ГлавнаяЭволюция жизни на ЗемлеАрхейская эра → Первое пробуждение жизни на планете Земля

Первое пробуждение жизни на планете Земля

25 Март 2013

Теория зарождения жизни Одним из главных событий архейской эры стало появление на нашей планете первых простейших живых существ. Об этом свидетельствуют существующие находки остатков микроорганизмов б древнейших породах возрастом 3,5-3.6 млрд лет. Эти породы содержат большое количество графита, который сформировался из сохранившихся органических соединений, входивших в состав живых организмов. Поэтому предполагается, что в архейский период истории нашей планеты появились так называемые клеточные прокариоты – бактерии и сине-зеленые водоросли. В древних архейских отложениях, обнаруженных на Земле, фактически отсутствует какая-либо скелетная фауна, тем не менее разнообразных следов простейших живых существ и продуктов их жизнедеятельности здесь довольно много.
Бактериальную основу имеют различные известковые образования, обнаруженные в настоящее время на Урале, в Канаде, Сибири и Африке. Считается, что микроорганизмы архейской эры были активными участниками формирования колоссальных, пока еще мало разведанных ресурсов полезных ископаемых, располагающихся на дне Мирового океана. Как же возникла жизнь на Голубой планете? В настоящее время существует несколько версий о происхождении жизни на Земле. В частности, гипотеза панспермии, или космогоническая теория, предложенная в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером, утверждает, что жизнь могла быть занесена на Землю из космоса.
Панспермия (panspermia в переводе с древнегреческого – «смесь всяких семян») – гипотеза появления жизни на Земле в результате переноса с других планет каких-либо зародышей жизни. Предполагается, что споры растений и простейших микроорганизмов рассеяны в космическом пространстве и могут переноситься с планеты на планету. Наиболее вероятно, что на Землю они попали вместе с метеоритами и пылью. Эта теория основывается на известных сведениях о высокой устойчивости некоторых микроорганизмов к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям среды. Но до сих пор не существует каких-либо достоверных фактов, свидетельствующих о внеземном происхождении микроорганизмов, найденных в метеоритах. Поэтому господствующей версией возникновения жизни на нашей планете считается гипотеза биохимической эволюции.
Согласно гипотезе биохимической эволюции, жизнь на Земле возникла естественным путем вследствие саморазвития химических и физических процессов. Это означает, что появлению первых живых микроорганизмов предшествовала длительная эволюция, в ходе которой формировались все более сложные соединения.

 

В архейский период истории нашей планеты уже существовала атмосфера, обогащенная аммиаком, водными парами, углекислым и угарным газами. В ней также содержались в низкой концентрации атомы водорода, углерода, кислорода и азота, которые, как известно, составляют большую часть атомов, входящих в мягкие ткани любого живого организма. Основным источником энергии для синтеза этих органических веществ тогда было высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение Солнца. Еще на Земле имелась дополнительная энергия – результат активной вулканической деятельности, электрических грозовых разрядов (молний) и радиоактивности. Это также могло послужить толчком для синтеза органических веществ.
Биохимическая эволюцияТаким образом, на первом этапе биохимической эволюции происходил синтез низкомолекулярных органических соединений из газов первичной атмосферы. Из водорода, азота и соединений углерода, имевшихся в атмосфере, при наличии необходимой энергии на Земле возникали сначала простые молекулы аммиака, метана и других подобных элементов. Постепенно эти простейшие молекулы в образовавшемся первичном океане архея стали вступать в реакции между собой и с другими веществами, образуя более сложные соединения.
В последние несколько десятилетий были проведены многочисленные эксперименты, моделирующие условия, существовавшие на нашей планете 4 млрд лет назад. В частности, американский исследователь Стенли Миллер сумел получить аминокислоты, альдегиды, молочную, уксусную и другие органические кислоты, просто пропуская электрические разряды через смесь аммиака, метана, водорода и водяных паров.
По всей видимости, в ходе аналогичных реакций в водах первичного океана образовался «первичный бульон», из которого на следующем этапе эволюции начали формироваться более сложные органические соединения, включая и биологические полимеры. Синтез белка мог происходить прямо на поверхности земной коры в небольших бассейнах, располагавшихся в углублениях застывшей лавы.
«По гипотезе А. И. Опарина, в «первичном бульоне» длинные нитеобразные молекулы белков могли сворачиваться в шарики, «склеиваться» друг с другом, укрупняясь. Благодаря этому они становились устойчивыми к разрушающему действию прибоя и ультрафиолетового излучения. Происходило нечто подобное тому, что можно наблюдать, вылив на блюдце ртуть из разбитого градусника: рассыпавшаяся на множество мелких капелек ртуть постепенно собирается в капли чуть побольше, а потом – в один крупный шарик. Белковые шарики в первичном к бульоне притягивали к себе, связывали молекулы воды, а также жиров. Жиры оседали на поверхности белковых тел, обволакивая их слоем, структура которого отдаленно напоминала клеточную мембрану. Этот процесс Опарин назвал коацервацией (от латинского coacervus – ..сгусток»), а получившиеся тела – коацерватными каплями, или просто коацерватами. С течением времени коацерваты поглощали из окружавшего их раствора все новые порции вещества, их структура усложнялась до тех пор, пока они не превратились в очень примитивные, но уже живые клетки». В процессе дальнейшей биохимической эволюции в «первичном бульоне» выделялись особые коацерватные капли, которые представляли собой группы полимерных соединений. Между ними про исходила некоторая взаимосвязь, то есть каждая капля могла увеличиваться в размерах, при этом выделялись какие-то продукты химических реакций в окружающую среду. Исследования показывают, что коацерватные капли обладают некоторыми способностями, характерными и для живой протоплазмы. В частности, они могут избирательно адсорбировать вещества из окружающего раствора и за счет этого увеличиваться в размерах.
Переход химической эволюции в биологическуюКоацерват – капли или слои с большей концентрацией растворенного вещества, чем в остальном растворе такого же химического состава, способные адсорбировать различные вещества. Из раствора в коацерваты поступают химические соединения, которые преобразуются в результате реакций, протекающих в коацерватных каплях, и выделяются в окружающую среду. Коацерватные капли – сгустки, которые образуются в концентрированных растворах белков и нуклеиновых кислот.Во время раннего архея поверхность коацерватов медленно приобретала структуру, в соответствии с которой она могла пропускать в определенном направлении одни вещества и не пропускать другие. Реакции между отдельными компонентами коацерватов стали иметь строгую направленность, то есть коацерватные капли уже становились системами, обособленными от среды.
Между коацерватами могло происходить даже нечто напоминающее борьбу за существование. Но все же они еще не были живыми объектами, поскольку пока не обладали способностью к самовоспроизведению – одним из главных признаков живого организма.
Соответственно, последним этапом возникновения жизни на нашей планете стало появление структур в виде простейших клеток, способных к самовоспроизведению, репликации и изменчивости. На основании современных представлений об атмосфере и климате архея можно сделать вывод, что первые организмы были анаэробными, не нуждавшимися в кислородной среде.
В архейскую эру на дне небольших водных бассейнов и Мирового океана начали возникать первые примитивные живые организмы, которые питались уже готовыми органическими соединениями, синтезированными в ходе химической эволюции.
Известно, что в космическом пространстве имеется множество химических веществ, в состав которых входят такие органические элементы, как водород, углерод, азот, сера, фосфор. Это может означать, что сложные и разнообразные соединения углерода наша планета получила из космоса.




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля