Развитие жизни на Земле
Наблюдаемая нами Вселенная, по данным современной науки, возникла в результате Большого взрыва около 15-20 млрд. лет назад. Возраст нашей планеты –около 5 млрд. лет. Сейчас большинство учёных склоняются к мнению о том, что жизнь зародилась на Земле, на заре её существования.
Древнейшая Земля весьма мало напоминала планету, на которой мы живем. Её атмосфера состояла из водяных паров, углекислого газа и, по одним, - из азота, по другим – из метана и аммиака. Кислорода в воздухе безжизненной планеты не было. И, надо сказать, отсутствие кислорода было необходимо для возникновения жизни. Между тем кислород разрушительно действует на органические молекулы. Мы привыкли к его воздействию, но на Земле и сейчас есть бактерии, которые воспринимают кислород как яд и его присутствии жить не могут. Кислородная атмосфера делает невозможным в наше время самозарождение жизни.
Итак, в атмосфере древней Земли гремели грозы, её пронизывало жёсткое ультрафиолетовое излучение Солнца, на планете извергались вулканы.
Под влиянием всех этих воздействий в первичном океане, покрывавшем поверхность Земли, образовались органические вещества-простейшие «кирпичики», из которых строится всё живое. В наше время их немедленно поглотили бы бактерии и грибы. Но тогда их ещё не было, и поэтому органические вещества накапливались, пока весь первичный океан не превратился в «теплый разбавленный бульон».
Такое предположение впервые высказал в 1922г. советский биолог Александр Опарин.
В 1953г. американский биолог Стэнли Миллер решил проверить гипотезу Опарине и воспроизвел в специальной установке природные условия древней Земли. В стеклянном сосуде находились нагретая вода («океан») и смесь газов аммиака, метана и водорода («первичная – атмосфера»). Через «атмосферу « проскакивали искры-«молнии». Опыт продолжался в течение недели.
Через неделю «первичный бульон» проанализировали и нашли в нем органические вещества, в том числе 5 аминокислот. В другой раз в результате такого же опыта были обнаружены даже нуклеиновые кислоты – цепочки, длиной до шести звеньев.
Согласно одной гипотезе, содержание органических веществ выше всего было в высыхающих лужах, оставшихся на берегу океана после отлива. Здесь образовались цепочки белков и нуклеиновых кислот. При чем длиннее была цепочка, тем она была устойчивее. Она закручивалась в клубок, который разрушался уже на так легко.
Опарин считал, что главная роль в превращении неживого в живое принадлежала белкам. В «первичном бульоне» образовывались «сгустки» белка ( коацерваты ). Они могли вбирать в себя новые питательные вещества, разбиваться на более мелкие капельки. Конечно, они ещё были живыми.
По словам Опарина, расстояние от этих «сгустков» до самых примитивных бактерий
Ничуть не меньше, чем от амёбы до человека. Главное, что отличало «сгустки» от клеток, - неспособность точно воспроизводить самих себя.
Чтобы «штамповать» одинаковые белки, нужна матрица. В ныне живущих организмах (от бактерий и вирусов до человека) этой матрицей служат нуклеиновые кислоты (РНК, ДНК).
Развитие жизни на земле.
Никто точно не знает, когда возникла первая живая клетка. Возраст самых ранних следов жизни (остатков бактерий) , найденных в древних отложениях земной коры, - около 3,5 млрд. лет. Допустим, что возраст на нашей планете – 3 млрд. 600 млн. лет.
Для большей наглядности представим себе, что этот огромный отрезок времени уместился в пределах одних суток. Сейчас на наших «часах»- ровно 24 часа, а в момент возникновения жизни они показывали 0 часов. Каждый час вместил 150 млн. лет, каждая минута- 0,25 млн. лет.
Докембрий
Самая древняя эпоха развития жизни – докембрийская –длилась невероятно долго: свыше 3 млрд. лет. Или по нашей шкале, с начало суток до 8 часов вечера.
Развитие жизни в тупик. Но эволюция благополучно нашла из него выход. Появлялись первые организмы (бактерии), способные с помощью солнечного света превращать неорганические вещества в органические.
Натупил новый кризис в развитии жизни. Выход из него “ нашли” синезеленные водоросли. Они научились расщеплять воду. Это в семь раз труднее, чем расщеплить сероводород. Можно сказать, что синезеленые водорсли совершили подвиг. Это призошло 2 млрд. 300 млн. лет назад( по нашей шкале около 9 часов утра).
Тперь в качестве подобного продукта в атмосфере начал выделятся кислород. Накопление кислорода предстовляло серьезную угрозу для жизни на Земле стало невозможным –содержание кислорода достигло 1% от современного. А перед живыми организмами встала новая проблема, –как бороться с возрастающим количеством этого агресивного вещества.
Но эволюция сумела преодолеть и это испытание, одержав новую блестящую
победу . Около 11 часов утра на Земле появился первый организм, вдохнувший кислород. Так возникло дыхание.
До этого момента живые организмы жили в океане, укрывались в водной толще от губительных для всего живого потоков солнечного ультрофиолета. Теперь благодоря кислороду в верхних слоях атмосферы возник слой азона, смягчивший издучение. Под защитой азона жизнь смогла выйти на сушу.
В течение докембрия природа сделала еще целый ряд заечательных “избретений” . Около 2 часов дня (по моей шкале ) клетки получили ядро. Примерно тогда же возникло половое рамножение, резко ускоревшее темпы эволюции. Появилось первое многоклеточные существа.
К концу докембрия ( как мы помним это 8 часов вечера) земные моря населли
разнообразные животные: медузы, полоские черви, полипы. Все они были мягкотелыми лишенными скелета. Возникновение у животных скелета –раковин, панцирей и т. д. –обзначило начало новой геологической эры .
Палеозойская эра.
Эта эра, начавшаяся 570млн. лет назад, длилась 340 млн. лет. Ученые делят ее на шесь периодов.Ученые делят ее на шесть частей.
1. Саммый ранний – кембрий ( продолжался 70 млн. лет).
2. За ним следовал – ордовик (длился 60 млн. лет). Появляются первые круглортые – родичи. Челюстей у них пока нет, но строение рта позволяет хватать живую добычу, что гораздо выгодней процеживания ила.
3. Силуре (30 млн. лет) на сушу выходят первые растения (псилофит) покрывая берега зеленным ковром высотой 25 см.
4. Следующий период – девон (60 млн. лет) Сушу заселяют плауны, папоротники, хвощи, мхи. В их зарослях уже живут первые насекомые.
5. Следующий период – карбон, или каменный период (65 млн. лет) В первые огромные пространства суши покрылись болотистыми лесами из древовидных папоротников, хвощей и плаунов.
6. Последний период эры – перьмь, или пермский период (55 млн.) Климат стал холодным и суше. Влажные леса из папоротников и плаунов исчезли.
Эра средней жизни ( мезозойская).
Мезозойская эра наступила 230 млн .лет назад и длилась 163 млн. лет. Она делится на три периода :триас ( 35 млн. лет ), юру, или юрский период (58 млн. лет ), и мел, или меловой период (70 млн. лет).
В морях ещё в пермский период окончательно вымерли трилобиты . Но это не было закатом морских беспозвоночных . Напротив : на смену каждой вымершей форме приходило несколько новых. В течение мезозойской эры океаны Земли изобиловали моллюсками : белемнитами, похожими на кальмаров ( их ископаемые раковины зовут « чертовыми, пальцами «), и аммонитами. Раковины некоторых аммонитов достигали 3м. В диаметре. Ни у кого больше на нашей планете, ни до того, ни позднее, не было таких колоссальных раковин!
В лесах мезозоя господствовали хвойные и кипарисы, а также саговники. Мы привыкли видеть насекомых, вьющихся над цветами. Но такое зрелище стало возможным лишь с середины мезозоя, когда на Земле расцвел первый цветок. К меловому периоду цветковые растения уже начали теснить хвойные и саговники.
Мезозоя, особенно юру, можно назвать царством рептилий . Но ещё в самом начале мезозоя ,когда рептилии только шли к своему господству, рядом с ними появились мелкие, покрытые шерстью теплокровные животные-млекопитающие. Долгие 100 миллионов лет они жили рядом с динозаврами, почти незаметные на их фоне ,терпеливо дожидаясь своего часа.
В юре у динозавров появились и другие теплокровные соперники –первоптицы (археоптериксы). Они имели ещё очень много общего с рептилиями: например, челюсти, усеянные острыми зубами. В меловом периоде от них произошли и настоящие птицы.
В конце мелового периода климат на Земле стал холоднее. Природа уже не могла прокормить животных, весивших более десяти килограммов. Началось массовое вымирание ( растянувшиеся, однако, на миллионы лет) гигантов-динзавров. Теперь освободившееся место могли занять звери и птицы.
Эра новой жизни (Кайнозойская).
Кайнозойская эра, начавшаяся 67 млн. лет назад, стала царством птиц, млекопитающих, насекомых и цветковых растений. Она продолжается и сейчас.
Ученые разделяют её на 3 периода : палеоген, неоген и антропоген. Последний из этих периодов, в котором появляется человек, начался около 2 млн. лет назад.
Происхождение человека.
Впервые человек стал задумываться о своем происхождении очень давно, в доисторические времена. Первые приматы появились около 70 млн. лет назад, первые человекообразные обезьяны –34 млн. лет назад.
Во времена жизни дриопитеков значительную часть суши затронуло изменение климата: тропические джунгли исчезали и сменялись пространствами, лишенными лесов. Это обстоятельство не могло не сказаться и на образе жизни животных. Иные отступали под прикрытие исчезающего леса, другие старались приспособится к жизни на открытой местности. Так жизнь заставила дриопитеков « спуститься с деревьев на землю».
Следующий в эволюционной лестнице – уже «первый человек», первый представитель рода Homo. Это человек умелый.
Другая ветвь эволюции рода Homo,стоящая, по оценкам биологов, выше”человека умелого”,- человек выпрямленный.
И, наконец, вид, к которому принадлежат и живущие сейчас люди, - человек разумный.
Согласно подсчётам учёных, за все время существования человека на земле жило около 100 млрд. людей . Это значит, что каждый двадцатый из всех живших на нашей планете людей живёт в настоящее время. При этом, когда возводились египетские пирамиды (примерно 4тыс. лет назад ),в мире жило 50 млн.человек, в начале нашей эры – 200 млн. Численность населения планеты в первой половине 19 в. перевалила за миллиард ,а в 20в. она увеличилась более чем втрое.