Эволюция жизни на Земле Первичная атмосфера Земли

Эволюция жизни на Земле

Первичная атмосфера Земли Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

Тема: Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем) Установите соответствие между экспериментом, проведенным по верификации концепции биохимической эволюции, объясняющей возникновение жизни, и гипотезой, которую опыт проверял: 1) весной 2009 года группа британских ученых во главе с Дж. Сазерлендом синтезировала из низкомолекулярных веществ (цианидов, ацетилена, формальдегида и фосфатов) фрагмент нуклеотида 2) в опытах американского ученого Л. Орджела при пропускании искрового электрического разряда через смесь нуклеотидов были получены нуклеиновые кислоты 3) в экспериментах А. И. Опарина и С. Фокса при смешивании в водной среде биополимеров были получены их комплексы, обладающие зачатками свойств современных клеток

• 1 гипотеза самопроизвольного синтеза мономеров нуклеиновых кислот из достаточно простых исходных веществ, которые могли быть в условиях ранней Земли • 2 гипотеза о возможности синтеза в условиях ранней Земли биополимеров из низкомолекулярных соединений • 3 идея о самопроизвольном образовании коацерватов в условиях ранней Земли • 4 гипотеза о саморепликации нуклеиновых кислот в условиях ранней Земли

• Решение: Опыт по превращению низкомолекулярных веществ (цианидов, ацетилена, формальдегида и фосфатов) во фрагмент нуклеотида подтверждает гипотезу самопроизвольного синтеза мономеров нуклеиновых кислот из достаточно простых исходных веществ, которые могли быть в условиях ранней Земли. Опыт, в котором при пропускании электрического разряда через смесь нуклеотидов были получены нуклеиновые кислоты, доказывает возможность синтеза биополимеров из низкомолекулярных соединений в условиях ранней Земли. Эксперимент, в котором при смешивании в водной среде биополимеров были получены их комплексы, обладающие зачатками свойств современных клеток, подтверждает идею о возможности самопроизвольного образования коацерватов. •

эволюция клетки

Коацерваты Много лет назад А. И. Опарин высказал предположение, что в первичном океане образовались капли, содержавшие макромолекулы; эти капли были названы им коацерватами. Такие микроскопические капли обрисовал Бунгенберг де Ионг. Традиционно они появляются при смешивании растворенных веществ, несущих различные электрические заряды. Сохранялись лишь те капли, которые были адаптированы существовавшим тогда условиям. Возможно, они погружались на дно, и это защищало их от губительного деяния ультрафиолетового излучения. Снутри капель концентрации растворенных веществ, к примеру аминокислот, были бы еще выше, чем в окружающей их аква среде, потому реакции протекали в их достаточно быстро. Позже некие капли приобрели способность реагировать на конфигурации, происходящие в наружной среде, надлежащими компенсаторными переменами. Коацерваты, изучавшиеся Опариным, образованы биогенными макромолекулами. Вот почему Бернал предположил, что коацерваты могли появиться лишь на наиболее позднем шаге эволюции.

Прокариоты Одно из подцарств мира живых существ. В противоположность эукариотам имеют целый ряд отличительных признаков–генетический аппарат их клеток представлен двойной замкнутой нитью ДНК (бактериальной хромосомой), не отделенной мембраной от цитоплазмы; гистоны и митотический аппарат отсутствуют, нет интронов; отсутствуют органеллы, свойственные эукариотам (хлоропласты, митохондрии), их функции выполняют инвагинации цитоплазматической мембраны внутрь клетки; клеточная мембрана за небольшим исключением не содержит стеринов; жгутики имеют простое строение; в состав клеточной стенки входит пептидогликан муреин, нет целлюлозы, хитина. В физиол. отношении чрезвычайно разнообразные организмы; в отличие от эукариот ряд прокариотов способны к азотфиксации. Названные признаки в значительной степени характеризуют представителей одного из царств прокариотов – бактерий (эубактерий). Другое царство прокариотов включает археи (архебактерии), имеющие сходный общий план строения клетки, но существенно различающиеся организацией ряда ее структур, биохим. составом последних, а также физиол. признаками. Согласно современным взглядам, прокариоты являются наиболее древними организмами.

Эукариоты (ядерные) - организмы, клетки которых содержат оформленные ядра. К эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие. Эукариоты, в отличие от прокариот, обладают ограниченными мембраной клеточными органоидами - хлоропластами, митохондриями и др.

классификация живых организмов

Гетеротрофы - живые организмы, существующие за счет потребления готовых органических веществ, создаваемых автографами. К гетеротрофам относятся все животные и человек, грибы, а также растения и микроорганизмы, не обладающие способностью к фотосинтезу или хемосинтезу. Простейшие гетеротрофы человек животные

Автотрофы АВТОТРОФЫ (от авто. . . и греческого trophe - пища, питание) организмы, синтезирующие из неорганических веществ (главным образом воды, диоксида углерода, неорганических соединений азота) все необходимые для жизни органические вещества, используя энергию фотосинтеза (все зеленые растения - фототрофы) или хемосинтеза (некоторые бактерии - хемотрофы). Автотрофы - основные производители органического вещества в биосфере, обеспечивающие существование всех других организмов - гетеротрофов.

Анаэробы АНАЭРОБЫ (от греческого an - отрицательная частица, aer - воздух и bios - жизнь), организмы, способные жить и развиваться в отсутствие свободного кислорода; некоторые виды бактерий, дрожжей, простейших, червей. Облигатные, или строгие, анаэробы развиваются только в отсутствие кислорода (например, клостридии), факультативные, или условные, анаэробы - и в его присутствии (например, кишечная палочка). Распространены в почве, воде, в донных отложениях. Сравни Аэробы. Облигатные анаэробы Факультативные анаэробы

Аэробы АЭРО БЫ (аэробные организмы), энергию для жизнедеятельности получают в результате окислительных процессов с участием атмосферного кислорода; аэробы — почти все животные и растения, многие микроорганизмы. Облигатные, или строгие, Аэробы развиваются только в присутствии кислорода (напр. , уксуснокислые бактерии); факультативные, или условные, аэробы — и при незначительной его концентрации (напр. , дрожжи)

• Тема: Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем) Установите соответствие между понятием и его определением: 1) автотрофы 2) аэробы 3) анаэробы 1 организмы, производящие органические вещества питания из неорганических • 2 организмы, способные жить только в присутствии кислорода • 3 организмы, живущие в отсутствии кислорода • 4 организмы, питающиеся готовыми органическими веществами

Консументы — организмы, неспособные синтезировать органические вещества из неорганических.

Исторические концепции происхождения жизни

Гипотеза панспермии Панспермия— гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет каких-либо «зародышей жизни» . Была выдвинута немецким учёным Г. Рихтером в 1865 году и поддержана Г. Гельмгольцем и С. Аррениусом. Согласно панспермии, рассеянные в мировом пространстве зародыши жизни (например, споры микроорганизмов) переносятся с одного небесного тела на другое с метеоритами или под действием давления света. С помощью панспермии объясняли и появление жизни на Земле. После открытия космических лучей и выяснения действия радиации на биологические объекты позиция гипотезы весьма ослабла. Однако после того, как миссией Аполлон-12 были найдены живые земные микроорганизмы на прилунившемся зонде Сервейер-3, о ней стали говорить чаще. В последнее время особенно часто идеи панспермии упоминаются в контексте обмена веществом между Землёй и Марсом, когда на его поверхности ещё было много воды. Полученные в 2006 году результаты миссии Deep Impact по исследованию кометного вещества неопровержимо доказывают наличие в кометном веществе воды и простейших органических соединений. Это указывает на кометы как на один из возможных переносчиков жизни во Вселенной.

Биологическая эволюция По мнению многих биологов, в прошлом состояние нашей планеты было мало похоже на нынешнее: вероятно температура на поверхности была очень высокой (4000 - 8000°С), и по мере того, как Земля остывала, углерод и более тугоплавкие металлы конденсировались и образовали земную кору; поверхность планеты была, вероятно, голой и неровной, так как на ней в результате вулканической активности, подвижек и сжатий коры, вызванных охлаждением, происходило образование складок и разрывов. Полагают, что гравитационное поле еще недостаточно плотной планеты не могло удерживать легкие газы: водород, кислород, азот, гелий и аргон, и они уходили из атмосферы. Но простые соединения, содержащие среди прочих эти элементы (вода, аммиак, CO 2 и метан). До тех пор, пока температура Земли не упала ниже 100°C, вся вода находилась в парообразном состоянии. Атмосфера была, по видимому, «восстановительной» , о чем свидетельствует наличие в самых древних горнах породах металлов в восстановленной форме (например, двухвалентное железо). Более молодые породы содержат металлы в окисленной форме (Fe 3+ ). Отсутствие кислорода, вероятно, было необходимым условием для возникновения жизни; как показывают лабораторные опыты, органические вещества (основа жизни) гораздо легче образуются в атмосфере бедной кислородом.

Постоянное самозарождение Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Древнем Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384— 322 гг. до н. э. ) придерживался теории спонтанного зарождения жизни. Согласно этой гипотезе, определённые «частицы» вещества содержат некое «активное начало» , которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе. Известный ученый Ван Гельмонт описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот. В 1688 году итальянский биолог и врач Франческо Реди подошёл к проблеме возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, — это личинки мух. Проведя ряд экспериментов, он получил данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза). В 1860 году проблемой происхождения жизни занялся французский химик Луи Пастер. Своими опытами он доказал, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом. В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.

Стационарное состояние Согласно теории стационарного состояния, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание. Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4, 6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, её сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определённом пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.