Почему считается что жизнь зародилась в океане
Почему жизнь зародилась в воде
Теория «первичного бульона»
Советский биолог Александр Иванович Опарин в 1924 году создал теорию о возникновении жизни на нашей планете посредством химической эволюции углеродосодержащих молекул. Он ввел термин «первичный бульон» для обозначения воды с высокой концентрацией подобных молекул.
Предположительно «первичный бульон» существовал 4 миллиарда лет назад в мелких водоемах Земли. Он состоял из воды, молекул азотистых оснований, полипептидов, аминокислот и нуклеотидов. «Первичный бульон» образовался под влиянием космического излучения, высокой температуры и электрических разрядов.
Органические вещества возникали из аммиака, водорода, метана и воды. Энергия для их образования могла быть получена от грозовых электрических разрядов (молний) или от ультрафиолетового излучения. А.И. Опарин предположил, что нитеобразные молекулы полученных белков могли сворачиваться и «склеиваться» друг с другом.
В лабораторных условиях ученым удалось создать подобие «первичного бульона», в котором успешно образовывались скопления белков. Однако не был решен вопрос о воспроизводстве и дальнейшем развитии коацерватных капель.
Белковые «шарики» притягивали к себе молекулы жиров и воды. Жиры располагались на поверхности белковых образований, покрывая их слоем, который по структуре отдаленно напоминал клеточную мембрану. Опарин назвал этот процесс коацервацией, а образовавшиеся скопления белков – коацерватными каплями. Со временем коацерватные капли поглощали из окружающей среды все новые порции вещества, постепенно усложняя свою структуру, пока не превратились в примитивные живые клетки.
Зарождение жизни в горячих источниках
Минеральная вода и особенно насыщенные солями горячие гейзеры могут успешно поддерживать примитивные формы жизни. Академик Ю.В. Наточин в 2005 году предположил, что средой образования живых протоклеток был не Древний океан, а теплый водоем с преобладанием ионов К+. В морской воде доминируют ионы Na+.
Теория академика Наточина подтверждается анализом содержания элементов в современных живых клетках. В них так же, как и в гейзерах, преобладают ионы К+.
В 2011 году японский ученый Тадаси Сугавара сумел создать живую клетку в горячей минерализованной воде. Примитивные бактериологические образования – строматолиты и сейчас образуются в естественных условиях в гейзерах Гренландии и Исландии.
Название книги
Коу Джеффри
ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ В ОКЕАНЕ
Как на Земле появилась вода?
Есть несколько теорий о происхождении жизни на Земле. Например, одна из давних гипотез гласит, что она занесена на Землю из космоса, но неоспоримых доказательств этого нет. Кроме того, та жизнь, которую мы знаем, удивительно приспособлена для существования именно в земных условиях, поэтому если она и возникла вне Земли, то на планете земного типа. Большинство же современных ученых полагают, что жизнь зародилась на Земле, в ее морях. Но как произошла сама планета и как на ней появились моря?
По этому поводу существует одна широко признанная теория. В соответствии с ней Земля образовалась из облаков космической пыли, содержащей все известные в природе химические элементы, которые спрессовались в шар. Горячий водяной пар вырывался с поверхности этого раскаленного докрасна шара, окутывая его сплошным облачным покровом. Водяной пар в облаках медленно охлаждался и превращался в воду, которая выпадала в виде обильных непрерывных дождей на еще раскаленную, пылающую Землю. На ее поверхности она снова превращалась в водяной пар и возвращалась в атмосферу. За миллионы лет Земля постепенно потеряла так много тепла, что ее жидкая поверхность, остывая, начала твердеть.
Так образовалась земная кора.
Прошли миллионы лет, и температура поверхности Земли еще больше понизилась.
Ливневые воды перестали испаряться и стали стекать в огромные лужи. Так началось воздействие воды на земную поверхность. А потом из-за понижения температуры произошел настоящий потоп. Вода, которая до этого испарялась в атмосферу и превратилась в ее составную часть, беспрерывно низвергалась на Землю. С громом и молниями обрушивались из облаков мощные ливни. Мало-помалу в самых глубоких впадинах земной поверхности скапливалась вода, которая уже не успевала совсем испариться. Ее было так много, что постепенно на планете образовался доисторический Океан. Молнии рассекали небо. Но никто этого не видел. На Земле еще не было жизни.
Земля сформировалась, вероятно, 4,5–5 млрд. лет назад из гигантского облака космической пыли, частицы которой спрессовались в раскаленный шар. Из него в атмосферу выделялся водяной пар, а из атмосферы на медленно остывавшую Землю в течение миллионов лет в виде дождей выпадала вода. В углублениях земной поверхности образовался доисторический Океан. В нем примерно 3,8 млрд. лет назад зародилась первоначальная жизнь.
Почему морская вода соленая?
Непрерывный ливень начал размывать горы. Вода стекала с них шумными ручьями и бурными реками. За миллионы лет водные потоки глубоко разъели земную поверхность и кое-где появились долины В атмосфере уменьшалось содержание воды, а на поверхности планеты ее скапливалось все больше. Сплошной облачный покров становился тоньше, пока в один прекрасный день Земли не коснулся первый луч солнца. Непрерывный дождь кончился. Большую часть суши покрыл доисторический Океан. Из ее верхних слоев вода вымывала огромное количество растворимых минералов и солей, которые попадали в море. Вода из него непрерывно испарялась, образуя облака, а соли оседали, и с течением времени происходило постепенное засоление морской воды.
Как возникла жизнь на Земле?
По-видимому, при каких-то существовавших в древности условиях образовались вещества, из которых возникли особые кристаллические формы. Они росли, как и все кристаллы, и давали начало новым кристаллам, которые присоединяли к себе все новые вещества. Солнечный свет и, возможно, очень сильные электрические разряды служили в этом процессе источником энергии. Может быть, из таких элементов зародились первые обитатели Земли — прокариоты, организмы без оформленного ядра, похожие на современных бактерий. Они были анаэробами, то есть не использовали для дыхания свободный кислород, которого тогда еще не было в атмосфере. Источником пищи для них служили органические соединения, возникшие на еще безжизненной Земле в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца, грозовых разрядов и тепла, образующегося при извержении вулканов. Жизнь существовала тогда в тонкой бактериальной пленке на дне водоемов и во влажных местах. Эту эру развития жизни называют архейской. Из бактерий, а возможно, и совершенно независимым путем, возникли и крошечные одноклеточные организмы — древнейшие простейшие животные.
На этом рисунке схематично изображено родословное древо животного царства. Простейшие одноклеточные и другие древние формы жизни размещены у основания древа, а самые высшие формы — в его кроне.
Они и сейчас составляют основу жизни в морях и пресноводных водоемах. Они так малы, что их можно увидеть лишь с помощью микроскопа. В капле воды из небольшого пруда их тысячи и тысячи. С этих простейших одноклеточных началось развитие всей животной жизни. В конце протерозоя, следующей эры после архея, 1000 — 600 млн. лет назад, уже существовала довольно богатая фауна: медузы, полипы, плоские черви, моллюски и иглокожие.
Что происходило в кембрии и силуре?
На картинке, помещенной на этой странице, изображены примитивные существа, обитавших приблизительно 600–570 млн. лет назад — в кембрийском геологическом периоде, первом периоде палеозойской эры. Мы впервые узнали о них благодаря ископаемым окаменелостям, которые обнаружили геологи, изучавшие Кембрийские горы в Великобритании. Отсюда и произошло название геологического периода истории.
От более простых по строению животных и растений, населявших море в конце протерозоя, не сохранилось следов. Можно только предполагать, что это были организмы, состоявшие только из мягких тканей, которые после смерти быстро полностью разлагались. Настоящих рыб в кембрии еще не было, но уже жили кишечнополостные, губки, ныне вымершие археоциаты, плоские и многощетинковые черви, улитки, каракатицы, раки и трилобиты.
Последние походили на раков длиной до 10 см. Для того времени это были настоящие гиганты, крупнее всех других существ. (На суше в то время жизни еще не было.)
В конце кембрия, очевидно, уже появились первые хордовые, похожие на современных ланцетников.
Вo время кембрийского геологического периода. 570 млн. лет назад, территория Центральной Европы была покрыта морем, на дне которого ползали трилобиты, росли кусты водорослей и там и сям торчали похожие на кубок морские губки. В толще кембрийского моря дрейфовали медузы.
В течение последующих миллионов лет животные постепенно изменялись, и в следующем геологическом периоде — силуре, начавшемся 500–400 млн. лет назад, кроме многочисленных трилобитов на морском дне появились новые обитатели — морские скорпионы.
В толще вод силурийского моря пассивно дрейфовали одноклеточные организмы и медузы. А по морскому дну ползали ракообразные и трилобиты, черви и животные, защищенные раковинами, например двустворчатые моллюски и улитки. Плавать могли лишь очень немногие из них. Даже первые позвоночные, внешне уже напоминавшие рыб, обитали на морском дне. В силуре в морях и пресных водах появились и странные «рыбы» — без челюстей и парных плавников. До наших дней дожили их родственники — миксины и миноги.
Когда появились первые рыбы?
В силурийский период уже появились первые настоящие рыбы. У этих похожих на акул пловцов было обтекаемое, покрытое панцирем тело, плавники, рот с подвижной челюстью, напоминавшей клюв и усаженной острыми зубами.
За миллионы лет в том же геологическом периоде развились два больших класса рыб — хрящевые и костные (двоякодышащие, кистеперые и лучеперые). К хрящевым, то есть имеющим хрящевой скелет, относятся акулы и скаты. В отличие от них, скелет костных рыб частично или целиком состоит из костной ткани. К костным относятся почти все хорошо знакомые нам промысловые рыбы: сельдь, камбала, треска и скумбрия, карп, щука и многие другие.
Всего на Земле в наши дни насчитывается 20 тысяч видов рыб, и населяют они не только моря, но и другие водоемы.
Примерно 450 млн. лет назад, в силуре, появились первые позвоночные животные — рыбы. Тело одной из древнейших — цефаласписа — было покрыто панцирной чешуей, а голова — костным панцирем. По-видимому, цефаласпис был плохим пловцом.
Откуда нам известно, как выглядели древние животные?
Все те изменения, которые претерпевала Земля с момента образования ее коры, изучает историческая геология. Ученые определяют возраст геологических слоев по окаменелостям — остаткам древних животных и растений, так как у каждой эпохи были свои характерные представители флоры и фауны. Изучением окаменелостей занимается палеонтология. Палеонтологи исследуют ископаемые остатки древних организмов и восстанавливают внешний облик вымерших животных.
Когда живые организмы погибали в доисторическом Океане, они опускались на дно, где их покрывал ил или песок, который приносили реки. Миллионы лет илистые грунты вместе с погребенными под ними останками уплотнялись, превращаясь в камень. Мягкие ткани животных полностью разлагались, но отпечаток оставался. Твердые раковины моллюсков или панцири ракообразных часто сохранялись неповрежденными.
За время исторического развития Земли неоднократно морское дно под действием мощных сил и расплавленных недр планеты выталкивалось на большую высоту и становилось частью суши. Вкрапленные в горную породу остатки и отпечатки древних животных находят исследователи и по ним изучают геологические процессы. Слои горных пород для ученых — как страницы книги с множеством рисунков, и надо лишь правильно расшифровать «текст», чтобы понять, как развивалась жизнь на планете.
Слои песка и ила с окаменелостями откладывались друг на друга миллионы лет.
Так они и спрессовались: более древние слои — ниже, более поздние — выше. Накапливая сведения о том, в каких слоях преобладают те или иные виды окаменелостей, ученые научились определять, к какому геологическому времени они относятся. После этого уже довольно просто по найденным окаменелостям определить возраст геологической породы, в которой они были обнаружены.
Морскую лилию (вверху) приблизительно 110 млн. лет назад, в юрском периоде, засыпал слой тонкого мелового ила, который спрессовался, затвердел и сохранил в деталях облик древнего животного.
Внизу: живая морская лилия на дне Средиземного моря в наши дни.
Большой каньон реки Колорадо в американском штате Аризона — одно из немногих мест, где сохранилась огромная, удобная для «чтения» каменная летопись жизни на планете. Здесь река прорезала толщу осадочных пород — известняков, песчаников и сланцев — на глубину до 1800 м. Река образовала каньон, то есть глубокую долину с очень крутыми склонами и узким дном, размыв дно древнего моря. Оно поднималось очень медленно и равномерно. Горообразования, которое всегда сопровождается гигантскими сдвигами и разломами горных пород, здесь не было. Поэтому почти не изменилась последовательность залегания геологических пород. Изучив окаменелости слоев крутого склона, можно проследить за всеми изменениями, происходившими с животным миром древнего моря за сотни миллионов лет.
Как жизнь завоевала сушу?
400 млн. лет назад силур сменился девонским геологическим периодом, который длился около 60 млн. лет. Тогда на суше появились первые растения — лишайники, которыми зарастали увлажненные берега водоемов. В течение девона от них произошли другие формы, в том числе и первые высшие растения — папоротники и хвощи. Кроме того, если прежде все животные дышали лишь кислородом, растворенным в воде, то теперь некоторые из них научились извлекать его из воздуха. Эти первые сухопутные животные — тысяченожки, скорпионы и бескрылые примитивные насекомые, вероятно, обитали поблизости от воды.
Предком всех сухопутных позвоночных животных была кистеперая рыба с похожими на лапы грудными и брюшными плавниками.
Постепенно у кистеперых рыб развились настоящие верхние и нижние конечности, и с течением времени появились земноводные (амфибии) и пресмыкающиеся (рептилии).
Рептилии произошли от рыб. Уже 380 млн. лет назад кистеперая рыба эустеноптерон совершала небольшие прогулки по суше. У нее были мощные плавники и примитивные легкие.
Первые наземные позвоночные — стегоцефалы — принадлежат к амфибиям. Проводили они время в основном в воде. На суше передвигались с трудом, волоча тело по земле. На голове и теле стегоцефалов, как и у рыб, были органы боковой линии, а у некоторых между пальцами — плавательные перепонки.
Затем мелкие рептилии превратились в гигантских динозавров, которые господствовали на суше 200–150 млн. лет назад, в триасовый и юрский геологические периоды.
Немного позднее, 130—70 млн. лет назад, в меловой период, все динозавры вымерли, и к концу его сушу уже населяли млекопитающие. В последующие 60 млн. лет, в третичном периоде, процветало множество их прекрасно приспособленных видов.
Зарождение жизни. И вышел человек из воды…
Многочисленные данные, накопившиеся в антропологии, свидетельствуют о том, что предки человека жили в воде. И современные люди сохранили хотя бы на начальном этапе своего развития доказательства, говорящие в пользу «водных» предков человечества.
До своего появления на свет девять месяцев ребёнок проводит в околоплодных водах. Причём в первые недели развития плод имеет жаберные щели и хвост. Иногда у новорождённых детей наблюдается серьёзное заболевание, ихтиоз, при этом наблюдаются изменения кожных покровов, при этом кожа младенцев по структуре напоминает рыбью чешую.
У таких деток часто остаются и перепонки между пальцами, которые обычно исчезают у нормально развивающегося плода задолго до его рождения. Дети с этим заболеванием, если и выживают, то нуждаются в постоянном увлажнении кожи, которая обладает чрезвычайной сухостью. Является ли данная патология ещё одним свидетельством в пользу происхождения человека из воды? Трудно сказать.
Тем не менее, останки странных «рыбоподобных» существ, которые периодически находят археологи, продолжают будоражить умы учёных-эволюционистов.
Так, участники экспедиции, которую возглавил профессор Ричард С. Страттон, обнаружили в одной из пещер на Тибете четыре мумии, которые никак не подходят под описание обычных людей. У этих мумий, рост которых составлял 5 м, имелись ластоподобные ступни с межпальцевыми перепонками, а также в придачу к обычным органам дыхания прилагались и дополнительные – жабры.
Подобная необычная находка была сделана ещё в 1856г исследователем У.Буллосом и доктором К.Джилмором. Эти специалисты на территории Пенсильвании и Миссури в слоях каменноугольного периода натолкнулись на отпечатки следов загадочного существа, которое перемещалось на задних лапах. Причём следы походили на человеческие, вот только пальцы были растопырены таким образом, как будто ступни служили заодно и ластами. И эта находка позволяет сделать вывод, что за 300 млн. лет до того как появились первые обезьяны, под водой жили существа, к тому же умевшие ходить на двух ногах!
Многие народы в своих легендах связывали возникновение жизни на Земле именно с рыбами. И можно собрать большое количество мифов, в которых говорится о том, что некогда господствующей расой на нашей планете являлись люди-рыбы, по внешнему виду напоминавшие амфибий. Эти покрытые чешуёй создания дышали жабрами и большую часть времени проводили под водой.
Индейцы, населявшие территорию современной Америки, верили, что в воде обитает народ «водных индейцев», а их сородичи из Перу рисовали на стенах пещер человека с ластами и хвостом, выходящего из моря.
Древние шумеры главную роль в создании их цивилизации отводили рыбоподобному человеку Оаннесу. В записях вавилонского историка Белрушу (IV— III вв. до н.э.) говорится о том, что однажды к шумерам, жившим подобно диким зверям, из вод Эритрейского моря пришло существо с телом рыбы и головой человека, причём помимо хвоста у этого создания были и ступни. Оаннес умел говорить, он научил людей строительству, грамоте и умению возделывать землю. Этот загадочный получеловек мог проводить среди людей целые дни, не нуждаясь при этом в пище.
В пользу существования подводной расы полулюдей говорят и старейшие мегалитические постройки, расположенные на островах Мальты. Причём часть этих мегалитических храмов, которые, судя по размерам, предназначались для людей очень маленького роста, были найдены под водой. Но на расстоянии двух километров от берега. Специалисты при помощи лабораторных анализов доказали, что эти постройки не опустились под воду со временем, а были построены именно в воде 5000 лет назад. А тот факт, что мощёные дороги ведут вглубь моря, говорит в пользу того, что храмы использовались именно обитателями подводного мира.
Сохранившиеся до наших времён древнеиндийские тексты рассказывают о существовании в далёкие времена подводного многомиллионного общества демонов – данавов, а в старинных китайских и японских записях тоже говорится о человекоподобных созданиях с перепонками между пальцами.
Не исключено, что до сих пор в глубинах океанов обитают представители высокоразвитой цивилизации. И никому не известно, что скрывают под собой многокилометровые слои воды. Но то, что в морских пучинах регулярно происходят необъяснимые явления – это было ясно тысячи лет тому назад.
Например, на различных участках Мирового океана иногда появляются светящиеся колёса, вращение которых идёт против часовой стрелки. Свечение от этих образований можно увидеть и днём и ночью, а диаметр кругов достигает 200м!
В конце прошлого века японские учёные натолкнулись на странный водоворот в Тихом океане, находящийся на глубине 500 м. Гигантский водоворот в диаметре достигал 100км, причём высокая скорость его вращения заставляла усомниться в его природном происхождении. К тому же с периодичностью в 100 дней направление вращения водоворота менялось. Чуть позже были найдены и другие подобные образования, и все они обладали способностью к спонтанному появлению и исчезновению, что нехарактерно для естественных водоворотов. Может быть, именно раса разумных подводных существ и является источником этих странных явлений?
Вполне возможно, что наблюдая за жизнью людей, живущие под водой создания не желают быть замеченными, и используют особые маскировочные средства, чтобы избежать нежеланных контактов. В пользу этой гипотезы говорят результаты наблюдений океанологов, проводившихся не один год. Выяснилось, что раз в 20 лет громадная по размерам площадь поверхностных вод в Атлантическом океане нагревается без видимых причин, и в результате повышенной испаряемости эти территории покрываются плотными густыми облаками, которые не в силах разогнать даже мощные сезонные ветра. И кто знает, что происходит во время того, пока стоит эта непроницаемая облачная пелена.
Жизнь на Земле зародилась не в воде, а в огне
Общепринятая теория гласит, что жизнь на Земле зародилась в воде, вернее, в Мировом океане, омывающем нашу планету. Однако недавно Уильям Мартин из Университета Дюссельдорфа (Германия) и его коллеги обнаружили доказательства того, что первый организм, который считается предком всех землян, обитал в горячем гейзере или вулканическом озере.
Загадка «Луки»
В последнее время многие специалисты по эволюционной биологии говорят о том, что жизнь могла зародиться вовсе не в океане, а на поверхности суши. Кроме того, она могла появиться в озерах и у жерл вулканов. Об этом свидетельствует тот факт, что в первичном океане было крайне мало элементов, являющихся важными для органической жизнедеятельности, в частности, молибдена, бора и азота.
В своей статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology, немецкие ученые излагают результаты анализа древнейших генов, содержащихся в геномах обитающих на Земле существ. Из них следует, что их первопредок, которого условно называют «Лука» (Last Universal Common Ancestor — «последний всеобщий предок»), мог жить только в теплой воде, в которой мало кислорода, но много минеральных элементов. Именно такая среда создается в гейзерах вулканов.
О чем рассказала «вертикальная» ДНК
Основной проблемой при «реставрации» генома «Луки» является то, что микроорганизмы передают гены не только «по вертикали», но и «по горизонтали», обмениваясь хромосомами и фрагментами ДНК с другими видами. Из-за этого наиболее распространенные гены нельзя считать самыми древними и общими характеристиками организма. Они могли распространиться и относительно недавно в ходе горизонтального «обмена» ДНК и в результате вымирания тех подвидов, которым эти гены не достались. Поэтому группа Мартина решила включить в свое исследование только гены, передающиеся «вертикальным» способом. Обязательным условием являлось их присутствие хотя бы в двух видах бактерий и архей. В общей сложности исследователями было проанализировано более шести миллионов генов, подразделявшихся на 286 тысяч генетических семейств, из которых лишь 355 удовлетворяли необходимым критериям. Таким образом Мартину и его команде удалось выделить те генетические черты, которыми обладал «Лука», живший на Земле 3,3-3,5 миллиарда лет назад.
К счастью, три с половиной сотни семейств генов, соответствовавшие критериям отбора, представляли собой не беспорядочные наборы обрывков ДНК, имеющих различные функции, а давали вполне конкретное представление о том, в какой среде обитали эти организмы и как им удавалось в ней выживать. Поскольку в геноме «Луки» присутствовали белки, необходимые для жизни в горячей среде, ученые высказали предположение, что его средой обитания были геотермальные источники или вулканические озера, лишенные кислорода. Энергию, которая требовалась для питания клеток, «Лука» извлекал из разницы в концентрации различных ионов. Также источниками его питания являлись водород и углекислота.
Хотя вероятность того, что жизнь на Земле имеет «вулканическое» происхождение, достаточно высока, все же существуют и другие возможности. Так, предки «Луки» могли образоваться из органических соединений в иной среде, но впоследствии изменения этой среды или конкуренция с другими видами, ныне вымершими, могли вынудить их переселиться поближе к вулканам.
Жизнь старше, чем мы думаем?
Кстати, не так давно геохимики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) Марк Харрисон и Крейг Мэннинг заявили, что первые живые организмы на Земле могли появиться гораздо раньше, чем принято считать, — вскоре после образования планеты.
Исследователи изучили более десяти тысяч образцов циркона, образовавшихся из расплавленных вулканических пород на территории Западной Австралии еще на заре формирования планеты. Соотношение в этих камнях углерода-12 и углерода-13 указывает на присутствие фотосинтетической жизни. Выделив 656 образцов с темными пятнышками, ученые подвергли 79 из них Раман-спектроскопии. Оказалось, что один из образцов в двух местах имеет вкрапления графита — чистого углерода. Соотношение в минерале урана к свинцу помогло определить его возраст — 4,1 миллиарда лет.
По всей вероятности, говорят авторы исследования, простейшие организмы появились на нашей планете почти сразу же после того, как она сформировалась, но потребовались многие миллионы лет, чтобы у них выработалась способность к фотосинтезу.
Около 2,1 миллиарда лет назад возникли многоклеточные организмы. Около 1200 миллионов лет назад на Земле появились первые водоросли, а 450 миллионов лет назад — высшие растения. Появление первых беспозвоночных животных относится к эдиакарскому периоду (541-635 миллионов лет до нашей эры), а появление первых позвоночных — к кембрийскому взрыву (525 миллионов лет назад). После чего жизнь продолжала непрерывно эволюционировать. И этот процесс продолжается до сих пор.
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.