Возникновение и развитие жизни на земле.
Первым этапом эволюции биосферы было возникновение жизни из неживой материи. Этому предшествовало возникновение простых органических соединений из металла, аммиака, водорода в условиях высоких температур,
вызванных вулканической деятельностью и солнечным излучением. Первый этап возникновения жизни рассматривается как этап химической эволюции.
Первыми органическими соединениями были аминокислота, образовавшаяся в первичном океаническом «бульоне» в результате взаимодействия циановодорода (HCN) и альдегидов в присутствии аммиака. Заметим, что, по некоторым данным, аминокислоты могут синтезироваться в газовой фазе. Одновременно происходило образование простых сахаров (рибозы, дезоксирибозы). Тем самым в водной среде образовались основные компоненты нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). В частности, из циановодорода (нитрила), которым, как считают, была обогащена первичная атмосфера, могли возникнуть, по крайней мере, два из четырёх оснований нуклеиновых кислот: аденин и гуанин. Например, эмпирическую формулу молекулы аденина (C5H5N5) можно представить в виде пяти объединённых молекул циановодорода. Рибоза и дезоксирибоза в сочетании с основаниями нуклеиновых кислот (аденин, гуанин, цитозин, тимин) образовали нуклеозиды, а последние, в свою очередь, в сочетании с фосфатами – нуклеотиды – простейшие составляющие нуклеиновых кисло.
Следующий этап химической эволюции – полимеризация малых молекул в более крупные, т.е. образование собственно нуклеиновых кислот и белков. При объединении отдельных молекул аминокислот происходит выделение воды (дегидратация). Полагают, однако, что процесс образования нуклеозидов нуклеотиды происходил уже не в водной среде, а в пересыхающих морских лагунах, в условиях илистого дна которых и осуществлялась дегидратация под воздействием солнечного излучения. Существуют и другие гипотезы, объясняющие этот механизм (например, гипотеза об адсорбировании нитрилов поверхностью глинистых частиц с последующим образованием характерных для белковых молекул карбоксильных групп).
Однако все эти процессы не были жизнью в полном смысле этого слова. Собственно биологическая эволюция началась с образования клеток, а далее – одноклеточных организмов.
До настоящего времени широко распространена гипотеза возникновения жизни А.Н.Опарин об образовании в толще воды более или менее устойчивых полужидких (коллоидных) сгущений – коацерватов (от латинского коацерватус – собранный) которые имели некоторую границу раздела с окружающим менее концентрированным «бульоном». Коацерваты могли разрушаться, создавая вновь, а при достижении определённого размера распадаться на дочерние образования т.е. деление. Отдельные капли могли образовать группы (колонии). В итог произошёл качественный скачёк: охранились лишь те капли, которые сохранили материнские признаки и приобрели способность к воспроизводствуВажно и то, что эти капли приобрели способность избирательно поглощатвещества из окружающего раствора и избавляться от ненужных соединений. Это стало началом обмена веществ и в дальнейшем привело к функциональной специализации отдельных частей коацерватов. С этого начался биотический круговорот вещества. Считается, что с возникновением самовоспроиводства коацерватная капля превратилась в простейшее живое образованиет.е. в одноклеточный организм.
Коацерватная гипотеза – не единственная из существующих ныне. Другая гипотеза состоит в том, что при наличии на поверхности морей и океанов
липидной плёнки и углеводородов от воды под воздействием ветра и волноотделяться небольшие двухфазные пузырьки, содержавшие органическое вещество. В целом же законченной теории происхождения живых организмов из предбиологических химических структур пока нет.
Первые остатки жизни найдены в слоях литосферы, образовавшихся
около 3 млр. лет назад на заре архейской эры. Дальнейшее усложнение жизни связано с развитием многоклеточности. Одна из гипотез о её происхождении – колониальная. Полагают, что колониальность возникла в результате не вполне законченного бесполого размножения: клетка разделилась, но дочернее образования не разошлись. В их химическом составе появились различия, повлекшие за собой функциональную специализацию: одни клетки обеспечивали ассимиляцию, другие – выделение, третьи – подвижность, четвёртые – воспроизводство и т.д.
Проникновение жизни в разные области земли с разными физико-химическими условиями, в частности выход организмов из воды на сушу, потребовали приспособления (адаптации) к новым более динамичным услови-
ям, что в свою очередь, было связано с избирательным отпадом части организмов, повлекшим процессы естественного отбора.
Из шести эр и семнадцати периодов общей продолжительностью около 3,5 млр. лет лишь небольшой отрезок времени (около 1млн. лет) отделяет нас от начала последнего периода кайнозойской эры – антропогена. Человеческое общество – один из последовательных этапов биогенеза, т.е. развитие жизни на планете. Поскольку общество превратилось в мощную природную силу, целенаправленно и необратимо преобразующую окружающую среду, включая космическое пространство, возникает вопрос, как далее будет развиваться человечество и биосфера.
вызванных вулканической деятельностью и солнечным излучением. Первый этап возникновения жизни рассматривается как этап химической эволюции.
Первыми органическими соединениями были аминокислота, образовавшаяся в первичном океаническом «бульоне» в результате взаимодействия циановодорода (HCN) и альдегидов в присутствии аммиака. Заметим, что, по некоторым данным, аминокислоты могут синтезироваться в газовой фазе. Одновременно происходило образование простых сахаров (рибозы, дезоксирибозы). Тем самым в водной среде образовались основные компоненты нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). В частности, из циановодорода (нитрила), которым, как считают, была обогащена первичная атмосфера, могли возникнуть, по крайней мере, два из четырёх оснований нуклеиновых кислот: аденин и гуанин. Например, эмпирическую формулу молекулы аденина (C5H5N5) можно представить в виде пяти объединённых молекул циановодорода. Рибоза и дезоксирибоза в сочетании с основаниями нуклеиновых кислот (аденин, гуанин, цитозин, тимин) образовали нуклеозиды, а последние, в свою очередь, в сочетании с фосфатами – нуклеотиды – простейшие составляющие нуклеиновых кисло.
Следующий этап химической эволюции – полимеризация малых молекул в более крупные, т.е. образование собственно нуклеиновых кислот и белков. При объединении отдельных молекул аминокислот происходит выделение воды (дегидратация). Полагают, однако, что процесс образования нуклеозидов нуклеотиды происходил уже не в водной среде, а в пересыхающих морских лагунах, в условиях илистого дна которых и осуществлялась дегидратация под воздействием солнечного излучения. Существуют и другие гипотезы, объясняющие этот механизм (например, гипотеза об адсорбировании нитрилов поверхностью глинистых частиц с последующим образованием характерных для белковых молекул карбоксильных групп).
Однако все эти процессы не были жизнью в полном смысле этого слова. Собственно биологическая эволюция началась с образования клеток, а далее – одноклеточных организмов.
До настоящего времени широко распространена гипотеза возникновения жизни А.Н.Опарин об образовании в толще воды более или менее устойчивых полужидких (коллоидных) сгущений – коацерватов (от латинского коацерватус – собранный) которые имели некоторую границу раздела с окружающим менее концентрированным «бульоном». Коацерваты могли разрушаться, создавая вновь, а при достижении определённого размера распадаться на дочерние образования т.е. деление. Отдельные капли могли образовать группы (колонии). В итог произошёл качественный скачёк: охранились лишь те капли, которые сохранили материнские признаки и приобрели способность к воспроизводствуВажно и то, что эти капли приобрели способность избирательно поглощатвещества из окружающего раствора и избавляться от ненужных соединений. Это стало началом обмена веществ и в дальнейшем привело к функциональной специализации отдельных частей коацерватов. С этого начался биотический круговорот вещества. Считается, что с возникновением самовоспроиводства коацерватная капля превратилась в простейшее живое образованиет.е. в одноклеточный организм.
Коацерватная гипотеза – не единственная из существующих ныне. Другая гипотеза состоит в том, что при наличии на поверхности морей и океанов
липидной плёнки и углеводородов от воды под воздействием ветра и волноотделяться небольшие двухфазные пузырьки, содержавшие органическое вещество. В целом же законченной теории происхождения живых организмов из предбиологических химических структур пока нет.
Первые остатки жизни найдены в слоях литосферы, образовавшихся
около 3 млр. лет назад на заре архейской эры. Дальнейшее усложнение жизни связано с развитием многоклеточности. Одна из гипотез о её происхождении – колониальная. Полагают, что колониальность возникла в результате не вполне законченного бесполого размножения: клетка разделилась, но дочернее образования не разошлись. В их химическом составе появились различия, повлекшие за собой функциональную специализацию: одни клетки обеспечивали ассимиляцию, другие – выделение, третьи – подвижность, четвёртые – воспроизводство и т.д.
Проникновение жизни в разные области земли с разными физико-химическими условиями, в частности выход организмов из воды на сушу, потребовали приспособления (адаптации) к новым более динамичным услови-
ям, что в свою очередь, было связано с избирательным отпадом части организмов, повлекшим процессы естественного отбора.
Из шести эр и семнадцати периодов общей продолжительностью около 3,5 млр. лет лишь небольшой отрезок времени (около 1млн. лет) отделяет нас от начала последнего периода кайнозойской эры – антропогена. Человеческое общество – один из последовательных этапов биогенеза, т.е. развитие жизни на планете. Поскольку общество превратилось в мощную природную силу, целенаправленно и необратимо преобразующую окружающую среду, включая космическое пространство, возникает вопрос, как далее будет развиваться человечество и биосфера.
