27042011

Происхождение жизни на земле

Добавил: Luckyman в раздел Познавательное | Комментариев: 0 | Просмотров: 3482
Происхождение жизни на земле

Жизнь - величайшее чудо на Земле. Как предполагают учёные, она зародилась на заре истории нашей планеты в результате удивительного (и случайного) соединения сложных химических веществ.

Это соединение образовало замечательную органическую структуру, способную не только расти, но и самовоспроизводиться. Органика - химические вещества на основе углерода, являющиеся основой жизни, - вовсе не уникальное явление, характерное лишь для Земли. Она может встречаться по всей Вселенной. Разные виды органических веществ можно обнаружить в метеоритах, падающих на Землю, в том числе аминокислоты (химические вещества, чьи соединения образуют белки - строительные «кирпичики» жизни). Спектральный анализ света межзвёздных облаков показывает, что они тоже содержат органические вещества. По некоторым оценкам, кометы, проходившие вблизи молодой Земли, возможно, оставляли на ней до 10 млн тонн органических веществ в год.
В своём знаменитом эксперименте 1953 г. американские химики Стэнли Миллер и Гарольд Юри смешали в колбе все газы, которые, как они полагали, могли присутствовать в атмосфере молодой Земли: аммиак, метан и водяной пар. В то время считалось также, что именно эти газы составляют атмосферу Юпитера. Под воздействием электрического искрового заряда в колбе образовалась смесь разнообразных, органических веществ.
Эксперимент показал, что все они могли появиться на первобытной Земле под воздействием грозовых молнии или, как доказывают последние эксперименты, космических лучей. Другие опыты показывают, что даже белки можно связывать в более сложные соединения с помощью простых химических реакций. Так что образование химических веществ, составляющих основу жизни, вовсе не уникальный случай. Вполне возможно, что в данный момент именно это происходит во многих других местах Вселенной.

«Адская» кухня

Однако расстояние даже от сложных белков до химических веществ, способных воспроизводить самих себя, очень велико - и чтобы преодолеть его, потребовался огромный скачок эволюции. Ещё один такой скачок отделял химические вещества от первой живой клетки - оболочки, связавшей их в самостоятельное единое целое. Теперь кажется, что эти поразительные скачки были сделаны в условиях, непригодных не то что для благоденствия, но даже для выживания большинства современных живых существ. Первыми живыми клетками были крошечные бактерии длиной всего в нескольких тысячных долей миллиметра.
Вся жизнь на Земле произошла от этих замечательных организмов, которые, как полагают учёные, впервые появились около 4 млрд лет назад. Некоторые из их прямых потомков и сегодня могли бы выжить, но лишь пребывая в кипящей вулканической грязи и горячих источниках, а также в глубине океана, в обжигающих струях, вырывающихся из вулканических жерл, называемых «чёрными курильщиками». В кипящей воде, без кислорода, жизненно необходимого живым существам в настоящее время, эти примитивные бактерии, питаясь серой и другими химическими веществами, каким-то образом начали размножаться. Однако затем стали появляться новые виды бактерий и другие одноклеточные организмы, которые распространились на большие расстояния в новых океанах Земли.
Аминокислоты - основные органические химические вещества, из которых строятся все белки. Прокариоты - это живые клетки без оформленного ядра. Эукариоты - живые клетки с полноценным ядром.

Древние водоросли

Первые формы жизни оставили мало следов своего пребывания (найти их можно лишь на древних оконечностях континентов), поскольку первичные земные океаны давно исчезли. Учёные угадывают их присутствие, наблюдая еле заметные различия в содержании углерода в древних породах, которое указывает на то, что там когда-то шли жизненные процессы. Но такие признаки трудно анализировать и даже датировать их. В 2008 г. повышенный уровень «лёгкого» углерода, который связывают с жизненными процессами, был обнаружен в циркониевых кристаллах, найденных в горном массиве Джек Хиллс в Австралии. Их возраст 4,2 млрд лет! Если они действительно указывают на формы жизни, то это означает, что жизнь на Земле появилась чрезвычайно рано. Старейшие окаменелые следы жизни - это микроскопические складки в горных породах, возраст которых 3 млрд 460 млн лет и которые, вероятно, были созданы колониями сине-зелёных водорослей - цианобактерий.
В самом начале своего существования эти маленькие водоросли изменили мир. Таким образом, что дали возможность для развития той жизни, которую мы знаем сейчас. Они распространились в океанах и на побережьях в тех местах, где был свет, и использовали его воздействие на зелёный пигмент хлорофилл, чтобы разделить двуокись углерода на углерод и кислород. Углерод был им нужен для собственного питания, а кислород выделялся в атмосферу как отходы. За миллиард лет эти мельчайшие частицы кислорода, производимые водорослями, постепенно изменили атмосферу Земли, подготовив появление огромного разнообразия форм жизни, которыми с тех пор заполнялась Земля. На протяжении миллиардов лет единственной формой жизни были простые одноклеточные организмы и их сообщества. У современных бактерий, как и у их примитивных предков, нет центрального ядра, поэтому они называются прокариотами. Но в какой-то момент, примерно около 2 млрд лет назад, появились формы жизни, которые называют одноклеточными, в том числе амёбы. Они тоже состоят из одной клетки, но являются эукариотами, поскольку в этой клетке есть ядро, ограниченное изнутри ядерной мембраной, наподобие клеток всех современных растений и животных.

Появление многообразия жизни

Теперь начинают возникать различия - формы жизни перестают быть одинаковыми и живут в разных условиях. Одни хорошо освоились в местах с высокой температурой, другие - в холоде. Некоторые процветали на мелководье, а другие - на глубине. Эти различия поначалу были лишь незначительными случайными изменениями, но постепенно становились всё более выраженными - такой процесс сейчас мы называем эволюцией путём естественного отбора. Организм со случайными изменениями, которые давали ему больше шансов на выживание и распространение в определённых условиях получал больше шансов и на размножение. Так постепенно, с течением времени, природные различия между организмами становились всё более и более выраженными. Появлялись всё более сложные виды организмов, которые могли обитать талью в определённых местах и условиях.

Получение кислорода

До недавнего времени учёные считали, что именно постепенное добавление кислорода в воздух цианобактериями открыло путь сложным формам жизни, появившимся 700 млн лет назад. Поворотным моментом, по-видимому, была так называемая кислородная катастрофа, или кислородная революция, произошедшая 2,4 млрд лет назад, когда цианобактерии в конечном итоге начали производить больше кислорода, чем потребляли другие организмы. Но так ли это? Во-первых, некоторые учёные ставят под сомнение подлинность окаменелых цианобактерий возрастом 3,5 млрд лет из Австралии и полагают, что на самом деле цианобактерии появились лишь 2 млрд лет назад, то есть слишком поздно, чтобы стать причиной «кислородной катастрофы». Во-вторых, исследования слоев железистых кварцитов - железной руды, образовавшейся в результате соединения кислорода с железом в породах (ржавчины), - позволяют предположить, что 1900 млн лет назад уровень кислорода фактически уменьшался, а не возрастал. Действительно, вполне возможно, то геологические и химические процессы способствовали «кислородной катастрофе» не в меньшей степени, чем цианобактерии, если не большей, а также привели к повышению уровня кислорода в морях больше, чем в воздухе. Если так, то это могло вызвать нарушение парникового эффекта, которое ввергло мир в ледниковый период, длившийся полмиллиарда лет. Когда, наконец, на планете потеплело и ожили цианобактерии, вырабатывавшие кислород, к ним присоединились бактерии, производившие сероводород, из-за которых океаны примерно на миллиард лет стали застойными и пахнущими, словно канализационные стоки.

Появление сложных форм жизни

Ключевым событием, вероятно, стало озеленение суши, начавшееся 800 млн лет назад благодаря водорослям и первым лишайникам. Это не только насытило кислородом воздух, но и добавило в моря и океаны питательные вещества, благодаря которым там могли развиваться и процветать сложные формы жизни.

Комментарии пользователей

Информация Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Вход/Регистрация

Наш опрос

Вы хорошо учились в школе?
Да
Нет
Иногда :)
Я еще учусь