2020-05-21
204План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Теории возникновения жизни на Земле.
2. Превращение сложных органических веществ в простые живые организмы.
3. Геологические периоды и эры в истории Земли
4. Ранние формы жизни
5. Появление первых организмы с ядром в клетках.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Теории возникновения жизни на Земле:
Креационисты уверены, что жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного
события в прошлом; её придерживаются последователи большинства религиозных учений
(особенно христиане, мусульмане, иудеи). Никаких научных подтверждений этой точки зрения нет: в религии истина постигается через божественное откровение и веру. Процесс сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести указанную концепцию за рамки научного исследования.
Согласно теории стационарного состояния Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, которая, если и изменялась, то очень мало. Сторонники этой теории считают, что наличие ископаемых остатков древних животных указывает лишь на то, что в исследуемый период их численность увеличивалась, либо они жили в местах, благоприятных для сохранения остатков. В настоящее время приверженцев этой теории почти не осталось.
Теория спонтанного зарождения возникла в древнем Китае, Вавилоне и Греции в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Приверженцем этой теории был и Аристотель. Её последователи считали, что определённые вещества содержат «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Одним из экспериментов, якобы подтверждавшим эту теорию, был эксперимент Ван Гельмонта, в котором у этого ученого за 3 недели из грязной рубашки и горсти пшеницы в тёмном шкафу появились мыши. Открытие Левенгуком микроорганизмов добавило ей новых приверженцев. Однако тщательные и аккуратные эксперименты, поставленные Франческо Реди, Ладзаро Спалланциани и Луи Пастером, поставили крест на теории спонтанного зарождения.
Сторонники теории панспермии предполагают, что жизнь на Землю занесена извне с метеоритами, кометами или даже НЛО. Шансов обнаружить жизнь в пределах Солнечной системы (не считая Земли) ничтожно мало, однако, вполне возможно, что жизнь могла возникнуть возле какой-то другой звезды. Астрономические исследования показали, что в составе некоторых метеоритов и комет имеются органические соединения (в частности, аминокислоты), которые могли сыграть роль «семян» при падении на Землю. Однако, доводы панспермистов не дают ответа на вопрос, откуда взялась жизнь в других мирах.
Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой. По мере её остывания образовались твёрдая поверхность (литосфера). Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100° C, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время из первичных соединений и образовывалась сложные органические вещества; энергию для реакций синтеза доставляли грозовые разряды и интенсивная ультрафиолетовая радиация.
Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом и средой выстраивались молекулы липидов – примитивная клеточная мембрана. Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей средой и накапливать определённые вещества. Образовывавшиеся параллельно нуклеиновые кислоты научились «запоминать» последовательность аминокислот, находящихся с ними в паре. В случае случайного разрушения они могли достаточно быстро восстановить белок. Впоследствии это обеспечило способность к самовоспроизведению протоорганизмов.
Этапы развития жизни на Земле
С 1930 года геологи делят историю Земли на два больших эона: криптозой, он же докембрий, и фанерозой (греч. «время явной жизни»). Фанерозойский эон начался примерно 570 миллионов лет назад и идёт по сей день; первые же геологические породы докембрия, доступные для изучения, имеют возраст около 3,5 миллиардов лет.
Криптозойский эон делят на две эры: архейскую и протерозойскую. Считается, что архей закончился (и протерозой начался) 2,5–2,7 миллиарда лет назад. Иногда из архея выделяют катархей (4,5–3 миллиарда лет назад).
Первые организмы появились уже в архее и были, по-видимому, гетеротрофами, так как химические реакции, необходимые для синтеза органических веществ, слишком сложны, чтобы возникнуть у самых ранних форм жизни. Возрастание численности гетеротрофов должно было привести к уменьшению количества пищевых ресурсов. Возникшая конкуренция ускорила появление автотрофов, способных использовать энергию света для синтеза сложные органические вещества. Первые фотосинтезирующие организмы не выделяли кислород; лишь потом появились
организмы, подобные синезелёным водорослям, наполнившие атмосферу молекулярным кислородом. Полагают, что за всё время жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов в атмосферу выделились десятки квадриллионов тонн кислорода – в несколько десятков раз больше, чем существует сейчас. Увеличение концентрации O2 привело к образованию озонового слоя в атмосфере, что в свою очередь вызвало уменьшение количества жёсткого излучения, достигающего поверхности Земли. Это, с одной стороны, уменьшило скорость эволюции, но с другой стороны, позволило образоваться устойчивым формам с полезными признаками.
Около полутора миллиардов лет назад, в верхнем протерозое, называемом также рифей, появились первые организмы с ядром в клетках. Несколько позже от колониальных жгутиконосцев произошли многоклеточные животные. В переходном эдиакаранском периоде между криптозоем и фанерозоем были представлены практически все современные царства. Особенно многочисленны остатки животных – кишечнополостных, первых кольчатых червей и членистоногих.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Охарактеризовать теории возникновения жизни на Земле (креационизм, теория стационарного состояния, спонтанное зарождение, панспермия, биохимическая эволюция)
2. Пояснить, как происходило превращение сложных органических веществ в простые
живые организмы?
3. Охарактеризовать геологические периоды и эры в истории Земли.
4. Рассказать о роли жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов и их влиянии на
атмосферу Земли
