На камнях иногда находят отпечатки раковин моллюсков. Вероятно, много-много лет назад здесь было море. Море стало первой средой обитания живых существ на Земле. Скальные породы содержат отпечатки древнейших растений и одноклеточных организмов, очень сильно отличающихся от их современных собратьев.
У первых живых существ, обитающих в воде, не было ни головы, ни ног, ни рта. Это были маленькие массы живого вещества.
Спустя довольно много времени после появления первых живых существ в море начали развиваться живые существа, возникшие из колониальных форм. Это были первые многоклеточные животные -губки. С тех пор прошло два миллиарда лет, а губки не изменились.
Так же появились:
- медузы
- трилобиты
- плоские черви
- оникофоры
- губки
- много-щетинковые черви
- морские лилии
- древние кораллы
- наутилусы
- морские звезды
- ракоскорпионы
- мечехвосты
- аммониты
На дне моря
400 миллионов лет назад на дне моря обитали разные виды водорослей, поскольку растения в ту пору могли жить только в воде. На земле же, выступавшей над поверхностью воды, ещё не росло ни одной травинки.
Свёрнутый дом
Прошло несколько тысяч лет, и в морях появились наутилусы - моллюски с раковиной, свёрнутой в спираль. Это был их «дом». В те времена были очень многочисленны аммониты - вымершие животные с таким типом раковин. А наутилусы плавают в морях и по сей день.
3. ПЕРВЫЕ ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ
Строение первых живых организмов хотя и было гораздо совершеннее, чем у коацерватных капелек, но все же оно было несравненно проще нынешних живых существ. Естественный отбор, начавшийся в коацерватных капельках, продолжался и с появлением жизни. В течение долгого времени строение живых существ все более улучшалось, приспособлялось к условиям существования (Рис.7).
Рисунок 7. Нитевидная форма бактерий и колония бактерий
Вначале пищей для живых существ были только органические вещества, возникшие из первичных углеводородов. Но с течением времени количество таких веществ уменьшилось. В этих условиях первичные живые организмы выработали в себе способность строить органические вещества из элементов неорганической природы -- из углекислоты и воды. В процессе последовательного развития у них появилась способность поглощать энергию солнечного луча, разлагать за счет нее углекислоту и строить в своем теле из ее углерода и воды органические вещества. Так возникли простейшие растения -- сине-зеленые водоросли (Рис.8).
Рисунок 8. Сине-зеленые водоросли
Остатки сине-зеленых водорослей обнаруживаются в древнейших отложениях земной коры.
Другие живые существа сохранили прежний способ питания, но пищей им стали служить первичные растения. Так возникли в своем первоначальном виде животные.
На заре жизни и растения, и животные были мельчайшими одноклеточными существами, подобными живущим в наше время бактериям, сине-зеленым водорослям, амебам. Большим событием в истории последовательного развития живой природы стало возникновение многоклеточных организмов, т. е. живых существ, состоящих из многих клеток, объединенных в один организм. Постепенно, но значительно быстрее, чем раньше, живые организмы становились все сложнее и разнообразнее.
С образованием сложных ультра молекулярных систем (пробионтов) включающих нуклеиновые кислоты, белки ферменты и механизм генетического кода, появляется жизнь на Земле. Пробионты нуждались в различных химических соединениях -- нуклеотидах, аминокислотах и др. Из-за низкой степени генетической информации, пробионты обладали достаточно ограниченными возможностями. Дело в том, что они использовали для своего роста готовые органические соединения, синтезированные в ходе химической эволюции, и если бы жизнь на своем раннем этапе существовала только в форме одного вида организмов, то первичный бульон был бы достаточно быстро исчерпан.
Однако благодаря тенденции к приобретению большого разнообразия свойств, и в первую очередь, к возникновению способности синтезировать органические вещества из неорганических соединений с использованием солнечного света, этого не произошло.
В начале следующего этапа образуются биологические мембраны-органеллы, ответственные за форму, структуру, активность клетки (Рис. 9).
Рисунок 9. Мембранные органеллы - эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы, пластиды
Биологические мембраны построены из агрегатов белков и липидов, способных отграничить органическое вещество от среды и служить защитной молекулярной оболочкой. Предполагается, что образование мембран могло начаться еще в процессе формирования коацерватов. Но для перехода от коацерватов к живой материи были необходимы не только мембраны, но и катализаторы химических процессов -- ферменты или энзимы. Отбор коацерватов усиливал накопление белковоподобных полимеров, ответственных за ускорение химических реакций. Результаты отбора фиксировались в строении нуклеиновых кислот. Система успешно работающих последовательностей нуклеотидов в ДНК усовершенствовалась именно путем отбора. Возникновение самоорганизации зависело как от исходных химических предпосылок, так и от конкретных условий земной среды. Самоорганизация возникла как реакция на определенные условия. При самоорганизации отсеивалось множество различных неудачных вариантов, до тех пор, пока основные черты строения нуклеиновых кислот и белков не достигли оптимального соотношения с точки зрения естественного отбора.
Благодаря предбиологическому отбору самих систем, а не только отдельных молекул, системы приобрели способность совершенствовать свою организацию. Это был уже следующий уровень биохимической эволюции, который обеспечивал возрастание их информационных возможностей. На последнем этапе эволюции обособленных органических систем сформировался генетический код (Рис.10). После образования генетического кода эволюция развивается вариациями. Чем дальше она продвигается во времени, тем многочисленнее и сложнее вариации.
Рисунок 10. Генетический код в виде таблицы и графического рисунка
Однажды возникнув, жизнь стала развиваться быстрыми темпами показывая ускорение эволюции во времени. Так, развитие от первичных пробионтов до аэробных форм потребовало около 3 млрд лет, тогда как для становления человека потребовалось около 3 млн лет.
Влияние токсикантов на личиночное развитие озерной лягушки
В последние годы во всём мире сельскохозяйственной продукции, выращенной без применения пестицидов, отдаётся большое предпочтение. В практику сельского хозяйства внедряются многочисленные безъядные препараты, способные заменить пестициды...
Генетически модифицированные организмы. Принципы получения, применение
Гетеротрофные организмы. Окисление органических веществ (дыхание) для энергетического обеспечения жизнедеятельности
Гетеротрофные организмы, гетеротрофы, организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения (в отличие от автотрофных организмов...
Гигиена воды
Использование типичных кишечных организмов в качестве индикаторов фекального загрязнения (а не самих патогенных агентов) является общепризнанным принципом мониторинга и оценки микробиологической безопасности водоснабжения...
Жизнь на Марсе и спутниках Юпитера
Первые утверждения о возможности жизни на Марсе относятся к середине XVII века, когда впервые были обнаружены и опознаны полярные шапки Марса; в конце XVIII века Уильямом Гершелем было доказано сезонное уменьшение...
Эпоха великих открытий и изобретений, отметившая начало нового периода истории человечества, произвела революцию и в естественных науках. Открытие новых стран принесло сведения об огромном количестве физических фактов, неизвестных ранее...
История развития метеорологии как науки
Путешественники и мореплаватели древности уже весьма давно обратили внимание на различие климатов тех или других стран, которые им довелось посетить. Климатология, таким образом, в течение веков шла рука об руку с географией...
Концепции современного естествознания
Современная космология возникла в начале ХХ в. после создания релятивистской теории тяготения. Первая релятивистская модель, основанная на новой теории тяготения и претендующая на описание всей Вселенной, была построена А. Эйнштейном в 1917 г...
Основные проблемы генетики и роль воспроизводства в развитии живогов развитии живого
Развитие генной инженерии создало принципиально новую основу для конструирования последовательностей ДНК, нужную исследователям...
Первым представителем рода Homo многие исследователи считают Homo habilis - Человека умелого, а также Homo rudolfensis Человека рудольфского...
Основные этапы эволюции приматов
В 1959 году рядом с костными остатками Зинджантропа бойсова, впоследствии отнесенного к массивным австралопитекам, Лики обнаружил грубые каменные орудия. Искусственность обработки гальки не вызывала сомнений...
Особенности биологии и экологии Аphroditiformia Баренцева моря
Чешуйчатые многощетинковые черви с давних пор привлекают внимание исследователей. Уже Линней в десятом издании своей Systema naturae (1758) выделил в качестве самостоятельного рода Aphrodita aculeata...
Цветные озера мира
Итак, в предыдущем параграфе нашей работы мы убедились в том, что многие озера синего, голубого, зеленого, жёлтого, белого...
Человек как предмет естествознания и обществознания
Живые организмы не только улавливают свет и тепло солнца и луны, но и обладают различными механизмами, точно определяющими положение Солнца, реагирующими на ритм приливов, фазы луны и движение нашей планеты. Они растут и размножаются в ритме...
Как зарождалась жизнь на Земле? Подробности человечеству неизвестны, но краеугольные принципы установлены. Существуют две основные теории и множество второстепенных. Итак, согласно главной версии, органические компоненты попали на Землю из космоса, по другой - все произошло на Земле. Перед вами несколько самых популярных учений.
Панспермия
Как появилась наша Земля? Биография планеты уникальна, и разгадать ее люди пытаются разными способами. Есть гипотеза о том, что жизнь, существующая во Вселенной, распространяется при помощи метеороидов (небесных тел, промежуточных по размеру между межпланетной пылью и астероидом), астероидов и планет. Предполагается, что имеются формы жизни, способные выдержать воздействие (радиацию, вакуум, низкие температуры и др.). Их называют экстремофилами (в их числе бактерии и микроорганизмы).
Они попадают в обломки и пыль, которые выбрасываются в космос после сохраняя, таким образом, жизнь после гибели малых тел Солнечной системы. Бактерии могут путешествовать в состоянии покоя в течение длительного периода времени до очередного случайного столкновения с другими планетами.
Они также могут смешиваться с протопланетными дисками (плотное газовое облако вокруг молодой планеты). Если на новом месте «стойкие, но сонные солдатики» попадают в благоприятные условия, то становятся активными. Начинается процесс эволюции. История разгадывается при помощи зондов. Данные с приборов, побывавших внутри комет, свидетельствуют: в подавляющем большинстве случаев подтверждается вероятность того, что все мы «немного инопланетяне», так как колыбель жизни - космос.
Биопоэз
А вот еще одно мнение относительно того, как зарождалась жизнь. На Земле есть живое и неживое. Некоторые науки приветствуют абиогенез (biopoesis), объясняющий, как в ходе естественного преобразования биологическая жизнь появилась из неорганической материи. Большинство аминокислот (их еще называют строительными блоками всех живых организмов) могут образовываться при помощи природных химических реакций, не имеющих отношения к жизни.
Это подтверждает эксперимент Мюллера-Юри. В 1953 году ученый пропустил электричество через смесь газов и получил несколько аминокислот в лабораторных условиях, имитирующих условия ранней Земли. Во всех живых существах аминокислоты трансформируются в белки под воздействием хранителей генетической памяти нуклеиновых кислот.
Последние синтезируются самостоятельно биохимическим путем, и белки ускоряют (катализируют) процесс. Какая же из органических молекул первая? И как они вступили во взаимодействие? Абиогенез находится в процессе поиска ответа.
Космогонические веяния
Это учение о в космосе. В определенном контексте космической науки и астрономии, термин относится к теории создания (и изучения) Солнечной системы. Попытки тяготения к натуралистической космогонии не выдерживают критики. Во-первых, существующие научные теории не могут объяснить главного: как появилась сама Вселенная?
Во-вторых, нет никакой физической модели, объясняющей самые ранние моменты существования Вселенной. В упомянутой теории отсутствует понятие квантовой гравитации. Хотя струнные теоретики гласит, что элементарные частицы возникают в результате колебаний и взаимодействия квантовых струн), исследующие происхождение и последствия Большого взрыва (петлевая квантовая космология), с этим не согласны. Они считают, что имеют формулы, позволяющие описать модель в рамках полевых уравнений.
При помощи космогонических гипотез люди объясняли однородность движения и состава небесных тел. Задолго до того, как появилась жизнь на Земле, материя заполняла все пространство и затем эволюционировала.
Эндосимбионт
Эндосимбиотическая версия была впервые сформулирована русским ботаником Константином Мережковским в 1905 г. Он считал, что некоторые органеллы возникли как свободноживущие бактерии и были приняты в другую клетку в качестве эндосимбионтов. Митохондрии развились из протеобактерий (в частности, Rickettsiales или близких родственников) и хлоропластов от цианобактерий.
Это позволяет предположить, что множественные формы бактерий вступили в симбиоз с образованием эукариотической клетки (эукариоты - клетки живых организмов, содержащие ядро). Горизонтальному переносу генетического материала между бактериями также способствуют симбиотические отношения.
Возникновению разнообразия форм жизни, возможно, предшествовал последний общий Предок (LUA) современных организмов.
Спонтанное зарождение
До начала 19 века люди, как правило, отрицали "внезапность" в качестве объяснения того, как зарождалась жизнь на Земле. Неожиданное самозарождение определенных форм жизни из неживой материи казалось им неправдоподобным. Зато они верили в существование гетерогенеза (смена способа размножения), когда одна из форм жизни происходит от другого вида (к примеру, пчелы из цветов). Классические представления о самозарождении сводятся к следующему: некоторые сложные живые организмы появились благодаря разложению органических веществ.
Согласно Аристотелю, это была легко наблюдаемая истина: тля возникает из росы, которая падает на растения; мухи - из испортившихся продуктов, мыши - из грязного сена, крокодилы - из гниющих бревен на дне водоемов и так далее. Теория спонтанного поколения (опровергаемая христианством) тайно просуществовала не один век.
Принято считать, что теория была окончательно опровергнута в XIX веке опытами Луи Пастера. Ученый не занимался изучением зарождения жизни, он изучал появление микробов, чтобы получить возможность борьбы с инфекционными болезнями. Однако доказательства Пастера носили уже не спорный, а строго научный характер.
Теория глины и Последовательное сотворение
Возникновение жизни на основе глины? Такое возможно? Шотландский химик по имени А. Дж. Кернс-Смит из университета Глазго в 1985 году является автором такой теории. Опираясь на аналогичные предположения других ученых, он утверждал, что органические частицы, оказавшись между слоями глины и взаимодействуя с ними, перенимали способ хранения информации и роста. Таким образом, ученый считал «глиняный ген» первичным. Изначально минерал и зарождающаяся жизнь существовали вместе, а на определенном этапе "разбежались".
Идея разрушения (хаоса) в зарождающемся мире проложила путь к теории катастрофизма как к одному из предшественников теории эволюции. Ее сторонники считают, что Земля в прошлом была затронута внезапными, недолговечными, бурными событиями, а настоящее является ключом к прошлому. Каждая очередная катастрофа разрушала существующую жизнь. Последующее творение возрождало ее уже отличной от предыдущей.
Материалистическое учение
А вот еще одна версия относительно того, как зарождалась жизнь на Земле. Ее выдвинули материалисты. Они считают, что жизнь появилась в результате растянутых во времени и пространстве постепенных химических преобразований, которые, по всей вероятности, происходили почти 3,8 млрд лет тому назад. Такое развитие называют молекулярным, оно затрагивает область дезоксирибонуклеиновых и рибонуклеиновых кислот и протеинов (белков).
Как научное течение учение возникло в 1960 годы, когда проводились активные исследования, затрагивающие молекулярную и эволюционную биологию, генетику популяций. Ученые тогда пытались понять и подтвердить недавние открытия, касающиеся нуклеиновых кислот и белков.
Одной из ключевых тем, которые стимулировали развитие этой области знаний, была эволюция ферментативной функции, использование дивергенции нуклеиновой кислоты в качестве "молекулярных часов". Ее раскрытие способствовало более глубокому изучению дивергенции (разветвления) видов.
Органическое происхождение
О том, как появилась жизнь на Земле, сторонники этого учения рассуждают так. Образование видов началось давно - более 3,5 млрд лет назад (цифра обозначает период, в который жизнь существует). Вероятно, сначала шел медленный и постепенный процесс преобразования, а затем начался быстрый (в рамках Вселенной) этап совершенствования, перехода из одного статического состояния в другое под влиянием существующих условий.
Эволюция, известная как биологическая или органическая, - это процесс изменения с течением времени одного или нескольких наследуемых признаков, обнаруженных в популяциях организмов. Наследственные черты - особые отличительные признаки, в том числе анатомические, биохимические и поведенческие, которые передаются от одного поколения к другому.
Эволюция привела к разнообразию и разностороннему развитию всех живых организмов (диверсификации). Наш красочный мир Чарльз Дарвин охарактеризовал как «бесконечные формы, самые красивые и самые замечательные». Складывается впечатление, что зарождение жизни - история без начала и конца.
Особое творение
Согласно этой теории, все формы жизни, которые существуют сегодня на планете Земля, созданы Богом. Адам и Ева - первые мужчина и женщина, созданные Вседержителем. Жизнь на Земле началась с них, - считают христиане, мусульмане и евреи. Три религии сошлись в том, что Бог создал вселенную в течение семи дней, сделав шестой день кульминацией труда: сотворил из праха земного Адама и из его ребра Еву.
На седьмой день Бог отдыхал. Затем он вдохнул в и отправил ухаживать за садом под названием Эдем. В центре росли Древо жизни и Древо познания добра. Бог разрешил есть плоды всех деревьев в саду, кроме Дерева познания («ибо в тот день, который вы вкусите их, умрете»).
Но люди ослушались. В Коране говорится, что попробовать яблоко предложил Адам. Бог простил грешников и послал обоих на землю в качестве своих представителей. И все же... Откуда на Земле появилась жизнь? Как видите, однозначного ответа не существует. Хотя современные ученые все больше склоняются к абиогенной (неорганической) теории возникновения всего живого.
Представляем вам старейшие живые организмы, существующие на нашей планете по сей день. Эти древние организмы зародились миллионы лет назад и продолжают существовать совместно с нами.
Цианобактерии
Окаменелости цинобактерий возрастом 3,5 миллиарда были обнаружены в Западной Австралии. Цианобактерии, или сине-зеленые водоросли, является одним из видов бактерий, способных к фотосинтезу. Считается, что это сыграло определенную роль в формировании атмосферы Земли и сделало ее пригодной для жизни.
Губки
Губки появились 580 миллионов лет назад. Такие древне представители были найдены в Австралии, Китае и Монголии.
Медузы
Медузы появились 505 миллионов лет назад и относятся к группе кишечнополостных. К этой же группе относятся и кораллы, морские анемоны и другие обитатели морей.
Мечехвосты
Появились 450 миллионов лет назад. Мечехвостов считают живыми ископаемые. Эти членистоногие обитают в неглубоких океанических водах с мягким песчаным или илистым дном.
Латимерия
Эта редкая рыба появилась 400 миллионов лет назад. Последний экземпляр был пойман в 1998 году.
Гинкго
Появившееся 270 миллионов лет назад, Гинкго является единственным живым представителем гинкговых растений. Геологические катаклизмы почти полностью стерли этот вид с лица Земли.
Наутилус
Еще одно живое ископаемое, зародившееся 235 миллионов лет назад. Наутилус появился в конце триасового периода. Наутилусы встречаются в западной части Тихого океана.
Осетры
Осетры появились 200 миллионов лет назад и также относятся к ряду живых ископаемых, хоть они и изменились в процессе эволюции.
Martialis Heureka
Этот наиболее примитивный вид муравьев возник 100 миллионов лет назад и за все это время практически не изменился. Вид был обнаружен в бассейне Амазонки в 2000 году. Муравьи живут под землей.
Вопрос 1. Какие растения относятся к низшим? В чём их отличие от высших?
К низшим растениям относятся разнообразные водоросли. Отличительной особенностью водорослей от высших растений, является отсутствие дифференциации на ткани и органы (листья, стебель и корень). Тело водорослей состоит из одной клетки или многоклеточные.
Вопрос 2. Какая группа растений в настоящее время занимает господствующее положение на нашей планете?
В настоящее время занимают господствующее положение на нашей планете растения, которые называются покрытосеменными, или цветковыми.
Вопрос 1. На основании каких данных можно утверждать, что растительный мир развивался и усложнялся постепенно?
Если проследить, как усложняется строение растений от водорослей до цветковых, какие способы размножения, какие появляются ткани и органы, где живут. То можно сказать, что по мере развития жизни на Земле растительный мир развивался и усложнялся постепенно. У водорослей нет тканей и органов. У высших споровых появляется прообраз тканей и органов. У голосеменных и цветковых эти ткани усложняются. Способы размножения усложняются от простого деления клетки у водорослей до двойного оплодотворения у цветковых. Водоросли живут в воде, мхи – во влажной среде, покрытосеменные живут и в воде и на суше (хватает и атмосферных осадков).
Вопрос 2. Где появились первые живые организмы?
Первые живые организмы появились в воде примерно 3,5-4 млрд лет назад. Простейшие одноклеточные организмы по строению были схожи с бактериями.
Вопрос 3. Какое значение имело появление фотосинтеза?
С появлением фотосинтеза в атмосфере стал накапливаться кислород. Состав воздуха стал постепенно приближаться к современному, то есть в основном включать азот, кислород и небольшое количество углекислого газа. Такая атмосфера способствовала развитию более совершенных форм жизни.
Вопрос 4. Под влиянием каких условий древние растения перешли от водного образа жизни к наземному?
Переход растений к наземному образу жизни, по-видимому, был связан с существованием периодически заливавшихся и освобождавшихся от воды участков суши (из-за колебаний земной коры). В это время на земном шаре был влажный и тёплый климат. Начался переход некоторых растений от водного к наземному образу жизни. У древних многоклеточных водорослей строение постепенно усложнялось, и они дали начало первым наземным растениям.
Вопрос 5. Какие древние растения дали начало папоротниковидным, а какие - голосеменным растениям?
От риниофитоподобных растений произошли древние плауны, хвощи и папоротники и, по-видимому, мхи, у которых уже были стебли, листья, корни.
В конце каменноугольного периода климат Земли почти повсеместно стал суше и холоднее. Древовидные папоротники, хвощи и плауны постепенно вымирали. Появились примитивные голосеменные растения - потомки некоторых древних папоротниковидных. Происхождение голосеменных от древних папоротниковидных доказывает многие черты сходства между этими растениями.
Вопрос 6. В чём преимущество семенных растений перед споровыми?
Растения, размножавшиеся семенами, лучше приспособились к жизни на суше, чем растения, размножавшиеся спорами. Это связано с тем, что возможность оплодотворения у них не зависит от наличия воды во внешней среде. Особенно явно превосходство семенных растений над споровыми проявилось, когда климат стал менее влажным.
У покрытосеменных растений появились генеративные органы – семя, плод, цветок. Только у них семена развиваются внутри плода и защищены околоплодником. Имеются древесные, кустарниковые и травянистые формы.
Задания для любознательных
Летом исследуйте крутые берега рек, склоны глубоких оврагов, карьеров, куски каменного угля, известняка. Найдите окаменевшие древние организмы или их отпечатки. Зарисуйте их. Постарайтесь определить, к каким древним организмам они принадлежат.
