Жизненный путь. Когда на Земле появились первые организмы? Происхождение эукариот Эволюция клеточных организмов

Возникновение жизни – главный вопрос, который всегда волновал разумное человечество. Ответы на него менялись так часто, как и представление человека о мироустройстве. При этом могли уживаться как версии о божественной природе жизни, так и предположения о том, что жизнь рождается сама по себе: кинь ветошь в угол избы – и через какое-то время из этой ветоши родятся мыши. Справедливости ради стоит отметить, что точка в этом вопросе не поставлена и сегодня. Более того, современная наука даже не может ответить на вопрос о том, что же такое жизнь. А вот в чем единодушны ученые-естествоиспытатели, так это в том, что, скорее всего, самыми первыми органическими существами на планете Земля были первые бактерии.

Принять то, что органическая жизнь развилась из простейшего одноклеточного, которого не во всякий микроскоп разглядишь, непростое решение. Отказаться от идеи присутствия божьего промысла и взять всю ответственность за происходящее исключительно на себя даже современное общество не совсем готово, а в более ранние века такие идеи называли ересью и крамолой.

Этические и культурные аспекты жизни социума всегда влияли на скорость и направленность научно-технического прогресса (и далеко не всегда это влияние являлось отрицательным). Но, кроме этических проблем, существуют и объективные сложности, которые не позволяют расставить все точки над і в вопросах появления первых живых организмов.

Окончательно закрепить за бактериями автотрофами и гетеротрофами право быть пионерами в деле формирования органической жизни на планете Земле не позволяют следующие обстоятельства:

1. Один из принципов научного подхода, который гласит, что природа в принципе непознаваема и всегда есть вероятность получить новые данные, которые смогут изменить официальную научную парадигму.
2. Отсутствие полной картины того процесса, в результате которого из неорганических соединений могла возникнуть сложная самокопирующаяся органическая молекула.
3. Отсутствие доступа к осадочным отложениям, формировавшимся на планете Земля в самом начале ее существования.

Есть предположения, что самые первые автотрофы-бактерии появились на Земле в первые сто миллионов лет существования планеты.

Пока что эту гипотезу невозможно ни подтвердить, ни опровергнуть. Причин для такой неопределенности несколько:

1. Самые древние осадочные отложения, которые найдены сегодня, образовались 3,9 млрд лет назад, в них уже есть следы бактерий.
2. Отсутствие возможности исследовать более поздние породы является основанием предполагать, что в них также могут быть следы бактерий.

По всему выходит, что вопрос о том, когда появились бактерии и сколько лет назад органические молекулы стали копировать себя, используя энергию, получаемую из окружающей среды, откладывается до момента выявления геологических объектов возрастом, максимально приближающимся к возрасту планеты.

Как появились

Если же абстрагироваться от того, когда появились самые первые прокариоты, и задаться вопросом, как они появились, можно узнать много интересного о том, на чем вообще держится органическая земная жизнь.

Разгадка кроется в тех первых процессах, которые зарождались в безжизненных и ядовитых, по современным меркам, водах первичного океана.

Современные бактерии, которые исследуются в целях лечения человека, его кормления и уборки отходов его жизнедеятельности, не имеют никакого отношения к тем первым бактериям, которые жили на Земле.

Так, например, сегодня активно изучается бактерия Хеликобактер Пилори, которая инфицировала более половины населения планеты и является причиной язвенных болезней желудка и двенадцатиперстной кишки.

В поисках инструментов для лечения этого недуга биологи прорабатывали гипотезу, согласно которой первые люди в свое время были заражены этой бактерией от животных. Однако последние данные показали, что именно человек стал первым резервуаром для жизни Хеликобактер Пилори. Дальнейшее заражение животных происходило в результате контакта последних с человеком.

Эти сведения имеют большую ценность для лечения язвы, ведь, понимая пути эволюции язвенной бактерии, гораздо проще разработать комплексное лечение и профилактические меры.

Кроме исследования живых бактериальных культур, микробиологи и фармацевты пытаются создать искусственные микроорганизмы, которые также смогут решить вопросы диагностики и лечения болезней человека.

Сегодня исследуются возможности искусственных бактерий, созданных на базе обычной кишечной палочки, диагностировать рак и диабет. Выявление этих болезней на ранних стадиях помогает добиваться высоких результатов в лечении.

Однако надо понимать, что искусственная бактерия – это не созданный из синтетических материалов микроорганизм. Синтетическая бактерия – это обычная бактерия, в генетический код которой вносятся определенные изменения.

Jpeg" alt="Грязная вода из крана" 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.

Несмотря на перспективность разработок в области создания синтетических бактерий, необходимых при лечении и диагностике человека, эти научные разработки имеют большую опасность.

Многие общественные институты призывают разработчиков новаций по созданию искусственных бактерий отказываться от патентования своих разработок, поскольку современная наука пока не может дать ответ на вопрос, что будет, если синтетические бактерии станут частью естественной бактериальной среды планеты.

А отследить момент проникновения искусственных бактерий в естественную окружающую среду практически невозможно.

Российские палеонтологи заложили бомбу под традиционные взглядына происхождение жизни на планете. Историю Земли надо переписывать.

Считается, что жизнь зародилась на нашей планете примерно 4 миллиарда лет назад. И первыми обитателями Земли были бактерии. Миллиарды отдельных особей составили колонии, покрывшие живой пленкой бескрайние пространства морского дна. Древние организмы смогли приспособиться к реалиям суровой действительности. Высокие температуры и бескислородная среда - это условия, при которых скорее можно умереть, чем остаться в живых. Но бактерии выдержали. Адаптироваться к агрессивной среде одноклеточный мир смог благодаря своей простоте. Бактерия - это клетка, внутри которой нет ядра. Такие организмы называют прокариотами. Следующий виток эволюции связан с эукариотами - клетками с ядром. Переход жизни на следующую ступень развития произошел, как до недавнего времени были убеждены ученые, около 1,5 миллиарда лет назад. Но сегодня мнения специалистов по поводу этой даты разделились. Причиной тому стало сенсационное заявление исследователей из Палеонтологического института РАН.

Дайте воздуха!

Прокариоты сыграли важную роль в истории эволюции биосферы. Не будь их, не было бы и жизни на Земле. Но мир безъядерных существ был лишен возможности прогрессивно развиваться. Какими прокариоты были 3,5-4 миллиарда лет назад, почти такими же они остались и по сей день. Прокариотическая клетка неспособна создать сложный организм. Чтобы эволюция двинулась дальше и дала начало более сложным формам жизни, требовался другой, более совершенный тип клетки - клетка с ядром.

Появлению эукариот предшествовало одно очень важное событие: в атмосфере Земли появился кислород. Клетки без ядер могли жить в бескислородной среде, а эукариоты - уже нет. Первыми производителями кислорода, вероятнее всего, были цианобактерии, нашедшие эффективный способ фотосинтеза. Что он мог собой представлять? Если до этого в качестве донора электрона бактерии использовали сероводород, то в какой-то момент они научились получать электрон из воды.

"Переход к использованию такого практически неограниченного ресурса, как вода, открыл перед цианобактериями эволюционные возможности", - полагает научный сотрудник Палеонтологического института РАН Александр Марков. Вместо привычных серы и сульфатов в процессе фотосинтеза стал выделяться кислород. А дальше, как говорится, началось самое интересное. Появление первого организма с клеточным ядром открыло широкие возможности для эволюции всего живого на Земле. Развитие эукариот привело к возникновению таких сложных форм, как растения, грибы, животные и, конечно, человек. Все они имеют одинаковый тип клетки, в центре которой находится ядро. Этот компонент ответственен за хранение и передачу генной информации. Он же повлиял на то, что эукариотические организмы стали воспроизводить себя путем полового размножения.

Биологи и палеонтологи изучили эукариотическую клетку настолько подробно, насколько это было возможно. Они предполагали, что им также известно время происхождения первых эукариот. Специалисты называли цифры 1-1,5 миллиарда лет назад. Но неожиданно выяснилось, что это событие произошло намного раньше.

Неожиданная находка

Еще в 1982 году палеонтолог Борис Тимофеев провел интересное исследование и опубликовал его результаты. В архейских и нижнепротерозойских породах (2,9-3 миллиарда лет) на территории Карелии он обнаружил необычные окаменелые микроорганизмы размером порядка 10 микрометров (0,01 миллиметра). Большая часть находок имела шарообразную форму, поверхность которой покрывали складки и узоры. Тимофеев сделал предположение, что он обнаружил акритархи - организмы, которые относят к представителям эукариот. Ранее подобные образцы органики палеонтологи находили только в более молодых отложениях - возрастом около 1,5 миллиарда лет. Об этом открытии ученый и написал в своей книге. "Качество печати того издания было просто ужасным. Из иллюстраций вообще было невозможно что-то понять. Изображения представляли собой расплывшиеся серые пятна, - рассказывает Александр Марков, - поэтому неудивительно, что большинство читателей, пролистав этот труд, отбросили его в сторону, благополучно о нем забыв". Сенсация, как это нередко случается в науке, пролежала много лет на книжной полке.

О работе Тимофеева совершенно случайно вспомнил директор Палеонтологического института РАН доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН Алексей Розанов. Он решил еще раз, с использованием современных устройств, исследовать коллекцию карельских образцов. И очень быстро убедился, что перед ним действительно эукариотоподобные организмы. Розанов уверен, что находка его предшественника - важное открытие, которое является веским основанием для пересмотра существующих взглядов на время первого появления эукариот. Очень быстро у гипотезы появились сторонники и противники. Но даже те, кто разделяет взгляды Розанова, высказываются по данному вопросу сдержанно: "В принципе появление эукариот 3 миллиарда лет назад возможно. Но это трудно доказать, - считает Александр Марков. - Средний размер прокариот находится в пределах от 100 нанометров до 1 микрона, эукариот - от 2-3 до 50 микрометров. В действительности же размерные интервалы перекрываются. Исследователи часто находят образцы как гигантских прокариот, так и крошечных эукариот. Размер - это не стопроцентное доказательство". Проверить гипотезу действительно нелегко. В мире больше нет образцов эукариотических организмов, добытых из архейских отложе-ний. Сравнить древние артефакты с их современными аналогами также не представляется возможным, потому что потомки акритархов не дожили до наших дней.

Переворот в науке

Тем не менее в научном сообществе вокруг идеи Розанова поднялся большой шум. Кто-то категорически не принимает находку Тимофеева, поскольку уверен, что 3 миллиарда лет назад на Земле не было кислорода. Других смущает температурный фактор. Исследователи считают, что если бы эукариотические организмы появились во времена архея, то они, грубо говоря, сразу бы сварились. Алексей Розанов говорит следующее: "Обычно такие параметры, как температура, количество кислорода в воздухе, соленость воды, определяют исходя из геологических и геохимических данных. Я же предлагаю иной подход. Сначала по палеонтологическим находкам оценить уровень биологической организации. Затем на основании этих данных определить, сколько кислорода должно было содержаться в атмосфере Земли, чтобы та или иная форма жизни могла нормально себя чувствовать. Если появились эукариоты, значит, в атмосфере уже должен был присутствовать кислород, в районе нескольких процентов от современного уровня. Если появился червяк - содержание кислорода должно было составлять уже десятки процентов. Таким образом, можно составить график, отражающий появление организмов разного уровня организации в зависимости от увеличения кислорода и уменьшения температуры". Алексей Розанов склонен максимально отодвинуть в прошлое момент появления кислорода и предельно уменьшить температуру древней Земли.

Если удастся доказать, что Тимофеев нашел окаменевшие эукариотоподобные микроорганизмы, это будет означать, что человечеству в ближайшее время придется изменить привычное представление о ходе эволюции. Данный факт позволит говорить о том, что жизнь на Земле появилась значительно раньше, чем это предполагалось. Кроме того, получается, что необходимо пересматривать эволюционную хронологию жизни на Земле, которая, оказывается, почти на 2 миллиарда лет старше. Но в таком случае остается непонятным, когда, где, на каком этапе развития произошел разрыв эволюционной цепочки или почему замедлился ее ход. Другими словами, совершенно неясно, что происходило на Земле целых 2 миллиарда лет, где все это время прятались эукариоты: слишком большое белое пятно образуется в истории нашей планеты. Требуется очередной пересмотр прошлого, а это работа колоссальная по своему объему, которой, возможно, никогда не будет конца.

МНЕНИЯ

Длиною в жизнь

Владимир Сергеев, доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Геологического института РАН:

На мой взгляд, с такими выводами надо быть поосторожнее. Данные Тимофеева построены на материале, имеющем вторичные изменения. И в этом основная проблема. Клетки эукариотоподобных организмов подверглись химическому разложению, кроме того, их могли разрушить бактерии. Я считаю необходимым сделать повторный тщательный анализ тимофеевских находок. Что же касается времени появления эукариот, то большинство специалистов считают, что они появились 1,8-2 миллиарда лет назад. Есть некоторые находки, биомаркеры которых говорят о возникновении этих организмов 2,8 миллиарда лет назад. В принципе эту проблему связывают с появлением кислорода в атмосфере Земли. По общепринятому мнению, она сформировалась 2,8 миллиарда лет назад. А Алексей Розанов отодвигает это время до 3,5 миллиарда лет. С моей точки зрения, это не соответствует действительности.

Александр Белов, палеоантрополог:

Все, что наука сегодня находит, - это лишь частица того материала, который, возможно, еще существует на планете. Сохранившиеся формы - очень редкое явление. Дело в том, что для консервации организмов необходимы специальные условия: влажная среда, отсутствие кислорода, минерализация. Микроорганизмы, обитавшие на суше, вообще могли не дойти до исследователей. Именно по минерализованным или окаменевшим структурам ученые судят, какая жизнь была на планете. Материал, который попадает в руки ученых, представляет собой перемешанные фрагменты из разных эпох. Классические выводы по поводу возникновения жизни на Земле, возможно, не соответствуют действительности. На мой взгляд, она не развивалась от простого к сложному, а появилась одномоментно.

Майя Прыгунова, журнал "Итоги" № 45 (595)

Расцвет эукариот на Земле начался около 1 млрд лет назад, хотя первые из них появились намного раньше (возможно 2,5 млрд лет назад). Происхождение эукариот могло быть связано с вынужденной эволюцией прокариотических организмов в атмосфере, которая стала содержать кислород.

Симбиогенез - основная гипотеза происхождения эукариот

Существует несколько гипотез о путях возникновения эукариотических клеток. Наиболее популярная - симбиотическая гипотеза (симбиогенез) . Согласно ей, эукариоты произошли в результате объединения в одной клетке разных прокариот, которые сначала вступили в симбиоз, а затем, все более специализируясь, стали органоидами единого организма-клетки. Как минимум симбиотическое происхождение имеют митохондрии и хлоропласты (пластиды вообще). Произошли они от бактериальных симбионтов.

Клеткой-хозяином мог быть относительно крупный анаэробный гетеротрофный прокариот, похожий на амебу. В отличие от других, он мог приобрести способность питаться путем фаго- и пиноцитоза, что позволяло ему захватывать других прокариот. Они не все переваривались, а снабжали хозяина продуктами своей жизнедеятельности). В свою очередь, получали от него питательные вещества.

Митохондрии произошли от аэробных бактерий и позволили клетке-хозяину перейти к аэробному дыханию, которое не только намного эффективней, но и облегчает существование в атмосфере, содержащей достаточно большое количество кислорода. В такой среде аэробные организмы получают преимущество над анаэробными.

Позже в некоторых клетках поселились похожие на ныне живущих синезеленых водорослей (цианобактерий) древние прокариоты. Они стали хлоропластами, дав начало эволюционной ветви растений.

Кроме митохондрий и пластид симбиотическое происхождение могут иметь жгутики эукариот. В них превратились симбионты-бактерии наподобие современных спирохет, имеющих жгутик. Считается, что в последствии из базальных тел жгутиков произошли центриоли, столь важные структуры для механизма клеточного деления эукариот.

Эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, пузырьки и вакуоли могли произойти от наружной мембраны ядерной оболочки. С другой точки зрения, некоторые из перечисленных органелл могли возникнуть путем упрощения митохондрий или пластид.

Во многом неясным остается вопрос происхождения ядра. Могло ли оно также образоваться из прокариота-симбионта? Количество ДНК в ядре современных эукариот во много раз превышает его количество в митохондриях и хлоропластах. Возможно часть генетической информации последних со временем переместилась в ядро. Также в процессе эволюции происходило дальнейшее увеличение размера ядерного генома.

Кроме того в симбиотической гипотезе происхождения эукариот не все так однозначно с клеткой-хозяином. Им мог и не быть один вид прокариот. Используя методы сравнения геномов, ученые делают вывод, что клетка-хозяин близок к археям, при этом сочетает в себе признаки архей и ряда неродственных групп бактерий. Отсюда можно сделать вывод, что появление эукариот происходило в сложном сообществе прокариот. При этом процесс скорее всего начался с метаногенной археи, вступавшей в симбиоз с другими прокариотами, что было вызвано необходимостью обитания в кислородной среде. Появление фагоцитоза способствовало притоку чужих генов, а ядро образовалось для защиты генетического материала.

Молекулярный анализ показал, что различные белки эукариот происходят от разных групп прокариот.

Доказательства симбиогенеза

В пользу симбиотического происхождения эукариот говорит то, что митохондрии и хлоропласты имеют собственную ДНК, причем кольцевую и не связанную с белками (также обстоит дело у прокариот). Однако в генах митохондрий и пластид есть интроны, чего нет у прокариот.

Пластиды и митохондрии не воспроизводятся клеткой с нуля. Они образуются из ранее существующих таких же органелл путем их деления и последующего роста.

В настоящее время существуют амебы, у которых нет митохондрий, а вместо них есть бактерии симбионты. Также есть простейшие, сожительствующие с одноклеточными водорослями, выполняющими в клетке-хозяине роль хлоропластов.

Инвагинационная гипотеза происхождения эукариот

Кроме симбиогенеза существуют и другие взгляды на происхождение эукариот. Например, инвагинационная гипотеза . Согласно ей, предком эукариотической клетки был не анаэробный, а аэробный прокариот. К такой клетке могли прикрепляться другие прокариоты. Потом их геномы объединялись.

Ядро, митохондрии и пластиды возникли путем впячивания и отшнуровывания участков клеточной мембраны. В эти структуры попадала чужеродная ДНК.

Усложнение генома происходило в процессе дальнейшей эволюции.

Инвагинационная гипотеза происхождения эукариот хорошо объясняет наличие двойной мембраны у органелл. Однако она не объясняет, почему система биосинтеза белка в хлоропластах и митохондриях сходна с прокариотической, в то время как таковая в ядерно-цитоплазматическом комплексе имеет ключевые отличия.

Причины эволюции эукариот

Все разнообразие жизни на Земле (от простейших до покрытосеменных и млекопитающих) дали клетки эукариотического, а не прокариотического типа. Возникает вопрос, почему? Очевидно, ряд особенностей, возникших у эукариот, существенно повысили их эволюционные возможности.

Во-первых, у эукариот есть ядерный геном, который во много раз превосходит количество ДНК у прокариот. При этом эукариотические клетки диплоидны, кроме этого в каждом гаплоидном наборе определенные гены многократно повторяются. Все это обеспечивает, с одной стороны, большие масштабы для мутационной изменчивости, а с другой - уменьшает угрозу резкого снижения жизнеспособности в результате вредной мутации. Таким образом, эукариоты, в отличие от прокариот, обладают резервом наследственной изменчивости.

Эукариотические клетки имеют более сложный механизм регуляции жизнедеятельности, у них существенно больше различных регуляторных генов. Кроме того, молекулы ДНК образовали комплексы с белками, что позволило наследственному материалу упаковываться и распаковываться. Все вместе это дало возможность считывать информацию частями, в разных сочетаниях и количестве, в разное время. (Если в клетках прокариот транскрибируется почти вся информация генома, то в эукариотических клетках обычно менее половины.) Благодаря этому эукариоты могли специализироваться, лучше приспосабливаться.

У эукариот появились митоз, а затем и мейоз. Митоз позволяет воспроизводить генетически сходные клетки, а мейоз сильно увеличивает комбинативную изменчивость, что ускоряет эволюцию.

Большую роль в процветании эукариот сыграло приобретенное их предком аэробное дыхание (хотя оно есть и у многих прокариот).

На заре своей эволюции эукариоты обзавелись эластичной оболочкой, обеспечивавшей возможность фагоцитоза, и жгутиками, позволившими им двигаться. Это дало возможность эффективней питаться.

Когда на Земле появилась жизнь? Самый распространенный ответ: древнейшие предполагаемые остатки живых организмов найдены в Гренландии, в горных породах зеленокаменной формации Исуа, имеющих возраст 3,8 миллиарда лет. Значит, к этому времени жизнь уже точно была. Правда, неизвестно, какая. И вот тут кроется первая проблема. Найденные в Исуа остатки не сохранили никаких следов структуры живых клеток - это зерна чистого углерода, и вывод о том, что они когда-то были живыми существами, сделан только по составу этого углерода.

Здесь надо немного поговорить о том, какими бывают атомы. Главный параметр любого атома - это число протонов, или атомный номер (Z). Только от него зависит, к какому химическому элементу атом относится. Однако в ядре атома есть не только протоны, но и нейтроны. Суммарное количество протонов и нейтронов в ядре называется массовым числом (A). И вот оно у атомов одного и того же элемента может отличаться. Например, любой атом, в ядре которого 6 протонов, будет атомом углерода. Но есть несколько типов атомов углерода, например с шестью нейтронами в ядре (12C) или с семью нейтронами в ядре (13C). Атомы, имеющие одинаковый атомный номер, но разное массовое число, называются изотопами .

Углекислый газ (CO2) может включать в себя как атом 12C, так и атом 13C. Но вот фермент, связывающий углекислый газ для фотосинтеза, гораздо охотнее захватывает молекулы CO2 с углеродом 12C - просто потому, что они более легкие. Так происходит разделение изотопов. Соответственно, живые организмы, прямо или опосредованно питающиеся продуктами фотосинтеза - то есть почти все живые организмы на Земле - имеют смещенное по сравнению с атмосферным CO2 соотношение изотопов углерода: «легкого» углерода в них намного больше, чем «тяжелого». А это означает, что, найдя чистый углерод, можно по соотношению 12C/13C определить, является ли этот углерод биогенным, то есть входил он когда-нибудь в состав живых организмов.

Но что, если при переплавлении горных пород включился какой-нибудь другой, чисто физический механизм разделения изотопов углерода? Это возможно, и некоторые ученые считают, что с породами Исуа так и было (Fedo, Whitehouse, 2002). Тогда «следы самой древней жизни» исчезают. Нельзя сказать, что эта тема закрыта, но статус пород Исуа сейчас определенно под сомнением. Печальнее всего, что биология тут и сделать ничего не может - решающее слово принадлежит геологии и изотопной химии. Биогенное происхождение углерода из Исуа не исключено, оно просто спорно.

С другой стороны, зеленокаменная формация Исуа - не предел. Недавно вышла статья, в которой предполагается биогенное происхождение углерода возрастом 4,1 миллиард лет (Bell et al., 2015). Это совершенно поразительно, потому что для настолько древних времен неизвестны никакие полноценные горные породы - только зерна минерала циркона, захороненные в более поздних отложениях. Вот в составе этих цирконовых зерен геологи и нашли углерод со смещенным изотопным соотношением, типичным для живых систем. По оценке авторов, другие пути разделения изотопов в данном случае маловероятны, так что это могут быть следы жизни - невообразимо древней жизни! Форма этой жизни в любом случае остается загадкой, ведь в изученных образцах налицо только химический сигнал.

Между тем первые живые организмы могли сильно отличаться от современных - причем под современностью в данном случае понимаются примерно последние три с лишним миллиарда лет. Например, молекулярные данные свидетельствуют, что у общего предка всех клеточных организмов системы транскрипции и трансляции были намного более простыми, чем у современных клеток, а системы репликации ДНК не было совсем (Woese, 2002). ДНК-полимеразы бактерий не имеют почти ничего общего с ДНК-полимеразами архей и эукариот; скорее всего это означает, что весь механизм репликации ДНК возник минимум дважды - в ветви бактерий и в ветви архей, от которых произошли эукариоты. Получается, что у их общего предка геном был РНКовым.

Кроме того, этот общий предок вполне мог еще не достичь дарвиновского порога - момента, когда интенсивность привычной нам вертикальной передачи генов (от предков к потомкам) начала существенно превышать интенсивность горизонтального переноса генов (между соседними генетическими системами независимо от родства). Понятие «дарвиновский порог» ввел Карл Вёзе (Carl Richard Woese), тот самый великий биолог, который открыл архей и разделил клеточные организмы на три домена. Нам сейчас трудно представить, как выглядела жизнь по ту сторону дарвиновского порога, но ясно, что организмы были предельно изменчивы - никаких устойчивых видов в тех условиях существовать не могло.

Самые древние более-менее достоверно определимые остатки живых клеток имеют возраст 3,4 миллиарда лет (Wacey, 2011). Это уже типичные прокариоты, скорее всего входящие в дожившую до современности группу сульфатредуцирующих бактерий. На этой отметке заканчивается туманная повесть о происхождении жизни и начинается ее собственная история.

Имеет долгую историю. Все началось, приблизительно, 4 млрд. лет назад. У атмосферы Земли еще нет озонового слоя, концентрация кислорода в воздухе очень низкая и ничего на поверхности планеты не слышно, кроме извергающихся вулканов и шума ветра. Ученые считают, что именно так выглядела наша планета тогда, когда на неё начала появляться жизнь. Подтвердить или опровергнуть это весьма трудно. Горные породы, которые могли бы дать больше информации людям, разрушились очень давно, благодаря геологическим процессам планеты. Итак, основные этапы эволюции жизни на Земле.

Эволюция жизни на Земле. Одноклеточные организмы.

Жизнь получила свое начало с появлением простейших форм жизни – одноклеточных организмов. Первыми одноклеточными организмами были прокариоты. Эти организмы появились первыми после того, как Земля стала пригодной для начала жизни. не позволила бы появиться даже простейшим формам жизни на своей поверхности и в атмосфере. Этим организмом был не обязателен кислород для своего существования. Концентрация кислорода в атмосфере повышалась, что привело к появлению эукариот. Для этих организмов главным для жизни становился кислород, в среде где концентрация кислорода была маленькой, они не выживали.

Первые организмы, способные к фотосинтезу появились через 1 млрд. лет после появления жизни. Этими фотосинтезирующими организмами были анаэробные бактерии . Жизнь постепенно начала развиваться и после того, как содержание азотистых органических соединений упало появились новые живые организмы, способные использовать азот из атмосферы Земли. Такими существами были сине-зеленые водоросли. Эволюция одноклеточных организмов происходила после ужасных событий в жизни планеты и все стадии эволюции была защищена под магнитным полем земли.

Со временем простейшие организмы стали развиваться и улучшать свой генетический аппарат и развивать способы своего размножения. Затем в жизни одноклеточных организмов произошел переход к разделению их генеративных клеток на мужские и женские.

Эволюция жизни на Земле. Многоклеточные организмы.

После возникновения одноклеточных организмов появились более сложные формы жизни – многоклеточные организмы . Эволюция жизни на планете Земля приобрела более сложные организмы, отличающиеся более сложной структурой и сложных переходных стадий жизни.

Первая стадия жизни – Колониальная одноклеточная стадия . Переход от одноклеточных организмов к многоклеточным, усложняется структура организмов и генетический аппарат. Эта стадия считается самой простой в жизни многоклеточных организмов.

Вторая стадия жизни – Первично-дифференцированная стадия . Более сложная стадия и характеризуется началом принципа “разделения труда” между организмами одной колонии. В этой стадии происходила специализация функций организма на тканевом, органном и системноорганном уровнях. Благодаря этому у простых многоклеточных организмов начала образовываться нервная система. Нервного центра у системы еще не было, но центр координации имеется.

Третья стадия жизни – Централизованно-дифференцированная стадия. За время этой стадии у организмов усложняется морфофизиологическая структура. Улучшение этой структуры происходит через усиление тканевой специализации.Усложняется пищевая, выделительная, генеративная и другие системы многоклеточных организмов. У нервных систем появляется хорошо выраженный нервный центр. Улучшается способы размножения – из наружного оплодотворения во внутреннее.

Заключением третей стадии жизни многоклеточных организмов является появление человека.

Растительный мир.

Эволюционное дерево простейших эукариот разделилось на несколько ветвей. Появились многоклеточные растения и грибы. Некоторые из таких растений могли свободно плавать по поверхности воды, а другие прикреплялись ко дну.

Псилофиты – растения, которые впервые освоили сушу. Затем возникли и другие группы наземных растений: папоротники, плауны и другие. Эти растения размножались спорами, но предпочитали водную среду обитания.

Большого разнообразия достигли растения в каменноугольный период. Растения развивались и могли достигать в высоту до 30 метров. В этом периоде появились первые голосемянные растения. Наибольшим распространением могли похвастаться плаунообразные и кордаиты. Кордаиты напоминали формой ствола хвойные растения и имели длинные листья. После этого периода поверхность Земли была разнообразна различными растениям, которые достигали 30 метров в высоту. Спустя большое количество времени наша планета стала похожа на ту, которую мы знаем сейчас. Сейчас на планете существует огромное многообразие животных и растений, появился человек. Человек, как существо разумное, после того как встал “на ноги” посвятил свою жизнь изучению . Загадки и стали интересовать человека, а так же самое главное – откуда появился человек и для чего он существует. Как вы знаете, ответов на эти вопросы до сих пор не существует, есть только теории, которые противоречат друг другу.