Gyvybės vystymosi žemėje evoliucija. Kada Žemėje atsirado pirmieji gyvi organizmai? Gyvybės evoliucija Žemėje

Maždaug prieš 286 milijonus metų šiltą ir drėgną karbono periodą sekė Permas. Tai truko 41 milijoną metų. Per tą laiką klimatas Žemėje pasikeitė, daugelyje vietovių (Australijoje, Šiaurės Azijoje) atšalo. Šiaurės Amerika ir Vakarų Europa tapo sausringomis ir karštomis vietomis. Keitėsi sąlygos, evoliucionavo augalai ir gyvūnai, prisitaikydami prie aplinkos. Permo laikotarpiu atsirado daug naujų roplių rūšių. Jie greitai vystėsi.

KAUKOLĖS IR KAULAI

Permo laikotarpiu galima atsekti daugelio naujų roplių vystymąsi. Kaip sužinoti, kuriai gyvūnų grupei priklauso rasti kaulai? Vienas iš pagrindinių rodiklių yra kaukolė. Priešistorinių ir šiuolaikinių roplių kaukoles galima suskirstyti į keturias pagrindines grupes. Šios grupės skiriasi viena nuo kitos tuo, kad kaukolėje yra arba nėra tam tikrų įdubimų ar angų, vadinamų apsidėmis. Jie yra už akiduobės.

Pirmoji grupė yra anapsidės. Jų kaukolės neturi įdubimų už akių. Tai patys pirmieji ropliai, įskaitant Hylonomus, šiandieninius jūrų ir sausumos vėžlius. Šiai grupei taip pat priklauso žuvys ir varliagyviai.

Antroji grupė yra sinapsidės. Abiejose kaukolės pusėse yra skylė, esanti labai žemai. Tokios kaukolės randamos ropliams, panašiems į žinduolius, o vėliau ir tikriems žinduoliams.

Trečioji grupė – diapsidai. Jie turi dvi angas abiejose kaukolės pusėse, viršuje ir apačioje. Taip atrodo daugumos išnykusių ir gyvų roplių, įskaitant dinozaurus, skraidančius pterozaurus, gyvus driežus, gyvates, krokodilus ir paukščius, kaukolės.

Ketvirtoji grupė – euriapsidės arba parapsidės. Jų kaukolės turi po vieną skylę abiejose pusėse, esančios labai aukštai. Kai kurie dinozaurų amžiaus ropliai priklausė šiai grupei.

ROPILIAI SU KRŪJAIS

Labai įdomi Permo laikotarpio roplių rūšis yra pelikozaurai. Jie taip pat vadinami šukiniais ropliais, nes turėjo odą ant nugaros.
smaigaliai, kurie atrodo kaip burės.

Vienas didžiausių ir žiauriausių pelikozaurų buvo Dimetrodonas. Iš jo liko daug suakmenėjusių palaikų. Tai buvo pirmasis stambus mėsėdis, kurio ilgis viršija 3 metrus. Dimetrodonas gyveno maždaug prieš 260 milijonų metų šiuolaikinės Amerikos teritorijoje. Edaphosaurus forma ir dydžiu buvo panašus į Dimetrodoną, bet buvo žolėdis.

Kodėl pelikozaurai turi tokias nuostabias bures ant nugaros? Mokslininkai mano, kad šių membranų pagalba gyvūnas palaikė pastovią kūno temperatūrą.

Dauguma roplių yra šaltakraujai. Šaltą naktį didžiulis pelikozauras Dimetrodonas labai sušalo ir negalėjo greitai judėti. Ryte jis apšvietė membraną saulės spinduliams, ji greitai sušilo ir sušildė visą kūną. Tada Dimetrodonas galėjo eiti medžioti gyvūnų, kurie po šaltos nakties vis dar buvo nerangūs. Dieną, kai saulė negailestingai degė, Dimetrodonas stovėjo pavėsyje ir ištiesino membraną, kad ji skleistų šilumą ir jos kūnas neperkaistų. Daugelis dinozaurų turėjo tas pačias membranas.

Ir vis dėlto ši hipotezė apie kūno temperatūros palaikymą membranos pagalba niekaip nepaaiškina, kodėl kiti pelikozaurai išsilaikė ir išgyveno be jos.

KEIČIANTI ŽEMĖ

Nuo tada, kai atsirado Žemė, ji nuolat keitėsi. Laikui bėgant didžiulės sausumos masės pakeitė savo padėtį pasaulyje. Šis reiškinys vadinamas žemynų dreifu ir tęsiasi iki šiol.

Visa tai nutinka dėl to, kad išorinis uolinis Žemės apvalkalas – jos pluta – nesusideda iš vieno gabalo. Jį sudaro keli milžiniški gabalai, vadinami tektoninėmis plokštėmis. Jie dera kaip dėlionės kamuolys. Jų storis nuo 10 iki 60 km. Dėl milžiniško karščio ir slėgio Žemės viduje šios plokštės juda. Jie praplaukia vienas kitą, susiranda vienas kitą ir susiduria.

Plokščių sandūroje trintis sukelia žemės plutos drebėjimą ir žemės drebėjimus. Plokščių susidūrimas sutraiško jų kraštus ir suformuoja kalnų grandines. Plonose vietose pro vulkanines angas išsiveržia iki raudonumo įkaitusi lava iš Žemės gelmių.

Išlydyta uoliena išsilieja pro įtrūkimus vandenynų dugne. Jis atvėsta ir kietėja, didėja tektoninės plokštės.Plokštės atsiskiria, ir vandenynas tampa didesnis.

SUPERKONTINENTAS

Istorijos eigoje atsiskyrė ne tik tektoninės plokštės: jūros lygis kilo ir krito. Bankai pakeitė formą ir pasikeitė. Tai reiškia, kad į priešistoriniai laikai pasaulis visą laiką keitėsi.

Sausumos masių padėtis pasaulio žemėlapyje tuo metu smarkiai skyrėsi nuo šiuolaikinės. Žemynų dreifas, žemės drebėjimai, ugnikalniai ir jų atsiradimas kalnų grandinės padarė didelę įtaką Žemės klimatui. O klimatas savo ruožtu įtakojo augalų ir gyvūnų evoliuciją.

Ankstyvuoju Permo periodu visos sausumos masės susijungė į vieną superkontinentą – Pangea. Pangėjos žemyno širdyje klimatas buvo sausas ir karštas.

Žemynų susijungimas reiškė, kad augalai ir gyvūnai galėjo išplisti visoje sausumos teritorijoje, nes jiems nebuvo kliūčių vandenynų ir jūrų pavidalu. Tačiau kai kur tokiomis kliūtimis tapo aktyvūs ugnikalniai ir kalnai. Tai turėjo įtakos gyvybės vystymuisi Žemėje.

PERMO LAIKOTARPIO varliagyviai

Permo laikotarpiu sparčiai vystėsi ne tik ropliai. Kirminai, vabzdžiai, žuvys ir varliagyviai neatsiliko nuo jų, keitėsi ir tapo vis sudėtingesni. Panašiai elgėsi ir augalai: vandenyne atsirado dumblių, ežeruose – vandens augalai, žemėje gyveno samanos, paparčiai ir panašūs augalai.

Be roplių, vieninteliai dideli gyvūnai sausumoje buvo varliagyviai. Jie tapo didesni ir geriau pritaikyti kitų gyvūnų medžioklei. Tai buvo Eryops – masyvus, plataus kūno ir pritūpęs apie 160 cm ilgio gyvūnas. Jo suakmenėjusios liekanos (ankstyvojo permo periodo, kuris buvo prieš 270–260 mln. metų) buvo rastos Teksase, JAV.

Eryops priklausė labirintodontinių varliagyvių grupei. Tai pagrindinė priešistorinių varliagyvių rūšis. Jie taip vadinami, nes jų dantys turi vingiuotą struktūrą, panašią į labirintą.

PASAULĖJE

Eryops primena dabartinį krokodilą, nors jo kojos yra silpnesnės ir mažesnės. Jis plaukė vandens paviršiumi arba gulėjo dumble ežero dugne, kaip tai daro krokodilas. Vos tik auka pražiopsojo, Eriopsas pakilo aukštyn, išmesdamas dumblo debesis ir pagriebė grobį.

Netoli jo liekanų rasta suakmenėjusių Eryops išmatų – koprolitų. Jame mokslininkai aptiko priešistorinių žuvų liekanų, pavyzdžiui, permo laikotarpio ryklio – orakanto. Matyt, Eryops valgė žuvį. Jis netgi galėjo išeiti į žemę ir nepatogiai ja eiti. Jis negalėjo pasivyti savo aukų, bet buvo gana pajėgus atakuoti iš pasalų.

AUGINKIME DIDELĘ GALVA!

Ichtiostega taip pat priklausė labirintodontų grupei, kaip ir kitas keistas Permo laikotarpio varliagyvis – diplokaulas. Jo palaikai taip pat buvo rasti Teksase. Plokščias, maždaug 1 m ilgio kūnas buvo su ilga uodega ir mažomis galūnėmis. Keisčiausias dalykas apie diplokaulą yra galva.

Kai mokslininkai atrado jo palaikus, jie nusprendė, kad tai kelių skirtingų gyvūnų kaulai. Atsižvelgiant į tai, jie buvo pavadinti skirtingai. Keisti padarai buvo panašūs vienas į kitą kūno forma, tačiau dideli egzemplioriai turėjo didžiules plačias kaulų plokšteles abiejose galvos pusėse, todėl viršugalvis priminė strėlės antgalį. Mažos būtybės turėjo daug mažesnes ataugas šonuose ir apvalesnes galvas.

Mįslė IŠSPRĘSTA

Kai buvo randama ir sukraunama vis daugiau palaikų, paaiškėjo, kad jie visi priklauso diplokaulams. Maži asmenys mažomis galvomis yra jaunikliai, o stambiagalviai yra suaugę. Jai augant, neproporcingai greitai augo diplokaulio galvutė, ypač kauliniai šoniniai procesai.

Šie „ragai“ galėtų atlikti tą patį vaidmenį kaip ir šoniniai povandeninių laivų sparnai, padėdami palaikyti horizontali padėtis kūno plaukimo metu. Kai kurie mokslininkai mano, kad ataugos atliko kastuvo vaidmenį, kai diplokaulas palaidojo save purve ieškodamas maisto.

Tęsiant Permo periodą, sausumos klimatas tapo vis įvairesnis. Kai kuriose vietose ištisus metus buvo karšta ir drėgna, o kitur buvo karštos vasaros ir šaltos žiemos (beveik be kritulių). Varliagyviai, ropliai ir kiti gyviai, išdrįsę gyventi žemėje, turėjo pasirinkti: prisitaikyti arba išnykti.

Daugelis Permo laikotarpio fosilijų vadinamos Kleefork formacija pagal Kleefork vietovę Teksase, JAV. Tai neįprastos fosilijos, nes tai gyvūnų, kurie negyveno vandenyje ar pelkėtose žemumose, liekanos. Šios būtybės gyveno sausose, kalnuotose vietose. Tokie gyvūnai apima varliagyvius, roplius, cacous ir varanops. Abu ropliai yra pelikozaurai, Dimetrodono giminaičiai.

Visos trys būtybės turėjo ilgą krokodilą primenantį kūną ir uodegą. Jie buvo mažesni už savo giminaičius iš pelkių ir žemumų, tačiau jų galūnės buvo stipresnės. Jie netgi galėjo pakelti liemenį virš žemės ir iš tikrųjų vaikščioti, skirtingai nei eriopai.

TIEK GALĖJOME KOREGUOJAME

Tokie padarai kaip Cacops, Caseea ir Varanops rodo, kaip gyvūnai vystėsi ir išplito visoje Žemėje, net sausose ir nesvetingose ​​vietose. Kadangi Cacops buvo varliagyvis, kiaušiniams dėti reikėjo ežerų ar pelkių. Tačiau balos ir pelkės susidarė tik lietaus sezono metu, o vėliau išdžiūvo. Palikuonys turėjo turėti laiko išperėti ir užaugti. Likusį laiką Kakops išmoko apsieiti be vandens, tik nusileisdavo prie upelio atsigerti.

Kai kurie varliagyviai vis dar gerai gyvena sausose dykumose ir savanose. Tarp šių būtybių yra rupūžė Natterjack ir rupūžė. Jų oda sausa ir kieta, kaip švitrinis popierius. Tai visai nepanaši į minkštą, drėgną varliagyvių odą, kurios didžiąją laiko dalį praleidžia vandenyje. Kaulų liekanos leido nustatyti, kad ir jo oda buvo kieta, ištempta virš kaulinių apsauginių iškilimų.

EIK Į ŽINDULIUS!

Permo laikotarpiu atsirado daug naujų roplių rūšių. Viena iš rūšių sukėlė dinozaurus ir paukščius. Vystantis kitai roplių rūšiai, pakito kaukolės ir ausų kaulai ir atsirado šiltakraujų kūnų. Jie pasidengė kailiu, o gyvuliai pradėjo maitinti savo jauniklius pienu. Tai buvo ropliai, panašūs į žinduolius.

Tai buvo pelikozaurai, pavyzdžiui, Dimetrodonas. Jie palaipsniui išnyko vidurio permo laikotarpiu, maždaug prieš 260 milijonų metų. Atsirado naujos, labiau išsivysčiusios roplių rūšys – terapijos. Jų palaikai dažnai randami vidurio ir vėlyvojo Permo laikotarpio uolienose, ypač Pietų Afrikoje ir Rusijoje. Kai kurios terapijos taip pasikeitė, kad sunku pasakyti, kada jos nustojo būti ropliais ir tapo žinduoliais.

ROPLIAI ŠALMAGALVADĖMIS

Vienas iš terapijos pogrupių yra žinomas kaip dinocefalijos, tai yra, „baisiagalviai“. Taip jie buvo pavadinti dėl storų kaukolės kaulų. Vieni jų buvo žolėdžiai, kiti – mėsėdžiai.

Moskops yra aukštas žolėdis roplys su didžiulėmis, galingomis užpakalinėmis kojomis. Moskopo kaukolės kaulai yra tokie stori, kad jos smegenis tarsi apsaugojo stiprus šalmas. Galbūt šie gyvūnai sumušė galvas taip pat, kaip šiandien daro avinai ir ožkos. Viskas daroma ginče dėl pirmenybės bandoje, dėl teisės poruotis su patelėmis ir palikti palikuonių. Moskopai tikriausiai gyveno bandoje ir taip pat kovojo, kad išsiaiškintų, kas taps lyderiu.

Kitas tos eros dinocefalas yra Estemmenosuchus. Jo palaikai taip gerai išsilaikę, kad galima įžvelgti visas konstrukcijos detales. Šio padaro oda prarado tipiškus roplių žvynus ir įgavo plonų liaukų, kurios gamina prakaitą ir žinduolių kvapus. Tačiau ant odos nėra Estemmenosuchus plaukų linija, būdingas žinduoliams.

TERAPIDŲ MEDŽIOTOJAI

Terapsidiniai ropliai, savo išvaizda panašūs į žinduolius, sudaro vieną iš rūšių – teriodontus. Labiausiai jie buvo panašūs į šiuolaikinius žinduolius. Jie buvo mėsėdžiai, o kai kurie nuo žinduolių skyrėsi tik nedidelėmis detalėmis. Jie gyveno prieš 250–200 milijonų metų, o paskui išmirė, kai dinozaurai karaliavo visoje žemėje ir tapo didžiausiais plėšrūnais.

Gorgonopsidai taip pat yra teriodontai. Tai dideli mėsėdžiai ropliai, panašūs į savo pelikodonto pirmtakus Dimetrodoną. Gorgonopsidas, gyvenęs Rusijoje vidurio Permo laikotarpiu, yra Eotitanosuchus. Jo ilgis – 2,5 metro, burna nusagstyta didžiuliais aštriais dantimis, panašiais į kreivus kardus. Eotitanosuchus gali nužudyti dinocefaliją ir gauti pakankamai maisto kelioms savaitėms.

PASAULINIS ŠILIMAS IR MASINIS IŠNYKIMAS

Iš permo laikotarpio išsaugoti suakmenėję augalai ir gyvūnai rodo, kaip tais laikais keitėsi Žemės klimatas. Superkontinentui Pangea judant į šiaurę, įvairūs klimato zonos. Šaltesniuose, sausesniuose kraštuose atsirado nauja augalų grupė – spygliuočiai. Jie pakeitė milžiniškus asiūklius ir medžių paparčius. Spygliuočiai medžiai – pušys ir eglės – geriau išgyveno vėsiame, sausame klimate.

Permo laikotarpio pabaigoje pasaulis vėl pasikeitė. Kalnų grandinės kilo, o žemynų judėjimas lėmė tai, kad didžiulės seklios jūros, pripildytos gyvybės, išdžiūvo. Klimatas tapo šiltas ir sausas. Žvelgiant iš didžiulės Žemės istorijos perspektyvos, šie pokyčiai įvyko labai greitai ir turėjo didelę įtaką gyvūnų karalystei.

DIDYSIS GYVENIMO NAIKINIMAS

Permo laikotarpis labiausiai liudijo masinis išnykimas, kuris įvyko tik Žemėje. Masinė dinozaurų mirtis kreidos periodo pabaigoje (prieš 65 mln. metų) yra didžiausia garsus atvejis išnykimo, tačiau permo laikotarpiu išmirė ir kitos gyvybės formos. Išnyko ištisos augalų ir gyvūnų klasės.

Išmirė daugiau nei pusė jūrų gyventojų, įskaitant trilobitus, didžiulius jūrų skorpionus ir gyvūnus, turinčius plaučių užuomazgų, iš kurių vėliau išsivystė varliagyviai.

Nukentėjo ir krašto fauna. Daugelis varliagyvių ir įvairių roplių, pavyzdžiui, šarvuočiai pareiasaurai, išnyko. Tuo pačiu metu beveik visi terapiniai ropliai išnyko, įskaitant gorgonopsidus ir dinocefalijas.

Permo laikotarpis baigėsi maždaug prieš 245 milijonus metų. Jo nuosmukis reiškė pirmosios didžiosios gyvybės eros Žemėje pabaigą. Tai buvo paleozojaus era arba „senovės gyvenimo era“. Kitas buvo mezozojaus era, tai yra „vidurinis gyvenimas“. Jį atidarė triaso periodas, kai pasirodė pirmieji dinozaurai.

Klausimas, kada Žemėje atsirado gyvybė, visada jaudino ne tik mokslininkus, bet ir visus žmones. Atsakymai į jį

beveik visos religijos. Nors tikslaus mokslinio atsakymo į šį klausimą vis dar nėra, kai kurie faktai leidžia kelti daugiau ar mažiau pagrįstas hipotezes. Tyrėjai Grenlandijoje rado uolienų pavyzdį

su mažu anglies taškeliu. Mėginio amžius yra daugiau nei 3,8 milijardo metų. Anglies šaltinis greičiausiai buvo kažkokia organinė medžiaga – per tą laiką ji visiškai prarado savo struktūrą. Mokslininkai mano, kad šis anglies gabalas gali būti seniausias gyvybės pėdsakas Žemėje.

Kaip atrodė primityvi Žemė?

Pasukkime į priekį 4 milijardų metų senumo. Atmosferoje nėra laisvo deguonies, jis randamas tik oksiduose. Beveik jokių garsų, išskyrus vėjo švilpimą, lava trykštančio vandens šnypštimą ir meteoritų smūgius į Žemės paviršių. Jokių augalų, gyvūnų, bakterijų. Galbūt taip atrodė Žemė, kai joje atsirado gyvybė? Nors ši problema jau seniai rūpi daugeliui tyrinėtojų, jų nuomonės šiuo klausimu labai skiriasi. Uolos galėjo rodyti to meto sąlygas Žemėje, tačiau jos buvo sunaikintos seniai dėl geologinių procesų ir žemės plutos judėjimo.

Šiame straipsnyje trumpai pakalbėsime apie kelias gyvybės atsiradimo hipotezes, atspindinčias šiuolaikines mokslo idėjas. Pasak žinomo gyvybės kilmės eksperto Stanley Millerio, apie gyvybės atsiradimą ir jos evoliucijos pradžią galime kalbėti nuo to momento, kai organinės molekulės savaime susiorganizavo į struktūras, gebančias daugintis. Tačiau tai kelia kitus klausimus: kaip šios molekulės atsirado; kodėl jie galėjo daugintis ir burtis į tas struktūras, iš kurių atsirado gyvi organizmai; kokių sąlygų tam reikia?

Remiantis viena hipoteze, gyvenimas prasidėjo ledo gabale. Nors daugelis mokslininkų mano, kad atmosferoje esantis anglies dioksidas palaikė šiltnamio sąlygas, kiti mano, kad Žemėje karaliavo žiema. Esant žemai temperatūrai, visi cheminiai junginiai yra stabilesni, todėl gali kauptis didesniais kiekiais nei esant aukštai temperatūrai. Iš kosmoso atnešti meteorito fragmentai, hidroterminių angų išmetimai ir cheminės reakcijos, vykstančios elektros išlydžio metu atmosferoje, buvo amoniako ir organinių junginių, tokių kaip formaldehidas ir cianidas, šaltiniai. Patekę į Pasaulio vandenyno vandenį, jie sušalo kartu su juo. Ledo stulpelyje organinių medžiagų molekulės priartėjo viena prie kitos ir pradėjo sąveikauti, dėl kurios susidarė glicinas ir kitos aminorūgštys. Vandenynas buvo padengtas ledu, kuris apsaugojo naujai susidariusius junginius nuo sunaikinimo veikiant ultravioletinė spinduliuotė. Šis ledinis pasaulis gali ištirpti, pavyzdžiui, ant planetos nukritus didžiuliam meteoritui (1 pav.).

Charlesas Darwinas ir jo amžininkai tikėjo, kad gyvybė galėjo atsirasti vandens telkinyje. Daugelis mokslininkų vis dar laikosi šio požiūrio. Uždarame ir palyginti nedideliame rezervuare organinės medžiagos, kurias atneša į jį įtekantys vandenys, galėtų susikaupti reikiamais kiekiais. Tada šie junginiai buvo toliau koncentruojami ant vidinių sluoksniuotų mineralų paviršių, kurie galėjo katalizuoti reakcijas. Pavyzdžiui, dvi fosfaldehido molekulės, susitikusios mineralo paviršiuje, reagavo viena su kita, sudarydamos fosforilinto angliavandenio molekulę, galimą ribonukleino rūgšties pirmtaką (2 pav.).

O gal gyvybė atsirado vulkaninės veiklos srityse? Iškart po susiformavimo Žemė buvo ugnimi alsuojantis magmos rutulys. Ugnikalnių išsiveržimų metu ir esant dujoms, išsiskiriančioms iš išlydytos magmos, ant žemės paviršiaus buvo pašalintos įvairios cheminės medžiagos, reikalingos organinių molekulių sintezei. Taigi anglies monoksido molekulės, atsidūrusios katalizinių savybių turinčio mineralinio pirito paviršiuje, galėjo reaguoti su junginiais, turinčiais metilo grupes ir sudaryti acto rūgštį, iš kurios vėliau buvo susintetintos kitos rūgštys. organiniai junginiai(3 pav.).

Pirmą kartą gaukite organines molekules – aminorūgštis laboratorinėmis sąlygomis Amerikiečių mokslininkui Stenliui Milleriui pavyko imituoti tuos, kurie buvo pirmykštėje Žemėje 1952 m. Tada šie eksperimentai tapo sensacija, o jų autorius pelnė pasaulinę šlovę. Šiuo metu Kalifornijos universitete jis tęsia tyrimus prebiotinės (prieš gyvenimą) chemijos srityje. Įrenginys, kuriame buvo atliktas pirmasis eksperimentas, buvo kolbų sistema, iš kurių vienoje buvo galima gauti galingą elektros iškrovą esant 100 000 V įtampai.

Milleris į šią kolbą pripildė gamtinių dujų – metano, vandenilio ir amoniako, kurių buvo primityvios Žemės atmosferoje. Žemiau esančioje kolboje buvo mažas kiekis vanduo, imituojantis vandenyną. Elektros iškrova buvo artima žaibo stiprumui, o Milleris tikėjosi, kad jai veikiant susidaro cheminiai junginiai, kurie, patekę į vandenį, reaguos tarpusavyje ir sudarys sudėtingesnes molekules.

Rezultatas pranoko visus lūkesčius. Vakare išjungęs įrenginį ir grįžęs kitą rytą Milleris atrado, kad vanduo kolboje įgavo gelsvą spalvą. Tai, kas atsirado, buvo aminorūgščių sriuba, baltymų statybinė medžiaga. Taigi šis eksperimentas parodė, kaip lengvai gali susidaryti pirminės gyvybės sudedamosios dalys. Viskas, ko reikėjo, buvo dujų mišinys, mažas vandenynas ir mažas užtrauktukas.

Kiti mokslininkai linkę manyti, kad senovės Žemės atmosfera skyrėsi nuo tos, kurią sumodeliavo Milleris, ir greičiausiai ją sudarė anglies dvideginio ir azoto. Naudodami šį dujų mišinį ir Millerio eksperimentinę sąranką, chemikai bandė gaminti organinius junginius. Tačiau jų koncentracija vandenyje buvo tokia nereikšminga, lyg maisto dažų lašas būtų ištirpęs baseine. Natūralu, kad sunku įsivaizduoti, kaip tokiame skystame tirpale galėtų atsirasti gyvybė.

Jei iš tiesų indėlis žemiškieji procesai kuriant pirminės organinės medžiagos atsargas buvo toks nereikšmingas, iš kur jis atsirado? Gal iš kosmoso? Asteroidai, kometos, meteoritai ir net tarpplanetinių dulkių dalelės gali nešti organinius junginius, įskaitant aminorūgštis. Šie nežemiški objektai galėtų suteikti pakankamai organinių junginių, kad gyvybė galėtų patekti į pirmykštį vandenyną ar nedidelį vandens telkinį.

Įvykių seka ir laiko intervalas, pradedant nuo pirminės organinės medžiagos susidarymo ir baigiant gyvybės, kaip tokios, atsiradimu, išlieka ir, ko gero, amžiams išliks mįsle, kuri nerimauja daugeliui tyrinėtojų, taip pat ir klausimas, kas. tiesą sakant, laikyti tai gyvenimu.

Šiuo metu yra keli moksliniai gyvybės apibrėžimai, tačiau visi jie nėra tikslūs. Kai kurie iš jų yra tokie platūs, kad apima tokius negyvi objektai kaip ugnis ar mineraliniai kristalai. Kitos per siauros, anot jų palikuonių neatsivedantys mulai nepripažįstami gyvais.

Vienas sėkmingiausių apibrėžia gyvenimą kaip savarankišką gyvenimą cheminė sistema, galintis elgtis pagal Darvino evoliucijos dėsnius. Tai reiškia, kad visų pirma gyvų individų grupė turi susilaukti į save panašių palikuonių, kurie paveldi savo tėvų savybes. Antra, palikuonių kartose turi pasireikšti mutacijų pasekmės – genetiniai pokyčiai, kuriuos paveldi vėlesnės kartos ir sukelia populiacijos kintamumą. Ir trečia, tai būtina, kad sistema veiktų natūrali atranka, ko pasekoje vieni individai įgyja pranašumą prieš kitus ir išgyvena pasikeitusiomis sąlygomis, susilaukdami palikuonių.

Kokie sistemos elementai buvo reikalingi, kad ji turėtų gyvo organizmo savybių? Didelis skaičius biochemikai ir molekuliniai biologai mano, kad reikalingos savybės turėjo RNR molekules. RNR – ribonukleino rūgštys – yra ypatingos molekulės. Kai kurie iš jų gali replikuotis, mutuoti, taip perduodami informaciją, todėl galėtų dalyvauti natūralioje atrankoje. Tiesa, jie patys nepajėgūs katalizuoti replikacijos proceso, nors mokslininkai tikisi, kad artimiausiu metu tokią funkciją turintis RNR fragmentas bus rastas. Kitos RNR molekulės dalyvauja „skaitant“ genetinę informaciją ir perduodant ją į ribosomas, kur vyksta baltymų molekulių sintezė, kurioje dalyvauja trečiojo tipo RNR molekulės.

Taigi pats primityviausias gyvoji sistema gali būti atstovaujama RNR molekulėms, kurios padvigubėja, patiria mutacijas ir yra veikiamos natūralios atrankos. Evoliucijos eigoje, remiantis RNR, atsirado specializuotų DNR molekulių – genetinės informacijos saugotojų – ir ne mažiau specializuotų baltymų molekulių, kurios perėmė visų šiuo metu žinomų biologinių molekulių sintezės katalizatorių funkcijas.

Tam tikru metu DNR, RNR ir baltymų „gyva sistema“ rado prieglobstį maišelyje, kurį sudaro lipidinė membrana, ir ši buvo labiau apsaugota nuo. išorinių poveikių struktūra tarnavo kaip prototipas pačioms pirmoms ląstelėms, iš kurių atsirado trys pagrindinės gyvybės šakos, kurias šiuolaikiniame pasaulyje atstovauja bakterijos, archėjos ir eukariotai. Kalbant apie tokių pirminių ląstelių atsiradimo datą ir seką, tai lieka paslaptis. Be to, paprastu tikimybiniai įverčiai Evoliuciniam perėjimui nuo organinių molekulių prie pirmųjų organizmų neužtenka laiko – pirmieji paprasčiausi organizmai atsirado per staigiai.

Daugelį metų mokslininkai manė, kad mažai tikėtina, kad gyvybė galėjo atsirasti ir vystytis tuo laikotarpiu, kai Žemė nuolat susidūrė su didelėmis kometomis ir meteoritais, o šis laikotarpis baigėsi maždaug prieš 3,8 mlrd. Tačiau neseniai seniausiose nuosėdinėse uolienose Žemėje, rastose pietvakarių Grenlandijoje, buvo aptikti mažiausiai 3,86 milijardo metų senumo sudėtingų ląstelių struktūrų pėdsakai. Tai reiškia, kad pirmosios gyvybės formos galėjo atsirasti milijonus metų prieš nustojus bombarduoti mūsų planetą dideliais kosminiais kūnais. Tačiau tuomet galimas visai kitoks scenarijus (4 pav.).

Į Žemę nukritę kosminiai objektai galėjo atlikti tam tikrą vaidmenį centrinis vaidmuo gyvybės atsiradimo mūsų planetoje metu, nes, pasak daugelio tyrinėtojų, ląstelės, panašios į bakterijas, galėjo atsirasti kitoje planetoje, o paskui atkeliauti į Žemę kartu su asteroidais. Vienas įrodymas, patvirtinantis nežemiškos gyvybės kilmės teoriją, buvo rastas bulvės formos meteorite, pavadintame ALH84001. Šis meteoritas iš pradžių buvo Marso plutos gabalas, kuris vėliau buvo išmestas į kosmosą dėl sprogimo, kai didžiulis asteroidas susidūrė su Marso paviršiumi, o tai įvyko maždaug prieš 16 mln. Ir prieš 13 tūkstančių metų, po ilgos kelionės Saulės sistemoje, šis meteorito pavidalo Marso uolienos fragmentas nusileido Antarktidoje, kur neseniai buvo atrastas. Išsamus meteorito tyrimas atskleidė jo viduje suakmenėjusias bakterijas primenančias lazdelės formos struktūras, kurios sukėlė karštas mokslines diskusijas apie gyvybės galimybę giliai Marso plutoje. Šiuos ginčus pavyks išspręsti ne anksčiau kaip 2005 m., kai JAV nacionalinė aeronautikos ir kosmoso administracija įgyvendins tarpplanetinio erdvėlaivio nuskraidinimo į Marsą programą, kuri paimtų Marso plutos pavyzdžius ir nugabentų pavyzdžius į Žemę. Ir jei mokslininkams pavyks įrodyti, kad mikroorganizmai kažkada gyveno Marse, tuomet galime drąsiau kalbėti apie nežemišką gyvybės kilmę ir gyvybės atnešimo iš kosmoso galimybę (5 pav.).

Ryžiai. 5. Mūsų kilmė yra iš mikrobų.

Ką paveldėjome iš senovės gyvybės formų? Žemiau pateiktas vienaląsčių organizmų palyginimas su žmogaus ląstelėmis atskleidžia daug panašumų.

1. Lytinis dauginimasis Dvi specializuotos dumblių dauginimosi ląstelės – gametos – poruojasi, kad susidarytų ląstelė, pernešanti abiejų tėvų genetinę medžiagą. Tai nepaprastai primena žmogaus kiaušinėlio apvaisinimą spermatozoidu.

2. Blakstienos Plonos blakstienėlės vienaląsčio paramecio paviršiuje siūbuoja kaip maži irklai ir suteikia jam judėjimą ieškant maisto. Panašios blakstienos iškloja žmogaus kvėpavimo takus, išskiria gleives ir sulaiko pašalines daleles.

3. Užfiksuokite kitas ląsteles Ameba sugeria maistą, apsupdama jį pseudopodija, kuri susidaro išplečiant ir pailgėjus daliai ląstelės. Gyvūno ar žmogaus organizme ameboidinės kraujo ląstelės panašiai išplečia savo pseudopodijas, kad suryja pavojingas bakterijas. Šis procesas vadinamas fagocitoze.

4. Mitochondrijos Pirmosios eukariotinės ląstelės atsirado, kai ameba užfiksavo aerobinių bakterijų prokariotines ląsteles, kurios išsivystė į mitochondrijas. Ir nors ląstelės (kasos) bakterijos ir mitochondrijos nėra labai panašios, jos turi vieną funkciją – gaminti energiją oksiduojant maistą.

5. Vėliava Ilgas žmogaus spermos žiuželis leidžia jam judėti dideliu greičiu.

Bakterijos ir paprasti eukariotai taip pat turi panašios vidinės struktūros žvynelius. Jį sudaro pora mikrotubulių, apsuptų kitų devynių.

Gyvybės Žemėje raida: nuo paprasto iki sudėtingo

Šiuo metu ir tikriausiai ateityje mokslas negalės atsakyti į klausimą, kaip atrodė pats pirmasis Žemėje pasirodęs organizmas – protėvis, iš kurio kilo trys pagrindinės gyvybės medžio šakos. Viena iš šakų – eukariotai, kurių ląstelėse susiformavęs branduolys, kuriame yra genetinė medžiaga ir specializuotos organelės: energiją gaminančios mitochondrijos, vakuolės ir kt. Eukariotiniams organizmams priskiriami dumbliai, grybai, augalai, gyvūnai ir žmonės. Antroji šaka yra bakterijos - prokariotinės (priešbranduolinės) vienaląsčiai organizmai

, be ryškaus branduolio ir organelių. Ir galiausiai, trečioji šaka – vienaląsčiai organizmai, vadinami archaea, arba archebakterijos, kurių ląstelės turi tokią pat struktūrą kaip ir prokariotai, tačiau visiškai kitokia lipidų cheminė struktūra. Daugelis archebakterijų gali išgyventi itin nepalankiomis sąlygomis aplinkos sąlygos . Kai kurie iš jų yra termofilai ir gyvena tik karštuose šaltiniuose, kurių temperatūra yra 90 ° C ar net aukštesnė, kur kiti organizmai tiesiog žūtų. Tokiomis sąlygomis puikiai jausdamiesi šie vienaląsčiai organizmai vartoja geležies ir sieros turinčias medžiagas, taip pat daugybę cheminiai junginiai

Įdomu tai, kad šiuolaikiniai visų trijų gyvybės šakų atstovai, labiausiai panašūs į savo protėvius, vis dar gyvena vietose, kuriose yra aukšta temperatūra. Remdamiesi tuo, kai kurie mokslininkai linkę manyti, kad, greičiausiai, gyvybė atsirado maždaug prieš 4 milijardus metų vandenyno dugne šalia karštųjų versmių, išsiveržusių metalų ir didelės energijos medžiagų turtingiems upeliams. Sąveikaujant tarpusavyje ir su tuo metu sterilaus vandenyno vandeniu, vykstant įvairioms cheminėms reakcijoms, šie junginiai sukūrė iš esmės naujas molekules. Taigi dešimtis milijonų metų šioje „chemijos virtuvėje“ buvo ruošiamas didžiausias patiekalas – gyvybė. O maždaug prieš 4,5 milijardo metų Žemėje atsirado vienaląsčiai organizmai, kurių vienišumas tęsėsi visą Prekambro laikotarpį.

Evoliucijos proveržis, dėl kurio atsirado daugialąsčiai organizmai, įvyko daug vėliau, šiek tiek daugiau nei prieš pusę milijardo metų. Nors mikroorganizmai yra tokie maži, kad viename vandens laše gali būti milijardai, jų darbo mastas milžiniškas.

Manoma, kad iš pradžių žemės atmosferoje ir vandenynuose nebuvo laisvo deguonies, o tokiomis sąlygomis gyveno ir vystėsi tik anaerobiniai mikroorganizmai. Ypatingas gyvų būtybių evoliucijos žingsnis buvo fotosintetinių bakterijų atsiradimas, kurios, naudodamos šviesos energiją, anglies dioksidą pavertė angliavandenių junginiais, kurie tarnavo kaip maistas kitiems mikroorganizmams. Jei pirmosios fotosintezės metu buvo gaminamas metanas arba vandenilio sulfidas, tai kažkada atsiradę mutantai fotosintezės metu pradėjo gaminti deguonį. Atmosferoje ir vandenyse kaupiantis deguoniui, anaerobinės bakterijos, kurioms jis yra destruktyvus, užėmė deguonies neturinčias nišas.

3,46 milijardo metų Australijoje rastos senovės fosilijos atskleidė struktūras, kurios, kaip manoma, yra cianobakterijų, pirmųjų fotosintetinių mikroorganizmų, liekanos. Apie buvusį anaerobinių mikroorganizmų ir melsvadumblių dominavimą liudija stromatolitai, randami sekliuose neužterštų sūraus vandens telkinių pakrančių vandenyse. Savo forma jie primena didelius riedulius ir reprezentuoja įdomią mikroorganizmų bendruomenę, gyvenančią klinties ar dolomito uolienose, susidariusiose dėl jų gyvybinės veiklos. Kelių centimetrų gylyje nuo paviršiaus stromatolitai yra prisotinti mikroorganizmų: iš tikrųjų viršutinis sluoksnis fotosintetinės cianobakterijos, gaminančios deguonį gyvos; randama gilesnių bakterijų, kurios tam tikru mastu toleruoja deguonį ir nereikalauja šviesos; apatiniame sluoksnyje yra bakterijų, kurios gali gyventi tik nesant deguonies. Šie mikroorganizmai, išsidėstę skirtinguose sluoksniuose, sudaro sistemą, kurią vienija sudėtingi tarpusavio santykiai, įskaitant santykius su maistu. Už mikrobų plėvelės yra uoliena, susidariusi dėl negyvų mikroorganizmų liekanų sąveikos su vandenyje ištirpusiu kalcio karbonatu. Mokslininkai mano, kad kai primityvioje Žemėje nebuvo žemynų, o virš vandenyno paviršiaus iškilo tik ugnikalnių salynai, sekliuose vandenyse buvo gausu stromatolitų.

Dėl fotosintetinių melsvadumblių veiklos vandenyne atsirado deguonis, o po maždaug 1 milijardo metų jis pradėjo kauptis atmosferoje. Pirma, susidaręs deguonis sąveikavo su vandenyje ištirpusia geležimi, todėl atsirado geležies oksidai, kurie palaipsniui nusėdo apačioje. Taigi per milijonus metų, dalyvaujant mikroorganizmams, susidarė didžiuliai geležies rūdos telkiniai, iš kurių šiandien lydomas plienas.

Tada, kai didžioji dalis vandenynuose esančios geležies buvo oksiduota ir nebegalėjo surišti deguonies, ji dujine forma pateko į atmosferą.

Po to, kai fotosintetinės cianobakterijos iš anglies dvideginio sukūrė tam tikrą energijos turtingos organinės medžiagos atsargą ir praturtino žemės atmosferą deguonimi, atsirado naujų bakterijų – aerobų, galinčių egzistuoti tik esant deguoniui. Deguonis jiems reikalingas organinių junginių oksidacijai (degimui), o nemaža dalis gautos energijos tokiu atveju paverčiama biologine. prieinama forma– adenozino trifosfatas (ATP). Šis procesas energetiškai labai palankus: anaerobinės bakterijos, skaidydamos vieną gliukozės molekulę, gauna tik 2 molekules ATP, o aerobinės bakterijos, kurios naudoja deguonį – 36 ATP molekules.

Atsiradus deguoniui, kurio pakanka aerobiniam gyvenimo būdui, debiutavo ir eukariotinės ląstelės, kurios, skirtingai nei bakterijos, turi branduolį ir organelius, tokius kaip mitochondrijos, lizosomos, o dumbliuose ir aukštesniuose augaluose – chloroplastus, kuriuose vyksta fotosintezės reakcijos. Yra įdomi ir pagrįsta hipotezė dėl eukariotų atsiradimo ir vystymosi, beveik prieš 30 metų išsakyta amerikiečių mokslininko L. Margulio. Remiantis šia hipoteze, mitochondrijos, kurios veikia kaip energijos gamyklos eukariotų ląstelėje, yra aerobinės bakterijos ir chloroplastai. augalų ląstelės, kuriose vyksta fotosintezė, yra cianobakterijos, kurias tikriausiai absorbavo primityvios amebos maždaug prieš 2 milijardus metų. Dėl abipusiai naudingų sąveikų absorbuotos bakterijos tapo vidiniais simbiontais ir su jas sugėrusia ląstele suformavo stabilią sistemą – eukariotinę ląstelę.

Organizmų iškastinių liekanų įvairaus geologinio amžiaus uolienose tyrimai parodė, kad šimtus milijonų metų po jų atsiradimo eukariotinės gyvybės formos buvo atstovaujamos mikroskopiniais sferiniais vienaląsčiais organizmais, tokiais kaip mielės, ir jų evoliucinis vystymasis vyko labai greitai. lėtu tempu. Tačiau šiek tiek daugiau nei prieš 1 milijardą metų atsirado daug naujų eukariotų rūšių, žyminčių dramatišką gyvybės evoliucijos šuolį.

Visų pirma, tai lėmė lytinio dauginimosi atsiradimas. Ir jei bakterijos ir vienaląsčiai eukariotai dauginasi gamindami genetiškai identiškas savo kopijas ir nereikalaujant seksualinio partnerio, tada lytinis dauginimasis labiau organizuotuose eukariotiniuose organizmuose vyksta taip. Dvi haploidinės tėvų lytinės ląstelės, turinčios vieną chromosomų rinkinį, susilieja ir sudaro zigotą, turinčią dvigubą chromosomų rinkinį su abiejų partnerių genais, o tai sukuria galimybes naujiems genų deriniams. Lytinio dauginimosi atsiradimas paskatino naujų organizmų atsiradimą, kurie pateko į evoliucijos areną.

Tris ketvirtadalius visos gyvybės Žemėje atstovavo tik mikroorganizmai, kol įvyko kokybinis evoliucijos šuolis, dėl kurio atsirado labai organizuoti organizmai, įskaitant žmones. Mažėjančia linija nubrėžkime pagrindinius gyvybės Žemėje istorijos etapus.

Prieš 1,2 milijardo metų įvyko evoliucijos sprogimas, kurį sukėlė lytinio dauginimosi atsiradimas ir pasižymėjo labai organizuotų gyvybės formų – augalų ir gyvūnų – atsiradimu.

Lytinio dauginimosi metu atsirandantis naujų mišraus genotipo variacijų formavimasis pasireiškė naujų gyvybės formų biologinės įvairovės pavidalu.

Prieš 2 milijardus metų atsirado sudėtingos eukariotinės ląstelės, kai vienaląsčiai organizmai sukomplikavo savo struktūrą, absorbuodami kitas prokariotines ląsteles. Kai kurios iš jų – aerobinės bakterijos – virto mitochondrijomis – energijos stotimis deguonies kvėpavimui. Kitos – fotosintetinės bakterijos – pradėjo vykdyti fotosintezę ląstelės šeimininkės viduje ir tapo chloroplastais dumblių ir augalų ląstelėse. Eukariotinės ląstelės, turinčios šias organeles ir aiškiai atskirtą branduolį, kuriame yra genetinės medžiagos, sudaro visas šiuolaikines sudėtingos formos gyvybė – nuo ​​pelėsių grybų iki žmonių.

Prieš 3,9 milijardo metų atsirado vienaląsčių organizmų, kurie tikriausiai atrodė kaip šiuolaikinės bakterijos ir archebakterijos. Tiek senovės, tiek šiuolaikinės prokariotinės ląstelės yra gana paprastos sandaros: jose nėra susiformavusio branduolio ir specializuotų organelių, jų želė pavidalo citoplazmoje yra DNR makromolekulių – genetinės informacijos nešėjų, ir ribosomų, ant kurių vyksta baltymų sintezė, o ant jų gaminama energija. ląstelę supanti citoplazminė membrana.

Prieš 4 milijardus metų paslaptingai atsirado RNR. Gali būti, kad jis susidarė iš paprastesnių organinių molekulių, atsiradusių pirmykštėje žemėje. Manoma, kad senovinės RNR molekulės turėjo genetinės informacijos nešėjų ir baltymų katalizatorių funkcijas, gebėjo replikuotis (savaiminio dubliavimosi), mutavo ir buvo natūralios atrankos būdu. Šiuolaikinėse ląstelėse RNR šių savybių neturi arba nepasižymi, tačiau atlieka labai svarbų tarpininko vaidmenį perduodant genetinę informaciją iš DNR į ribosomas, kuriose vyksta baltymų sintezė.

A.L. Prochorovas
Remiantis Richardo Monasterskio straipsniu
žurnale National Geographic, 1998 Nr.3

Šiuo metu ir tikriausiai ateityje mokslas negalės atsakyti į klausimą, kaip atrodė pats pirmasis Žemėje atsiradęs organizmas – protėvis, iš kurio kilo trys pagrindinės gyvybės medžio šakos. Viena iš šakų – eukariotai, kurių ląstelėse susiformavęs branduolys, kuriame yra genetinė medžiaga ir specializuotos organelės: energiją gaminančios mitochondrijos, vakuolės ir kt. Eukariotiniams organizmams priskiriami dumbliai, grybai, augalai, gyvūnai ir žmonės.

Antroji šaka yra bakterijos – prokariotiniai (ikibranduoliniai) vienaląsčiai organizmai, neturintys ryškaus branduolio ir organelių. Ir galiausiai, trečioji šaka – vienaląsčiai organizmai, vadinami archaea, arba archebakterijos, kurių ląstelės turi tokią pat struktūrą kaip ir prokariotai, tačiau visiškai kitokia lipidų cheminė struktūra.

Daugelis archebakterijų sugeba išgyventi itin nepalankiomis aplinkos sąlygomis. Kai kurie iš jų yra termofilai ir gyvena tik karštuose šaltiniuose, kurių temperatūra siekia 90C ar net aukštesnę, kur kiti organizmai tiesiog žūtų. Tokiomis sąlygomis puikiai jausdamiesi šie vienaląsčiai organizmai vartoja geležies ir sieros turinčias medžiagas bei daugybę cheminių junginių, kurie yra toksiški kitoms gyvybės formoms. Mokslininkų teigimu, rastos termofilinės archebakterijos yra itin primityvūs organizmai ir, evoliucine prasme, artimi seniausių gyvybės formų Žemėje giminaičiai. Įdomu tai, kad šiuolaikiniai visų atstovai trys šakos Gyvybė, kuri labiausiai panaši į savo protėvius, vis dar gyvena vietose, kuriose yra aukšta temperatūra. Remdamiesi tuo, kai kurie mokslininkai linkę manyti, kad, greičiausiai, gyvybė atsirado maždaug prieš 4 milijardus metų vandenyno dugne šalia karštųjų versmių, iš kurių išsiveržė upeliai, kuriuose gausu metalų ir didelės energijos medžiagų. Sąveikaujant tarpusavyje ir su tuo metu sterilaus vandenyno vandeniu, vykstant įvairioms cheminėms reakcijoms, šie junginiai sukūrė iš esmės naujas molekules. Taigi dešimtis milijonų metų šioje „chemijos virtuvėje“ buvo ruošiamas didžiausias patiekalas – gyvybė. O maždaug prieš 4,5 milijardo metų Žemėje atsirado vienaląsčiai organizmai, kurių vienišumas tęsėsi visą Prekambro laikotarpį.

Evoliucijos proveržis, dėl kurio atsirado daugialąsčiai organizmai, įvyko daug vėliau, šiek tiek daugiau nei prieš pusę milijardo metų. Nors mikroorganizmų dydis yra toks mažas, kad milijardai gali tilpti į vieną vandens lašą, jų atliekamo darbo mastas yra didžiulis.

Manoma, kad iš pradžių žemės atmosferoje ir vandenynuose nebuvo laisvo deguonies, o tokiomis sąlygomis gyveno ir vystėsi tik anaerobiniai mikroorganizmai. Ypatingas gyvų būtybių evoliucijos žingsnis buvo fotosintetinių bakterijų atsiradimas, kurios, naudodamos šviesos energiją, anglies dioksidą pavertė angliavandenių junginiais, kurie tarnavo kaip maistas kitiems mikroorganizmams. Jei pirmosios fotosintezės metu buvo gaminamas metanas arba vandenilio sulfidas, tai kažkada atsiradę mutantai fotosintezės metu pradėjo gaminti deguonį. Atmosferoje ir vandenyse kaupiantis deguoniui, anaerobinės bakterijos, kurioms jis yra destruktyvus, užėmė deguonies neturinčias nišas.

3,46 milijardo metų Australijoje rastos senovės fosilijos atskleidė struktūras, kurios, kaip manoma, yra cianobakterijų, pirmųjų fotosintetinių mikroorganizmų, liekanos. Apie buvusį anaerobinių mikroorganizmų ir melsvadumblių dominavimą liudija stromatolitai, randami sekliuose neužterštų sūraus vandens telkinių pakrančių vandenyse. Savo forma jie primena didelius riedulius ir reprezentuoja įdomią mikroorganizmų bendruomenę, gyvenančią klinties ar dolomito uolienose, susidariusiose dėl jų gyvybinės veiklos. Kelių centimetrų gylyje nuo paviršiaus stromatolitai yra prisotinti mikroorganizmų: viršutiniame sluoksnyje gyvena fotosintetinės cianobakterijos, gaminančios deguonį; randama gilesnių bakterijų, kurios yra iki tam tikru mastu toleruoja deguonį ir nereikalauja šviesos; apatiniame sluoksnyje yra bakterijų, kurios gali gyventi tik nesant deguonies. Šie mikroorganizmai, išsidėstę skirtinguose sluoksniuose, sudaro sistemą, kurią vienija sudėtingi tarpusavio santykiai, įskaitant santykius su maistu. Už mikrobų plėvelės yra uoliena, susidariusi dėl negyvų mikroorganizmų liekanų sąveikos su vandenyje ištirpusiu kalcio karbonatu. Mokslininkai mano, kad kai primityvioje Žemėje nebuvo žemynų, o virš vandenyno paviršiaus iškilo tik ugnikalnių salynai, sekliuose vandenyse buvo gausu stromatolitų.

Dėl fotosintetinių melsvadumblių veiklos vandenyne atsirado deguonis, o po maždaug 1 milijardo metų jis pradėjo kauptis atmosferoje. Pirma, susidaręs deguonis sąveikavo su vandenyje ištirpusia geležimi, todėl atsirado geležies oksidai, kurie palaipsniui nusėdo apačioje. Taigi per milijonus metų, dalyvaujant mikroorganizmams, susidarė didžiuliai geležies rūdos telkiniai, iš kurių šiandien lydomas plienas.

Tada, kai didžioji dalis vandenynuose esančios geležies buvo oksiduota ir nebegalėjo surišti deguonies, ji dujine forma pateko į atmosferą.

Po to, kai fotosintetinės cianobakterijos iš anglies dvideginio sukūrė tam tikrą energijos turtingos organinės medžiagos atsargą ir praturtino žemės atmosferą deguonimi, atsirado naujų bakterijų – aerobų, galinčių egzistuoti tik esant deguoniui. Deguonis jiems reikalingas organinių junginių oksidacijai (degimui), o nemaža dalis gautos energijos paverčiama biologiškai prieinama forma – adenozino trifosfatu (ATP). Šis procesas energetiškai labai palankus: anaerobinės bakterijos, skaidydamos vieną gliukozės molekulę, gauna tik dvi ATP molekules, o aerobinės bakterijos, kurios naudoja deguonį – 36 ATP molekules.

Atsiradus deguoniui, kurio pakanka aerobiniam gyvenimo būdui, debiutavo ir eukariotinės ląstelės, turinčios, skirtingai nei bakterijos, branduolį ir organelius, tokius kaip mitochondrijos, lizosomos, o dumbliuose ir aukštesniuose augaluose – chloroplastus, kuriuose vyksta fotosintezės reakcijos. Yra įdomi ir pagrįsta hipotezė dėl eukariotų atsiradimo ir vystymosi, beveik prieš 30 metų išsakyta amerikiečių mokslininko L. Margulio. Remiantis šia hipoteze, mitochondrijos, veikiančios kaip energijos gamyklos eukariotų ląstelėje, yra aerobinės bakterijos, o augalų ląstelių chloroplastai, kuriuose vyksta fotosintezė, yra cianobakterijos, kurios tikriausiai buvo absorbuotos maždaug prieš du milijardus metų primityviųjų amebų. Dėl abiem pusėms naudingos sąveikos absorbuotos bakterijos tapo vidiniais simbionitais ir su jas sugėrusia ląstele sudarė stabilią sistemą – eukariotinę ląstelę.

Organizmų iškastinių liekanų įvairaus geologinio amžiaus uolienose tyrimai parodė, kad šimtus milijonų metų po jų atsiradimo eukariotinės gyvybės formos buvo atstovaujamos mikroskopinių sferinių vienaląsčių organizmų, tokių kaip mielės, ir jų evoliucinis vystymasis vyko labai lėtai. tempą. Tačiau šiek tiek daugiau nei prieš 1 milijardą metų atsirado daug naujų eukariotų rūšių, žyminčių dramatišką gyvybės evoliucijos šuolį.

Visų pirma, tai lėmė lytinio dauginimosi atsiradimas. Ir jei bakterijos ir vienaląsčiai eukariotai dauginasi gaminant genetiškai identiškas savo kopijas ir nereikalaujant seksualinio partnerio, tai lytinis dauginimasis labiau organizuotuose eukariotiniuose organizmuose vyksta taip. Dvi haploidinės tėvų lytinės ląstelės, turinčios vieną chromosomų rinkinį, susilieja ir sudaro zigotą, turinčią dvigubą chromosomų rinkinį su abiejų partnerių genais, o tai sukuria galimybes naujiems genų deriniams. Lytinio dauginimosi atsiradimas paskatino naujų organizmų atsiradimą, kurie pateko į evoliucijos areną.

Tris ketvirtadalius visos gyvybės Žemėje atstovavo tik mikroorganizmai, kol įvyko kokybinis evoliucijos šuolis, dėl kurio atsirado labai organizuoti organizmai, įskaitant žmones. Atsekime pagrindinius gyvybės Žemėje istorijos etapus.

Prieš keturis milijardus metų Paslaptingai atsirado RNR. Gali būti, kad jis susidarė iš paprastesnių organinių molekulių, atsiradusių pirmykštėje Žemėje. Manoma, kad senovinės RNR molekulės turėjo genetinės informacijos nešėjų ir baltymų katalizatorių funkcijas, gebėjo replikuotis (savaiminio dubliavimosi), mutavo ir buvo natūralios atrankos būdu. Šiuolaikinėse ląstelėse RNR šių savybių neturi arba nepasižymi, tačiau atlieka labai svarbų tarpininko vaidmenį perduodant genetinę informaciją iš DNR į ribosomas, kuriose vyksta baltymų sintezė.

Prieš 3,9 mlrd atsirado vienaląsčių organizmų, kurie tikriausiai atrodė kaip šiuolaikinės bakterijos ir archebakterijos. Tiek senovės, tiek šiuolaikinės prokariotinės ląstelės turi gana paprastą struktūrą: jos neturi susiformavusio branduolio ir specializuotų organelių, panašių į želė pavidalą, yra DNR makromolekulių – genetinės informacijos nešėjų ir ribosomų, ant kurių vyksta baltymų sintezė, o energija; gaminamas ant ląstelę supančios citoplazminės membranos.

Prieš du milijardus metų Sudėtingai organizuotos eukariotinės ląstelės atsirado, kai vienaląsčiai organizmai apsunkino savo struktūrą, absorbuodami kitas prokariotines ląsteles. Viena iš jų – aerobinės bakterijos – virto mitochondrijomis – energijos stotimis deguonies kvėpavimui. Kitos – fotosintetinės bakterijos – pradėjo vykdyti fotosintezę ląstelės šeimininkės viduje ir tapo chloroplastais dumblių ir augalų ląstelėse. Eukariotinės ląstelės, turinčios šiuos organelius ir aiškiai atskirtą branduolį, kuriame yra genetinės medžiagos, sudaro visas šiuolaikines sudėtingas gyvybės formas – nuo ​​pelėsių iki žmonių.

Prieš 1,2 milijardo metųĮvyko evoliucijos sprogimas, kurį sukėlė lytinio dauginimosi atsiradimas ir paženklintas labai organizuotų gyvybės formų – augalų ir gyvūnų – atsiradimo.

Gyvybės atsiradimas Žemėje- sudėtingas biologijos klausimas, kuris žmoniją domino nuo senų senovės. Ji ne tik traukia atidus dėmesys mokslininkai skirtingos šalys ir specialybės, bet ir apskritai domina visus pasaulio žmones.
Dabar visuotinai pripažįstama, kad gyvybės atsiradimas Žemėje buvo natūralus procesas, tinkamas moksliniams tyrimams. Šis procesas buvo pagrįstas anglies junginių evoliucija, kuri Visatoje įvyko dar gerokai prieš mūsų Saulės sistemos atsiradimą ir tęsėsi tik formuojantis Žemės planetai – formuojantis jos plutai, hidrosferai ir atmosferai.
Nuo pat gyvybės atsiradimo gamta nuolat vystėsi. Evoliucijos procesas vyksta šimtus milijonų metų, o jo rezultatas – gyvų formų įvairovė, kuri daugeliu atžvilgių dar nėra iki galo aprašyta ir klasifikuota.
Gyviems organizmams būdingos 2 savybės: vientisumas ir savaiminis dauginimasis. Individualių pokyčių (ontogenezės) metu organizmai prisitaiko prie išorinės sąlygos, o kartų kaita įgauna evoliucinį-istorinį pobūdį (filogenija), jie išsiugdė gebėjimą būti santykinai nepriklausomiems nuo aplinkos (autonomija). Viena iš pagrindinių kiekvienos gyvos būtybės savybių yra medžiagų apykaita. Kartu su juo esmines savybes yra dirglumas, augimas, dauginimasis, kintamumas, paveldimumas.
Kiekvienas gyvas organizmas siekia pagrindinio dalyko – savo rūšies dauginimosi.

1.Kas yra gyvenimas? Skirtumas tarp gyvo ir negyvojo
„Gyvybė yra viena iš materijos egzistavimo formų, kuri natūraliai atsiranda tam tikromis sąlygomis jos vystymosi procese“.
Suprasti evoliucijos modelius organinis pasaulisŽemėje būtina turėti bendrą supratimą apie gyvų būtybių evoliuciją ir pagrindines savybes.
Kadaise buvo manoma, kad gyvus daiktus nuo negyvų galima atskirti pagal tokias savybes kaip medžiagų apykaita, judrumas, dirglumas, augimas, dauginimasis ir gebėjimas prisitaikyti. Tačiau analizė parodė, kad visos šios savybės atskirai randamos tarp negyvosios gamtos, todėl negali būti laikomos specifinėmis gyvųjų savybėmis. Vienu iš paskutinių ir sėkmingų bandymų gyviems daiktams būdingi šie bruožai, suformuluoti
B. M. Mednikovas teorinės biologijos aksiomų pavidalu:
· Visi gyvi organizmai pasirodo esąs fenotipo ir jo konstravimo programos (genotipo) vienybė, kuri yra paveldima iš kartos į kartą (A. Weismano aksioma).
· Genetinė programa formuojama matriciniu būdu. Ankstesnės kartos genas naudojamas kaip matrica, ant kurios pastatytas būsimos kartos genas (N.K. Kolcovo aksioma).
· Perdavimo iš kartos į kartą procese genetinės programos dėl įvairių priežasčių kinta atsitiktinai ir jokia kryptimi, ir tik atsitiktinai tokie pokyčiai gali būti sėkmingi tam tikroje aplinkoje (pirmoji Charleso Darwino aksioma).
· Atsitiktiniai genetinių programų pokyčiai formuojantis fenotipui daug kartų sustiprinami (N.V. Timofejevo – Resovskio aksioma).
· Pakartotinai sustiprinti genetinių programų pokyčiai priklauso nuo aplinkos sąlygų atrankos (antroji Charleso Darwino aksioma).
„Diskretumas ir vientisumas – du pagrindinės savybės gyvybės organizavimas Žemėje. Gyvi objektai gamtoje yra gana izoliuoti vienas nuo kito (individai, populiacijos, rūšys).
Bet kuris atskiras daugialąstis gyvūnas susideda iš ląstelių, o bet kuri ląstelė ir vienaląsčiai būtybės susideda iš tam tikrų organelių. Organelės susideda iš atskirų didelės molekulinės masės organinių medžiagų, kurios susideda iš atskirų atomų ir elementariųjų dalelių. Tuo pačiu metu sudėtinga organizacija neįsivaizduojama be elementariųjų dalelių. Sudėtinga organizacija neįsivaizduojama be jos dalių ir struktūrų sąveikos – be vientisumo“.
Biologinių sistemų vientisumas kokybiškai skiriasi nuo negyvų sistemų vientisumo tuo, kad gyvųjų vientisumas išlaikomas vystymosi proceso metu. Gyvos sistemos yra atviros sistemos. Jie nuolat keičiasi medžiagomis ir energija su aplinka. Jiems būdinga neigiama entropija (padidėjusi tvarka, didėjanti organinės evoliucijos procese). Tikėtina, kad gyvi daiktai sugeba savarankiškai reguliuoti materiją.
„Tarp gyvųjų sistemų nėra dviejų identiškų individų, populiacijų ir rūšių Matricos principo pagrindas (pirmųjų trijų aksiomų suma), matyt, yra vienintelė gyvybei būdinga savybė (mums žinoma egzistencijos forma Žemėje). Jis pagrįstas unikaliu gebėjimu savarankiškai atkurti pagrindinės valdymo sistemos (DNR, chromosomos ir genai).
Taigi, kas yra gyvybė ir kuo ji skiriasi nuo negyvojo?
Tiksliausią gyvybės apibrėžimą pateikė F. Engelsas: „Gyvenimas yra baltyminių kūnų egzistavimo būdas, ir šis egzistavimo būdas iš esmės susideda iš nuolatinio šių kūnų cheminių komponentų savęs atsinaujinimo“.
Sąvoka "baltymas" dar nebuvo tiksliai apibrėžta ir buvo vadinama protoplazma kaip visuma. Žinodamas apie savo apibrėžimo neišsamumą, Engelsas rašė: „Mūsų gyvenimo apibrėžimas, žinoma, yra labai nepakankamas, nes jis toli gražu neapima visų gyvenimo reiškinių, bet, priešingai, apsiriboja pačiais bendriausiais ir paprasčiausiais. tarp jų... Kad gautume tikrai visapusišką gyvenimo idėją, turėtume atsekti visas jo pasireiškimo formas – nuo ​​žemiausio iki aukščiausio“.
Be to, yra keletas esminių skirtumų tarp gyvo ir negyvojo materialiniu, struktūriniu ir funkciniu požiūriu.
Kalbant apie materialius dalykus, gyviems daiktams būtinai priskiriami labai tvarkingi stambiamolekuliniai organiniai junginiai, vadinami biopolimerais – baltymai ir nukleorūgštys (DNR ir RNR).
IN struktūriškai gyvi daiktai skiriasi nuo negyvų savo ląstelių sandara.
Funkciškai gyviems kūnams būdingas savaiminis dauginimasis. Negyvose sistemose egzistuoja stabilumas ir dauginimasis, tačiau gyvuose kūnuose vyksta savaiminio dauginimosi procesas. Tai iš esmės naujas momentas.
Tokie gyvi kūnai skiriasi nuo negyvų medžiagų apykaitos buvimu, gebėjimu augti ir vystytis, aktyviu jų sudėties ir funkcijų reguliavimu, gebėjimu judėti, dirglumu, prisitaikymu prie aplinkos ir kt.
Gyvybės savybė yra aktyvumas, aktyvumas.
"Visos gyvos būtybės turi arba veikti, arba mirti. Pelė turi nuolat judėti, paukštis turi skristi, žuvis plaukti, augalas augti."
Gyvenimas įmanomas esant tam tikroms fizinėms ir cheminės sąlygos(temperatūra, vandens buvimas, keletas druskų ir kt.).
Tačiau gyvybės procesų nutrūkimas, pavyzdžiui, džiovinant sėklas ar giliai užšaldant mažus organizmus, nepraranda gyvybingumo. Jei struktūra lieka nepažeista, kai ji grįžta į normaliomis sąlygomis užtikrina gyvybės procesų atkūrimą.
Tačiau griežtai moksliškai atskiriant gyvus ir negyvus dalykus kyla tam tikrų sunkumų. Pavyzdžiui, virusai, esantys už kito organizmo ląstelių, neturi jokių gyvo daikto savybių. Jie turi paveldimą aparatą, tačiau neturi pagrindinių medžiagų apykaitai reikalingų fermentų, todėl gali augti ir daugintis tik prasiskverbdami į šeimininko organizmo ląsteles ir naudodami jo fermentų sistemas, priklausomai nuo to, kokią savybę laikome svarbia, virusus priskiriame prie gyvųjų. sistemos ar ne.
Taigi, „Gyvenimas yra biologinių sistemų (pavyzdžiui, ląstelės, augalo, gyvūno organizmo), kurių pagrindas yra sudarytas iš sudėtingų organinių medžiagų ir galintis savaime daugintis, dėl to išlaikyti savo egzistavimą, egzistavimo procesas. keitimąsi energija, medžiaga ir informacija su aplinka.

2. Hipotezės apie gyvybės kilmę
Nuo seniausių laikų iki mūsų laikų buvo iškelta daugybė hipotezių apie gyvybės kilmę Žemėje. Šiuo metu yra 5 mokslinės gyvybės kilmės sampratos:
1. Gyvų atsiradimas iš negyvų daiktų, pavaldus tam tikriems fizikiniams ir cheminiams dėsniams (abiotinė sąvoka).
2. Stacionarios gyvenimo būsenos samprata – gyvybė egzistavo visada, gyvybės pradžia neegzistuoja.
3. Nežemiška kilmė gyvybė – gyvybė į Žemę buvo atnešta iš Kosmoso (panspermijos sąvoka).
4. Religinis.
Kuriant mokymus apie gyvybės kilmę, reikšmingą vietą užima teorija, teigianti, kad viskas, kas gyva, kyla tik iš gyvų būtybių – biogenezės teorija.
1688 m. italų biologas F. Redi, atlikdamas daugybę eksperimentų su atvirais ir uždarais indais, įrodė, kad mėsoje atsirandantys maži balti kirminai yra musių lervos ir suformulavo principą: visa gyva yra iš gyvų būtybių.
1860 m. Pasteuras parodė, kad bakterijų galima rasti visur ir užkrėsti negyvas medžiagas. Norint jų atsikratyti, būtina sterilizacija, vadinama pasterizavimu.
Tačiau, kaip gyvybės kilmės teorija, biogenezė yra nepagrįsta, nes ji priešpastato gyvąjį su negyvuoju ir patvirtina mokslo atmestą gyvenimo amžinybės idėją.

Abiotinė koncepcija
Abiogenezė- idėja apie gyvų būtybių atsiradimą iš negyvų dalykų - pradinė šiuolaikinės gyvybės atsiradimo teorijos hipotezė.
1924 m. garsus biochemikas A. I. Oparinas pasiūlė, kad su galingu elektros iškrovosŽemės atmosferoje, kurią prieš 4 - 4,5 milijardo metų sudarė amoniakas, metanas, anglies dioksidas ir vandens garai, galėjo atsirasti paprasčiausi organiniai junginiai, būtini gyvybei atsirasti.
Akademiko Oparino prognozės išsipildė. 1955 metais amerikiečių tyrinėtojas S. Milleris, praleidęs elektros krūviai per dujų ir garų mišinį gaudavo paprasčiausių riebalų rūgščių, karbamido, acto ir skruzdžių rūgštis ir kelios aminorūgštys.
Taigi, XX amžiaus viduryje. buvo eksperimentiškai atlikta abiogenetinė baltyminių ir kitų organinių medžiagų sintezė primityvios Žemės sąlygas atkartojančiomis sąlygomis.
Oparino hipotezė apie gyvybės kilmę Žemėje yra pagrįsta idėja apie laipsnišką gyvybės pirmtakų (probiontų) cheminės struktūros ir morfologinės išvaizdos komplikaciją pakeliui į gyvus organizmus. Jūros, sausumos ir oro sandūroje susidarė palankios sąlygos sudėtingiems organiniams junginiams susidaryti. Koncentruotuose baltymų ir nukleorūgščių tirpaluose gali susidaryti krešulių, panašių į vandeninius želatinos tirpalus. A.I. Oparinas pavadino šiuos krešulius koacervuoti lašai arba koacervuoja.
Koacervatai yra organinės daugiamolekulės struktūros, išskirtos tirpale. Tai dar ne gyvos būtybės. Jų atsiradimas laikomas išankstinio gyvenimo vystymosi etapu. Svarbiausias gyvybės atsiradimo etapas buvo mechanizmo, leidžiančio atgaminti savo rūšį ir paveldėti ankstesnių kartų savybes, atsiradimas. Tai tapo įmanoma dėl sudėtingų nukleorūgščių ir baltymų kompleksų susidarymo. Nukleino rūgštys, galinčios savaime daugintis, pradėjo kontroliuoti baltymų sintezę, nustatydamos aminorūgščių tvarką juose. O baltymai – fermentai vykdė naujų nukleorūgščių kopijų kūrimo procesą. Taip atsirado pagrindinė gyvybei būdinga savybė – gebėjimas atgaminti į save panašias molekules.
Abiogenetinės hipotezės stiprybė yra jos evoliucinė prigimtis, tai natūralus materijos evoliucijos etapas. Galimybė eksperimentiškai patikrinti pagrindines hipotezės nuostatas.
Naudojant koacervatinius lašelius, galima imituoti priešląstelines gyvybės atsiradimo fazes.
Silpnoji Oparino hipotezės pusė leido atkurti pirmąsias gyvas struktūras, jei jų nėra molekulinės struktūros genetinis kodas. Oparino hipotezė kelia ypatingus reikalavimus eksperimentiniam koacervatinių struktūrų atkūrimui: „pirminis sultinys“ su cheminėmis medžiagomis. sudėtinga struktūra, biogeninės kilmės elementai (fermentai ir kofermentai).
Abiogeninė hipotezė apima ryžtingą atkirtį iš mokslininkų, kurie palaiko amžinybės ir beprasmybės idėją. biologinis gyvenimas.
Rusų biochemikas S. P. Kostychevas savo brošiūroje „Apie gyvybės atsiradimą Žemėje“ pažymi, kad paprasčiausi organizmai yra sudėtingesni už visas gamyklas ir gamyklas, o atsitiktinis gyvybės atsiradimas mažai tikėtinas.
Kalbant apie spontanišką organizmų generaciją, reikia pažymėti, kad Prancūzijos mokslų akademija dar 1859 m. paskyrė specialų prizą už bandymą naujai nušviesti spontaniškos gyvybės kartos klausimą. Šį prizą 1862 m. gavo garsus prancūzų mokslininkas Louisas Pasteuras, savo eksperimentais įrodęs, kad mikroorganizmų spontaniškai generuoti neįmanoma.
Šiuo metu gyvybė Žemėje negali atsirasti abiogeniškai. Darvinas 1871 m. rašė: „Bet jei dabar... kokiame nors šiltame vandens telkinyje, kuriame yra visos reikalingos amonio ir fosforo druskos ir kurį gali paveikti šviesa, šiluma, elektra, chemiškai susidarė baltymas, galintis tolesnes vis sudėtingesnes transformacijas. , tada ši medžiaga būtų nedelsiant sunaikinta ir absorbuojama, o tai buvo neįmanoma gyvų būtybių atsiradimo laikotarpiu. Gyvybė Žemėje atsirado abiogeniškai. Šiuo metu gyvi daiktai atsiranda tik iš gyvų būtybių (biogeninės kilmės). Atmetama galimybė, kad Žemėje vėl atsiras gyvybė.

Panspermijos teorija
Vokiečių gydytojas G. Richteris iškėlė 1865 m kosmozo hipotezė
(kosminiai pradmenys), pagal kuriuos gyvybė yra amžina ir kosminėje erdvėje gyvenantys užuomazgos gali būti perkeliamos iš vienos planetos į kitą.
Panašią hipotezę 1907 metais iškėlė švedų gamtininkas S. Arrheniusas, teigdamas, kad gyvybės embrionai Visatoje egzistuoja amžinai – panspermijos hipotezė. Jis aprašė, kaip iš kitų būtybių apgyvendintų planetų į kosmosą patenka medžiagos dalelės, dulkių grūdeliai ir gyvos mikroorganizmų sporos. Jie išlaiko savo gyvybingumą skrisdami Visatos erdvėje dėl lengvo slėgio. Patekę į planetą, kurioje yra tinkamos gyvybės sąlygos, jie pradeda naują gyvenimą šioje planetoje. Šią hipotezę palaikė daugelis, įskaitant Rusijos mokslininkus S. P. Kostychevą, L. S. Bergą ir P. P. Lazarevą.
Ši hipotezė nenumato jokio mechanizmo, paaiškinančio pirminę gyvybės kilmę, ir perkelia problemą į kitą Visatos vietą. Liebigas manė, kad „dangaus kūnų atmosferos, taip pat besisukantys kosminiai ūkai gali būti laikomos amžinomis animacinių formų saugyklomis, kaip amžinomis organinių embrionų plantacijomis“, iš kurių gyvybė šių embrionų pavidalu pasklinda Visatoje.
Panspermijai pagrįsti naudojami urvų paveikslai, kuriuose vaizduojami objektai, panašūs į raketas ar astronautus, arba NSO pasirodymas. Erdvėlaivių skrydžiai sugriovė tikėjimą protingos gyvybės egzistavimu Saulės sistemos planetose, atsiradusį po to, kai Schiparelli 1877 m. atrado kanalus Marse.
Lovellas Marse suskaičiavo 700 kanalų. Kanalų tinklas apėmė visus žemynus. 1924 metais kanalai buvo nufotografuoti, ir dauguma mokslininkų juos laikė protingos gyvybės egzistavimo įrodymu. 500 kanalų nuotraukose taip pat užfiksuoti sezoniniai spalvų pokyčiai, kurie patvirtino sovietų astronomo G. A. Tikhovo mintis apie Marso augmeniją, nes ežerai ir kanalai turėjo žalias.
Vertinga informacija apie fizines sąlygas Marse gavo sovietų Marso erdvėlaivis ir amerikiečių nusileidimo stotys Viking 1 ir Viking 2. Taigi, poliarinės ledo kepurės, patiria sezoninius pokyčius, paaiškėjo, kad susideda iš vandens garų, susimaišiusių su mineralinėmis dulkėmis ir kietu anglies dioksidu (sausu ledu). Tačiau iki šiol Marse gyvybės pėdsakų nerasta.
Paviršiaus tyrinėjimas iš laivo dirbtiniai palydovai teigė, kad Marso kanalai ir upės galėjo atsirasti dėl požeminio vandens ledo tirpimo zonose padidėjęs aktyvumas arba vidinė planetos šiluma, arba kada periodiniai pokyčiai klimatas.
XX amžiaus šeštojo dešimtmečio pabaigoje. Atnaujintas susidomėjimas panspermijos hipotezėmis. Tiriant meteoritų ir kometų medžiagą, buvo aptikti „gyvų daiktų pirmtakai“ - organiniai junginiai, cianido rūgštis, vanduo, formaldehidas, cianogenai.
Formaldehidas buvo aptiktas 60% atvejų 22 tirtose teritorijose, jo debesys, kurių koncentracija apie 1000 molekulių/cm3. užpildyti dideles erdves.
1975 m. aminorūgščių pirmtakai buvo rasti mėnulio dirvožemyje ir meteorituose.

Stacionarios gyvenimo būsenos samprata
Pasak V. I. Vernadskio, reikia kalbėti apie gyvybės amžinybę ir jos organizmų apraiškas, kaip ir apie dangaus kūnų materialaus substrato amžinumą, jų šiluminę elektrinę, magnetines savybes ir jų apraiškos. Visa gyva yra iš gyvų būtybių (Redi principas). Ji skiriasi nuo pirmosios hipotezės, bet turi tą pačią motyvaciją.
Primityvūs vienaląsčiai organizmai galėjo atsirasti tik Žemės biosferoje, taip pat ir Visatos biosferoje. Pasak Vernadskio, gamtos mokslai remiasi prielaida, kad gyvybė su savo ypatingomis savybėmis nedalyvauja Visatos gyvenime. Bet biosfera turi būti imama kaip visumas, kaip vientisas gyvas kosminis organizmas (tada išnyksta gyvojo pradžios, šuolio iš negyvojo į gyvą klausimas).
Patikimas- reiškia visos gyvybės sukūrimą visatoje aukščiausios dangiškosios jėgos rankomis, tačiau ši teorija moksle nenagrinėjama, nes ji prieštarauja visiems jos dėsniams.

3. Kaip Žemėje atsirado gyvybė
Šiuolaikinė gyvybės atsiradimo Žemėje samprata yra plačios sintezės rezultatas gamtos mokslai, daug teorijų ir hipotezių, iškeltų įvairių specialybių tyrinėtojų. (turėdamas didžiulę teorijų įvairovę, mokslas gavo vieną teoriją šiuo metu ginčija tik bažnyčia. Ši teorija apima viską mokslines hipotezes aptarta aukščiau).
Gyvybės atsiradimui Žemėje svarbi pirminė (planetos) atmosfera.
Pirminėje Žemės atmosferoje buvo metano, amoniako, vandens garų ir vandenilio. Šių dujų mišinį veikiant elektros krūviams ir ultravioletinei spinduliuotei, mokslininkams pavyko gauti sudėtingų organinių medžiagų, kurios yra gyvų baltymų dalis. Pagrindiniai gyvų daiktų „statybiniai blokai“ yra šie: cheminiai elementai kaip anglis, deguonis, azotas ir vandenilis.
Gyvoje ląstelėje pagal svorį yra 70% deguonies, 17% anglies, 10% vandenilio, 3% azoto, o po to yra fosforo, kalio, chloro, kalcio, natrio, magnio ir geležies.
Taigi, pirmas žingsnis gyvybės atsiradimo link yra organinių medžiagų susidarymas iš neorganinių. Tai siejama su cheminių „žaliavų“, kurių sintezė gali vykti esant tam tikrai radiacijai, slėgiui, temperatūrai ir drėgmei, buvimu.
Prieš pat paprasčiausių gyvų organizmų atsiradimą vyko ilga cheminė evoliucija. Iš nedaugelio junginių (dėl natūralios atrankos) atsirado gyvybei tinkamų savybių turinčios medžiagos. Iš anglies susidarę junginiai sudarė hidrosferos „pirminį sultinį“. Medžiagos, turinčios azoto ir anglies, atsirado išlydytose Žemės gelmėse ir buvo iškeltos į paviršių vulkaninės veiklos metu.
Antrasis junginių atsiradimo žingsnis siejamas su biopolimerų atsiradimu pirminiame Žemės vandenyne: nukleorūgščių, baltymų. Jei darytume prielaidą, kad šiuo laikotarpiu visi organiniai junginiai buvo pirminiame Žemės vandenyne, tai vandenyno paviršiuje plonos plėvelės pavidalu ir sekliame saulės įkaitintame vandenyje galėjo susidaryti sudėtingi organiniai junginiai. Anaerobinė aplinka palengvino polimerų sintezę iš neorganiniai junginiai. Paprasti organiniai junginiai pradėjo jungtis į dideles biologines molekules.
Susidaro fermentai – baltyminės medžiagos – katalizatoriai, kurie prisideda prie molekulių susidarymo ar irimo. Dėl fermentų veiklos atsirado „pirminiai gyvybės elementai“ - nukleino rūgštys, sudėtingos polimerinės medžiagos, susidedančios iš monomerų.
Nukleino rūgščių monomerai yra išdėstyti taip, kad jie neša tam tikrą informaciją, kodą, kuris susideda iš to, kad kiekviena baltyme esanti aminorūgštis atitinka specifinį 3 nukleotidų baltymą (tripletą). Baltymai gali būti sudaryti nukleino rūgščių pagrindu ir vyksta medžiagų ir energijos mainai su išorine aplinka.
Nukleino rūgščių simbiozė suformavo „molekulinę genetinės sistemos valdymas“.
Šiame etape nukleino rūgščių molekulės įgavo savo rūšies savaiminio dauginimosi savybes ir pradėjo kontroliuoti baltyminių medžiagų susidarymo procesą.
Visų gyvų būtybių ištakose buvo revertazės ir matricos sintezė iš DNR į RNR, r-RNR molekulinės sistemos evoliucija į DNR. Taip atsirado „biosferos genomas“.
Karštis ir šaltis, žaibas, ultravioletinės reakcijos, atmosferos elektros krūviai, vėjo gūsiai ir vandens srovės – visa tai užtikrino biocheminių reakcijų pradžią ar susilpnėjimą, jų eigos pobūdį, genų „sprogimus“.
Biocheminio etapo pabaigoje atsirado struktūrinių darinių, tokių kaip membranos, ribojančios organinių medžiagų susimaišymą iš išorinės aplinkos.
Žaidė membranas pagrindinis vaidmuo visų gyvų ląstelių statyboje. Visų augalų ir gyvūnų kūnai susideda iš ląstelių.
Gyvas ląstelės turinys yra protoplazma.
Šiuolaikiniai mokslininkai padarė išvadą, kad pirmieji organizmai Žemėje buvo vienaląsčiai prokariotai. Savo struktūra jie priminė šiuo metu egzistuojančias bakterijas arba melsvadumblius.
Pirmosioms „gyvoms molekulėms“, prokariotams, kaip ir visiems gyviems daiktams, būtinas energijos antplūdis iš išorės. Kiekviena ląstelė yra maža „energijos stotis“. Tiesioginis ląstelių energijos šaltinis yra ATP ir kiti fosforo turintys junginiai. Ląstelės energiją gauna iš maisto, jos sugeba ne tik išleisti, bet ir kaupti energiją.
Mokslininkai teigia, kad daugelis pirmųjų gyvos protoplazmos gabalėlių atsirado Žemėje. Maždaug prieš 2 milijardus metų gyvose ląstelėse atsirado branduolys. Eukariotai atsirado iš prokariotų. Žemėje yra 25–30 jų rūšių. Paprasčiausios iš jų – amebos. Eukariotuose ląstelėje yra suformuotas branduolys su medžiaga, kurioje yra baltymų sintezės kodas.
Iki to laiko buvo „pasirinktas“ augalinis ar gyvūninis gyvenimo būdas. Šių gyvenimo būdų skirtumai yra susiję su mitybos metodu ir fotosintezės atsiradimu, kurį sudaro organinių medžiagų (pavyzdžiui, cukrų iš anglies dioksido ir vandens, naudojant šviesos energiją) kūrimas.
Fotosintezės dėka augalai gamina organines medžiagas, dėl kurių didėja augalų masė, ir gamina daug organinių medžiagų.
Atsiradus fotosintezei, į Žemės atmosferą pradėjo patekti deguonis, susidarė antrinė Žemės atmosfera su dideliu deguonies kiekiu.
Deguonies atsiradimas ir intensyvus sausumos augalų vystymasis - didžiausias etapas vystantis gyvybei Žemėje. Nuo šio momento prasidėjo laipsniškas gyvųjų formų modifikavimas ir vystymasis.
Gyvenimas su visomis savo apraiškomis padarė esminių pokyčių mūsų planetos raidoje. Tobulėjant evoliucijos procesui, gyvi organizmai vis plačiau pasklinda po planetą, dalyvaudami perskirstant energiją ir medžiagas žemės plutoje, taip pat ore ir vandens kriauklėsŽemė.
Dėl augmenijos atsiradimo ir plitimo radikaliai pasikeitė atmosferos sudėtis, iš pradžių joje buvo labai mažai laisvo deguonies ir kurią daugiausia sudarė anglies dioksidas ir tikriausiai metanas bei amoniakas.
Augalai, asimiliuojantys anglį iš anglies dioksido, susidarė atmosferoje, kurioje buvo laisvo deguonies ir tik anglies dioksido pėdsakus. Laisvas deguonis atmosferoje tarnavo ne tik kaip aktyvus cheminis agentas, bet ir kaip ozono šaltinis, blokavęs trumpų ultravioletinių spindulių kelią į Žemės paviršių (ozono ekranas).
Tuo pačiu metu anglis, kuri šimtmečius kaupėsi augalų liekanose, sudarė energijos atsargas žemės plutoje organinių junginių nuosėdų pavidalu ( anglis, durpės).
Gyvybės vystymasis vandenynuose paskatino nuosėdinių uolienų, sudarytų iš skeletų ir kitų jūrų organizmų liekanų, susidarymą.
Šios nuosėdos, jų mechaninis slėgis, cheminis ir fizinės transformacijos pakeitė žemės plutos paviršių. Visa tai liudijo, kad Žemėje yra biosfera, kurioje gyvybės reiškiniai atsiskleidė ir tęsiasi iki šiol.

4. Biologinės gyvybės formų Žemėje raida
Kaip atsirado įvairovė, kurią matome gyvojoje gamtoje? Juk kažkada prieš 2–3 milijardus metų gyvybei atstovavo gana monotoniškos būtybės.
Gyvosios gamtos evoliucijos idėja atsirado šiais laikais kaip kontrastas kreacionizmui (iš lot. „kūrimas“) - doktrinai apie Dievo sukurtą pasaulį iš nieko ir kūrėjo sukurto pasaulio nekintamumą.
Anot kreacionizmo, gyvybės kilmė siekia konkretus įvykis praeityje, kurią galima apskaičiuoti.
1650 metais Airijos arkivyskupas Ussheris apskaičiavo, kad Dievas pasaulį sukūrė 4004 metų spalį prieš Kristų, o spalio 9 valandą ryto – žmogus. Šį skaičių jis išvedė iš amžių ir šeimos ryšiai visų Biblijoje minimų asmenų.
Teleologija taip pat suvaidino esminį vaidmenį to meto pasaulėžiūroje – doktrina, pagal kurią gamtoje viskas sutvarkyta tikslingai ir visa plėtra yra iš anksto numatytų tikslų įgyvendinimas.
Teologija procesams ir gamtos reiškiniams priskiria tikslus, kuriuos nustato Dievas (H. Wolf), arba yra vidinių priežasčių gamta (Aristotelis, Leibnicas).
Įveikiant kreacionizmo ir teleologijos idėjas, svarbų vaidmenį suvaidino riboto rūšių kintamumo samprata santykinai siauruose padaliniuose (iš vieno vienintelio protėvio, veikiamo aplinkos – transformizmo).
Transformizmas iš esmės turi idėjas apie organinių formų kaitą ir transformaciją bei kai kurių organizmų kilmę iš kitų. Tarp gamtos mokslininkų ir filosofų – XVII – XVIII a. transformistų. garsūs J. Buffonas, R. Hukas, D. Diderot, E. Darwinas, I. Goethe ir kt.
Visi transformistai pripažino organizmų rūšių kintamumą, veikiant pokyčiams aplinką.
Sistema suvaidino svarbų vaidmenį plėtojant organinio pasaulio evoliucijos idėją. K. Linnaeus pirmą kartą panaudojo dvejetainė nomenklatūra ir sukūrė dirbtinę augalų ir gyvūnų klasifikaciją. Linėjaus nuopelnas yra tai, kad per kūrybą dirbtinė sistema jis privedė biologiją prie būtinybės nagrinėti kolosalią empirinę medžiagą bendrųjų teorinių principų požiūriu.
Embriologija, kuriai šiais laikais pasižymėjo preformacionizmo ir epigenezės priešprieša, suvaidino svarbų vaidmenį formuojant ir plėtojant gyvosios gamtos evoliucijos idėją.
Taigi XII – XIII a. kilo mintis istorinių pokyčių paveldimos organizmų savybės, negrįžtama istorinė gyvosios gamtos raida – organinio pasaulio evoliucijos idėja.
Evoliucija iš lotynų kalbos „atsiskleidžiantis“ - istorinė gamtos raida. Evoliucijos metu:
· atsiranda naujų rūšių, t.y. didėja organizmų formų įvairovė;
· organizmai prisitaiko, t.y. prisitaikyti prie aplinkos sąlygų pokyčių;
· Dėl evoliucijos palaipsniui didėja bendras lygis gyvų būtybių organizacijos: jos tampa sudėtingesnės ir tobulėja. Perėjimas nuo rūšių transformacijos idėjos prie rūšių istorinės raidos evoliucijos idėjos suponavo:
· Rūšių formavimosi proceso jos istorijoje svarstymas, atsižvelgiant į konstruktyvų laiko veiksnio vaidmenį organizmų istorinėje raidoje;
· Idėjų apie kažko kokybiškai naujo atsiradimą tokiame istoriniame procese kūrimas.
Pirmąsias evoliucijos teorijas sukūrė du puikūs XIX amžiaus mokslininkai. – J. Lamarkas ir C. Darvinas.
1809 metais buvo išleista Lamarcko knyga „Zoologijos filosofija“, kurioje pirmoji holistinė teorija organinio pasaulio evoliucija.
Lamarkas manė, kad istorinis organizmų vystymasis nėra atsitiktinis, o natūralus ir vyksta laipsniško ir nuolatinio tobulėjimo kryptimi.
Lamarkas į savo mokymą įtraukė kokybiškai naują aplinkos vaidmens organinių formų raidoje supratimą, išorinę aplinką traktuodamas kaip svarbų veiksnį, evoliucijos sąlygas.
Savaip organinio pasaulio evoliucijos idėja išsivystė m katastrofų teorijos.
Prancūzų biologas J. Cuvier rašė: „Gyvenimas ne kartą sukrėtė mūsų kraštą baisiais įvykiais: nelaimių aukomis tapo begalė gyvų būtybių: vienus krašto gyventojus prarijo potvyniai, kitus, gyvenusius vandenų gelmėse, atsidūrė. sausumoje kartu su staiga iškilusiu jūros dugnu, jų rasės išnyko amžiams, palikdamos tik keletą likučių pasaulyje, kuriuos gamtininkai sunkiai įžvelgia.
Geologinė Žemės era nuo jos susidarymo iki gyvybės atsiradimo vadinama katarėja.
Katarchean (iš graikų kalbos „žemesnis už seniausią“) yra era, kai egzistavo negyva Žemė, gaubiama atmosferoje be deguonies, nuodingos gyvoms būtybėms. Griaudėjo ugnikalnių išsiveržimai, žaibavo, į atmosferą ir viršutinius vandens sluoksnius prasiskverbė kieta ultravioletinė spinduliuotė. Šių reiškinių įtakoje iš sieros vandenilio, amoniako ir anglies monoksido garų mišinio pradeda sintetinti pirmieji organiniai junginiai. Atsiranda gyvybei būdingų savybių.
Šis katarchėjos eros vaizdas egzistavo maždaug prieš 5–3,5 milijardo metų.
Vernadskis manė, kad biosfera yra geologiškai amžina, tai yra, gyvybė Žemėje egzistuoja tiek, kiek pati Žemė yra planeta.
Archajus – seniausias geologijos eraŽemė (prieš 3,5 - 2,6 mlrd. metų). Pirmųjų prokariotų (bakterijų ir mėlynųjų - žali dumbliai) – organizmai, kurie, skirtingai nei eukariotai, neturi susiformavusio ląstelės branduolio ir tipiško chromosomų aparato.
Archėjos nuosėdose rasta siūlinių dumblių liekanų. Šiuo laikotarpiu heterotrofiniai organizmai atsiranda ne tik jūroje, bet ir sausumoje. Susidaro dirvožemis.
Atmosferoje sumažėja metano, amoniako, vandenilio kiekis, prasideda anglies dioksido ir deguonies kaupimasis.
Proterozojus (iš graikų kalbos „pirminis gyvenimas“) yra didžiulis istorinio Žemės vystymosi etapas (prieš 2,6 mlrd. – 570 mln. metų).
Daugialąsčių atsiradimas yra svarbi gyvybės evoliucijos aromorfozė.
Proterozojaus pabaiga vadinama „medūzų amžiumi“, tuo metu labai paplitusių koelenteratų atstovais. Paleozojus (iš graikų kalbos senovės gyvenimas" - geologinė era 570 - 230 milijonų metų) su šiais laikotarpiais: Kambro (570 - 500 milijonų metų), Ordoviko (500 - 440 milijonų metų), Silūro (440 - 410 milijonų metų), Devono (410 - 350 milijonų metų) , Anglies (350 – 285 mln. metų), Permės (285 – 230 mln. metų).
Ankstyvojo paleozojaus (kambro, ordoviko, silūro) gyvybės raidai buvo būdingas intensyvus sausumos augalų vystymasis ir gyvūnų atsiradimas sausumoje. Ankstyvojo paleozojaus fauna: galvakojis, trilobitai yra primityvūs vėžiagyviai, pavieniai koralai.
Silūro pabaigoje prasidėjęs kalnų kūrimo laikotarpis pakeitė klimatą ir organizmų gyvenimo sąlygas. Dėl sausumos iškilimo ir jūrų mažėjimo Devono klimatas buvo labiau žemyninis.
Devone atsirado dykumų ir pusiau dykumų regionai; Sausumoje atsirado pirmieji milžiniškų paparčių, asiūklių ir klubinių samanų miškai. Naujos gyvūnų grupės pradeda užkariauti žemę, tačiau jų atsiskyrimas nuo vandens aplinka dar nebuvo galutinis.
Karbono pabaigoje pasirodė pirmieji ropliai. Jie pasiekė didelę įvairovę dėl sauso klimato ir aušinimo. Taigi paleozojaus žemę užkariavo daugialąsčiai augalai ir gyvūnai.
mezozojus (iš graikų k. vidutinis gyvenimas") yra geologinė era (230 - 67 mln. metų) su šiais laikotarpiais: triasas (230 - 195 mln. metų), jura (195 - 137 mln. metų), kreidos periodas (137 - 67 mln. metų). Mezozojus vadinamas era roplių klestėjimas, paplitimas ir išnykimas. ir samanos.
Triaso periode gimnasėkliai stipriai išsivystė tarp augalų, o ropliai – tarp gyvūnų. Triase atsirado žolėdžių ir mėsėdžių dinozaurai. Jūrų ropliai šioje epochoje yra labai įvairūs. Be ichtiozaurų, Juros periodo jūrose atsiranda ir pleziozaurų. Juros periode ropliai pradėjo įvaldyti ir oro aplinka. Skraidantys driežai egzistavo iki kreidos periodo pabaigos. Juros periode paukščiai taip pat išsivystė iš roplių.
Antroje kreidos periodo pusėje iškilo marsupialiai ir placentos žinduoliai. Gyvumo ir šiltakraujiškumo įgijimas buvo aromato morfozės, kurios užtikrino žinduolių progresą.
Geologinė era, kurioje gyvename, vadinama kainozojumi.
kainozojus (iš graikų kalbos naujas gyvenimas“) yra žydinčių augalų, vabzdžių, paukščių ir žinduolių žydėjimo era (67 milijonai metų – mūsų laikas).
Kainozojus skirstomas į 2 nelygius periodus: tretinį 9 67 – 3 mln. metų) ir kvarterą (3 mln. metų – mūsų laiku). Tretinio laikotarpio pirmoje pusėje buvo plačiai paplitę atogrąžų ir subtropikų miškai. Tretiniu laikotarpiu primatų būrys atsiskyrė nuo vabzdžiaėdžių žinduolių.
Taip pat plačiai paplitusios įprastos beždžionių ir žmonių protėvių formos.
Tretinio laikotarpio pabaigoje randami visų šiuolaikinių gyvūnų ir augalų šeimų atstovai.
Tuo metu prasidėjo didysis žemės stepėjimo procesas, dėl kurio kai kurios medžių ir miško formos išnyko, o kitos išėjo į atvirą erdvę. Dėl sumažinimo miškų plotai Vienos antropoidinių beždžionių formos pasitraukė gilyn į miškus, kitos nusileido nuo medžių į žemę ir ėmė užkariauti atviras erdves. Jų palikuonys yra žmonės, kurie atsirado trečiojo laikotarpio pabaigoje.
Kvartero laikotarpiu išnyko mamutai, kardadantys tigrai, milžiniški tinginiai, didžiaragiai durpiniai elniai ir kiti gyvūnai.
Senovės medžiotojai suvaidino svarbų vaidmenį stambių žinduolių išnykime.
Maždaug prieš 10 tūkstančių metų vidutinio sunkumo šiltos zonosŽemėje prasidėjo „neolito revoliucija“, susijusi su žmogaus perėjimu nuo rinkimo ir medžioklės prie žemės ūkio ir galvijų auginimo.
Tai nulėmė rūšių sudėtis organinis pasaulis, kuris egzistuoja ir šiandien.
Įžymios asmenybės:
,

Išvada
Iš to, ką žinome apie gyvybės atsiradimą Žemėje, aišku, kad gyvų organizmų atsiradimo iš paprastų organinių junginių procesas buvo itin ilgas. Kad Žemėje atsirastų gyvybė, prireikė daug milijonų metų trukusio evoliucinio proceso.
Gyvybei kaip ypatingai materijos egzistavimo formai būdingi du išskirtines savybes- savaiminis dauginimasis ir medžiagų apykaita su aplinka.
Visos šiuolaikinės gyvybės atsiradimo hipotezės yra pagrįstos savaiminio dauginimosi ir medžiagų apykaitos savybėmis.
Pati biologinė evoliucija prasideda nuo išsilavinimo ląstelių organizacija ir toliau eina ląstelės struktūros ir funkcijų tobulinimo, daugialąstės organizacijos formavimosi, gyvų būtybių dalijimosi į augalų, gyvūnų, grybų karalystes, vėliau diferencijuojant į rūšis, keliu.
Evoliucijos teorija leidžia suprasti žmogaus ir supančios laukinės gamtos santykių strategiją, leidžia kelti valdomos evoliucijos principų kūrimo klausimą.
Evoliucinių procesų tyrimas yra svarbus aplinkos apsaugai. Žmogus, įsiveržęs į gamtą, dar neišmoko numatyti nepageidaujamų savo įsikišimo padarinių ir užkirsti jiems kelią.
V.I.Vernadskis taip pat tikėjo žmogaus proto galia, tuo, kad vis labiau įsikišdamas į natūralius evoliucijos procesus, jis sugebės taip nukreipti gyvų būtybių evoliuciją, kad planeta taptų dar gražesnė ir turtingesnė.
Šiandien evoliucijos teorija leidžia integruoti visų biologinių disciplinų pasiekimus (nustatant kiekvienos iš jų kryptis), rytoj ji taps pagrindu optimaliai besivystančios žmonijos ir Žemės santykių strategijai.

Naudojami šaltiniai
1. A. V. Jablokovas, Jusufovas A. G. Evoliucinė doktrina (darvinizmas). M, „Aukštoji mokykla“, 1989 m
2. N. N. Iordansky Organinio pasaulio evoliucija. M., Vlados, 2002 m
3. A. I. Oparinas Gyvenimas, jo prigimtis, kilmė ir raida. M., „Švietimas“, 1962 m
4. Mokslinės iliustracijos: shutterstock.com.

Gyvybės atsiradimas Žemėje yra vienas iš sunkiausių ir kartu aktualiausių ir įdomus klausimasšiuolaikiniame gamtos moksle.

Žemė tikriausiai susiformavo prieš 4,5–5 milijardus metų iš milžiniško kosminių dulkių debesies. kurio dalelės buvo suspaustos į karštą rutulį. Iš jo į atmosferą buvo išleisti vandens garai, o vanduo iš atmosferos krito ant lėtai vėstančios Žemės milijonus metų lietaus pavidalu. Žemės paviršiaus įdubose susiformavo priešistorinis vandenynas. Pirminė gyvybė jame atsirado maždaug prieš 3,8 milijardo metų.

Gyvybės atsiradimas Žemėje

Kaip atsirado pati planeta ir kaip joje atsirado jūros? Yra viena plačiai pripažinta teorija apie tai. Pagal ją Žemė susidarė iš kosminių dulkių debesų, kuriuose buvo visi gamtoje žinomi cheminiai elementai, kurie buvo suspausti į kamuolį. Iš šio raudonai įkaitusio rutulio paviršiaus išbėgo karšti vandens garai, apgaubdami jį ištisine debesų danga. Vandens garai debesyse pamažu atvėso ir virto vandeniu, kuris gausių nuolatinių liūčių pavidalu krito ant vis dar karšto, degančio. Žemė. Ant jo paviršiaus jis vėl virto vandens garais ir grįžo į atmosferą. Per milijonus metų Žemė palaipsniui prarado tiek šilumos, kad vėsdamas jos skystas paviršius pradėjo kietėti. Taip susiformavo žemės pluta.

Praėjo milijonai metų, o Žemės paviršiaus temperatūra dar labiau nukrito. Lietaus vanduo nustojo garuoti ir pradėjo tekėti į didžiules balas. Taip prasidėjo vandens įtaka žemės paviršiui. Ir tada dėl temperatūros kritimo kilo tikras potvynis. Vanduo, kuris anksčiau išgaravo į atmosferą ir virto jos sudedamąja dalimi, nuolat krito į Žemę, griaustant ir žaibuojant, iš debesų krito galingi liūtys.

Pamažu giliausiose žemės paviršiaus įdubose kaupėsi vanduo, kuris jau nespėjo visiškai išgaruoti. Jo buvo tiek daug, kad pamažu planetoje susiformavo priešistorinis vandenynas. Danguje trenkė žaibas. Bet šito niekas nematė. Žemėje gyvybės dar nebuvo. Nuolatinis lietus pradėjo ardyti kalnus. Vanduo iš jų tekėjo triukšmingais upeliais ir audringomis upėmis. Per milijonus metų vandens srautai giliai ardė žemės paviršių, kai kur atsirado slėnių. Vandens kiekis atmosferoje sumažėjo, o vis daugiau kaupėsi planetos paviršiuje.

Ištisinis debesų sluoksnis plonėjo, kol vieną gražią dieną pirmasis saulės spindulys palietė Žemę. Nuolatinis lietus nustojo. Dauguma suši buvo uždengtas priešistoriniu vandenynu. Iš viršutinių jo sluoksnių vanduo išplovė didžiulį kiekį tirpių mineralų ir druskų, kurios pateko į jūrą. Vanduo iš jo nuolat garavo, susidarė debesys, o druskos nusėdo, o laikui bėgant jūros vanduo laipsniškai druskėjo. Matyt, tam tikromis senovėje egzistavusiomis sąlygomis susidarė medžiagos, iš kurių susidarė ypatingos kristalinės formos. Jie augo, kaip ir visi kristalai, ir atsirado naujų kristalų, kurie į save pridėjo vis daugiau medžiagų.

Saulės šviesa ir galbūt labai stiprios elektros iškrovos šiame procese buvo energijos šaltinis. Galbūt iš tokių elementų atsirado pirmieji Žemės gyventojai – prokariotai, organizmai be susiformavusio branduolio, panašūs į šiuolaikines bakterijas. Jie buvo anaerobai, tai yra, kvėpavimui nenaudojo laisvo deguonies, kurio atmosferoje dar nebuvo. Maisto šaltinis jiems buvo organiniai junginiai, atsiradę vis dar negyvoje Žemėje dėl saulės ultravioletinės spinduliuotės, žaibo iškrovų ir ugnikalnių išsiveržimų metu susidariusios šilumos.

Tada gyvybė egzistavo plonoje bakterijų plėvelėje rezervuarų dugne ir drėgnose vietose. Ši gyvybės raidos era vadinama Archean. Iš bakterijų, o gal ir visiškai nepriklausomu būdu, atsirado mažyčiai vienaląsčiai organizmai – seniausi pirmuonys.

Kaip atrodė primityvi Žemė?

Pasukkime į priekį 4 milijardų metų senumo. Atmosferoje nėra laisvo deguonies, jis randamas tik oksiduose. Beveik jokių garsų, išskyrus vėjo švilpimą, lava trykštančio vandens šnypštimą ir meteoritų smūgius į Žemės paviršių. Jokių augalų, gyvūnų, bakterijų. Galbūt taip atrodė Žemė, kai joje atsirado gyvybė? Nors ši problema jau seniai rūpi daugeliui tyrinėtojų, jų nuomonės šiuo klausimu labai skiriasi. To meto sąlygas Žemėje galėjo paliudyti akmenys, tačiau jos buvo sunaikintos seniai dėl geologinių procesų ir žemės plutos judėjimo.

Gyvybės atsiradimo Žemėje teorijos

Šiame straipsnyje trumpai pakalbėsime apie kelias gyvybės atsiradimo hipotezes, atspindinčias šiuolaikines mokslo idėjas. Pasak žinomo gyvybės kilmės eksperto Stanley Millerio, apie gyvybės kilmę ir jos evoliucijos pradžią galime kalbėti nuo to momento, kai organinės molekulės savaime susiorganizavo į struktūras, gebančias daugintis. . Tačiau tai kelia kitus klausimus: kaip šios molekulės atsirado; kodėl jie galėjo daugintis ir burtis į tas struktūras, iš kurių atsirado gyvi organizmai; kokių sąlygų tam reikia?

Yra keletas teorijų apie gyvybės kilmę Žemėje. Pavyzdžiui, viena iš seniai egzistuojančių hipotezių sako, kad ji buvo atgabenta į Žemę iš kosmoso, tačiau įtikinamų įrodymų apie tai nėra. Be to, gyvenimas, kurį mes žinome, yra stebėtinai pritaikytas egzistuoti būtent jame antžeminės sąlygos, todėl, jei jis iškiltų už Žemės ribų, jis būtų Žemės tipo planetoje. Dauguma šiuolaikinių mokslininkų mano, kad gyvybė atsirado Žemėje, jos jūrose.

Biogenezės teorija

Kuriant doktrinas apie gyvybės kilmę, reikšmingą vietą užima biogenezės teorija – gyvų būtybių atsiradimas tik iš gyvų būtybių. Tačiau daugelis mano, kad tai nepagrįsta, nes tai iš esmės priešpastato gyvąjį su negyvuoju ir patvirtina mokslo atmestą gyvenimo amžinybės idėją. Abiogenezė - gyvų būtybių atsiradimo iš negyvų dalykų idėja - yra pradinė šiuolaikinės gyvybės kilmės teorijos hipotezė. 1924 m. garsus biochemikas A. I. Oparinas pasiūlė, kad esant galingoms elektros iškrovoms žemės atmosferoje, kurią prieš 4–4,5 milijardo metų sudarė amoniakas, metanas, anglies dioksidas ir vandens garai, gali atsirasti paprasčiausi organiniai junginiai, būtini gyvenimą. Akademiko Oparino prognozė išsipildė. 1955 metais amerikiečių tyrinėtojas S. Milleris, leisdamas elektros krūvius per dujų ir garų mišinį, gavo paprasčiausias riebalų rūgštis, karbamidą, acto ir skruzdžių rūgštis bei keletą aminorūgščių. Taigi XX amžiaus viduryje pirmykštės Žemės sąlygas atkartojančiomis sąlygomis eksperimentiškai buvo vykdoma abiogeninė į baltymus panašių ir kitų organinių medžiagų sintezė.

Panspermijos teorija

Panspermijos teorija yra galimybė perkelti organinius junginius, mikroorganizmų sporas iš vieno kosminis kūnasį kitą. Tačiau tai visiškai neatsako į klausimą: kaip Visatoje atsirado gyvybė? Reikia pagrįsti gyvybės atsiradimą tame Visatos taške, kurios amžius, remiantis Didžiojo sprogimo teorija, ribojamas iki 12-14 milijardų metų. Iki to laiko nebuvo net elementariųjų dalelių. O jei nėra branduolių ir elektronų, nėra ir cheminių medžiagų. Tada per kelias minutes atsirado protonai, neutronai, elektronai ir materija pateko į evoliucijos kelią.

Šiai teorijai pagrįsti naudojami daugkartiniai NSO stebėjimai, uolų paveikslai su objektais, primenančiais raketas ir „astronautus“, ir pranešimai apie tariamus susitikimus su ateiviais. Tiriant meteoritų ir kometų medžiagas, jose buvo aptikta daug „gyvybės pirmtakų“ – tokių medžiagų kaip cianogenai, vandenilio cianido rūgštis ir organiniai junginiai, kurie galėjo atlikti ant plikos Žemės nukritusių „sėklų“ vaidmenį.

Šios hipotezės šalininkai buvo Nobelio premijos laureatai F. Crickas ir L. Orgelis. F. Crickas rėmėsi dviem netiesioginiais įrodymais: genetinio kodo universalumu: visų gyvų būtybių normalios apykaitos poreikiu molibdenu, kuris dabar planetoje yra itin retas.

Gyvybės atsiradimas Žemėje neįmanomas be meteoritų ir kometų

Teksaso technikos universiteto mokslininkas, išanalizavęs didžiulį kiekį surinktos informacijos, pateikė teoriją, kaip Žemėje gali susiformuoti gyvybė. Mokslininkas įsitikinęs, kad išvaizda ankstyvosios formos Paprasčiausia gyvybė mūsų planetoje būtų neįmanoma be ant jos nukritusių kometų ir meteoritų. Mokslininkas pasidalino savo darbais 125-ajame kasmetiniame Amerikos geologijos draugijos susirinkime, vykusiame spalio 31 dieną Denveryje, Kolorado valstijoje.

Darbo autorius, Teksaso technikos universiteto (TTU) geomokslų profesorius ir universiteto paleontologijos muziejaus kuratorius Sankaras Chatterjee teigė, kad tokią išvadą padarė išanalizavęs informaciją apie ankstyvąją mūsų planetos geologinę istoriją ir palyginęs šią informaciją. duomenų su įvairiomis cheminės evoliucijos teorijomis.

Ekspertas mano, kad toks požiūris leidžia paaiškinti vieną labiausiai paslėptų ir nepilnai ištirtų laikotarpių mūsų planetos istorijoje. Daugelio geologų teigimu, didžioji dalis kosminių „bombardavimų“, kuriuose dalyvavo kometos ir meteoritai, įvyko maždaug prieš 4 milijardus metų. Chatterjee mano, kad ankstyviausia gyvybė Žemėje susiformavo krateriuose, paliktuose krentančių meteoritų ir kometų. Ir greičiausiai tai įvyko „vėlyvojo sunkaus bombardavimo“ laikotarpiu (prieš 3,8–4,1 mlrd. metų), kai smarkiai išaugo mažų kosminių objektų susidūrimas su mūsų planeta. Tuo metu buvo keli tūkstančiai kometų kritimo atvejų. Įdomu tai, kad šią teoriją netiesiogiai palaiko Nicos modelis. Pagal jį tikrasis kometų ir meteoritų, tuo metu turėjusių nukristi į Žemę, skaičius atitinka realus skaičius kraterius Mėnulyje, kurie savo ruožtu veikė kaip savotiškas mūsų planetos skydas ir neleido begaliniam bombardavimui ją sunaikinti.

Kai kurie mokslininkai teigia, kad šio bombardavimo rezultatas – gyvybės kolonizacija Žemės vandenynuose. Tačiau keli tyrimai šia tema rodo, kad mūsų planeta turi daugiau vandens atsargų nei turėtų. Ir šis perteklius priskiriamas kometoms, kurios atkeliavo pas mus iš Oorto debesies, kuris tariamai yra viename šviesmetis iš mūsų.

Chatterjee pabrėžia, kad šių susidūrimų sukurti krateriai buvo užpildyti ištirpusiu vandeniu iš pačių kometų, taip pat būtinų cheminių statybinių blokų, reikalingų paprastiems organizmams formuotis. Kartu mokslininkas mano, kad tos vietos, kuriose gyvybė neatsirado net po tokio bombardavimo, tiesiog pasirodė tam netinkamos.

„Kai Žemė susiformavo maždaug prieš 4,5 milijardo metų, ji buvo visiškai netinkama joje atsirasti gyviems organizmams. Tai buvo tikras verdantis ugnikalnių, nuodingų karštų dujų ir ant jo nuolat krintančių meteoritų katilas“, – cituodamas mokslininką rašo internetinis žurnalas „AstroBiology“.

„Ir po milijardo metų ji tapo tylia ir ramia planeta, turtinga didžiulių vandens atsargų, kurioje gyveno įvairūs mikrobų gyvybės atstovai – visų gyvų dalykų protėviai.

Gyvybė Žemėje galėjo atsirasti dėl molio

Grupė mokslininkų, vadovaujama Dan Luo iš Kornelio universiteto, iškėlė hipotezę, kad paprastas molis gali būti senovinių biomolekulių koncentratorius.

Iš pradžių mokslininkams nerūpėjo gyvybės kilmės problema – jie ieškojo būdo, kaip padidinti beląstelinių baltymų sintezės sistemų efektyvumą. Užuot leidę DNR ir ją palaikantiems baltymams laisvai plūduriuoti reakcijos mišinyje, mokslininkai bandė priversti juos į hidrogelio daleles. Šis hidrogelis, kaip kempinė, absorbavo reakcijos mišinį, sorbavo reikalingas molekules ir dėl to visi reikalingi komponentai buvo užfiksuoti mažame tūryje – panašiai, kaip vyksta ląstelėje.

Tada tyrimo autoriai bandė naudoti molį kaip nebrangų hidrogelio pakaitalą. Molio dalelės pasirodė panašios į hidrogelio daleles, tapdamos savotiškais mikroreaktoriais sąveikaujančioms biomolekulėms.

Tokius rezultatus gavę mokslininkai negalėjo neprisiminti gyvybės kilmės problemos. Molio dalelės, turinčios savo gebėjimą sorbuoti biomolekules, iš tikrųjų galėtų būti pirmieji bioreaktoriai pačioms pirmosioms biomolekulėms, kol jos dar neįgijo membranų. Šią hipotezę patvirtina ir tai, kad silikatai ir kiti mineralai iš uolienų, kad susidarytų molis, prasidėjo, geologiniais skaičiavimais, prieš pat, kaip teigia biologai, seniausios biomolekulės pradėjus jungtis į protoląsteles.

Vandenyje, o tiksliau tirpale, mažai kas galėtų nutikti, nes tirpale procesai yra absoliučiai chaotiški, o visi junginiai labai nestabilūs. Šiuolaikinio mokslo molis – tiksliau dalelių paviršius molio mineralai- laikomas matrica, ant kurios gali susidaryti pirminiai polimerai. Tačiau tai taip pat tik viena iš daugelio hipotezių, kurių kiekviena turi savo stipriąsias ir silpnąsias puses. Tačiau norint visu mastu imituoti gyvybės kilmę, iš tikrųjų reikia būti Dievu. Nors Vakaruose šiandien jau pasirodo straipsniai pavadinimais „Ląstelių konstrukcija“ arba „Ląstelių modeliavimas“. Pavyzdžiui, vienas iš paskutiniųjų Nobelio premijos laureatai Jamesas Szostakas dabar aktyviai bando sukurti efektyvius ląstelių modelius, kurie dauginasi patys ir atkuria savo rūšį.