Возникновение жизни на Земле

Когда мы задаем себе вопрос: «Как эволюция могла породить эту сложную систему?» - мы сразу сталкиваемся с одной весьма непростой проблемой. Дело в том, что почти на всех биохимических этапах на пути от ДНК к белковому синтезу нуклеотиды должны связываться друг с другом, а связывание осуществляют ферменты. Между тем эти ферменты должны вначале образоваться в соответствии с инструкциями, содержащимися в уже имеющихся нуклеиновых кислотах. Таким образом, это, по сути дела, не что иное, как новый вариант проблемы курицы и яйца: что появилось раньше – ферменты или нуклеиновые кислоты?

Ученые пока не могут дать полный ответ на этот вопрос, но кое-какие обнадеживающие сведения уже получены. Сейчас представляется вероятным, что первым носителем информации была РНК, а не ДНК. Но постепенно в процессе эволюции, так как ДНК стабильнее РНК и может копироваться с большей точностью, она стала отвечать за генетическую информацию, а РНК перешла на роль «посредника», теперь она переносит инструкции от ДНК к белку.

В конечном итоге сформировалась существующая ныне система, со специфической функцией у каждого вида молекул и с точным распознаванием молекул, которые должны взаимодействовать, чтобы воспроизводить ДНК и синтезировать белки в соответствии с генетическими инструкциями.

 

ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ

                                                                    «Варкалось. Хливкие шорьки

                                                                      Пырялись на наве,

                                                                      И хрюкотали зелюки,

                                                                      Как мюмзики в мове»

                                                                           (Льюис Кэрролл)

С появлением надежного механизма  воспроизведения генетической информации процесс возникновения жизни  завершился. Эра химической эволюции закончилась, наступила эра естественного отбора. Теперь уже недостаточно было просто выжить; отбор  среди клеток велся на способность получать энергию более эффективным путем и обращать ее на создание потомства.

В течение долгого времени все организмы были гетеротрофами, так как пищей им служили либо органические молекулы из «первичного бульона», либо их собственные менее удачные собратья.

Следующим важным событием в эволюции жизни было развитие автотрофности, то есть способности организмов синтезировать питательные вещества из неорганических соединений. После появления автотрофности живой мир перестал зависеть от органических веществ; теперь Земля могла прокормить во много раз больше живых существ.

Самые обычные автотрофы наших  дней – это зеленые растения. Есть бактерии, живущие за счет хемосинтеза, то есть добывающие энергию за счет окисления различных неорганических соединений.

Большая часть кислорода в нашей  атмосфере представляет собой продукт  фотосинтеза. Появление кислорода  в атмосфере привело к серьезному кризису, коренным образом изменившему условия среды: кислород разрушает флавины, а флавины необходимы в качестве коферментов для многих биохимических путей, так что без них организмы не могут существовать. Это разрушительное действие кислорода породило, вероятно, давление отбора, которое и обусловило следующий важный шаг к эжволюции живого – возникновение дыхания.

Подобно всем прочим метаболическим процессам, дыхание, конечно, эволюционировало постепенно. Эту эволюцию можно проследить, изучая метаболизм современных бактерий.

В настоящее время анаэробные организмы  обитают лишь там, где недостаточно кислорода для поддержания аэробной жизни.

 

                                         ЗАКЛЮЧЕНИЕ (слайд 20)

До 19 века люди верили в «самопроизвольное зарождение», то есть верили, что живые организмы постоянно сами собой возникают из неживых веществ, если только условия этому благоприятствуют. Реди и Пастер своими работами доказали, что в наше время такое самозарождение невозможно. Однако сейчас большинство ученых считает, что первая жизнь на Земле зародилась именно таким путем, более того что возникновение жизни из неживой материи было неизбежным.

Условия, при которых возникла жизнь, резко отличались, однако от тех, которые  существуют на земле теперь. В атмосфере первобытной Земли не было кислорода. Это отсутствие кислорода должно было способствовать образованию и стабилизации органических веществ, которые постепенно объединились в полимеры и создали коацерваты. Медленно, на протяжении бесконечно долгого времени, некоторые из этих коацерватов эволюционировали и в конце концов приобрели способность осуществлять те координированные последовательности химических реакций, без которых невозможны жизненные функции, то есть метаболизм, передача информации и точное воспроизведение.

На ранних этапах возникновения  жизни имели место такие важные события, как развитие автотрофности, главной формой которого является фотосинтез с выделением кислорода, и появление  дыхания. Организмы изменили окружающую среду: лишённые жизни воды и мертвые скалы сменились морями, в которых кишела жизнь, и зелеными ландшафтами; в атмосфере, совсем не содержащей кислорода, теперь появился кислород и его содержание превысило 20%. Каждое такое изменение внешних условий, вызванное организмами, влияло на давление отбора, которое вынуждало организмы приспосабливаться к новой среде, а тем самым ее еще больше изменять. Таким образом, в ходе эволюции жизни на Земле среда формировала организмы, а организмы формировали среду.

Закрепление пройденного материала – составление в тетради таблицы «Этапы возникновения жини на Земле» (домашнее задание – закончить составление таблицы)

 

                    ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

Аристотель. О возникновении животных. Перевод с греческ. В Карпова. Изд-во АнСССР, 1940

Библия в иллюстрациях с библейскими  текстами по синодальному переводу. Изд-во «Свет на Востоке», 1991

ГринН., Стаут У., Тейлор Д. Биология. Изд-во «Мир», М., 1990

Дарвин Ч. Сочинения. Изд-во АНСССР, 1951

КемпП., Армс К. Введение в биологию. Изд-во «Мир», М., 1988

Кребс Г., Корнберг Г. Превращение энергии  в живых системах. М., ИЛ, 1959

Опарин А.И.  Возникновение жизни  на Земле. Изд-во АНСССР, М., 1957

Опарин А.И. Жизнь, ее природа, происхождение  и развитие. Изд-во «Наука», М., 1968

Опарин А.И. Материя – жизнь – интеллект. Изд-во «Наука», М., 1977

Фолсом К. Происхождение жизни. Изд-во «Мир», М., 1982