Эволюция жизни на Земле

Первые организмы были анаэробными гетеротрофами. Питались органическими веществами из раствора в океане.

Обмен веществ проходил по типу брожения, энергия запасалась в виде АТФ (распад органических веществ в митохондриях).

Одним из древнейших способов получения энергии считался гликолиз (разложение сахара) — ферментативное расщепление сахаров без участия кислорода.

Химическая эволюция и эволюция пробионтов в сумме длилась 1.5 млрд. лет. За это время условия жизни сильно изменились. Повысилась конкуренция за органические вещества абиогенного происхождения.

Огромным шагом вперед для биологической эволюции явилось появление бактериального фотосинтеза.

Бактериальный фотосинтез

В результате бактериального фотосинтеза начали появляться органические вещества биогенного синтеза.

Впервые бактериальный фотосинтез появился у азотфиксирующих бактерий.

Обычный фотосинтез:
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (катализаторы: свет и минеральные вещества)

Бактериальный фотосинтез:
6CO₂ + 6H₂S → C₆H₁₂O₆ + 6S (катализаторы: свет и минеральные вещества)

Бактериальный фотосинтез получил название аноксигенный (нерождающий кислород).

Гипотеза симбиогенеза

Начала существовать с конца XIX века. Выдвинул Линн Маргелес.

Это симбиотическая теория возникновения эукариот.

Часть гетеротрофов вступила в симбиоз с аэробными бактериями.

Поглотив, они не расщепили их, а сохранили как энергетические станции (митохондрии). В дальнейшем эта группа дала начало животным и грибам.

Другая часть гетеротрофов вступила в симбиоз не только с аэробными бактериями, но и с фотосинтетиками (хлоропласты). Из этих организмов появились растения.
Гипотетическая схема образования эукариотической клетки

Новым этапом эволюции являются одноклеточные эукариоты. Только одноклеточные организмы существовали в течение 700 млн. лет.

За это время возникли следующие особенности эукариот:

1. Митоз
2. Усложнение ядра
3. Возникновение хромосом
4. Появляется половой процесс, который резко повышает возможность приспособления к условиям среды в следствии создания бесчисленных комбинаций в хромосомах.
5. Как следствие появились мейоз и диплоидность.

Диплоидность позволяет сохранить мутации в гетерозиготном состоянии и использовать их как резерв наследственной изменчивости для дальнейших эволюционных преобразований.

Возникновение диплоидности и генетического разнообразия одноклеточных эукариот, с одной стороны, обусловило неоднородность строения клеток и их объединение в колонии; с другой стороны — возможность «разделения труда» между клетками колоний, т.е. образование одноклеточного организма.

Около 1 млрд. лет назад появились многоклеточные организмы.

Около 950 млн. лет назад появились животные.

Благодаря своим особенностям многоклеточные организмы имеют:

1. Более длительную продолжительность жизни.
2. Возможность специализации клеток.
3. Развитие органов передвижения и органов чувств.

Многоклеточные дали наибольшее количество видов и заняли разнообразные среды обитания.

Некоторые перешли к сидячему образу жизни и превратились в организмы типа губок. Другие стали ползать, перемещаясь по субстрату с помощью ресничек. От них произошли плоские черви. Третьи сохранили плавающий образ жизни, приобрели рот и дали начало кишечнополостным.

Примерно 300 млн. лет назад многоклеточные вышли на сушу. Однако почву подготовили всё же одноклеточные.

Среди многоклеточных выделяют по способу питания три (иногда шесть) царства (растения, грибы и животные) и 35 типов, 9 из которых уже вымерли.

Как и примитивные организмы, возникшие 3 млрд. лет назад, так и более сложно устроенные имеют в основе своей организации клетку. То есть клетка — это структурная единица всех живых организмов.