Evoluția lumii organice - Ghid de studiu (Vorontsov N.N.) - Capitolul: Dezvoltarea ideilor despre originea vieții online. Este posibilă apariția vieții pe pământ De ce este imposibilă reapariția vieții pe pământ?

precum și dependența stadiilor incipiente de dezvoltare a multor organisme de mediul acvatic, diversitatea și bogăția semnificativă a faunei marine în comparație cu uscatul.

Este larg răspândit punctul de vedere, potrivit căruia mediul cel mai favorabil pentru apariția vieții au fost regiunile de coastă ale mărilor și oceanelor. Aici, la joncțiunea mării, pământ, aer, s-au creat condiții favorabile pentru formarea compușilor organici complecși necesari apariției vieții.

În ultimii ani, atenția oamenilor de știință a fost atrasă de regiunile vulcanice ale Pământului ca una dintre posibilele surse ale originii vieții. Când vulcanii erup, se eliberează o cantitate imensă de gaze, a căror compoziție coincide în mare măsură cu compoziția gazelor care au format atmosfera primară a Pământului. În plus, temperatura ridicată favorizează reacțiile.

În 1977, în tranșeele oceanice au fost descoperiți așa-numiții „fumători negri”. La o adâncime de câteva mii de metri, la o presiune de sute de atmosfere, din „tuburi” iese apă cu temperatura de +200. . .+300°С, îmbogățit cu gaze caracteristice regiunilor vulcanice. Zeci de noi genuri, familii și chiar clase de animale au fost descoperite în jurul țevilor „fumătorilor negri”. Microorganismele sunt, de asemenea, extrem de diverse, printre care predomină bacteriile cu sulf. Poate că viața își are originea în adâncurile oceanului în condiții puternic contrastante de diferență de temperatură (de la +200 la +4°C)? Ce viață era primară - apă sau pământ? Răspunsurile la aceste întrebări urmează să fie date științei viitorului.

Este posibilă viața pe Pământ? acum? Procesul de apariție a organismelor vii din compuși organici simpli a fost extrem de lung. Pentru ca viața să izbucnească pe Pământ, a fost nevoie de un proces evolutiv care a durat multe milioane de ani, în timpul căruia probionții au experimentat selecția pe termen lung pentru stabilitate, pentru capacitatea de a reproduce propriul lor fel, pentru formarea de enzime care controlează toate. procese chimice la vieţuitoare. Etapa pre-viață a fost aparent lungă. Dacă acum pe Pământ undeva în zone cu activitate vulcanică intensă pot apărea compuși organici destul de complecși, atunci probabilitatea existenței pe termen lung a acestor compuși este neglijabilă. Ele vor fi folosite imediat de organismele heterotrofe. Acest lucru a fost înțeles chiar și de Ch. Darwin, care a scris în 1871: „Dar dacă acum (oh, ce mare dacă!) În orice rezervor cald care conține toate sărurile de amoniu și fosfor necesare și accesibil la lumină, căldură, electricitate etc. , s-a format chimic o proteină, capabilă de alte transformări din ce în ce mai complexe, apoi această substanță urma să fie imediat distrusă sau absorbită, ceea ce era imposibil în perioada de dinaintea apariției ființelor vii.

Astfel, cunoștințele moderne despre originea vieții pe Pământ conduc la următoarele concluzii:

Viața a apărut pe Pământ într-un mod abiogen. Evoluția biologică a fost precedată de o lungă evoluție chimică.

Apariția vieții este o etapă în evoluția materiei în Univers.

Regularitatea principalelor etape ale apariției vieții poate fi verificată experimental în laborator și exprimată sub următoarea schemă: atomi ---- * - molecule simple -- ^ macromolecule -- > sisteme ultramoleculare (probionți) -- > organisme unicelulare.

Atmosfera primară a Pământului avea un caracter restaurator. Din această cauză, primele organisme au fost heterotrofe.

Principiile darwiniene ale selecției naturale și supraviețuirea celui mai apt pot fi transferate în sistemele prebiologice.

În prezent, viul provine doar din vii (biogenic). Este exclusă posibilitatea reapariției vieții pe Pământ.

VERIFICĂ-TE

\ . Bazat caracteristici comparative picăturile coacervate și organismele vii, dovedesc că viața pe Pământ ar fi putut apărea într-un mod abiogen.

2. De ce este imposibilă reapariția vieții pe Pământ?

3. Dintre organismele vii, cele mai primitive sunt micoplasmele. Sunt mai mici decât unii viruși. Cu toate acestea, într-o celulă atât de minusculă există un set complet de molecule vitale: ADN, ARN, proteine, enzime, ATP, carbohidrați, lipide etc. Micoplasmele nu au organele, cu excepția membranei exterioare și a ribozomilor. Ce înseamnă existența unor astfel de organisme?

ISTORIA PĂMÂNTULUI ȘI METODE DE STUDIU AL LUI

Imaginea procesului evolutiv de la începutul său până în zilele noastre este recreată de știința vieții antice - paleontologie. Paleontologii urmăresc epoci îndepărtate în timp prin rămășițele fosilizate ale organismelor trecute conservate în straturile pământului. Prin urmare, straturile geologice pot fi numite în mod figurat pagini și capitole ale cronicii de piatră a istoriei Pământului. Dar este posibil să se determine cu exactitate vârsta lor și, în același timp, vârsta organismelor fosile conținute în aceste straturi?

Metode de geocronologie. Există diferite metode pentru a determina vârsta resturilor fosile și a straturilor de rocă. Toate sunt împărțite în relative și absolute. Metode geocronologie relativă pe baza ideii că mai mult

stratul de suprafață este întotdeauna mai tânăr decât cel subiacent. De asemenea, ține cont de faptul că fiecare epocă geologică este caracterizată de propriul aspect specific - un set specific de animale și plante. Pe baza studiului secvenței de stratificare a straturilor secțiunii geologice, se întocmește o diagramă a dispunerii straturilor. (schema stratigrafică) a acestei zone. Datele paleontologice fac posibilă identificarea speciilor identice sau similare în straturile diferitelor secțiuni geologice ale diferitelor țări și continente. Pe baza asemănării formelor fosile, se face o concluzie despre sincronismul straturilor care conțin așa-numitele fosile ghid, adică despre lor aparținând aceluiași la fel timp.

Metode geocronologie absolută se bazează pe radioactivitatea naturală a anumitor elemente chimice. Pentru prima dată a propus să utilizeze acest fenomen ca standard de timp Pierre Curie (1859-1906). Constanța strictă a ratei dezintegrarii radioactive a condus la ideea dezvoltării unei singure scale cronologice precise a istoriei Pământului. Mai târziu, această întrebare a fost dezvoltată de E. Rutherford (1871-1937) și alți oameni de știință-

Pentru a determina vârsta absolută, se folosesc izotopi radioactivi „cu viață lungă”, potriviți pentru studierea vârstei celor mai vechi straturi ale Pământului. Rata de descompunere a unui izotop radioactiv este exprimată prin timpul de înjumătățire. Acesta este timpul în care orice număr inițial de atomi este înjumătățit.Cunoscând timpul de înjumătățire al izotopului corespunzător și măsurând raportul dintre cantitatea unui izotop radioactiv și produșii săi de descompunere, se poate determina vârsta unei anumite roci. De exemplu, timpul de înjumătățire al uraniului-238 este de 4,498 miliarde de ani. Un kilogram de uraniu, indiferent în ce roci se află, după 100 de milioane de ani dă 13 g de plumb și 2 g de heliu. În consecință, cu cât este mai mult uraniu plumb într-o rocă, cu atât este mai în vârstă și stratul care o include. Acesta este principiul de funcționare al „ceasului radioactiv”. Exemplul luat în considerare ilustrează cea mai veche metodă de geocronologie izotopică - plumbul. Este numită astfel deoarece vârsta rocilor este determinată de acumularea de plumb în timpul descompunerii uraniului și toriului. Ca urmare a descompunerii radioactive a uraniului-238, plumb-206, uraniu-235, plumb-207 apare, iar în timpul dezintegrarii toriu-232 - plumb-208.

În funcție de produsul final al dezintegrarii radioactive, s-au dezvoltat și alte metode de geocronologie izotopică: heliu, carbon, potasiu-argon etc.

Pentru a determina vârsta geologică de până la 50 de mii de ani, metoda radiocarbonului este utilizată pe scară largă. Se bazează pe faptul că sub influența razei cosmice și a atmosferei terestre, azotul este transformat în i radioactiv: carbon „C, cu un timp de înjumătățire de 5750 ani. La organismele vii, datorită schimbului constant cu mediul. , concentrația izotopului radioactiv al carbonului este constantă, în timp ce după moarte și încetarea schimbului

substanțe, izotopul radioactiv „” * C începe să se descompună. Cunoscând timpul de înjumătățire, puteți determina foarte precis vârsta reziduurilor organice: cărbune, ramuri, turbă, oase. Această metodă datează epocile glaciației, etapele civilizației umane antice etc.

În ultimii ani, metoda dendrocronologică a fost dezvoltată cu succes. După ce au studiat influența condițiilor meteorologice asupra creșterii inelelor de creștere pe lemn, biologii au descoperit că alternanța inelelor de creștere scăzută și ridicată oferă o imagine unică. Compilând o curbă medie de creștere a lemnului pentru fiecare regiune, este posibil să datați orice bucată de lemn cu o precizie de un an. Astfel, de exemplu, arheologii sovietici datează cu exactitate vârsta lemnului folosit pentru a construi vechiul Novgorod.

La fel ca inelele copacilor, ele reflectă ciclurile zilnice, sezoniere și anuale ale liniilor de creștere a coralilor. La aceste nevertebrate marine, partea exterioară a scheletului este acoperită cu un strat subțire calcaros numit epiteca. Cu o bună conservare, inelele clare sunt vizibile pe epntec - rezultatul unei modificări periodice a ratei de depunere a carbonatului de calciu. Aceste formațiuni sunt grupate în centuri. Paleontologul american J. Wells (1963) a demonstrat că liniile inelare și curele de pe epitecul de corali sunt formațiuni diurne și anuale. Investigand tipurile moderne de corali care formează recif, el a numărat aproximativ 360 de linii în zona lor anuală, adică fiecare linie corespundea unei creșteri într-o zi. Interesant este că coralii care au trăit în urmă cu aproximativ 370 de milioane de ani au de la 385 la 399 de linii în zona anuală. Pe baza acestui fapt, J. Wells a ajuns la concluzia că numărul de zile dintr-un an în acel moment geologic îndepărtat era mai mare decât în epoca noastră. Într-adevăr, după cum arată calculele astronomice și datele paleontologice, Pământul s-a rotit mai repede și, prin urmare, durata zilei a fost de aproximativ 22 de ore. Cunoscând succesiunea apariției anumitor organisme și vârsta diferitelor straturi ale scoarței terestre, oamenii de știință în termeni generali au compilat o cronologie a istoriei planetei noastre și au descris dezvoltarea vieții pe ea.

Calendar istoria pământului. Istoria Pământului este împărțită în perioade lungi de timp - eră. Epocile sunt împărțite în etctulburări, perioade - pe eră, era - pe secol.(Calendarul istoriei Pământului este prezentat în tabel.)

Împărțirea în ere și perioade nu este întâmplătoare. Sfârșitul unei ere și începutul alteia au fost marcate de transformări semnificative ale feței Pământului, o schimbare a raportului dintre pământ și mare, procese intensive de construcție a munților -

Numele ur origine greacă: chinez -sub cele anticearheic - vechi, Proterozoic - viata primara,paleozoic - viata antica,mezozoic - viata medie.Cenozoic- viață nouă (fig. 40).

j 55

Ascensiunea mamiferelor

Ridicarea reptilelor

Ascensiunea amfibienilor

cucerirea pământului

vertebrate antice

Aspectul ecranului cu ozon

Bureți, viermi

arheocite

Formarea minereurilor de fier din Kursk

Polipii hidroizi sunt multicelulari. Alge verzi - indiferent dacă sunt eucariote. Aspectul solurilor Alge albastre-verzi.

aparitie viaţă

Vulcanismul, condensarea vaporilor de apă, acumularea de secundare atmosfera

Educaţie Scoarta terestra

Formarea planetei

Figura 40. Istoria dezvoltării vieții pe Pământ

Geocronologic masa

		Durata (în milioane de ani)	începând până în zilele noastre (în milioane de ani)
cenozoic	Holocen cuaternar 0,02 0,02 Pleistocen 1,5 1,5
	Pliocenul terțiar 11 Neogen

Continuare

	paleogen	Oligocenul Eocenul Paleocenul
		Tarziu Devreme
		Tarziu Devreme
Mezozoic Paleozoic		Sfârșit Mijlociu Devreme
		Tarziu Devreme
		Mijlociu timpuriu
		Sfârșit Mijlociu Devreme
		Tarziu Devreme
		Sfârșit Mijlociu Devreme
		Mijloc târziu
Proterozoic	Rifeanul Proterozoic târziu
	Rifeanul Proterozoic târziu	Sfârșit Mijlociu Devreme
		Proterozoic
		Proterozoicul timpuriu
			1100--1400 3500-3800
catarhean

VERIFICĂ-TE

1. Care este esența principalelor metode de datare a rocilor și a resturilor fosile ale organismelor?

2. Care este principiul de funcționare al „ceasului radioactiv”?

3. Ce este calendarul istoriei Pământului?

DEZVOLTAREA VIEȚII ÎN PRECAMBRIAN

Până de curând, paleontologii puteau aprofunda în istoria vieții doar pentru 500-570 de milioane de ani, iar relatarea înregistrărilor paleontologice a început din perioada Cambriană. În zăcămintele precambriene pentru o lungă perioadă de timp nu a fost posibilă găsirea rămășițelor de organisme. Dar dacă țineți cont de faptul că 7/8 istoria geologică Pământul ocupă Precambrianul, este de înțeles dezvoltarea rapidă a paleontologiei din ultimii ani.

Archaeus. Datele paleontologice ale celor mai vechi straturi sedimentare indică faptul că stadiul preorganism al evoluției a durat 1,5-1,6 miliarde de ani după formarea Pământului ca planetă. Catarheum a fost un „spectacol fără spectatori”. Viața a apărut în pragul katarheei și arheei. Acest lucru este evidențiat de descoperirile de rămășițe microbiene în rocile arheene timpurii cu vârsta cuprinsă între 3,5-3,8 miliarde de ani. Se știu puține lucruri despre viața din Arhean. Rocile arheice conțin un numar mare de grafit. Se crede că grafitul provine din rămășițele compușilor organici care făceau parte din organismele vii. Acestea erau celulare despre „cariote - bacterii și albastru-verde. Produsele activității vitale a acestor microorganisme primitive sunt și cele mai vechi roci sedimentare (stromatolite) - formațiuni calcaroase sub formă de stâlpi găsite în Canada, Australia, Africa, Urali și Siberia. Rocile sedimentare de fier, nichel, mangan au o bază bacteriană. Până la 90% din rezervele mondiale de sulf au apărut ca urmare a activității vitale a bacteriilor cu sulf. Multe microorganisme participă activ la formarea unor resurse minerale colosale, încă puțin explorate, de pe fundul oceanelor. Există depozite de fier, mangan, cupru, nichel, cobalt. Rolul microorganismelor este, de asemenea, mare în formarea șisturilor bituminoase, petrolului și gazelor.

Albastru-verde, bacteriile s-au răspândit rapid în Arhee și devin stăpânii planetei. Aceste organisme nu aveau un nucleu separat, ci aveau un sistem metabolic dezvoltat și capacitatea de a se reproduce. Albastru-verde, în plus, poseda un aparat de fotosinteză. Apariția acestuia din urmă a fost cea mai mare aromiroză din evoluția naturii vii și a deschis una dintre căile (probabil anume terestre) pentru formarea oxigenului liber.

Până la sfârșitul Archeanului (acum 2,8-3 miliarde de ani), primul

alge coloniale ale căror rămășițe fosilizate se găsesc în Australia, Africa, Uniunea Sovietică.

Cercetările paleontologice vor completa treptat tabloul vieții în stadiile incipiente ale evoluției sale. Până acum, cronologia acelui timp îndepărtat este conturată doar schematic. Cronica de piatra a început deja, dar urmele de „scriere” e.tse sunt foarte rare-

Ipoteza ozonului ecran. Cea mai importantă etapă în dezvoltarea vieții pe Pământ este strâns legată de schimbarea concentrației de oxigen din atmosferă și de formarea ecranului de ozon. Această presupunere a fost exprimată de oamenii de știință americani G. Berkner și L. Marshall la sfârșitul anilor 60 ai secolului nostru. Acum este confirmat de datele biogeochimiei și paleontologiei. Datorită activității vitale a verde-albastrului, conținutul de oxigen liber din atmosferă ^ " a crescut semnificativ. Atingerea așa-numitului „punct Pasteur” al concentrației de oxigen - 1% din concentrația sa în atmosfera modernă - a creat premisele. pentru manifestarea mecanismului aerob de disimilare-respirație.procese anaerobe (fără oxigen) Apariția respirației a fost o aromorfoză majoră, în urma căreia eliberarea de energie pentru procesele vitale a crescut de multe ori.

Acumularea de oxigen a dus la apariția unui ecran primar de ozon în straturile superioare ale biosferei, care a deschis orizonturi vaste pentru înflorirea vieții, deoarece a împiedicat pătrunderea razelor ultraviolete distructive către Pământ.

Apariția ecranului de ozon și trecerea de la procesele anaerobe la respirație are loc în Vendian - ultima etapă a Proterozoicului și duce la dezvoltarea organismelor fotosintetice - autotrofiîn straturile superioare ale oceanului bogate în solar. La rândul său, acumularea de compuși organici de către organismele autotrofe ca urmare a fotosintezei a creat condiții pentru evoluția consumatorilor lor - organisme heterotrofe.

În Paleozoic, la limita silurianului și devonianului, conținutul de oxigen din atmosferă a atins 10% din concentrația sa modernă. Până atunci, puterea ecranului cu ozon creștea atât de mult încât a făcut posibil ca organismele vii să ajungă pe pământ.

Document

Opționalbine-seminar BORGES SI NABOKOV IN CAUTARE... rezultatele se asteapta sa fie discutate in aceasta curs-seminar, a arătat că similar... și context cultural și istoric. Real bine-seminarul se adreseaza tuturor celor interesati de comparatii...

Evoluția lumii organice - Ghid de studiu (Vorontsov N.N.)

Pe drumul spre apariția organismelor primare

Probionții și evoluția lor ulterioară. Cum a avut loc tranziția de la biopolimeri la primele ființe vii? Aceasta este partea cea mai dificilă a problemei originii vieții. Oamenii de știință încearcă să găsească soluția acesteia și pe baza experimentelor model. Experimentele lui A.I.Oparin și colaboratorii săi au fost cele mai cunoscute. Începând, A. I. Oparin a sugerat că trecerea de la evoluția chimică la cea biologică este asociată cu apariția celor mai simple sisteme organice separate de fază - probionți, capabili să folosească substanțele și energia din mediu și pe această bază să ducă cea mai importantă viață. funcții - să crească și să fie supus selecției naturale. Un astfel de sistem este un sistem deschis, care poate fi reprezentat prin următoarea diagramă:

unde S și L sunt mediul extern, A este substanța care intră în sistem, B este produsul de reacție capabil să se difuzeze în mediul extern.

Picăturile de coacervat pot servi drept obiectul cel mai promițător pentru modelarea unui astfel de sistem. A. I. Oparin a observat cum în soluțiile coloidale de polipeptide, polizaharide, ARN și alți compuși macromoleculari, în anumite condiții, se formează cheaguri cu un volum de la 10"8 la 10 ~ cm3. Acești cheaguri se numesc picături coacerve sau coacervate. În jurul picăturilor există este o interfață care este clar vizibilă la microscop.Coacervații sunt capabili să adsorbe diferite substanțe.Compușii chimici pot pătrunde în ele osmotic din mediul înconjurător și pot fi sintetizați noi compuși.Sub acțiunea forțelor mecanice, picăturile de coacervat sunt zdrobite.Dar coacervații sunt nu sunt încă creaturi vii. Acestea sunt doar cele mai simple modele de probionți, care arată doar o asemănare externă cu proprietățile viețuitoarelor precum creșterea și metabolismul cu mediu inconjurator.

De o importanță deosebită în evoluția probionților a fost formarea sistemelor catalitice. Primii catalizatori au fost cei mai simpli compuși, săruri de fier, cupru și alte metale grele, dar efectul lor a fost foarte slab. Treptat, pe baza selecției prebiologice, catalizatorii biologici s-au format evolutiv. Din numărul imens de compuși chimici prezenți în „supa primordială”, au fost selectate cele mai eficiente combinații de molecule catalitic. La o anumită etapă de evoluție, catalizatorii simpli au fost înlocuiți cu enzime. Enzimele controlează reacții bine definite, iar acest lucru a fost de mare importanță pentru îmbunătățirea procesului metabolic.

Adevăratul început al evoluției biologice este marcat de apariția probionților cu relații de cod între proteine și acizi nucleici. Interacțiunea proteinelor și acizilor nucleici a dus la apariția unor proprietăți ale vieții precum auto-reproducția, păstrarea informațiilor ereditare și transmiterea acesteia la generațiile ulterioare.Probabil, în stadiile anterioare ale vieții, existau sisteme moleculare independente de polipeptide și polinucleotide cu un metabolism și un mecanism de auto-reproducere foarte imperfect. „S-a făcut un pas uriaș înainte tocmai în momentul în care a avut loc unificarea lor: capacitatea de auto-reproducere a acizilor nucleici a fost completată de activitatea catalitică a proteinelor. Probionții. , în care metabolismul a fost combinat cu capacitatea de auto-reproducere, au avut cea mai bună perspectivă de a fi conservate în selecția prebiologică.Dezvoltarea lor ulterioară este deja complet dobândită caracteristicile evoluției biologice, care s-a realizat timp de cel puțin 3,5 miliarde de ani.

Am prezentat o actualizare, ținând cont de datele ultimelor zece

ani, conceptul de tranziție treptată de la evoluția chimică la evoluția biologică, care este asociat cu ideile lui A. I. Oparin. Cu toate acestea, aceste idei nu sunt în general acceptate. Există opinii ale geneticienilor, conform cărora viața a început odată cu apariția moleculelor de acid nucleic care se reproduc singur. Următorul pas a fost stabilirea legăturilor între ADN și ARN și capacitatea ARN-ului de a fi sintetizat pe șablonul ADN. Stabilirea legăturilor ADN și ARN cu moleculele proteice rezultate din sinteza abiogenă este a treia etapă în evoluția vieții.

La originile vieții. Este greu de spus care au fost primele forme inițiale de organisme pentru toate ființele vii. Aparent, apărând în diferite părți ale planetei, diferă unul de celălalt. Toate s-au dezvoltat într-un mediu anaerob, folosind compuși organici gata preparati sintetizați în cursul evoluției chimice pentru creșterea lor, adică au fost heterotrofe. Pe măsură ce „supa primordială” s-a unificat, au început să apară și alte metode de schimb, bazate pe utilizarea energiei reacțiilor chimice pentru sinteza substanțelor organice. Acestea sunt chimioautotrofe (bacterii de fier, bacterii cu sulf). Următoarea etapă în zorii vieții a fost apariția procesului de fotosinteză, care a schimbat semnificativ compoziția atmosferei: dintr-o atmosferă reducătoare s-a transformat într-una oxidantă. Datorită acestui fapt, a devenit posibilă scindarea oxigenului substanțelor organice, în care se obține de multe ori mai multă energie decât cu fără oxigen. Astfel, viața s-a mutat într-o existență aerobă și putea ajunge pe uscat.

Primele celule - procariotele - nu aveau un nucleu separat. Ulterior, în procesul de evoluție, sub influența selecției naturale, celulele sunt îmbunătățite. În urma procariotelor apar eucariotele - celule care conțin un nucleu separat, apoi apar celule specializate ale organismelor multicelulare superioare.

mediu pentru originea vieții. Componenta principală a viețuitoarelor este apa. În acest sens, se poate presupune că viața își are originea în mediul acvatic. Această ipoteză este susținută de asemănarea compoziției de sare a apei de mare și a sângelui unor animale marine (Tabel),

Concentrația ionilor din apa de mare și din sângele unor animale marine (concentrația de sodiu este considerată convențional ca 100%)



Apa de mare Crab potcoava Medusa	100 3,61 ;t.91 100 5,18 4,13 100 5,61 4,06

precum și dependența stadiilor incipiente de dezvoltare a multor organisme de mediul acvatic, diversitatea și bogăția semnificativă a faunei marine în comparație cu uscatul.

Există un punct de vedere larg răspândit, conform căruia cel mai favorabil mediu pentru apariția vieții au fost regiunile de coastă ale mărilor și oceanelor. Aici, la joncțiunea mării, pământ, aer, s-au creat condiții favorabile pentru formarea compușilor organici complecși necesari apariției vieții.

În 1977, în tranșeele oceanice au fost descoperiți așa-numiții „fumători negri”. La o adâncime de câteva mii de metri, la o presiune de sute de atmosfere, din „tuburi” iese apă cu temperatura de +200. . .+300°C, îmbogățit cu gaze tipice zonelor vulcanice. Zeci de noi genuri, familii și chiar clase de animale au fost descoperite în jurul țevilor „fumătorilor negri”. Microorganismele sunt, de asemenea, extrem de diverse, printre care predomină bacteriile cu sulf. Poate că viața își are originea în adâncurile oceanului în condiții puternic contrastante de diferență de temperatură (de la +200 la +4°C)? Ce viață era primară - apă sau pământ? Răspunsurile la aceste întrebări trebuie date științei viitorului.

Este posibilă viața pe Pământ acum? Procesul de apariție a organismelor vii din compuși organici simpli a fost extrem de lung. Pentru ca viața să izbucnească pe Pământ, a fost nevoie de un proces evolutiv care a durat multe milioane de ani, timp în care probionții au experimentat selecția pe termen lung pentru rezistență, pentru capacitatea de a reproduce propriul lor fel, pentru formarea enzimelor care controlează toate. procese chimice în vii. Etapa pre-viață a fost aparent lungă. Dacă acum pe Pământ undeva în zone cu activitate vulcanică intensă pot apărea compuși organici destul de complecși, atunci probabilitatea existenței pe termen lung a acestor compuși este neglijabilă. Ele vor fi folosite imediat de organismele heterotrofe. Acest lucru a fost înțeles chiar și de Charles Darwin, care a scris în 1871: „Dar dacă acum (oh, ce mare dacă!) Într-un rezervor cald care conține toate sărurile de amoniu și fosfor necesare și accesibil la lumină, căldură, electricitate etc. Dacă s-a format chimic o proteină, capabilă de transformări din ce în ce mai complexe, apoi această substanță urma să fie imediat distrusă sau absorbită, ceea ce era imposibil în perioada de dinaintea apariției ființelor vii.

Astfel, cunoștințele moderne despre originea vieții pe Pământ conduc la următoarele concluzii:

Viața a apărut pe Pământ într-un mod abiogen. Evoluția biologică a fost precedată de o lungă evoluție chimică.

Apariția vieții este o etapă în evoluția materiei în Univers.

Regularitatea principalelor etape ale originii vieții poate fi verificată experimental în laborator și exprimată sub următoarea schemă: atomi ---- * - molecule simple -- ^ macromolecule --> sisteme ultramoleculare (probionti) --> unicelulare organisme.

Atmosfera primară a Pământului avea un caracter restaurator. Din această cauză, primele organisme au fost heterotrofe.

Principiile darwiniene ale selecției naturale și supraviețuirea celui mai apt pot fi transferate în sistemele prebiologice.

În prezent, viul provine doar din vii (biogenic). Este exclusă posibilitatea reapariției vieții pe Pământ.

VERIFICĂ-TE

Pe baza caracteristicilor comparative ale picăturilor coacervate și ale organismelor vii, dovediți că viața pe Pământ ar fi putut apărea într-un mod abiogen.

2. De ce este imposibilă reapariția vieții pe Pământ?

Este posibilă viața pe Pământ acum?

Ipoteza cercetării

Dacă viața a apărut într-un mod abiogen, atunci reapariția vieții pe pământ este imposibilă.

Obiectivele cercetării

Aflați dacă apariția vieții pe Pământ este posibilă acum?

Proces de lucru

1. Revizuirea literaturii și utilizarea Internetului în problema cercetării;

2. Răspuns la întrebarea: Este posibilă acum apariția vieții pe Pământ?

Rezultatele cercetării

În cursul studiului, studenții au sugerat că, dacă compuși organici destul de complecși pot apărea acum undeva pe Pământ în zone cu activitate vulcanică intensă, atunci probabilitatea existenței prelungite a acestor compuși este neglijabilă. Ele vor fi imediat oxidate sau utilizate de organismele heterotrofe.

Presupunerea a fost confirmată de cuvintele lui Charles Darwin: în 1871 a scris: , s-a format chimic o proteină capabilă de transformări ulterioare, din ce în ce mai complexe, apoi această substanță va fi imediat distrusă sau absorbită, ceea ce era imposibil în perioada anterioară apariția ființelor vii. Elevii au ajuns la concluzia că reapariția vieții pe Pământ este imposibilă.

Concluzie

Viața a apărut pe pământ într-un mod abiogen. În prezent, ființele vii apar doar într-un mod biogen, adică. prin reproducerea organismelor părinte. Prin urmare, este exclusă posibilitatea reapariției vieții pe Pământ.

Introducere.

1. Concepte despre originea vieții pe Pământ.

2. Originea vieții.

3. Apariția celor mai simple forme de viață.

Concluzie.

Lista literaturii folosite

Introducere

Întrebările despre originea naturii și esența vieții au constituit de multă vreme subiectul interesului uman în dorința lui de a înțelege lumea din jurul său, de a se înțelege pe sine și de a-și determina locul în natură. Originea vieții este una dintre cele mai importante trei probleme de viziune asupra lumii, împreună cu problema originii Universului nostru și problema originii omului.

Secole de cercetări și încercări de a rezolva aceste probleme au dat naștere unor concepte diferite despre originea vieții.

1. Concepte despre originea vieții pe Pământ

Creaționismul este creația divină a vieții.

Potrivit creaţionismului, apariţia vieţii pe Pământ nu putea fi realizată într-un mod natural, obiectiv, regulat; viața este rezultatul unui act creator divin. Originea vieții se referă la un eveniment specific din trecut care poate fi calculat. În 1650, Arhiepiscopul Asher al Irlandei a calculat că Dumnezeu a creat lumea în octombrie 4004 î.Hr., iar la ora 9 dimineața pe 23 octombrie, omul. El a obținut acest număr dintr-o analiză a vârstelor și a legăturilor de familie ale tuturor persoanelor menționate în Biblie. Cu toate acestea, până în acel moment exista deja o civilizație dezvoltată în Orientul Mijlociu, ceea ce este dovedit de cercetările arheologice. Cu toate acestea, problema creației lumii și a omului nu este închisă, deoarece textele Bibliei pot fi interpretate în moduri diferite.

Conceptul de generare multiplă spontană (spontană) a vieții din materie nevie(A fost încă respectat de Aristotel, care credea că viețuitoarele pot apărea și ca urmare a descompunerii solului). Teoria originii spontane a vieții își are originea în Babilon, Egipt și China, ca o alternativă la creaționism. Se bazează pe conceptul că sub influența factorilor naturali, viul poate apărea din neînsuflețit, organicul din anorganic. Se întoarce la Aristotel: anumite „particule” de materie conțin un fel de „principiu alternativ”, care, în anumite condiții, poate crea un organism viu. Aristotel credea că principiul activ este într-un ou fertilizat, lumina soarelui, carnea putrezită. Pentru Democrit, începutul vieții a fost în nămol, pentru Thales, în apă, pentru Anaxagoras, în aer. Pe baza informațiilor despre animale care au venit de la soldații lui Alexandru cel Mare și de la călătorii negustori, Aristotel și-a format ideea unei dezvoltări treptate și continue a celor vii din neînsuflețit și a creat ideea „scării naturii”. în raport cu lumea animală. Nu avea nicio îndoială cu privire la generația spontană de broaște, șoareci și alte animale mici. Platon a vorbit despre generarea spontană a ființelor vii de pe pământ în proces de decădere.

Ideea generației spontane a devenit larg răspândită în Evul Mediu și Renaștere, când a fost permisă posibilitatea generării spontane a unor creaturi nu numai simple, ci și mai degrabă organizate, chiar și mamifere.
(de exemplu, șoareci din cârpe). Sunt cunoscute încercări ale lui Paracelsus de a dezvolta rețete pentru o persoană artificială (homunculus).

Helmont a venit cu o rețetă pentru a obține șoareci din grâu și rufe murdare. Bacon credea, de asemenea, că degradarea este germenul unei noi nașteri. Ideile de generare spontană a vieții au fost susținute de Galileo, Descartes, Harvey, Hegel.

Împotriva teoriei generației spontane în secolul al XVII-lea. a vorbit medicul florentin Francesco Redi. Punând carnea într-o oală închisă, F. Redi a arătat că larvele muștelor nu se generează spontan în carnea putredă. Susținătorii teoriei generării spontane nu au renunțat, ei au susținut că generarea spontană a larvelor nu a avut loc din singurul motiv că aerul nu a intrat în vasul închis. Apoi F. Redi a pus bucățile de carne în mai multe vase adânci. Le-a lăsat pe unele deschise, iar pe unele le-a acoperit cu muselină. După ceva timp, în vasele deschise, carnea s-a îmbolnăvit de larve de muște, în timp ce în vasele acoperite cu muselină, nu au existat larve în carnea putredă.

În secolul al XVIII-lea. Matematicianul și filozoful german Leibniz a continuat să apere teoria generării spontane a vieții. El și susținătorii săi au susținut că există o „forță vitală” specială în organismele vii. Potrivit vitaliştilor (din latinescul „vita” – viaţă), „forţa vitală” este prezentă peste tot. Doar inspirați-o și neînsuflețitul devine viu.”

Microscopul a deschis microlumea oamenilor. Observațiile au arătat că într-un balon bine închis cu bulion de carne sau infuzie de fân, microorganismele sunt detectate după un timp. Dar de îndată ce bulionul de carne a fiert timp de o oră și gâtul a fost sigilat, în balonul închis nu a apărut nimic. Vitaliștii au sugerat că fierberea prelungită ucide „forța vitală” care nu poate pătrunde în balonul etanș.

În secolul 19 Chiar și Lamarck în 1809 a scris despre posibilitatea generării spontane de ciuperci.

Odată cu apariția cărții lui Darwin „Originea speciilor”, a apărut din nou întrebarea cum a apărut viața pe Pământ până la urmă. Academia Franceză de Științe în 1859 a desemnat un premiu special pentru încercarea de a elucida într-un mod nou problema generației spontane. Acest premiu a fost primit în 1862 de celebrul om de știință francez Louis Pasteur. Care a condus un experiment care a rivalizat în simplitate cu faimosul experiment al lui Redi. A fiert diverse medii nutritive într-un balon în care se puteau dezvolta microorganisme. Fierberea prelungită în balon a ucis nu numai microorganismele, ci și sporii acestora. Conștient de afirmația vitaliștilor că mitica „forță vitală” nu ar putea pătrunde într-un balon etanș, Pasteur a atașat un tub în formă de S cu un capăt liber. Sporii de microorganisme s-au așezat pe suprafața unui tub subțire curbat și nu au putut pătrunde în mediul nutritiv. Un mediu nutritiv bine fiert a rămas steril; generarea spontană de microorganisme nu a fost observată în el, deși accesul la aer (și, odată cu acesta, notoriul " forta vietii") a fost oferit.

Astfel, s-a dovedit că în vremea noastră orice organism poate apărea doar dintr-un alt organism viu.

Conceptul de stare de echilibru, conform căreia viața a existat dintotdeauna. Susținătorii teoriei existenței eterne a vieții cred că pe Pământul mereu existent, unele specii au fost forțate să dispară sau să-și schimbe dramatic numărul în anumite locuri de pe planetă din cauza schimbărilor condițiilor externe. Un concept clar pe această cale nu a fost dezvoltat, deoarece există unele lacune și ambiguități în înregistrarea paleontologică a Pământului. Următorul grup de ipoteze este, de asemenea, legat de ideea existenței eterne a vieții în Univers.

Conceptul de panspermie- originea extraterestră a vieții. Teoria panspermiei (o ipoteză despre posibilitatea transferului Vieții în Univers dintr-un corp cosmic în altul) nu oferă niciun mecanism care să explice originea primară a vieții și transferă problema într-un alt loc din Univers. Liebig credea că „atmosferele corpurilor cerești, precum și nebuloasele cosmice rotative, pot fi considerate depozite vechi de o formă animată, precum plantațiile eterne de germeni organici”, de unde viața se risipește sub forma acestor germeni. în Univers.

În 1865, medicul german G. Richter a înaintat ipoteza cosmozoarelor (germeni cosmici), conform căreia viața este eternă și germenii care locuiesc în spațiul mondial pot fi transferați de pe o planetă pe alta. Această ipoteză a fost susținută de mulți oameni de știință eminenti. Kelvin, Helmholtz și alții au gândit într-un mod similar.La începutul secolului nostru, Arrhenius a venit cu ideea de radiopanspermie. El a descris modul în care particulele de materie, particulele de praf și sporii vii ai microorganismelor părăsesc planetele locuite de alte creaturi în spațiul lumii. Ei își mențin viabilitatea zburând în spațiul Universului datorită presiunii ușoare. Odată ajuns pe o planetă cu condiții potrivite pentru viață, ele încep viață nouă pe această planetă.

Pentru a justifica panspermia, picturile rupestre sunt de obicei folosite ilustrând obiecte care arată ca rachete sau astronauți sau apariția OZN-urilor. Zborurile navelor spațiale au distrus credința în existența vieții inteligente pe planetele sistemului solar, care a apărut după descoperirea canalelor pe Marte de către Schiaparelli.

Conceptul de origine a vieții pe Pământ în trecutul istoric ca rezultat al proceselor care se supun legilor fizice și chimice.

În prezent, ipoteza despre originea vieții pe Pământ, formulată de omul de știință sovietic Acad. A. I. Oparin și savantul englez J. Haldane. Această ipoteză se bazează pe presupunerea apariției treptate a vieții pe Pământ din substanțe non-organice prin evoluție moleculară abiogenă (non-biologică) pe termen lung. Teoria lui A. I. Oparin este o generalizare a dovezilor convingătoare ale apariției vieții pe Pământ ca urmare a unui proces regulat de tranziție a formei chimice a mișcării materiei într-una biologică.

2 . Originea vieții

Criptozoic

Acest timp geologic a început din momentul originii Pământului cu 4,6 miliarde de ani în urmă, include perioada de formare a scoarței terestre și a proto-oceanului și se termină cu o distribuție largă a organismelor extrem de organizate, cu un schelet extern bine dezvoltat. Se obișnuiește să se subdivizeze criptozoicul în arhee, sau arheozoic, care a durat aproximativ 2 miliarde de ani, și proterozoic, a cărui durată se apropie de asemenea de 2 miliarde de ani. Cândva în Criptozoic, nu mai târziu de 3,5 miliarde de ani în urmă, viața a apărut pe Pământ. Viața ar putea apărea numai atunci când condițiile favorabile pentru aceasta s-au dezvoltat în Arhee și, în primul rând, temperaturi favorabile.
Materia vie, printre alte substanțe, este construită din proteine. Prin urmare, până la momentul originii vieții, temperatura de pe suprafața pământului ar fi trebuit să scadă suficient pentru ca proteinele să nu fie distruse. Se știe că astăzi limita de temperatură a existenței materiei vii se află la 90 C, iar unele bacterii trăiesc în izvoarele termale la această temperatură. Cu asta temperatura ridicata anumiți compuși organici necesari formării materiei vii, în primul rând proteine, pot fi deja formați. E greu de spus cât a durat suprafața pământului răcit la temperatura corespunzătoare.
Mulți cercetători care studiază problema originii vieții pe Pământ cred că viața și-a luat naștere în apa de mare puțin adâncă, ca urmare a proceselor fizice și chimice obișnuite inerente materiei anorganice. Anumiți compuși chimici se formează în anumite condiții și elemente chimice sunt conectate între ele în anumite rapoarte de greutate.
Probabilitatea formării compușilor organici complecși este deosebit de mare pentru atomii de carbon datorită caracteristicilor lor specifice. De aceea, carbonul a devenit materialul de construcție din care, conform legilor fizicii și chimiei, cei mai complecși compuși organici au apărut relativ ușor și rapid.
Moleculele nu au atins în niciun caz imediat gradul de complexitate necesar pentru construcția „materiei vii. Putem vorbi despre evoluția chimică care a precedat cea biologică și s-a încheiat cu apariția ființelor vii. Procesul de evoluție chimică a fost destul de lent. Începutul acestui proces este îndepărtat din prezent cu 4,5 miliarde de ani și practic coincide cu momentul formării Pământului însuși.

În primele etape ale istoriei sale, Pământul era o planetă fierbinte. Ca urmare a rotației, cu scăderea treptată a temperaturii, atomii elementelor grele s-au mutat în centru, iar în straturile de suprafață atomii elementelor ușoare (hidrogen, carbon, oxigen, azot), care alcătuiesc corpurile vii. organisme, au fost concentrate. Odată cu răcirea ulterioară a Pământului, au apărut compuși chimici: apă, metan, dioxid de carbon, amoniac, cianuri de hidrogen, precum și hidrogen molecular, oxigen, azot. Fizice și Proprietăți chimice apa (moment dipol ridicat, vâscozitate, capacitate termică etc.) și carbonul (dificultatea în formarea oxizilor, capacitatea de a reduce și forma compuși liniari) au determinat că acestea se află la leagănul vieții.

În aceste etape inițiale s-a format atmosfera primară a Pământului, care nu era oxidantă, așa cum este acum, ci cu caracter reducător. În plus, era bogat în gaze inerte (heliu, neon, argon). Această atmosferă originală s-a pierdut deja. În locul ei s-a format a doua atmosferă a Pământului, constând din 20% oxigen - unul dintre cele mai active gaze din punct de vedere chimic. Această a doua atmosferă este un produs al dezvoltării vieții pe Pământ, una dintre consecințele sale globale.

O scădere suplimentară a temperaturii a dus la trecerea unui număr de compuși gazoși într-o stare lichidă și solidă, precum și la formarea scoarței terestre. Când temperatura suprafeței Pământului a scăzut sub 100°C, vaporii de apă s-au îngroșat.

Aversele lungi cu furtuni frecvente au dus la formarea unor rezervoare mari. Ca urmare a activității vulcanice active, o mulțime de masă fierbinte a fost adusă la suprafață din straturile interioare ale Pământului, inclusiv carburi - compuși ai metalelor cu carbon. Când carburile au interacționat cu apa, compușii de hidrocarburi au fost izolați. Apa fierbinte de ploaie, ca un bun solvent, conținea hidrocarburi dizolvate, precum și gaze (amoniac, dioxid de carbon, acid cianhidric), săruri și alți compuși care puteau intra în reacții chimice. Este destul de logic să presupunem că Pământul avea deja o anumită cantitate de hidrocarburi în stadiile inițiale ale existenței sale. A doua etapă a biogenezei a fost caracterizată prin apariția unor compuși organici mai complecși, în special proteine, în apele oceanului primar. Datorită temperaturii ridicate, descărcările de fulgere, radiațiile ultraviolete îmbunătățite, moleculele relativ simple de compuși organici, atunci când interacționează cu alte substanțe, au devenit mai complexe și au format carbohidrați, grăsimi, aminoacizi, proteine și acizi nucleici.

De la o anumită etapă a procesului de evoluție chimică pe Pământ, oxigenul a început să ia un rol activ. S-ar putea acumula în atmosfera Pământului ca urmare a descompunerii apei și vaporilor de apă sub acțiunea razelor ultraviolete ale Soarelui. (A fost nevoie de cel puțin 1-1,2 miliarde de ani pentru transformarea atmosferei reduse a Pământului primar într-una oxidată.) Odată cu acumularea de oxigen în atmosferă, compușii redusi au început să se oxideze. Deci, în timpul oxidării metanului, s-au format alcool metilic, formaldehidă, acid formic etc. Compușii rezultați nu au fost distruși din cauza volatilității lor. Părăsind straturile superioare ale scoarței terestre, aceștia au căzut într-o atmosferă rece umedă, care i-a protejat de distrugere. Ulterior, aceste substanțe, împreună cu ploaia, au căzut în mări, oceane și alte bazine acvatice. Acumulându-se aici, au intrat din nou în reacții, rezultând substanțe mai complexe (aminoacizi și compuși precum adenitul). Pentru ca anumite substanțe dizolvate să interacționeze între ele, este necesară o concentrație suficientă a acestora în soluție. Într-o astfel de „bulion” procesul de formare a moleculelor organice mai complexe s-ar putea dezvolta cu destul de mult succes. Astfel, apele oceanului primar au fost treptat saturate cu o varietate de substanțe organice, formând o „ciorbă primară”. Activitatea vulcanilor subterani a contribuit în mare măsură la saturarea unui astfel de „bulion organic”.

În apele oceanului primar, concentrația de substanțe organice a crescut, acestea s-au amestecat, au interacționat și s-au combinat în mici structuri separate ale soluției. Astfel de structuri pot fi ușor obținute artificial prin amestecarea soluțiilor de diferite proteine, cum ar fi gelatina și albumina. Aceste structuri multimoleculare organice au fost izolate în soluție, remarcabilul om de știință rus A.I. Oparină numită picături coacervate sau coacervate. Coacervatele - cele mai mici particule coloidale - picături cu proprietăți osmotice. Studiile au arătat că coacervatele au o organizare destul de complexă și au o serie de proprietăți care le apropie de cele mai simple sisteme vii. De exemplu, ei sunt capabili să absoarbă diverse substanțe din mediu care interacționează cu compușii picăturii în sine și să crească în dimensiune. Aceste procese seamănă într-o oarecare măsură cu forma primară de asimilare. În același timp, în coacervate pot apărea procese de degradare și eliberare a produselor de degradare. Raportul dintre aceste procese în diferite coacervate nu este același. Se disting structuri dinamice mai stabile, cu o predominanță a activității sintetice. Totuși, toate acestea încă nu oferă motive pentru a atribui coacervate sistemelor vii, deoarece le lipsește capacitatea de a se autoreproduce și de a autoregla sinteza substanțelor organice. Dar condițiile prealabile pentru apariția viețuitoarelor erau deja conținute în ele.

O concentrație crescută de substanțe organice în coacervate a crescut posibilitatea de interacțiune între molecule și complicarea compușilor organici. Coacervații s-au format în apă când doi polimeri care interacționează slab au intrat în contact.

În plus față de coacervate, polinucleotide, polipeptide și diverși catalizatori acumulați în „supa primordială”, fără de care formarea capacității de auto-reproducere și metabolism este imposibilă. Catalizatorii pot fi, de asemenea, substanțe anorganice. Astfel, J. Bernal a formulat la un moment dat o ipoteză că cele mai reușite condiții pentru apariția vieții au fost în lagunele mici, calme, calde, cu o cantitate mare de nămol și turbiditate argilosă. Într-un astfel de mediu, polimerizarea aminoacizilor decurge foarte rapid; aici procesul de polimerizare nu trebuie încălzit, deoarece particulele de nămol acționează ca un fel de catalizatori.

Deci compușii organici și polimerii lor s-au acumulat treptat pe suprafața tinerei planete Pământ, care s-au dovedit a fi precursorii sistemelor vii primare - eobionts.

3 . Apariția celor mai simple forme de viață.

Eobiontii au aparut cu cel putin 3,5 miliarde de ani in urma.
Primele organisme vii s-au distins, desigur, prin simplitatea lor extremă a structurii. Cu toate acestea, selecția naturală, timp în care mutanții adaptați mai bine condițiilor de mediu au supraviețuit, iar concurenții lor mai puțin adaptați au dispărut, a condus la o complicație constantă a formelor de viață. Organismele primare care au apărut undeva în Archeanul timpuriu nu erau încă împărțite în animale și plante. Separarea acestor două grupuri sistematice a fost finalizată abia la sfârșitul Arheanului timpuriu. Cele mai vechi organisme au trăit și au murit în oceanul primordial, iar acumulările cadavrelor lor puteau deja amprente distincte în roci. Primele organisme vii se puteau hrăni exclusiv cu materie organică, adică erau heterotrofe. Dar după ce au epuizat rezervele de materie organică din mediul lor imediat, ei s-au confruntat cu o alegere: să moară sau să dezvolte capacitatea de a sintetiza substanțe organice din materiale neînsuflețite, în primul rând din dioxid de carbon și apă. Într-adevăr, în cursul evoluției, unele organisme (plante) au dobândit capacitatea de a absorbi energia luminii solare și, cu ajutorul acesteia, de a împărți apa în elementele ei constitutive. Folosind hidrogen pentru reacție de reducere, au reușit să proceseze dioxidul de carbon în carbohidrați și să construiască din acesta alte substanțe organice în corpul lor. Aceste procese sunt cunoscute sub numele de fotosinteză. Organismele capabile să transforme substanțele anorganice în substanțe organice prin procese chimice interne se numesc autotrofe.

Apariția organismelor autotrofe fotosintetice a reprezentat un punct de cotitură în istoria vieții pe Pământ. Din acel moment, a început acumularea de oxigen liber în atmosferă, iar cantitatea totală de materie organică existentă pe Pământ a început să crească brusc. Fără fotosinteză, progresele suplimentare în istoria vieții pe Pământ erau imposibile. Găsim urme de organisme fotosintetice în cele mai vechi straturi ale scoarței terestre.
Primele animale și plante au fost creaturi unicelulare microscopice. Un anumit pas înainte a fost asocierea celulelor omogene în colonii; totuși, progrese cu adevărat serioase au devenit posibile numai după apariția organismelor pluricelulare. Corpurile lor constau din celule individuale sau grupuri de celule de diferite forme și scopuri. Acest lucru a dat impuls dezvoltării rapide a vieții, organismele au devenit mai complexe și mai diverse. La inceput Proterozoic perioada a progresat rapid flora și fauna planetei. În mări, deja au înflorit forme ceva mai avansate de alge, au apărut primele organisme pluricelulare: bureți, cavități intestinale, moluște și viermi. Etapele ulterioare ale dezvoltării biologice sunt relativ ușor de urmărit prin rămășițele fosilizate de schelete găsite în diferite straturi ale scoarței terestre. Aceste rămășițe, care, întâmplător și mediu favorabil, s-au păstrat în sedimente până în zilele noastre, le numim fosile, sau fosile.
Cele mai vechi organisme vii de pe pământ au fost găsite în precambrian zăcămintele Africii de Sud. Acestea sunt organisme asemănătoare bacteriilor, a căror vârstă este estimată de oamenii de știință la 3,5 miliarde de ani. Sunt atât de mici (0,25 x 0,60 mm) încât pot fi văzute doar cu un microscop electronic. Părțile organice ale acestor microorganisme sunt bine conservate și ne permit să concluzionam că sunt asemănătoare bacteriilor moderne. Analiza chimica a dezvăluit natura lor biologică. Alte dovezi ale vieții precambriene au fost găsite în formațiunile antice din Minnesota (27 Ga), Rhodesia (2,7 Ga), de-a lungul graniței Canada-SUA (2 Ga), nordul Michigan (1 Ga) și în alte locuri.
Rămășițele de animale cu părți scheletice au fost descoperite în depozitele precambriene abia în ultimii ani. Cu toate acestea, rămășițele diferitelor animale „fără schelet” au fost găsite în depozitele precambriene de mult timp. Aceste creaturi primitive nu aveau încă un schelet calcaros sau structuri solide de susținere, dar ocazional existau amprente ale corpurilor organismelor pluricelulare și, ca excepție, rămășițele lor fosilizate. Un exemplu este descoperirea în calcarele canadiene a unor formațiuni curioase în formă de con - Atikokania - pe care mulți oameni de știință le consideră a fi părinții bureților de mare. Activitatea vitală a ființelor vii mai mari, cel mai probabil viermii, este arătată prin amprente clare în zig-zag - urme târâtoare, precum și rămășițele de „ nurci ” găsite în sedimentele cu straturi subțiri ale fundului mării. Corpurile moi ale animalelor s-au descompus în timpuri imemoriale, dar paleontologii au reușit să urmărească modul de viață al animalelor și să stabilească existența diferitelor lor genuri, de exemplu, Planolithes, Russophycus etc. O faună extrem de interesantă a fost descoperită în 1947 de către Omul de știință australian R.K. Spriggs în dealurile Ediacaran, la aproximativ 450 km nord de Adelaide (Australia de Sud). Această faună a fost studiată de un profesor de la Universitatea din Adelaide, un austriac de origine, N. F. Glessner, care a afirmat că majoritatea speciilor de animale din Ediacara aparțin unor grupuri necunoscute până acum de organisme non-scheletice. Unele dintre ele aparțin meduzelor antice, altele seamănă cu viermi segmentați - anelide. În localitățile Ediacaran și similare în vârstă din Africa de Sud și alte regiuni, au fost găsite și rămășițe de organisme aparținând unor grupuri complet necunoscute științei. Astfel, profesorul X. D. Pflug a stabilit un nou tip de animale multicelulare primitive, Petalonamae, pe baza unor resturi. Aceste organisme au un corp asemănător unei frunze și se pare că provin din cele mai primitive organisme coloniale. Legaturi de familie petalonamia cu alte tipuri de animale nu este complet clară. Din punct de vedere evolutiv, însă, este foarte important ca în Ediacaran timp, fauna asemănătoare ca compoziție a locuit în mările diverselor regiuni
Pământ.
Mai recent, mulți s-au îndoit că descoperirile Ediacaran sunt de origine proterozoică. Noile metode radiometrice au arătat că straturile cu fauna ediacarană au o vechime de aproximativ 700 de milioane de ani. Cu alte cuvinte, ei aparțin Proterozoicul târziu. Plantele unicelulare microscopice au fost și mai răspândite în Proterozoic.

Urme ale activității vitale a algelor albastre-verzi, așa-numitele stromatolite, construite din straturi concentrice de var, sunt cunoscute în sedimente cu o vechime de până la 3 miliarde de ani. Algele albastre-verzi nu aveau schelet, iar stromatoliții s-au format din material precipitat ca urmare a proceselor biochimice ale activității vitale a acestor alge. Algele albastre-verzi, împreună cu bacteriile, aparțin celor mai primitive organisme - procariote, în ale căror celule nu exista încă un nucleu format.
Așadar, viața a apărut în mările precambriene, iar când a apărut, a fost împărțită în două forme principale: animale și plante. Primele organisme simple s-au dezvoltat în organisme multicelulare, sisteme vii relativ complexe care au devenit strămoșii plantelor și animalelor, care în epocile geologice ulterioare s-au așezat pe întreaga planetă. Viața și-a înmulțit manifestările în apa de mare mică adâncime, pătrunzând în bazinele de apă dulce; multe forme se pregăteau deja pentru o nouă etapă revoluționară a evoluției – pentru aterizarea.

Concluzie.

După ce a apărut, viața a început să se dezvolte într-un ritm rapid (accelerarea evoluției în timp). Astfel, dezvoltarea de la protobionți primari la forme aerobe a necesitat aproximativ 3 miliarde de ani, în timp ce au trecut aproximativ 500 de milioane de ani de la apariția plantelor și animalelor terestre; păsările și mamiferele au evoluat de la primele pe vertebrate terestre în 100 de milioane de ani, primatele au evoluat în 12-15 milioane de ani, a fost nevoie de aproximativ 3 milioane de ani pentru formarea omului.

Este posibilă viața pe Pământ acum?

Din câte știm despre originea vieții pe Pământ, este clar că procesul de apariție a organismelor vii din compuși organici simpli a fost extrem de lung. Pentru ca viața să își aibă originea pe Pământ, a fost nevoie de un proces evolutiv care a durat multe milioane de ani, timp în care structuri moleculare complexe, în primul rând acizi nucleici și proteine, au fost selectate pentru stabilitate, pentru capacitatea de a reproduce propriul lor fel.

Dacă acum pe Pământ undeva în zone cu activitate vulcanică intensă pot apărea compuși organici destul de complecși, atunci probabilitatea existenței prelungite a acestor compuși este neglijabilă. Ele vor fi imediat oxidate sau utilizate de organismele heterotrofe. Charles Darwin a înțeles foarte bine acest lucru: în 1871 a scris: o proteină capabilă de transformări ulterioare, din ce în ce mai complexe. Acea substanță avea să fie imediat distrusă sau absorbită, ceea ce era imposibil în perioada de dinaintea apariției ființelor vii.

Viața a apărut pe pământ într-un mod abiogen. În prezent, viu provine numai din viu (origine biogene). Este exclusă posibilitatea reapariției vieții pe Pământ. Acum ființele vii apar doar prin reproducere.

Bibliografie:

1. Naidysh V.M. Concepte ale științelor naturale moderne. - M .: Gardariki,

1999. - 476 p.

2. Slyusarev A.A. Biologie cu genetică generală. - M.: Medicină, 1978. -

3. Biologie / Semenov E.V., Mamontov S.G., Kogan V.L. – M.: facultate, 1984. - 352 p.

4. Biologie generală / Belyaev D.K., Ruvinsky A.O. – M.: Iluminismul, 1993.

Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a învăța un subiect?

Experții noștri vă vor consilia sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe subiecte care vă interesează.
Trimiteți o cerere indicand subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea obtinerii unei consultatii.

Ipoteza lui A. I. Oparin. Cea mai semnificativă caracteristică a ipotezei lui AI Oparin este complicarea treptată a structurii chimice și a aspectului morfologic al precursorilor vieții (probionți) pe drumul către organismele vii.

O cantitate mare de date sugerează că regiunile de coastă ale mărilor și oceanelor ar putea fi mediul pentru originea vieții. Aici, la joncțiunea dintre mare, uscat și aer, s-au creat condiții favorabile pentru formarea compușilor organici complecși. De exemplu, soluțiile anumitor substanțe organice (zaharuri, alcooli) sunt foarte stabile și pot exista la infinit. În soluțiile concentrate de proteine, acizi nucleici, se pot forma cheaguri, similare cheagurilor de gelatină solutii apoase. Astfel de cheaguri se numesc picături coacervate sau coacervate (Fig. 70). Coacervatele sunt capabile să se adsorbie diverse substante. Din soluție intră în ele compuși chimici, care sunt transformați ca urmare a reacțiilor care apar în picături de coacervat și sunt eliberați în mediu.

Coacervatele nu sunt încă ființe vii. Ele arată doar o asemănare exterioară cu astfel de semne ale organismelor vii precum creșterea și metabolismul cu mediul. Prin urmare, apariția coacervatelor este considerată ca o etapă în dezvoltarea pre-vieții.

Orez. 70. Formarea unei picături coacervate

Coacervatele au suferit o selecție foarte lungă pentru stabilitatea structurii. Stabilitatea a fost obținută datorită creării de enzime care controlează sinteza anumitor compuși. Cea mai importantă etapă în originea vieții a fost apariția unui mecanism de reproducere a propriului soi și de moștenire a proprietăților generațiilor precedente. Acest lucru a devenit posibil datorită formării complexelor complexe de acizi nucleici și proteine. Acizii nucleici capabili de autoreplicare au început să controleze sinteza proteinelor, determinând ordinea aminoacizilor din acestea. Și proteinele enzimatice au efectuat procesul de creare a unor noi copii ale acizilor nucleici. Așa a apărut principala proprietate caracteristică a vieții - capacitatea de a reproduce molecule asemănătoare cu ea însăși.

Ființele vii sunt așa-numitele sisteme deschise, adică sisteme în care energia vine din exterior. Fără energie, viața nu poate exista. După cum știți, conform metodelor de consum de energie (vezi capitolul III), organismele sunt împărțite în două mari grupe: autotrofe și heterotrofe. Organismele autotrofe folosesc în mod direct energia solară în procesul de fotosinteză (plantele verzi), organismele heterotrofe folosesc energia care este eliberată în timpul descompunerii substanțelor organice.

Evident, primele organisme au fost heterotrofe, obținând energie prin scindarea fără oxigen a compușilor organici. În zorii vieții, nu exista oxigen liber în atmosfera Pământului. Apariția unei atmosfere de modern compoziție chimică strâns legată de dezvoltarea vieţii. Apariția organismelor capabile de fotosinteză a dus la eliberarea de oxigen în atmosferă și apă. În prezența sa, a devenit posibilă scindarea oxigenului substanțelor organice, în care se obține de multe ori mai multă energie decât cu fără oxigen.

Din momentul originii sale, viața formează un singur sistem biologic - biosfera (vezi capitolul XVI). Cu alte cuvinte, viața a apărut nu sub forma unor organisme izolate separate, ci imediat sub formă de comunități. Evoluția biosferei în ansamblu este caracterizată de o complicație constantă, adică apariția unor structuri din ce în ce mai complexe.

Este posibilă viața pe Pământ acum? Din câte știm despre originea vieții pe Pământ, este clar că procesul de apariție a organismelor vii din compuși organici simpli a fost extrem de lung. Pentru ca viața să își aibă originea pe Pământ, a fost nevoie de un proces evolutiv care a durat multe milioane de ani, timp în care structuri moleculare complexe, în primul rând acizi nucleici și proteine, au fost selectate pentru stabilitate, pentru capacitatea de a reproduce propriul lor fel.

Dacă acum pe Pământ undeva în zone cu activitate vulcanică intensă pot apărea compuși organici destul de complecși, atunci probabilitatea existenței prelungite a acestor compuși este neglijabilă. Ele vor fi imediat oxidate sau utilizate de organismele heterotrofe. Charles Darwin a înțeles foarte bine acest lucru. În 1871, el a scris: „Dar acum... într-un rezervor cald care conține toate sărurile necesare de amoniu și fosfor și accesibil luminii, căldurii, electricității etc., o proteină capabilă de transformări ulterioare, din ce în ce mai complexe, atunci această substanță ar să fie imediat distrus sau absorbit, ceea ce era imposibil în perioada de dinaintea apariției ființelor vii.

Viața a apărut pe Pământ într-un mod abiogen.În prezent, viu provine numai din viu (origine biogene). Este exclusă posibilitatea reapariției vieții pe Pământ.

Numiți principalele etape din care ar putea fi compus procesul de origine a vieții pe Pământ.
Cum, în opinia dumneavoastră, epuizarea rezervelor a afectat evoluția ulterioară nutriențiîn apele oceanului primordial?
Explicați semnificația evolutivă a fotosintezei.
De ce crezi că oamenii încearcă să răspundă la întrebarea despre originea vieții pe Pământ?
De ce este imposibilă reapariția vieții pe Pământ?
Definiți termenul „viață”.