Primele organisme
Rasele ArchaeaȘi Proterozoicul timpuriu a ajuns la noi într-o stare foarte alterată. Presiunile și temperaturile ridicate au transformat aspectul original al stâncii, distrugând toate urmele vieții antice. Prin urmare, studiul lumii antice animale și vegetale este asociat cu dificultăți enorme. Cu toate acestea, în ultimul secol, cu ajutorul instrumentelor, a fost posibil să se clarifice ceva în aparență primele organisme de pe Pământ.
Folosind un microscop electronic, analize chimice și izotopice pentru a studia șisturile formațiunii Onverwacht (Rhodesia), care au o vechime de peste 3,2 miliarde de ani, oamenii de știință de la Universitatea din Arizona (SUA) au descoperit mii de formațiuni minuscule de formă sferică, sub formă de fire. și forme asemănătoare cochiliei. Dimensiunile particulelor nu au depășit 0,01 mm. Studiile au fost efectuate într-un laborator special echipat, care a exclus posibilitatea contaminării probelor cu organisme străine. Oamenii de știință cred că formațiunile găsite sunt rămășițele fosilizate ale algelor unicelulare. Cu toate acestea, alți cercetători critică descoperirile lor, considerând că aceste formațiuni pot avea o origine non-biologică.
Rămășițe similare de alge și bacterii în roci cu o vârstă absolută de 2,7-3,1 miliarde de ani au fost găsite în șisturi silicioase și feruginoase din America de Nord, Africa Centrală și Australia. Aceste constatări sugerează că până la începutul erei arheice Evoluția chimică s-a încheiat și a început evoluția biologică.
Pe baza constatărilor făcute, se poate presupune că deja în oceane Epocile arheice și proterozoice timpurii Au dominat cele mai simple organisme unicelulare: bacterii, alge, ciuperci și protozoare. În Archaea, primele organisme s-au adaptat la diferite forme de nutriție. Unele organisme au absorbit nutrienți din apă, dioxid de carbon și săruri anorganice în timpul fotosintezei (autotrof); alții trăiau fie din autotrofe (heterotrofe), fie s-au hrănit cu resturi organice în descompunere (saprofage). Lumea organică a fost împărțită în regnul vegetal și regnul animal.
În Proterozoicul timpuriu, se pare că au apărut primele organisme pluricelulare. Acestea sunt cele mai primitive forme fără țesuturi clar diferențiate. Acestea includ, în special, reprezentanți ai tipului de burete - organisme acvatice care conduc un stil de viață bentonic, atașat. Forma bureților este variată; poate să semene cu un cilindru, cupă, pahar sau minge. Țesutul moale al unui animal conține un schelet organic sau mineral format din spicule. Reprezentanții bureților încă locuiesc în mările și oceanele planetei noastre, dar primii bureți primitivi au dispărut cu mult timp în urmă și au ajuns la noi doar în stare fosilă.
Ceva mai târziu, apar reprezentanți ai tipului celenterat. Încep deja să-și diferențieze țesuturile și organele. Reprezentanții celenteratelor, precum și bureții, au supraviețuit până în zilele noastre și sunt așezați pe scară largă în mări, oceane și chiar în corpurile de apă dulce, printre care se numără corali, meduze și hidre bine-cunoscute.
Din plante în arheanul şi proterozoicul timpuriu se dezvoltă activ Algă verde-albăstruie. Rămășițele acestor alge sub formă de corpuri calcaroase sferice, în formă de ciupercă și columnare, caracterizate prin straturi concentrice subțiri, se găsesc adesea în rocile proterozoice. Se crede că primii reprezentanți ai vieții organice de pe Pământ au fost tocmai Algă verde-albăstruie . Experimentele efectuate la Universitatea de Stat din Moscova în secolul trecut au arătat că acestea pot exista în condiții care sunt „contraindicate” pentru alte plante și animale. Într-o minge de sticlă închisă ermetic, aceste alge au trăit mai bine de 16 ani! Toți ceilalți locuitori ai bilelor de sticlă similare au murit rapid, unele bacterii au „durat” 12 ani, doar cele albastru-verde au supraviețuit. Acest lucru demonstrează că se pot dezvolta chiar și într-un mediu fără oxigen.
Adaptabilitatea uimitoare a acestor alge este evidentă din faptul că se găsesc acum în Arctica înghețată, în gheizere fierbinți, pe fundul Mării Moarte, în izvoare de petrol, în munți la o altitudine de peste 5000 de metri. Acestea sunt singurele organisme vii care au supraviețuit exploziilor bombelor atomice și cu hidrogen. Au fost găsite chiar în interiorul reactoarelor nucleare. O astfel de vitalitate uimitoare a permis unor oameni de știință să sugereze o origine nepământească. Algă verde-albăstruie. Oricum ar fi, acestea sunt primele organisme care au apărut nu numai în oceanele antice, ci și pe uscat.
Un studiu al profesorului american E. Barghorn a arătat că Algă verde-albăstruie au fost primii care au împrumutat oxigen gazos din apă. În oceanele din apropierea coloniilor lor s-a creat un fel de atmosferă „apoasă” saturată cu oxigen. Primele organisme marine (celenterate, bureți) au respirat acest oxigen. Treptat, oxigenul a început să fie eliberat în atmosferă și să o umple. Datorită vieții Algă verde-albăstruie a început să se formeze pe planeta noastră atmosfera de oxigen.
Din arhivele „Continent”
Este bine cunoscut faptul că Universul nostru s-a format în urmă cu aproximativ 14 miliarde de ani, ca urmare a unei explozii uriașe, cunoscută în știință sub numele de Big Bang. Apariția Universului „din nimic” nu contrazice legile cunoscute ale fizicii: energia pozitivă a substanței formate după explozie este exact egală cu energia negativă a gravitației, deci energia totală a unui astfel de proces este zero. Recent, oamenii de știință au discutat și despre posibilitatea formării altor universuri - „bule”. Lumea, conform acestor teorii, este formată dintr-un număr infinit de universuri despre care încă nu știm nimic. Este interesant că în momentul exploziei nu s-a format doar spațiul tridimensional, ci, și ceea ce este foarte important, timpul asociat spațiului. Timpul este motivul tuturor schimbărilor care au avut loc în Univers după Big Bang. Aceste schimbări au avut loc secvenţial, pas cu pas pe măsură ce săgeata timpului a crescut, şi au inclus formarea unui număr imens de galaxii (de ordinul a 100 de miliarde), stele (numărul de galaxii înmulţit cu 100 de miliarde), sisteme planetare şi, în cele din urmă, viața însăși, inclusiv viața inteligentă. Pentru a-și imagina câte stele există în Univers, astronomii fac această comparație interesantă: numărul de stele din Universul nostru este comparabil cu numărul de boabe de nisip de pe toate plajele Pământului, inclusiv mările, râurile și oceanele. Un univers înghețat în timp ar fi neschimbat și de puțin interes și nu ar exista nicio dezvoltare în el, adică. toate acele schimbări care au avut loc mai târziu și au condus în cele din urmă la imaginea existentă a lumii.
Galaxia noastră are 12,4 miliarde de ani, iar sistemul nostru solar are 4,6 miliarde de ani. Vârsta meteoriților și a celor mai vechi roci de pe Pământ este puțin mai mică de 3,8-4,4 miliarde de ani. Primele organisme unicelulare, lipsite de nuclee procariote și bacterii verde-albastre, au apărut în urmă cu 3,0-3,5 miliarde de ani. Acestea sunt cele mai simple sisteme biologice capabile să formeze proteine, lanțuri de aminoacizi constând din elementele de bază ale vieții C, H, O, N, S și să conducă un stil de viață independent. „Alge” simple verzi-albastre, adică plantele acvatice fără țesuturi vasculare și „arhebacterii” sau bacterii vechi (folosite pentru prepararea medicamentelor) sunt încă o parte importantă a biosferei noastre. Aceste bacterii sunt prima adaptare reușită a vieții de pe Pământ. Este interesant că bacteriile verde-albastre și alte procariote au rămas aproape neschimbate de miliarde de ani, în timp ce dinozaurii dispăruți și alte specii nu pot renaște niciodată, deoarece condițiile de pe Pământ s-au schimbat foarte mult și nu mai pot trece prin toate etapele de dezvoltare prin care au trecut în acei ani îndepărtați. Dacă dintr-un motiv sau altul viața pe Pământ încetează (din cauza unei coliziuni cu un meteorit uriaș, ca urmare a exploziei unei supernove adiacente sistemului solar sau a propriei noastre autodistrugeri), nu poate începe din nou în același timp. formă, deoarece condițiile actuale sunt fundamental diferite de cele care erau acum aproximativ patru miliarde de ani (de exemplu, prezența oxigenului liber în atmosferă, precum și modificările faunei Pământului). Evoluția, unică în esența sa, nu se mai poate repeta în aceeași formă și trece prin toate etapele prin care a trecut în ultimele miliarde de ani. Dr. Payson de la Laboratorul Național Los Alamos din SUA a exprimat o idee foarte interesantă despre rolul evoluției în organizarea unui sistem de structuri vii: „Viața este o succesiune de interacțiuni moleculare. Dacă descoperim un alt principiu decât evoluția în biologie, vom învăța să creăm sisteme vii în laborator și astfel înțelegem mecanismul formării vieții.” Motivul pentru care nu putem realiza transformarea speciilor în laborator (de exemplu, zbura Drosophila în alte specii) este că, în condiții naturale, a durat milioane de ani, iar astăzi nu cunoaștem niciun alt principiu cum să provoace astfel de specii. o transformare.
Pe măsură ce numărul de procariote a crescut, ei au „inventat” fenomenul fotosintezei, adică. un lanț complex de reacții chimice în care energia luminii solare, împreună cu dioxidul de carbon și apă, este transformată în oxigen și glucoză. La plante, fotosinteza are loc în cloroplaste, care sunt conținute în frunzele lor, rezultând oxigenul atmosferic. O atmosferă saturată de oxigen a apărut în urmă cu 2-2,5 miliarde. Eucariote, celule multicelulare care conțin un nucleu cu informații genetice, precum și organele, s-au format acum 1-2 miliarde de ani. Organelele se găsesc în celulele procariote, precum și în celulele animale și vegetale. ADN-ul este materialul genetic al oricărei celule vii care conține informații ereditare. Genele ereditare sunt localizate pe cromozomi, care conțin proteine legate de ADN. Toate organismele - bacterii, flora si fauna - in ciuda diversitatii enorme a speciilor, au o origine comuna, i.e. au un strămoș comun. Arborele vieții este format din trei ramuri principale - Bacteria, Archaea, Eukaria. Ultimul grup include întreaga floră și faună. Toate organismele vii cunoscute produc proteine folosind doar 20 de aminoacizi bazici (deși numărul total de aminoacizi din natură este de 70) și folosesc, de asemenea, aceeași moleculă de energie ATP pentru a stoca energie în celule. Ei folosesc, de asemenea, molecule de ADN pentru a transmite gene de la o generație la alta. O genă este unitatea fundamentală a eredității, o bucată de ADN care conține informațiile necesare sintezei proteinelor. Diferitele organisme au gene similare, care pot fi modificate sau îmbunătățite pe perioade lungi de evoluție. De la bacterii la amibe și de la amibe la oameni, genele sunt responsabile de caracteristicile organismelor și de îmbunătățirea speciilor, în timp ce proteinele susțin viața. Toate organismele vii folosesc ADN-ul pentru a-și transmite genele generației următoare. Informația genetică este transferată de la ADN la proteină printr-un lanț complex de transformări prin ARN, care este similar cu ADN-ul, dar diferă de acesta prin structura sa. În lanțul transformărilor chimie®biologie®viață se sintetizează o moleculă organică. Biologii sunt bine conștienți de toate aceste transformări. Cea mai uimitoare dintre ele este descifrarea codului genetic (The Human Genome Project), care uimește imaginația atât cu complexitate, cât și cu perfecțiune. Codul genetic este universal pentru toate cele trei ramuri ale arborelui vieții.
Cea mai interesantă întrebare la care o anumită umanitate a căutat un răspuns de-a lungul istoriei sale este cum a apărut prima viață și, în special, dacă a apărut pe Pământ sau a fost adusă din mediul interstelar cu ajutorul meteoriților. Toate moleculele de bază ale vieții, inclusiv aminoacizii și ADN-ul, se găsesc și în meteoriți. Teoria panspermiei direcționate sugerează că viața a apărut în spațiul interstelar (mă întreb unde?) și migrează prin spațiu vast, dar această teorie nu poate explica cum poate supraviețui viața în condițiile dure ale spațiului (radiații periculoase, temperaturi scăzute, lipsă de atmosferă etc.) .). Oamenii de știință subscriu la teoria conform căreia condițiile naturale, deși primitive de pe Pământ, au dus la formarea de molecule organice simple, precum și la dezvoltarea unor forme de activitate chimică variată, care au lansat în cele din urmă arborele vieții. Într-un experiment foarte interesant al lui Miller și Urey, efectuat în 1953, aceștia au demonstrat formarea unor molecule organice complexe (aldehide, carboxili și aminoacizi) prin trecerea unei descărcări electrice puternice - analogă fulgerului în condiții naturale - printr-un amestec de gaze CH4 , NH3, H2O, H2, care au fost prezente în atmosfera primară a Pământului. Acest experiment a demonstrat că componentele chimice de bază ale vieții, de ex. moleculele biologice pot fi formate în mod natural prin simularea condițiilor primitive de pe Pământ. Cu toate acestea, nu au fost descoperite forme de viață, inclusiv polimerizarea moleculelor de ADN, care, aparent, ar putea apărea doar ca urmare a evoluției pe termen lung.
Între timp, au început să apară structuri mai complexe, celule uriașe - organe și formațiuni vii mari formate din milioane și miliarde de celule (de exemplu, o persoană este formată din zece trilioane de celule). Complexitatea sistemului depindea de trecerea timpului și de profunzimea selecției naturale, care a păstrat speciile cele mai adaptate la noile condiții de viață. Deși toate eucariotele simple s-au reprodus prin fisiune, prin actul sexual s-au format sisteme mai complexe. În acest din urmă caz, fiecare celulă nouă preia jumătate din gene de la un părinte și cealaltă jumătate de la celălalt.
Viața pentru o perioadă foarte lungă a istoriei sale (aproape 90%) a existat în forme microscopice și invizibile. Cu aproximativ 540 de milioane de ani în urmă, a început o perioadă revoluționară complet nouă, cunoscută în știință ca era cambriană. Aceasta este o perioadă de apariție rapidă a unui număr mare de specii multicelulare cu o înveliș tare, un schelet și o coajă puternică. Au apărut primii pești și vertebrate, plantele din oceane au început să migreze pe tot Pământul. Primele insecte și descendenții lor au contribuit la răspândirea lumii animale pe Pământ. Au început să apară succesiv insecte cu aripi, amfibieni, primii copaci, reptile, dinozauri și mamuți, primele păsări și primele flori (dinozaurii au dispărut în urmă cu 65 de milioane de ani, se pare din cauza unei coliziuni uriașe a Pământului cu un meteorit masiv). Apoi a venit perioada delfinilor, balenelor, rechinilor și primatelor, strămoșii maimuțelor. În urmă cu aproximativ 3 milioane de ani, au apărut creaturi cu un creier neobișnuit de mare și foarte dezvoltat, hominidele (primii strămoși ai oamenilor). Apariția primului om (homo sapiens) datează de acum 200.000 de ani. Potrivit unor teorii, apariția primului om, care era diferit din punct de vedere calitativ de toate celelalte specii ale lumii animale, ar fi putut fi rezultatul unei puternice mutații a hominidelor, care a fost sursa formării unei noi alele (alele). ) - o formă modificată a uneia dintre gene. Apariția omului modern datează cu aproximativ 100.000 de ani în urmă, dovezile istorice și culturale ale istoriei noastre nu depășesc 3000-74000 de ani, dar am devenit o civilizație avansată tehnologic destul de recent, cu doar 200 de ani în urmă!
Viața pe Pământ este produsul evoluției biologice care datează de aproximativ 3,5 miliarde de ani. Apariția vieții pe Pământ este rezultatul unui număr mare de condiții favorabile - astronomice, geologice, chimice și biologice. Toate organismele vii, de la bacterii la oameni, au un strămoș comun și constau din mai multe molecule de bază care sunt comune tuturor obiectelor din Universul nostru. Principalele proprietăți ale organismelor vii sunt că reacționează, cresc, se reproduc și transmit informații de la o generație la alta. Noi, civilizația pământească, în ciuda vârstei noastre tinere, am realizat multe: am stăpânit energia atomică, am descifrat codul genetic uman, am creat tehnologii complexe, am început să experimentăm în domeniul ingineriei genetice (viață sintetică), suntem angajați în clonare, și lucrează pentru a ne crește speranța de viață (chiar și astăzi oamenii de știință discută despre posibilitatea creșterii speranței de viață la 800 de ani sau mai mult), au început să zboare în spațiu, au inventat computere și chiar încearcă să ia contact cu civilizația extraterestră (programul SETI, Căutare pentru Inteligența Extraterestră). Deoarece o altă civilizație va trece printr-o cu totul altă cale de dezvoltare, va fi complet diferită de a noastră. În acest sens, fiecare civilizație este unică în felul ei – poate acesta este unul dintre motivele pentru care programul SETI nu a avut succes. Am început să ne amestecăm în sfânta sfintelor, adică. în procese care ar dura milioane și milioane de ani în mediul natural.
Pentru a înțelege mai bine cât de tineri suntem, să presupunem că istoria totală a Pământului este de un an și că istoria noastră a început la 1 ianuarie. În această scară, procariotele și bacteriile albastru-verde au apărut încă de la 1 iunie, ceea ce a dus în curând la o atmosferă oxigenată. Era Cambrion a început pe 13 noiembrie. Dinozaurii au trăit pe Pământ în perioada 13 – 26 decembrie, iar primele hominide au apărut în după-amiaza zilei de 31 decembrie. Până la Anul Nou, noi, oameni deja moderni, am trimis primul mesaj în spațiu - într-o altă parte a Galaxiei noastre. Numai în aproximativ 100.000 de ani (sau în 15 minute la scara noastră) mesajul nostru (necitit încă de nimeni) va părăsi galaxia noastră și se va grăbi în alte galaxii. Va fi citit vreodată? Nu vom ști. Cel mai probabil nu.
Nu ar fi nevoie doar de miliarde de ani pentru ca o civilizație similară cu a noastră să apară într-o altă parte a Universului. Este important ca o astfel de civilizație să aibă suficient timp pentru dezvoltarea și transformarea ei într-una tehnologică și, cel mai important, să nu se autodistrugă (acesta este un alt motiv pentru care nu putem găsi o altă civilizație, deși o căutăm de mai bine de 50 de ani). ani: poate pieri înainte de a reuși să devină tehnologic). Tehnologia noastră poate avea un efect dăunător asupra atmosferei. Deja astăzi suntem îngrijorați de apariția găurilor de ozon în atmosfera noastră, care au crescut foarte mult în ultimii 50 de ani (ozonul este o moleculă de oxigen triatomică, care, în general, este otravă). Acesta este rezultatul activității noastre tehnologice. Învelișul de ozon ne protejează de radiațiile ultraviolete periculoase de la Soare. O astfel de radiație, în prezența găurilor de ozon, va duce la o creștere a temperaturii pământului și, ca urmare, la încălzirea globală. Suprafața lui Marte astăzi este sterilă din cauza absenței unui strat de ozon. În ultimii 20 de ani, gaura de ozon din atmosfera Pământului a crescut la dimensiunea unui continent mare. O creștere a temperaturii chiar și cu 2 grade va duce la topirea gheții, la creșterea nivelului oceanelor, precum și la evaporarea acestora și la o creștere periculoasă a dioxidului de carbon din atmosferă. Apoi va avea loc o nouă încălzire a atmosferei, iar acest proces va continua până când toate mările și oceanele se vor evapora (oamenii de știință numesc acest fenomen efectul de seră fugitiv). După evaporarea oceanelor, cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă va crește de aproximativ 100.000 de ori și va ajunge la aproximativ 100%, ceea ce va duce la distrugerea completă și ireversibilă nu numai a stratului de ozon al atmosferei terestre, ci și toată viața de pe Pământ. Această dezvoltare a evenimentelor a avut deja loc în istoria sistemului nostru solar de pe Venus. Cu 4 miliarde de ani în urmă, condițiile de pe Venus erau apropiate de cele de pe Pământ și, poate, exista chiar și viață acolo, pentru că... Soarele în acele vremuri îndepărtate nu strălucea atât de puternic (se știe că intensitatea radiației solare crește treptat). Este posibil ca viața de pe Venus să fi migrat pe Pământ, iar de pe Pământ, pe măsură ce radiația solară crește, să migreze pe Marte, deși, aparent, o astfel de dezvoltare este puțin probabilă din cauza problemelor migrării celulelor vii prin spațiu. Cantitatea de dioxid de carbon din atmosfera lui Venus este astăzi de 98%, iar presiunea atmosferică este de aproape o sută de ori mai mare decât pe Pământ. Acesta poate fi rezultatul încălzirii globale și al evaporării oceanelor venusiene. Venus și Marte ne învață o lecție importantă, adică. știm astăzi ce se poate întâmpla cu planeta noastră dacă nu se iau măsuri. O altă problemă este legată de creșterea radiației solare, care în cele din urmă va provoca un efect de seră fugitiv pe Pământ cu un rezultat cunoscut.
Dezvoltarea noastră este exponențială și se accelerează. Populația Pământului se dublează la fiecare 40 de ani și a crescut de la aproximativ 200 de mii la 6 miliarde în ultimii 2000 de ani. Cu toate acestea, o astfel de dezvoltare rapidă nu conține semințele pericolului pentru existența noastră? Ne vom distruge civilizația? Vom avea timp să devenim o civilizație foarte dezvoltată și să ne înțelegem istoria? Vom reuși să zburăm adânc în spațiu și să găsim o altă civilizație ca a noastră? Potrivit lui Einstein, cel mai uimitor lucru din lume este că lumea este cunoscută. Poate că aceasta este una dintre cele mai interesante trăsături ale civilizației umane - capacitatea de a dezvălui secretele lumii. Putem înțelege lumea în care trăim și legile care o guvernează. Totuși, de ce există aceste legi? De ce viteza luminii, de exemplu, este egală cu 300.000 km/sec sau de ce cunoscutul număr i în matematică (raportul dintre circumferința unui cerc și diametrul său) este exact 3,14159...? Fizicianul american A. Michelson a primit Premiul Nobel pentru măsurarea vitezei luminii cu o precizie fără precedent (dați-mi să vă reamintesc că aceasta este o valoare gigantică: mișcându-ne cu o asemenea viteză ne-am găsi pe Lună în aproximativ o secundă, pe Soare. în 8 minute și în centrul Galaxiei în 28.000 de ani). Un alt exemplu este că decodificarea codului genetic, format din 30 de milioane de bucăți, fiecare cu lungimea de 500-600 de litere, a necesitat 15 ani de muncă folosind programe și computere complexe. S-a dovedit că lungimea întregului cod este egală cu lungimea de 100 de milioane de litere. Această descoperire a fost făcută la începutul celor două milenii și a arătat că putem fi capabili să tratăm boli de orice complexitate prin corectarea erorilor din secțiunea corespunzătoare a genei deteriorate. Matematicienii, cu ajutorul calculatoarelor rapide, au calculat numărul I cu o acuratețe incredibilă la un trilion de zecimale pentru a-i cunoaște valoarea exactă și a descrie acest număr folosind o formulă simplă. Cine a venit cu aceste numere și de ce sunt acestea? Cum a putut codul genetic să fie atât de perfect? Cum sunt constantele fizice legate de universul nostru? Desigur, ele reflectă structura geometrică a Universului nostru și, aparent, au semnificații diferite pentru universuri diferite. Nu știm asta astăzi, precum și multe alte lucruri. Dar ne străduim să găsim legi generale ale lumii noastre sau chiar o singură lege din care am putea deriva toate celelalte legi într-un anumit caz și, de asemenea, ceea ce este foarte important, să înțelegem sensul constantelor lumii. De asemenea, nu știm dacă existența noastră este legată de îndeplinirea unui fel de misiune.
Dar să revenim la istoria și evoluția noastră. S-a terminat și ce semnificație are? Ce se va întâmpla cu noi peste milioane de ani, dacă, bineînțeles, reușim să ne rezolvăm problemele tehnologice și să nu ne distrugem? Care este semnificația apariției în istoria noastră a unor personalități atât de strălucite precum Einstein, Shakespeare sau Mozart? Este posibil să avem o nouă mutație și să creăm o altă specie mai perfectă decât oamenii? Poate această nouă specie să rezolve problemele universului și să dea sens istoriei noastre? Am descoperit legile și am măsurat constantele lumii cu o precizie uluitoare, dar nu înțelegem de ce sunt așa cum sunt sau care este rolul lor în univers. Dacă acele constante ar fi schimbate doar puțin, atunci întreaga noastră istorie ar arăta diferit. În ciuda întregii complexități și a misterului codului genetic, misterele Universului însuși par nesfârșite. Care este esența acestor mistere și le vom putea descifra? Bineînțeles că ne vom schimba. Dar cum? Suntem noi cea mai înaltă și ultima verigă din istoria lungă a dezvoltării noastre? Este istoria noastră rezultatul unui plan ingenios sau este pur și simplu rezultatul a sute și mii de condiții favorabile posibile de timp și evoluție îndelungată? Nu există nicio îndoială că nu există o limită pentru dezvoltarea noastră și este, de asemenea, nesfârșită, la fel cum lumea este nesfârșită, constând din milioane și milioane de universuri care sunt în mod constant distruse și formate din nou.
Ilya Gulkarov, profesor, doctor în științe fizice și matematice, Chicago
18 iunie 2005
Oase de dinozauri și uimitoare animale dispărute au fost găsite în diferite epoci ale istoriei omenirii. În lipsa științei, din oasele găsite s-au format legende despre uriași sau dragoni. Doar oamenii moderni cu dezvoltarea științei au putut studia principalele etape ale dezvoltării vieții pe Pământ folosind descoperiri paleontologice.
Educația Pământului
Planeta noastră s-a format în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani din praf de stele și particule solide. Pe măsură ce gravitația a crescut, Pământul a început să atragă resturi și roci din spațiu, care au căzut la suprafață, încălzind treptat planeta. În timp, stratul superior a devenit mai dens și a început să se răcească. Mantaua fierbinte menține căldura până acum, împiedicând Pământul să se transforme într-un bloc de gheață.
Multă vreme planeta a fost într-o stare lipsită de viață. Atmosfera era plină cu diverse gaze și nu conținea oxigen. Datorită eliberării unei cantități mari de abur din intestinele Pământului și gravitației, au început să se formeze nori denși. Ploile intense au contribuit la apariția Oceanului Mondial, în care a apărut viața.
Orez. 1. Formarea Pământului.
Oxigenul a apărut în atmosferă odată cu apariția primelor plante fotosintetice.
Etape de dezvoltare
Viața pe Pământ este asociată cu eoni și ere geologice. Un eon este un segment mare al istoriei geologice care unește mai multe ere. La rândul lor, erele sunt împărțite în perioade. Fiecare epocă este caracterizată de dezvoltarea individuală a lumii animale și vegetale, care depinde adesea de climă, de starea scoarței terestre și de activitatea subterană.
Orez. 2. Epocile istoriei geologice a Pământului.
O descriere mai detaliată a eonilor este prezentată în tabelul principalelor etape ale dezvoltării vieții pe Pământ.
TOP 1 articolcare citesc împreună cu asta
|
Eon |
Eră |
Perioadă |
Caracteristică |
|
Katarhey |
A început acum aproximativ 4,5 miliarde de ani și s-a încheiat acum 4 miliarde de ani. Rocile sedimentare sunt necunoscute. Suprafața planetei este lipsită de viață și presărată de cratere |
||
|
A durat de la 4 la 2,5 miliarde de ani în urmă. La sfârșitul Eoarheanului au apărut primele organisme unicelulare - bacterii anaerobe. Formarea zăcămintelor carbonatice și a mineralelor. Formarea continentelor. Oxigenul este produs în Neoarheu de către cianobacterii |
|||
|
Paleoarheică |
|||
|
mezoarhean |
|||
|
neoarhean |
|||
|
Proterozoic |
Paleoproterozoic |
Perioada este de la 2,5 la 1,6 miliarde de ani în urmă. Cianobacteriile mai avansate eliberează cantități mari de oxigen, ceea ce duce la o catastrofă de oxigen. Oxigenul devine distructiv pentru organismele anaerobe. Primele eucariote aerobe apar în stateria |
|
|
Orosirium |
|||
|
Staterius |
|||
|
mezoproterozoic |
A durat acum 1,6-1 miliarde de ani. Se formează roci sedimentare. În ectazie apar primele organisme pluricelulare - alge roșii. În stenia apar eucariote care se reproduc sexual |
||
|
Neoproterozoic |
A început acum 1 miliard de ani și s-a încheiat acum 542 de milioane de ani. Glaciare severă a scoarței terestre. Primele animale multicelulare cu corp moale — vendobionts — apar în regiunea Ediacaran. |
||
|
Criogeniu |
|||
|
Ediacaran |
|||
|
Fanerozoic |
paleozoic |
A durat de la 541 la 290 de milioane de ani în urmă. La începutul erei apare diversitatea de specii a organismelor vii. Între ordovician și silurian a avut loc un eveniment de extincție, în urma căruia au dispărut peste 60% dintre ființele vii, dar deja în Devonian viața a început să dezvolte noi nișe ecologice. Au apărut coada-calului, ferigi, gimnosperme, un număr mare de pești cu aripioare lobe, primele animale terestre vertebrate, insecte, păianjeni și amoniți. Un eveniment de extincție a avut loc și la sfârșitul devonianului. În Carbonifer apar reptile, amfibieni, moluște, briozoare, artropode și pești cartilaginoși. În timpul perioadei Permian, au apărut gândaci, insecte și animale de pradă |
|
|
A început acum 252 de milioane de ani și s-a încheiat acum 66 de milioane de ani. La joncțiunea Permianului și Triasicului are loc cea mai mare extincție în masă, în urma căreia 90% dintre locuitorii marini și 70% dintre cei terestre dispar. În perioada jurasică au apărut primele plante cu flori, înlocuind gimnospermele. Reptilele și insectele ocupă o poziție dominantă. În perioada Cretacicului a avut loc o răcire și dispariția majorității plantelor. Acest lucru duce la moartea ierbivorelor și apoi a reptilelor prădătoare. Primele păsări și mamifere le iau locul |
|||
|
cenozoic |
Paleogen |
A început în urmă cu 66 de milioane de ani și continuă până în zilele noastre. Varietate de păsări, plante, insecte. Apar balene, arici de mare, cefalopode, elefanți și cai. În Antropocen - perioada actuală - în urmă cu aproximativ 2 milioane de ani au apărut primii oameni (Homo). |
Una dintre condițiile pentru apariția vieții pe Pământul timpuriu a fost existența unei atmosfere primare care avea proprietăți restauratoare. La începutul Archeanului, atmosfera primară a Pământului era formată din dioxid de carbon, azot, vapori de apă, argon și metan abiogen. Pentru originea vieții pe Pământ, apa în fază lichidă este absolut necesară. În Arhean, luminozitatea Soarelui era cu 25% mai mică decât cea de astăzi, așa că temperaturile pozitive ar putea exista doar la ecuator.
Din gazele atmosferei primare în prezența catalizatorilor s-au format abiogen primii compuși organici simpli: metan CH 4 , formaldehidă HCOH , acid cianhidric HCN , amoniac NH 3 . Din acești compuși se formează varietăți de acizi ribonucleici (ARN).
Ulterior, s-a format riboza ca produs al polimerizării formaldehidei, iar adenina a fost, de asemenea, sintetizată ca produs al polimerizării acidului cianhidric. Produsele inițiale adenina și riboza au servit drept material pentru sinteza nucleotidelor (Fig. 4.1) și adenozin trifosfat (ATP).
Orez. 4.1. Formarea unei nucleotide - o legătură a unei molecule de ADN
din trei componente
În Archeanul Tarziu (acum 3 miliarde de ani), la fundul rezervoarelor calde, din compușii organici formați au apărut asociații coloidali, separați de restul masei de apă printr-o înveliș lipidic (membrană). Mai târziu, datorită biosimbiozei aminoacizilor și membranelor semi-permeabile, acești asociați s-au format în cele mai mici creaturi primitive unicelulare - protobionte (procariote) - forme celulare de bacterii fără nucleu. Sursele de energie ale acestor forme de viață primitive au fost reacțiile anaerobe chemogene, care au obținut energie pentru respirație prin fermentație (chemosinteză). Fermentarea este o modalitate ineficientă de a furniza energie, astfel că evoluția protobionților nu ar putea depăși o formă unicelulară de organizare a vieții.De exemplu, chimiosinteza este folosită în prezent de bacteriile termofile în „fumătorii negri” din crestele oceanice.
În Archeanul târziu și Proterozoicul timpuriu au fost descoperite formațiuni de stromatolit, a căror bază nutrițională a fost metanul abiogen. Cel mai bogat zăcământ de grafit din lume, Cheber (1,5 milioane de tone), al cărui conținut în roci depășește 27%, a fost descoperit în Yakutia. Particularitatea acestui fapt este că s-au găsit acumulări de grafit în șisturile cristaline ale complexului Archean cu o vârstă de aproximativ 4 miliarde de ani.
Orez. 4.2 Schema de distribuție a microfosilelor în arhean și proterozoic timpuriu: 1 – 4 – nano- și cianobacteriile; 5 – 10 – diverse microfosile; 11 – 20 – amprente de mari dimensiuni morfologice
forme complexe
Peste 2 mii de microorganisme au fost identificate și descrise în roci de până la 4 miliarde de ani (Fig. 4.2). Microorganismele din rocile antice se găsesc în secțiuni subțiri transparente de 0,03 mm.Ca urmare a pierderii de apă, animalele planctonice au suferit mumificare, păstrând în același timp culoarea intravitală. În plus, microorganismele au suferit grafitizare atunci când materia organică s-a transformat în grafit. Concentrația mare de microorganisme în gneisurile și minereurile de grafit demonstrează originea organică primară a carbonului din zăcămintele de grafit, ceea ce este în concordanță cu rezultatele analizei izotopilor. Putem spune că depozitele de grafit sunt cimitire ale microorganismelor antice - un fel de repetiție pentru viața pe Pământ.
Organisme rare unicelulare și multicelulare au fost găsite în roci vechi de până la 3,8 miliarde de ani. Descoperirile masive au fost roci carbonatice formate din bacterii și alge albastre-verzi care au acumulat carbonat de calciu. Vârsta lor este de aproximativ 1,5 miliarde de ani.
Ulterior, în apă au apărut substanțe organice mai complexe, capabile de fotosinteză. Includerea substanțelor fotosintetice în compoziția celulelor protobionte le-a făcut autotrofe. Cantitatea de oxigen din apă a început să crească. Datorită eliberării de oxigen în atmosferă, acesta a trecut de la reducerea la oxidarea.
Orez. 4.3. Evoluția conținutului de oxigen din atmosferă
și diverse forme de viață
Eucariotele au apărut datorită biosimbiozei bacteriilor procariote. Astfel, în condițiile unei atmosfere reducătoare, a apărut viața primitivă, care a creat ulterior condiții favorabile pentru dezvoltarea vieții extrem de organizate pe Pământ.
La începutul Proterozoicului timpuriu, a existat o creștere bruscă a abundenței microorganismelor fotosintetice - alge albastru-verzi. Ceva mai târziu, au apărut organisme fotosintetice unicelulare, cum ar fi cianobacteriile, capabile să oxideze fierul. Poate că primele organisme fotochimice au folosit radiații din partea ultravioletă a spectrului. După apariția oxigenului liber (Fig. 4.3) și a stratului de ozon, organismele fotosintetice autotrofe au început să folosească radiația din partea vizibilă a spectrului solar. La acea vreme, existau multe tipuri de alge, atât plutind liber în apă, cât și atașate de fund.
Evoluția biosferei
Evoluția, aplicată organismelor vii, poate fi definită după cum urmează: dezvoltarea în timp a organismelor complexe din organisme mai simple.
În știința naturii, există conceptul de „punct Pasteur” - o concentrație de oxigen liber la care respirația oxigenului devine o modalitate mai eficientă de utilizare a energiei solare decât fermentația anaerobă. Acest nivel critic este egal cu 1% din nivelul actual de oxigen din atmosferă. Când concentrația de oxigen s-a apropiat de punctul Pasteur, victoria aerobilor asupra anaerobilor a devenit definitivă. Atmosfera Pământului a depășit acest prag în urmă cu aproximativ 2,5 miliarde de ani. Din acest moment, dezvoltarea vieții s-a produs sub influența oxigenării atmosferei și a multor alte condiții de mediu (Fig. 4.4).
Respirația este procesul invers al fotosintezei, care eliberează de zeci de ori mai multă energie decât fermentația. Această energie poate fi folosită pentru a crește și a muta organismele. Animalele folosesc acest exces de energie: au învățat să se miște liber în căutarea hranei. Mișcarea necesita coordonarea părților corpului și capacitatea de a lua decizii complexe. Pentru aceasta, era nevoie de un creier care să distingă animalele de plante. Astfel, apariția biosferei începe cu procese chimice, care capătă ulterior un caracter biochimic.
Orez. 4.4. Schema evoluției compoziției atmosferei și biosferei
Aceste evenimente au asigurat răspândirea rapidă a vieții în mediul acvatic și dezvoltarea celulelor eucariote. Se crede că primele celule nucleate au apărut după ce conținutul de oxigen din atmosferă a atins 4% din nivelurile moderne. Acest lucru s-a întâmplat acum aproximativ 1 miliard de ani. În urmă cu aproximativ 700 de milioane de ani, au apărut organisme pluricelulare.
Tranziția de la Proterozoic la Fanerozoic a fost o graniță geologică și biologică ascuțită care a schimbat radical situația ecologică de pe Pământ. Din acel moment, atmosfera s-a transformat într-una oxidantă, ceea ce a permis biotei să treacă la un metabolism bazat pe reacțiile de oxidare a materiei organice sintetizate de plante.
Pe lângă creșterea presiunii parțiale a oxigenului din atmosferă, deriva continentală, schimbările climatice, transgresiunea oceanelor și regresia au devenit factori importanți care influențează evoluția biosferei. Acești factori au schimbat nișele ecologice ale comunităților biologice și au intensificat lupta lor pentru supraviețuire. De exemplu, în Silurian și Devonian, nivelul oceanului a crescut cu 250 m, în perioada Cretacic, transgresiunea globală a atins 400 m. În perioadele de glaciare, apa a fost conservată în ghețarii continentali, care au coborât nivelul oceanului cu 130 m. Acestea procesele au schimbat semnificativ clima Pământului. O creștere semnificativă a suprafeței oceanelor și o scădere a suprafeței terestre au atenuat schimbările climatice sezoniere și latitudinale. Pe măsură ce oceanul s-a retras, continentalitatea climei Pământului a crescut și contrastele de temperatură sezonieră au crescut.
Procesele puternice care au influențat clima și zonalitatea sa latitudinală au fost îndepărtarea bacteriană a azotului din atmosferă și fluctuațiile unghiului de precesiune al Pământului în funcție de deriva continentală și glaciațiile de latitudini înalte. În plus, schimbările în pozițiile relative ale continentelor au alterat productivitatea biologică a oceanelor și circulația curenților oceanici. De exemplu, după ce Australia s-a mutat la nord de Antarctica, a apărut un curent circumpolar sudic, care a tăiat Antarctica de cele trei oceane calde care o spălau. Acest sistem de izolare climatică a Antarcticii este încă în vigoare astăzi.
O restructurare radicală a metabolismului organismelor oceanice a avut loc în urmă cu aproximativ 400 de milioane de ani, când au apărut forme cu plămâni în regnul animal. Aspectul acestui organ, adaptat schimbului de gaze în aer, a permis vieții extrem de organizate să ajungă pe uscat.
În Cretacicul timpuriu (acum aproximativ 100 de milioane de ani), a început activitatea tectonică a Pământului, care a dus la separarea continentelor și la înaintarea mării pe uscat. Rezultatul a fost o creștere a diversității faunei pe măsură ce provinciile de pe raft ale continentelor au devenit izolate. Transgresiunea Cretacicului a dus la înflorirea faunei și microflorei consumatoare de carbonați pe rafturi, rezultând în formarea straturilor de cretă de scris. Cu toate acestea, această transgresiune a provocat fenomene de criză în viața biocenozelor atolilor de corali ai oceanului.
Toate reperele principale ale istoriei geologice și împărțirea corespunzătoare a scării geocronologice în ere, perioade și epoci sunt în mare măsură determinate de evenimente precum coliziunile și scindarea continentelor, apariția și închiderea nișelor ecologice, formarea, dispariția și conservarea individului. forme de viata. Toate aceste procese sunt cauzate în cele din urmă de activitatea tectonică a Pământului. Un exemplu izbitor în acest sens îl reprezintă formele de viață endemice din Australia și America de Sud.
În ultima fază a glaciației Valdai (acum 10-12 mii de ani), cea mai mare parte a faunei „mamut” a dispărut: mamuți, căprioare uriașe, urși de peșteră, tigri cu dinți de sabie. Acest lucru s-a datorat parțial vinei umane și, parțial, datorită faptului că umiditatea atmosferică a crescut semnificativ, iernile au devenit înzăpezite, ceea ce a îngreunat accesul ierbivorelor la pășune. Drept urmare, ierbivorele au murit de foame, iar prădătorii au murit din lipsa ierbivorelor.
Este foarte probabil ca oamenii de Neanderthal să fi murit în urmă cu aproximativ 30 de mii de ani, nu numai din cauza concurenței cu Cro-Magnons, ci și pentru că nu au putut rezista răcirii erei glaciare. Fluctuațiile bruște ale climei au determinat migrația popoarelor și formarea compoziției rasiale a oamenilor.
Astfel, evoluția biosferei pe parcursul a 3,5 miliarde de ani s-a dezvoltat în strânsă legătură cu evoluția geologică a planetei. În același timp, există și feedback - influența vieții asupra cursului proceselor geologice. IN SI. Vernadsky a scris: „Pe suprafața pământului nu există nicio forță chimică mai puternică în consecințele sale decât organismele vii luate în ansamblu.” Viața organică joacă un rol important în sedimentogeneza carbonaților și fosforiților, a cărbunelui și a petrolului și gazului. depozitelor, în procesele de intemperii și de circulație a materiei pământești.
După ce concentrația de oxigen din atmosferă a crescut la un nivel de 10% din nivelul actual, stratul de ozon a început să protejeze eficient materia vie de radiațiile dure, după care viața a început să ajungă treptat pe pământ.În primul rând, plantele au pătruns în pământ, creând solul. acolo, apoi reprezentanți ai diferiților taxoni de nevertebrate și vertebrate au pătruns în animale. Au trecut epocile și perioadele în care o compoziție a florei și faunei a fost înlocuită cu alta, mai progresivă compoziție și apariția tuturor formelor existente (Fig. 4.5).
Orez. 4.5. Natura explozivă a dezvoltării vieții la granița dintre Proterozoic și Fanerozoic
După ce concentrația de oxigen din atmosferă a crescut la un nivel de 10% din nivelul modern ( al 2-lea punct Pasteur) stratul de ozon a început să protejeze eficient materia vie de radiațiile dure.
Cambrianul a văzut o explozie evolutivă de noi forme de viață: bureți, corali, moluște, alge marine și strămoșii plantelor cu semințe și vertebratelor. În perioadele ulterioare ale erei paleozoice, viața a umplut Oceanul Mondial și a început să ajungă pe uscat.
Formarea în continuare a ecosistemelor terestre a avut loc independent de evoluția ecosistemelor acvatice. Vegetația verde a furnizat cantități mari de oxigen și hrană pentru evoluția ulterioară a animalelor mari. În același timp, planctonul oceanic a fost completat cu forme cu cochilii calcaroase și de siliciu.
La sfârșitul Paleozoicului, clima de pe Pământ s-a schimbat. În această perioadă, bioproductivitatea a crescut și s-au creat rezerve uriașe de combustibili fosili. Mai târziu (acum 200–150 de milioane de ani), conținutul de oxigen și dioxid de carbon s-a stabilizat la nivelul zilelor noastre.În anumite perioade au avut loc schimbări climatice, care au provocat modificări ale nivelului Oceanului Mondial. Perioadele de răcire generală pe planetă au alternat cu perioade de încălzire cu o ciclicitate de aproximativ 100 de mii de ani.În Pleistocenul mijlociu (acum 45–60 de mii de ani), un ghețar puternic a coborât la 48°N. în Europa și până la 37 o N. în America de Nord. Ghețarii s-au topit relativ repede - în decurs de 1 mie de ani.
Există o lege imuabilă a vieții: orice grup de organisme vii neprimitive se stinge mai devreme sau mai târziu. S-au produs în mod repetat extincții în masă ale întregii specii de animale. Astfel, acum 65 de milioane de ani au dispărut multe reptile (Fig. 4.6). Ultimii lor reprezentanți au dispărut la limita Cenozoicului. Aceste extincții nu au fost simultane, s-au extins pe mulți ani și nu au avut legătură cu activitatea umană. Potrivit paleontologilor, cea mai mare parte (până la 98%) din speciile care au existat vreodată pe Pământ (până la 500 de milioane de specii) au dispărut.
Orez. 4.6. Ascensiunea și dispariția reptilelor
Progresul evolutiv nu a fost întâmplător. Viața a ocupat noi spații, condițiile de existență pe Pământ se schimbau constant și toate viețuitoarele trebuiau să se adapteze la asta. Comunitățile și ecosistemele s-au înlocuit reciproc. Au apărut forme mai progresive, mai mobile, mai bine adaptate la noile condiții de viață.
Biosfera se dezvoltă prin co-evoluția strânsă a organismelor. IN SI. Vernadsky, continuând experiența naturaliștilor anteriori, a formulat următorul principiu: „Ființele vii provin numai din ființe vii; există o graniță de netrecut între cele vii și cele nevii, deși există o interacțiune constantă.”
Această interacțiune ecologică strânsă între grupuri mari de organisme (de exemplu, plante și ierbivore) se numește coevoluție. Coevoluția are loc pe Pământ de miliarde de ani. Factorii antropogeni au apărut într-un timp foarte scurt, dar în ceea ce privește puterea de impact asupra biosferei au devenit comparabili cu cei naturali. Natura și biosfera în știința naturală modernă sunt reprezentate ca sisteme dinamice care trec prin stări de criză, catastrofe și puncte de bifurcație.
Evoluția biosferei este supusă următoarelor trei legi:
- legea constanței proces evolutiv în biosferă: evoluția organismelor vii are loc constant atâta timp cât există Pământul;
- legea ireversibilității evoluție: dacă o specie dispare, nu va mai apărea niciodată;
- legea divergenţei: din forma ancestrală se formează succesiv noi populaţii de categorii sistematice superioare.
Cu aproximativ 400 de milioane de ani în urmă, viața a început să colonizeze pământul. Mai întâi, plantele au pătruns pe pământ, creând pământ acolo, apoi au pătruns reprezentanți ai diferiților taxoni de nevertebrate și animale vertebrate. Până la sfârșitul devonianului, întregul pământ era acoperit cu vegetație. Până la sfârșitul Carboniferului, au apărut gimnospermele, insectele zburătoare și primele vertebrate terestre carnivore și erbivore. La sfârșitul Permianului are loc o mare extincție (corali, amoniți, pești antici etc.).
Orez. 4.7. Un fragment din istoria dezvoltării formelor de viață pe Pământ
în mezozoic şi cenozoic
Primele vertebrate terestre au dat naștere amfibienilor, care au dat naștere reptilelor. Reptilele au înflorit în Mezozoic (Fig. 4.7) și au dat naștere păsărilor și mamiferelor. La mijlocul perioadei jurasice, trăiau dinozauri uriași erbivori cu patru picioare, lungi de până la 30 m și cântărind de la 30 la 80 de tone, au apărut rechinii de tip modern. Primele animale - strămoșii mamiferelor moderne - au apărut acum aproximativ 200 de milioane de ani.
În perioada Cretacicului, America de Sud și Africa s-au îndepărtat una de cealaltă. În această perioadă a avut loc o altă mare extincție: dinozaurii au dispărut.După dispariția globală a marilor dinozauri, mamiferele au luat poziții de conducere și domină astăzi. În prezent, pe Pământ trăiesc până la 3 milioane de specii de animale.
A avut loc formarea de noi specii și dispariția acelor forme care nu puteau rezista concurenței sau nu s-au adaptat la schimbările din mediul natural. Înainte de apariția oamenilor, dispariția speciilor individuale s-a produs lent pe parcursul a mai multor milioane de ani. S-a stabilit că durata medie de viață a unei specii de păsări este de 2 milioane de ani, iar cea a mamiferelor este de 600 de mii de ani.Mediul natural s-a schimbat de multe ori. Schimbarea faunei a fost influențată de factori abiotici. A avut loc plierea și construcția de munte, iar clima s-a schimbat. A existat o alternanță de încălzire și glaciare, ridicare și scădere a nivelului mării, iar clima aridă a fost înlocuită cu una umedă.
Se pot distinge următoarele etape principale în evoluția biosferei.
1. Etapa biosferei procariote, care s-a încheiat în urmă cu 2,5 miliarde de ani, care se caracterizează prin: un habitat acvatic reducător (fără oxigen) și chimiosinteză;apariția primelor organisme fotosintetice precum cianobacteriile;activitatea vitală a procariotelor fotosintetice; până la punctul 1 Pasteur.
2. Etapa biosferei procariote cu un habitat acvatic oxidant, care s-a încheiat cu aproximativ 1,5 miliarde de ani în urmă. Această etapă, survenită după atingerea punctului I Pasteur, se caracterizează prin: apariția la cele mai simple organisme a respirației, care este de 14 ori mai eficientă energetic decât procesele de fermentație; apariția primelor organisme unicelulare eucariote (cu nucleu).
3. Stadiul organismelor unicelulare și netisulare care durează până la 700 de milioane de ani. Etapa s-a încheiat cu aproximativ 800 de milioane de ani în urmă și se caracterizează prin: apariția biodiversității organismelor simple datorită simbiogenezei; o perioadă de tranziție la apariția multicelularității organismelor.
4. Stadiul organismelor tisulare multicelulare. În această etapă: în Devonian (acum aproximativ 350 de milioane de ani), a apărut vegetația terestră; mamiferele au apărut în urmă cu aproximativ 200 de milioane de ani; predomină dezvoltarea biodiversității plantelor, ciupercilor și animalelor.
5. Etapa antropogenă – apariția Homo sapiens în biosferă.
Cum a apărut viața pe Pământ? Detaliile sunt necunoscute omenirii, dar principiile de temelie au fost stabilite. Există două teorii principale și multe minore. Deci, conform versiunii principale, componentele organice au venit pe Pământ din spațiu, conform altuia - totul s-a întâmplat pe Pământ. Iată câteva dintre cele mai populare învățături.
Panspermie
Cum a apărut Pământul nostru? Biografia planetei este unică, iar oamenii încearcă să o dezvăluie în moduri diferite. Există o ipoteză că viața existentă în Univers se răspândește prin meteoroizi (corpuri cerești de dimensiuni intermediare între praful interplanetar și un asteroid), asteroizi și planete. Se presupune că există forme de viață care pot rezista la expunere (radiații, vid, temperaturi scăzute etc.). Se numesc extremofili (inclusiv bacterii și microorganisme).
Ele cad în moloz și praf, care sunt aruncate în spațiu după ce au păstrat, astfel, viața după moartea corpurilor mici ale sistemului solar. Bacteriile pot călători într-o stare de repaus pentru perioade lungi de timp înainte de o altă întâlnire întâmplătoare cu alte planete.
De asemenea, se pot amesteca cu discuri protoplanetare (un nor dens de gaz în jurul unei planete tinere). Dacă într-un loc nou „soldații statornici, dar somnoroși” se găsesc în condiții favorabile, devin activi. Începe procesul de evoluție. Povestea este dezvăluită cu ajutorul sondelor. Datele de la instrumente care au fost în interiorul cometelor indică: în majoritatea covârșitoare a cazurilor, probabilitatea este confirmată că toți suntem „un pic extratereștri”, deoarece leagănul vieții este spațiul.
Biopoieza
Iată o altă părere despre cum a început viața. Există lucruri vii și nevii pe Pământ. Unele științe salută abiogeneza (biopoeza), care explică cum, prin transformare naturală, viața biologică a apărut din materia anorganică. Majoritatea aminoacizilor (numiți și blocurile de construcție ale tuturor organismelor vii) pot fi formați folosind reacții chimice naturale care nu au nimic de-a face cu viața.
Acest lucru este confirmat de experimentul Muller-Urey. În 1953, un om de știință a trecut electricitatea printr-un amestec de gaze și a obținut mai mulți aminoacizi în condiții de laborator care simulau condițiile Pământului timpuriu. În toate ființele vii, aminoacizii sunt transformați în proteine sub influența păstrătorilor de memorie genetică, acizii nucleici.
Acestea din urmă sunt sintetizate independent biochimic, iar proteinele accelerează (catalizează) procesul. Care moleculă organică este prima? Și cum au interacționat? Abiogeneza este în proces de găsire a unui răspuns.
Tendințe cosmogonice
Aceasta este doctrina în spațiu. În contextul specific al științei spațiale și al astronomiei, termenul se referă la teoria creării (și studiului) sistemului solar. Încercările de a gravita către cosmogonia naturalistă nu rezistă criticilor. În primul rând, teoriile științifice existente nu pot explica principalul lucru: cum a apărut Universul însuși?
În al doilea rând, nu există un model fizic care să explice cele mai timpurii momente ale existenței Universului. Teoria menționată nu conține conceptul de gravitație cuantică. Deși teoreticienii corzilor spun că particulele elementare apar ca urmare a vibrațiilor și interacțiunilor corzilor cuantice, cei care studiază originea și consecințele Big Bang-ului (cosmologie cuantică în buclă) nu sunt de acord cu acest lucru. Ei cred că au formule pentru a descrie modelul în termeni de ecuații de câmp.
Cu ajutorul ipotezelor cosmogonice, oamenii au explicat omogenitatea mișcării și compoziției corpurilor cerești. Cu mult înainte de apariția vieții pe Pământ, materia a umplut tot spațiul și apoi a evoluat.
Endosimbiont
Versiunea endosimbiotică a fost formulată pentru prima dată de botanistul rus Konstantin Merezhkovsky în 1905. El credea că unele organele au apărut ca bacterii cu viață liberă și au fost adoptate într-o altă celulă ca endosimbioți. Mitocondriile au evoluat din proteobacterii (în special Rickettsiale sau rude apropiate) și cloroplaste din cianobacterii.
Acest lucru sugerează că mai multe forme de bacterii au intrat în simbioză pentru a forma o celulă eucariotă (eucariotele sunt celule ale organismelor vii care conțin un nucleu). Transferul orizontal al materialului genetic între bacterii este, de asemenea, facilitat de relațiile simbiotice.
Apariția diversității în formele de viață poate fi precedată de Ultimul strămoș comun (LUA) al organismelor moderne.
Generatie spontana
Până la începutul secolului al XIX-lea, oamenii au respins în general „brudarea” ca o explicație a modului în care a început viața pe Pământ. Generarea spontană neașteptată a anumitor forme de viață din materie neînsuflețită le părea de neplauzită. Dar ei credeau în existența eterogenezei (o schimbare a metodei de reproducere), atunci când una dintre formele de viață provine de la o altă specie (de exemplu, albinele din flori). Ideile clasice despre generarea spontană se rezumă la următoarele: unele organisme vii complexe au apărut datorită descompunerii substanțelor organice.
Potrivit lui Aristotel, acesta era un adevăr ușor de observat: afidele apar din roua care cade pe plante; muștele - din alimente stricate, șoarecii - din fânul murdar, crocodilii - din buștenii putreziti de la fundul rezervoarelor și așa mai departe. Teoria generației spontane (refuzată de creștinism) a existat în secret de secole.
Este general acceptat că teoria a fost în cele din urmă respinsă în secolul al XIX-lea de experimentele lui Louis Pasteur. Omul de știință nu a studiat originea vieții, a studiat apariția microbilor pentru a putea combate bolile infecțioase. Cu toate acestea, dovezile lui Pasteur nu mai erau controversate, ci de natură strict științifică.
Teoria argilei și creația secvențială
Apariția vieții bazate pe lut? Este posibil? Un chimist scoțian pe nume A. J. Kearns-Smith de la Universitatea din Glasgow în 1985 este autorul unei astfel de teorii. Pe baza unor ipoteze similare ale altor oameni de știință, el a susținut că particulele organice, odată între straturi de argilă și interacționând cu acestea, au adoptat o metodă de stocare a informațiilor și de creștere. Astfel, omul de știință a considerat „gena argilei” ca fiind primară. Inițial, viața minerală și cea în curs de dezvoltare au existat împreună, dar la un anumit stadiu s-au „împrăștiat”.
Ideea distrugerii (haosului) în lumea în curs de dezvoltare a deschis calea pentru teoria catastrofismului ca unul dintre predecesorii teoriei evoluției. Susținătorii săi cred că Pământul a fost afectat de evenimente bruște, de scurtă durată, violente în trecut, iar prezentul este cheia trecutului. Fiecare catastrofă succesivă a distrus viața existentă. Creația ulterioară a reînviat-o deja diferită de cea anterioară.
Doctrina materialistă
Și iată o altă versiune despre cum a început viața pe Pământ. A fost înaintat de materialiști. Ei cred că viața a apărut ca urmare a transformărilor chimice treptate extinse în timp și spațiu, care, după toate probabilitățile, au avut loc acum aproape 3,8 miliarde de ani. Această dezvoltare se numește moleculară; afectează zona acizilor dezoxiribonucleici și ribonucleici și a proteinelor (proteine).
Ca mișcare științifică, doctrina a apărut în anii 1960, când s-au efectuat cercetări active care afectează biologia moleculară și evolutivă și genetica populației. Oamenii de știință au încercat apoi să înțeleagă și să confirme descoperirile recente referitoare la acizii nucleici și proteinele.
Una dintre temele cheie care au stimulat dezvoltarea acestui domeniu de cunoaștere a fost evoluția funcției enzimatice, utilizarea divergenței acidului nucleic ca „ceas molecular”. Dezvăluirea sa a contribuit la un studiu mai profund al divergenței (ramificării) speciilor.
Origine organică
Susținătorii acestei doctrine vorbesc despre modul în care viața a apărut pe Pământ după cum urmează. Formarea speciilor a început cu mult timp în urmă - cu peste 3,5 miliarde de ani în urmă (numărul indică perioada în care a existat viața). Probabil, la început a avut loc un proces lent și gradual de transformare, iar apoi a început o etapă rapidă (în cadrul Universului) de îmbunătățire, o tranziție de la o stare statică la alta sub influența condițiilor existente.
Evoluția, cunoscută ca biologică sau organică, este procesul de schimbare în timp a uneia sau mai multor trăsături ereditare găsite în populațiile de organisme. Trăsăturile ereditare sunt caracteristici distinctive speciale, inclusiv anatomice, biochimice și comportamentale, care se transmit de la o generație la alta.
Evoluția a dus la diversitate și diversificare a tuturor organismelor vii (diversificare). Charles Darwin a descris lumea noastră plină de culoare drept „forme infinite, cele mai frumoase și mai minunate”. Avem impresia că originea vieții este o poveste fără început sau sfârșit.
Creație specială
Conform acestei teorii, toate formele de viață care există astăzi pe planeta Pământ au fost create de Dumnezeu. Adam și Eva sunt primul bărbat și prima femeie creați de Atotputernicul. Viața pe Pământ a început cu ei, cred creștinii, musulmanii și evreii. Cele trei religii au fost de acord că Dumnezeu a creat universul în șapte zile, făcând din a șasea zi punctul culminant al lucrării sale: l-a creat pe Adam din țărâna pământului și pe Eva din coasta sa.
În ziua a șaptea, Dumnezeu S-a odihnit. Apoi a inspirat și l-a trimis să îngrijească grădina numită Eden. În centru au crescut Arborele Vieții și Arborele Cunoașterii binelui. Dumnezeu a dat voie să mănânce fructele tuturor copacilor din grădină, cu excepția Pomului Cunoașterii („căci în ziua în care vei mânca din el vei muri”).
Dar oamenii nu s-au supus. Coranul spune că Adam a sugerat să încerce mărul. Dumnezeu i-a iertat pe păcătoși și i-a trimis pe amândoi pe pământ ca reprezentanți ai Săi. Și totuși... De unde a venit viața de pe Pământ? După cum puteți vedea, nu există un răspuns clar. Deși oamenii de știință moderni sunt din ce în ce mai înclinați către teoria abiogenă (anorganică) a originii tuturor viețuitoarelor.