Происхождение жизни на Земле — интересные факты

Вселенную и жизнь на Земле сотворил Бог. Есть научные теории, которые изучают эволюцию жизни на нашей планете. Представляем интересные факты о происхождении жизни на Земле.

Динозавр

История

В настоящее время антропологи способны заглянуть вглубь происхождения людей современного типа на многие тысячи лет назад. В 1967 году в Эфиопии (Восточная Африка) раскопали два черепа. Они получили имена Омо 1 и Омо 2. Выяснилось, что им уже без малого 195000 лет. Это заставляет предполагать, что они являются наиболее древними из всех найденных останков людей современного вида. Так что сейчас специалисты имеют основание считать, что вид Человек разумный появился в Африке где-то 200 000 лет назад. Однако в отношение этого по сию пору ведутся дебаты, так как найденные артефакты древней культуры (а это различные украшения, иголки и даже примитивные музыкальные приспособления) имеют возраст всего-то в 50000 лет. Некоторые предметы охоты, например гарпун, был также изобретен в тот же стародавний период. По этой причине все это вылилось в неразрешимую проблему для современных ученых. Ведь если Homo sapiens возник около 200000 лет назад, то как получилось, что у него прошло 150000 лет, прежде чем он смог изобрести самые первые вещи своего быта.

Современные птицы появились на свет от определенной группы мелких прямоходящих динозавров. Кроме того, уже давно известно, что многочисленная группа ящеров имела хорошо развитый перьевой покров. Поэтому можно смело ставить вопрос по существу проблемы, в какой этап динозавры переродились в древнейших птиц. В палеонтологии на протяжении огромного периода преобладала уверенность, что древнейшей первоптицей является археоптерикс. Однако в наши дни ученые-палеонтологи приходят к другому выводу — древнейшей птичкой является протоавис. Он обитал примерно 220 миллионов лет тому назад. Это значит, что он старше на 80 миллионов лет любое существо, способное с ним конкурировать! Первобытное создание обнаружил в американском штате Техасе Санкар Чаттерджи. По словам палеонтолога протоавис имеет большее, нежели знаменитый археоптерикс, родство с птицами современности.

В девоне существовало такое интересное существо как тиктаалик. Оно имело широкую морду как утиный клюв утки и представляло собой внешне как бы гибрид рыбы и крокодила. Наука говорит, что это животное стало первопоселенцем сухопутья около 375 миллионов лет назад. Был найден на территории Канады в 2004 году. Тиктаалик занимает промежуточное положение между водными позвоночными обитателями и настоящими сухопутными созданиями. Помимо этого, у существа были в наличии ребра, позволявшие держать его за пределами водной стихии, шея, обладавшая подвижностью, а также глаза, расположенные вверху головы, словно у лягушки. Крошечную многоножку, названную «пневмодесмус», можно было увидеть на нашей планете 428 миллионов лет назад. Это членистоногое с габаритами всего в 1 см реально считается самым древним из всех животных в освоении суши. Оно было способно постоянно проживать на суше и умело поглощать воздух.

Пресмыкающиеся считаются самыми ранними позвоночными, которые окончательно порвали с водной стихией. Гилоном — творение природы, напоминающее современную ящерицу, в длину он был невелик, около 20 см. Эта рептилия получила честь называться старейшим пресмыкающимся в мире. Судя по анатомии, гилоном вел насекомоядный образ жизни и появился на сцене эволюции где-то 310 миллионов лет назад. Это создание в окаменевшем виде нашли в 1860 году на полуострове Новая Шотландия в стволе одного дерева.

Умение летать как главный способ перемещения в пространстве подразумевает определенную характеристику тела. Это его малая масса и вместе с тем прочный костяк, крыло должно быть снабжено сильной мускулатурой. Старейшее животное, которое смогло преодолеть земное притяжение, носит название «риниогната». Это мелкое летающее насекомое одновременно считается самым древним из класса насекомых. Жило оно невообразимые 400 миллионов лет назад. Наука первые факты о жизни риниогнаты получила еще в 1928 году в горах Девона.

Человек привык отождествлять растительный мир в первую очередь с цветами, не задумываясь о том, что цветок возник по меркам геологических периодов не так давно. До появления первого цвета представители растительного мира продолжали свой род в виде спор на протяжении гигантского промежутка времени (сотни миллионов лет). Тем не менее, палеоботаники не представляют, зачем эволюция «придумала» цветы, т.к. они считаются довольно капризными по своей сути. Кроме того, они потребляют очень много энергии, а она, в принципе может эксплуатироваться гораздо правильнее, чем на самом деле. Под влиянием этих странностей Ч.Дарвин писал о росте цветковых растений как о чем-то «пугающем». Самые первые обнаруженные покрытосеменные растения произрастали в мелу (это было 115-125 миллионов лет назад). К самым древним цветковым растениям относится потомакапнос. Как ни странно, он очень сильно походил на наш обычный мак. Росла когда-то также амборелла, которую «откопали» на Новой Каледонии. Одними из древнейших цветков являются потомакапнос, который удивительно напоминает современный мак, а также амборелла, которую нашли на острове Новая Каледония. Некоторые явные признаки говорят о том, что покрытосеменные эволюционировали не постепенно, а появились «вдруг» практически в своем нынешнем виде.

Деревья играют с момента своего возникновения очень важную функцию в поддержании воздушной оболочки нашей планеты. Если бы их не было, то углекислота не смогла бы переходить в кислород. Без этого процесса биологическая жизнь на Земле стала бы невозможной. Появившиеся деревья очень сильно поменяли природу планеты, так что эти растения можно отнести к числу важнейших биологических скачков в летописи эволюции. В наши дни старейшим из ископаемых деревьев считается ваттиеза, имеющая возраст 397 миллионов лет. Это растение имело папоротникоподобный облик, листья были по виду как ладонь. В высоту оно вырастало до 10 м. Это очень старое дерево, оно старше динозавров на целых 140 миллионов лет. Ваттиеза поддерживала свою популяцию с помощью спор, как и всем известные папоротники.

Эра господства динозавров наступила после массовой гибели организмов в пермском периоде. Это драматичное событие произошло 250 миллионов лет назад. В результате погибла большая часть (примерно 90 процентов) всего видового состава на Земле, кроме того, 95 процентов животных в океанах. Многие виды деревьев также вымерли. После этого катаклизма в триасовом периоде возникли ящеры. Самым старым в истории Земли из всех найденных динозавров считается ньясазавр, чьи останки были раскопаны в Танзании в далеком 1930 году. До нашего времени в виду плохой сохранности костей палеонтологи не могут разобраться, являлся ли он плотоядным динозавром или вегетарианцем, был ли он прямоходящим или передвигался на четырех конечностях. Размер этого ящера был только 1 м, а вес колебался от 18 до 60 кг.

Древнейшее из обнаруженных зверей животное было очень похоже на обыкновенную землеройку. Оно получило наименование «хадрокодиум», его окаменелость откопали в Китайской Республике в 2001 году. В длину его мизерное тело достигало всего 3,5 см, а его масса была в 2 грамма. Судя по всему, хадрокодиум питался, как и насекомоядные нашего времени, потому что его зубы бугорчатого типа, приспособленные для разрушения хитиновых оболочек членистоногих. Встречалось это млекопитающее примерно 195 миллионов лет назад, т.е. оно даже намного старше, чем всем знакомые тираннозавры, диплодоки и стегозавры.

Перед учеными стоит вопрос — какую самую раннюю форму принимала жизнь на заре эволюции? Это достаточно серьезная проблематика, т.к. нередко находки до такой степени старые, что им тяжело присвоить адекватную датировку. К примеру, рядом с округом Пилбара в Австралии, на камнях якобы обитали бактерии, датированные приблизительно в 3,5 миллиарда лет. Тем не менее, отдельные специалисты заявляют, что эти органостенные микрофоссилии докембрийской эры представляют собой необычный вид полезных ископаемых, который сформировался в горячей воде с особенными водными растворами. Проще говоря, они не относятся к живым образованиям.

Геологи определили, что живое вещество сформировалось на планете примерно 3 миллиарда лет назад. К этому моменту элементарные формы жизни превратились в многоклеточных животных. Но люди науки по-прежнему не в состоянии разгадать тайну, каким образом появилось первое живое существо на Земле, и поэтому они придумали некоторые гипотезы, могущие пролить свет на это явление.

Научные теории о возникновении жизни

Жизнь на земле создал Бог, который существует вечно. Среди научных доктрин о генезисе жизни видное положение имеет доктрина о биогенезе — живая материя может порождаться только живой. Однако некоторые ученые не воспринимают ее как верную, т.к. она кардинально противополагает неживое и живое и пропагандирует тем самым мысль о бесконечности жизни. А вот предположение об абиогенезе (синтез живой материи от неживой) является ключевым в проблеме становления жизни. Американские ученые Стэнли Миллер и Гарольд Юри провели (в 1950-х гг) известный эксперимент по моделированию условий на первобытной Земле. Он получил название «первичный бульон». Во время этого опыта экспериментаторы выяснили, что молнии были способны синтезировать фундаментальные соединения, которые служат кирпичиками для углеродной жизни, т.е. атмосферное электричество могло создать аминокислоты в воздухе, который представлял собой смесь водяного пара, метана, аммиака и водорода в громадных количествах. После этого аминокислотные соединения трансформировались в более прогрессивные жизненные формы. Однако когда участники опыта узнали, что в газо-воздушной смеси Земли миллиарды лет назад как раз и было мало водорода, это учение немного подправили. Они допустили присутствие метана, аммиака и водорода в газовых выбросах вулканов, которые заряжались электричеством. В итоге этого опыта было образовано больше 20 аминокислот, сахара, липиды и некое подобие нуклеиновых кислот. Вот так опытным путем было доказано, что на первобытной планете вполне могло произойти абиогенное образование простых белков и прочей органики из неорганики при участии электроразрядов в атмосфере.

Александр Кэрнс-Смит, химик, работавший в университете Глазго, опубликовал гипотезу, согласно которой еще перед возникновением одноклеточных форм жизни глина вмещала в себе множество органических составляющих, которые располагались в тесном соседстве. Тем самым глина подтолкнула превращение этой органики в систему, похожую на современный геном. В ДНК содержатся сведения о строении молекул, и генетические звенья этой кислоты говорят о том, каким способом аминокислоты составляют белки. Этот химик построил предположение по поводу того, что кристаллы глины содействовали переходу молекул органики в сформированную конструкцию, а позже это стали делать молекулы самостоятельно, без глины.

В соответствии с концепцией о глубоководных жерлах, живое вещество сформировалось на морской глубине в горячих гидротермальных жерлах, которые исторгают обогащенные водородом молекулы. Эти специфические каналы получили название «черные курильщики». Внутри них на скалистой поверхности эти микрочастички возможно слипались и играли роль минеральных ускорителей для процессов, приведших к возникновению жизни. Косвенно эту идею подкрепляют современные гидротермальные жерловины, которые насыщенны тепловой и химической энергией. В их окрестностях до сих встречается множество примитивных организмов.

Если вернуться на 3 миллиарда лет назад, то окажется, что наше светило совсем не так мощно, как в наши дни. Так что логично предположить, что тепловой энергии наша планета получала гораздо меньше. Ученые думают, что Земля была покрыта многометровым ледяным панцирем, который предохранял нежные углеродные соединения, покоящиеся в толще воды под ним, от губительного ультрафиолета и солнечной радиации. Вдобавок, низкая температура оказала содействие более длительной жизни атомов, поэтому в дальнейшем созрели условия для появления одноклеточных существ.

ДНК и белок необходимы друг для друга: этой кислоте требуется белок для существования, белку же для синтеза нужна нуклеиновая кислота. Так с помощью какого посредника они смогли возникнуть по отдельности? Биологи выдвинули гипотезу, что здесь не обошлось без РНК, а она, как и нуклеиновая кислота содержит в себе данные об организме. РНК сформировала ДНК с белком, и они стали работать вместо нее благодаря большей результативности. Но это все порождает проблему по поводу возникновения самой РНК. Одни ученые полагают, что она сама собой зародилась на Земле, остальные считают, что этого не может быть. Была высказана мысль, что не сложные молекулы, такие как РНК породили самые первые формы жизни, а наоборот, простые, «общавшиеся» между собой. Вероятно, они содержались в несложных оболочках, которые имели сходство с мембраной клеток. В конечном итоге, после взаимной связи между простыми молекулами синтезировались сложные, а они уже лучше вступали в химические взаимодействия.

Так или иначе, в теории простейшая жизнь была способна возникнуть даже не на Земле, а прилетела из межзвездного пространства. Среди ученых эта теория уже давно получила название «панспермия». Эта идея имеет под собой серьезный базис. Под влиянием ударов космических булыжников по Марсу и из-за слабой гравитации, от него уносятся в космическое пространство крупные куски горных пород. Некоторые из них потом попадают на нашу Землю. Изучив всесторонне эти камни, астробиологи выдвинули гипотезу, что они вполне могли перенести на себе в древние времена микроорганизмы. Исходя из этого, можно сказать, что все земные существа марсианского происхождения. Другие ученые придерживаются мнения, что нашу планету «заразили» жизнью кометы, прилетевшие из соседних планетарных систем. Предположение о транспортировке инопланетных микробов на нашу планету на кометах или метеоритах завоевало множество именитых ученых. Этого взгляда придерживались немецкий гигант научной мысли Г.Гельмгольц, шведский химик С.Аррениус, российский и советский геолог В.Вернадский, а также английский физик Кельвин. Но наука не терпит пустых фантазий, и когда был открыт фактор солнечной радиации и ее смертоносного влияния на живые организмы, многие думали, что потерян смысл верить в панспермию. Однако когда биологи стали изучать тему более подробно, были совершены некоторые открытия. Было проведено большое количество опытов на космических кораблях. Собрали большие научные данные, благодаря которым люди осознали, что адаптивные возможности биологических объектов куда выше, чем считалось ранее. Выяснилось, что они способны выдерживать разные сложности в открытом космическом пространстве: солнечную радиацию, очень низкую температуру, обходятся без воды и т.д. Факты обнаружения разнообразной органики на космических телах, в местах концентрации газа и пыли, а также в облаках будущих планет давно доказаны. Тем не менее, высказывания о якобы найденных там бактериях пока не могут подтвердиться. Но хотя концепция о панспермии и захватывает воображение, она имеет серьезный минус. Она не решает проблему, как жизнь появилась на других планетах, хоть и в отдаленном прошлом. Каким бы образом ни возникли одноклеточные существа в нашем мире — камень из космоса или продуманный план могучих пришельцев, они однозначно должны были как-то появиться на свет на своей родной планете. Так что тайна происхождения жизни остается открытой…

Для «простой» жизни не хватает обычной репликации, потому что всякая жизнь в первую очередь обособленное в пространстве место, где происходит метаболизм, упрощаются процессы одних реакций и не допускаются другие процессы. По-другому говоря, жизнь представляет собой клетку, которая отделена от оболочки частично проницаемой мембраны, построенной из липидов. И предшественники «настоящих» клеток могли возникать при начальных стадиях бытия жизни на планете. Известный советский биолог Опарин первым выдвинул предположение об их становлении. Он полагал, что роль предмембран играли капли водоотталкивающих липидов, которые были похожи на желтые сгустки масла, перемещающиеся по воде. Нынешний научный мир в общем серьезно относится к его гипотезе, развивал ее и генетик Джек Шостак, удостоившийся за свои идеи Медали Опарина. Он и К.Адамала смогли построить образец предклетки, чей вариант мембраны составляли не современные липиды, а еще более элементарные органические соединения, жирные кислоты. Предполагается, что они собирались в зонах зарождения прародителей первых «настоящих» организмов. Эти ученые даже смогли «воскресить» полученное образование. Для этого они включили в среду магниевые ионы (ответственные за деятельность РНК-полимераз), а также лимонную кислоту, которая упорядочивает строение жировых мембран. Результат у них был блестящий: генетики «родили» не просто элементарное, но даже по-своему живое творение. По крайней мере, оно являло собой обычную протоклетку, вмещавшую в себя под защитой мембраны среду, пригодную к репродукции РНК.

Посмотрите на отражение своих глаз — сущность, которую вы наблюдаете есть крайне сложный гибрид, который родился в невообразимо давнюю эпоху. В конце XIX столетия английский натуралист немецкого происхождения Андреас Шимпер высказал, что зеленые пластиды (хлоропласты) растительной клетки проводят процессы фотосинтеза, при этом они размножаются независимо от клетки. Не заставила себя ждать догадка, что эти пластиды, не что иное, как сожители, фототрофные микробы, еще давно поглощенные растениями, которые поселились здесь насовсем. Естественно, у человека отсутствуют хлоропласты, в противном случае он имел бы возможность кормиться солнечными лучами. Но в 1920-х гг. понятие эндосимбиоза сделали шире, введя в нее митохондрии, т.е. специфические органеллы, поглощающие О2 и снабжающие энергией все клетки тела. В наше время этот научный взгляд давно считается полноценной, много раз проверенной парадигмой. Для примера можно привести то, что в митохондриях и пластидах был найден отдельный генетический аппарат, относительно свободный от самой клетки способ деления и независимая структура для получения белка. В природной среде были определены эндосимбионты другого рода, у которых нет такого длительного периода общего развития в симбиозе, и которые не так сильно внедрены в клетку. Так, определенные амебы не имеют своих митохондрий, однако их функции выполняют микробы, расположенные внутри этих простейших. Существуют также догадки о том, что и прочие органеллы (жгутики, реснички и ядро клетки) возникли в результате развития внутреннего симбиоза. В соответствии со взглядом отдельных ученых, все эукариотические организмы, в т.ч. и люди, сформировались такими благодаря совместной эволюции бактерий и архей (одноклеточные организмы, которые не имеют ядра). Эта мысль не доказана.