Сторінка
1

Різноманітності життєвих форм

ГІПОТЕЗИ ВИНИКНЕННЯ ЖИТТЯ НА ЗЕМЛІ

Поєднання нещодавно отриманих мікропалеонтологічних, біогеохімічних та ізотопних даних свідчать про те, що життя на Землі існувало стільки часу, скільки існувала і сама плане­та — близько 4,5 млрд років. Земля належить до внутрішніх планет Сонячної системи, і перші органічні речовини заро­джувалися ще в космічних умовах. Усі органічні сполуки, які знайдені в метеоритах, відповідають універсальним ланкам об­міну речовин відомих живих організмів — амінокислот, білковоподібних полімерів, полінуклеотидів і інших.

Згідно з теорією академіка О. І. Опаріна (1894—1980). про-Ц£с виникнення життя на Землі пройшов кілька етапів (Рис. 16).

Виникнення життя на Землі (за акад. О. І. Опаріним)

1-й етап. Формування вуглеводних сполук та їхніх похід­них: атоми Карбону з'єднувалися між собою та утворювали ланцюги різної довжини. Це початкові ланки в еволюційній низці більш складних органічних сполук, до якої входять жи­ри, прості вуглеводи та амінокислоти. Найпростіший пред­ставник вуглеводнів — метан. Первинна літосфера, гідросфера та атмосфера були буквально насичені вуглеводнями. Умови, які існували на Землі в той час: сильні теплові та радіоактивні процеси, ультрафіолетові випромінювання та інші,— сприяли їх ускладненню.

2-й етап. Первинну атмосферу, яка складалась, головним чином, з аміаку, метану., водню, вуглекислого газу та водяної пари (у ній не було кисню), пронизували велетенські блис­кавки. Під дією цих сильних електричних розрядів із суміші газів стали утворюватись амінокислоти. Дослідами багатьох учених доведено: якщо через суміш аміаку, вуглекислого газу, водяної пари за температури 80 °С та тиску в декілька атмо­сфер пропускати сильні електричні розряди, утворюються глі­цин та інші амінокислоти. Разом із зливними потоками аміно­кислоти потрапляли на Землю до первородного океану, яким була покрита майже вся молода планета.

3-й етап. Виникнення преклітинних структур із поліпеп­тидів і полінуклеотидів. Важливу роль у цьому процесі віді­гравали коагуляти (згустки в колоїдних розчинах). Вони здатні поглинати з навколишнього середовища та накопичувати хі­мічні сполуки. Усередині них може здійснюватися синтез но-

вих сполук. Під час двигтіння Землі вони роздроблюються. Все це могло слугувати «прообразом» процесів обміну речовин, росту, розмножування. Різноманітні сполучення білків та ну­клеїнових кислот є причиною різноманітності життєвих форм на Землі.

З цього моменту на Землі зародилося життя, а геологічна та геохімічна історія Землі стає невіддільною від біологічних процесів. Ця теза становить сутність учення про біосферу.

Більшу частину геологічного часу, з моменту появи перших водоймищ на планеті, розвиток життя проходив у воді, і тільки близько 600 млн років тому перші організми виходять на земну поверхню. Перші форми життя були представлені простими прокаріотами з одноклітинною структурою та гетеротрофним способом живлення. Першими автотрофними організмами (фотосинтезуючими) були ціанобактерії та синьо-зелені водо­рості.

Поява еукорітинних одноклітинних організмів 2—1,5 млрд років тому мала велике значення в еволюції органічного світу на Землі.

У ранньому палеозої — силурійському періоді — живі ор­ганізми виходять на поверхню континентів. Американський геолог Д. Шухерт цей період еволюції планети назвав фане­розоєм («фанерос» — наочний, «зое» — життя). Він охоплює геологічний проміжок часу в 570 млн років.

На межі палеозою та мезозою (близько 200—185 млн років тому) помітно змінюється газовий склад атмосфери за рахунок бурхливого розвитку деревних спорових рослин — плауно-подібних, клинолистих та інших, що привело до інтенсивного процесу фотосинтезу, зменшення ролі вуглекислого газу та проникнення до земної поверхні значно більшої кількості ультрафіолетових променів.

На межі тріасового і юрського періодів (близько 150 млн років тому) відбувається зміна вищих спорових голонасінних рослин покритонасінними (квітковими), що сприяло бурхли­вому розвитку комах, обпилювачів і переносників насіння.

У крейдяному періоді (близько 70 млн років тому) від­бувається диференціація кліматів на Землі і настає холодний період, унаслідок чого птахи і ссавці замінюють гігантських рептилій.

Вік сучасних систематичних груп організмів різноманіт­ний. Членистоногі існують на Землі з верхнього протерозою, риби — з силуру, комахи — з девонського періоду, голонасінні рослини — з пермського віку, покритонасінні — з крейдяного періоду.

Нині домінують покритонасінні рослини, ссавці і птахи з наземних хребетних, черевоногі молюски — з наземних і вод­них безхребетних. Сучасна різноманітність живих організмів пов'язана як із тривалістю їх зародження, так і з мозаїчністю екологічних умов існування.

Поки немає доказів тому, що життя розвивалося по іншому шляху. Але є багато прогалин у знаннях тонкощів цього про­цесу. Одним із складних моментів є перехід від неживих біо-молекул до найпростіших живих організмів. З точки зору хімі­ка, навіть одноклітинна водорість побудована настільки склад­но, що важко уявити, як вона могла утворитися.

У 1953 р. американський хімік С. Міллер провів експери­мент, котрий, як уважалось тоді, вирішував питання про те, яким чином виникло життя на Землі. У герметичному скля­ному приладі вчений відтворив умови, які були характерні для первісної планети. Через газову суміш, яка вміщувала метан, аміак і водень, Міллер пропускав електричні розряди, а воду на дні приладу нагрівав, імітуючи стародавній океан. Через кілька днів дослідник виявив у колбі наявність амінокислот. Експе­рименти Міллера довели можливість абіогенного (небіологіч-ного) синтезу важливих .для життя молекул. Цей факт став також підтвердженням гіпотези російського вченого О. І. Опа-ріна про «білковий початок» розвитку життя на планеті.