На земле найдены признаки жизни первых живых существ. Появление первых живых организмов

Этому «ожерелью» из мельчайших клеток бактерий более 2 миллиардов лет.

Каким бы образом ни появились первые молекулы, потребовалось бесконечно долгое время, чтобы некоторые из них смогли образовать первые живые организмы. Это произошло примерно 3,8 миллиарда лет назад, когда условия на Земле стали более благоприятными для жизни.

Первые следы жизни

Бактерия — примитивная клетка
Самая простая и самая примитивная клетка — бактерия передвигается благодаря колебаниям жгутиков. Она окружена мембраной, состоящей из внутреннего и внешнего защитного слоя. Мембрана изолирует содердержимое клетки (цитоплазму). Цитоплазма — желеобразная жидкость, в которой плавают все субстанции, необходимые для выживания бактерии. Поскольку ядро отсутствует, ДНК, в которой заложена «программа» клетки, находится прямо в цитоплазме. Бактерии размножаются простым делением.

Самые древние следы жизни были обнаружены на северо-западе Австралии в Варравооне, в горных породах возрастом 3,5 миллиарда лет. Но жизнь, безусловно, возникла раньше: еще более древние породы найдены на одном из островов на широте Гренландии. Их возраст 3,8 миллиарда лет. Они не содержат окаменевших остатков или отпечатков, которые можно было бы изучать, но их химическая структура указывает на то. что в период их формирования уже существовали живые организмы. Ископаемые Варравооны содержат микроскопические остатки клеток в форме маленьких цилиндров, по расположению напоминающих жемчужное ожерелье. Эти мельчайшие ископаемые очень похожи на современные бактерии, в частности, на те, которые называются «цианобактерии». В отличие от миллиардов клеток, составляющих человеческое тело, цианобактерии способны жить обособленно, хотя и соединяются иногда в «ожерелья». Итак, ископаемые Варравооны представляют собой окаменевшие остатки одноклеточных живых организмов, т. е. организмов, состоящих из одной клетки. Такими и сегодня являются все одноклеточные микроорганизмы. Они настолько малы (сотая доля миллиметра), что очень трудно не только изучать, но даже находить их в ископаемом состоянии. На протяжении более 2 миллиардов лет микроскопические цианобактерии являлись единственными обитателями нашей планеты.

«Каменные ковры»: строматолиты

Строматолиты в разрезе напоминают пирожное из слоеного теста

Наиболее многочисленные ископаемые клетки найдены в породах,образовавшихся на побережьях теплых морей. Они получили название «строматолиты». Самые древние из них имеют возраст около 3,5 миллиарда лет. Снаружи строматолиты выглядят как массивные валуны в форме подушек или цветной капусты. Рассматривая их в разрезе под микроскопом, можно различить напластования многочисленных слоев — словно тонкие пластинки нагромождены друг на друга. Действительно, эти породы формировались очень медленно, слой за слоем, и являются результатом деятельности мельчайших одноклеточных организмов, бактерий, обитающих в теплых морях на небольшой глубине. Между 2,5 и 1 миллиардом лет назад рифы, образованные строматолитами, были очень широко распространены. Сегодня их можно увидеть лишь в очень редких, Багамах и в Красном море. Бактерии, из которых образовались строматолиты, — самые простые и самые примитивные из живых организмов. Они состоят из одной клетки, не имеющей ядра, как и все бактерии, и почти не изменились за 3 миллиарда лет. Сегодня мириады бактерий населяют землю, атмосферу, морские глубины. Они могут жить на живом организме или внутри него, питаясь за его счет.

Строение первых живых организмов хотя и было гораздо совершеннее, чем у коацерватных капелек, но все же оно было несравненно проще нынешних живых существ. Естественный отбор, начавшийся в коацерватных капельках, продолжался и с появлением жизни. В течение долгого времени строение живых существ все более улучшалось, приспособлялось к условиям существования.

Вначале пищей для живых существ были только органические вещества, возникшие из первичных углеводородов. Но с течением времени количество таких веществ уменьшилось. В этих условиях первичные живые организмы выработали в себе способность строить органические вещества из элементов неорганической природы - из углекислоты и воды. В процессе последовательного развития у них появилась способность поглощать энергию солнечного луча, разлагать за счет этой энергии углекислоту и строить в своем теле из ее углерода и воды органические вещества. Так возникли простейшие растения - сине-зеленые водоросли. Остатки сине-зеленых водорослей обнаруживаются в древнейших отложениях земной коры.

Другие живые существа сохранили прежний способ питания, но пищей им стали служить первичные растения. Так возникли в своем первоначальном виде животные.

На заре жизни и растения, и животные были мельчайшими одноклеточными существами, подобными живущим в наше время бактериям, сине-зеленым водорослям, амебам. Большим событием в истории последовательного развития живой природы стало возникновение многоклеточных организмов, т. е. живых существ, состоящих из многих клеток, объединенных в один организм. Постепенно, но значительно быстрее, чем раньше, живые организмы становились все сложнее и разнообразнее.

С образованием сложных ультра молекулярных систем (пробионтов) включающих нуклеиновые кислоты, белки ферменты и механизм генетического кода, появляется жизнь на Земле. Пробионты нуждались в различных химических соединениях - нуклеотидах, аминокислотах и др. Из-за низкой степени генетической информации, пробионты обладали достаточно ограниченными возможностями. Дело в том, что они использовали для своего роста готовые органические соединения, синтезированные в ходе химической эволюции, и если бы жизнь на своем раннем этапе существовала только в форме одного вида организмов, то первичный бульон был бы достаточно быстро исчерпан.

Однако благодаря тенденции к приобретению большого разнообразия свойств, и в первую очередь, к возникновению способности синтезировать органические вещества из неорганических соединений с использованием солнечного света, этого не произошло.

В начале следующего этапа образуются биологические мембраны-органеллы, ответственные за форму, структуру и активность клетки. Биологические мембраны построены из агрегатов белков и липидов, способных отграничить органическое вещество от среды и служить защитной молекулярной оболочкой. Предполагается, что образование мембран могло начаться еще в процессе формирования коацерватов. Но для перехода от коацерватов к живой материи были необходимы не только мембраны, но и катализаторы химических процессов - ферменты или энзимы. Отбор коацерватов усиливал накопление белково-подобных полимеров, ответственных за ускорение химических реакций. Результаты отбора фиксировались в строении нуклеиновых кислот. Система успешно работающих последовательностей нуклеотидов в ДНК усовершенствовалась именно путем отбора. Возникновение самоорганизации зависело как от исходных химических предпосылок, так и от конкретных условий земной среды. Самоорганизация возникла как реакция на определенные условия. При самоорганизации отсеивалось множество различных неудачных вариантов, до тех пор, пока основные черты строения нуклеиновых кислот и белков не достигли оптимального соотношения с точки зрения естественного отбора.

Благодаря предбиологическому отбору самих систем, а не только отдельных молекул, системы приобрели способность совершенствовать свою организацию. Это был уже следующий уровень биохимической эволюции, который обеспечивал возрастание их информационных возможностей. На последнем этапе эволюции обособленных органических систем сформировался генетический код. После образования генетического кода эволюция развивается вариациями. Чем дальше она продвигается во времени, тем многочисленнее и сложнее вариации.

Однажды возникнув, жизнь стала развиваться быстрыми темпами показывая ускорение эволюции во времени. Так, развитие от первичных пробионтов до аэробных форм потребовало около 3 млрд лет, тогда как с момента возникновения наземных растений и животных прошло около 500 млн лет; птицы и млекопитающие развились от первых наземных позвоночных за 100 млн лет, приматы выделились за 12-15 млн лет, для становления человека потребовалось около 3 млн лет.

Заключение .

Истинная основа жизни образовалась в результате появления клетки, в которой биологические мембраны объединили отдельные органеллы в единое целое.

Первые клетки были примитивны и не имели ядра. Но такие клетки существуют и в настоящее время. Удивительно, ведь они появились более 3 млрд. лет назад.

Первые клетки были прообразом всех живых организмов: растений, животных, бактерий. Позже, в процессе эволюции, под воздействием дарвиновских законов естественного отбора клетки совершенствовались и появились специализированные клетки высших многоклеточных, растений и животных - метафитов и метазоа.

В качестве объединяющей зависимости между химической эволюцией переходящей затем в биохимическую и биологическую эволюцию можно привести следующую:

простые молекулы

сложные макромолекулы и ультра молекулярные системы (пробионты)

одноклеточные организмы.

Итак, живой мир сотворен. На это потребовалось более 3 миллиардов лет, и это было самым трудным. Не поддается перечислению огромное количество вариантов развития исходных углеродных соединений. Однако самым важным был результат – возникновение жизни на Земле.

Несмотря на важность знаний, относительно условий, причин и процессов появления жизни на Земле в наше время НТП многие не уделяют этому должного внимания. Хотя для всех должно быть очень ясно, что жизнь, окружающая нас, формировалась в течение такого гигантского периода времени, который просто неподвластен нашему сознанию. И только поэтому, тот ущерб, который уже был нанесен всему живому за прошедший век, пока еще не привел к необратимым последствиям. Однако, благодаря НТП человек сам, не осознавая того, создает все более опасные для всего живого изобретения. И, к сожалению, никто не знает, какое из них будет последним….

А ведь мы часть живого мира, на создание которого потребовались миллиарды лет. Думаю, есть о чем задуматься.

Литература.

Ващекин Н.П. «Концепции современного естествознания», М, МГУК, 2000

Потеев М.И. «Концепции современного естествознания», Санкт-Петербург, Питер, 1999

Югай Г. А. «Общая теория жизни», М., Мысль, 1985

Первые живые организмы были анаэробными гетеротрофами, не имели внутриклеточных структур и были похожи по строению на современных прокариотов. Они получали пишу и энергию из органических веществ абиогенного происхождения. Но за время химической эволюции, которая длилась 0,5-1,0 млрд лет, условия на Земле изменились. Запасы органических веществ, которые синтезировались на ранних этапах эволюции, постепенно истощались, и между первичными гетеротрофами возникала жёсткая конкуренция, которая ускорила появление автотрофов.
Самые первые автотрофы были способны к фотосинтезу, т. е. использовали в качестве источника энергии солнечную радиацию, но кислород при этом не образовывали. Лишь позднее появились цианобактерии, способные к фотосинтезу с выделением кислорода. Накопление кислорода в атмосфере привело к образованию озонового слоя, который защитил первичные организмы от ультрафиолетового излучения, но при этом прекратился абиогенный синтез органических веществ. Наличие кислорода привело к образованию аэробных организмов, которые сегодня составляют большинство среди живых организмов.
Параллельно с совершенствованием обменных процессов происходило усложнение внутреннего строения организмов: образовывались ядро, рибосомы, мембранные
органоиды, т. е. возникали эукариотические клетки (рис. 52). Некоторые первичные
гетеротрофы вступали в симбиотические отношения с аэробными бактериями. Захватив их, гетеротрофы начинали использовать их в качестве энергетических станций. Так возникли современные митохондрии. Эти симбионты дали начало животным и грибам. Другие гетеротрофы захватывали не только аэробных гетеротрофов, но и первичных фото синтетиков - цианобактерий, которые вступали в симбиоз, образуя нынешние хлоропласты. Так появились предшественники растений.

Рис. 52. Возможный путь образования эукариотических организмов

В настоящее время живые организмы возникают только в результате размножения. Самозарождение жизни в современных условиях невозможно по нескольким причинам. Во-первых, в условиях кислородной атмосферы Земли органические соединения быстро разрушаются, поэтому не могут накопиться и усовершенствоваться. А во-вторых, в настоящее время существует огромное количество гетеротрофных организмов, которые используют любое скопление органических веществ для своего питания.
Вопросы для повторения и задания
Какие космические факторы на ранних этапах развития Земли явились предпосылками для возникновения органических соединений? Назовите основные стадии возникновения жизни согласно теории биопоэза. Как образовывались, какими свойствами обладали и в каком направлении эволюционировали коацерваты? Расскажите, как возникли пробионты. Опишите, как могло происходить усложнение внутреннею строения первых гетеротрофов. Почему невозможно самозарождение жизни в современных условиях?
Подумайте! Выполните! Объясните, почему в настоящее время на нашей планете невозможно зарождение жизни из веществ неорганической природы. Как вы считаете, почему именно море стало первичной средой развития жизни? Примите участие в дискуссии «Возникновение жизни на Земле». Выскажите свою точку зрения по этому вопросу.
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.


Эукариоты, эубактерии и архебактерии. Сравнивая последовательности нуклеотидов в рибосомных РНК (рРНК), учёные пришли к выводу, что все живые организмы нашей планеты можно разделить на три группы: эукариоты, эубактерии и архебактерии. Две последние группы - прокариотические организмы. В 1990 г. Карл Вёзе - американский исследователь, построивший на основании рРНК филогенетическое древо всех живых организмов, предложил для этих трёх групп термин «домены».
Поскольку генетический код у организмов всех трёх доменов один и тот же, была выдвинута гипотеза, что они имеют общею предка. Этого гипотетического предка назвали «прогенот», т. е. прародитель. Предполагают, что эубактерии и архебактерии могли произойти от прогенота, а современный тип эукариотической клетки, по-видимому, возник в результате симбиоза древнего эукариота с эубактериями.

События

Ученые обнаружили старейшие признаки жизни на нашей планете. В скалах северо-западной Австралии были найдены следы микроорганизмов, которым, по мнению специалистов, 3 500 000 000 лет.

Первые живые организмы на Земле

Свидетельство о сложной микро экосистеме было найдено в осадочных породах региона Пилбар в Западной Австралии. Именно эта область известна археологам благодаря самым старым образованиям на Земле различного происхождения.

"Можно говорить о том, что найденные следы микроорганизмов, по всей вероятности, являются старейшими доказательствами жизни на нашей планете", - рассказывает один из исследователей, сделавших важное для науки открытие, Дэвид Уэйси (David Wacey), профессор австралийского Университета.

В интервью Telegraph профессор уверенно говорит о том, что подобного рода находки и открытия свидетельствуют о том, что миллиарды лет назад жизнь на Земле существовала.

Стоит добавить, что есть и другие доказательства обитания живых организмов на нашей планете миллиарды лет назад. Принято считать, что старейшие микроорганизмы были найдены в горных породах Гренландии.

Жизнь на Земле появилась раньше, чем Земля, утверждают ученые

Однако, эти камни настолько обезображены временем и природными условиями, что сказать что-то конкретное про них очень сложно, практически невозможно.

Микроорганизмы, найденные в Пилбаре, можно легко увидеть под микроскопом. С помощью специальных приборов, специалисты смогли без труда определить их возраст, а также наблюдать, как бактерии взаимодействуют с поверхностью пород, на которых они обитают.

Важное научное открытие

По словам профессора Уэлси, разглядеть сами клетки микроорганизмов не представляется возможным. Однако, ученым удалось увидеть следы, оставленные этими организмами. Недалеко от города Порт -Хедленд в скалистой местности исследователи обнаружили явные доказательства жизни на нашей планете миллиарды лет тому назад.

Мы не можем видеть эти организмы, так как они очень малы, однако природа предоставляет возможность увидеть масштабные структуры, построенные микроорганизмами, перед тем как они погибли.

Подобного рода находки представляют огромную ценность для науки. С помощью специальных микроскопов ученые видят то, что не видно глазу человека.

Органический материал, которым, по сути, являются микроорганизмы, разлагаясь, фактически, превращается в ячейки. В итоге мы можем видеть массу, богатую углеродным материалом.

Яд положил начало жизни на Земле

Группа ученых из Австралии и Соединенных Штатов считает, что результаты подобных исследований помогут определить, есть ли жизнь на некоторых планетах, и если есть, то, что за организмы обитают в других цивилизациях.

Профессор Уэсли с уверенностью говорит о том, такие открытия помогают нам понимать жизнь, её зарождение на нашей планете, в какой среде она развивалась, узнать некоторые важные даты, которые повлияли на тот или иной процесс в развитии Земли.

Научные открытия 2013

1. Хромосомный скелет состоит из "вермишели"

Майк Питерс (Mike Peters) и его коллеги из научно–исследовательского Института молекулярной патологии выяснили, что хромосома состоит из молекулярного скелета, основанного на белке кохезин. Статья об открытии этого белка опубликована в журнале "Nature".

2. Сжатие железа лазером

Ученые-физики из Рочестерского исследовательского центра с помощью лазера Омега добились удивительного результата. Благодаря инновационному способу, исследователям удалось сжать железо.

10 важных научных открытий 2012 года

В течение наносекунд на металл оказывалось давление, равное 5,6 миллиона атмосфер. Сам опыт и его результаты были опубликованы в журнале "Phisical Review Letters".

3. Синие куриные яйца

Цвет яиц – это результат генной мутации. Специалисты из Ноттингемского Университета смогли распознать генетическую мутацию, вследствие которой определенные породы кур стали нести яйца синего цвета.

Научные открытия, оказавшиеся ошибкой

К слову сказать, яйца столь необычного цвета являются последним писком моды, и они - весьма популярный продукт среди гурманов.

Специалисты утверждают, что по сравнению с обычными белыми и коричневыми, голубые яйца отличаются особой изысканностью во вкусе.

4. Остановить свет на одну минуту

Исследователи университета Дармштадт остановили свет на минуту. Благодаря подобным открытиям и экспериментам, открываются окна в неизведанные до сих пор уголки науки, и квантовая физика перестаёт быть загадкой.

5. Способ снять боль от солнечных ожогов

Американские врачи запустили сенсационный проект, аналогов которому ещё не было. По мнению специалистов, если повредить ген TRPV 4, боль от солнечного ожога проходит моментально и полностью.

Самые сумасшедшие открытия науки за прошедшие 50 лет

Подобное открытие позволит создать средство для загара будущего или же поможет избежать солнечных ожогов.

Первая жизнь

В это трудно поверить, но на планете Земля до сих существуют те самые первые организмы, которые сыграли величайшую роль в дальнейшей эволюции живой природы. Ученые знали о них еще в 18-м веке, но только в 30-х гг. 20-го века приоткрылась завеса происхождения и тайна их образования. Речь идет о строматолитах.

Стромалиты

Строматолит (с греч. stromatos - подстилка, lithos - камень) - это ничто иное, как плотное слоистое образование в толщах известняков и доломитов, возникающее в результате жизнедеятельности колоний сине-зеленых водорослей и других микроорганизмов. Встречаются строматолиты на Земле с протерозоя и на сегодня установлено, что самые древние представители могут похвастаться возрастом примерно в 3,5 млрд. лет. При чем эти самые представители ни капельки не изменились с тех времен.

В 30-х гг. 20 века было совершено одно из самых примечательных событий в классической биологии. На литорали залива ШаркБэй (Австралия) и на атлантическом побережье Багамских островов были найдены небольшие рифовые постройки неизвестного ранее типа. При внимательном изучении это оказались современные строматолиты!

Результат деятельности цианобактерий

Именно тогда стало ясно, что строматолит образуется в результате жизнедеятельности уникального прокариотного существа - цианобактериального мата. Цианобактериальный мат представляет собой многослойный "ковер", толщиной до 2 см. Состоит он из цианобактерий и других микроорганизмов. Но по мимо того, что мат состоит из слоев, они выполняют различные, но строго распределенные, функции. Таким образом, это полноценный живой организм, каждая часть которого выполняет четко свои функции и дальнейшие исследования показали, что цианобактериальный мат является одной из самых сбалансированных экосистем в природе.

Живут строматолиты в экстремальных условиях - в пещерах, очень соленых озерах и долинах, а также в горячих источниках. И это не удивительно, ведь именно такими, экстремальными, были условия жизни на Земле 3,5 млрд. лет назад. И только благодаря фотосинтетирующей работе цианобактерий современная атмосфера богата кислородом. Вот такие вот они удивительные, первые живые организмы!