Начальные этапы биологической эволюции
 Скачать 1.41 Mb.
|
Начальные этапы биологической эволюцииГ.С.Бычкова Формирование жизни на Земле.Какие организмы относятся к прокариотам, а какие к эукариотам? По каким признакам возникло это деление? Какие вещества поглощаются в процессе дыхания и фотосинтеза, а какие выделяются? Какие органоиды клеток вы знаете? Каковы их функции? Что такое гликолиз? Появление первых прокариотических клеток А. Опарин писал:«Путь, пройденный природой от протобионтов до наиболее примитивных бактерий … ничуть не короче, чем путь, пройденный от амёбы до человека». Фотосинтез Автотрофные организмы Анаэробные серные пурпурные бактерии : Сероводород сульфаты водород диоксид углерода углеводы Фотосинтезтирующие организмы СО2 + Н2О = О2 2,7 млрд.лет Синезеленые водоросли Озон О3 Аэробные бактерии этап Появление эукариот, многоклеточность, разделение живых организмов на царства. Гипотеза симбиозаВ результате взаимополезного сожительства – симбиоза – различных прокариотических клеток возникли ядерные, или эукариотические, организмы Основной «базой» для симбиоза была, по-видимому, гетеротрофная амебоподобная клетка. Гипотеза симбиозаПищей ей служили более мелкие клетки. Одним из объектов питания такой клетки могли стать дышащие кислородом аэробные бактерии, способные функционировать и внутри клетки-хозяина, производя энергию. Гипотеза симбиозаТе крупные амебовидные клетки, в теле которых аэробные бактерии оставались невредимыми, оказались в более выгодном положении, чем клетки, продолжавшие получать энергию анаэробным путем – брожением. В дальнейшем бактерии-симбионты превратились в митохондрии. Гипотеза симбиозаКогда к поверхности клетки-хозяина прикрепилась вторая группа симбионтов – жгутикоподобных бактерий, сходных с современными спирохетами, возникли жгутики и реснички. В результате подвижность и способность к нахождению пищи такого организма резко возросли. Так возникли примитивные животные клетки – предшественники ныне живущих жгутиковых простейших. Схема симбиотического возникновения эукариотОбразовавшиеся подвижные эукариоты путем симбиоза с фотосинтезирующими (возможно, цианобактериями) организмами дали водоросль, или растение. Гипотеза о возникновении эукариотических клеток через ряд последовательных симбиозов обоснована, ее приняли многие ученые. Во-первых, одноклеточные водоросли и сейчас легко вступают в союз с животными-эукариотами. Например, в теле инфузории туфельки обитает водоросль хлорелла. Во-вторых, некоторые органоиды клетки, такие как митохондрии и пластиды, по строению своей ДНК удивительно похожи на прокариотические клетки – бактерии и цианобактерии. Возможности эукариот по использованию среды еще большие. Связано это с тем, что организмы, обладающие ядром, имеют диплоидный набор всех наследственных задатков – генов, то есть каждый из них представлен в двух вариантах. Появление двойного набора генов сделало возможным обмен копиями генов между разными организмами, принадлежащими к одному виду, – появился половой процесс. На рубеже архейской и протерозойской эр половой процесс привел к значительному увеличению разнообразия живых организмов благодаря созданию новых многочисленных комбинаций генов. Одноклеточные организмы быстро размножились на планете. Однако их возможности в освоении среды обитания ограничены. Они не могут и расти беспредельно. Многоклеточные организмыИной эволюционный путь осуществился позже, около 2,6 млрд лет назад, когда появились организмы, эволюционные возможности которых значительно шире, – многоклеточные организмы. Первая попытка разрешения вопроса о происхождении многоклеточных организмов принадлежит немецкому биологу Э. Геккелю (1874). В построении своей гипотезы он исходил из исследований эмбрионального развития ланцетника, проведенных к тому времени А. О. Ковалевским и другими зоологами. Основываясь на биогенетическом законе, Э. Геккель полагал, что каждая стадия онтогенеза повторяет какую-то стадию, пройденную предками данного вида во время филогенетического развития. стадия зиготы соответствует одноклеточным предкам, стадия бластулы – шарообразной колонии жгутиковых. В дальнейшем, в соответствии с этой гипотезой, произошло впячивание (инвагинация) одной из сторон шарообразной колонии (как при гаструляции у ланцетника) и образовался гипотетический двухслойный организм, названный Геккелем гастреей, поскольку он похож на гаструлу. Э.Геккель – гипотезаЗигота Бластула Гаструла И. И. Мечников (1886) – гипотеза фагоцителлы.Основу современных представлений о возникновении многоклеточных организмов составляет гипотеза И. И. Мечникова (1886) – гипотеза фагоцителлы. По предположению ученого, многоклеточные произошли от колониальных простейших – жгутиковых. Пример такой организации – ныне существующие колониальные жгутиковые типа вольвокс ВольвоксСреди клеток колонии выделяются движущие, снабженные жгутиками; питающие, фагоцитирующие добычу и уносящие ее внутрь колонии; энтодерма, Клетки, оставшиеся снаружи, выполняли функцию восприятия внешних раздражений, защиты и функцию движения. Из подобных клеток развивалась покровная ткань – эктодерма. половые, функцией которых является размножение. Схема перехода химической эволюции в биологическуюВыводыТаким образом, возникновение жизни на Земле носит закономерный характер, и ее появление связано с длительным процессом химической эволюции, происходившей на нашей планете. Формирование структуры, отграничивающей организм от окружающей среды, – мембраны с присущими ей свойствами – способствовало появлению живых организмов и ознаменовало начало биологической эволюции. Как простейшие живые организмы, возникшие около 3 млрд лет назад, так и более сложно устроенные в основе своей структурной организации имеют клетку. |