Когда возникли первые живые организмы на земле. Жизнь на земле

Имеет долгую историю. Все началось, приблизительно, 4 млрд. лет назад. У атмосферы Земли еще нет озонового слоя, концентрация кислорода в воздухе очень низкая и ничего на поверхности планеты не слышно, кроме извергающихся вулканов и шума ветра. Ученые считают, что именно так выглядела наша планета тогда, когда на неё начала появляться жизнь. Подтвердить или опровергнуть это весьма трудно. Горные породы, которые могли бы дать больше информации людям, разрушились очень давно, благодаря геологическим процессам планеты. Итак, основные этапы эволюции жизни на Земле.

Эволюция жизни на Земле. Одноклеточные организмы.

Жизнь получила свое начало с появлением простейших форм жизни – одноклеточных организмов. Первыми одноклеточными организмами были прокариоты. Эти организмы появились первыми после того, как Земля стала пригодной для начала жизни. не позволила бы появиться даже простейшим формам жизни на своей поверхности и в атмосфере. Этим организмом был не обязателен кислород для своего существования. Концентрация кислорода в атмосфере повышалась, что привело к появлению эукариот. Для этих организмов главным для жизни становился кислород, в среде где концентрация кислорода была маленькой, они не выживали.

Первые организмы, способные к фотосинтезу появились через 1 млрд. лет после появления жизни. Этими фотосинтезирующими организмами были анаэробные бактерии . Жизнь постепенно начала развиваться и после того, как содержание азотистых органических соединений упало появились новые живые организмы, способные использовать азот из атмосферы Земли. Такими существами были сине-зеленые водоросли. Эволюция одноклеточных организмов происходила после ужасных событий в жизни планеты и все стадии эволюции была защищена под магнитным полем земли.

Со временем простейшие организмы стали развиваться и улучшать свой генетический аппарат и развивать способы своего размножения. Затем в жизни одноклеточных организмов произошел переход к разделению их генеративных клеток на мужские и женские.

Эволюция жизни на Земле. Многоклеточные организмы.

После возникновения одноклеточных организмов появились более сложные формы жизни – многоклеточные организмы . Эволюция жизни на планете Земля приобрела более сложные организмы, отличающиеся более сложной структурой и сложных переходных стадий жизни.

Первая стадия жизни – Колониальная одноклеточная стадия . Переход от одноклеточных организмов к многоклеточным, усложняется структура организмов и генетический аппарат. Эта стадия считается самой простой в жизни многоклеточных организмов.

Вторая стадия жизни – Первично-дифференцированная стадия . Более сложная стадия и характеризуется началом принципа “разделения труда” между организмами одной колонии. В этой стадии происходила специализация функций организма на тканевом, органном и системноорганном уровнях. Благодаря этому у простых многоклеточных организмов начала образовываться нервная система. Нервного центра у системы еще не было, но центр координации имеется.

Третья стадия жизни – Централизованно-дифференцированная стадия. За время этой стадии у организмов усложняется морфофизиологическая структура. Улучшение этой структуры происходит через усиление тканевой специализации.Усложняется пищевая, выделительная, генеративная и другие системы многоклеточных организмов. У нервных систем появляется хорошо выраженный нервный центр. Улучшается способы размножения – из наружного оплодотворения во внутреннее.

Заключением третей стадии жизни многоклеточных организмов является появление человека.

Растительный мир.

Эволюционное дерево простейших эукариот разделилось на несколько ветвей. Появились многоклеточные растения и грибы. Некоторые из таких растений могли свободно плавать по поверхности воды, а другие прикреплялись ко дну.

Псилофиты – растения, которые впервые освоили сушу. Затем возникли и другие группы наземных растений: папоротники, плауны и другие. Эти растения размножались спорами, но предпочитали водную среду обитания.

Большого разнообразия достигли растения в каменноугольный период. Растения развивались и могли достигать в высоту до 30 метров. В этом периоде появились первые голосемянные растения. Наибольшим распространением могли похвастаться плаунообразные и кордаиты. Кордаиты напоминали формой ствола хвойные растения и имели длинные листья. После этого периода поверхность Земли была разнообразна различными растениям, которые достигали 30 метров в высоту. Спустя большое количество времени наша планета стала похожа на ту, которую мы знаем сейчас. Сейчас на планете существует огромное многообразие животных и растений, появился человек. Человек, как существо разумное, после того как встал “на ноги” посвятил свою жизнь изучению . Загадки и стали интересовать человека, а так же самое главное – откуда появился человек и для чего он существует. Как вы знаете, ответов на эти вопросы до сих пор не существует, есть только теории, которые противоречат друг другу.

Вопрос о том, когда на Земле появилась жизнь, всегда волновал не только ученых, но и всех людей. Ответы на него

практически всех религий. Хотя точного научного ответа на него до сих пор нет, некоторые факты позволяют высказать более или менее обоснованные гипотезы. В Гренландии исследователями был найден образец горной породы

с крошечным вкраплением углерода. Возраст образца более 3,8 млрд лет. Источником углерода, скорее всего, было какое-то органическое вещество – за такое время оно полностью утратило свою структуру. Ученые полагают, что этот комочек углерода может быть самым древним следом жизни на Земле.

Как выглядела первобытная Земля?

Перенесемся на 4 млрд лет назад. Атмосфера не содержит свободного кислорода, он находится только в составе окислов. Почти никаких звуков, кроме свиста ветра, шипения извергающейся с лавой воды и ударов метеоритов о поверхность Земли. Ни растений, ни животных, ни бактерий. Может быть, так выглядела Земля, когда на ней появилась жизнь? Хотя эта проблема издавна волнует многих исследователей, их мнения на этот счет сильно различаются. Об условиях на Земле того времени могли бы свидетельствовать горные породы, но они давно разрушились в результате геологических процессов и перемещений земной коры.

В этой статье мы кратко расскажем о нескольких гипотезах возникновения жизни, отражающих современные научные представления. Как считает известный специалист в области проблемы возникновения жизни Стэнли Миллер, о возникновении жизни и начале ее эволюции можно говорить с того момента, как органические молекулы самоорганизовывались в структуры, которые смогли воспроизводить самих себя. Но это порождает другие вопросы: как возникли эти молекулы; почему они могли самовоспроизводиться и собираться в те структуры, которые дали начало живым организмам; какие нужны для этого условия?

Согласно одной из гипотез жизнь началась в кусочке льда. Хотя многие ученые полагают, что присутствующий в атмосфере углекислый газ обеспечивал поддержание тепличных условий, другие считают, что на Земле господствовала зима. При низкой температуре все химические соединения более стабильны и поэтому могут накапливаться в больших количествах, чем при высокой температуре. Занесенные из космоса осколки метеоритов, выбросы из гидротермальных источников и химические реакции, происходящие при электрических разрядах в атмосфере, были источниками аммиака и таких органических соединений, как формальдегид и цианид. Попадая в воду Мирового океана, они замерзали вместе с ней. В ледяной толще молекулы органических веществ тесно сближались и вступали во взаимодействия, которые приводили к образованию глицина и других аминокислот. Океан был покрыт льдом, который защищал вновь образовавшиеся соединения от разрушения под действием ультрафиолетового излучения. Этот ледяной мир мог растаять, например, при падении на планету огромного метеорита (рис. 1).

Чарлз Дарвин и его современники полагали, что жизнь могла возникнуть в водоеме. Этой точки зрения многие ученые придерживаются и в настоящее время. В замкнутом и сравнительно небольшом водоеме органические вещества, приносимые впадающими в него водами, могли накапливаться в необходимых количествах. Затем эти соединения еще больше концентрировались на внутренних поверхностях слоистых минералов, которые могли быть катализаторами реакций. Например, две молекулы фосфатальдегида, встретившиеся на поверхности минерала, реагировали между собой с образованием фосфорилированной углеводной молекулы – возможного предшественника рибонуклеиновой кислоты (рис. 2).

А может быть, жизнь возникла в районах вулканической деятельности? Непосредственно после образования Земля представляла собой огнедышащий шар магмы. При извержениях вулканов и с газами, высвобождавшимися из расплавленной магмы, на земную поверхность выносились разнообразные химические вещества, необходимые для синтеза органических молекул. Так, молекулы угарного газа, оказавшись на поверхности минерала пирита, обладающего каталитическими свойствами, могли реагировать с соединениями, имевшими метильные группы, и образовывать уксусную кислоту, из которой затем синтезировались другие органические соединения (рис. 3).

Впервые получить органические молекулы – аминокислоты – в лабораторных условиях, моделирующих те, что были на первобытной Земле, удалось американскому ученому Стэнли Миллеру в 1952 г. Тогда эти эксперименты стали сенсацией, и их автор получил всемирную известность. В настоящее время он продолжает заниматься исследованиями в области предбиотической (до возникновения жизни) химии в Калифорнийском университете. Установка, на которой был осуществлен первый эксперимент, представляла собой систему колб, в одной из которых можно было получить мощный электрический разряд при напряжении 100 000 В.

Миллер заполнил эту колбу природными газами – метаном, водородом и аммиаком, которые присутствовали в атмосфере первобытной Земли. В колбе, расположенной ниже, было небольшое количество воды, имитирующей океан. Электрический разряд по своей силе приближался к молнии, и Миллер ожидал, что под его действием образуются химические соединения, которые, попав затем в воду, прореагируют друг с другом и образуют более сложные молекулы.

Результат превзошел все ожидания. Выключив вечером установку и вернувшись на следующее утро, Миллер обнаружил, что вода в колбе приобрела желтоватую окраску. То, что образовалось, оказалось бульоном из аминокислот – строительных блоков белков. Таким образом этот эксперимент показал, как легко могли образоваться первичные ингредиенты живого. Всего-то и нужны были – смесь газов, маленький океан и небольшая молния.

Другие ученые склонны считать, что древняя атмосфера Земли отличалась от той, которую моделировал Миллер, и состояла, скорее всего, из углекислого газа и азота. Используя эту газовую смесь и экспериментальную установку Миллера, химики попытались получить органические соединения. Однако их концентрация в воде была такой ничтожной, как если бы растворили каплю пищевой краски в плавательном бассейне. Естественно, трудно себе представить, как могла возникнуть жизнь в таком разбавленном растворе.

Если действительно вклад земных процессов в создание запасов первичного органического вещества был столь незначителен, то откуда оно вообще взялось? Может быть, из космоса? Астероиды, кометы, метеориты и даже частицы межпланетной пыли могли нести на себе органические соединения, включая аминокислоты. Эти внеземные объекты могли обеспечить попадание в первичный океан или небольшой водоем достаточного для зарождения жизни количества органических соединений.

Последовательность и временной интервал событий, начиная от образования первичного органического вещества и кончая появлением жизни как таковой, остается и, наверное, навсегда останется загадкой, волнующей многих исследователей, равно как и вопрос, что. собственно, считать жизнью.

В настоящее время существует несколько научных определений жизни, но все они не точны. Одни из них настолько широки, что под них попадают такие неживые объекты, как огонь или кристаллы минералов. Другие – слишком узки, и в соответствии с ними мулы, не дающие потомства, не признаются живыми.

Одно из наиболее удачных определяет жизнь как самоподдерживающуюся химическую систему, способную вести себя в соответствии с законами дарвиновской эволюции. Это значит, что, во-первых, группа живых особей должна производить подобных себе потомков, которые наследуют признаки родителей. Во-вторых, в поколениях потомков должны проявляться последствия мутаций – генетических изменений, которые наследуются последующими поколениями и обуславливают популяционную изменчивость. И в-третьих, необходимо, чтобы действовала система естественного отбора, в результате которого одни особи получают преимущество перед другими и выживают в изменившихся условиях, давая потомство.

Какие же элементы системы были необходимы, чтобы у нее появились характеристики живого организма? Большое число биохимиков и молекулярных биологов считают, что необходимыми свойствами обладали молекулы РНК. РНК – рибонуклеиновые кислоты – это особенные молекулы. Одни из них могут реплицироваться, мутировать, таким образом передавая информацию, и, следовательно, они могли участвовать в естественном отборе. Правда, они не способны сами катализировать процесс репликации, хотя ученые надеются, что в недалеком будущем будет найден фрагмент РНК с такой функцией. Другие молекулы РНК задействованы в “считывании” генетической информации и передаче ее на рибосомы, где происходит синтез белковых молекул, в котором принимают участие молекулы РНК третьего типа.

Таким образом самая примитивная живая система могла быть представлена молекулами РНК, удваивающимися, подвергающимися мутациям и подверженными естественному отбору. В ходе эволюции на основе РНК возникли специализированные молекулы ДНК – хранители генетической информации – и не менее специализированные молекулы белка, взявшие на себя функции катализаторов синтеза всех известных в настоящее время биологических молекул.

В некий момент времени “живая система” из ДНК, РНК и белка нашла приют внутри мешочка, образованного липидной мембраной, и эта более защищенная от внешних воздействий структура послужила прототипом самых первых клеток, давших начало трем основным ветвям жизни, которые представлены в современном мире бактериями, археями и эукариотами. Что касается даты и последовательности появления таких первичных клеток, то это остается загадкой. Кроме того, по простым вероятностным оценкам для эволюционного перехода от органических молекул к первым организмам не хватает времени – первые простейшие организмы появились слишком внезапно.

В течение многих лет ученые полагали, что жизнь вряд ли могла возникнуть и развиваться в тот период, когда Земля постоянно подвергалась столкновениям с большими кометами и метеоритами, а завершился этот период примерно 3,8 млрд лет тому назад. Однако недавно в самых древних на Земле осадочных породах, найденных в юго-западной части Гренландии, были обнаружены следы сложных клеточных структур, возраст которых составляет по крайней мере 3,86 млрд лет. Значит, первые формы жизни могли возникнуть за миллионы лет до того, как прекратилась бомбардировка нашей планеты крупными космическими телами. Но тогда возможен и совсем другой сценарий (рис. 4).

Падавшие на Землю космические объекты могли сыграть центральную роль в возникновении жизни на нашей планете, так как, по мнению ряда исследователей, клетки, подобные бактериям, могли возникнуть на другой планете и затем уже попасть на Землю вместе с астероидами. Одно из свидетельств в пользу теории внеземного происхождения жизни было обнаружено внутри метеорита, по форме напоминающего картофелину и названного ALH84001. Первоначально этот метеорит был частичкой марсианской коры, которая затем была выброшена в космос в результате взрыва при столкновении огромного астероида с поверхностью Марса, происшедшего около 16 млн лет назад. А 13 тыс. лет назад после длительного путешествия в пределах Солнечной системы этот осколок марсианской породы в виде метеорита приземлился в Антарктике, где и был недавно обнаружен. При детальном исследовании метеорита внутри него были обнаружены палочковидные структуры, напоминающие по форме окаменелые бактерии, что дало повод для бурных научных споров о возможности жизни в глубине марсианской коры. Разрешить эти споры удастся не ранее 2005 г., когда Национальное управление по аэронавтике и космическим исследованиям США осуществит программу полета на Марс межпланетного корабля для отбора проб марсианской коры и доставки образцов на Землю. И если ученым удастся доказать, что микроорганизмы когда-то населяли Марс, то о внеземном возникновении жизни и о возможности занесения жизни из Космоса можно будет говорить с большей долей уверенности (рис. 5).

Рис. 5. Наше происхождение от микробов.

Что мы унаследовали от древних форм жизни? Приведенное ниже сравнение одноклеточных организмов с клетками человека выявляет много черт сходства.

1. Половое размножение
Две специализированные репродуктивные клетки водорослей – гаметы, – спариваясь, образуют клетку, несущую генетический материал от обоих родителей. Это удивительно напоминает оплодотворение яйцеклетки человека сперматозоидом.

2. Реснички
Тоненькие реснички на поверхности одноклеточной парамеции колышутся подобно крошечным веслам и обеспечивают ей движение в поисках пищи. Похожие реснички устилают дыхательные пути человека, выделяют слизь и задерживают чужеродные частицы.

3. Захват других клеток
Амеба поглощает пищу, окружая ее псевдоподией, которая образуется выдвижением и удлинением части клетки. В организме животного или человека амебовидные кровяные клетки похожим образом выдвигают псевдоподию, чтобы поглотить опасную бактерию. Этот процесс назван фагоцитозом.

4. Митохондрии
Первые эукариотные клетки возникли, когда амеба захватила прокариотные клетки аэробных бактерий, которые превратились в митохондрии. И хотя бактерии и митохондрии клетки (поджелудочной железы) не слишком похожи, у них одна функция – вырабатывать энергию в процессе окисления пищи.

5. Жгутики
Длинный жгутик сперматозоида человека позволяет ему двигаться с большой скоростью. Бактерии и простейшие эукариоты тоже имеют жгутики с похожим внутренним строением. Он состоит из пары микротрубочек, окруженной девятью другими.

Эволюция жизни на Земле: от простого к сложному

В настоящее время, да, наверное, и в будущем, наука не сможет дать ответ на вопрос, как выглядел самый первый организм, появившийся на Земле, – предок, от которого берут начало три основные ветви древа жизни. Одна из ветвей – эукариоты, клетки которых имеют оформленное ядро, содержащее генетический материал, и специализированные органеллы: митохондрии, вырабатывающие энергию, вакуоли и др. К эукариотным организмам относятся водоросли, грибы, растения, животные и человек.

Вторая ветвь – это бактерии – прокариотные (доядерные) одноклеточные организмы, не имеющие выраженного ядра и органелл. И наконец, третья ветвь – одноклеточные организмы, именуемые археями, или архебактериями, клетки которых имеют такое же строение, как и у прокариот, но совсем другую химическую структуру липидов.

Интересно, что современные представители всех трех ветвей жизни, наиболее похожие на своих прародителей, и сегодня обитают в местах с высокой температурой. Исходя из этого, некоторые ученые склонны считать, что, вероятнее всего, жизнь возникла около 4 млрд лет тому назад на дне океана вблизи горячих источников, извергающих потоки, богатые металлами и высокоэнергетическими веществами. Взаимодействуя друг с другом и с водой стерильного тогда океана, вступая в самые разнообразные химические реакции, эти соединения дали начало принципиально новым молекулам. Так, в течение десятков миллионов лет в этой “химической кухне” готовилось самое большое блюдо – жизнь. И вот около 4,5 млрд лет тому назад на Земле появились одноклеточные организмы, одинокое существование которых продолжалось весь докембрийский период.

Всплеск эволюции, давший начало многоклеточным организмам, произошел гораздо позже, немногим более полумиллиарда лет назад. Хотя размеры микроорганизмов столь малы, что в одной капле воды могут поместиться миллиарды, масштабы проведенной ими работы грандиозны.

Полагают, что первоначально в земной атмосфере и Мировом океане не было свободного кислорода, и в этих условиях жили и развивались лишь анаэробные микроорганизмы. Особым шагом в эволюции живого было возникновение фотосинтезирующих бактерий, которые, используя энергию света, превращали углекислый газ в углеводные соединения, служащие пищей для других микроорганизмов. Если первые фотосинтетики выделяли метан или сероводород, то появившиеся однажды мутанты начали вырабатывать в процессе фотосинтеза кислород. По мере накопления кислорода в атмосфере и водах анаэробные бактерии, для которых он губителен, заняли бескислородные ниши.

В древних ископаемых остатках, найденных в Австралии, возраст которых исчисляется 3,46 млрд лет, были обнаружены структуры, которые считают останками цианобактерий – первых фотосинтезирующих микроорганизмов. О былом господстве анаэробных микроорганизмов и цианобактерий свидетельствуют строматолиты, встречающиеся в мелководных прибрежных акваториях не загрязненных соленых водоемов. По форме они напоминают большие валуны и представляют интересное сообщество микроорганизмов, живущее в известняковых или доломитовых породах, образовавшихся в результате их жизнедеятельности. На глубину нескольких сантиметров от поверхности строматолиты насыщены микроорганизмами: в самом верхнем слое обитают фотосинтезирующие цианобактерии, вырабатывающие кислород; глубже обнаруживаются бактерии, которые до определенной степени терпимы к кислороду и не нуждаются в свете; в нижнем слое присутствуют бактерии, которые могут жить только в отсутствие кислорода. Расположенные в разных слоях, эти микроорганизмы составляют систему, объединенную сложными взаимоотношениями между ними, в том числе пищевыми. За микробной пленкой обнаруживается порода, образующаяся в результате взаимодействия остатков отмерших микроорганизмов с растворенным в воде карбонатом кальция. Ученые считают, что когда на первобытной Земле еще не было континентов и лишь архипелаги вулканов возвышались над поверхностью океана, мелководье изобиловало строматолитами.

В результате жизнедеятельности фотосинтезирующих цианобактерий в океане появился кислород, а примерно через 1 млрд лет после этого он начал накапливаться в атмосфере. Сначала образовавшийся кислород взаимодействовал с растворенным в воде железом, что привело к появлению окислов железа, которые постепенно осаждались на дне. Так в течение миллионов лет с участием микроорганизмов возникли огромные залежи железной руды, из которой сегодня выплавляется сталь.

Затем, когда основное количество железа в океанах подверглось окислению и уже не могло связывать кислород, он в газообразном виде ушел в атмосферу.

После того как фотосинтезирующие цианобактерии создали из углекислого газа определенный запас богатого энергией органического вещества и обогатили земную атмосферу кислородом, возникли новые бактерии – аэробы, которые могут существовать только в присутствии кислорода. Кислород им необходим для окисления (сжигания) органических соединений, а значительная часть получаемой при этом энергии превращается в биологически доступную форму – аденозинтрифосфат (АТФ). Этот процесс энергетически очень выгоден: анаэробные бактерии при разложении одной молекулы глюкозы получают только 2 молекулы АТФ, а аэробные бактерии, использующие кислород, – 36 молекул АТФ.

С появлением достаточного для аэробного образа жизни количества кислорода дебютировали и эукариотные клетки, имеющие в отличие от бактерий ядро и такие органеллы, как митохондрии, лизосомы, а у водорослей и высших растений – хлоропласты, где совершаются фотосинтетические реакции. По поводу возникновения и развития эукариот существует интересная и вполне обоснованная гипотеза, высказанная почти 30 лет назад американским исследователем Л.Маргулисом. Согласно этой гипотезе митохондрии, выполняющие функции фабрик энергии в эукариотной клетке, – это аэробные бактерии, а хлоропласты растительных клеток, в которых происходит фотосинтез, – цианобактерии, поглощенные, вероятно, около 2 млрд лет назад примитивными амебами. В результате взаимовыгодных взаимодействий поглощенные бактерии стали внутренними симбионтами и образовали с поглотившей их клеткой устойчивую систему – эукариотную клетку.

Исследования ископаемых останков организмов в породах разного геологического возраста показали, что на протяжении сотен миллионов лет после возникновения эукариотные формы жизни были представлены микроскопическими шаровидными одноклеточными организмами, такими как дрожжи, а их эволюционное развитие протекало очень медленными темпами. Но немногим более 1 млрд лет назад возникло множество новых видов эукариот, что обозначило резкий скачок в эволюции жизни.

Прежде всего это было связано с появлением полового размножения. И если бактерии и одноклеточные эукариоты размножались, производя генетически идентичные копии самих себя и не нуждаясь в половом партнере, то половое размножение у более высокоорганизованных эукариотных организмов происходит следующим образом. Две гаплоидные, имеющие одинарный набор хромосом половые клетки родителей, сливаясь, образуют зиготу, имеющую двойной набор хромосом с генами обоих партнеров, что создает возможности для новых генных комбинаций. Возникновение полового размножения привело к появлению новых организмов, которые и вышли на арену эволюции.

Три четверти всего времени существования жизни на Земле она была представлена исключительно микроорганизмами, пока не произошел качественный скачок эволюции, приведший к появлению высокоорганизованных организмов, включая человека. Проследим основные вехи в истории жизни на Земле по нисходящей линии.

1,2 млрд лет назад произошел взрыв эволюции, обусловленный появлением полового размножения и ознаменовавшийся появлением высокоорганизованных форм жизни – растений и животных.

Образование новых вариаций в смешанном генотипе, возникающем при половом размножении, проявилось в виде биоразнообразия новых форм жизни.

2 млрд лет назад появились сложноорганизованные эукариотные клетки, когда одноклеточные организмы усложнили свое строение за счет поглощения других прокариотных клеток. Одни из них – аэробные бактерии – превратились в митохондрии – энергетические станции кислородного дыхания. Другие – фотосинтетические бактерии – начали осуществлять фотосинтез внутри клетки-хозяина и стали хлоропластами в клетках водорослей и растений. Эукариотные клетки, имеющие эти органеллы и четко обособленное ядро, включающее генетический материал, составляют все современные сложные формы жизни – от плесневых грибов до человека.

3,9 млрд лет назад появились одноклеточные организмы, которые, вероятно, выглядели, как современные бактерии, и архебактерии. Как древние, так и современные прокариотные клетки устроены относительно просто: они не имеют оформленного ядра и специализированных органелл, в их желеподобной цитоплазме располагаются макромолекулы ДНК – носители генетической информации, и рибосомы, на которых происходит синтез белка, а энергия производится на цитоплазматической мембране, окружающей клетку.

4 млрд лет назад загадочным образом возникла РНК. Возможно, что она образовалась из появившихся на первобытной земле более простых органических молекул. Полагают, что древние молекулы РНК имели функции носителей генетической информации и белков-катализаторов, они были способны к репликации (самоудвоению), мутировали и подвергались естественному отбору. В современных клетках РНК не имеют или не проявляют этих свойств, но играют очень важную роль посредника в передаче генетической информации с ДНК на рибосомы, в которых происходит синтез белков.

А.Л. Прохоров
По материалам статьи Ричарда Монастерски
в журнале National Geographic, 1998 г. No 3

Каждого из нас порой волнуют такие вопросы, на которые сложно найти ответы. К ним относится понимание смысла своего существования, устройство мира и многое другое. Полагаем, что каждый однажды задумывался по поводу развития жизни на Земле. Эры, которые нам известны, очень сильно отличаются между собой. В этой статье мы подробно разберем, и как именно проходила ее эволюция.

Катархей

Катархей - когда земля была безжизненной. Повсюду были вулканические извержения, ультрафиолетовые излучения и отсутствовал кислород. Эволюция жизни на Земле начала свой отсчет именно с этого периода. За счет взаимодействия химических веществ, которые окутали землю, начинают образовываться свойства, характерные для жизни на Земле. Однако существует и другое мнение. Некоторые историки считают, что Земля никогда не пустовала. По их мнению, планета существует столько же времени, сколько и жизнь на ней.

Эра катархея продолжалась от 5-ти до 3-х миллиардов лет назад. Исследования показали, что в этот период планета не имела ядра и земной коры. Интересен тот факт, что в то время сутки длились всего лишь 6 часов.

Архей

Следующей эрой после катархея, является архей (3,5-2,6 миллиардов лет до н.э.). Он делится на четыре периода:

неоархей;
мезоархей;
палеоархей;
эоархей.

Именно во время архея зародились первые простейшие микроорганизмы. Мало кому известно, но залежи серы и железа, которые мы добываем сегодня, появились именно в этот период. Археологи нашли остатки нитчатых водорослей, возраст которых позволяет отнести их к периоду архея. В это время эволюция жизни на Земле продолжалась. Появляются гетеротрофные организмы. Образуется грунт.

Протерозой

Протерозой - это один из наиболее длительных периодов развития Земли. Он разделяется на следующие этапы:

мезопротерозой;
неопротерозой.

Данный период характеризуется появлением озонового слоя. Также именно в это время, как утверждают историки, полностью сформировался объем мирового океана. Палеопротерозойская эра включала в себя сидерийский период. Именно в нем произошло формирование анаэробных водорослей.

Ученые отмечают, что именно в протерозое произошло глобальное оледенение. Оно длилось на протяжении 300 миллионов лет. Подобной ситуацией характеризуется и ледниковый период, который был гораздо позднее. Во время протерозоя появились Среди них губки и грибы. Именно в этот период сформировались залежи руды и золота. Неопротерозойская эра характеризуется формированием новых континентов. Ученые отмечают, что вся флора и фауна, которая существовала в этот период, не является предком современных животных и растений.

Палеозой

Ученые изучают геологические эры Земли и развитие органического мира достаточно долго. По их мнению, палеозой является одним из наиболее значимых для нашей современной жизни периодом. Он длился около 200 миллионов лет и делится на 6 временных отрезков. Именно в эту эру развития Земли начали формироваться наземные растения. Стоит отметить, что в период палеозоя животные вышли на сушу.

Эру палеозоя исследовали многие известные ученые. Среди них А. Седжвик и Э. Д. Филлипс. Именно они разделили эру на определенные периоды.

Климат палеозоя

Многие ученые проводили исследования, чтобы выяснить Эры, как мы говорили ранее, могли длиться достаточно долго. Именно по этой причине на протяжении одного летоисчисления на определенном участке Земли в разное время может быть абсолютно противоположный климат. Так было и в палеозое. В начале эры климат был более мягкий и теплый. Зональности как таковой не было. Процент кислорода постоянно возрастал. Температура воды составляла от 20 градусов по Цельсию. Со временем начала появляться зональность. Климат стал более жарким и влажным.

К концу палеозоя, как следствие образования растительности, начался активный фотосинтез. Появилась более выраженная зональность. Образовались климатические пояса. Данный этап стал одним из наиболее важных для развития жизни на Земле. Эры палеозоя дали толчок для обогащения планеты флорой и фауной.

Растительный и животный мир эры палеозоя

В начале палеозийского периода жизнь была сосредоточена в водоемах. В середине эры, когда количество кислорода достигло высокого уровня, началось освоение суши. Ее самыми первыми жителями были растения, которые сначала совершали свою жизнедеятельность на мелководье, а потом перебрались и на берег. Первые представители флоры, которые освоили сушу, - псилофиты. Стоит отметить, что они не имели корней. К эре палеозоя также относят процесс формирования голосеменных. Появились также древовидные растения. В связи с появлением на земле флоры, постепенно начали появляться и животные. Ученые предполагают, что первыми возникли растительноядные формы. Достаточно длительное время длился процесс развития жизни на Земле. Эры и живые организмы постоянно видоизменялись. Первые представители фауны - беспозвоночные и пауки. Со временем появились насекомые с крыльями, клещи, моллюски, динозавры, рептилии. В позднем периоде палеозоя произошли значительные климатические изменения. Это привело к вымиранию некоторых видов животных. По предварительным подсчетам погибло около 96% обитателей воды и 70% суши.

Полезные ископаемые эры палеозоя

Именно с палеозойским периодом связано образование многих полезных ископаемых. Начали формироваться залежи каменной соли. Стоит также подчеркнуть, что некоторые нефтяные бассейны берут свое начало именно с Начали формироваться угольные толщи, которые составляют 30% от общего количества. Также именно с палеозойским периодом связано образование ртути.

Мезозой

Следующим после палеозоя, был мезозой. Он длился около 186 миллионов лет. Геологическая история Земли взяла свое начало гораздо раньше. Однако именно мезозой стал эрой активности как климатической, так и эволюционной. Сформировались основные границы материков. Началось горообразование. Произошло деление Евразии и Америки. Считается, что именно в климат был наиболее теплым. Однако в конце эры начался ледниковый период, который существенно изменил флору и фауну земли. Произошел естественный отбор.

Флора и фауна в эру мезозоя

Эра мезозоя характеризуется вымиранием папоротников. Преобладают голосеменные и хвойные. Формируются покрытосеменные растения. Именно в мезозойском периоде наступает расцвет фауны. Наиболее развитыми становятся рептилии. В данном периоде существовало большое количество их подвидов. Появляются летающие рептилии. Их рост продолжается. К концу некоторые представители весят около 50 килограмм.

В мезозое постепенно начинается развитие цветоносных растений. К концу периода наступает похолодание. Снижается количество подвидов околоводных растений. Постепенно вымирают и беспозвоночные. Именно по этой причине появляются птицы и млекопитающие.

По мнению ученых, птицы взяли свое начало от динозавров. Возникновение млекопитающих они связывают с одним из подклассов пресмыкающихся.

Кайнозой

Кайнозой - это именно та эра, в которой мы сегодня живем. Она началась около 66 миллионов лет назад. В начале эры по-прежнему происходило деление континентов. На каждом из них преобладала своя флора, фауна и климат.

Кайнозой отличается большим количеством насекомых, летающих и морских животных. Преобладают млекопитающие и покрытосеменные. Именно в это время все живые организмы сильно эволюционируют и отличаются большим количеством подвидов. Появляются злаковые. Самое главное преобразование - это появление человека разумного.

Эволюция человека. Начальные этапы развития

Точный возраст планеты определить невозможно. Ученые спорят касаемо этой темы на протяжении длительного времени. Одни считают, что возраст Земли составляет 6000 тысяч лет, другие, что более 6 миллионов. Полагаю, что мы никогда не узнаем правды. Самым главным достижением кайнозойской эры является появление человека разумного. Давайте более подробно разберем, как именно это происходило.

Существует большое количество мнений, относительно формирования человечества. Ученые неоднократно сравнивали самые разнообразные наборы ДНК. Они пришли к выводу, что наиболее схожий организм с человеком имеют обезьяны. Доказать данную теорию до конца невозможно. Некоторые ученые утверждают, что организм человека и свиньи также достаточно схож.

Эволюция человека просматривается невооруженным глазом. Сначала для населения были важны биологические факторы, а сегодня - социальные. Неандерталец, кроманьонец, австралопитек и другие - все это через которые прошли наши предки.

Парапитек - это первая ступень развития современного человека. На данном этапе существовали наши предки - обезьяны, а именно шимпанзе, гориллы и орангутанги.

Следующим этапом развития были австралопитеки. Первые найденные остатки находились на территории Африки. По предварительным данным, их возраст составляет около 3 миллионов лет. Ученые исследовали находку и пришли к выводу, что австралопитеки достаточно схожи с современным человеком. Рост представителей был достаточно небольшим, примерно 130 сантиметров. Масса австралопитеков составляла 25-40 килограмм. Орудиями, скорее всего, они не пользовались, поскольку они так и не найдены.

Человек умелый был схож с австралопитеком, но, в отличие от них, пользовался примитивным орудием. Его кисти рук и фаланги пальцев были более развитыми. Считается, что именно человек умелый - прямой наш предок.

Питекантроп

Следующим этапом эволюции был питекантроп - человек прямоходящий. Первые его останки были найдены на острове Ява. По мнению ученых, питекантропы проживали на территории Земли около миллиона лет назад. Позже останки человека прямоходящего были найдены во всех уголках планеты. Исходя из этого, можно сделать вывод, что питекантропы населяли все континенты. Тело прямоходящего человека мало чем отличалось от современного. Однако были незначительные отличия. Питекантроп имел низкий лоб и четко выраженные надбровные дуги. Ученые выяснили, что прямоходящий человек вел активный образ жизни. Питекантропы занимались охотой и изготовляли простые орудия труда. Они жили группами. Так питекантропам было легче охотиться и защищаться от врага. Находки в Китае позволяют сделать вывод, что они также умели пользоваться огнем. У питекантропов появилось абстрактное мышление и речь.

Неандерталец

Жили неандертальцы около 350 тысяч лет назад. Найдено около 100 остатков их жизнедеятельности. Череп неандертальцев был куполообразным. Их рост составлял около 170 сантиметров. Они имели достаточно крупное телосложение, развитую мускулатуру и хорошую физическую силу. Им пришлось жить в ледниковый период. Именно благодаря этому неандертальцы научились шить одежду из кожи и постоянно поддерживать огонь. Существует мнение, что неандертальцы жили только на территории Евразии. Стоит также отметить, что они достаточно тщательно обрабатывали камень для будущего орудия. Неандертальцы часто использовали дерево. С него они создавали орудие труда и элементы для жилищ. Однако стоит отметить, что они были достаточно примитивные.

Кроманьонец

Кроманьонцы имели высокий рост, который составлял около 180 сантиметров. Они имели все признаки современного человека. За последние 40 тысяч лет их вид абсолютно не изменился. Проанализировав останки человека, ученые сделали вывод, что средний возраст кроманьонцев составлял около 30-50 лет. Стоит отметить, что они создавали более сложные виды оружий. Среди них ножи и гарпуны. Кроманьонцы ловили рыбу и поэтому, помимо стандартного набора оружия, они создавали и новое для комфортной рыбалки. Среди них иглы и многое другое. Из этого можно сделать вывод, что кроманьонцы обладали хорошо развитым мозгом и логикой.

Свое жилище человек разумный строил из камня или вырывал его в земле. Кочующие население для большего удобства создавало временные шалаши. Стоит также отметить, что кроманьонцы приручили волка, превратив его со временем в сторожевого пса.

Кроманьонцы и искусство

Мало кому известно, что именно кроманьонцы сформировали концепцию, которая сейчас нам известна, как понятие творчества. На стенах большого количества пещер были найдены наскальные рисунки, сделанные кроманьонцами. Стоит подчеркнуть, что кроманьонцы всегда оставляли свои рисунки в труднодоступных местах. Возможно, они выполняли какую-то магическую роль.

Техника нанесения рисунков у кроманьонцев была разнообразная. Одни четко прорисовывали изображения, а другие выцарапывали их. Кроманьонцы использовали цветные краски. Преимущественно красный, желтый, коричневый и черный. Со временем они даже начали вытачивать фигурки людей. Все найденные экспонаты вы можете с легкостью найти практически в любом археологическом музее. Ученые отмечают, что кроманьонцы были достаточно развитыми и образованными. Они любили носить украшения из костей убитых ими животных.

Существует достаточно интересное мнение. Раньше считалось, что кроманьонцы вытеснили неандертальцев в неравной борьбе. Сегодня ученые предполагают иначе. Они считают, что на протяжении определенного количества времени неандертальцы и кроманьонцы жили бок о бок, но более слабые погибли от резкого похолодания.

Подведем итоги

Геологическая история Земли взяло свое начало много миллионов лет назад. Каждая эра внесла свою лепту в нашу современную жизнь. Мы часто не задумываемся о том, как развивалась наша планета. Изучая информацию о том, как формировалась наша Земля, остановиться невозможно. История эволюции планеты способна заворожить каждого. Настоятельно рекомендуем беречь нашу Землю, хотя бы для того, чтобы спустя еще миллионы лет историю нашего существования было кому изучать.

В настоящее время, да, наверное, и в будущем, наука не сможет дать ответ на вопрос, как выглядел самый первый организм, появившийся на Земле, - предок, от которого берут начало три основные ветви древа жизни. Одна из ветвей - эукариоты, клетки которых имеют оформленное ядро, содержащее генетический материал, и специализированные органеллы: митохондрии, вырабатывающие энергию, вакуоли и др. К эукариотным организмам относятся водоросли, грибы, растения, животные и человек.

Вторая ветвь - это бактерии - прокариотные (доядерные) одноклеточные организмы, не имеющие выраженного ядра и органелл. И наконец, третья ветвь - одноклеточные организмы, именуемые археями, или архебактериями, клетки которых имеют такое же строение, как и у прокариот, но совсем другую химическую структуру липидов.

Многие архебактерии способны выживать в крайне неблагоприятных экологических условиях. Некоторые из них являются термофилами и обитают только в горячих источниках с температурой 90С и даже выше, где другие организмы попросту погибли бы. Превосходно чувствуя себя в таких условиях, эти одноклеточные организмы потребляют железо и серосодержащие вещества, а также ряд химических соединений, токсичных для других форм жизни. По мнению учёных, найденные термофильные архебактерии являются крайне примитивными организмами и в эволюционном отношении - близкими родственниками самых древних форм жизни на Земле. Интересно, что современные представители всех трёх ветвей жизни, наиболее похожие на своих прародителей, и сегодня обитают в местах с высокой температурой. Исходя из этого, некоторые учёные склонны считать, что, вероятнее всего, жизнь возникла около 4 миллиардов лет тому назад на дне океана вблизи горячих источников, извергающих потоки, богатые металлами и высокоэнергетическими веществами. Взаимодействуя друг с другом и с водой стерильного тогда океана, вступая в самые разнообразные химические реакции, эти соединения дали начало принципиально новым молекулам. Так, в течение десятков миллионов лет в этой "химической кухне" готовилось самое большое блюдо - жизнь. И вот около 4,5 миллиардов лет назад на Земле появились одноклеточные организмы, одинокое существование которых продолжалось весь докембрийский период.

Всплеск эволюции, давший начало многоклеточным организмам, произошёл гораздо позже, немногим более полумиллиарда лет назад. Хотя размеры микроорганизмов столь малы, что в одной капле воды могут поместиться миллиарды, масштабы проведённой ими работы грандиозны.

В древних ископаемых остатках, найденных в Австралии, возраст которых исчисляется 3,46 миллиардов лет, были обнаружены структуры, которые считают остатками цианобактерий - первых фотосинтезирующих микроорганизмов. О былом господстве анаэробных микроорганизмов и цианобактерий свидетельствуют строматолиты, встречающиеся в мелководных прибрежных акваториях не загрязнённых солёных водоёмов. По форме они напоминают большие валуны и представляют интересное сообщество микроорганизмов, живущее в известняковых или доломитовых породах, образовавшихся в результате их жизнедеятельности. На глубину нескольких сантиметров от поверхности строматолиты насыщены микроорганизмами: в самом верхнем слое обитают фотосинтезирующие цианобактерии, вырабатывающие кислород; глубже обнаруживаются бактерии, которые до определённой степени терпимы к кислороду и не нуждаются в свете; в нижнем слое присутствуют бактерии, которые могут жить только в отсутствии кислорода. Расположенные в разных слоях, эти микроорганизмы составляют систему, объединённую сложными взаимоотношениями между ними, в том числе пищевыми. За микробной плёнкой обнаруживается порода, образующаяся в результате взаимодействия остатков отмёрших микроорганизмов с растворённым в воде карбонатом кальция. Учёные считают, что когда на первобытной Земле ещё не было континентов, и лишь архипелаги вулканов возвышались над поверхностью океана, мелководье изобиловало строматолитами.

В результате жизнедеятельности фотосинтезирующих цианобактерий в океане появился кислород, а примерно через 1 миллиард лет после этого он начал накапливаться в атмосфере. Сначала образовавшийся кислород взаимодействовал с растворённым в воде железом, что привело к появлению окислов железа, которые постепенно осаждались на дне. Так в течение миллионов лет с участием микроорганизмов возникли огромные залежи железной руды, из которой сегодня выплавляется сталь.

Затем, когда основное количество железа в океанах подверглось окислению и уже не могло связывать кислород, он в газообразном виде ушёл в атмосферу.

После того как фотосинтезирующиеся цианобактерии создали из углекислого газа определённый запас богатого энергией органического вещества и обогатили земную атмосферу кислородом, возникли новые бактерии - аэробы, которые могут существовать только в присутствии кислорода. Кислород им необходим для окисления (сжигания) органических соединений, а значительная часть получаемой энергии превращается в биологически доступную форму - аденозинтрифосфат (АТФ). Этот процесс энергетически очень выгоден: анаэробные бактерии при разложении одной молекулы глюкозы получают только две молекулы АТФ, а аэробные бактерии, использующие кислород, - 36 молекул АТФ.

С появлением достаточного для аэробног образа жизни количества кислорода дебютировали и эукариотные клетки, имеющие в отличие от бактерий ядро и такие органеллы, как митохондрии, лизосомы, а у водорослей и высших растений - хлоропласты, где совершаются фотосинтетические реакции. По поводу возникновения и развития эукариот существует интересная и вполне обоснованная гипотеза, высказанная почти 30 лет назад американским исследователем Л. Маргулисом. Согласно этой гипотезе митохондрии, выполняющие функции фабрик энергии в эукариотной клетке, - это аэробные бактерии, а хлоропласты растительных клеток, в которых происходит фотосинтез, - цианобактерии, поглощённые, вероятно, около двух миллиардов лет назад примитивными амёбами. В результате взаимовыгодных взаимодействий поглощённые бактерии стали внутренними симбионитами и образовали с поглотившей их клеткой устойчивую систему - эукариотную клетку.

Исследования ископаемых останков организмов в породах разного геологического возраста показали, что на протяжении сотен миллионов лет после возникновения эукариотные формы жизни были представлены микроскопическими шаровидными одноклеточными организмами, такими как дрожжи, а их эволюционное развитие протекало очень медленными темпами. Но немногим более 1 миллиарда лет назад возникло множество новых видов эукариот, что обозначило резкий скачок в эволюции жизни.

Прежде всего это было связано с появлением полового размножения. И если бактерии и одноклеточные эукариоты размножались, производя генетически идентичные копии самих себя и не нуждаясь в половом партнёре, то половое размножение у более высокоорганизованных эукариотных организмов происходит следующим образом. Две гаплоидные, имеющие одиарный набор хромосом половые клетки родителей, сливаясь, образуют зиготу, имеющую двойной набор хромосом с генами обоих партнёров, что создаёт возможности для новых генных комбинаций. Возникновение полового размножения привело к появлению новых организмов, которые и вышли на арену эволюции.

Три четверти всего времени существования жизни на Земле она была представлена исключительно микроорганизмами, пока не произошёл качественный скачок эволюции, приведший к появлению высокоорганизованных организмов, включая человека. Проследим основные вехи в истории жизни на Земле.

Четыре миллиарда лет назад загадочным образом возникла РНК. Возможно, что она образовалась из появившихся на первобытной Земле более простых органических молекул. Полагают, что древние молекулы РНК имели функции носителей генетической информации и белков-катализаторов, они были способны к репликации (самоудвоению), мутировали и подвергались естественному отбору. В современных клетках РНК не имеют или не проявляют этих свойств, но играют очень важную роль посредника в передаче генетической информации с ДНК на рибосомы, в которых происходит синтез белков.

3,9 миллиарда лет назад появились одноклеточные организмы, которые, вероятно, выглядели, как современные бактерии, и архебактерии. Как древние, так и современные прокариотные клетки устроены относительно просто: они не имеют оформленног ядра и специализированных органелл, в их желеподобной цитоплазме располагаются макромолекулы ДНК - носители генетической информации, и рибосомы, на которых происходит синтез белка, а энергия производится на цитоплазматической мембране, окружающей клетку.

Два миллиарда лет назад появились сложноорганизованные эукариотные клетки, когда одноклеточные организмы усложнили своё строение за счёт поглощения других прокариотных клеток. Одно из них - аэробные бактерии - превратились в митохондрии - энергетические станции кислородного дыхания. Другие - фотосинтетические бактерии - начали осуществлять фотосинтез внутри клетки-хозяина и стали хлоропластами в клетках водорослей и растений. Эукариотные клетки, имеющие эти органеллы и чётко обособленное ядро, включающее генетический материал, составляют все современные сложные формы жизни - от плесневых грибов до человека.

1,2 миллиарда лет назад произошёл взрыв эволюции, обусловленный появлением полового размножения и ознаменовавшийся появлением высокоорганизованных форм жизни - растений и животных.

Для понимания эволюции жизни и экологических условий, в которых происходили ее важнейшие события, важно иметь ясное представление об основных этапах геологической истории Земли и совместной эволюции растительного и животного мира.

Вся геологическая история Земли делится на эры, а те, в свою очередь, на периоды.

Названия эр греческие (например, протерозой - эра ранней жизни). Названия периодов отражают либо наименование местностей, где впервые были обнаружены ископаемые останки древних растений и животных этого периода (например, юрский период палеозойской эры происходит от названия горного массива Юра на юге Франции), либо другие особенности периода (например, формирование запасов каменного угля в каменноугольном периоде).

Катархей и архей (древнейшая эра)

Катархей (эра позже древнейшей) начинается 5 млрд лет т.н. возникновением Земли как небесного тела.

3,5 млрд лет т.н. (по геологическим меркам чрезвычайно быстро) на Земле появляются первые живые клетки. С возникновением первых живых организмов начинается древнейшая эра - архей. В архее последовательно возникают 3 поколения прокариот - бактерии-анаэробы, бактерии-фотосинтетики и бактерии-аэробы (или окислители) и соответственно важнейшие биохимические процессы: анаэробное дыхание (или гликолиз), фотосинтез и, наконец, аэробное, или кислородное, дыхание.

В конце архея, 2 млрд лет т.н., в результате симбиоза 3 видов прокариот возникают первые эукариотические клетки. При этом анаэробные прокариоты дают начало основной клетке-носителю, бактерии-фотосинтетики превращаются в хлоропласты, а бактерии-окислители - в энергетические станции клетки - митохондрии.

Таким образом, архей заканчивается появлением первых эукариотических клеток.

Крупнейшие ароморфозы архея - возникновение жизни, появление прокариотических клеток, возникновение фотосинтеза, бескислородного и кислородного дыхания, появление первых эукариотических клеток.

Протерозой (эра ранней жизни) 2 млрд-600 млн лет т.н. (2 млрд-590 млн лет т.н.)

В протерозое жизнь как в растительном, так и в животном царстве развивается только в воде. Происходит быстрое развитие эукариот. Около 1,5 млрд лет т.н. от первых примитивных эука-риот возникает общий предок растений и животных - древнее жгутиковое. По современным представлениям жгутики, так же как митохондрии и хлоропласты, произошли от каких-то древних свободноживущих прокариот.

От древнего жгутикового возникают два важнейших царства живых организмов - растения и животные.

Эволюция растений направлена на переход от одноклеточных подвижных форм к одноклеточным неподвижным, а затем к многоклеточным неподвижным формам - нитчатым и пластинчатым водорослям. Утрата растениями подвижности в процессе эволюции связана с полным переходом их к автотрофному питанию за счет фотосинтеза и потерей способности к гетеротрофному питанию. Возникающие в конце протерозоя водоросли - это низшие растения, не имеющие дифференцированных органов и тканей.

Эволюция животных в протерозое идет значительно более высокими темпами. В отличие от растений, животные в процессе эволюции утрачивают хлоропласты и полностью переходят к гетеротрофному питанию (т.е. питанию готовыми органическими веществами). В связи с необходимостью активного поиска источников пищи животные не только не утрачивают подвижности, а наоборот, совершенствуют опорно-двигательную систему и механизмы, управляющие движением.

Из одноклеточных подвижных форм вначале возникают подвижные колониальные жгутиковые - однослойные животные, не имеющие дифференцированных органов и тканей, затем 2-слой-ные и 3-слойные животные с дифференцированными тканями (3 зародышевых слоя впоследствии дадут начало различным типам тканей и у человека). Из среднего зародышевого слоя, который впервые появился у примитивных плоских червей, развиваются мышцы и опорные ткани, связанные с активным передвижением.

Последние 50 млн лёт протерозоя - венд - период очень бурного развития животного мира: в этот период возникают все типы беспозвоночных животных, за исключением хордовых, в том числе губки, кишечнополостные, членистоногие, моллюски.

Крупнейшие ароморфозы протерозоя - возникновение многоклеточное (около 1 млрд лет т.н.), диплоидности и полового процесса. У животных появляются дифференцированные органы и ткани, возникает опорно-двигательная и нервная система.

Бурный эволюционный прогресс животных связан с полным переходом их к гетеротрофному питанию и возникающей в связи с этим необходимостью совершенствования опорно-двигательной системы и управляющей ее работой нервной системы.

Растения в протерозое переходят от одноклеточных подвижных форм к одноклеточным неподвижным, а затем к многоклеточным неподвижным формам. Однако все растения протерозоя - это низшие растения (водоросли), не имеющие дифференцированных органов и тканей.

Крупнейшие ароморфозы протерозоя - возникновение царства растений и царства животных. Появление многоклеточности и полового процесса у растений и животных. Появление всех типов беспозвоночных.

Палеозой (эра древней жизни) 600-250 млн лет т.н. (590-248 млн лет т.н.)

Палеозойская эра - одна из самых бурных в истории развития жизни на Земле. В течение палеозоя как в царстве растения, так и в царстве животные происходят крупнейшие эволюционные изменения.

Палеозой делится на 6 периодов: кембрий, ордовик, силур, девон, карбон и пермь.

Кембрий 600-500 млн лет т.н. (590-505 млн лет т.н.)

Климат кембрия - умеренный, материки - низменные.

В кембрии жизнь развивается практически только в воде. На суше обитают лишь бактерии и сине-зеленые водоросли. Благодаря их деятельности начинается образование почвы, подготовившее выход на сушу многоклеточных растений и животных.

Это время pacifeema водорослей и беспозвоночных. Большинство ученых считает, что именно в кембрии появляются первые примитивные хордовые типа ланцетника.

Крупнейший ароморфоз кембрия - появление первых примитивных хордовых.

Ордовик 500-450 млн лет т.н. (505-438 млн лет т.н.)

Климат ордовика - мягкий, моря мелководные. Континенты в основном плоские. Площадь морей по сравнению с кембрием увеличилась.
В ордовике, так же как и в кембрии, жизнь развивается в основном в воде.

Царство растения представлено водорослями.

Важнейшим событием в царстве животные является прогрессивное развитие хордовых. От примитивных хордовых типа ланцетника возникают хордовые с хрящевым скелетом, напоминающие представителей современного класса круглоротые - миног и миксин, а затем бесчелюстные панцирные «рыбы» - щитковые. По типу питания щитковые были фильтраторами.

Предполагают, что в ордовике, около 450 млн лет т.н., на суше появились разнонитчатые водоросли типа калеохете, которые стали предками первых сосудистых растений - риниофитов.

Крупнейший ароморфоз ордовика - появление хордовых, имеющих хрящевой скелет (щитковых).

Силур 450-400 млн лет т.н. (438-408 млн лет т.н.)

В результате интенсивных горообразовательных процессов в силуре значительно увеличивается площадь суши. По сравнению с ордовиком климат становится более сухим.

В силуре, около 430 млн лет т.н., на суше появляются первые сосудистые растения - риниофиты (или псилофиты). Тело риниофитов еще не имело дифференцированных органов - у них не было ни листьев, ни корней, фотосинтез осуществляли голые безлистные стебли. Однако в связи с выходом на сушу у риниофитов появляются хорошо развитые покровная и проводящая ткани.

В Силуре впервые выходят на сушу не только растения, но и животные. Это представители типа членистоногих - паукообразные, внешне напоминавшие скорпионов. Членистоногие оказались первыми животными, вышедшими на сушу, потому что уже имели сформированные ходильные конечности и наружны:: скелет, являющийся опорой тела и защитой от высыхания.

В силуре происходит и важнейший ароморфоз животных типа хордовых - в пресноводных водоемах от бесчелюстнь хордовых с хрящевым скелетом возникают первые челюстнъ.-: рыбы.

Крупнейшие ароморфозы силура - выход на сушу расте ний (риниофиты) и животных (членистоногие); появление челюстных рыб.

Девон 400-350 млн лет т.н. (408-360 млн лет т.н.)

В девоне происходит поднятие суши. Площадь морей сокращается. Климат становится еще более сухим. Появляются пустынные и полупустынные области.

В начале девона происходит еще одно важное событие в царстве растений - около 370 млн лет т.н. появляются мхи.

Часть водоемов в Девоне пересыхает, и рыбы вынуждены либо впадать в спячку и дышать в этот период легкими (двоякодышащие рыбы), либо переползать по суше в другой водоем (кистеперые рыбы). Эволюционный прогресс хордовых связан с последним направлением развития. Кистеперые рыбы оказались способны перемещаться по суше, поскольку в связи с придонным образом жизни, связанным с недостатком кислорода, у них уже развились легкие и мясистые плавники для перемещения по дну водоема.

К концу девона от кистеперых рыб возникают первые земноводные - стегоцефалы.

Крупнейшие ароморфозы девона: в царстве растения - появление папоротникообразных (папоротников, хвощей и плаунов), мхов и голосеменных; в царстве животные - появление кистеперых рыб и первых земноводных - стегоцефалов.

Карбон (каменноугольный период) 350-300 млн лет т.н. (360-286 млн лет т.н.)

В карбоне климат становится влажным и теплым. Сезонные колебания температуры невелики. Значительная часть современных континентов залита мелководными морями. Во влажном и теплом климате достигают исключительного расцвети высшие споровые (папоротникообразные) - папоротники, хвощ;-: и плауны. На громадных территориях они образуют заболоченные леса, в которых доминируют древовидные плауновидные липидодендроны (высотой до 40 м), древовидные папоротники (высотой 20-25 м) и гигантские хвощи - каламиты (высотой 8-10 м). Из отмерших стволов этих деревьев позднее образуются запасы каменного угля.

Во влажном и теплом климате основные недостатки споровых растений - размножение, связанное с водой, и плохо приспособленный к существованию в засушливых условиях свободно живущий гаметофит - не важны. В то же время мелкие, легкие споры, в отличие от тяжелых семян голосеменных, прекрасно переносятся ветром. Поэтому, хотя голосеменные появились еще в девоне, в каменноугольном периоде доминируют не голосеменные, а споровые. Одновременно со споровыми - «земноводными» растениями, чье размножение связано с водой, в карбоне доминируют и земноводные животные (амфибии), размножение которых также связано с водой.

В конце карбона от земноводных возникают значительно лучше приспособленные к жизни на суше пресмыкающиеся, или рептилии.

В карбоне появляются и первые летающие насекомые -потенциальные опылители растений. Наиболее интересное из-них - гигантская стрекоза меганевр с размахом крыльев до 1,5 м.

Крупнейшие ароморфозы карбона - появление пресмыкающихся и летающих насекомых.