בשלבים הראשוניים של הפיתוח של חיים על פני כדור הארץ

מדעי הטבע נועדו לסייע לאנושות לדעת בתור עצמנו ואת העולם סביבנו, וכמובן, כדי לברר כיצד על הפלנטה שלנו מקורו החיים בכל צורותיה וגילוייה. מבלי להיכנס הדוגמא הדתית של יצירת הכח הרוחני הגבוה ביותר - אלוהים, נלמדים את ההשערה על מוצאם של חומר חי, המפעילה ביולוגיה. השלבים העיקריים של התפתחות החיים על כדור הארץ יעזרו לנו לגלות את הבעיה מהמוצא והתגלותו בעולם.

מדעני ייצוג על האבולוציה של חיות ברות

אם אנחנו מתאספים יחד כל מיני אורגניזמים, הן מודרני נכחד, אתה מקבל מספר אסטרונומי - ממיליארד מינים. אין זה מפתיע כי מדענים, שחיו בזמנים שונים, ביקשו לזהות את השלבים העיקריים בהתפתחות החיים על פני כדור הארץ, מה שמוביל להופעת סוגים אלה של אורגניזמים חיים, כמו גם היווצרות של תמונות מודרניות של הטבע. מייסד הטקסונומיה קרל לינים במאה ה -18 על בסיס העקרונות של מדע זה "לחיות מן החי," אשר טען כי חיים יכולים לנבוע רק חומר חי קיימים. לינאוס לא מאפשר אפילו שמץ של הדור הספונטני כביכול של אורגניזמים. הביולוג הגרמני ארנסט הקל הציע לראשונה את הרעיון של monophyletic - מקורם של כל היצורים החיים מאב קדמון יחיד. ז'אן-בטיסט למארק גם מגן על הרעיון של טופס האבות החד-התאי, הקרות אשר התרחש בשלבים המוקדמים של התפתחות חיים על פני כדור הארץ. בסיכום כל האמור לעיל, ניתן לטעון כי המדע הקיים על ההשערה מוצא החיים מסווגים לשתי קבוצות. ראשית - abiogenic, והיא כוללת רעיונות לגבי היווצרות של חומר חי מן הטבע הדומם (אלכסנדר אופרין, הולדיין, ד, ס מילר). אחרים - ביוגני, כולל הרעיון של הופעת היצורים החיים רק על ידי בני מינם (פירכו, לינאוס, דרווין).

אם האורגניזמים העיקרי היה צורת אבות נפוצה

השלבים הראשונים של התפתחות חיים על פני כדור הארץ, וזה אביוטי (הכימי), אזי תקופת הופעתו של biopolymers (חלבונים וחומצות גרעין) שנקראים prebiological ולבסוף, בשלב של אבולוציה ביולוגית (היווצרות של אורגניזמים העיקרי חד-תאיים). הם מוזגו בשם biopoeza. כמה חוקרים (למשל, ד ברנל, ס מילר) הציעו את הרעיון של progenote - קדמון, שממנו הקדומים, eubacteria, תאי בעלי הגרעין. אחרים חוקרים מאמינים כי אאוקריוטים צצו לא מן progenote, והיו תוצאה של סימביוזה, או נוצר כתוצאה משינויים protobionts הממברנה החיצונית. קח שערה זו ביתר פירוט.

ההשערה של Oparin - והאלדיין

בין הגירסות מדעיות רבות, מנסה להסביר את התופעה, מוכרים למדע כשלב טרום ביולוגי של התפתחות עולם החיים, coacervate ההשערה הפופולרי מאוד יורד. הוא גיבש ידי א מדען רוסי I. Oparinym. רעיונות דומים הובעו על ידי החוקר הבריטי ד והאלדיין. רעיונות מדענים הדהדו עם הידוע ארוך השערת ביולוגיה של היווצרות הספונטנית של חיים.

המהות של ההשערה של coacervates

אקדמית Oparin הציע כי הקבוצה של מולקולות של תרכובות אורגניות, הנובע תהליכי השלב הכימיים יכולה ליצור עור צפוף מספיק. לפיכך, הם הופרדו במרק הבראשיתי - סביבת המים של אוקיינוס עתיק. קבוצות אלו של מדען מולקולות בשם coacervates. הם היו מסוגלים קיום עצמאי, המשך שיתוף של הפתרון העיקרי. לקבלה חשובה מאוד, על פי Oparin, את המאפיינים של coacervates מטופלים יכלו לגדול פיצול (רפרודוקציה). ד הולדיין, הסתמך על חוויות מילר-יורים, אשר הושגו חומרים אורגניים מורכבים בניסוי מתערובת של מתאן, אמוניה, מימן, פחמן דו חמצני. היא כללה מולקולות חומצת אמינו וסוכרים פשוטים. זה הוביל את האפשרות של מבנים נפרדים - probiontov.

לדברי Oparin ו הולדיין, בשלבים הראשוניים של הפיתוח של חיים על פני כדור הארץ, המוביל להיווצרות של מתחמים עיקריים - ובתאים, ספק את הבסיס לתהליך הנוסף של התפתחות החומר חי. יצוין כי עבור ניסויים מדענים מדומה בהצלחה את התנאים הטובים שעשויים להיות באטמוספירה ואת האוקיינוסים בפריימריז, כלומר טמפרטורה ולחץ גבוהים, קרינה מייננת התפרקויות חשמליות.

Probionty ותכונותיהם

בשלבים המוקדמים ביותר של התפתחות חיים על פני כדור הארץ - האדן, Archean ולאחר מכן, סמנו את המעבר מן coacervates ארגון עצמי (probiontov) אל תאי חיים העיקריים. הוא התאפשר הודות המאפיינים הייחודיים probiontov: היכולת ליצור ממברנות מבודדים, האפשרות של הצורות הפשוטות של רבייה, חילופי בסיסית בתהליך הסביבה החיצוני. מולקולות nucleoprotein התארגנות עצמית, נובע הבמה הכימית, הניתנות ביטוי probiontov הנכסים החשובים ביותר של חומר חי - היכולת להעביר מידע גנטי.

מאפייני היצורים החיים הראשונים

במשך זמן רב (לפני כ -3.5 מיליארד שנים) נוצרו משקעים בהם עקבות של חיים אורגניים נמצאו. הם היו בצורת שאריות כחוליות ופצצות גיר mureinovyh קירות תא החיידק. תנאים גיאוכימיות ב ליתוספירה עידן Archean משתנים כל זמן, ולכן פרוקריוטים האקולוגי העיקרי להתאים להם על ידי ההצטברות של וריאנטים פנוטיפי רבים. הפוטוסינתזה מתבצעת על ידי האצות הכחולות-ירוקות (כחוליות), ספק שינוי מהותי בהרכב הגז של האווירה הבראשיתית של כדור הארץ, מה שמאפשר לבני פלט נוספים של גידול מימי ביבשה. פעילות אורגניזמים פרוקריוטים ראשון, והם היו בעיקר חיידקי גופרית וברזל, גרמו להיווצרות לא רק של משקעים, אבל כמו נפט וגז טבעי.

למה התאפשר הופעתה של תאים איקריוטיים

כפי שהזכרנו קודם לכן, פעילות הפוטוסינתזה של חיידקי גופרית ירוקים וסגולים וחיידקי ברזל תרמה להיווצרות של המגן של שכבת האוזון ואת הופעתה של תאי איקריוטיים אירוביים. במילות אחרות, 3 בשלבים הראשונים של חיי העולם הובילו להיווצרות של biocenosis המכיל אורגניזמים איקריוטיים חדים-תאיים ו תאיים. רוב המדענים נוטים להאמין כי המראה שלהם התרחש כ 600 מ'שנים. בתחילה אורגניזמים גרעיניים היו מיוצגים על ידי צורות שׁוֹטָנִית חד-תאית. כתוצאת הסטייה מהם הגיעו הצמחים הראשונים - אצות פרוטוזואה ופטריות. דעה מעניינת של כמה חוקרים כי פרוקריוטים הם למבוי סתום אבולוציוני, כי הם לא השתנו הרבה בשלבים המוקדמים של התפתחות החיים על פני כדור הארץ. ביולוגיה מעמידה קדימה שתי סיבות לחוסר התפתחות האבולוציונית של יצורים הלא-גרעיניים.

הראשון שבהם נוגע חוסר היכולת של תאים פרוקריוטים כדי לשפר את הארגון ואת הבידול. הסיבה השנייה - קשים פרוקריוטים חומר תורשתי נוקשים שהוגשו רק מולקולת הדנ"א עגולה, הנקראים פלסמיד.

סימביוזה, אשר הובילה לשינויים מהפכניים בטבע

מראה של תאי בעלי גרעין בחוגים מדעיים להסביר עמדת תאוריה האנדוסימביוטית - התאוריה המוצעת על ידי א Shimperom. מאז הקמת גרעין התא, בנוכחות המהווה את התכונה העיקרית של אאוקריוטים, כמו גם ההיווצרות של מיטוכונדריה כלורופלסטים התאפשרה הודות טרנספורמציה של חיידקים אירוביים מסוימים. חדירה לתא עיקרי עם קרום נפרד חומר גנטי, החיידקים מסונכרנים חילוף החומרים שלו עם התא המארח. כתוצאה מכך, הם איבדו את היכולת קיום עצמאי מחוץ לתא והחל אברונים חובה שלה. ראוי לציין את ההשערה כי שמסביר את המראה של כלורופלסטים. אתה לא יכול לשכוח כי מוצאו של אברונים אלה הבטיח תזונת תופעת אוטוטרופי פוטוסינתזה. בעקבות א Shimperom ידוע כגון מדענים רוסים כמו KS Merezhkovsky, BM קוזו-Polyansky ואחרים הפנו את תשומת לב לקבוצה של חיידקים פוטוסינתטיים המסוגלים סימביוזה עם תאי heterotrophic. לאחר בציטופלסמה, כנראה שהם מתבוללים עם חילוף החומרים התאי ולתפקד כמו אברונים פלדה, כלורופלסטים שנקרא מאוחר יותר. עצמם תאים heterotrophic להשתנות והפכו אצות ירוקות חד-תאיים, והפך אאוקריוטים אוטוטרופי הראשון.

Biogeocoenoses Vendian

לכן, את קיומן של מספר סוגים של אורגניזמים שאינם גרעיניים - חיידקים - יכול להוביל להיווצרות של מערכת חיה חדשה - התא איקריוטיים. המשך ללמוד בשלבים המוקדמים של התפתחות החיים על פני כדור הארץ, הבה Vendian גיל Proterozoic, שהחליף את Archean. בסביבה המימית, - הערש העיקרי של חיים על פני כדור הארץ, biogeocoenoses הראשון נוצר. מפיקים הם היו חיידקים פוטוסינתטיים ואצות ירוקות unicellular הקולוניאליות.

הם בודדו חמצן, מסונתז חומרים אורגניים המשמשים אורגניזמים heterotrophic: פרוטוזואה unicellular וצורות תאיות: coelenterates ו קדום. תקופת Vendian וכלה בשלבים הראשונים של התפתחות החיים על פני כדור הארץ. Eram והתקופה שלאחריו, היו צריכים ליישם נוסף לתהליכי האבולוציה של חיים בטבע, כולן מבוססות על הווריאציה הגנטית וברירה טבעית.