Когда на земле появились первые клеточные организмы кратко

Обновлено: 04.07.2024

Представьте что Вы маленькие дрожжи. Да-да, те самые несчастные дрожжи, что поднимают тесто наших пирогов. Вы сидите во тьме своего пакетика из "Пятерочки" и дрожите в ожидании, когда огромный человек решит Вашу маленькую судьбу. Как думаете, чем Вы отличаетесь от человека? Ничем, с точки зрения жизни.

Живое от мертвого отличается лишь двумя вещами: ростом и размножением. Если вы одноклеточный организм такой как дрожжи, вы начнете с малого. Когда вас выпустят из упаковки на свет, вы станете большим, поделитесь на два маленьких грибка. А они поделятся снова, снова и снова. И поднимут тесто.

Если вы человек или сложный многоклеточный организм, вы как дрожжи появитесь из одной клетки, только оплодотворенной (яйцеклетки). А затем вырастите, дадите новую жизнь, состаритесь и уступите жизнь другим.

Белки

В основе любой жизни одна клетка. Клетка дышит и размножается, образует колонии и мутирует, меняя организм. Клетки - настоящие эстремалы, многим не нужен кислород и они живут где хотят. В теле человека до 100 триллионов клеток, это бесконечная вселенная жизни.

Живую клетку создают мертвые белки. Химическая конструкция из неровностей, трещин и выпуклостей похожа на хаос. Но это все не зря. Белки появляются и пытаются закрепиться всем этим с другими белками намертво.

трехмерная конструкция белка. справа красное - захваченные белком молекулы кислорода. они сработают как топливо при запуске жизни в клетке

Как сцепляются ваши пальцы или детали конструктора LEGO в детских руках. Когда белки находят себе пару и скрепляются, они начинают формировать тысячи структур будущей живой клетки.

Белки формируют нити - это скелет клетки, он удерживает остальное. Белки формируют каналы клетки по которым мчатся ионы, ионы - поезда и кровь клетки, разряды что порождают жизнь. Священники назовут это душой. Белки формируют рецепторы клетки, они отвечают за реакцию нашего организма на холод, жару и прочее.

Белки как пластилин еще лепят молекулы ДНК и гены. Гены формируют геном - конечный набор генов существа, в геноме образец для его роста и воспроизводства новых поколений.

Уфф, сложновато, правда? Зато теперь Вы знаете основы эволюции по Дарвину :)

"Окей! - спросит пытливый читатель, - я увидел из чего состоит жизнь. Но как жизнь появилась на Земле?" Вечный вопрос, на который наука даст три варианта ответа.

Первичный бульон

Эта теория советских биологов крутится вокруг появления аминокислот, неживых веществ создающих белки. Мертвая атмосфера после рождения Земли не имела кислорода, зато имела водород, пар, метан и аммиак.

первичный бульон закипал на молодой Земле порождая жизнь возникновением аминокислот и белков. что потом породят живые клетки

Эта смесь идеальна для появления аминокислот и рождения белков. В 1953 году эксперимент Миллера - Юри доказал, что удары электричества (молний) в такой атмосфере могут создать аминокислоты и белки, которые затем переродятся в клетки.

Гидротермальные жерла

Эта версия доказывает, что ранняя атмосфера Земли препятствовала развитию жизни так как не было озонового слоя и ультрафиолетовые лучи Солнца выжигали сушу. И единственное место для зарождения жизни было на дне океана.

Гидротермальные жерла Марианской впадины выпускают жидкость, богатую барием, кальцием, кремнием и углекислым газом, формируя аминокислоты. А те делают белки живых клеток (фото Wikipedia Commons)

Это гидротермальные источники горячей воды, выходящие со дна (как на Камчатке или в Минеральных водах). Там и сейчас живут экстремальные клетки и простые микроорганизмы. Они вполне могли породить жизнь миллиарды лет назад.

Теория Панспермии

Отсутствие озонового слоя на ранней Земле привело к космической бомбардировке длиной в миллиард лет. Жидкая атмосфера не сжигала метеориты в небе Земли и они радостно падали на планету целехонькими.

Теория Панспермии предполагает что на каких-то метеоритах были внеземные клетки и достигнув дна океана или суши они породили земную жизнь.

Сегодня биология и химия знает, как рождается и развивается жизнь. Но единства в вопросе как жизнь появилась на планете, в научном мире нет. Видимо спор науки и религии будет вечным.

А может, не в наших силах разгадать главный вопрос мироздания? Ведь по большому счету, мы с Вами просто маленькие дрожжи, что пытаются поднять тесто.

Доисторическая Земля: 1 Четыре Эпохи Земли 2 Рождение Жизни 3 Как возникла Земля

Первые простейшие одноклеточные организмы (прокариоты) появились более 4 млрд лет назад. Недавно в самых древних на Земле осадочных породах времен архея, найденных в юго-западной части Гренландии, были обнаружены следы сложных клеточных структур, возраст которых составляет по крайней мере 3,86 млрд лет.

Рис. 1. Колония цианобактерий в фумароле вулкана Дзендзур. Камчатка. (Фото Антоненко А.С., Мир дикой природы) По одной из теорий около 4,1 - 3,6 млрд лет назад во времена эоархейского периода из существовавшего в то время разнообразия одноклеточных живых существ (прокариот) (рис. 1) проживавший тогда первый наш общий предок разделился на несколько ветвей, которые в последствии в свою очередь разделились на ныне существующие царства (животных, растений, грибов, протистов, хромистов, бактерий, архей и вирусов). Со временем остальные жители того периода не выдержали с ними конкуренции и исчезли с лица Земли.

По другой теории - как такового общего предка не существовало, а первые обитавшие в то времы простейшие с помощью горизонтального переноса генов между собой, постояно эволюционировали. Предполагается, что на самых ранних этапах эволюции существовало некое общее генное "коммунальное хозяйство". Картина эволюционных связей в мире предковых прокариот представляла собой не столько дерево, сколько своего рода мицелий с переплетенной сетью горизонтальных переносов в самых разнообразных и неожиданных направлениях. По мере усложнения организмов и развития механизмов полового размножения и репродуктивной изоляции горизонтальный перенос становился более редким явлением (рис. 2). В это же время благодаря вирусам-бактериофагам у бактерий появляется и простейшая имуная система [1].

В это же время произошёл симбиогенез - митохондрии и пластиды в виде существовавших в те времена самостоятельных одноклеточных организмов вошли в состав более крупной клетки став эндосимбионтами . Постепенно они утратили способность к самостоятельному существованию и превратились в органоиды . Р азвиваясь совместно, эндосимбионт постепенно оттачивал одно умение — синтез АТФ . Внутренняя клетка уменьшалась в размерах и передавала часть своих второстепенных генов в ядро. Так митохондрии оставили у себя лишь ту часть исходной ДНК, что была им необходима для работы в качестве "живой электростанции" [2].

Рис. 2. Эволюционное дерево отображающее горизонтальный перенос генов

Это привело к появлению в палеопротерозойской эре (более 2 млрд. лет назад) первых эукариотов обладающих ядром и явившихся предками современных животных, растений, протистов и хромистов.

Последующие почти 1,5 млрд лет на нашей планете безукоризненно царствовали одноклеточные организмы, пока в эдикарском периоде около 630 млн. лет назад не появились первые многоклеточные существа. Первоначально в многоклеточные структуры объединялись простейшие хоанофлагеллаты, которые, как полагают, стоят на грани между одноклеточностью и многоклеточностью, образуют зародышеобразные колонии только с помощью бактериального липида, который получают из съеденных бактерий [3]. Следующим щагом было появление в этом же периоде первых настоящих многоклеточных макроогранизмов - эти организмы появились на Земле сразу после Мариноанского оледенения – одной из стадий глобального оледенения, когда нашу планету в течение многих миллионов лет сплошь покрывали льды. Таких необычных форм в природе не появится уже никогда. В основном это мягкотелые организмы, состоящие из отдельных фракталов. Размеры их тела варьировались от одного сантиметра до одного метра. Выглядели они настолько необычно, что долгое время ученые спорили, к какому царству – растений или животных их можно отнести.

Рис. 3. Силурийское мелководье Около 480-460 млн лет назад в силурийском периоде на суше появились первые растения (по другим данным это произошло в верхнем кембрии 499-488 млн. лет назад), а еще спустя 50 млн лет в девонском периоде вслед за растениями на сушу вышли и первые животные (хотя существуют некоторые данные, показывающие, что первые сухопутные животные жили в силурийском (рис. 3) или даже вендском периодах). После этого начало бурное развитие всевозможных живых существ потомками, которых являемся и мы [4].

Несмотря на разногласия, большинство ученых абсолютно уверены: жизнь зародилась в воде. Согласно эволюционной гипотезе советского биолога и биохимика А. И. Опарина, самые первые, примитивные формы жизни возникли в водной среде. Ученый считал, что зарождение жизни происходило в несколько этапов:

Первый этап. Образование органических веществ из неорганических. Более 3,5 миллиарда лет назад вокруг Земли еще не образовался озоновый слой — щит, защищающий планету от ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолет свободно проникал к поверхности Земли. Вместе с этим в атмосфере происходили газовые разряды. Кислород тоже отсутствовал, а атмосфера была вынуждена довольствоваться альдегидами, спиртами и аминокислотами. При таких, казалось бы, экстремальных условиях в водах первичного океана начала образовываться органика, которая в дальнейшем дала жизнь примитивным микроскопическим существам.
Второй этап. Образование белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Разрозненные молекулы органических соединений, плавая в океанических водах, концентрировались и формировали системы, способные к росту и обмену веществ.
Третий этап. Зарождение пробионтов — первых живых существ. Эти пращуры всего живого на Земле умели не только расти и обеспечивать обмен веществ, но и размножаться.

Большинство исследователей уверены, что зарождение жизни произошло в воде. Этому способствовало то, что в воде легче отыскать пищу, легче держать устойчивость своего тела, а кроме того, в море температура более постоянна, чем в воздухе.

В теплой, богатой солями морской воде и зародилась жизнь. В течение долгих веков и тысячелетий она становилась разнообразнее и обильнее. Одни виды стали вытеснять другие. Борьба за существование заставляла некоторых обитателей моря постепенно выходить на берег. Так морские обитатели покинули водную стихию и заселили сушу.

Животные и растения состоят из воды: животные и рыбы — на 75%, медузы — на 99%, картофель — на 76%, яблоки — на 85%, томаты — на 90%, огурцы — на 95%, арбузы — на 96%. Человек состоит из воды на 86% при рождении и на 50% в старости.

ОТ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ДО НАШИХ ДНЕЙ

Возраст самой ранней из первобытных бактерий — 3,5 миллиарда лет. Вероятно, уже тогда на планете присутствовал наш общий предок — одноклеточный организм с базовыми чертами, характерными для современных существ. От него потомкам досталось клеточное строение, способ хранения генетического кода в закрученных спиралью молекулах ДНК и способ хранения энергии в молекулах АТФ.

От общего предка произошли три основные группы одноклеточных, существующих и по сей день. Сначала разделились между собой бактерии и археи, а от архей произошли эукариоты.

ДРЕВНЕЙШИЙ ПРЕДОК. АРХЕИ

За миллиарды лет эволюции археи почти не изменились. С древних времен они приспособились к выживанию в экстремальных условиях. Некоторые виды выживают даже в кипятке. Археи неприхотливы в выборе пищи. Далеко не все высокоорганизованные потомки архей могут этим похвастаться.

ЭУКАРИОТЫ. ЖГУТИКОВЫЕ

Примерно 1,7 миллиарда лет назад от архей произошли эукариоты — ядерные одноклеточные организмы. Одноклеточные отрастили сзади жгутики и научились с их помощью передвигаться и фильтровать воду. Некоторые из них начали объединяться в колонии. Считается, что из одной такой колонии однажды произошли первые многоклеточные организмы.

РАЗВИТИЕ МНОГОКЛЕТОЧНЫХ. БИЛАТЕРИИ

Дуглас Адамс. Автостопом по галактике

Около 1,2 миллиарда лет тому назад появились первые многоклеточные. Спустя время они разделились на группы:

Губки и пластинчатые. Эти существа дожили до наших дней практически в первозданном виде. У них нет отдельных органов и тканей. Эти организмы отфильтровывают питательные вещества из воды.
Кишечнополостные. Эти организмы обеспечены всего одной полостью и примитивной нервной системой.
Билатерии. К этой группе можно отнести всех остальных более развитых животных от червей до млекопитающих. Их отличительный признак — двусторонняя симметрия тела. Появление первых билатерий, вероятно, происходило около 620-545 миллионов лет назад.
Первичноротые и вторичноротые. Вскоре, после возникновения, билатерии разделяются на первичноротых и вторичноротых. От первых произошли почти все беспозвоночные: черви, моллюски, членистоногие. Вторичные стали прародителями иглокожих (морские ежи и звезды), полухордовых и хордовых, к которым относится в том числе и человек.

Трилобиты — обитатели кембрийских морей. Эти членистоногие — древние предки ракообразных. Тело трилобитов было защищено хитиновым панцирем. Длина тела этих существ достигала 72 сантиметров.

1. какие химические элементы и их соединения были первичной атмосфере земли
2. укажите условияяя необходимые дляф абиогенного образования органических соединений
3ю какие соединения были растворены в водах первичного океана
4. что такое коацерваты
5 . в чем сущность химической эволюции на ранних этапах существования земли
6. какое событие положило начало биологической эволюции
7. когда на земле появились первые клеточные организмы

1. какие химические элементы и их соединения были первичной атмосфере земли
Для образования жизни необходимы органогены - азот, углерод, водород, кислород.
2. укажите условияяя необходимые дляф абиогенного образования органических соединений
Температура, давление. В частности, на Титане, спутнике Сатурна, много метана, он там вместо воды.
3ю какие соединения были растворены в водах первичного океана
С одной стороны, в воде растворялись атмосферные газы, а с другой — соли, входящие в состав горных пород.
4. что такое коацерваты
Это капли или слои с большей концентрацией коллоида (растворённого вещества) , чем в остальной части раствора того же химического состава. Стали предшественниками клеток.
5 . в чем сущность химической эволюции на ранних этапах существования земли
Чтобы среда стала пригодной к образованию жизни на земле.
6. какое событие положило начало биологической эволюции
Возникли первые примитивные безъядерные одноклеточные - прокариоты.
7. когда на земле появились первые клеточные организмы
Около 4 млрд лет назад.

1) по мере остывания Земли тяжелые соединения перемещались к ее центру, легкие соединения ( Н2, СО2, СН4) оставались на поверхности, в атмосфере.
2)вода, источники энергии ( ультрафиолет, остывание коры, атмосферные электрические явления)
3) компоненты атмосферы, соли
4) коацерваты- соли с концентрацией коллоида
5) сущность химической эволюции это становление пригодных условий для развития жизни
6) Конец химической эволюции и появления первых живых организмов- прокариот
7) Около 4 миллиардов лет назад

Читайте также: