Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте

Проблема возникновения жизни на земле

Введение.

Глава 1.

1.1.

1.2.

1.3.

1.4.

Глава 2.

2.1.

2.2.

2.3.

2.4.

2.5.

2.6.

2.7.

Заключение.

В качестве примера здесь можно сослаться на одного из наиболее известных богословов средних веков, Фому Аквинского, чение которого и по сей день признается кантоличенской церковью единственной истинной философией. В своих сочинениях Фома Аквиннский чил, что живые сунщества возникают путем одухотворения безжизненной мантерии. Так, в частнонсти, образуются лягушки, змеи, рыбы при гниении морской тины и нанвонженной земли. Даже те черви, которые в аду мучают грешников, по мнению Фомы Акнвинского, возникают там в результате гниения грехов. Фома вообще всячески поддержинвал и пропагандировал воинствующую демоннологию. Он считал, что дьявол ренально сунществует как глава целого полчища демонов. На этом основании он тверждал, что вознникновение паразинтов, вредянщих человеку, может происходить не только по повелению божьему, но и в результате кознней дьявола и подчиненных ему духов зла. Практическим выводом из этого понложения явинлись многочисленные в средние века процессы над ведьмами, которых обвиняли в том, что они напускали мышей и других вредителей на поля и танким образом губили посевы.

В реакционном чении Фомы Аквинского западная христианская церковь возвела в догму принцип внезапнного самозарождения организмов, согласно которому жинвые сунщества вознникают из безжизненной материи вследнствие ее одушевления духовным начанлом.

Раннее христианство в вопросе о происхождении жизни основывалось на библии, котонрая в свою очередь заимнствовала данные из мистических сказаний Египта и Ванвинлона. Богонсловские авторитеты конца четвертого и нанчала пятого века, так называемые отцы христинанской церкви, сочетали эти сказания с чением неоплатонинков и разрабонтали на этой осннове свою мистическую концепнцию происхождения жизни, которая полнностью сонхранена и до настоящего времени всеми христианскими вероученниями.

Живший в середине четвертого века нашей эры епинскоп Кесарийский Василий (которому церковь принсвоила звание святого и великого) в своих проповедях о сотвонрении мира в шесть дней чил, что Земля по повенлению бога сама из себя произвела разнличные травы, конренья и деревья, также саранчу, насекомых, лягушек и змей, мышей, птиц и грей. Это повеление бога, Ч

Изучение истории религии показывает, что эти наивнные сказки о внезапном возникнновении животных и раснтений во вполне готовом, организованном виде покоятся на ненвежествеом, некритическом истолковании понверхнностных наблюдений окружающей нас природы.

На этой основе в течение многих веков существовало убеждение, что Земля является плонской и неподвижной и что Солнце обращается вокруг нее, подымаясь на востоке и скрыванясь в море или за горами на западе. Такого же рода поверхностные наблюдения нередко внушали челонвеку мысль, что различные живые существа, как, напринмер, насенкомые, черви, иной раз даже рыбы, птицы и мыши, могут не только рождаться от себе подобнных, но и непосредственно возникать сами собой, самозарождаться из ила, навоза, земли и других безжизнеых материанлов. Всюду, где человек сталкивался с внезапным и маснсовым появнлением живых существ, он раснсматривал его как самозарождение жизни. Ведь и сейчас инонгда невенжественный человек бежден в том, что черви зарожданются в навозе и гниющем мясе, различные паразиты в домашнем быту возникают сами собой из отбросов, грязи и нечистот. От его поверхностного наблюдения скольнзает то обстоятельство, что грязь и отнбросы являются лишь тем местом, гнездом, куда паразиты откладывают свои яички, из конторых затем и разнвивается новое поконление живых сунществ.

Древние чения Индии, Вавилона и Египта рассказынвают о таком внезапном зарожденнии червей, мух и жунков из навоза и грязи, вшей из человеческого пота, лягушек, змей, мышей и крокодилов из грязи Нила, светлянков из искр догорающих костров. Эти сказанния о самозанрожденнии связывались в указанных чениях с религинозными легендами и преданиями. Внензапное возникновение жинвых существ объяснялось лишь как частный случай пронявления творческой воли богов или демонов

Опыты по самозарождению жизни проводит и шотландский ченый Т. Ниидам (1713-1781),

Он доказывает, что внензапное возникновение (лспонтанное самозарождение ) микнробов в различных виндах гниющих настоек или экстрактов не есть возникновение жизни. Гниение и брожение-это результат жизнедеянтельности микроорганизмов, чьи зарондыши внесены изнвне. МикробыЧсложнно строенные организмы и могут производить себе пондобные сущенства, т. е. живое происходит от живого. Как ченный, который доверяет только результантам научных опытов, Пастер не делает глубоких выводов о происхожденнии жизнни. Однако его исследования окончательнно разрушили вековые предрассудки о спонтанном самозарожденнии.

1.4.

а

Отмечая значение античных мыслителей в развитии филосонфии, Ф. Энгельс писал: л...

Последующий период, вплоть до XVI

Исключительной заслугой чения Дарвина явилось то, что оно дало научное, матенриалинстическое объяснение возникновению высших животных и растений путем послендовательнного развития живого мира, что оно привлекло для разрешения биологических проблем иснторический метод исследования. Однако к самой проблеме происхожндения жизни у многих естествоиспытателей и после Дарвина сохранился прежний метафизиченский подход. Шинроко распространенный в научных кругах Америки и Западной Европы менделизм-морганнизм выдвинул полонжение, согласно которому наследственностью и всеми друнгими свойстнвами жизни обладают частицы особенного генного вещества, сконцентрированного в хронмосомах кленточного ядра. Эти частицы будто бы когда-то внезапно возникли на Земле и сонхранили свое жизнеопределяющее строение в основном неизменным в течение всего развинтия жизни. Таким образом, проблема происхождения жизни, с точки зрения менделистов-морганистов, сводится к вопронсу, как могла сразу внезапно возникнуть наделенная всенми свойствами жизни частица генного вещества.

Большинство высказывающихся по этому вопросу занрубежных авторов (например, Девинлье во Франции или Александер в Америке) подходит к нему весьма пронщенно. По их мненнию, генная молекула возникает чисто случайно, благодаря лсчастливому сочентанию атонмов глерода, водорода, кислорода, азота и фосфора, которые лсами собой сложились в чрезвычайно сложно построеую молекулу генного вещества, сразу же получившую все атрибуты жизни.

Но такого рода лсчастливый случай настолько исклюнчителен и необычен, что он мог якобы осуществиться всего лишь раз за время существования Земли. В дальннейшем шло только постоянное размножение этой единожды возникшей, вечной и неизменной геой субнстанции.

Это лобъяснение, конечно, ничего по существу не обънясняет. Характерной особеонстью всех без исключения живых существ является то, что их внутренняя организанция чрезнвычайно хорошо, совершенно приспособлена к осуществлению определенных жизнненных явлений: питанния, дыхания, роста и размножения в данных словиях существонвания. Как же в результате чистой случайности могла возникнуть эта внутренняя принспособленность, конторая так характерна для всех, даже наипростейших живых форм?

нтинаучно отрицая закономерность процесса происнхождения жизни, рассматринвая это важнейшее в жизни нашей планеты событие как случайное, сторонники канзаых взглядов ничего не могут ответить на этот вопрос и неизбежно скатываются к санмым идеалистиченским, минстическим представлениям о первичной творческой воле бонжества и об определеом плане создания жизни.

Так в недавно вышедшей книжке Шредингера Что такое жизнь с точки зрения финзики, в книге американнского биолога Александера Жизнь, ее природа и происнхожденние и в ряде других произведений буржуазных авторов мы находим прямое твержденние того, что жизнь могла возникнуть только в результате творческой воли божества. Менделизм-морганизм пытается идеологически разоружить ученых биологов в их борьбе с идеализмом. Он стренмится доказать, что вопрос о происхождении жизниЧ

Коцерватная

Первые белковые структуры (протобионты, по терминологии Опарина) появились в период, когда молекулы белков отгранинчивались от окружающей среды мембраной. Эти структуры могли возникнуть из первичного лбульона благодаря коцервации Ч

Обладавшие метаболизмом капельки включали в себя из окружающей среды новые соединнения и величивались в объеме. Когда коцерваты достигали размера, максинмально допуснтимого в данных физических словиях, они распадались на более мелнкие капельки, напринмер, под действием волн, как это происхондит при встряхивании сосуда с эмульсией масла в воде. Мелнкие капельки вновь продолжали расти и затем образовывать новые поколения коцерватов.

Постепенное сложнение протобионтов осуществлялось отнбором таких коцерватнных канпель, которые обладали преимунществом в лучшем использовании вещества и энергии среды. Отбор как основная причина совершенствования коцерватов до первичнных живых существ Ч

Генетическая гипотеза.

Экспериментально доказано, что несложные нуклеиновые кислоты могут реплицинроваться и без ферментов. Синтез белнков на рибосомах идет при частии транспортной (т-РНК) и рибонсомной РНК (р-РНК). Они способны строить не просто случайные сочентания аминокислот, а упорядоченные полимеры белков. Возможно, первичные рибонсомы состояли только из РНК. Такие безбелковые рибосомы могли синтезировать поряндоченные пептиды при учанстии молекул т-РНК, которые свянзывались с р-РНК через спанривание оснований.

На следующей стадии химической эволюции появились матнрицы, определявшие последовантельность молекул т-РНК, тем самым и последовательность аминокислот, которые связынваются молекулами т-РНК.

Способность нуклеиновых кислот служить матрицами при образовании компленментарных цепей (например, синтез и-РНК на ДНК) Ч

Основные этапы биогенеза. Процесс биогенеза включал три основных этапа: вознникновение органических веществ, появленние сложных полимеров (нуклеиновых кислот, белков, полинсахаридов), образование первичных живых организмов.

Первый этап Ч

синтез белковых компонентов Ч

Наряду с синтезом белковых компонентов экспериментально синтезированы нукнлеиновые компоненты Ч

Второй этап Ч

С. Акабюри впервые синтезировал полимеры протобелков со случайным располонжением аминокислотных остатков. Затем на куске вулканической лавы при нагревании смеси аминнокислот до 100

Искусственно созданным протеиноидам были характерны свойнства, присущие белнкам сонвременных организмов: повторяющаянся последовательность аминокислотных оснтатков в первичной структуре и заметная ферментативная активность.

Полимеры из нуклеотидов, подобные нуклеиновым кислотам организмов, были синтезиронваны в лабораторных условиях, не воспроизводимых в природе. Г. Корнберг показал вознможность синтеза нуклеиновых кислот

В начальных процессах биогенеза большое значение имеет химический отбор, конторый явнляется фактором синтеза простых и сложных соединений. Одной из предпосынлок химиченского синнтеза выступает способность атомов и молекул к избирательности при их взаимондействиях в реакциях. Например, галоген хлор или неорганические кинслоты предпочитают соединяться с легнкими металлами. Свойство избирательности опнределяет способнность монлекул к самосборке, что было показано С. Фоксом в сложных макромолекул характеризуется строгой порядоченностью, как по числу мономеров, так и по их пространствеому распонложению.

Способность макромолекул к самосборке А. И. Опарин раснсматривал в качестве доказательнства выдвинутого им положенния, что белковые молекулы коцерватов могли синтезиронваться и без матричного кода.

Третий этап Ч

. И. Опарин с сотрудниками показал, что стойчивым обменном веществ с окрунжающей средой обладают коцерваты. При определенных словиях концентрированные водные раснтворы полипептидов, полисахаридов и РНК образуют коцерватные капельки объемом от 10-7 до 10^-6 см³, которые имеют границу раздела с водной средой. Эти канпельки обладают способностью ассимилировать из окружающей среды вещества и синнтезинровать из них нонвые соединения.

Так, коцерваты, содержащие фермент гликогенфосфорилазу, впитывали из раснтвора глюнкозо-1-фосфат и синтезировали полинмер, сходный с крахмалом.

Подобные коцерватам самоорганизующиеся структуры опинсал С. Фоке и назвал их микронсферами. При охлаждении нангретых концентрированных растворов протеиноидов самопронизнвольно возникали сферические капельки диаметром около 2

Хотя микросферы не содержат нуклеиновых кислот и в них отсутствует ярко выранженный метаболизм, они рассматринваются в качестве возможной модели первых самонорганизуюнщихся структур, напоминающих примитивные клетки.

Клетки Ч

2.3.

До 1950-х годов не давалось обнаружить следы докембрийской жизни на ровне однокленточных организмов, поскольку микроскопические остатки этих существ невознможно вынявить обычными методами палеонтологии. Важную роль в их обнарунжении сыграло открынтие, сделанное в начале XX

Самые ранние из бактерий (прокариоты) существовали же около 3,5

Гигантский шаг на пути эволюции жизни был связан с вознникновением основных биохиминческих процессов обмена Ч

Рассмотрим подробнее особенности эволюции на клеточном ровне организации жизни. Наибольшее различие существует не между растениями, грибами и животными, между орнганизмами, обладающими ядром (эукариоты) и не имеющими его (прокариоты). Последние преднставлены низшими организмами Ч

Различие между прокариотами и эукариотами заключается еще и в том, что первые могут жить как в бескислородной (облигатные анаэробы), так и в среде с разным содернжанием кинслорода (факультативные анаэробы и аэробы), в то время как для эукариотов, за немногим исключением, обязателен кислород. Все эти различия имели существенное значение для поннимания ранних стадий биологической эволюции.

Сравнение прокариот и эукариот по потребности в кислороде приводит к заключеннию, что прокариоты возникли в период, когда содержание кислорода в среде изменинлось. Ко вренмени же появления эукариот концентрация кислорода была высокой и отнонсительно постонянной.

Первые фотосинтезирующие организмы появились около 3

С веренностью предполагается, что фотосинтез, в котором источником атомов водорода для восстановления глекислого

Фотосинтезирующая деятельность первичных одноклеточных имела три последстнвия, оканзавшие решающее влияние на всю дальнейшую эволюцию живого. Во-первых, фотосинтез освободил организмы от конкуренции за природные запасы абиогенных орнганических сонединений, количество которых в среде значительнно сократилось. Развивншееся посредством фотосинтеза автотрофное питание и запасание питательных готовых веществ в растительнных тканях создали затем словия для появления громадного разнонобразия автотрофных и гетеротрофных организнмов. Во-вторых, фотосинтез обеспечивал насыщение атмосферы достаточным количеством кислорода для возникновения и разнвития организмов, энергетинческий обмен которых основан на процессах дыхания. В-третьих, в результате фотосинтеза в верхнней части атмосферы образовался озоновый экнран, защищаюнщий земную жизнь от губительного льтрафиолетового излученния коснмоса,

Еще одно существенное отличие прокариот и эукариот заклюнчается в том, что у вторых центральным механизмом обмена является дыхание, у большинства же проканриот энергетинческий обмен осуществляется в процессах брожения. Сравнение метанбонлизма прокариот и эукариот приводит к выводу об эволюциоой связи между ними. Вероятно, анаэробное брожение возникло на более ранних стадиях эволюции. После понявления в атмоснфере достанточного количества свободного кислорода аэробный метабонлизм оказался намного выгодннее, так как при окислении глеводов в 18

Когда же появились эукариотические клетки? На этот вопрос нет точного ответа, но значинтельное количество данных об исконпаемых эукариотах позволяет сказать, что их возраст сонставнляет около 1,5

Одна из них (аутогенная гипотеза) предполагает, что эукарио-тическая клетка вознникла пунтем дифференциации исходной прокариотической клетки. Вначале развился мембранный комплекс: образовалась наружная клеточная мембрана с впячиваниями внутрь клетки, из которой сформировались отдельные струкнтуры, давшие начало кленточным органоидам. От какой именно группы прокариот возникли эукариоты, сказать невозможно.

Другую гипотезу (симбиотическую) предложила недавно аменриканский ченый Маргулис. В ее обоснование она положила новые открытия, в частности обнаружение у пластид и мито-хондрий внеядерной ДНК и способности этих органелл к самонстоятельнному делению. Л. Маргулис предполагает, что эукарио-тическая клетка возникла вследнствие нескольких актов симбиогенеза. Вначале произошло объединение крупной амебонвидной прокариотной клетки с мелкими аэробными бактериями, котонрые превратились в митохондрии. Затем эта симнбиотическая прокариотная клетка включила в себя спиронхетоподобные бакнтерии, из котонрых сформировались кинетосомы, центросомы и жгунтики. После обособления ядра в цитонплазме (признак эуканриот) клетка с этим набором органелл оказалась исходной для образонвания царств грибов и животных. Объединение прокариотной клетки с цианеями привело к образованию пластидной клетки, что дало начало формированию царства растений. Гинпонтеза Маргулис разделяется не всеми и подвергается критике. Большинство авторов придернживается аутогенной гипотезы, бонлее соответствующей дарвиновским принципам монофинлии, дифнференциации и сложннения организации в ходе прогрессивной эволюции.

В эволюции одноклеточной организации выделяются променжуточные ступени, свянзанные с сложнением строения органнизма, совершенствованием генетического аппарата и способов размножения.

Самая примитивная стадия Ч

Следующая стадия Ч

Прогрессивным явлением в филогенезе простейших было вознникновение у них понлового размножения (гамогонии), которое отличается от обычной конъюгации. У пронстейших именется мейоз с двумя делениями и кроссинговером на ровне хроматид, и обнразуются гаметы с гаплоидным набором хромосом. У неконторых жгутиковых гаметы почти неотличимы от бесполых осонбей и нет еще разделения на мужские и женские ганметы, т. е. наблюдается изонгамия. Постепенно в ходе прогрессивной эвонлюции происхондит переход от изогамии к анинзогамии, или разнделению генеративных клеток на женские и мужские, и к анизогамной конпуляции. При слиянии гамет образуется диплоидная зингота. Следовательно, у простейших наметился переход от агамной эукариотной стадии к зиготной Ч

Следующая после возникновения одноклеточных ступень эвонлюции заключалась в образонвании и прогрессивном развитии многоклеточного организма. Эта ступень отлинчается большой сложненностью переходных стадий, из которых выделяются колонинальная однонклеточная, первично - дифференцированная, централизованно - дифференцинрованная.

Колониальная одноклеточная

Недавно обнаружены самые примитивные формы колониальнных одноклеточных, стоящих как бы на полпути между однонклеточными организмами и низшими многокленточными (губнками и кишечнополостными). Их выделили в подцарство Ме

Первично-дифференцированная

С кишечнополостных начинается развитие централизованно-дифференцированной стадии в эволюции многоклеточной органинзации. На этой стадии сложнение морфофинзиологиченской структуры идет через силение тканевой специализации, начиная с вознникновения занродышевых листков, детерминирующих морфогенез пищевой, выделинтельной, генеративнной и других систем органов. Возникает хорошо выраженная центранлизованная нервная система: у беспозвоночных Ч

Финалом в эволюции многоклеточной организации животных было появление орнганизмов с поведением лразумного типа. Сюда относятся животные с высокоразвитой словно-рефнлекторной деятельностью, способные передавать информацию следунющему поколению не только через наследственность, но и надгаметным способом (например, передача опыта монлодняку понсредством обучения). Заключительным этапом в эволюции центнрализованно-дифференцированной стадии стало возникновение человека.

Рассмотрим основные этапы эволюции многоклеточных органнизмов в той послендовательнонсти, как она происходила в геолонгической истории Земли. Всех многоклеточнных разделяют на три царства: грибы

В протерозойскую эру (около 1

Существенным словием дальнейшей эволюции растений было образование почвенного субстрата на поверхности суши в рензультате взаимодействия бактерий и цианей с миненральнными веществами и под влиянием климатических факторов. В конце силурийского периода почвообразовательные процессы подгонтовили возможность выхода растений на сушу (440

От псилофитов возникли другие группы наземных сосудистых растений: плауны, хвощи, папоротники, размножающиеся спорами и предпочитающие водную среду. Примитивнные сонобщества этих растений шинроко распространились в денвоне. В этот же период поянвились и первые голосемеые, возникшие от древних папоротников и наследонвавншие от них внешний дренвовидный облик. Переход к размножению семенами имел больншое преимущенство, так как освободил половой пронцесс от необходимости воднной среды (как это наблюндается еще у современных папоротников).

Значительного разнообнразия достигла наземная флора в каменноугольный период. Среди древовидных широко распространялись плаунообразные (лепидодендроны) и сигиллянриенвые, достигавшие в высоту 30

Начавшийся в пермский период расцвет голосеменных, в частности хвойных, привел к их господству в мезозойскую эру. К середине пермского периода климат стал засушлинвее, что во многом отразилось на изменениях в составе флоры. Сошли с арены жизни гигантские папоротники, древовидные плауны, каламиты, и постепенно исчез столь ярнкий для той эпохи колорит тропических лесов.

В меловой период произошел следующий крупный сдвиг в эволюции растений, Ч

Отметим основные особенности эволюции растительного мира: 1)

История животных изучена наиболее полно в связи с тем, что они обладают скелетом и понэтому лучше закрепляются в окаменелых остатках. Самые ранние следы животных обннарунживаются в конце докембрия (700

Разнообразие и количестнво палеонтологических докунментов в истории животных резко вознрастают в породах, датируемых менее 570

Начало палеозоя отмечено образованием многих типов животнных, из которых примерно треть существует в настоящее время. Причины такой активной эволюции остаются неяснными. В позднекембрийское время появляются первые рыбы, представленные бесчелюнстннымиЧ

Наиболее древние преднставители амфибий Ч

Расцвет древних амфибий приурочен к карбону, где они были представлены большим разннообразием форм, объединяемых под названием лстегоцефалы. Среди них наиболее выденляются лабиринтодонты и крокодилообразные. Два отряда современных амфибий Ч

От примитивных амфибий ведут свое начало рептилии, шинроко расселившиеся на суше к концу пермского периода благондаря приобретению легочного дыхания и оболочек яиц, занщинщающих от высыхания. Среди первых рептилий особенно выденляются котилозавры Ч

Уже в период господства динозаврова

Прогрессивная эволюция приматов оказалась никальным явлением в истории жизни, в итоге она привела к возникнонвению человека.

Наиболее существенные черты эволюции животного мира заключались в следующем: 1)

Этот путь эволюции познвоночных привел к развитию форм группового адаптивнонго понвендения, финальным событиема

С момента возникновения жизнь оформилась в виде принмитивной биосферы, и с того вренмени ее эволюция тесно сопрянжена с возникновением самых разнообразных видов микроорнганизмов, грибов, растений, животных. Число вымерших видов, некогда обинтавших на земнном шаре, определяется разными авнторами от одного до нескольких милнлиардов (Дж. Симпсон). Сейчас выявлено более 1,5

Согласно выдвинутому В. И. Вернадским закону, названному им вторым биогеохимиченским принципом, эволюция видов и возникновение стойчивых форм жизни шли в нанправлении синления биогенной миграции атомов в биосфере. Именно живому компонненту биосферы, не физико-географическим или геологинческим процессам принадленжит ведунщая роль в преобразовании

Основная структурная единица биосферы Ч

Исторические преобразования биосферы в целом складываютнся из эволюции биогеоценнозов и в свою очередь оказывают влияние на нее. Совокупность геологических и коснмических факнторов существенно изменяла словия жизни на Земле. Поэтому же с монмента зарожденния живое приспосабливалось к этим изменениям, что сопровождалось величением многонобразия органических форм. Постепенно захват новых, ранее непрингодных зон жизни принвел к почти полному заселению всех возможнных для существованния живого мест обитания. В результате этого все более величивалось лдавление жизни, обострялась борьба за сущенствование между самими организмами. Биотиченские факторы становятся ведущими в эвонлюции. Таким образом, эволюционные преобразованния биосферы, обусловленные совнместнным действием биотических и абиотических факнторов,Ч

Проблема эволюции самой биосферы еще только начинает разрабатываться. Достаточно сказать, что мало исследований, в которых бы предпринимались попытки выделить стунпени эвонлюции биосферы. Ряд авторов ограничились описанием общего филогенеза жизни от арнхея до наших дней. Выделение же этапов в истории биосферы проводится по главным групнпам организнмов, доминирующих в ту или иную эпоху, в соответствии с геологической пенриодизацией. Выделение этапов в истории жизни на Земле по домининрующим группам орнганизмов в кембрии, ордовике, силуре и т. д. по существу является отраженнием эволюции индивидуальной формы организации, так как строится в основнном на сравнительно-морфонлогическом принципе.

Попытки выделить основные этапы эволюции биосферы занслуживают внимания же тем, что ставят эту проблему в канчестве одной из важных задач современной эволюционной теонрии.