Происхождение и историческое развитие жизни
- 9-11-2021, 23:01
- 472
9 Клас , Биология 9 класс Соболь (новая программа)
§ 49. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИСТОРИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ
Основные понятия и ключевые термины: Предбиологическая эволюция. Биологическая эволюция.
Вспомните! Что такое эволюция?
Подумайте!
Удивительной планетой Солнечной системы является Земля. Её расположение в системе таково, что она получает достаточно тепла и света, имеется много воды в жидком состоянии, давление у поверхности таково, что могут формироваться слои атмосферы, в составе литосферы содержит различные химические элементы. И что самое важное, все три геологические оболочки Земли связаны обменными процессами, что создаёт благоприятные условия для жизни. Как возникла жизнь при таких условиях?
СОДЕРЖАНИЕ
Каковы мировоззренческие и научные взгляды на происхождение жизни?
Происхождение жизни - одна из трёх важнейших мировоззренческих проблем наряду с проблемами происхождения нашей Вселенной и происхождения человека.
Гипотез происхождения жизни на сегодняшний день существует много, но в случае каждой из них возникает вопрос о том, какими были первые простейшие живые системы. Общепризнанными свойствами самых примитивных биосистем учёные называют наличие макромолекул (белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот) и тех свойств, которые реализуются с их помощью, а именно открытость, упорядоченность, обмен веществ и энергии, саморегуляция, самовоспроизведение и самообновление.
Как могли появиться такие биосистемы на Земле? В современном обществе существуют разные взгляды. Жизнь возникла благодаря божественному созданию (гипотезы креационизма), жизнь возникала неоднократно из неживого вещества (гипотеза спонтанного зарождения), жизнь существовала всегда (гипотеза стационарного состояния), жизнь занесена на нашу планету извне (гипотеза панспермии), жизнь эволюционировала на Земле из неживой природы (гипотеза биохимической эволюции) и др.
Современные научные взгляды о происхождении жизни можно представить в виде следующих положений.
• Жизнь возникла на Земле миллиарды лет назад из неорганической природы в два этапа: химической, или предбиологической, эволюции (абиогенез) и биологической эволюции (биогенез).
• В настоящее время живое происходит от живого. Повторное возникновение жизни на Земле невозможно.
Итак, в обществе существуют разнообразные взгляды на происхождение жизни, а в науке доминируют эволюционные взгляды.
Каковы основные этапы предбиологической эволюции жизни?
Предбиологическая (химическая) эволюция - это процесс абиогенного синтеза макромолекул и образования первобытных биологических систем. Этот процесс происходил в течение миллиардов лет в специфических условиях под действием внешних источников энергии. Существует не менее трёх гипотез об условиях, при которых возникла жизнь: в горячих источниках у подножия вулканов (подтверждением служат находки архей в источниках Йеллоустонского национального парка, США), подо льдом (находки органических соединений в Гренландии), на мелководье тёплых морей. Интересна оценка источников энергии первобытной Земли, используемой для синтеза органических соединений. Учёные называют солнечную энергию на первом месте, далее - энергия глубин земной коры, тепло вулканического происхождения и электрические разряды.
Образование распространённых в живой природе органических соединений происходило по этапам.
1. Абиогенный синтез органических мономеров (аминокислот, моносахаридов и др.).
2. Синтез органических полимеров и липидов. Существует несколько гипотез для объяснения этих событий. Например, термическая гипотеза С. Фокса (из смеси аминокислот при 180-200 °С получали протеиноиды), гипотеза адсорбции Д. Бернала (синтез полимеров, для которых катализаторами служили ионы металлов, а матрицей - частички пористой глины).
3. Образование органических систем (скоплений соединений, отделённых от воды поверхностью раздела), которые могли расти, распадаться и соединятся. Такие системы получают в лабораторных
условиях, и их иллюстрируют такие понятия, как «коацерваты» Опарина, «микросферы» Фокса, «пузырьки» Гольдейкра и др.
4. Образование протоклеток (автономных биологических систем, содержавших белки и нуклеиновые кислоты, липидные мембраны, участвовали в реакции матричного синтеза и были способны к самовоспроизведению) (ил. 135). Интересны в этом аспекте гипотеза «РНК-мира» (Л. Орджел, К. Вёзе, У. Гилберт) и гипотеза «мира полиароматических углеводородов» (С. Н. Платтс).
Ил. 135. Органические системы: 1 - коацерватные капли; 2 - протоклетки с РНК-рибозимом
Итак, основными этапами предбиологической эволюции является синтез органических мономеров, синтез полимеров и липидов, образование органических систем, формирование протоклеток.
Каковы основные события биологической эволюции жизни?
Биологическая эволюция - это историческое развитие жизни на Земле от первобытных биосистем до современного органического мира. Из протоклеток более 3,5 млрд лет назад появляются архебионты - первые организмы, имевшие уже клеточную мембрану, цитоплазму, генетический аппарат, возникли репликация и биосинтез белков на основе генетического кода. Архебионты являются общими предками всех ныне существующих групп организмов - бактерий, архей и эукариотов (табл. 14).
Таблица 14. ГЕОХРОНОЛОГИЯ ЗЕМЛИ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ
Появление бактерий и архей произошло в архейской эре. Сегодня экологические взгляды на развитие жизни на Земле всё больше убеждают учёных, что процесс возникновения гетеротрофов и автотрофов происходил параллельно. В процессе эволюции должны были появиться простые, но надёжные экосистемы с продуцентами, консументами и редуцентами. Доказательством этого служат ископаемые остатки строматолитов и существующие и сегодня подобные экосистемы в определённых участках Земли. Можно только восхищаться взглядами В. И. Вернадского, который писал: «Появление жизни в начале формирования биосферы должно было состояться не в виде одного какого-нибудь организма, а в виде группировки, что соответствует геохимическим функциям жизни».
Ил. 136. Этапы симбиогенеза
Появление эукариотов произошло в протерозойскую эру жизни. В это время в морях возникли первоначальные одноклеточные эукариоты, которые быстро дивергировали на растения, грибы и животные, и многоклеточные эукариоты, которые в экосистемах моря были представлены почти всеми типами животных и основными отделами водорослей. Формирование эукариотов связано с такими ароморфозами, как появление ядра, диплоидного набора хромосом и полового размножения. У них возникают настоящий митоз и мейоз. У эукариотов появляются митохондрии и пластиды, которые осуществляют процессы аэробного дыхания и фотосинтеза. Есть несколько гипотез происхождения эукариотов, из которых чаще всего упоминается симбиотическая гипотеза (митохондрии и пластиды являются потомками симбиотических видов прокариотов) (ил. 136).
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Задание на сопоставление
Доказательствами развития жизни на Земле являются палеонтологические находки - ископаемые остатки организмов, микро- и макроокаменелости. Со
поставьте иллюстрации с названиями окаменелостей и их особенностями.
РЕЗУЛЬТАТ
Коментарі (0)