Биология Справочники / Напольская К.Р. Биология

540

В цикле развития мхов присутствует стадия первичной нити (протонемы), напоминающей нитчатую водоросль.

Вместе с тем исследования в области эмбриологии и других наук показали, что биогенетический закон в чистом виде (т. е. в формулировке Геккеля Мюллера) не соблюдается. Так, установлено, что живые организмы в онтоге

незе повторяют признаки не взрослых стадий своих эволюционных предков,

а лишь их зародышей. Например, жаберные щели эмбриона человека сходны

стаковыми не у взрослых рыб, а у их зародышей. Кроме того, в онтогенезе жи вых организмов повторяются далеко не все стадии эволюции предков — многие из них могут выпадать

" #%

Ископаемые останки, окаменелости и их расположение

При нахождении костей и отпечатков можно заметить, что они принадлежат таким видам животных и растений, которых ныне не существует. Также можно заметить, что вымерших видов организмов намного больше, чем современных

существующих организмов.

Переходные формы — это организмы, сочетающие в себе признаки двух систематических групп, более древних и более молодых (например, двух клас

сов, двух отделов и т. д.).

Семенные папоротники — переходная форма между папоротникообразны ми и голосеменными

Ихтиостега — переходная форма между рыбами и земноводными. Сеймурия — переходная форма между земноводными и пресмыкающимися.

Археоптерикс — переходная форма между пресмыкающимися и птицами. Зверозубый ящер — переходная форма между пресмыкающимися и млеко

питающими

8 0 .

# # ,# ! + 0 ? ! #

&!

541

90

'. , # !# #

"( # ! # #

4! $# !

) , ( # 0 #! # ! '# ( %

& . % % ( '. # !

+%&

# 2 # ! (3

2 $ $3 (# (

Креационизм

Жизнь на Земле создана Творцом (Богом).

Гипотеза самозарождения (спонтанное зарождение)

Живые организмы способны возникать из неживой материи.

Опроверг Ф. Реди.

Эксперимент Ф. Реди

Взял несколько банок с мясом. Открытые банки и закрытые.

В открытые банки мухи отложили яйца, из яиц появились личинки мух.

В закрытых банках личинки мух не появились.

"( #! C ;

Эксперимент Л. Спалланцани

Кипятил бульон в закрытых и открытых колбах и оставлял на несколько

дней.

В закрытых бульон не скисал, а в открытых скисал.

Однако сторонники витализма возражали. Они утверждали, что кипяче ние убивает «жизненную силу», а в закрытую банку «жизненная сила» не может проникнуть из воздуха.

544

Эксперимент Л. Пастера окончательно опроверг теорию самозарождения.

Л. Пастер доказал, что если воздух, который попадает в бульон, не содер жит бактерий, то бульон не прокисает.

«Ловушкой» для бактерий служило изогнутое горлышко. При этом воздух

имифическая «жизненная сила» могли проникать в колбу.

Бульон в колбе после удаления изогнутого горлышка скисал, т. к. бакте рии попадали из воздуха.

"( #! !

Гипотеза панспермии

«Семена (зародыши) жизни» попадают на Землю из космоса вместе с ме теоритами и космической пылью. Споры бактерий, устойчивые к вакууму, низ ким и высоким температурам

Гипотеза панспермии не отвечает на вопрос, как именно возникла жизнь,

атолько дает объяснение, как жизнь появилась на Земле.

Биохимические гипотезы основываются на том, что жизнь на Земле возни кла из неживой материи в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам, т. е. появлению первых живых организмов мог предше ствовать длительный этап химической эволюции.

Коацерватная гипотеза (по А. И. Опарину)

Абиогенный синтез органических веществ из неорганических

В условиях молодой Земли происходил синтез низкомолекулярных орга нических веществ (аминокислоты, моносахариды, спирты, карбоновые кисло

ты) из газов первичной атмосферы.

Это привело к образованию первичного бульона.

: " + "

5!!! . ! ,# != @ ! #!0 # ( ! "! ,# != @ * # . . .$ $ !#

5!!! # $ # . #! # # 0!= ! ,#

) ! ! 2 ! ' # != ## ( ! # , ! 0# ! 3

5! # # ! # # #$ = #,# $ #

>!, #

545

Опыт С. Миллера и Г. Юри

С помощью установки воссоздали условия молодой Земли.

«Первичный океан» в этом аппарате представляла вода. Ее нагревали,

ив «атмосферу», состоящую из метана, аммиака и водорода, поступали водяные пары. Через газовую смесь, циркулирующую в установке, пропускали электриче ские разряды (аналоги молний).

Эксперимент длился неделю.

Химический анализ показал, что за время опыта образовались аминокис лоты, моносахариды, липиды, предшественники нуклеотидов и другие органи

ческие вещества

Таким образом был доказан абиогенный синтез органических ве-

ществ из газов первичной атмосферы.

"( ! # . ! 0 0 ! " 7 B E

Образование биополимеров

На этапе первичного бульона из мономеров синтезировались биополиме ры (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты).

Опарин полагал, что главная роль в возникновении первых живых орга низмов принадлежала белкам. В растворах белки способны образовывать мно

гомолекулярные комплексы, обособленные от окружающей их воды, — оа

ерваты.

546

Коацерваты обладали способностью поглощать из окружающего раство ра различные вещества и за счет этого увеличиваться в размерах (подобие пита ния и роста). Крупные коацерваты могли дробиться с образованием мелких сгустков (подобие размножения). Однако коацерваты были лишены биологиче ских мембран и не имели генетического аппарата, поэтому их не принято счи тать первыми живыми организмами

5'# !

Гипотеза РНК-мира

Сейчас наукой доказано, что первыми полимерами были не белки, а рибози

мы — молекулы РНК, обладающие ферментативной активностью.

Получается, РНК — уникальный биополимер, которому свойственны функ

ции ДНК и белков одновременно.

Кодирование наследственной информации.

Самовоспроизведение.

Структурная (сворачивание в клубочки разной формы).

Ферментативная.

Специфическое узнавание молекул.

Выходит, молекулы РНК могли бы обходиться не только без ДНК как генети ческого вещества, но и без белков для осуществления катализа реакций. Эта идея была сформулирована в 1986 г. и в настоящее время является почти обще принятой.

Молекулы РНК стали первыми носителями генетической информации. Позд нее генетическая функция перешла к ДНК.

547

Формирование мембран и возникновение пробионтов

Липидная пленка, лежащая на поверхности водоемов, прогибалась под воздействием ветра и образовывала мембранные пузырьки.

Пузырьки выдувались ветром и, попадая обратно на поверхность пленки, покрывались второй мембраной. Получались мембранные структуры, сходные с плазматической мембраной.

В какие-то из мембранных пузырьков могли попасть белково-нуклеино вые системы. Первые живые организмы планеты Земля — пробионты.

Пробионты представляли собой молекулы РНК, окруженные белково-ли

пидными мембранами

Пробионты были гетеротрофами, питались органическими веществами из «первичного бульона».

C # '## ( ! !

Эволюция клеток

1.Анаэробные гетеротрофы. Прокариоты.

2.Автотрофные фотосинтетики. Прокариоты. Создание кислородной атмо

сферы.

3.Появление прокариот, способных к кислородному дыханию.

4.Возникновение эукариотических клеток.

5.Образование более сложного типа организации клеток, переход к полово му размножению (диплоидность, мейоз, рекомбинация наследственного мате риала).

548

6. Появление многоклеточных организмов и их последующая дифференци ация.

Геохронология

Ароморфозы архейской и протерозойской эр 1. Появление прокариот

Гетеротрофы питались за счет окружающих их питательных веществ, поя вившихся в результате абиогенного синтеза.

Анаэробы (кислорода в атмосфере не было).

549

2. Появление фотосинтезирующих прокариот. Фотосинтез

Возникновение аэробного дыхания. Кислородное дыхание намного эф фективнее бескислородного, это позволило живым организмам усложняться.

Озоновый слой. Появление озонового слоя уменьшило уровень ультрафи олетового (УФ) и радиоактивного излучения на поверхности Земли. Это важно, так как УФ-излучение повреждает клетки и вызывает мутации. Это дало возмож ность организмам выйти на сушу.

Синтез первичной продукции дает возможность появления трофических уровней, цепей питания.

3. Появление эукариот

Защита наследственной информации ядерной оболочкой.

Усложнение организации клетки.

Дифференциация функций между органоидами.

Увеличение эффективности выполнения каждой функции.

4. Диплоидность

Увеличение жизнеспособности, потому что при удвоенном генетическом материале новые рецессивные мутации не обязательно проявляются в фенотипе.

Резерв наследственной изменчивости увеличивается, потому что боль шинство мутаций рецессивны. Они сохраняются в гетерозиготном состоянии (Аа) и периодически проявляются, когда оказываются в гомозиготном (аа). При изменившихся условиях среды эти мутации могут оказаться полезными и помо гут популяции приспособиться.

Появление мейоза приводит к увеличению комбинативной изменчивости, увеличению генетического разнообразия и приспособленности.

Появление полового размножения с участием гамет двух организмов при водит к увеличению комбинативной изменчивости.

5. Появление многоклеточности

Клетки могут специализироваться по выполняемым функциям.

Происходит усложнение организации.

Повышается их возможность приспосабливаться.