53. Условия на первобытной земле и зарождение жизни. Этапы эволюции жизни. Основные биогеохи­мические принципы.

Первоначально атмосфера состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера(570-200 млн л. до н.э.). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углеводородами, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера(200 млн л.н.э.). Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами: 1) постоянная утечка водорода в межпланетное пространство; 2) химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов. Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим - азота и углекислого газа.

Эволюция жизни началась с ее возникновения на первых этапах формирования планеты Земля и продолжается по сей день. За это время (около 4-ёх миллиардов лет) биосфера претерпела ряд преобразований, которые можно считать границами отдельных этапов эволюции жизни. Такие преобразования обычно сопровождались массовыми вымираниями и одновременно появлением новых таксонов .

Жизнь возникла не тогда, когда образовались очень сложные органические соединения, а тогда, когда начал действовать механизм редупликации. Начало жизни на Земле - появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков. На границе между коацерватами - сгустками органических веществ могли выстраиваться молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность. В результате включения в коацерват молекулы, способной к самовоспроизведению, могла возникнуть клетка, способная к росту. Таким образом, завершение процесса биогенеза связано с возникновением у более стойких коацерватов способности к самовоспроизведению составных частей, с переходом к матричному синтезу белка. Это было величайшим качественным скачком в эволюции материи. Однако механизм такого перехода пока не ясен. Основная трудность здесь состоит в том, что для удвоения нуклеиновых кислот нужны белки, а для создания белков - нуклеиновые кислоты. По этому поводу существуют разные гипотезы, но все они так или иначе не полны.

Следующим шагом должно быть образование мембран, которые отделяли смеси органических веществ от окружающей среды. С их появлением и получается клетка - «единица жизни». Первичные живые организмы были анаэробными (жили без кислорода) питались и воспроизводились за счёт «органического бульона», возникшего из неорганических систем. С «кислородной революцией» связан переход от прокариотов к эукариотам. Дальнейшая эволюция эукариотов была связана с разделением на растительные и животные клетки. Следующим важным этапом развития жизни было возникновение примерно 900 млн. лет назад полового размножения, слияния ДНК двух индивидов. Это значительно повысило видовое разнообразие и резко ускорило эволюцию. Значительным шагом в дальнейшем усложнении организации живых существ было появление многоклеточных организмов (кишечно-полостные). Важнейшим событием в эволюции форм живого является выход растений и живого из воды.

Для понимания той работы, которую совершает живое вещество в биосфере, очень важными являются три основных положения, которые Вернадский называл “биогеохимическими принципами”: 1) Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению. 2) При эволюции видов выживают те организмы, которые своею жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию. 3) В течение всего геологического времени, с криптозоя, заселение планеты должно было быть максимально возможное для всего живого вещества, которое тогда существовало. Для Вернадского I принцип был тесно связан со способностью живого вещества неограниченно размножаться в оптимальных условиях. II принцип затрагивает вопрос о направленности эволюции организмов. По мысли Вернадского, преимущества в ходе эволюции получают те организмы, которые приобрели способность усваивать новые формы энергии или “научились” полнее использовать химическую энергию, запасенную в других организмах. III принцип обеспечивает безостановочный захват живым веществом любой территории, где возможно нормальное функционирование живых организмов.