Nivelul populației specifice de viață și LOCUL MAN ÎN TI
2.3. Regularități și problemele de macro-evoluție și anthropogenesis
2.3.2. Lumea organică, ca urmare a procesului evolutiv
Problema originii vieții pe Pământ este una dintre principalele probleme ale științei naturale. În același timp, aceasta este o problemă importantă filozofică, ideologică, care este strâns legat de înțelegerea însăși esența vieții. relevanța acestuia, atrage oameni de știință din diferite specialitati si este de interes pentru mulți oameni, indiferent de ceea ce fac. Există diferite ipoteze originea vieții pe Pământ, iar acestea sunt toate în grade diferite, sunt discutabile, deoarece jocul din spate toate procesele care au dus la apariția vieții, este imposibil. Printre aceste ipoteze sunt următoarele: a) viața a fost creată la un moment dat un act de creație divină (creaționismul); b) viața nu va apărea, este veșnic; c) viața a apărut în mod repetat, de la natura neînsuflețită (generația spontană); d) viața adus pe Pământ din spațiu (panspermіya); d) viața a apărut din natură nevii ca urmare a unor procese regulate (evoluție chimică).
Creaționismul (din latinescul sgea T IO -. Crearea) - doctrina anti-științifică, care reflectă viziunea idealistă a naturii, care nu fac obiectul studiului metodelor științifice, susținute de învățăturile religioase. Noțiunea de posibilitatea de a spontane nucleație (spontan) a organismelor existente, chiar și mamifere, ale naturii neînsuflețite (sol, noroi, etc. ..) S-au întors în cele mai vechi timpuri. Aristotel credea că acest proces este influențat de factori intangibili. Ideea de generare spontană a existat timp de multe secole. ei agitat în 1668 un medic italian Francesco Redi (1626-1698) pentru experimentele sale cu muște. El a descoperit că „viermi“ albe care apar pe carne, atunci când deteriorarea sunt larve de muște și nu există nici carne înainte de așteptat, și ouă, care au amânat zboară. În carnea, închisă de la muștele, ultima larve nu apar niciodată. Astfel a fost formulat principiul: toate lucrurile vii - de la cei vii. Odată cu deschiderea olandezul Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) sub microscop a protozoarelor lumii și bacterii ideea generării spontane a fost revigorat cu o nouă forță, acum împotriva microorganismelor. om de știință franceză Louis Pasteur (1822-1895) (fig. 2.26), care este considerat fondatorul microbiologiei medicale, simplă și în același timp, experimentele abil a respins în mod concludent ipoteza generării spontane. El a descoperit că bacteriile se multiplica numai asupra bacteriilor și generarea lor spontană este imposibilă. Dar experimentele lui Pasteur au fost interpretate în așa fel încât viața în general, nu ar fi putut apărea din natură neînsuflețit, este acolo pentru totdeauna și un germene de organisme vii a fost adus pe Pământ din spațiu de meteoriți sau sub presiunea luminii solare (panspermіya). Mai târziu sa dovedit că acest lucru este imposibil din cauza prezenței în spațiu a razelor ultraviolete și cosmice, care sunt un efect negativ asupra tuturor lucrurilor vii. Panspermie ipoteza de-a lungul anilor a dobândit noi opțiuni. Pentru studiul ei utilizează în prezent o varietate de rapoarte despre OZN-uri (obiecte zburătoare neidentificate), despre picturi de rock de figuri, care se presupune că seamănă cu rachete și astronauți, și chiar și o întâlnire cu extratereștrii. Unii oameni de știință cred că „semințe de spațiu“ a fost făcută mai ales dintr-o altă civilizație planeta care a vizitat Pământul. Francis Crick (b. 1916), care, împreună cu John. Watson (b. 1928), în 1953, a creat un model al moleculei de ADN, dovada de origine cosmică a vieții pe Pământ sunt considerate codul genetic universal. Ideea de origine extraterestră a vieții pe Pământ neconvingătoare metodologic: aceasta nu explica modul în care primele organisme vii și mută problema într-un alt loc al universului.
Fig. 2.26. Louis Pasteur (Louis Pasteur) (1822-1895).
Baza de cele mai multe ipoteze moderne de originea vieții pe Pământ este un biochimist ipoteza Academician A. I. Oparina (1894-1980), cu care a făcut prima apariție în cartea „Originea vieții“ (1924). O. Oparin a pornit de la ipoteza că, în fazele timpurii ale pământului său de dezvoltare era lipsită de viață, dar efectuat abiotic (anorganic) sinteze de compuși de carbon (substanțe organice) și evoluția lor chimică ulterioară. A. Originea vieții Oparin legată de formarea proteinei (fig. 2.27). Principalele etape ale originii vieții pe pământ, O. I. Oparinym astfel: a) o primă etapă - abіogenny (anorganic nebіologіchny) sinteza compușilor organici simpli; b) o a doua etapă - abіogenny sinteza compușilor organici complecși (polimeri): c) o a treia etapă - formarea unor sisteme individuale fazovovіdokremlenih peredbіologіchnih - viață (precursori probіontіv); g) apariția primelor organisme vii.
Fig. 2.27. M Odel originea vieții.
Pământul este 4,5-5 miliarde. Anii. La un moment dat Pământul a fost o minge topit. Temperatura la suprafata atinge 4000-8000 ° C. Treptat se răcește. În măsura carbonul de răcire și a metalelor tverdoplavkі formate compuse (carburi), din care se formează crusta. Atmosfera la acel moment nu a fost la fel cum este acum: ea nu conține oxigen liber și nu au avut okisnyuvalny și de restaurare. Apa a fost sub formă de vapori de apă. Când temperatura a scăzut sub 100 ° C, downpours continue a început, care a durat timp de mii de ani. Formată mărilor și oceanelor. Crusta era încă foarte fragilă, în locuri diferite, cu explozia a spart lava fierbinte. Astfel, carburile reacționează cu apă și hidrocarburi formate, la fel ca și acetilenă format (C2 H2) în timpul reacției de carbură de calciu cu apa. Temperatura ridicată lavă topită, razele ultraviolete, care din cauza absenței stratului de ozon din atmosferă a ajuns lin suprafața pământului, au fost puternice surse de energie fulgere pentru o varietate de reacții chimice în care sunt îmbinate hidrocarburile. Oceanul primar acumulat treptat compuși simpli organici (monomeri), care formează un „bulion“ care a avut loc procese de polimerizare, în consecință, care au materiale organice complexe (polimeri), iar din acestea - prin koatservatsії (separarea soluției de polimer coloidal în faze cu o concentrație diferită ) format picătură koatservatnі. Ele conțineau proteine, acizi nucleici, polizaharide, grăsimi. picături Koatservatnі sunt considerate ca fiind posibile modele ale primilor precursori ai vieții (probіontіv). Cu probіontіv prin pre-biologică (chimică) a selecției naturale a apărut celula - unitatea de bază a vieții. Acest lucru a însemnat apariția primelor organisme vii, care a început cu evoluția biologică. Trecerea de la o celulă pentru a forma probіontіv mecanism de organizare însoțită de apariția autoreproducere rafina moleculele peste principiul matricei, care a fost realizat prin funcții de corelare biopolimeri (proteine și acizi nucleici) apariția sistemului vital eficient energetic bazat pe utilizarea ATP.
Ipoteză O. I. Oparina a fost confirmată; unele dintre prevederile sale pot fi verificate experimental. sinteza Abіogenny a materiei organice din univers a fost realizat în trecut și are loc acum. Dovada acestui fapt este detectarea compușilor de carbon în atmosferă stelele, meteoriti cad la pământ. Abilitatea de sinteza abiogenous a compușilor organici este demonstrată prin experimente de model. Biochimistul american Stanley Miller în 1953 g. montat un aparat special, în care în timpul săptămânii ratat de înaltă tensiune descărcare electrică printr-un amestec de gaz care simulează atmosfera primară Pământului (abur, metan, amoniac, hidrogen) și a primit un număr de aminoacizi, zaharuri simple și altele substanță (fig. 2.28). . J. Oro (1960, Spania) face sinteza abіogenny de guanіnu adenină, pirimidine, riboză și deoxiriboză - componente ale acizilor nucleici. Ponnamperuma S. (1970, SUA) prin sinteza ATP primit abiogenous - un compus organic, care este principala formă de stocare a energiei în organisme vii. om de știință american S. Fox (1969) a fost încălzit la bucăți de lavă până la 150-180 ° C și un amestec de aminoacizi au primit bіlkopodіbnі substanța (proteїnoїdi) care sunt alocate sub formă de bile (microsfere). Unele proteїnoїdam a fost caracterizat prin acțiune enzimatică: Deși acestea sunt slabe, dar accelerate (catalizată) reacție diferită.
Fig. 2.28. Experiment C. Miller.
zovovіdokremlenih peredbіologіchnih sisteme (microsfere Fox macrobeads Egami, bule de aur - - margine, koatservatnі picături Bungenberg G. de Jong), în multe laboratoare a fost obținut modelul F. Teoria O. I. Oparina se bazează pe modelul picăturilor coacervate. Ele pot fi preparate prin amestecarea, de exemplu, soluții gumіarabіka și gelatină. Este un sistem deschis. Ele sunt separate printr-o suprafață de delimitare clară a mediului care simulează membrană klіtiniu capabil să interacționeze cu acest mediu, absorb selectiv substanțele și utilizarea acestora în diferite reacții chimice. O parte din produsele acestor reacții cade din nou miercuri. Acumulând substanțe koatservatnі scade în creștere și ajungând la o anumită dimensiune, rupe, menținând în același timp unele dintre caracteristicile organizației chimice inițiale. picături Koatservatnі diferă în compoziția chimică, și pe această bază este selecția lor naturală chimică. Acest nou model (selecție naturală în forma sa inițială) a fost un factor major pentru materialul de tranziție la un grad ridicat de organizare.
Primele organisme vii care au apărut în lume erau heterotrophs (gata să mănânce substanțe organice de bulion nutritiv), anaerobi (energia obținută din oxidarea substanțelor organice bezkisnevogo - fermentare) și prokarіotami (pre-nuclear). Creșterea numărului de organisme heterotrofe ar conduce la o reducere a cantității de materie organică în ocean primar. Concurența pentru nutrienți a fost un impuls pentru apariția organismelor autotrofe care creează substanțele organice necesare fără a izola mai întâi oxigenul liber (chemosynthesis și fotosinteza bacterii), și apoi cu eliberarea de oxigen liber (fotosinteză, algele albastre-verzi, plante verzi). Apariția fotosintezei a afectat evoluția întregii viitoare a vieții. Fotosinteza concediat concurență organіzumi pentru abіogennі bulion nutritiv compus organic; acumulat treptat într-o atmosferă liberă de oxigen, ceea ce face posibilă apariția organismelor aerobe, metabolismul energetic, care se bazează pe respirație oxigen; prin fotosinteză în partea superioară a stratului de ozon atmosferă formată care protejează viața de efectele nocive ale razelor ultraviolete, iar această stabilitate crescută a formelor de viață.
Ipoteză O. I. Oparina ne permite să tragem concluzia că apariția vieții pe Pământ, ca urmare a procesului ordonat naturale, a fost posibil. Putem presupune că pe alte planete ale universului pot fi condițiile pentru apariția vieții. Este posibil ca viața într-o formă sau alta există deja pe unele dintre ele. Dar, în ciuda celor de mai sus, problema originii vieții rămâne nerezolvată. În cuvintele lui John. Bernal, iar astăzi generează mai multe întrebări decât răspunsuri.
Celulele eukarіotichnih origine. Conform conceptelor moderne, primele celule eucariote au apărut 1,5 miliarde. Cu ani în urmă (fig. 2.29). Există două ipoteze cu privire la originea lor: іnvagіnatsіyna și simbiotică. Pentru іnvagіnatsіynoyu ipoteză, primele celule eucariote au apărut prin diferențierea celulelor aerobe originale prokarіotichnoї. Din exteriorul membranei celulare, la care a fost atașat câteva genomuri vpinannya formate in interiorul celulelor, iar unele dintre aceste structuri au fost formate, care a dat naștere la organelam celulei. Această ipoteză explică în mod satisfăcător prezența a două membrane în învelișul de nucleu, mitocondrii și cloroplaste. Pentru ipoteza simbіotichnoyu eukarіotichna celulară a apărut în mai multe etape simbіogenezu. În primul rând, a existat o simbioză mare amebopodіbnoї prokarіotichnoї celule cu bacterii aerobe mici, care sa transformat în mitocondrie. Apoi, această celulă prokarіotichna simbiotic a inclus o bacterie spіrohetopodіbnі, dintre care au format kіnetosomi, centrosomes si cilia. După separarea nucleului în citoplasmă acestei celule a fost punctul de plecare pentru formarea ciupercilor și a animalelor. Combinarea celulelor prokarіotichnoї cu algele albastre-verzi, care sa transformat în cloroplaste, a dat naștere la plante. In favoarea celulelor simbiotice indică prezența mitocondriilor și a ADN-ului plastide pozayadernoї si abilitatea de a reproduce aceste organite. există argumente împotriva ipotezelor simbiotice: 1) majoritatea proteinelor mitocondriale codificate in nucleul celulei; 2) mitocondriali si plastide gene contin intron ca gene ale cromozomilor nucleul celulei; 3) proteina batsilіn, care constau din cililor și procariote moderne flageli altele decât proteina eucariot tubulinei; 4) bacterii detectate structuri cu flageli tipice, cili, organisme sau celule bazale tsentrіol compoziție microtubule eukarіotichnoї "9 + 2" sau "0 + 9".
Fig. 2.29. Ore de timp biologic.
Originea animalelor multicelulare. originea de fapt multicelular (Metazoa) din unicelular (Protozoa) este în general acceptată. Dar întrebarea este, cum este prin procesul de evoluție a fost transformarea protozoare la Metazoa. Rămâne controversat. Există două ipoteze cu privire la originea metazoarelor. Ipoteza gastreї E. Haeckel (1874) Ipoteza fagotsiteli I. I. Mechnikova (1886).
Ipoteză gastreї E. Haeckel. E. Haeckel strămoș multicelulare era colonie sferic cu un singur strat de flagelate. Date E. Heckel bazate pe embriologia că stratul nucleaŃie în ontogeniei intern (entoderma) este adesea format de vpinannya (invaginations ale) perete cu un singur strat al embrionului (blastula), prin care există un embrion dublu strat (gastrula). E. Heckel credea că pe parcursul evoluției unei jumătăți a corpului sferic blastulopodіbnogo vvіgnulasya la altul și, astfel, apărut enteric primar (gastric) o cavitate care se deschide gura de deschidere spre exterior. Un astfel de organism cu două straturi ipotetic vehiculat prin intermediul flageli, sexual de reproducere și a devenit un strămoș al tuturor animalelor multicelulare. E. Haeckel numit gastreєyu.
Ipoteză fagotsiteli I. I. Mechnikova. Prin studierea ontogenia inferioare organismelor multicelulare, E. Metchnikoff observat că entoderma lor nu au format prin vpinannya (invaginației) și prin penetrarea celulelor individuale din interiorul peretelui cavității coloniei, unde au format un prim liber, iar apoi germenele entodermi dens, și abia mai târziu, în de masă a apărut enteric (gastric) cavitate, și chiar mai târziu - gura primară (blastopore). Acest proces a fost asociat cu fagocitoza digestia intracelulară) care a efectuat celulele care au migrat în interiorul colonii (Fig. 2.30). Formarea Procesul entodermi de imigrația II Mechnikov considerate a fi mai primitiv decât de invaginație. Cu toate acestea, el a pornit de la faptul că stadiul embrionul unui entodermi dens au în dezvoltarea multicelulare mai mici - bureți și coelenterates. În bureți ea a numit parenhіmeloyu, coelenterates - klanuloyu. Un astfel de organism cu două straturi ipotetic II Mechnikov numit fagotsiteloyu.
Fig. 2.30. Volvox, organism colonial. Celulele Volvox sunt formate prin mitoză. Coloniile au celule specializa în photoreception, reproducerea, mobilitatea.
În favoarea ipotezei lui Haeckel indică ontodermi de dezvoltare de vpinannya. Împotriva ei și conform ipotezei I. I. Mechnikova - faptul că este în inferior E t și z aa gastrulyatsіya nu este vpinannyam și imigrația în celulele blastula. Aceste zoologie comparativă modernă și embriologie comparativă favorizează ipoteza I. I. Mechnikova lui. Educația în strămoșii t și z E două straturi de celule oa însoțită specializare de celule (stratul exterior al celulelor cu motor si a functiei senzoriale conservate si intern - alimentar și sexual) cu transformarea în colonie flagelat organism pluricelular holistică.