Evoluzione del mondo biologico - Guida allo studio (Vorontsov N.N.) - Capitolo: Sviluppo di idee sull'origine della vita online. È possibile l'emergere della vita sulla terra?Perché è impossibile il riemergere della vita sulla terra?

così come la dipendenza delle prime fasi di sviluppo di molti organismi dall'ambiente acquatico, la notevole diversità e ricchezza della fauna marina rispetto alla terraferma.

Il punto di vista è diffuso, secondo il quale l'ambiente più favorevole per l'emergere della vita erano le regioni costiere dei mari e degli oceani. Qui, all'incrocio tra mare, terra, aria, sono state create condizioni favorevoli per la formazione di composti organici complessi necessari per l'emergere della vita.

Negli ultimi anni l'attenzione degli scienziati è stata attirata dalle regioni vulcaniche della Terra come una delle possibili fonti dell'origine della vita. Quando i vulcani eruttano, viene rilasciata un'enorme quantità di gas, la cui composizione coincide in gran parte con la composizione dei gas che formavano l'atmosfera primaria della Terra. Inoltre, l'alta temperatura favorisce le reazioni.

Nel 1977, nelle fosse oceaniche furono scoperti i cosiddetti "fumatori neri". A una profondità di diverse migliaia di metri, a una pressione di centinaia di atmosfere, dai "tubi" esce acqua con una temperatura di +200. . .+300°С, arricchito con gas caratteristici delle regioni vulcaniche. Decine di nuovi generi, famiglie e persino classi di animali sono stati scoperti attorno alle pipe dei "fumatori neri". Anche i microrganismi sono estremamente diversi, tra i quali predominano i batteri dello zolfo. Forse la vita ha avuto origine nelle profondità dell'oceano in condizioni di differenza di temperatura fortemente contrastanti (da +200 a +4°C)? Quale vita era primaria: acqua o terra? Le risposte a queste domande vanno date alla scienza del futuro.

La vita è possibile sulla Terra? adesso? Il processo di apparizione di organismi viventi da semplici composti organici è stato estremamente lungo. Affinché la vita esplodesse sulla Terra, ci volle un processo evolutivo che durò molti milioni di anni, durante il quale i probionti sperimentarono una selezione a lungo termine per la resistenza, per la capacità di riprodurre i propri simili, per la formazione di enzimi che controllano tutto processi chimici negli esseri viventi. La fase pre-vita era apparentemente lunga. Se ora sulla Terra da qualche parte in aree di intensa attività vulcanica e piuttosto complesse composti organici, allora la probabilità di un'esistenza a lungo termine di questi composti è trascurabile. Saranno immediatamente utilizzati da organismi eterotrofi. Lo capì anche Ch. Darwin, che scrisse nel 1871: “Ma se ora (oh, che grande se!) in qualche serbatoio caldo contenente tutti i sali di ammonio e fosforo necessari e accessibile alla luce, al calore, all'elettricità, ecc. , si era formata chimicamente una proteina, capace di ulteriori trasformazioni sempre più complesse, quindi questa sostanza sarebbe stata immediatamente distrutta o assorbita, cosa impossibile nel periodo precedente l'emergere degli esseri viventi.

In questo modo, conoscenza moderna sull'origine della vita sulla Terra portano alle seguenti conclusioni:

La vita ha avuto origine sulla Terra in modo abiogenico. L'evoluzione biologica è stata preceduta da una lunga evoluzione chimica.

L'emergere della vita è una fase dell'evoluzione della materia nell'universo.

La regolarità delle fasi principali dell'emergere della vita può essere verificata sperimentalmente in laboratorio ed espressa nel seguente schema: atomi ---- * - molecole semplici -- ^ macromolecole -- > sistemi ultramolecolari (probions) -- > organismi unicellulari.

L'atmosfera primaria della Terra aveva un carattere ristoratore. Per questo motivo, i primi organismi erano eterotrofi.

I principi darwiniani della selezione naturale e della sopravvivenza del più adatto possono essere trasferiti ai sistemi prebiologici.

Attualmente, il vivente viene solo dal vivo (biogenico). La possibilità del riemergere della vita sulla Terra è esclusa.

CONTROLLATI

\ . Basato caratteristiche comparative coacervano goccioline e organismi viventi, dimostrano che la vita sulla Terra potrebbe essere sorta in modo abiogenico.

2. Perché il riemergere della vita sulla Terra è impossibile?

3. Tra gli organismi viventi, i più primitivi sono i micoplasmi. Sono più piccoli di alcuni virus. Tuttavia, in una cellula così minuscola c'è un insieme completo di molecole vitali: DNA, RNA, proteine, enzimi, ATP, carboidrati, lipidi, ecc. I micoplasmi non hanno organelli, ad eccezione della membrana esterna e dei ribosomi. Cosa significa l'esistenza di tali organismi?

STORIA DELLA TERRA E METODI DEL SUO STUDIO

L'immagine del processo evolutivo dal suo inizio ai giorni nostri è ricreata dalla scienza della vita antica - paleontologia. I paleontologi tracciano epoche lontane nel tempo dai resti fossili di organismi passati conservati negli strati terrestri. Pertanto, gli strati geologici possono essere chiamati figurativamente pagine e capitoli della cronaca su pietra della storia della Terra. Ma è possibile determinare con precisione la loro età, e allo stesso tempo l'età degli organismi fossili contenuti in questi strati?

Metodi di geocronologia. Esistono vari metodi per determinare l'età dei resti fossili e degli strati rocciosi. Tutti loro sono divisi in relativi e assoluti. Metodi geocronologia relativa basato sull'idea che di più

lo strato superficiale è sempre più giovane di quello sottostante. Tiene anche conto del fatto che ogni epoca geologica è caratterizzata dal proprio aspetto specifico: un insieme specifico di animali e piante. Sulla base dello studio della sequenza di stratificazione degli strati della sezione geologica, viene redatto uno schema della disposizione degli strati (schema stratigrafico) di questa zona. I dati paleontologici consentono di identificare specie identiche o simili negli strati di varie sezioni geologiche di diversi paesi e continenti. Sulla base della somiglianza delle forme fossili, si trae una conclusione sul sincronismo degli strati contenenti i cosiddetti fossili guida, ovvero su loro appartenente allo stesso stesso volta.

Metodi geocronologia assoluta si basano sulla radioattività naturale di alcuni elementi chimici. Per la prima volta propone di utilizzare questo fenomeno come standard di tempo Piero Curie (1859-1906). La rigorosa costanza del tasso di decadimento radioattivo ha portato all'idea di sviluppare un'unica scala cronologica accurata della storia della Terra. Più tardi questa domanda fu sviluppata da E. Rutherford (1871-1937) e altri scienziati-

Per determinare l'età assoluta si utilizzano isotopi radioattivi "di lunga durata", atti a studiare l'età degli strati più antichi della Terra. Il tasso di decadimento di un isotopo radioattivo è espresso dall'emivita. Questo è il tempo durante il quale qualsiasi numero iniziale di atomi viene dimezzato.Conoscendo l'emivita dell'isotopo corrispondente e misurando il rapporto tra la quantità di un isotopo radioattivo e i suoi prodotti di decadimento, si può determinare l'età di una particolare roccia. Ad esempio, l'emivita dell'uranio-238 è di 4,498 miliardi di anni. Un chilogrammo di uranio, indipendentemente dalle rocce in cui si trova, dopo 100 milioni di anni fornisce 13 g di piombo e 2 g di elio. Di conseguenza, più piombo di uranio in una roccia, più vecchia è la stessa e lo strato che lo comprende. Questo è il principio di funzionamento dell '"orologio radioattivo". L'esempio considerato illustra il metodo più antico di geocronologia isotopica: il piombo. È così chiamato perché l'età delle rocce è determinata dall'accumulo di piombo durante il decadimento dell'uranio e del torio. Come risultato del decadimento radioattivo dell'uranio-238, sorge piombo-206, uranio-235, piombo-207 e durante il decadimento del torio-232 - piombo-208.

A seconda del prodotto finale del decadimento radioattivo, sono stati sviluppati anche altri metodi di geocronologia isotopica: elio, carbonio, potassio-argon, ecc.

Per determinare l'età geologica fino a 50 mila anni, il metodo del radiocarbonio è ampiamente utilizzato. Si basa sul fatto che sotto l'azione del raggio cosmico e dell'atmosfera terrestre, l'azoto viene convertito in radioattivo n: utopo di carbonio "C, con un'emivita di 5750 anni. Negli organismi viventi, a causa del costante scambio con nell'ambiente, la concentrazione dell'isotopo radioattivo del carbonio è costante, mentre dopo la morte e la cessazione dello scambio

sostanze, l'isotopo radioattivo "" * C inizia a decomporsi. Conoscendo l'emivita, puoi determinare con precisione l'età dei residui organici: carbone, rami, torba, ossa. Questo metodo fa risalire le epoche delle glaciazioni, le fasi dell'antica civiltà umana, ecc.

Negli ultimi anni il metodo dendrocronologico è stato sviluppato con successo. Dopo aver studiato l'influenza delle condizioni meteorologiche sulla crescita degli anelli di crescita sul legno, i biologi hanno scoperto che l'alternanza di anelli di crescita bassa e alta fornisce un'immagine unica. Compilando una curva di incremento medio del legno per ciascuna regione, è possibile datare qualsiasi pezzo di legno con una precisione di un anno. Così, ad esempio, gli archeologi sovietici datano accuratamente l'età del legno usato per costruire l'antica Novgorod.

Come gli anelli degli alberi, riflettono i cicli giornalieri, stagionali e annuali delle linee di crescita dei coralli. In questi invertebrati marini, la parte esterna dello scheletro è ricoperta da un sottile strato calcareo chiamato epiteca. Con una buona conservazione, sull'epntec sono visibili anelli chiari, il risultato di un cambiamento periodico nella velocità di deposizione del carbonato di calcio. Queste formazioni sono raggruppate in cinture. Il paleontologo americano J. Wells lo dimostrò a Hall (1963). linee circolari e le cinture sull'epiteco corallino sono formazioni diurne e annuali. Indagando sui tipi moderni di coralli che formano la barriera corallina, ha contato circa 360 linee nella loro zona annuale, cioè ogni linea corrispondeva a un aumento in un giorno. È interessante notare che i coralli vissuti circa 370 milioni di anni fa hanno da 385 a 399 linee nella zona annuale. Sulla base di ciò, J. Wells è giunto alla conclusione che il numero di giorni in un anno in quel lontano periodo geologico era maggiore che nella nostra era. Infatti, come dimostrano calcoli astronomici e dati paleontologici, la Terra ruotava più velocemente e quindi la durata della giornata era di circa 22 ore. Conoscere la sequenza di apparizione di alcuni organismi e l'età dei vari strati la crosta terrestre, gli scienziati in termini generali hanno compilato una cronologia della storia del nostro pianeta e hanno descritto lo sviluppo della vita su di esso.

Calendario la storia della terra. La storia della Terra è divisa in lunghi periodi di tempo - era. Le epoche sono divise in ecceterariod, periodi - su era, epoca - su secolo.(Nella tabella è presentato il calendario della storia della Terra.)

La divisione in epoche e periodi non è casuale. La fine di un'era e l'inizio di un'altra furono segnate da significative trasformazioni della faccia della Terra, un cambiamento nel rapporto tra terra e mare, intensi processi di costruzione della montagna -

Nome ur origine greca: Cinese -al di sotto dell'anticoarcaico - antico, Proterozoico - vita primaria,Paleozoico - vita antica,mesozoico - vita media.cenozoico- nuova vita (fig. 40).

j 55

Ascesa dei mammiferi

Ascesa dei rettili

Ascesa degli anfibi

conquista della terra

antichi vertebrati

L'aspetto dello schermo dell'ozono

Spugne, vermi

archeociti

Formazione di minerali di ferro di Kursk

I polipi idroidi sono multicellulari. Alghe verdi, se eucarioti. L'aspetto dei suoli Alghe blu-verdi.

emergenza vita

Vulcanismo, condensazione del vapore acqueo, accumulo di secondario atmosfera

Formazione scolastica la crosta terrestre

Formazione del pianeta

Figura 40. Storia dello sviluppo della vita sulla Terra

Geocronologico tavolo

		Durata (in milioni di anni)	dall'inizio ai giorni nostri (in milioni di anni)
Cenozoico	Olocene quaternario 0,02 0,02 Pleistocene 1,5 1,5
	Pliocene terziario 11 Neogene

Continuazione

	paleogene	Oligocen Eocene Paleocene
		Tardi presto
		Tardi presto
Paleozoico mesozoico		Tardo Medio Primo
		Tardi presto
		Medio Precoce
		Tardo Medio Primo
		Tardi presto
		Tardo Medio Primo
		Tardo Medio
Proterozoico	Riphean tardo proterozoico
	Riphean tardo proterozoico	Tardo Medio Primo
		Proterozoico
		Proterozoico precoce
			1100--1400 3500-3800
catarchico

CONTROLLATI

1. Qual è l'essenza dei principali metodi di datazione delle rocce e dei resti fossili di organismi?

2. Qual è il principio di funzionamento dell'"orologio radioattivo"?

3. Qual è il calendario della storia della Terra?

LO SVILUPPO DELLA VITA NEL PRECAMBRIANO

Fino a poco tempo, i paleontologi potevano approfondire la storia della vita solo per 500-570 milioni di anni e il resoconto della documentazione paleontologica iniziò dal periodo Cambriano. Nei depositi precambriani per molto tempo non è stato possibile trovare resti di organismi. Ma se tieni presente che 7/8 storia geologica La terra è occupata dal Precambriano, è comprensibile sviluppo veloce negli ultimi anni la paleontologia.

Archeo. I dati paleontologici degli strati sedimentari più antichi indicano che lo stadio di evoluzione pre-organismi durò 1,5-1,6 miliardi di anni dopo la formazione della Terra come pianeta. Catarchaeum era uno "spettacolo senza spettatori". La vita sorse sull'orlo di katarchea e archaea. Ciò è dimostrato dai ritrovamenti di resti microbici nelle prime rocce Archeane di età compresa tra 3,5 e 3,8 miliardi di anni. Poco si sa della vita nell'Archeano. Le rocce archeane contengono un gran numero di grafite. Si ritiene che la grafite provenga dai resti di composti organici che facevano parte degli organismi viventi. Questi erano cellulari sui "carioti - batteri e blu-verde. I prodotti dell'attività vitale di questi microrganismi primitivi sono anche le più antiche rocce sedimentarie (stromatoliti) - formazioni calcaree sotto forma di pilastri che si trovano in Canada, Australia, Africa, Urali e Siberia. Le rocce sedimentarie di ferro, nichel, manganese hanno una base batterica. Fino al 90% delle riserve mondiali di zolfo sono dovute all'attività vitale dei batteri dello zolfo. Molti microrganismi partecipano attivamente alla formazione di colossali risorse minerarie ancora poco esplorate sul fondo degli oceani. Sono presenti depositi di ferro, manganese, rame, nichel, cobalto. Il ruolo dei microrganismi è importante anche nella formazione di scisti bituminosi, petrolio e gas.

Blu-verde, i batteri si diffondono rapidamente nell'Archeano e diventano i padroni del pianeta. Questi organismi non avevano un nucleo separato, ma avevano un sistema metabolico sviluppato e la capacità di riprodursi. Il blu-verde, inoltre, possedeva un apparato di fotosintesi. L'aspetto di quest'ultimo fu la più grande aromirfosi nell'evoluzione della natura vivente e aprì una delle vie (probabilmente specificamente terrestri) per la formazione di ossigeno libero.

Entro la fine dell'Archeano (2,8-3 miliardi di anni fa), il primo

alghe coloniali, i cui resti fossili si trovano in Australia, Africa, Unione Sovietica.

La ricerca paleontologica completerà gradualmente il quadro della vita nelle prime fasi della sua evoluzione. Finora, la cronologia di quel lontano tempo è delineata solo schematicamente. Cronaca di pietraè già iniziato, ma tracce di "scrittura" e.tse sono molto rare-

L'ipotesi dell'ozono schermo. La fase più importante nello sviluppo della vita sulla Terra è strettamente connessa con il cambiamento della concentrazione di ossigeno nell'atmosfera e la formazione dello schermo di ozono. Questa ipotesi è stata espressa dagli scienziati americani G. Berkner e L. Marshall alla fine degli anni '60 del nostro secolo. Ora è confermato dai dati di biogeochimica e paleontologia. Grazie all'attività vitale dei verdi-blu, il contenuto di ossigeno libero nell'atmosfera ^ " è aumentato notevolmente. Il raggiungimento del cosiddetto "punto Pasteur" di concentrazione di ossigeno - 1% della sua concentrazione nell'atmosfera moderna - ha creato i prerequisiti per la manifestazione del meccanismo aerobico di dissimilazione-respirazione processi anaerobici (privi di ossigeno) L'emergere della respirazione è stata una grande aromorfosi, a seguito della quale il rilascio di energia per i processi vitali è aumentato molte volte.

L'accumulo di ossigeno ha portato all'emergere di uno schermo primario di ozono negli strati superiori della biosfera, che ha aperto vasti orizzonti per il fiorire della vita, poiché ha impedito la penetrazione dei raggi ultravioletti distruttivi nella Terra.

La comparsa dello schermo dell'ozono e il passaggio dai processi anaerobici alla respirazione avviene nel Vendian - l'ultimo stadio del Proterozoico e porta allo sviluppo di organismi fotosintetici - autotrofi negli strati superiori dell'oceano ricchi di energia solare. A sua volta, l'accumulo di composti organici da parte di organismi autotrofi a seguito della fotosintesi ha creato le condizioni per l'evoluzione dei loro consumatori - organismi eterotrofi.

Nel Paleozoico, al confine tra Siluriano e Devoniano, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera raggiungeva il 10% della sua concentrazione moderna. A questo punto, il potere dello schermo dell'ozono era cresciuto così tanto da consentire agli organismi viventi di raggiungere la terraferma.

Documento

Opzionalebene-seminario BORGES E NABOKOV IN CERCA... i risultati dovrebbero essere discussi in questo corso-seminario, ha mostrato che simile ... e contesto culturale e storico. Vero bene- il seminario è rivolto a tutti coloro che sono interessati alla comparativa...

Evoluzione del mondo biologico - Esercitazione(Vorontsov NN)

Sulla strada per l'emergere di organismi primari

I probionti e la loro ulteriore evoluzione. Come è avvenuto il passaggio dai biopolimeri ai primi esseri viventi? Questa è la parte più difficile del problema dell'origine della vita. Gli scienziati stanno cercando di trovare la sua soluzione anche sulla base di esperimenti modello. I più famosi furono gli esperimenti di A.I. Oparin e dei suoi collaboratori. Per iniziare, A. I. Oparin ha suggerito che il passaggio dall'evoluzione chimica a quella biologica è associato all'emergere dei più semplici sistemi organici separati in fase: i probionti, in grado di utilizzare sostanze ed energia dall'ambiente e su questa base per svolgere la vita più importante funzioni - crescere e subire la selezione naturale. Tale sistema è un sistema aperto, che può essere rappresentato dal seguente diagramma:

dove S e L sono l'ambiente esterno, A è la sostanza che entra nel sistema, B è il prodotto di reazione in grado di diffondersi nell'ambiente esterno.

Le gocce di Coacervate possono fungere da oggetto più promettente per la modellazione di un tale sistema. A. I. Oparin ha osservato come nelle soluzioni colloidali di polipeptidi, polisaccaridi, RNA e altri composti macromolecolari, in determinate condizioni, si formano coaguli con un volume da 10"8 a 10 ~ cm3. Questi coaguli sono chiamati gocce coacervose o coacervati. Intorno alle gocce ci sono è un'interfaccia chiaramente visibile al microscopio. composti chimici e vai sintesi di nuovi composti. Sotto l'azione delle forze meccaniche, le gocce di coacervato vengono frantumate. Ma i coacervati non sono ancora esseri viventi. Questi sono solo i modelli più semplici di probionti, che mostrano solo una somiglianza esterna con proprietà degli esseri viventi come la crescita e il metabolismo con ambiente.

Di particolare importanza nell'evoluzione dei probionti è stata la formazione di sistemi catalitici. I primi catalizzatori erano i composti più semplici, sali di ferro, rame e altri metalli pesanti, ma il loro effetto era molto debole. A poco a poco, sulla base della selezione prebiologica, si sono formati evolutivamente catalizzatori biologici. Dall'enorme numero di composti chimici presenti nella "zuppa primordiale", sono state selezionate le combinazioni di molecole cataliticamente più efficaci. Ad un certo stadio dell'evoluzione, i semplici catalizzatori sono stati sostituiti da enzimi. Gli enzimi controllano reazioni ben definite, e questo era di grande importanza per il miglioramento del processo metabolico.

Il vero inizio dell'evoluzione biologica è segnato dall'emergere di probionti con relazioni di codice tra proteine e acidi nucleici. L'interazione di proteine e acidi nucleici ha portato all'emergere di proprietà degli esseri viventi come l'autoriproduzione, la conservazione dell'informazione ereditaria e la sua trasmissione alle generazioni successive.Probabilmente, nelle prime fasi della pre-vita, esistevano sistemi molecolari indipendenti di polipeptidi e polinucleotidi con un meccanismo metabolico e di auto-riproduzione molto imperfetto. "Un enorme passo avanti è stato compiuto proprio nel momento in cui è avvenuta la loro unificazione: la capacità di auto-riproduzione degli acidi nucleici è stata integrata dall'attività catalitica delle proteine. Probionts , in cui il metabolismo era combinato con la capacità di auto-riproduzione, aveva la migliore prospettiva di essere preservato nella selezione prebiologica.Il loro ulteriore sviluppo ha già completamente acquisito le caratteristiche dell'evoluzione biologica, che è stata effettuata per almeno 3,5 miliardi di anni.

Abbiamo presentato un aggiornamento, tenendo conto dei dati degli ultimi dieci

anni, il concetto di una transizione graduale dall'evoluzione chimica a quella biologica, che è associato alle idee di A. I. Oparin. Tuttavia, queste idee non sono generalmente accettate. Ci sono opinioni di genetisti, secondo cui la vita è iniziata con l'emergere di molecole di acido nucleico auto-riproducenti. Il passo successivo è stato l'instaurazione di collegamenti tra DNA e RNA e la capacità dell'RNA di essere sintetizzato sul modello di DNA. L'instaurazione di legami di DNA e RNA con molecole proteiche risultanti dalla sintesi abiogenica è il terzo stadio dell'evoluzione della vita.

Alle origini della vita. È difficile dire quali siano state le prime forme iniziali di organismi per tutti gli esseri viventi. Apparentemente, sorgendo in diverse parti del pianeta, differivano l'uno dall'altro. Tutti si sono sviluppati in un ambiente anaerobico, utilizzando composti organici già pronti sintetizzati nel corso dell'evoluzione chimica per la loro crescita, cioè erano eterotrofi. Con l'unificazione del "brodo primordiale", iniziarono ad emergere altri metodi di scambio, basati sull'uso dell'energia delle reazioni chimiche per la sintesi di sostanze organiche. Questi sono chemioautotrofi (batteri del ferro, batteri dello zolfo). La fase successiva all'alba della vita è stata l'emergere del processo di fotosintesi, che ha cambiato in modo significativo la composizione dell'atmosfera: da atmosfera riducente si è trasformata in atmosfera ossidante. Grazie a ciò, è diventata possibile la scissione dell'ossigeno delle sostanze organiche, in cui si ottiene molta più energia rispetto a quella priva di ossigeno. Così, la vita si spostava verso un'esistenza aerobica e poteva raggiungere la terraferma.

Le prime cellule - i procarioti - non avevano un nucleo separato. Successivamente, nel processo di evoluzione, sotto l'influenza della selezione naturale, le cellule vengono migliorate. Dopo i procarioti compaiono gli eucarioti, cellule che contengono un nucleo separato, quindi sorgono cellule specializzate di organismi multicellulari superiori.

ambiente per l'origine della vita. Il componente principale degli esseri viventi è l'acqua. A questo proposito, si può presumere che la vita abbia avuto origine nell'ambiente acquatico. Questa ipotesi è supportata dalla somiglianza della composizione salina dell'acqua di mare e del sangue di alcuni animali marini (Tabella),

La concentrazione di ioni nell'acqua di mare e nel sangue di alcuni animali marini (la concentrazione di sodio è convenzionalmente assunta come 100%)



Acqua di mare Medusa granchio a ferro di cavallo	100 3,61 ;t.91 100 5,18 4,13 100 5,61 4,06

così come la dipendenza delle prime fasi di sviluppo di molti organismi dall'ambiente acquatico, la notevole diversità e ricchezza della fauna marina rispetto alla terraferma.

C'è un punto di vista diffuso, secondo cui l'ambiente più favorevole per l'emergere della vita erano le regioni costiere dei mari e degli oceani. Qui, all'incrocio tra mare, terra, aria, sono state create condizioni favorevoli per la formazione di composti organici complessi necessari per l'emergere della vita.

Nel 1977, nelle fosse oceaniche furono scoperti i cosiddetti "fumatori neri". A una profondità di diverse migliaia di metri, a una pressione di centinaia di atmosfere, dai "tubi" esce acqua con una temperatura di +200. . .+300°C, arricchito con gas tipici delle aree vulcaniche. Decine di nuovi generi, famiglie e persino classi di animali sono stati scoperti attorno alle pipe dei "fumatori neri". Anche i microrganismi sono estremamente diversi, tra i quali predominano i batteri dello zolfo. Forse la vita ha avuto origine nelle profondità dell'oceano in condizioni di differenza di temperatura fortemente contrastanti (da +200 a +4°C)? Quale vita era primaria: acqua o terra? Le risposte a queste domande devono essere date alla scienza del futuro.

La vita è possibile sulla Terra adesso? Il processo di apparizione di organismi viventi da semplici composti organici è stato estremamente lungo. Affinché la vita potesse esplodere sulla Terra, era necessario un processo evolutivo che durò per molti milioni di anni, durante il quale i probionti sperimentarono una selezione a lungo termine per la resistenza, per la capacità di riprodurre i propri simili, per la formazione di enzimi che controllano tutti i processi chimici negli esseri viventi. La fase pre-vita era apparentemente lunga. Se ora sulla Terra da qualche parte in aree di intensa attività vulcanica possono sorgere composti organici piuttosto complessi, la probabilità di un'esistenza a lungo termine di questi composti è trascurabile. Saranno immediatamente utilizzati da organismi eterotrofi. Lo capì anche Charles Darwin, che scrisse nel 1871: “Ma se ora (oh, che grande se!) in qualche calda riserva contenente tutti i sali di ammonio e fosforo necessari e accessibile alla luce, al calore, all'elettricità, ecc. si era formata chimicamente una proteina, capace di ulteriori trasformazioni sempre più complesse, quindi questa sostanza sarebbe stata immediatamente distrutta o assorbita, cosa impossibile nel periodo precedente l'emergere degli esseri viventi.

Pertanto, la moderna conoscenza dell'origine della vita sulla Terra porta alle seguenti conclusioni:

La vita ha avuto origine sulla Terra in modo abiogenico. L'evoluzione biologica è stata preceduta da una lunga evoluzione chimica.

L'emergere della vita è una fase dell'evoluzione della materia nell'universo.

La regolarità delle principali fasi dell'origine della vita può essere verificata sperimentalmente in laboratorio ed espressa come schema seguente: atomi ---- * - molecole semplici -- ^ macromolecole --> sistemi ultramolecolari (probionti) --> unicellulari organismi.

L'atmosfera primaria della Terra aveva un carattere ristoratore. Per questo motivo, i primi organismi erano eterotrofi.

I principi darwiniani della selezione naturale e della sopravvivenza del più adatto possono essere trasferiti ai sistemi prebiologici.

Attualmente, il vivente viene solo dal vivo (biogenico). La possibilità del riemergere della vita sulla Terra è esclusa.

CONTROLLATI

Sulla base delle caratteristiche comparative delle gocce di coacervato e degli organismi viventi, dimostrare che la vita sulla Terra potrebbe essere sorta in modo abiogenico.

2. Perché il riemergere della vita sulla Terra è impossibile?

La vita è possibile sulla Terra adesso?

Ipotesi di ricerca

Se la vita è sorta in modo abiogenico, allora il riemergere della vita sulla terra è impossibile.

Gli obiettivi della ricerca

Scopri se l'emergere della vita sulla Terra è possibile ora?

Progresso

1. Revisione della letteratura e uso di Internet sul problema della ricerca;

2. Risposta alla domanda: l'emergere della vita sulla Terra è possibile ora?

Risultati della ricerca

Nel corso dello studio, gli studenti hanno suggerito che se composti organici piuttosto complessi possono sorgere da qualche parte sulla Terra ora in aree di intensa attività vulcanica, la probabilità di un'esistenza prolungata di questi composti è trascurabile. Saranno immediatamente ossidati o utilizzati da organismi eterotrofi.

L'ipotesi fu confermata dalle parole di Charles Darwin: nel 1871 scrisse: , si era formata chimicamente una proteina capace di ulteriori trasformazioni sempre più complesse, quindi questa sostanza sarebbe stata immediatamente distrutta o assorbita, cosa impossibile nel periodo antecedente la comparsa di esseri viventi. Gli studenti sono giunti alla conclusione che il riemergere della vita sulla Terra è impossibile.

Conclusione

La vita ha avuto origine sulla terra in modo abiogenico. Attualmente, gli esseri viventi sorgono solo in modo biogenico, ad es. dalla riproduzione degli organismi genitori. Pertanto, la possibilità del riemergere della vita sulla Terra è esclusa.

Introduzione.

1. Concetti sull'origine della vita sulla Terra.

2. L'origine della vita.

3. L'emergere delle forme di vita più semplici.

Conclusione.

Elenco della letteratura usata

introduzione

Le domande sull'origine della natura e sull'essenza della vita sono state a lungo oggetto dell'interesse umano nel suo desiderio di comprendere il mondo che lo circonda, capire se stesso e determinare il suo posto nella natura. L'origine della vita è uno dei tre problemi più importanti della visione del mondo insieme al problema dell'origine del nostro Universo e al problema dell'origine dell'uomo.

Secoli di ricerche e tentativi per risolvere questi problemi hanno dato origine a concetti diversi sull'origine della vita.

1. Concetti sull'origine della vita sulla Terra

Il creazionismo è la creazione divina della vita.

Secondo il creazionismo, l'emergere della vita sulla Terra non poteva realizzarsi in modo naturale, oggettivo, regolare; la vita è il risultato di un atto creativo divino. L'origine della vita si riferisce a un evento specifico nel passato che può essere calcolato. Nel 1650, l'arcivescovo Asher d'Irlanda calcolò che Dio creò il mondo nell'ottobre del 4004 aC e alle 9 del mattino del 23 ottobre, l'uomo. Ha ottenuto questo numero da un'analisi dell'età e dei legami familiari di tutte le persone menzionate nella Bibbia. Tuttavia, a quel tempo c'era già una civiltà sviluppata in Medio Oriente, come dimostra la ricerca archeologica. Tuttavia, la questione della creazione del mondo e dell'uomo non è chiusa, poiché i testi della Bibbia possono essere interpretati in modi diversi.

Il concetto di generazione spontanea (spontanea) multipla di vita da materia non vivente(Era ancora rispettato da Aristotele, il quale credeva che anche gli esseri viventi potessero sorgere a causa della decomposizione del suolo). La teoria dell'origine spontanea della vita nasce a Babilonia, in Egitto e in Cina come alternativa al creazionismo. Si basa sul concetto che sotto l'influenza di fattori naturali, il vivente può nascere dall'inanimato, l'organico dall'inorganico. Risale ad Aristotele: alcune “particelle” di materia contengono una sorta di “principio alternativo”, che, a determinate condizioni, può creare un organismo vivente. Aristotele credeva che il principio attivo fosse in un uovo fecondato, nella luce solare, nella carne in decomposizione. Per Democrito l'inizio della vita fu nel limo, per Talete nell'acqua, per Anassagora nell'aria. Sulla base delle informazioni sugli animali che provenivano dai soldati di Alessandro Magno e dai viaggiatori mercantili, Aristotele formò l'idea di uno sviluppo graduale e continuo dei vivi dall'inanimato e creò l'idea della "scala della natura" in relazione al mondo animale. Non aveva dubbi sulla generazione spontanea di rane, topi e altri piccoli animali. Platone parlava della generazione spontanea di esseri viventi dalla terra in processo di decomposizione.

L'idea di generazione spontanea si diffuse nel Medioevo e nel Rinascimento, quando fu consentita la possibilità di generazione spontanea di creature non solo semplici, ma anche piuttosto altamente organizzate, persino mammiferi.
(ad esempio, topi di stracci). Sono noti tentativi di Paracelso di sviluppare ricette per una persona artificiale (homunculus).

Helmont ha escogitato una ricetta per ottenere topi dal grano e dalla biancheria sporca. Bacon credeva anche che il decadimento fosse il germe di una nuova nascita. Le idee di generazione spontanea della vita furono sostenute da Galileo, Cartesio, Harvey, Hegel.

Contro la teoria della generazione spontanea nel XVII secolo. è intervenuto il medico fiorentino Francesco Redi. Mettendo la carne in una pentola chiusa, F. Redi ha mostrato che le larve dei mosconi non si generano spontaneamente nella carne marcia. I sostenitori della teoria della generazione spontanea non si sono arresi, hanno sostenuto che la generazione spontanea di larve non si è verificata per il solo motivo che l'aria non è entrata nel vaso chiuso. Quindi F. Redi depose i pezzi di carne in diversi recipienti profondi. Ne lasciò alcuni aperti e ne coprì alcuni con mussola. Dopo qualche tempo, nei vasi aperti, la carne brulicava di larve di mosca, mentre nei vasi ricoperti di mussola non c'erano larve nella carne marcia.

Nel XVIII sec. Il matematico e filosofo tedesco Leibniz ha continuato a difendere la teoria della generazione spontanea della vita. Lui ei suoi sostenitori hanno sostenuto che esiste una speciale "forza vitale" negli organismi viventi. Secondo i vitalisti (dal latino "vita" - vita), la "forza vitale" è presente ovunque. Inspiralo e l'inanimato diventa vivo".

Il microscopio ha aperto il micromondo alle persone. Le osservazioni hanno mostrato che in un pallone ben chiuso con brodo di carne o infuso di fieno, i microrganismi vengono rilevati dopo un po'. Ma non appena il brodo di carne fu bollito per un'ora e il collo fu sigillato, nella fiaschetta sigillata non apparve nulla. I vitalisti hanno suggerito che l'ebollizione prolungata uccide la "forza vitale" che non può penetrare nel pallone sigillato.

Nel 19 ° secolo Anche Lamarck nel 1809 scrisse sulla possibilità di una generazione spontanea di funghi.

Con l'avvento del libro di Darwin "L'origine delle specie", si è ripresentata la domanda su come fosse sorta la vita sulla Terra. L'Accademia francese delle scienze nel 1859 nominò un premio speciale per il tentativo di chiarire in modo nuovo la questione della generazione spontanea. Questo premio fu ricevuto nel 1862 dal famoso scienziato francese Louis Pasteur. Che ha condotto un esperimento che rivaleggiava in semplicità con il famoso esperimento di Redi. Ha fatto bollire vari mezzi nutritivi in una fiaschetta in cui potevano svilupparsi microrganismi. L'ebollizione prolungata nel pallone ha ucciso non solo i microrganismi, ma anche le loro spore. Memore della tesi dei vitalisti secondo cui la mitica "forza vitale" non poteva penetrare in una fiaschetta sigillata, Pasteur vi attaccò un tubo a forma di S con un'estremità libera. Le spore di microrganismi si depositarono sulla superficie di un sottile tubo curvo e non potevano penetrare nel mezzo nutritivo. Un mezzo nutritivo ben bollito è rimasto sterile; in esso non è stata osservata la generazione spontanea di microrganismi, sebbene l'accesso all'aria (e con esso il famigerato " forza vitale") era fornito.

Pertanto, è stato dimostrato che ai nostri tempi qualsiasi organismo può apparire solo da un altro organismo vivente.

concetto di stato stazionario, secondo cui la vita è sempre esistita. I fautori della teoria dell'esistenza eterna della vita credono che sulla Terra sempre esistente alcune specie siano state costrette a estinguersi o cambiare drasticamente il loro numero in determinati luoghi del pianeta a causa dei cambiamenti delle condizioni esterne. Non è stato sviluppato un concetto chiaro su questo percorso, poiché ci sono alcune lacune e ambiguità nella documentazione paleontologica della Terra. Il seguente gruppo di ipotesi è anche collegato all'idea dell'esistenza eterna della vita nell'Universo.

Concetto di panspermia- origine extraterrestre della vita. La teoria della panspermia (un'ipotesi sulla possibilità di trasferire la Vita nell'Universo da un corpo cosmico all'altro) non offre alcun meccanismo per spiegare l'origine primaria della vita e trasferisce il problema in un altro luogo dell'Universo. Liebig riteneva che "le atmosfere dei corpi celesti, così come le nebulose cosmiche rotanti, possano essere considerate come depositi secolari di una forma animata, come eterne piantagioni di germi organici", da cui la vita si dissipa sotto forma di questi germi nel Universo.

Nel 1865 il medico tedesco G. Richter avanzò l'ipotesi dei cosmozoi (germi cosmici), secondo cui la vita è eterna e i germi che abitano lo spazio mondiale possono essere trasferiti da un pianeta all'altro. Questa ipotesi è stata supportata da molti eminenti scienziati. Kelvin, Helmholtz e altri la pensavano in modo simile All'inizio del nostro secolo, Arrhenius ebbe l'idea della radiopanspermia. Ha descritto come particelle di materia, particelle di polvere e spore viventi di microrganismi lasciano i pianeti abitati da altre creature nello spazio mondiale. Mantengono la loro vitalità volando nello spazio dell'Universo a causa della leggera pressione. Una volta su un pianeta con condizioni adatte alla vita, iniziano nuova vita su questo pianeta.

Per giustificare la panspermia, vengono solitamente utilizzate pitture rupestri raffiguranti oggetti che sembrano razzi o astronauti o l'aspetto di UFO. I voli di veicoli spaziali hanno distrutto la credenza nell'esistenza di una vita intelligente sui pianeti sistema solare, apparso dopo la scoperta dei canali su Marte da parte di Schiaparelli.

Il concetto dell'origine della vita sulla Terra nel passato storico come risultato di processi che obbediscono a leggi fisiche e chimiche.

Allo stato attuale, l'ipotesi sull'origine della vita sulla Terra, formulata dallo scienziato sovietico Acad. A. I. Oparin e lo scienziato inglese J. Haldane. Questa ipotesi si basa sul presupposto del graduale emergere della vita sulla Terra da sostanze non organiche attraverso un'evoluzione molecolare abiogenica (non biologica) a lungo termine. La teoria di A. I. Oparin è una generalizzazione di prove convincenti dell'emergere della vita sulla Terra a seguito di un regolare processo di transizione dalla forma chimica del movimento della materia a quella biologica.

2 . Origine della vita

Criptozoico

Questo periodo geologico inizia dal momento dell'origine della Terra 4,6 miliardi di anni fa, comprende il periodo di formazione della crosta terrestre e del protooceano e termina con un'ampia distribuzione di organismi altamente organizzati con uno scheletro esterno ben sviluppato. È consuetudine suddividere il criptozoico in arcaico, o archeozoico, che è durato circa 2 miliardi di anni, e il proterozoico, la cui durata è anch'essa prossima ai 2 miliardi di anni. A un certo punto del Criptozoico, non più tardi di 3,5 miliardi di anni fa, la vita apparve sulla Terra. La vita potrebbe apparire solo quando nell'Archeano si sono sviluppate condizioni favorevoli per questo e, prima di tutto, temperature favorevoli.
La materia vivente, tra le altre sostanze, è costituita da proteine. Pertanto, al momento dell'origine della vita, la temperatura sulla superficie terrestre dovrebbe essere scesa abbastanza in modo che le proteine non vengano distrutte. È noto che oggi il limite di temperatura dell'esistenza della materia vivente si trova a 90 ° C e alcuni batteri vivono nelle sorgenti termali a questa temperatura. Con questo alta temperatura alcuni composti organici necessari per la formazione della materia vivente, principalmente proteine, possono già essere formati. È difficile dire quanto tempo ha impiegato la superficie terrestre a raffreddarsi alla temperatura appropriata.
Molti ricercatori che studiano il problema dell'origine della vita sulla Terra ritengono che la vita abbia avuto origine in acque di mare poco profonde a causa dei consueti processi fisici e chimici inerenti alla materia inorganica. Alcuni composti chimici si formano in determinate condizioni e gli elementi chimici si combinano tra loro in determinati rapporti di peso.
La probabilità della formazione di composti organici complessi è particolarmente alta per gli atomi di carbonio a causa delle loro caratteristiche specifiche. Ecco perché il carbonio è diventato il materiale da costruzione da cui, secondo le leggi della fisica e della chimica, i composti organici più complessi si sono formati in modo relativamente facile e veloce.
Le molecole non hanno affatto raggiunto immediatamente il grado di complessità necessario per la costruzione della “materia vivente. Possiamo parlare dell'evoluzione chimica che ha preceduto il biologico e si è conclusa con la comparsa degli esseri viventi. Il processo di evoluzione chimica fu piuttosto lento. L'inizio di questo processo è rimosso dal presente di 4,5 miliardi di anni e praticamente coincide con il momento della formazione della Terra stessa.

Nelle prime fasi della sua storia, la Terra era un pianeta caldo. Per effetto della rotazione, con una graduale diminuzione della temperatura, gli atomi degli elementi pesanti si sono spostati al centro e negli strati superficiali si sono concentrati gli atomi degli elementi leggeri (idrogeno, carbonio, ossigeno, azoto), che costituiscono i corpi degli organismi viventi. Con l'ulteriore raffreddamento della Terra, apparvero composti chimici: acqua, metano, anidride carbonica, ammoniaca, acido cianidrico, nonché idrogeno molecolare, ossigeno, azoto. Fisico e Proprietà chimiche acqua (alto momento di dipolo, viscosità, capacità termica, ecc.) e carbonio (difficoltà nella formazione di ossidi, capacità di ridurre e formare composti lineari) determinarono che erano la culla della vita.

In queste fasi iniziali si formò l'atmosfera primaria della Terra, che non era di carattere ossidante, come lo è ora, ma di carattere riducente. Inoltre era ricco di gas inerti (elio, neon, argon). Questa atmosfera originale è già andata perduta. Al suo posto si formò la seconda atmosfera della Terra, composta per il 20% da ossigeno, uno dei gas chimicamente più attivi. Questa seconda atmosfera è un prodotto dello sviluppo della vita sulla Terra, una delle sue conseguenze globali.

Un ulteriore calo della temperatura ha portato alla transizione di un certo numero di composti gassosi allo stato liquido e solido, nonché alla formazione della crosta terrestre. Quando la temperatura della superficie terrestre è scesa sotto i 100°C, il vapore acqueo si è addensato.

Lunghi acquazzoni con frequenti temporali hanno portato alla formazione di grandi bacini idrici. Come risultato dell'attività vulcanica attiva, molta massa calda è stata portata in superficie dagli strati interni della Terra, compresi i carburi, composti di metalli con carbonio. Quando i carburi interagivano con l'acqua, i composti idrocarburici venivano isolati. L'acqua piovana calda, come un buon solvente, conteneva idrocarburi disciolti, oltre a gas (ammoniaca, anidride carbonica, acido cianidrico), sali e altri composti che potrebbero entrare reazioni chimiche. È abbastanza logico supporre che la Terra già nelle fasi iniziali della sua esistenza avesse una certa quantità di idrocarburi. Il secondo stadio della biogenesi è stato caratterizzato dalla comparsa di composti organici più complessi, in particolare proteine, nelle acque dell'oceano primario. A causa delle alte temperature, le scariche dei fulmini, le radiazioni ultraviolette potenziate, le molecole relativamente semplici di composti organici, quando interagiscono con altre sostanze, sono diventate più complesse e hanno formato carboidrati, grassi, aminoacidi, proteine e acidi nucleici.

Da un certo punto del processo di evoluzione chimica sulla Terra, l'ossigeno ha iniziato a prendere parte attiva. Potrebbe accumularsi nell'atmosfera terrestre a causa della decomposizione dell'acqua e del vapore acqueo sotto l'azione dei raggi ultravioletti del Sole. (Ci sono voluti almeno 1-1,2 miliardi di anni per la trasformazione dell'atmosfera ridotta della Terra primaria in una ossidata.) Con l'accumulo di ossigeno nell'atmosfera, i composti ridotti hanno iniziato a ossidarsi. Quindi, durante l'ossidazione del metano, si sono formati alcol metilico, formaldeide, acido formico, ecc. I composti risultanti non sono stati distrutti a causa della loro volatilità. Lasciando gli strati superiori della crosta terrestre, caddero in un'atmosfera fredda e umida, che li protesse dalla distruzione. Successivamente, queste sostanze, insieme alla pioggia, sono cadute nei mari, negli oceani e in altri bacini idrici. Accumulando qui, sono entrati di nuovo in reazioni, a seguito delle quali di più sostanze complesse(aminoacidi e composti come l'adenite). Affinché alcuni soluti interagiscano tra loro, è necessaria una concentrazione sufficiente di essi nella soluzione. In un tale "brodo" il processo di formazione di molecole organiche più complesse potrebbe svilupparsi con successo. Pertanto, le acque dell'oceano primario sono state gradualmente saturate con una varietà di sostanze organiche, formando una "zuppa primaria". L'attività dei vulcani sotterranei ha contribuito in larga misura alla saturazione di un tale "brodo organico".

Nelle acque dell'oceano primario aumentava la concentrazione di sostanze organiche, si mescolavano, interagivano e si combinavano in piccole strutture separate della soluzione. Tali strutture possono essere facilmente ottenute artificialmente mescolando soluzioni di diverse proteine, come gelatina e albumina. Queste strutture organiche multimolecolari isolate in soluzione, l'eccezionale scienziato russo A.I. Oparin chiamato gocce coacervate o coacervati. Coacervati - le particelle colloidali più piccole - gocce con proprietà osmotiche. Gli studi hanno dimostrato che i coacervati hanno un'organizzazione piuttosto complessa e hanno una serie di proprietà che li avvicinano ai sistemi viventi più semplici. Ad esempio, sono in grado di assorbire dall'ambiente diverse sostanze che interagiscono con i composti della goccia stessa, aumentandone le dimensioni. Questi processi in una certa misura assomigliano alla forma primaria di assimilazione. Allo stesso tempo, nei coacervati possono verificarsi processi di decadimento e rilascio di prodotti di decadimento. Il rapporto tra questi processi in diversi coacervati non è lo stesso. Si distinguono strutture separate dinamicamente più stabili con una predominanza di attività sintetica. Tutto ciò, tuttavia, non dà ancora motivo di attribuire coacervati ai sistemi viventi, perché privi della capacità di autoriprodursi e di autoregolare la sintesi delle sostanze organiche. Ma i prerequisiti per l'emergere degli esseri viventi erano già contenuti in essi.

Una maggiore concentrazione di sostanze organiche nei coacervati ha aumentato la possibilità di interazione tra le molecole e la complicazione dei composti organici. I coacervati si sono formati in acqua quando due polimeri debolmente interagenti sono entrati in contatto.

Oltre ai coacervati, nel "brodo primario" si accumulano polinucleotidi, polipeptidi e vari catalizzatori, senza i quali è impossibile la formazione della capacità di auto-riproduzione e metabolismo. I catalizzatori potrebbero anche essere sostanze inorganiche. Pertanto, J. Bernal un tempo avanzò l'ipotesi che le condizioni di maggior successo per l'emergere della vita fossero in lagune piccole, calme e calde con una grande quantità di limo e torbidità argillosa. In un tale ambiente, la polimerizzazione degli amminoacidi procede molto rapidamente; qui il processo di polimerizzazione non ha bisogno di essere riscaldato, poiché le particelle di fango agiscono come una sorta di catalizzatori.

Quindi i composti organici e i loro polimeri si sono gradualmente accumulati sulla superficie del giovane pianeta Terra, che si è rivelato essere i precursori dei sistemi viventi primari: gli eobionti.

3 . L'emergere delle forme di vita più semplici.

Gli eobionti sono apparsi almeno 3,5 miliardi di anni fa.
I primi organismi viventi si distinguevano, ovviamente, per la loro estrema semplicità di struttura. Tuttavia, la selezione naturale, durante la quale i mutanti meglio adattati alle condizioni ambientali sono sopravvissuti e i loro concorrenti meno adattati si sono estinti, ha portato a una costante complicazione delle forme di vita. Gli organismi primari che apparvero da qualche parte nel primo Archeano non erano ancora divisi in animali e piante. La separazione di questi due gruppi sistematici fu completata solo alla fine del primo Archeano. Gli organismi più antichi vivevano e morivano nell'oceano primordiale e gli accumuli dei loro cadaveri potevano già lasciare impronte distinte nelle rocce. I primi organismi viventi potevano nutrirsi esclusivamente di materia organica, cioè erano eterotrofi. Ma dopo aver esaurito le riserve di materia organica nel loro ambiente circostante, si trovarono di fronte a una scelta: morire o sviluppare la capacità di sintetizzare sostanze organiche da materiali inanimati, principalmente da anidride carbonica e acqua. Infatti, nel corso dell'evoluzione, alcuni organismi (piante) hanno acquisito la capacità di assorbire l'energia della luce solare e, con il suo aiuto, scindere l'acqua nei suoi elementi costitutivi. Usare l'idrogeno per reazione riducente, sono stati in grado di trasformare l'anidride carbonica in carboidrati e ricavarne altre sostanze organiche nel loro corpo. Questi processi sono noti come fotosintesi. Gli organismi in grado di convertire le sostanze inorganiche in organiche mediante processi chimici interni sono detti autotrofi.

La comparsa di organismi autotrofi fotosintetici è stata un punto di svolta nella storia della vita sulla Terra. Da quel momento iniziò l'accumulo di ossigeno libero nell'atmosfera e la quantità totale di materia organica esistente sulla Terra iniziò ad aumentare notevolmente. Senza la fotosintesi, ulteriori progressi nella storia della vita sulla Terra erano impossibili. Troviamo tracce di organismi fotosintetici negli strati più antichi della crosta terrestre.
I primi animali e piante erano creature unicellulari microscopiche. Un certo passo avanti è stata l'associazione di cellule omogenee nelle colonie; tuttavia, progressi veramente seri sono diventati possibili solo dopo la comparsa di organismi multicellulari. I loro corpi erano costituiti da singole cellule o gruppi di cellule di varie forme e scopi. Ciò ha dato impulso al rapido sviluppo della vita, gli organismi sono diventati più complessi e diversi. All'inizio Proterozoico periodo rapidamente progredito flora e fauna del pianeta. Nei mari fiorivano già forme di alghe un po' più avanzate, apparvero i primi organismi pluricellulari: spugne, cavità intestinali, molluschi e vermi. Le fasi successive dello sviluppo biologico sono rintracciabili con relativa facilità dai resti fossili di scheletri rinvenuti in vari strati della crosta terrestre. Questi resti, che, per caso e per ambiente favorevole, si sono conservati nei sedimenti fino ai giorni nostri, li chiamiamo fossili, o fossili.
I più antichi organismi viventi sulla terra sono stati trovati in Precambriano giacimenti del Sud Africa. Si tratta di organismi simili a batteri, la cui età è stimata dagli scienziati in 3,5 miliardi di anni. Sono così piccoli (0,25 x 0,60 mm) che possono essere visti solo con un microscopio elettronico. Le parti organiche di questi microrganismi sono ben conservate e consentono di concludere che sono simili ai batteri moderni. Analisi chimica hanno rivelato la loro natura biologica. Altre prove della vita precambriana sono state trovate nelle antiche formazioni del Minnesota (27 miliardi di anni), Rhodesia (2,7 miliardi di anni), lungo il confine tra Canada e Stati Uniti (2 miliardi di anni), Michigan settentrionale (1 miliardo di anni) e in altri posti.
Resti di animali con parti scheletriche sono stati scoperti nei depositi precambriani solo negli ultimi anni. Tuttavia, i resti di vari animali "senza scheletro" sono stati trovati da molto tempo nei depositi del Precambriano. Queste creature primitive non avevano ancora uno scheletro calcareo o solide strutture di supporto, ma occasionalmente c'erano impronte di corpi di organismi multicellulari e, in via eccezionale, i loro resti fossili. Un esempio è la scoperta nei calcari canadesi di curiose formazioni a forma di cono - Atikokania - che molti scienziati considerano i genitori delle spugne marine. L'attività vitale di esseri viventi più grandi, molto probabilmente vermi, è mostrata da chiare impronte a zigzag: tracce di gattonare, così come i resti di "visoni" trovati nei sedimenti a strati sottili del fondale marino. I corpi molli degli animali si decomponevano in tempi immemorabili, ma i paleontologi furono in grado di tracciare il modo di vivere degli animali e stabilire l'esistenza dei loro vari generi, ad esempio Planolithes, Russophycus, ecc. Una fauna estremamente interessante fu scoperta nel 1947 dal Lo scienziato australiano R.K. Spriggs nelle colline Ediacaran, a circa 450 km a nord di Adelaide (Australia Meridionale). Questa fauna è stata studiata da un professore dell'Università di Adelaide, austriaco di origine, N. F. Glessner, il quale ha affermato che la maggior parte delle specie animali di Ediacara appartengono a gruppi di organismi non scheletrici precedentemente sconosciuti. Alcuni di loro appartengono alle antiche meduse, altri assomigliano a vermi segmentati - anellidi. Nell'Ediacaran e in località simili per età del Sud Africa e di altre regioni sono stati trovati anche resti di organismi appartenenti a gruppi completamente sconosciuti alla scienza. Quindi, il professor X. D. Pflug ha stabilito sulla base di alcuni residui nuovo tipo animali multicellulari primitivi Petalonamae. Questi organismi hanno un corpo simile a una foglia e apparentemente provengono dagli organismi coloniali più primitivi. Legami familiari la petalonomia con altri tipi di animali non è del tutto chiara. Da un punto di vista evolutivo, invece, è molto importante che in Ediacarano tempo, fauna simile nella composizione abitava i mari di varie regioni
Terra.
Più recentemente, molti hanno dubitato che i reperti ediacarani siano di origine proterozoica. Nuovi metodi radiometrici hanno dimostrato che gli strati con la fauna ediacarana hanno circa 700 milioni di anni. In altre parole, appartengono Tardo proterozoico. Le piante unicellulari microscopiche erano ancora più diffuse nel Proterozoico.

Tracce dell'attività vitale delle alghe azzurre, le cosiddette stromatoliti, costruite da strati concentrici di calce, sono note in sedimenti fino a 3 miliardi di anni. Le alghe blu-verdi non avevano uno scheletro e le stromatoliti erano formate da materiale precipitato a seguito dei processi biochimici dell'attività vitale di queste alghe. Le alghe blu-verdi, insieme ai batteri, appartengono agli organismi più primitivi: i procarioti, nelle cui cellule non c'era ancora il nucleo formato.
Quindi, la vita è apparsa nei mari del Precambriano e quando è apparsa era divisa in due forme principali: animali e piante. I primi organismi semplici si svilupparono in organismi multicellulari, sistemi viventi relativamente complessi che divennero gli antenati di piante e animali, che nelle successive epoche geologiche si stabilirono in tutto il pianeta. La vita moltiplicò le sue manifestazioni nelle acque poco profonde del mare, penetrando nei bacini d'acqua dolce; molte forme si stavano già preparando per una nuova fase rivoluzionaria dell'evoluzione - per l'approdo.

Conclusione.

Essendo sorta, la vita iniziò a svilupparsi a un ritmo rapido (accelerazione dell'evoluzione nel tempo). Pertanto, lo sviluppo dai protobionti primari alle forme aerobiche ha richiesto circa 3 miliardi di anni, mentre sono trascorsi circa 500 milioni di anni dall'emergere di piante e animali terrestri; uccelli e mammiferi si sono evoluti dai primi sui vertebrati terrestri in 100 milioni di anni, i primati si sono evoluti in 12-15 milioni di anni, ci sono voluti circa 3 milioni di anni per la formazione dell'uomo.

La vita è possibile sulla Terra adesso?

Da quanto sappiamo sull'origine della vita sulla Terra, è chiaro che il processo di apparizione di organismi viventi da semplici composti organici è stato estremamente lungo. Affinché la vita avesse origine sulla Terra, ci volle un processo evolutivo che durò molti milioni di anni, durante il quale furono selezionate strutture molecolari complesse, principalmente acidi nucleici e proteine, per la stabilità, per la capacità di riprodurre i propri simili.

Se ora sulla Terra da qualche parte in aree di intensa attività vulcanica possono sorgere composti organici piuttosto complessi, la probabilità di un'esistenza prolungata di questi composti è trascurabile. Saranno immediatamente ossidati o utilizzati da organismi eterotrofi. Charles Darwin lo capì benissimo: nel 1871 scrisse: una proteina capace di ulteriori, sempre più complesse trasformazioni. Quella sostanza sarebbe stata immediatamente distrutta o assorbita, cosa impossibile nel periodo precedente l'emergere degli esseri viventi.

La vita ha avuto origine sulla terra in modo abiogenico. Attualmente il vivente viene solo dal vivo (origine biogenica). La possibilità del riemergere della vita sulla Terra è esclusa. Ora gli esseri viventi appaiono solo attraverso la riproduzione.

Bibliografia:

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Ipotesi di A. I. Oparin. La caratteristica più significativa dell'ipotesi di AI Oparin è la graduale complicazione della struttura chimica e dell'aspetto morfologico dei precursori della vita (probionti) sulla via degli organismi viventi.

Una grande quantità di dati suggerisce che le regioni costiere dei mari e degli oceani potrebbero essere l'ambiente per l'origine della vita. Qui, all'incrocio tra mare, terra e aria, si sono create condizioni favorevoli per la formazione di composti organici complessi. Ad esempio, le soluzioni di alcune sostanze organiche (zuccheri, alcoli) sono altamente stabili e possono esistere indefinitamente. In soluzioni concentrate di proteine, acidi nucleici, possono formarsi coaguli, simili ai coaguli di gelatina soluzione acquosa. Tali coaguli sono chiamati gocce coacervate o coacervati (Fig. 70). I coacervati sono in grado di adsorbirsi varie sostanze. Dalla soluzione entrano in essi composti chimici, che si trasformano a seguito di reazioni che si verificano in gocce di coacervato e vengono rilasciati nell'ambiente.

I coacervati non sono ancora esseri viventi. Mostrano solo una somiglianza esteriore con tali segni di organismi viventi come la crescita e il metabolismo con l'ambiente. Pertanto, l'emergere di coacervati è considerata una fase dello sviluppo della pre-vita.

Riso. 70. Formazione di una goccia coacervata

I coacervati hanno subito una lunghissima selezione per la stabilità della struttura. La stabilità è stata raggiunta grazie alla creazione di enzimi che controllano la sintesi di determinati composti. La fase più importante nell'origine della vita è stata l'emergere di un meccanismo per riprodurre i propri simili ed ereditare le proprietà delle generazioni precedenti. Ciò è diventato possibile grazie alla formazione di complessi complessi di acidi nucleici e proteine. Gli acidi nucleici capaci di autoreplicarsi iniziarono a controllare la sintesi delle proteine, determinando l'ordine degli amminoacidi in esse contenuti. E le proteine enzimatiche hanno eseguito il processo di creazione di nuove copie di acidi nucleici. È così che è nata la principale proprietà caratteristica della vita: la capacità di riprodurre molecole simili a se stessa.

Gli esseri viventi sono i cosiddetti sistemi aperti, cioè sistemi in cui l'energia proviene dall'esterno. Senza energia, la vita non può esistere. Come sapete, secondo i metodi di consumo energetico (vedi Capitolo III), gli organismi sono divisi in due grandi gruppi: autotrofi ed eterotrofi. Gli organismi autotrofi utilizzano direttamente l'energia solare nel processo di fotosintesi (piante verdi), gli organismi eterotrofi utilizzano l'energia che viene rilasciata durante il decadimento delle sostanze organiche.

Ovviamente, i primi organismi furono eterotrofi, ottenendo energia dalla scissione senza ossigeno dei composti organici. All'alba della vita, non c'era ossigeno libero nell'atmosfera terrestre. L'emergere di un'atmosfera moderna Composizione chimica strettamente legato allo sviluppo della vita. L'emergere di organismi capaci di fotosintesi ha portato al rilascio di ossigeno nell'atmosfera e nell'acqua. In sua presenza è diventata possibile la scissione dell'ossigeno delle sostanze organiche, in cui si ottiene molta più energia rispetto a quella priva di ossigeno.

Dal momento della sua origine, la vita forma un unico sistema biologico: la biosfera (vedi capitolo XVI). In altre parole, la vita non è nata sotto forma di organismi isolati separati, ma immediatamente sotto forma di comunità. L'evoluzione della biosfera nel suo insieme è caratterizzata da una complicazione costante, ovvero dall'emergere di strutture sempre più complesse.

La vita è possibile sulla Terra adesso? Da quanto sappiamo sull'origine della vita sulla Terra, è chiaro che il processo di apparizione di organismi viventi da semplici composti organici è stato estremamente lungo. Affinché la vita avesse origine sulla Terra, ci volle un processo evolutivo che durò molti milioni di anni, durante il quale furono selezionate strutture molecolari complesse, principalmente acidi nucleici e proteine, per la stabilità, per la capacità di riprodurre i propri simili.

Se ora sulla Terra da qualche parte in aree di intensa attività vulcanica possono sorgere composti organici piuttosto complessi, la probabilità di un'esistenza prolungata di questi composti è trascurabile. Saranno immediatamente ossidati o utilizzati da organismi eterotrofi. Charles Darwin lo capì molto bene. Nel 1871 scriveva: “Ma ora... in qualche giacimento caldo contenente tutti i sali di ammonio e fosforo necessari e accessibile alla luce, al calore, all'elettricità, ecc., una proteina capace di ulteriori trasformazioni sempre più complesse, allora questa sostanza sarebbe essere immediatamente distrutti o assorbiti, cosa impossibile nel periodo precedente l'emergere degli esseri viventi.

La vita ha avuto origine sulla Terra in modo abiogenico. Attualmente il vivente viene solo dal vivo (origine biogenica). La possibilità del riemergere della vita sulla Terra è esclusa.

Indicare le fasi principali da cui potrebbe essere composto il processo di origine della vita sulla Terra.
In che modo, secondo lei, l'esaurimento delle riserve ha influito sull'ulteriore evoluzione nutrienti nelle acque dell'oceano primordiale?
Spiegare il significato evolutivo della fotosintesi.
Perché pensi che le persone stiano cercando di rispondere alla domanda sull'origine della vita sulla Terra?
Perché il riemergere della vita sulla Terra è impossibile?
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