A biológiai evolúció kezdeti szakaszai. Az első élő szervezetek

Gyerekkorom óta van a polcomon egy érdekes könyv bolygónk történetéről, amit a gyerekeim már olvasnak. Megpróbálom röviden átadni, amire emlékszem, és elmondom, mikor jelentek meg élő szervezetek.

Mikor jelentek meg az első élő szervezetek?

Az eredet számos kedvező körülmény miatt következett be, legkésőbb 3,5 milliárd évvel ezelőtt - az archeai korszakban. Az élővilág első képviselői a legegyszerűbb szerkezettel rendelkeztek, de ennek eredményeként fokozatosan természetes szelekció olyan körülmények merültek fel, amelyek megnehezítik az élőlények szerveződését. Ez teljesen új formák megjelenéséhez vezetett.

Tehát az élet fejlődésének következő időszakai úgy néznek ki alábbiak szerint:

• Proterozoikum - az első primitív többsejtű szervezetek, például puhatestűek és férgek létezésének kezdete. Ezenkívül az algák, az összetett növények ősei, az óceánokban fejlődtek ki;
• A paleozoikum a tengerek elöntésének és a szárazföld körvonalainak jelentős változásainak időszaka, ami a legtöbb állat és növény részleges kihalásához vezetett;
• mezozoikum - új kör az élet fejlődésében, amelyet a fajok tömegének megjelenése kísér, majd progresszív módosulás;
• A kainozoikum - különösen fontos szakasz - a főemlősök megjelenése és az ember fejlődése belőlük. Ebben az időben a bolygó felvette a számunkra ismerős szárazföldi körvonalakat.

Hogyan néztek ki az első élőlények?

Az első lények kis fehérjecsomók voltak, teljesen védve minden befolyástól. A legtöbb meghalt, de a túlélők alkalmazkodni kényszerültek, ami az evolúció kezdetét jelentette.

Az első organizmusok egyszerűsége ellenére fontos képességekkel rendelkeztek:

• reprodukció;
• anyagok felszívódása a környezetből.

Szerencsésnek mondhatjuk magunkat – bolygónk történetében gyakorlatilag nem történt radikális éghajlatváltozás. IN egyébként még egy kis hőmérséklet-változás is elpusztíthat egy kis életet, ami azt jelenti, hogy az ember nem jelenik meg. Az első élőlényeknek sem csontvázuk, sem héjuk nem volt, így a tudósok számára meglehetősen nehéz nyomon követni a történelmet a geológiai lelőhelyeken keresztül. Az egyetlen dolog, ami lehetővé teszi számunkra, hogy állítsuk az archean életéről, az az ősi kristályokban lévő gázbuborékok tartalma.

Események

A tudósok felfedezték bolygónkon az élet legrégebbi jeleit. Mikroorganizmusok nyomait találták Ausztrália északnyugati kőzeteiben, amelyek a szakértők szerint 3 millió 500 000 000 évesek.

Az első élő szervezetek a Földön

A Pilbara régió üledékes kőzeteiben összetett mikro-ökoszisztéma bizonyítékát találták Nyugat-Ausztrália. Ezt a területet ismerik a régészek, köszönhetően a Föld legrégebbi, különböző eredetű képződményei.

„Elmondhatjuk, hogy a mikroorganizmusok talált nyomai minden valószínűség szerint a legrégebbi bizonyítékok a bolygónk életére” – mondja a fontos felfedezést szerző egyik kutató, David Wacey, az Ausztrál Egyetem professzora.

A professzor a Telegraphnak adott interjújában magabiztosan állítja, hogy az ilyen leletek és felfedezések arra utalnak több milliárd évvel ezelőtt élet a földön létezett.

Érdemes hozzátenni, hogy vannak más bizonyítékok is arra vonatkozóan, hogy bolygónkon több milliárd évvel ezelőtt éltek élő szervezetek. Általánosan elfogadott, hogy a legrégebbi mikroorganizmusokat itt találták meg sziklák Grönland.

Ezeket a köveket azonban annyira eltorzította az idő és természeti viszonyok hogy nagyon nehéz, szinte lehetetlen bármi konkrétat mondani róluk.

A Pilbarában található mikroorganizmusok mikroszkóp alatt könnyen láthatók. Speciális műszerek segítségével a szakemberek könnyedén meghatározhatták életkorukat, illetve megfigyelhették hogyan lépnek kölcsönhatásba a baktériumok a sziklák felületével, amelyeken élnek.

Fontos tudományos felfedezés

Welsey professzor szerint magukat a mikroorganizmusok sejtjeit nem lehet látni. A tudósok azonban meg tudták látni ezen organizmusok nyomait. Port Hedland városától nem messze, egy sziklás területen a kutatók nyilvánvalót fedeztek fel az élet bizonyítéka bolygónkon évmilliárdokkal ezelőtt.

Ezeket az organizmusokat nem láthatjuk, mert nagyon kicsik, de a természet biztosítja a lehetőség, hogy megtekintsünk olyan nagyméretű építményeket, amelyeket mikroorganizmusok építettek fel, mielőtt meghalnának.

Az ilyen jellegű eredmények nagy értéket képviselnek a tudomány számára. Speciális mikroszkópok segítségével a tudósok azt látják, ami az emberi szem számára láthatatlan.

A szerves anyagok, amelyek lényegében mikroorganizmusok, lebomlanak, és valójában sejtekké alakulnak. Ennek eredményeként láthatjuk a tömeget, szén-anyagban gazdag.

Egy ausztrál és egyesült államokbeli tudóscsoport úgy véli, hogy az ilyen vizsgálatok eredményei segítenek meghatározni, van-e élet egyes bolygókon, és ha igen, milyen szervezetek élnek más civilizációkban.

Wesley professzor magabiztosan beszél arról, hogy az ilyen felfedezések segítenek megérteni az életet, annak eredetét a bolygónkon, milyen környezetben fejlődött, tanulhatunk néhányat. fontos dátumok, amely a Föld fejlődésének egyik vagy másik folyamatát befolyásolta.

Tudományos felfedezések 2013

1. A kromoszómális csontváz „cérnametéltekből” áll

Mike Peters és munkatársai a Molekuláris Patológiai Kutatóintézetből megállapították, hogy a kromoszóma egy fehérjekohezinen alapuló molekuláris vázból áll. A Nature folyóiratban megjelent egy cikk ennek a fehérjének a felfedezéséről.

2. Vas összenyomása lézerrel

Fizikusok Rochesterből kutatóközpont Az Omega lézer használatával elképesztő eredményeket értünk el. Egy innovatív módszernek köszönhetően a kutatóknak sikerült összenyomni a vasat.

Nanomásodperceken belül 5,6 millió atmoszférának megfelelő nyomást gyakoroltak a fémre. Magát a kísérletet és annak eredményeit a "Physical Review Letters" folyóiratban tették közzé.

3. Kék csirke tojás

A tojás színe az eredmény génmutáció. A Nottinghami Egyetem szakértőinek sikerült felismerniük azt a genetikai mutációt, amely miatt bizonyos csirkefajták kék tojást tojtak.

Egyébként az ilyen szokatlan színű tojás a legújabb divat, és nagyon népszerű termék az ínyencek körében.

A szakértők szerint a hagyományos fehér és barna tojásokhoz képest a kék tojás különösen kifinomult ízű.

4. Állítsa le a lámpát egy percre

A Darmstadti Egyetem kutatói egy percre leállították a lámpát. Az ilyen felfedezéseknek és kísérleteknek köszönhetően ablakok nyílnak a tudomány eddig feltáratlan zugaiba, ill kvantumfizika megszűnik rejtély lenni.

5. A leégés okozta fájdalom enyhítésének módja

Az amerikai orvosok szenzációs projektet indítottak, amihez hasonló még soha nem volt. Szakértők szerint, ha a TRPV 4 gén sérült, fájdalom a leégés azonnal és teljesen elmúlik.

Egy ilyen felfedezés lehetővé teszi egy barnító termék létrehozását a jövőben, vagy segít elkerülni a leégést.

Az első élő szervezetek heterotrófok voltak, és energiaforrásként (élelmiszerként) használták szerves vegyületek, oldott formában az elsődleges óceán vizeiben található.

Mivel a Föld légkörében nem volt szabad oxigén, anaerob (oxigénmentes) típusú cseréjük volt, melynek hatékonysága alacsony. A megjelenés minden több a heterotróf szervezetek az elsődleges óceán vizeinek kimerüléséhez vezettek, egyre kevesebb kész organizmus maradt benne szerves anyag amelyet élelmezésre lehetne használni.

Ilyen körülmények között előnyös helyzetbe kerültek azok az élőlények, amelyek megszerezték azt a képességet, hogy a fényenergiát szervetlen anyagokból, nevezetesen a légkör CO2-ból és N2-ből történő szerves anyagok szintézisére használják fel. De a légkörben lévő CO2 és N2 inert oxidált állapotban van, és ahhoz, hogy részt tudjanak venni kémiai reakciók, helyre kell állítani őket, vagyis más vegyületekből elektronokat kell átvinni hozzájuk.

Az elektronok egyik vegyületből a másikba való átvitelének funkcióját láthatóan egy fényaktivált pigmentkomplex, a modern klorofill elődje látta el. Úgy tartják, hogy az egyik első elektronforrás (donor) a hidrogén-szulfid H2S volt. Ennek eredményeként elemi kén képződik, és hidrogént használnak a szén-dioxid szénhidráttá redukálására.

Más vegyületek, beleértve a szerves vegyületeket is, felhasználhatók hidrogéndonorként. Az ilyen típusú fotoszintézis során oxigén nem szabadul fel. A fotoszintézis az anaerob szervezetekben egy nagyon korai szakaszbanélettörténetek, ők hosszú ideig oxigénmentes környezetben létezett. Ilyen anaerob fotoszintetikus szervezetek a mai napig fennmaradtak, például a lila kénbaktériumok. Nagyon fontos megjegyezni, hogy a leke pigment komplexe hasonló a zöld növények pigmentjéhez - a klorofillhoz

Az evolúció következő lépése az volt, hogy a fotoszintetikus organizmusok elsajátították a víz hidrogénforrásként való felhasználásának képességét. A CO2 ilyen organizmusok általi autotróf abszorpcióját a szabad oxigén felszabadulása kísérte. Azóta az oxigén fokozatosan elkezdett felhalmozódni a Föld légkörében. Geológiai adatok szerint már 2,7 milliárd évvel ezelőtt a légkörben ben kis mennyiségben volt szabad oxigén.

Az első fotoszintetikus organizmusok, amelyek oxigént bocsátottak ki a légkörbe cianobaktériumok(cianeák, más néven kék zöld algák). A cianobaktériumok a nitrogént is képesek elnyelni a légkörből.

Körülbelül 2,1 milliárd évvel ezelőtt létezett az összes ma ismert fotoszintetikus prokarióta. Ekkorra nyilvánvalóan aerob típusú anyagcserével rendelkező organizmusok keletkeztek. Átmenet az elsődleges redukáló atmoszférából az oxigént tartalmazó környezetbe mind az élőlények evolúciójában, mind az ásványok átalakulásában. Először is, az oxigén felszabadult a légkörbe a felső rétegeiben erős hatása alatt ultraibolya sugárzás A nap aktív ózonná (Oz) alakul, amely képes elnyelni a legtöbb kemény - rövid hullám - ultraibolya sugarak, romboló hatású az összetett szerves vegyületekre. Másodszor, szabad oxigén jelenlétében felmerül egy energetikailag kedvezőbb oxigén típusú anyagcsere, azaz aerob baktériumok megjelenésének lehetősége. Így a Földön a szabad oxigén képződése által előidézett két tényező az élőlények számtalan új formáját és azok szélesebb körű környezethasználatát eredményezte.

Hogyan hatott a felhalmozódás molekuláris oxigén a légkörben a földi életet létrehozó anaerob szervezeteken? Benne találták magukat előnyös pozíció. Egy részük kihalt, mások oxigénhiányos élőhelyet találtak, és ott folytatták az anaerob létet.

Megint mások szimbiózisba léptek az aerob sejtekkel. Így keletkeztek az eukarióta sejtek. Esszencia szimbiotikus hipotézis az eukarióták eredetéről

a következő. Úgy gondolják, hogy az amőbaszerű nagy heterotróf sejtek szolgáltak a szimbiózis alapjául. A táplálkozás során a benne található szerves molekulákkal együtt környezet

, kisméretű, baktériumszerű aerob sejteket is megragadhatnak, amelyek képesek oxigént lélegezni. Az ilyen baktériumok a gazdasejt belsejében is működhetnek, energiát termelve.

Azok az amőbaszerű ragadozók, akiknek testében az aerob baktériumok sértetlenül maradtak, előnyösebb helyzetbe kerültek, mint az anaerob módon energiát kapó sejtek. Ezt követően a szimbionta baktériumok mitokondriumokká alakultak. A mitokondriumok kialakulásának ilyen útjának lehetőségét jelzi, hogy korunkban léteznek olyan amőbák, amelyek nem rendelkeznek mitokondriummal. Szerepüket a szimbionta baktériumok töltik be. Amikor a szimbionták egy másik csoportja, a modern spirochetákhoz hasonló flagellaszerű baktériumok tapadtak a gazdasejt felszínéhez, a mobilitás és a táplálékkeresési képesség egy ilyen sejtben meredeken megnőtt. Így keletkeztek a primitív állati sejtek - az élő flagellated protozoonok elődei.

Így az élet megjelenése a Földön természetes, megjelenése a bolygónkon lezajlott hosszú kémiai evolúciós folyamathoz kapcsolódik.

A szervezetet a környezetétől elválasztó szerkezet - egy membrán - kialakulása hozzájárult az élő szervezetek megjelenéséhez és a kezdetet jelentette. biológiai evolúció. Mind a primitív élőlények, amelyek körülbelül 3 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek, és az összetettebbek is, szervezetük középpontjában egy sejt található. Ezért a sejt az szerkezeti egység minden élő szervezet, függetlenül azok szerveződési szintjétől.

Ezek a fő jellemzői a megjelenés és kezdeti szakaszaiban az élet fejlődése a Földön.

Az első élő szervezetek az archeanus korszakban jelentek meg. Heterotrófok voltak, és az „elsődleges húslevesből” származó szerves vegyületeket használták élelmiszerként. Első bolygónk lakói voltak anaerob baktériumok . A legfontosabb szakasz az élet kialakulása a Földön a fotoszintézis kialakulásához kapcsolódik, ami a szétválást okozza szerves világ növénybe és állatba. Az első fotoszintetikus organizmusok a prokarióta (prenukleáris) cianobaktériumok és a kék-zöld algák voltak. Az akkor megjelent eukarióta zöldalgák szabad oxigént bocsátottak a légkörbe az óceánból, ami hozzájárult az oxigénes környezetben élni képes baktériumok megjelenéséhez. Ugyanakkor az archeai proterozoikum korszakának határán további két jelentős evolúciós esemény történt - szexuális folyamat és többsejtűség.

Az utolsó két aromorfózis jelentésének pontosabb elképzeléséhez nézzük meg őket részletesebben. Minden új mutáció azonnal megnyilvánul a fenotípusában. Ha egy mutáció előnyös, akkor szelekcióval megőrzi, ha káros, akkor szelekcióval eliminálódik. A haploid organizmusok folyamatosan alkalmazkodnak környezetükhöz, de alapvetően új jellemzőket, tulajdonságokat nem fejlesztenek ki. A szexuális folyamat drámaian megnöveli a környezeti feltételekhez való alkalmazkodás lehetőségét, a számtalan kromoszómák kombinációjának köszönhetően. Diploidia, amely a kialakult sejtmaggal egyidejűleg keletkezett, lehetővé teszi a mutációk heterozigóta állapotban való megőrzését és felhasználását tartalék örökletes változékonyság további evolúciós átalakulásokhoz. Emellett heterozigóta állapotban számos mutáció gyakran növeli az egyedek életképességét, és ezáltal növeli esélyeiket a létért való küzdelemben.

A diploiditás megjelenése és genetikai sokféleség az egysejtű eukarióták egyrészt meghatározták a sejtek szerkezetének heterogenitását és kolóniákban való asszociációját, másrészt a telep sejtjei közötti „munkamegosztás” lehetőségét, i. többsejtű élőlények kialakulása. A sejtfunkciók szétválása az első gyarmati többsejtű szervezetekben az elsődleges szövetek - ektoderma és endoderma - kialakulásához vezetett, ami később lehetővé tette összetett szervek és szervrendszerek kialakulását. A sejtek közötti interakció javítása, először érintkezés, majd idegi és endokrin rendszerek biztosította a többsejtűek létezését

a test egésze.

Az első többsejtű szervezetek evolúciós átalakulásának útja eltérő volt. Néhányan ülő életmódra váltottak, és olyan organizmusokká váltak, mint szivacsok. Mások csillók segítségével kúszni kezdtek. Tőlük jött laposférgek. Megint mások megtartották az úszó életmódot, szájukat szerezték meg, és coelenterates kialakulásához vezettek.

3. A Föld története a szerves élet megjelenésétől az ember megjelenéséig három nagy korszakra oszlik - egymástól élesen eltérő korszakokra, amelyek neveket: paleozoikum - ősi élet, mezozoikum - középső, neozoikum - új élet .

Ezek közül időben a legnagyobb a paleozoikum, néha két részre oszlik: a korai paleozoikumra és a későire, mivel a késői csillagászati, geológiai, éghajlati és florisztikai viszonyok élesen eltérnek a koraitól. Az elsőbe tartozik: kambrium, szilur és devon s, a másodikban - karbon és perm.

A paleozoikum előtt volt Archeai korszak, de akkor még nem volt élet. Az első élet a Földön az algák és általában a növények. Az első algák a vízben keletkeztek: úgy tűnik modern tudomány az első szerves élet megjelenése, és csak később jelennek meg az algákkal táplálkozó puhatestűek.

Az algák talajfűvé, az óriásfüvek a paleozoikum fűszerű fáivá alakulnak.

A devon korszakban jelenik meg a Földön buja növényzet, a vízben pedig az élet kis képviselői formájában: protozoonok, trilobitok stb. Meleg klíma - mindenben földgolyó, mert még nem modern égbolt napjával, holdjával és csillagaival; mindent sűrű, rosszul áteresztő, erős vízgőz köd borított, amely még mindig óriási mennyiségben vette körül a földet, és csak egy része telepedett meg vizes medencékóceánok. A föld átrohan a hideg kozmikus téren, de akkor meleg, áthatolhatatlan burokba öltözött. Az üvegházhatás miatt a teljes korai paleozoikum, még a karbon időszakot is beleértve, melegvizű növény- és állatvilággal rendelkezik az egész földön: mind a Svalbardon, mind az Antarktiszon - lerakódások mindenhol megtalálhatók. szén, amely egy termék trópusi erdő, mindenhol meleg víz volt tengeri fauna. Ekkor a nap sugarai nem hatoltak be közvetlenül a földbe, hanem alatta megtörtek ismert szög gőzökön át, és másképp világított akkor, mint most: az éjszaka nem volt olyan sötét és nem olyan hosszú, és a nappal sem volt olyan fényes. A nappalok rövidebbek voltak, mint ma. Nem volt sem tél, sem nyár, ennek továbbra sincsenek csillagászati ​​vagy geofizikai okai. A széntelepek olyan fákból állnak, amelyek nem rendelkeznek növekedési gyűrűkkel, szerkezetük csőszerű, mint a fű, és nem gyűrű alakú. Ez azt jelenti, hogy nem voltak évszakok. Nem voltak klímazónák, az üvegházhatás miatt is.

A modern őslénytan már kellőképpen tanulmányozta a kambriumi időszak összes élőlényét: körülbelül ezret különféle típusok puhatestűek, de van okunk azt hinni, hogy az első növényzet, sőt az első puhatestűek is az archeai korszak végén jelentek meg.

A következő, szilur korszakban a puhatestűek száma 10 000 fajtára növekszik, a devon korban pedig megjelennek a tüdőhalak, vagyis olyan halak, amelyeknek nincs gerince, de héjjal borítják, pl. átmeneti forma a kagylótól a halig. Kopoltyúkkal és tüdővel is lélegeztek. Kísérletet tesznek arra, hogy földlakókká váljanak, de ezt nem nekik kell megtenniük. A tengerről a szárazföldre való átmenetet a kétéltűek végzik, a gerincesek, például a kétéltű gyíkok osztályából.

A gyíkok első képviselője - az archeoszaurusz - a paleozoikum végén jelenik meg, és a mezozoikum korszak elején, a triász időszakban kezd kifejlődni.

Megkülönböztető tulajdonságok Paleozoikus: a fényt nem választották el a sötétségtől a köztes állapot, a világosság és a sötétség, a nappal és az éjszaka között, részben meghosszabbodott a karbon kezdetéig. Az égen nem látszottak világítótestek. Nem voltak évszakok vagy éghajlati zónák.

Bizonyíték: növekedési gyűrűk hiánya a paleozoikum fákon, kivéve az utolsót, Permi időszak első megjelenésükkor az összes csőszerű törzsszerkezetű lágyszárú fa eltűnése abból az időből; a trópusi növényzet elterjedése a föld teljes felületén, beleértve a sarkokat is; ugyanaz a hőszerető fauna az egész földön; gigantikus mennyiségű szénlerakódások kialakulása a közvetlen napsugárzáshoz nem alkalmazkodott, az ultraibolya sugárzás által természetesen elszenesedett és elpusztult fűszerű erdők pusztulása következtében, napsugárzás hogyan szenesedik el a fű egy forró nyáron, szárazság idején.

Mivel a perm időszak jelennek meg éghajlati övezetek valamint a későbbi, éghajlati övezetekhez eltérően alkalmazkodó növény- és állatvilág eloszlása.

A Föld életében a következő időszak a teljes mezozoikum korszaknak felel meg, vagyis a triász, jura és kréta időszakoknak. Ez volt az állatvilág virágkora. A hüllők legkülönfélébb és legbizarrabb formái lakták a Földet. Mindketten a tengerben, a szárazföldön és a levegőben voltak. Meg kell jegyezni, hogy a rovarok egész osztálya a paleozoikum végén jelent meg, és sokszor nagyobbak voltak, mint mai leszármazottai.

Az első madarak a jura időszakban jelennek meg. Nemcsak mennyiségileg szaporodtak, hanem benn is különféle típusok. Az egyik madárfaj saját jellegzetességekkel rendelkező fiókákat adott világra, amiből egy új madárfaj született, amely viszont nem teljesen hasonlít rájuk. Így alakult ki az élőlények sokszínű világa. Egyes pillanatokban egészen elképesztő metamorfózisok történtek.

A paleontológusok sok példányt ismernek a madarak fejlődésének különböző szakaszaiban, és nincs köztük egyetlen köztes faj sem: ezek a pterodactyls, az archeopteryxes és a teljesen fejlett madarak.

A pterodactyls félig madarak, félig hüllők. Ez egy gyík, akinek a lábujjai nagyon kifejlődtek, és membránok jelentek meg közöttük, pl denevér. De a következő generáció, amely megtartotta ugyanazt a hosszú gerincet, amelynek mindkét oldalán toll nőtt, élesen különbözik elődeitől. A testet és a szárnyakat tollak borították, de a szárnyakon karmok maradtak, hogy az ágakhoz kapaszkodjanak.

Az Archeopteryx feje egy pterodactyl-től örökölt vadállat pofa, éles, nagy fogakkal és puha ajkakkal. És csak a következő generációban tűnik el a csigolyás farok, és a fej egy csőrű madár fejévé válik.

Jön az utolsó korszak – a neozoikum. Magában foglalja a harmadidőszakot és a glaciális (negyedidőszakot). A férfi a vége felé jelenik meg jégkorszak. A neozoikum korszakában jelentek meg az emlősök. Ez szinte az állatok modern világa. Az akkori állatvilág bizonyos mértékig Afrikában is látható, amelyet a gleccser nem érintett.

A legtöbbet nagy kérdés sokak számára a majmokkal kapcsolatos kérdés. A legtöbb tudós hajlamos azt hinni, hogy a majom semmiképpen sem lehet az ember elődje; de egyesek szerint biztosan van valami közös ős. De ezt a közös őst még nem találták meg.

A Föld geokronológiai táblázata