействия Солнца, космического излучения и электрических разрядов.

3. Постепенное усложнение органических соединений и образование белковых структур.

4. Выделение белковых структур из среды, образование водных комплексов и создание вокруг белков водной оболочки.

5. Слияние таких комплексов и образование коацерватов (от лат. coacervus – сгусток, куча, накопление), способных обмениваться веществом и энергией с окружающей средой.

6. Поглощение коацерватами металлов, что привело к образованию ферментов, ускоряющих биохимические процессы.

7. Образование гидрофобных липидных границ между коацерватами и внешней средой, что привело к образованию полупроницаемых мембран, что обеспечивало стабильность функционирования коацервата.

8. Выработка в ходе эволюции у этих образований процессов саморегуляции и самовоспроизведения.

Так, по гипотезе А. Опарина, появилась примитивная форма живого вещества. Такова, по его мнению, предбиологическая эволюция вещества.

Академик В. Вернадский возникновение жизни связывал с мощным скачком, прервавшим безжизненную эволюцию земной коры. Этот скачок (бифуркация) внес в эволюцию столько противоречий, что они создали условия для зарождения жизни.

31 Многообразие форм жизни. Я без понятий что конкретно здесь надо)

Учёные выяснили, как около полумиллиарда лет назад появилась современная атмосфера. Тектоническая активность вызвала кислотные дожди, освободившие воздух от углекислого газа. Последовавшее за этим похолодание позволило планктону насытить атмосферу кислородом.

Геологи из Национального университета штата Огайо предложили новую модель насыщения земной атмосферы кислородом. Этот процесс привел к формированию слоя атмосферы, очень близкой по составу к тому, чем мы дышим сейчас.



Исследование, проведенное учеными, предполагает, что проявления тектонической активности земной коры спровоцировали эффект, обратный парниковому, около 500 миллионов лет назад. Это привело к охлаждению мирового океана, стало причиной бурного роста планктона и вылилось в резкий рост содержания кислорода в атмосфере.

Эта высокая концентрация кислорода, по всей видимости, и послужила отправной точкой для развития огромного разнообразия живых организмов на нашей планете.

Мэтью Зальцман, доцент университета Огайо, специалист в области науки о Земле, в течение 10 лет вместе со своей командой собирал доказательства изменения климата, произошедшего 500 миллионов лет назад в позднем Кембрийском периоде. Для этого они изучали химический состав разных минералов, собранных по всему земному шару. Целью работ было установить полную цепочку последовательных событий, повлекших за собой бурное развитие жизни.

Последние достижения команды американских геологов, проведенные в центральных районах США и малонаселенных австралийских территориях, выявили новое доказательство события геологического масштаба.

Количество углерода и серы в скальных породах позволяет предположить, что это событие значительно снизило температуру поверхности земли в течение 2-х миллионов лет. По геологическим меркам это очень короткий промежуток времени. До этого времени Земля представляла собой оранжерею, содержание углекислого газа в атмосфере которой превышало современный уровень в 20 раз. После охлаждения диоксид углерода уступил место кислороду, климат и состав атмосферы стал очень близок к тому, что мы имеем на сегодняшний день.

Однако к тому времени планету населяли лишь примитивные одноклеточные и многоклеточные организмы. Жизнь теплилась лишь в океанах, главным образом в форме планктона, трилобитов и губок. Ранние предки современных растений уже существовали в кембрийский период, но разнообразия живых форм не существовало.

Тем не менее, в позднем Кембрийском периоде произошло событие, именуемое не иначе как кембрийский взрыв — внезапно резкое увеличение численности живых организмов, останки которых находят в отложениях осадочных пород земной коры.

Затем в Ордовикский период Палеозойской эры, начавшийся примерно 490 миллионов лет назад, новые виды животных и растений стали появляться один за другим. В это время произошло формирование первых коралловых рифов, в это же время появились первые рыбы. В то время как представители фауны осваивали океан, растения вовсю колонизировали сушу. Подлинное разделение видов и формирование многих мелких веточек «дерева эволюции» произошло именно в Ордовикском периоде, в то время как Кембрий дал начало только самым крупным «отросткам». До сих пор ученые толком не объяснили причин возникновения огромного разнообразия живых форм. Несмотря на то, что насыщение атмосферы кислородом и стремительная эволюция шли параллельно, до сих пор не было обнаружено ни одного свидетельства в пользу того, что причиной бурного развития жизни стало именно изменение состава атмосферы.

Специалисты из Огайо изучали внезапное изменение климата в Кембрийском периоде с тех пор, как Зальцман нашел на западе Америки первое доказательство процесса уменьшения концентрации СО2 в атмосфере. За первой скальной породой последовала вторая, на этот раз уже европейская.

Нынешние же находки, сделанные в центральной части Америки и пустынях Австралии, позволяют ученому говорить, что данное событие имело мировые масштабы.

В то время как большая часть современных континентов была скрыта водами мирового океана или составляла часть Гондваны — доисторического суперконтинента, тектоническая активность выбрасывала все новые и новые горные породы на поверхность Земли, где они мгновенно разъедались кислотными дождями. Эти обильные осадки осуществляли перенос диоксида углерода из атмосферы в осадочные породы, а также способствовали выделению кислорода. Таким образом, осуществлялся процесс, обратный формированию парникового эффекта.

Однако, хотя из предыдущих работ Зальцману и было известно, что углекислый газ в атмосфере постепенно заменялся кислородом, задерживался он в ней или нет, ученым было не понятно.

Чтобы прояснить ситуацию, исследователи провели сравнения количеств так называемого «неорганического» углерода, попавшего в осадочные породы в результате кислотных дождей и углерода, образованного в ходе фотосинтеза планктоном. Так как планктон содержит различное количество изотопов углерода в зависимости от количества кислорода в атмосфере, геологи смогли выяснить, как много кислорода выделилось в этот период и насколько долго он оставался в атмосфере.

Изучение изотопного состава серы позволило ученым установить, что выделявшийся вновь кислород не поглощался сернистыми соединениями, хотя такие предположения также имели место.

В итоге Зальцман предложил, что события развивались следующим образом: тектоническая активность привела к усилению атмосферных процессов на планете, что выразилось в обильных кислотных дождях, осадивших большую часть атмосферного углекислого газа в нелетучие карбонатные минералы. Это явление привело к охлаждению планеты. Остывшие океаны стали более пригодны для жизни, что привело к чрезвычайному распространению планктона, высвободившего в ходе фотосинтеза огромные количества кислорода.

Только после этого мог произойти «кембрийский взрыв» — резкое увеличение биомассы планеты, а также формирование необычайного разнообразия живых организмов.

В качестве выводов из своей работы Зальцман предлагает задуматься о чувствительности атмосферы к содержанию углекислого газа в ней. Человек своим существованием обязан короткому мгновению в истории Земли, когда тектоническая активность привела к уменьшению концентрации СО2 в атмосфере. Глобальное охлаждение первоначально сильно ускорило развитие жизни на земле, однако 50 миллионов лет спустя, в позднем Ордовикском периоде, другая тектоническая активность — вероятнее всего, образование горной системы Аппалачи — привела к резкому похолоданию климата и смерти более 95% всех живых существ планеты.

Споры о том, является ли современное увеличение концентрации СО2 в атмосфере делом рук человека, или же это проявление одного из циклических процессов нашей планеты, не утихают и по сей день. Однако не вызывает сомнения тот факт, что природный баланс, обеспечивающий жизнь на земле, хрупок, и легко может быть нарушен!!! Аааа как страшно)))

 

32 Геологическая эра и эволючия жизни

Геологическая эра Земли от ее образования до зарождения жизни называется катархей.
Катархей (от греч. "ниже древнейшего") - эра, когда была безжизненная Земля, окутанная ядовитой для живых существ атмосферой, лишенной кислорода; гремели вулканические извержения, сверкали молнии, жесткое ультрафиолетовое излучение пронизывало атмосферу и верхние слои воды. Под влиянием этих явлений из окутавшей Землю смеси паров сероводорода, аммиака, угарного газа начинают синтезироваться первые органические соединения, возникают свойства, характерные для жизни.
Такая картина эры катархея (около 5 - 3,5 млрд. лет назад) предстает из современных исследований. Но выдвигаются и другие гипотезы. Вернадский, например, считал, что биосфера геологически вечна, т.е. что жизнь на Земле существует столько же времени, сколько и сама Земля как планета.
Архей - древнейшая геологическая эра Земли (3,5 - 2,6 млрд. лет назад).
Ко времени архея относится возникновение первых прокариот (бактерий и сине-зеленых) - организмов, которые в отличие от эукариот не обладают оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом (наследственная информация реализуется и передается через ДНК).
В отложениях архея найдены также остатки нитчатых водорослей. В этот период появляются гетеротрофные организмы не только в море, но и на суше. Образуется почва. В атмосфере снижается содержание метана, аммиака, водорода, начинается накопление углекислого газа и кислорода.
Протерозой (с греч. "первичная жизнь) - огромный по продолжительности этап исторического развития Земли (2,6 млрд.-570 млн. лет назад).
(Учеб.Биол., с.186-187)
Возникновение многоклеточности - важный ароморфоз в эволюции жизни.
Конец протерозоя иногда называют "веком медуз" - очень распространенных в это время представителей кишечнополостных.
Палеозой (от греч. "древняя жизнь") - геологическая эра (570-230 млн. лет) со следующими периодами:

· кембрий (570-500 млн.лет)

· ордовик (500-440 млн. лет)

· силур (440-410 млн. лет)

· девон (410-350 млн. лет)

· карбон (350-285 млн. лет)

· пермь (285-230 млн. лет).
Для развития жизни в раннем палеозое (кембрий, ордовик, силур) характерно интенсивное развитие наземных растений и выход на сушу животных.

· Наступивший в конце силура горообразовательный период изменил климат и условия существования организмов. В результате поднятия суши и сокращения морей климат девона был более континентальный, чем в силуре. В девоне появились пустынные и полупустынные области; на суше появляются первые леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов. Новые группы животных начинают завоевывать сушу, но их отрыв от водной среды не был еще окончательным. К концу карбона относится появление первых пресмыкающихся - полностью наземных представителей позвоночных. Они достигли значительного разнообразия в перми из-за засушливого климата и похолодания.
Так в палеозое произошло завоевание суши многоклеточными растениями и животными.
Мезозой (с греч. "средняя жизнь") - это геологическая эра (230-67 млн.лет) со следующими периодами:

· триас (230-195 млн.лет)

· юра (195-137 млн.лет)

· мел (137-67 млн.лет).
Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся. Их расцвет, широчайшая дивергенция и вымирание происходят именно в эту эру.
В мезозое усиливается засушливость климата. Вымирает множество сухопутных организмов, у которых отдельные этапы жизни связаны с водой: большинство земноводных, папоротники, хвощи и плауны. Вместо них начинают преобладать наземные формы, в жизненном цикле которых нет стадий, связанных с водой. В триасе среди растений сильного развития достигают голосеменные, среди животных - пресмыкающиеся. В триасе появляются растительноядные и хищные динозавры. Весьма разнообразны в эту эру морские пресмыкающиеся. Помимо ихтиозавров, в морях юры появляются плезиозавры.
В юре пресмыкающиеся начали осваивать и воздушную среду. Летающие ящеры просуществовали до конца мела.

В юре от пресмыкающихся возникли и птицы. На суше в юре встречаются гигантские растительноядные динозавры.
Во второй половине мела возникли сумчатые и плацентарные млекопитающие. Приобретение живорождения, теплокровности были теми ароморфозами, которые обеспечили прогресс млекопитающих.
Геологическая эра, в которую мы живем, называется кайнозой.
Кайнозой (от греч. "новая жизнь") - это эра (67 млн. лет - наше время) расцвета цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих.
Кайнозой делится на два неравных периода: третичный (67-3 млн.лет) и четвертичный (3 млн.лет - наше время).
В первой половине третичного периода широко распространены леса тропического и субтропического типа. В течение третичного периода от насекомоядных млекопитающих обособляется отряд приматов. К середине этого периода широкое распространение получают и общие предковые формы человекообразных обезьян и людей.
К концу третичного периода встречаются представители всех современных семейств животных и растений и подавляющее большинство родов.

В это время начинается великий процесс остепнения суши, который привел к вымиранию одних древесных и лесных форм и к выходу других на открытое пространство. В результате сокращения лесных площадей одни из форм антропоидных обезьян отступали вглубь лесов, другие спустились с деревьев на землю и стали завоевывать открытые пространства. Потомками последних являются люди, возникшие в конце третичного периода.
В течение четвертичного периода вымирают мамонты, саблезубые тигры, гигантские ленивцы, большерогие торфяные олени и другие животные. Большую роль в вымирании крупных млекопитающих сыграли древние охотники.

Около 10 тысяч лет назад в умеренно теплых областях Земли наступила "неолитическая революция", связанная с переходом человека от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству. Это определило видовой состав органического мира, который существует в настоящее время.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...