Амьдралын зам. Дэлхий дээр анхны организмууд хэзээ үүссэн бэ? Эукариотуудын үүсэл Эсийн организмын хувьсал

Амьдралын үүсэл нь оюун ухаант хүн төрөлхтний үргэлж санаа зовдог гол асуулт юм. Түүний хариултууд нь дэлхийн дэг журмын талаархи хүний ​​​​санаатай адил олон удаа өөрчлөгддөг. Үүний зэрэгцээ, амьдралын бурханлаг мөн чанарын тухай хоёр хувилбар ба амьдрал өөрөө төрдөг гэсэн таамаглалууд зэрэгцэн оршиж болно: овоохойн буланд өөдөс шидэх - хэсэг хугацааны дараа энэ өөдөсөөс хулгана төрөх болно. Шударга байхын тулд өнөөдөр энэ асуудал эцэс болоогүй байгааг хэлэх нь зүйтэй болов уу. Түүнээс гадна орчин үеийн шинжлэх ухаан амьдрал гэж юу вэ гэсэн асуултад хариулж чадахгүй. Гэхдээ байгалийн эрдэмтэд санал нэгтэй байгаа зүйл бол дэлхий дээрх хамгийн анхны органик амьтад нь анхны бактери байсан байх магадлалтай.

Микроскоп болгонд харагдахгүй энгийн нэг эст организмаас органик амьдрал үүссэн гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх нь тийм ч амар шийдвэр биш юм. Орчин үеийн нийгэм ч гэсэн Бурханы заяаны оршихуйн тухай санаагаа орхиж, зөвхөн өөртөө болж буй үйл явдлын хариуцлагыг бүрэн хариуцахад бэлэн биш байгаа бөгөөд өмнөх зуунд ийм санаануудыг тэрс үзэл, үймээн самуун гэж нэрлэдэг байв.

Нийгмийн амьдралын ёс зүй, соёлын талууд нь шинжлэх ухаан, технологийн дэвшлийн хурд, чиглэлд үргэлж нөлөөлдөг (мөн энэ нөлөө үргэлж сөрөг байдаггүй). Гэхдээ ёс зүйн асуудлаас гадна анхны амьд организмын дүр төрхтэй холбоотой бүх i-г цэгцлэх боломжийг олгодоггүй объектив бэрхшээлүүд бас байдаг.

Дараахь нөхцөл байдал нь автотроф ба гетеротроф бактериуд дэлхий дээр органик амьдрал үүсэхэд анхдагч болох эрхийг эцэслэн баталгаажуулахыг зөвшөөрөхгүй.

1. Байгаль нь зарчмын хувьд үл мэдэгдэх, шинжлэх ухааны албан ёсны парадигмыг өөрчлөх боломжтой шинэ мэдээлэл олж авах боломж үргэлж байдаг гэсэн шинжлэх ухааны хандлагын зарчмуудын нэг юм.
2. Органик бус нэгдлүүдээс өөрөө өөрийгөө хуулбарлах цогц органик молекул үүсэх үйл явцын бүрэн дүр зураг байхгүй байна.
3. Дэлхий дээр оршин тогтнох эхэн үед үүссэн хурдас руу нэвтрэх боломжгүй.

Анхны автотроф бактери нь манай гаригийн оршин тогтнох эхний зуун сая жилд дэлхий дээр гарч ирсэн гэсэн таамаг байдаг.

Одоогоор энэ таамаглалыг батлах, няцаах боломжгүй байна. Энэ тодорхойгүй байдлын хэд хэдэн шалтгаан бий:

1. Өнөөдөр олдсон хамгийн эртний тунамал ордууд нь 3.9 тэрбум жилийн өмнө үүссэн бөгөөд аль хэдийн нянгийн ул мөрийг агуулдаг.
2. Хожмын чулуулгийг судлах боломж хомс байгаа нь тэдгээрт мөн нянгийн ул мөр агуулагдаж болзошгүйг харуулж байна.

Бактери хэзээ гарч ирсэн, хэдэн жилийн өмнөөс органик молекулууд хүрээлэн буй орчноос гаргаж авсан энергийг ашиглан өөрсдийгөө хуулбарлаж эхэлсэн тухай асуулт манай гаригийн настай аль болох ойрхон геологийн объектуудыг тодорхойлох хүртэл хойшлогддог бололтой.

Тэд хэрхэн гарч ирсэн

Хэрэв бид хамгийн анхны прокариотууд хэзээ гарч ирсэн талаар хураангуйлж, тэд хэрхэн үүссэн тухай асуултыг асуувал дэлхийн органик амьдрал юунд тулгуурладаг талаар олон сонирхолтой зүйлийг мэдэж авах боломжтой.

Үүний хариулт нь орчин үеийн стандартаар анхдагч далайн усанд үүссэн амьгүй, хортой анхны процессуудад оршдог.

Хүнийг эмчлэх, хооллох, хог хаягдлыг нь зайлуулах зорилгоор судалж буй орчин үеийн бактери нь дэлхий дээр амьдарч байсан анхны бактеритай ямар ч холбоогүй юм.

Тухайлбал, өнөөдөр дэлхийн хүн амын талаас илүү хувь нь халдвар авсан, ходоод, арван хоёр нугасны гэдэсний шархлааны шалтгаан болж буй Хеликобактер пилори бактерийг идэвхтэй судалж байна.

Энэ өвчнийг эмчлэх арга хэрэгслийг хайж олохын тулд биологичид анхны хүмүүс энэ нянгаар амьтнаас халдвар авсан гэсэн таамаглал дээр ажиллажээ. Гэсэн хэдий ч сүүлийн үеийн мэдээллээс харахад хеликобактерийн амьдралын хамгийн анхны нөөц нь хүн болсон байна. Амьтны цаашдын халдвар нь сүүлчийнх болон хүнтэй харьцсаны үр дүнд гарсан.

Энэхүү мэдээлэл нь шархлааг эмчлэхэд маш их ач холбогдолтой, учир нь шархлааны нянгийн хувьслын замыг ойлгосноор цогц эмчилгээ, урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээг боловсруулахад илүү хялбар байдаг.

Микробиологичид, эм зүйчид амьд бактерийн соёлыг судлахаас гадна хүний ​​​​өвчнийг оношлох, эмчлэх асуудлыг шийдэж чадах хиймэл бичил биетнийг бий болгохыг хичээж байна.

Өнөөдөр хорт хавдар, чихрийн шижин өвчнийг оношлох энгийн гэдэсний савханцрын үндсэн дээр бий болгосон хиймэл нянгийн боломжийг судалж байна. Эдгээр өвчнийг эрт үе шатанд илрүүлэх нь эмчилгээний өндөр үр дүнд хүрэхэд тусалдаг.

Гэсэн хэдий ч хиймэл нян нь синтетик материалаар бүтээгдсэн бичил биетэн биш гэдгийг ойлгох ёстой. Синтетик нян гэдэг нь удамшлын кодонд тодорхой өөрчлөлт орсон энгийн нян юм.

Jpeg" alt=" Цоргоны бохир ус" width="300" height="199" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/06/Grjaznaja-voda-iz-krana-300x199..jpeg 640w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px"> Так, например, та же синтетическая кишечная палочка, благодаря изменению ДНК искусственным путем, при повышении сахара в крови диабетика начинает вырабатывать флуоресцирующий белок, который, попадая в мочу больного, сразу проявляет себя на специальных биохимических тестах.!}

Хэдийгээр хүний ​​​​эмчилгээ, оношлогоонд шаардлагатай синтетик бактерийг бий болгох чиглэлээр хөгжил дэвшлийг амлаж байгаа ч шинжлэх ухааны эдгээр хөгжил нь маш аюултай юм.

Орчин үеийн шинжлэх ухаан синтетик бактери нь манай гаригийн байгалийн бактерийн орчны нэг хэсэг болвол юу болох вэ гэсэн асуултад хариулж чадахгүй байгаа тул олон төрийн байгууллагууд инноваци хөгжүүлэгчдэд хиймэл бактери үүсгэхийг уриалж байна.

Мөн хиймэл нян байгалийн орчинд нэвтрэн орох мөчийг хянах нь бараг боломжгүй юм.

Оросын палеонтологичид манай гараг дээрх амьдралын гарал үүслийн талаарх уламжлалт үзэл бодлын дор тэсрэх бөмбөг суурилуулжээ. Дэлхийн түүхийг дахин бичих ёстой.

Манай гариг ​​дээр амьдрал ойролцоогоор 4 тэрбум жилийн өмнө эхэлсэн гэж үздэг. Дэлхийн анхны оршин суугчид нь бактери байсан. Олон тэрбум хүмүүс далайн ёроолын өргөн уудам нутгийг амьд хальсаар бүрхсэн колони байгуулжээ. Эртний организмууд бодит байдлын хатуу ширүүн бодит байдалд дасан зохицож чаддаг байв. Өндөр температур, хүчилтөрөгчгүй орчин нь амьд үлдэхээсээ илүү үхэх магадлал өндөртэй нөхцөл юм. Гэвч бактери амьд үлджээ. Нэг эст ертөнц энгийн байдгаараа түрэмгий орчинд дасан зохицож чадсан. Бактери бол дотроо цөмгүй эс юм. Ийм организмыг прокариот гэж нэрлэдэг. Хувьслын дараагийн үе нь эукариотууд - цөмтэй эсүүдтэй холбоотой байдаг. Эрдэмтэд саяхныг хүртэл, ойролцоогоор 1.5 тэрбум жилийн өмнө итгэлтэй байсан тул амьдрал хөгжлийн дараагийн үе шатанд шилжсэн. Гэвч өнөөдөр энэ огноотой холбоотой шинжээчдийн санал бодол хуваагдаж байна. Үүний шалтгаан нь Оросын ШУА-ийн Палеонтологийн хүрээлэнгийн судлаачдын шуугиан тарьсан мэдэгдэл байв.

Надад жаахан агаар өгөөч!

Биосферийн хувьслын түүхэнд прокариотууд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Тэдгээргүйгээр дэлхий дээр амьдрал байхгүй байх байсан. Гэвч цөмийн зэвсэггүй амьтдын ертөнц аажмаар хөгжих боломжоо алдсан. 3.5-4 тэрбум жилийн өмнө прокариотууд ямар байсан бол өнөөг хүртэл бараг ижил хэвээр байна. Прокариот эс нь нарийн төвөгтэй организм үүсгэх чадваргүй байдаг. Хувьслын үйл явц цааш урагшилж, амьдралын илүү нарийн төвөгтэй хэлбэрийг бий болгохын тулд өөр, илүү дэвшилтэт эсийн төрөл болох цөмтэй эс шаардлагатай байв.

Эукариотууд үүсэхээс өмнө маш чухал үйл явдал болсон: хүчилтөрөгч дэлхийн агаар мандалд гарч ирэв. Цөмгүй эсүүд хүчилтөрөгчгүй орчинд амьдрах боломжтой байсан ч эукариотууд амьдрах боломжгүй болсон. Хүчилтөрөгчийн анхны үйлдвэрлэгчид нь фотосинтезийн үр дүнтэй аргыг олсон цианобактери байж магадгүй юм. Тэр юу байж болох вэ? Хэрэв энэ бактери өмнө нь устөрөгчийн сульфидыг электрон донор болгон ашигладаг байсан бол хэзээ нэгэн цагт уснаас электрон хүлээн авч сурсан.

"Ус гэх мэт бараг хязгааргүй нөөцийг ашиглахад шилжсэнээр цианобактерийн хувьслын боломж нээгдсэн" гэж Оросын ШУА-ийн Палеонтологийн хүрээлэнгийн судлаач Александр Марков үзэж байна. Фотосинтезийн явцад ердийн хүхэр, сульфатын оронд хүчилтөрөгч ялгарч эхлэв. Тэгээд тэдний хэлснээр хөгжилтэй байдал эхэлсэн. Эсийн цөмтэй анхны организм гарч ирсэн нь дэлхий дээрх бүх амьдралын хувьслын асар их боломжийг нээж өгсөн. Эукариотуудын хөгжил нь ургамал, мөөгөнцөр, амьтан, мэдээжийн хэрэг хүн гэх мэт нарийн төвөгтэй хэлбэрүүдийг бий болгоход хүргэсэн. Тэд бүгд ижил төрлийн эстэй, төв хэсэгт нь цөм байдаг. Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь генетикийн мэдээллийг хадгалах, дамжуулах үүрэгтэй. Тэрээр мөн эукариот организмууд бэлгийн нөхөн үржихүйн замаар өөрсдийгөө үржиж эхлэхэд нөлөөлсөн.

Биологичид болон палеонтологичид эукариот эсийг аль болох нарийвчлан судалжээ. Тэд анхны эукариотуудын үүслийн цагийг мэддэг гэж таамаглаж байв. Мэргэжилтнүүд 1-1.5 тэрбум жилийн өмнөх тоонуудыг гаргажээ. Гэвч энэ үйл явдал нэлээд эрт болсон нь гэнэт тодорхой болов.

Гэнэтийн олдвор

1982 онд палеонтологич Борис Тимофеев нэгэн сонирхолтой судалгаа хийж, түүний үр дүнг нийтэлсэн байна. Карелийн архей ба доод протерозойн чулуулагт (2.9-3 тэрбум жилийн настай) тэрээр ойролцоогоор 10 микрометр (0.01 миллиметр) хэмжээтэй ер бусын чулуужсан бичил биетүүдийг илрүүлжээ. Олдворуудын ихэнх нь бөмбөрцөг хэлбэртэй, гадаргуу нь нугалж, хээ угалзаар бүрхэгдсэн байв. Тимофеев эукариотуудын төлөөлөгч гэж ангилдаг акритархуудыг нээсэн гэсэн таамаглал дэвшүүлэв. Өмнө нь палеонтологичид органик бодисын ижил төстэй дээжийг зөвхөн 1.5 тэрбум жилийн настай залуу хурдасуудаас олж илрүүлсэн. Энэхүү нээлтийн талаар эрдэмтэн номондоо бичжээ. "Тэр хэвлэлийг хэвлэх чанар нь ердөө л аймшигтай байсан. Дүрслэлээс юу ч ойлгох боломжгүй байв. Зургууд нь бүдэг саарал толботой байсан" гэж Александр Марков хэлэв. Ажиллаарай, түүнийг мартчих вий дээ." Шинжлэх ухаанд ихэвчлэн тохиолддог шиг мэдрэмж нь олон жилийн турш номын тавиур дээр хэвтдэг.

Оросын ШУА-ийн Палеонтологийн хүрээлэнгийн захирал, геологи, эрдэс судлалын шинжлэх ухааны доктор, Оросын ШУА-ийн корреспондент гишүүн Алексей Розанов Тимофеевын ажлыг санамсаргүй санав. Тэрээр орчин үеийн төхөөрөмжүүдийг ашиглан Карелийн дээжийн цуглуулгыг судлахаар дахин шийджээ. Эдгээр нь үнэхээр эукариот төстэй организмууд гэдэгт тэр маш хурдан итгэлтэй болсон. Розанов түүний өмнөх хүнийг нээсэн нь эукариотуудын анх үүссэн үеийн талаарх одоо байгаа үзэл бодлыг эргэн харах зайлшгүй шалтгаан болсон чухал нээлт гэдэгт итгэлтэй байна. Энэ таамаг маш хурдан дэмжигчид болон эсэргүүцэгчдийг олж авав. Гэхдээ Розановын үзэл бодлыг хуваалцдаг хүмүүс ч гэсэн энэ асуудлын талаар тайван ярьж байна: "Үндсэндээ эукариотууд 3 тэрбум жилийн өмнө үүссэн байж магадгүй. Гэхдээ үүнийг батлахад хэцүү" гэж Александр Марков хэлэв. "Прокариотуудын дундаж хэмжээ 100-аас дээш байна нанометрээс 1 микрон хүртэл, "Эукариотууд 2-3-аас 50 микрометрийн хооронд хэлбэлздэг. Бодит байдал дээр хэмжээ нь давхцдаг. Судлаачид ихэвчлэн аварга том прокариотууд болон жижигхэн эукариотуудын аль алиных нь дээжийг олдог. Хэмжээ нь 100% нотлогддоггүй." Таамаглалыг шалгах нь үнэхээр амар биш юм. Архейн ордуудаас олж авсан эукариот организмын сорьц дэлхий дээр байхгүй болсон. Мөн эртний олдворуудыг орчин үеийнхтэй нь харьцуулах боломжгүй, учир нь акритархын үр удам өнөөг хүртэл амьд үлджээ.

Шинжлэх ухаан дахь хувьсгал

Гэсэн хэдий ч Розановын санааг тойрсон шинжлэх ухааны нийгэмлэгт ихээхэн шуугиан дэгдээв. Зарим хүмүүс Тимофеевын олдворыг эрс хүлээн зөвшөөрдөггүй, учир нь тэд 3 тэрбум жилийн өмнө дэлхий дээр хүчилтөрөгч байгаагүй гэдэгт итгэлтэй байдаг. Бусад нь температурын хүчин зүйлээр андуурдаг. Судлаачид хэрэв эукариот организмууд Архейн эрин үед гарч ирсэн бол тэр даруй хоол хийх байсан гэж үздэг. Алексей Розанов "Ихэвчлэн температур, агаар дахь хүчилтөрөгчийн хэмжээ, усны давсжилт зэрэг үзүүлэлтүүдийг геологи, геохимийн мэдээлэлд үндэслэн тодорхойлдог. Би өөр арга барилыг санал болгож байна. Нэгдүгээрт, биологийн түвшинг тодорхойлохын тулд палеонтологийн олдворуудыг ашигла. Дараа нь эдгээр өгөгдлүүд дээр үндэслэн амьдралын аль нэг хэлбэр хэвийн байхын тулд дэлхийн агаар мандалд хэр хэмжээний хүчилтөрөгч агуулагдах ёстойг тодорхойл.Хэрэв эукариотууд үүссэн бол энэ нь агаар мандалд хүчилтөрөгч аль хэдийн байх ёстой гэсэн үг юм. одоогийн түвшнээс хэдэн хувьтай тэнцэх бүс нутаг.Хэрэв өт гарч ирвэл хүчилтөрөгчийн агууламж "аль хэдийн хэдэн арван хувьтай байх ёстой. Иймээс өсөлтөөс хамааран янз бүрийн зохион байгуулалтын түвшний организмын харагдах байдлыг тусгасан график зурах боломжтой. хүчилтөрөгч, температур буурах." Алексей Розанов хүчилтөрөгч гарч ирэх мөчийг аль болох холдуулж, эртний дэлхийн температурыг эрс бууруулах хандлагатай байна.

Хэрэв Тимофеев чулуужсан эукариоттой төстэй бичил биетүүдийг олсон нь нотлогдвол хүн төрөлхтөн хувьслын явцын талаарх ердийн ойлголтоо удахгүй өөрчлөх шаардлагатай болно гэсэн үг юм. Энэ баримт нь дэлхий дээрх амьдрал хүлээгдэж байснаас хамаагүй эрт үүссэн гэж хэлэх боломжийг бидэнд олгодог. Нэмж дурдахад дэлхий дээрх амьдралын хувьслын он дарааллыг өөрчлөх шаардлагатай болж байгаа бөгөөд энэ нь бараг 2 тэрбум жилийн настай юм. Гэхдээ энэ тохиолдолд хувьслын гинжин хэлхээ хэзээ, хаана, хөгжлийн аль үе шатанд тасарсан эсвэл түүний ахиц дэвшил яагаад удааширсан нь тодорхойгүй хэвээр байна. Өөрөөр хэлбэл, энэ бүх хугацаанд эукариотууд хаана нуугдаж байсан дэлхий дээр 2 тэрбум жилийн турш юу болсон нь бүрэн тодорхойгүй байна: манай гаригийн түүхэнд хэтэрхий том цагаан толбо үүсч байна. Өнгөрсөнд дахин нэг засвар хийх шаардлагатай бөгөөд энэ нь хэзээ ч дуусдаггүй асар том ажил юм.

Үзэл бодол

Насан туршдаа

ОХУ-ын ШУА-ийн Геологийн хүрээлэнгийн тэргүүлэх эрдэм шинжилгээний ажилтан, геологи-минералогийн шинжлэх ухааны доктор Владимир Сергеев:

Миний бодлоор ийм дүгнэлт гаргахдаа илүү болгоомжтой хандах хэрэгтэй. Тимофеевын өгөгдөл нь хоёрдогч өөрчлөлттэй материалд үндэслэсэн болно. Мөн энэ бол гол асуудал юм. Эукариот төстэй организмын эсүүд химийн задралд орсон бөгөөд тэдгээр нь мөн бактериар устгагдах боломжтой байв. Тимофеевын дүгнэлтийг дахин шинжлэх шаардлагатай гэж би үзэж байна. Эукариотууд гарч ирэх үеийн тухайд ихэнх мэргэжилтнүүд 1.8-2 тэрбум жилийн өмнө үүссэн гэж үздэг. Биомаркерууд нь 2.8 тэрбум жилийн өмнө эдгээр организмууд үүссэнийг илтгэдэг зарим олдворууд байдаг. Зарчмын хувьд энэ асуудал нь дэлхийн агаар мандалд хүчилтөрөгч гарч ирэхтэй холбоотой юм. Нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн үзэл бодлын дагуу 2.8 тэрбум жилийн өмнө үүссэн. Алексей Розанов энэ цагийг 3.5 тэрбум жил болгон ухрааж байна. Миний бодлоор энэ нь үнэн биш юм.

Александр Белов, палеоантропологич:

Өнөөдөр шинжлэх ухааны олсон бүх зүйл бол дэлхий дээр байж болох материалын зөвхөн нэг хэсэг юм. Хадгалсан хэлбэрүүд нь маш ховор байдаг. Организмыг хадгалах нь чийглэг орчин, хүчилтөрөгчийн дутагдал, эрдэсжилт зэрэг онцгой нөхцөл шаарддаг. Газар дээр амьдарч байсан бичил биетүүд судлаачдад огт хүрээгүй байж магадгүй юм. Эрдэмтэд энэ гараг дээр ямар амьдрал байсныг эрдэсжсэн эсвэл чулуужсан бүтцээр нь дүгнэдэг. Эрдэмтдийн гарт унасан материал нь янз бүрийн эрин үеийн хэлтэрхийнүүд юм. Дэлхий дээрх амьдралын гарал үүслийн талаархи сонгодог дүгнэлтүүд үнэн биш байж магадгүй юм. Миний бодлоор энэ нь энгийнээс нарийн төвөгтэй рүү хөгжөөгүй, нэг дор гарч ирсэн.

Майя Пригунова, Итоги сэтгүүл №45 (595)

Дэлхий дээр эукариотуудын өсөлт 1 тэрбум жилийн өмнө эхэлсэн боловч тэдгээрийн анхных нь нэлээд эрт (магадгүй 2.5 тэрбум жилийн өмнө) гарч ирсэн. Эукариотуудын гарал үүсэл нь хүчилтөрөгч агуулж эхэлсэн агаар мандалд прокариот организмын албадан хувьсалтай холбоотой байж болох юм.

Симбиогенез - эукариотуудын гарал үүслийн гол таамаглал

Эукариот эсийн гарал үүслийн талаар хэд хэдэн таамаглал байдаг. Хамгийн алдартай - симбиотик таамаглал (симбиогенез). Үүний дагуу эукариотууд нь нэг эсэд янз бүрийн прокариотуудын нэгдлийн үр дүнд үүссэн бөгөөд тэдгээр нь эхлээд симбиоз руу орж, дараа нь улам бүр мэргэшиж, нэг организм-эсийн органелл болж хувирав. Наад зах нь митохондри ба хлоропласт (ерөнхийдөө пластид) нь симбиотик гаралтай байдаг. Тэд бактерийн симбионтуудаас үүссэн.

Хүлээн авагч эс нь амебатай төстэй харьцангуй том агааргүй гетеротроф прокариот байж болно. Бусдаас ялгаатай нь энэ нь фагоцитоз ба пиноцитозоор тэжээх чадварыг олж авсан бөгөөд энэ нь бусад прокариотуудыг барьж авах боломжийг олгосон. Тэд бүгд задаргаа хийгдээгүй боловч эзэндээ амин чухал үйл ажиллагааныхаа бүтээгдэхүүнээр хангадаг байсан). Хариуд нь тэд үүнээс шим тэжээл авсан.

Митохондри нь аэробик бактериас гаралтай бөгөөд эзэн эсийг аэробик амьсгалд шилжүүлэх боломжийг олгосон бөгөөд энэ нь илүү үр дүнтэй төдийгүй нэлээд их хэмжээний хүчилтөрөгч агуулсан агаар мандалд амьдрахад хялбар болгодог. Ийм орчинд аэробик организмууд агааргүй организмаас давуу талтай байдаг.

Хожим нь амьд хөх-ногоон замагтай төстэй эртний прокариотууд (цианобактери) зарим эсэд суурьшсан. Тэд хлоропласт болж, ургамлын хувьслын салбарыг үүсгэсэн.

Митохондри ба пластидуудаас гадна эукариотуудын туг нь симбиотик гаралтай байж болно. Тэд орчин үеийн туг хэлбэртэй спирохета шиг симбионт бактери болжээ. Эукариотуудын эсийн хуваагдлын механизмын чухал бүтэц болох центриолууд дараа нь тугны суурийн биеэс үүссэн гэж үздэг.

Эндоплазмын торлог бүрхэвч, Гольджи цогцолбор, цэврүү болон вакуолууд нь цөмийн бүрхүүлийн гаднах мембранаас үүссэн байж магадгүй юм. Өөр өнцгөөс харахад жагсаасан органеллуудын зарим нь митохондри эсвэл пластидуудыг хялбарчлах замаар үүссэн байж болох юм.

Цөмийн гарал үүслийн тухай асуудал үндсэндээ тодорхойгүй хэвээр байна. Энэ нь бас прокариот симбионтоос үүссэн байж болох уу? Орчин үеийн эукариотуудын цөм дэх ДНХ-ийн хэмжээ нь митохондри ба хлоропластуудынхаас хэд дахин их байдаг. Магадгүй сүүлийн үеийн генетикийн мэдээллийн нэг хэсэг нь цаг хугацааны явцад цөмд шилжсэн байх. Мөн хувьслын явцад цөмийн геномын хэмжээ улам нэмэгджээ.

Нэмж дурдахад, эукариотуудын гарал үүслийн симбиотик таамаглалд эзэн эсийн хувьд бүх зүйл тийм ч энгийн байдаггүй. Тэд зөвхөн нэг төрлийн прокариот биш байж магадгүй юм. Эрдэмтэд геномын харьцуулалтын аргуудыг ашигласнаар археагийн шинж чанар болон хэд хэдэн хамааралгүй бактерийн бүлгүүдийг нэгтгэсэн тохиолдолд эзэн эс нь археатай ойрхон байдаг гэж дүгнэжээ. Эндээс бид эукариотууд үүсэх нь прокариотуудын цогц нийгэмлэгт үүссэн гэж дүгнэж болно. Энэ тохиолдолд процесс нь хүчилтөрөгчийн орчинд амьдрах хэрэгцээ шаардлагаас үүдэлтэй бусад прокариотуудтай симбиоз болсон метаноген археагаас эхэлсэн байх магадлалтай. Фагоцитозын дүр төрх нь гадны генийн шилжилт хөдөлгөөнийг дэмжиж, генетикийн материалыг хамгаалахын тулд цөм үүссэн.

Молекулын шинжилгээ нь янз бүрийн эукариот уургууд нь прокариотуудын янз бүрийн бүлгээс гаралтай болохыг харуулсан.

Симбиогенезийн нотолгоо

Эукариотуудын симбиотик гарал үүслийг митохондри ба хлоропластууд нь дугуй хэлбэртэй, уурагтай холбоогүй өөрийн гэсэн ДНХ-тэй байдаг (энэ нь прокариотуудад ч бас тохиолддог) байдаг. Гэсэн хэдий ч митохондрийн болон пластид генүүд интронтой байдаг бол прокариотууд байдаггүй.

Пластид ба митохондри эсийг эхнээс нь үржүүлдэггүй. Тэд хуваагдаж, дараа нь ургах замаар урьд өмнө байсан ижил төстэй эрхтэнүүдээс үүсдэг.

Одоогийн байдлаар митохондригүй, харин симбионт бактеритай амеба байдаг. Мөн нэг эсийн замагтай хамт амьдардаг эгэл биетүүд байдаг бөгөөд тэдгээр нь эзэн эсийн хлоропласт үүрэг гүйцэтгэдэг.

Эукариотуудын гарал үүслийн инвагинацын таамаглал

Симбиогенезээс гадна эукариотуудын гарал үүслийн талаар өөр үзэл бодол байдаг. Жишээлбэл, инвагинацын таамаглал. Үүний дагуу эукариот эсийн өвөг нь агааргүй биш, харин аэробик прокариот байжээ. Бусад прокариотууд ийм эстэй хавсарч болно. Дараа нь тэдний геномыг нэгтгэсэн.

Цөм, митохондри ба пластидууд нь эсийн мембраны хэсгүүдийг нэвчих, салгах замаар үүссэн. Эдгээр бүтцэд гадны ДНХ нэвтэрсэн.

Геномын нарийн төвөгтэй байдал нь цаашдын хувьслын явцад үүссэн.

Эукариотуудын гарал үүслийн инвагинацын таамаглал нь органеллд давхар мембран байгааг сайн тайлбарладаг. Гэсэн хэдий ч хлоропласт ба митохондри дахь уургийн биосинтезийн систем нь прокариоттой төстэй, харин цөмийн цитоплазмын цогцолборынх нь үндсэн ялгаатай байдгийг тайлбарлаагүй байна.

Эукариотуудын хувьслын шалтгаанууд

Дэлхий дээрх амьдралын бүх олон янз байдал (эгэл биетээс ангиоспермээс хөхтөн амьтад хүртэл) прокариот бус эукариот эсийг бий болгосон. Асуулт гарч ирнэ, яагаад? Мэдээжийн хэрэг, эукариотуудад үүссэн хэд хэдэн шинж чанарууд нь тэдний хувьслын чадварыг эрс нэмэгдүүлсэн.

Нэгдүгээрт, эукариотууд нь прокариотуудаас хэд дахин том цөмийн геномтой байдаг. Үүний зэрэгцээ эукариот эсүүд нь диплоид бөгөөд үүнээс гадна гаплоид багц бүрт тодорхой генүүд олон удаа давтагддаг. Энэ бүхэн нь нэг талаас мутацийн хувьсах чадварыг ихээхэн хэмжээгээр хангаж, нөгөө талаас хортой мутацийн үр дүнд амьдрах чадвар огцом буурах аюулыг бууруулдаг. Тиймээс эукариотууд нь прокариотуудаас ялгаатай нь удамшлын хувьсах чадвартай байдаг.

Эукариот эсүүд нь амьдралын үйл ажиллагааг зохицуулах илүү нарийн төвөгтэй механизмтай бөгөөд тэдгээр нь зохицуулах генүүд нь хамаагүй өөр байдаг. Үүнээс гадна ДНХ-ийн молекулууд нь уурагтай нэгдэл үүсгэдэг бөгөөд энэ нь удамшлын материалыг савлаж, задлах боломжийг олгодог. Энэ нь хамтдаа мэдээллийг хэсэгчлэн, өөр өөр хослол, тоо хэмжээгээр, өөр өөр цаг үед унших боломжтой болгосон. (Хэрэв прокариот эсүүдэд бараг бүх геномын мэдээлэл хуулбарлагдсан байдаг бол эукариот эсүүдэд ихэвчлэн хагасаас бага байдаг.) ​​Үүний ачаар эукариотууд илүү сайн мэргэшиж, дасан зохицох боломжтой болсон.

Эукариотууд митоз, дараа нь мейоз үүсдэг. Митоз нь генетикийн хувьд ижил төстэй эсүүдийг нөхөн үржих боломжийг олгодог бөгөөд мейоз нь хосолсон өөрчлөлтийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь хувьслыг хурдасгадаг.

Өвөг дээдсийнхээ олж авсан аэробик амьсгал нь эукариотуудын хөгжилд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн (хэдийгээр олон прокариотууд бас байдаг).

Хувьслын эхэн үед эукариотууд уян харимхай мембраныг олж авсан бөгөөд энэ нь фагоцитоз үүсэх боломжийг олгосон бөгөөд энэ нь тэднийг хөдөлгөх боломжийг олгодог фгелла юм. Энэ нь илүү үр дүнтэй хооллох боломжийг олгосон.

Дэлхий дээр амьдрал хэзээ үүссэн бэ? Хамгийн түгээмэл хариулт: амьд организмын сэжигтэй хамгийн эртний үлдэгдэл Гренландад, 3.8 тэрбум жилийн настай Исуагийн ногоон чулуун тогтоцын чулуулагт байдаг. Энэ нь энэ үед амьдрал аль хэдийн оршин тогтнож байсан гэсэн үг юм. Үнэн, аль нь мэдэгдэхгүй байна. Энд хамгийн эхний асуудал байна. Исуагаас олдсон үлдэгдэл нь амьд эсийн бүтцийн ямар ч ул мөр үлдээгээгүй - тэдгээр нь цэвэр нүүрстөрөгчийн үр тариа байсан бөгөөд зөвхөн энэ нүүрстөрөгчийн найрлагаас л тэднийг амьд амьтан байсан гэсэн дүгнэлтийг гаргажээ.

Энд бид атом гэж юу болох талаар бага зэрэг ярих хэрэгтэй. Аливаа атомын гол параметр нь протоны тоо юм атомын дугаар(З). Атом нь ямар химийн элементэд хамаарах нь зөвхөн түүнээс хамаарна. Гэсэн хэдий ч атомын цөм нь зөвхөн протон төдийгүй нейтроныг агуулдаг. Цөм дэх протон ба нейтроны нийт тоог гэж нэрлэдэг массын тоо(A). Тиймээс энэ нь ижил элементийн атомуудын хувьд ялгаатай байж болно. Жишээлбэл, цөмдөө 6 протонтой аливаа атом нүүрстөрөгчийн атом болно. Гэхдээ цөмд зургаан нейтронтой (12С) эсвэл цөмд долоон нейтронтой (13С) зэрэг хэд хэдэн төрлийн нүүрстөрөгчийн атомууд байдаг. Атомын дугаар нь ижил боловч өөр өөр масстай атомуудыг нэрлэдэг изотопууд.

Нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) нь 12С ба 13С атомыг хоёуланг нь агуулж болно. Гэхдээ фотосинтезийн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг холбодог фермент нь СО2 молекулуудыг 12С нүүрстөрөгчөөр барихад илүү бэлэн байдаг, учир нь тэдгээр нь хөнгөн байдаг. Изотопуудыг ингэж ялгадаг. Үүний дагуу фотосинтезийн бүтээгдэхүүнээр шууд болон шууд бусаар хооллодог амьд организмууд, өөрөөр хэлбэл дэлхий дээрх бараг бүх амьд организмууд нь агаар мандлын CO2-тэй харьцуулахад нүүрстөрөгчийн изотопын харьцаа өөрчлөгдсөн байдаг: тэдгээрийн дотор "хүнд" -ээс хамаагүй илүү "хөнгөн" нүүрстөрөгч байдаг. нүүрстөрөгч. Энэ нь цэвэр нүүрстөрөгчийг олсны дараа 12C/13C харьцаагаар энэ нүүрстөрөгч биоген, өөрөөр хэлбэл амьд организмын нэг хэсэг байсан эсэхийг тодорхойлох боломжтой гэсэн үг юм.

Гэхдээ чулуулаг хайлах явцад нүүрстөрөгчийн изотопыг ялгах өөр цэвэр физик механизм идэвхжсэн бол яах вэ? Энэ нь боломжтой бөгөөд зарим эрдэмтэд Исуа чулуулгийн хувьд ийм байсан гэж үздэг (Федо, Уайтхаус, 2002). Дараа нь "хамгийн эртний амьдралын ул мөр" алга болно. Энэ нь энэ сэдэв хаалттай гэсэн үг биш юм, гэхдээ Isua үүлдрийн байдал одоо эргэлзээтэй байна. Хамгийн харамсалтай нь биологи энд юу ч хийж чадахгүй - эцсийн үг нь геологи, изотопын хими юм. Исуагийн нүүрстөрөгчийн биоген гарал үүслийг үгүйсгэх аргагүй, энэ нь ердөө л маргаантай асуудал юм.

Нөгөөтэйгүүр, Исуагийн ногоон чулуу үүсэх нь хязгаар биш юм. Саяхны нэгэн баримт бичигт 4.1 тэрбум жилийн настай нүүрстөрөгчийн биогенийн гарал үүслийг санал болгосон (Bell et al., 2015). Энэ нь үнэхээр гайхалтай юм, учир нь ийм эртний үед бүрэн хэмжээний чулуулаг мэдэгддэггүй байсан - зөвхөн хожмын хурдсанд булагдсан цирконы эрдэсийн үр тариа. Чухам эдгээр циркон мөхлөгүүдээс геологичид амьд системүүдийн ердийн изотопын харьцаатай нүүрстөрөгчийг олсон юм. Зохиогчдын үзэж байгаагаар энэ тохиолдолд изотопыг салгах өөр арга зам нь магадлал багатай тул эдгээр нь амьдралын ул мөр байж болох юм - төсөөлшгүй эртний амьдрал! Энэ амьдралын хэлбэр нь ямар ч тохиолдолд нууц хэвээр байна, учир нь судлагдсан дээжүүдэд зөвхөн химийн дохио байдаг.

Үүний зэрэгцээ, анхны амьд организмууд орчин үеийнхээс эрс ялгаатай байж болох бөгөөд энэ тохиолдолд орчин үеийн гэж бид ойролцоогоор сүүлийн гурван тэрбум жилийг хэлж байна. Жишээлбэл, молекулын нотолгоо нь бүх эсийн организмын нийтлэг өвөг дээдэс нь орчин үеийн эсүүдээс хамаагүй хялбар транскрипц, орчуулгын системтэй байсан бөгөөд ДНХ-ийн хуулбарлах систем огт байдаггүй (Woese, 2002). Бактерийн ДНХ полимеразууд нь архей ба эукариот ДНХ полимеразуудтай бараг ямар ч нийтлэг байдаггүй; Энэ нь ДНХ-ийн репликацийн бүх механизм дор хаяж хоёр удаа үүссэн гэсэн үг юм - бактерийн салбар ба эукариотууд үүссэн архелийн салбаруудад. Тэдний нийтлэг өвөг дээдэс нь РНХ геномтой байсан нь тогтоогджээ.

Нэмж дурдахад энэхүү нийтлэг өвөг дээдэс нь Дарвины босгонд хараахан хүрээгүй байж магадгүй юм - генийн ердийн босоо шилжүүлгийн эрч хүч (өвөг дээдсээс үр удамд) хэвтээ ген шилжүүлгийн эрчмээс (хөрш зэргэлдээх генетикийн системүүдийн хооронд) мэдэгдэхүйц давж эхэлсэн үе юм. ураг төрлийн). "Дарвины босго" гэсэн ойлголтыг археаг нээж, эсийн организмуудыг гурван бүсэд хуваасан агуу биологич Карл Ричард Воз танилцуулсан. Дарвины босгоны нөгөө талд амьдрал ямар байсныг төсөөлөхөд одоо бидэнд хэцүү байгаа ч организмууд туйлын хувьсах чадвартай байсан нь тодорхой бөгөөд ийм нөхцөлд тогтвортой зүйл оршин тогтнох боломжгүй юм.

Амьд эсийн хамгийн эртний үлдэгдэл нь 3.4 тэрбум жилийн настай (Wacey, 2011). Эдгээр нь аль хэдийн ердийн прокариотууд бөгөөд өнөөг хүртэл амьд үлдсэн сульфатыг бууруулдаг бактерийн бүлэгт багтдаг. Энэ үед амьдралын гарал үүслийн тухай тодорхойгүй үлгэр дуусч, өөрийн түүх эхэлдэг.

Урт удаан түүхтэй. Энэ бүхэн 4 тэрбум жилийн өмнө эхэлсэн. Дэлхийн агаар мандалд озоны давхарга хараахан бүрдээгүй, агаар дахь хүчилтөрөгчийн агууламж маш бага, галт уулын дэлбэрэлт, салхины чимээнээс өөр гаригийн гадаргуу дээр юу ч сонсогдохгүй байна. Эрдэмтэд манай гараг дээр амьдрал үүсч эхлэхэд ийм л байсан гэж үздэг. Үүнийг батлах, үгүйсгэх нь маш хэцүү байдаг. Хүмүүст илүү их мэдээлэл өгөх боломжтой чулуулгууд эрт дээр үеэс энэ гаригийн геологийн процессын ачаар устгагдсан. Тиймээс дэлхий дээрх амьдралын хувьслын үндсэн үе шатууд.

Дэлхий дээрх амьдралын хувьсал. Нэг эсийн организмууд.

Амьдралын хамгийн энгийн хэлбэрүүд болох нэг эст организмууд гарч ирснээр амьдрал эхэлсэн. Анхны нэг эсийн организмууд байсан прокариотууд.Дэлхий амьдрахад тохиромжтой болсны дараа эдгээр организмууд анх гарч ирсэн. Түүний гадаргуу болон агаар мандалд амьдралын хамгийн энгийн хэлбэрүүд ч гарч ирэхийг зөвшөөрөхгүй. Энэ организм оршин тогтнохын тулд хүчилтөрөгч шаарддаггүй. Агаар мандалд хүчилтөрөгчийн агууламж нэмэгдэж, энэ нь гадаад төрх байдалд хүргэсэн эукариотууд.Эдгээр организмын хувьд хүчилтөрөгч нь амьдралын гол зүйл болсон бөгөөд хүчилтөрөгчийн агууламж багатай орчинд тэд амьд үлджээ.

Фотосинтез хийх чадвартай анхны организмууд амьдрал үүссэнээс хойш 1 тэрбум жилийн дараа гарч ирэв. Эдгээр фотосинтезийн организмууд байсан агааргүй бактери. Амьдрал аажмаар хөгжиж эхэлсэн бөгөөд азотын органик нэгдлүүдийн агууламж буурсны дараа дэлхийн агаар мандлаас азотыг ашиглах чадвартай шинэ амьд организмууд гарч ирэв. Ийм амьтад байсан хөх ногоон замаг.Нэг эст организмын хувьсал нь гаригийн амьдралд болсон аймшигт үйл явдлуудын дараа болсон бөгөөд хувьслын бүх үе шат дэлхийн соронзон орны дор хамгаалагдсан байв.

Цаг хугацаа өнгөрөхөд хамгийн энгийн организмууд генетикийн аппаратаа хөгжүүлж, сайжруулж, нөхөн үржихүйн аргыг боловсруулж эхлэв. Дараа нь нэг эст организмын амьдралд тэдний үүсгэгч эсийг эрэгтэй, эмэгтэй гэж хуваах шилжилт явагдсан.

Дэлхий дээрх амьдралын хувьсал. Олон эст организмууд.

Нэг эст организм үүссэний дараа амьдралын илүү төвөгтэй хэлбэрүүд гарч ирэв - олон эст организмууд. Дэлхий дээрх амьдралын хувьсал нь илүү төвөгтэй бүтэцтэй, амьдралын шилжилтийн үе шатуудаар тодорхойлогддог илүү нарийн төвөгтэй организмуудыг олж авсан.

Амьдралын эхний үе шат - Колонийн нэг эсийн үе шат. Нэг эсийн организмаас олон эст шилжих шилжилт, организмын бүтэц, генетикийн аппарат илүү төвөгтэй болдог. Энэ үе шат нь олон эсийн организмын амьдралын хамгийн энгийн үе гэж тооцогддог.

Амьдралын хоёр дахь үе шат - Анхан шатны ялгавартай үе шат. Илүү төвөгтэй үе шат нь нэг колонийн организмуудын хооронд "хөдөлмөрийн хуваарилалт" зарчмын эхлэлээр тодорхойлогддог. Энэ үе шатанд эд, эрхтэн, системийн эрхтнүүдийн түвшинд биеийн үйл ажиллагааны мэргэшсэн байдал үүссэн. Үүний ачаар энгийн олон эст организмд мэдрэлийн систем үүсч эхэлсэн. Системд мэдрэлийн төв хараахан болоогүй байсан ч зохицуулалтын төв байсан.

Амьдралын гурав дахь үе шат - Төвлөрсөн ялгавартай үе шат.Энэ үе шатанд организмын морфофизиологийн бүтэц илүү төвөгтэй болдог. Энэ бүтцийг сайжруулах нь эд эсийн мэргэшлийг нэмэгдүүлэх замаар явагддаг.Олон эсийн организмын хоол тэжээл, ялгаруулах, үүсгэгч болон бусад системүүд илүү төвөгтэй болдог. Мэдрэлийн систем нь нарийн тодорхойлогдсон мэдрэлийн төвийг хөгжүүлдэг. Нөхөн үржихүйн аргууд сайжирч байна - гадаадаас дотоод бордоо хүртэл.

Олон эст организмын амьдралын гурав дахь шатны дүгнэлт бол хүний ​​дүр төрх юм.

Хүнсний ногооны ертөнц.

Хамгийн энгийн эукариотуудын хувьслын модыг хэд хэдэн салбар болгон хуваасан. Олон эст ургамал, мөөгөнцөр гарч ирэв. Эдгээр ургамлын зарим нь усны гадаргуу дээр чөлөөтэй хөвж чаддаг байсан бол зарим нь ёроолд нь бэхлэгдсэн байв.

Псилофит- газрыг анх эзэмшсэн ургамал. Дараа нь хуурай газрын ургамлын бусад бүлгүүд гарч ирэв: ойм, хөвд болон бусад. Эдгээр ургамлууд спороор үрждэг боловч усны амьдрах орчныг илүүд үздэг.

Нүүрстөрөгчийн үед ургамал маш олон янз байдалд хүрсэн. Ургамал хөгжиж, 30 метр хүртэл өндөрт хүрч чаддаг. Энэ хугацаанд анхны гимноспермүүд гарч ирэв. Хамгийн өргөн тархсан зүйл бол ликофит ба кордайт юм. Кордайт нь их биений хэлбэрээр шилмүүст ургамлыг санагдуулдаг бөгөөд урт навчтай байв. Энэ хугацааны дараа дэлхийн гадаргуу нь 30 метр өндөрт хүрсэн янз бүрийн ургамлаар төрөлжиж байв. Маш их цаг хугацаа өнгөрсний дараа манай гараг одоо бидний мэдэхтэй төстэй болсон. Одоо дэлхий дээр маш олон төрлийн амьтан, ургамал байдаг бөгөөд хүн бий болсон. Хүн "хөл дээрээ боссон" ухаантай амьтан болохынхоо хувьд бүх амьдралаа суралцахад зориулжээ. Оньсого нь хүмүүсийг сонирхож эхэлсэн бөгөөд хамгийн чухал зүйл бол хүн хаанаас ирсэн, яагаад оршин тогтнодог вэ. Та бүхний мэдэж байгаагаар эдгээр асуултад хариулт байхгүй, зөвхөн өөр хоорондоо зөрчилддөг онолууд л байсаар байна.