самые древние формы жизни
Древние формы жизни
Первая жизнь зародилась в древних морях, а не на суше примерно 3500 млн. лет назад. Одной из самых древних форм считаются микроскопические организмы, похожие на растения; они использовали в пищу энергию лучей солнца и водород из воды. Живущие в наше время потомки этих микроорганизмов известны под названием сине—зеленых водорослей, или цианобактерий. Некоторые синезеленые водоросли выделяли известь, образуя твердые наросты, называемые строматолитами. Ископаемые строматолиты находят повсюду, самые старые, представляющие древнейшую из известных форм жизни на Земле, обнаружены в Австралии. Синезеленые водоросли еще сохранились кое-где, например в заливе Шарк в Западной Австралии. Эти водоросли имели огромное значение, так как забирая водород из воды, они выделяли кислород. Постепенно содержание кислорода в атмосфере увеличивалась, образовывался воздух, которым теперь дышим мы. Мы знаем не все виды животных, которые обитали в древних морях. Ведь многие из них были мягкотелыми и не сохранились в виде окаменелостей. Около 570 млн. лет назад в морях жило множество аммонитов и трилобитов. Однако и они, и сотни других морских видов вымерли по неизвестной причине 65-100 млн. лет назад, одновременно с динозаврами.
После того как Земля образовалась из сгустка газа и пыли, вращающегося в космосе, такие газы, как водяной пар, начали вырываться из земли при извержениях вулканов. Вода из вулканов и дожди привели к появлению водоемов, которые постепенно расширялись и сливались воедино. Так около 4 млрд. лет назад возникли первые океаны и моря.
Большинство животных докембрийского периода, появившихся в древнейших морях 590-3500 млн. лет назад, были мягкотелыми и немного напоминали современных медуз, морские перья и червей (о современных формаж океанической жизни в разных океанах читайте статью «Жизнь в океане«).
Древние морские птицы
Морские птицы, по виду во многом напоминающие тех, что существуют сейчас, около 70 млн. лет назад жили в неглубоких морях, покрывающих большую территорию нынешней Северной Америки. Гесперорнис не умел летать, зато быстро плавал, гребя большими перепончатыми лапами, мог преследовать проворную рыбу под водой и хватать ее зубастым клювом.
Морские динозавры
Настоящие динозавры жили на суше, но некоторые группы доисторических рептилий около 200 млн. лет назад обитали в морях. Тело ихтиозавров по форме напоминало дельфинье, а у плезиозавров была длинная шея, помогающая им ловить рыбу. Плезиозавры, достигавшие 15 м в длину, могли выбираться на сушу с помощью четырех ластовидных конечностей. У ихтиозавров конечности тоже изменились и приобрели форму, более пригодную для плаванья. Обе рептилии питались рыбой и головоногими моллюсками.
Первая рыба на суше
Целаканты (латимерии) были первыми рыбами, которые вырвались из моря на сушу и, вероятно, стали предшественниками многих животных суши. Найдено множество ископаемых видов целакантов, но только один из них дожил до настоящего времени. В 1938 г. живой целакант (латимерия) был пойман у берегов Южной Африки. Эта находка произвела сенсацию. С тех пор было поймано около 200 целакантов, главным образом в окрестностях Коморских островов в Индийском океане. Ловлей целакантов увлеклось столько людей, что этот вид мог стать вымирающим, но теперь он находится под охраной. К счастью, современные целаканты живут в глубоких водах и, в отличие от ископаемых предков, не пытаются перебраться на сушу, где их почти наверняка ждет бесславная гибель от рук коллекционеров.
Сланцевые ископаемые перевала Берджесс
Хотя от большинства древних морей сохранилось мало ископаемых, окаменелости были обнаружены в 1909 году на перевале Берджесс в Британской Колумбии, Канада. Выход сланцев образовался здесь при сжатии ила, оседавшего у берега океана почти 550 млн. лет назад. В нем сохранились остатки разных форм жизни, существовавших в то время. Эти окаменелости – одни из наиболее сохранившихся в мире. Многие из найденных видов оставили потомков, которые сейчас, через миллиарды поколений, живут на берегах и на жнее или плавают в водах океанов. Это, например, морские звезды и черви.
Аммониты и трилобиты
Раковины аммонитов были разделены на заполненные воздухом отсеки, позволявшие им плавать. Некоторые виды достигали размеров колеса грузовика, однако в воде были почти невесомыми. Единственный существующий потомок аммонитов — моллюск наутилус. Трилобиты имели защитные панцири и могли сворачиваться в клубок. Из современных потомков животных на них похож только краб-мечехвост.
Окаменелости Большого каньона
Моря то надвигались, то отступали, и образовывались новые массы суши. Так окаменелости древних морских существ оказывались лежащие в толще земной коры материков. В Большом каньоне в Северной Америке река Колорадо прорезала слои осадочных пород, которые некогда были дном моря. Почти на середине высоты откосов каньона обнаружены окаменелости рыб, живших 400 млн. лет назад, а ниже по склонам — окаменелости раковин и червей, существовавших 500 млн. лет назад. Окаменелости гораздо проще образуются в море: останки погибших организмов, не успев разрушиться, быстро скрываются слоями отложений и хорошо сохраняются.
Невероятные свидетельства эволюции жизни на Земле
Возникновению природного разнообразия на Земле человечество обязано миллиардам лет революции.
Современные геологи и палеонтологи обнаружили переломные моменты в развитии жизни на нашей планете.
1. Древнейшие люди — Омо
Древнейшие люди — Омо.
Сейчас люди могут проследить свою родословную на сотни тысяч лет. Двум черепам, названным Омо 1 и Омо 2, которые были обнаружены в Эфиопии в 1967 году, исполнилось 195 000 лет, что делает их самыми ранними из обнаруженных до сих пор анатомически современных людей. Теперь ученые думают, что Homo Sapiens начали развиваться 200 000 лет назад.
Сегодня все знают, что птицы произошли от динозавров, а также что многие динозавры были фактически покрыты перьями.
В течение длительного времени палеонтологи считали самыми древними птицами археоптериксов, но сегодня появился еще более древний кандидат на звание первой птицы. Протоавис жил около 220 миллионов лет назад, раньше на 80 миллионов лет любого своего конкурента. Ископаемое было найдено в Техасе палеонтологом Санкаром Чаттерджи, который утверждает, что протоавис на самом деле ближе к современным птицам, чем археоптерикс.
3. Первые виды существ, которые начали ходить по земле — тиктаалик и пневмодесмус
Тиктаалик — утконосое существо, обитавшее в девонском периоде, являлось чем-то средним между рыбой, лягушкой и аллигатором. Как считается, оно впервые выбралось на сушу из воды 375 млн лет назад. Обнаруженный в Канаде в 2004 году, этот вид считается важным переходным звеном между водными позвоночными и первыми наземными животными. Также тиктаалик может похвастался ребрами, которые способны поддерживать его тело вне воды, легкими, подвижной шеей и глазами на верхней части головы, как у крокодила. Многоножка пневмодесмус жила около 428 млн лет назад. Существо размером в 1 сантиметр на самом деле было первым существом, которое постоянно обитало на земле и дышало воздухом.
Рептилии были первыми позвоночными, которые могли жить на земле. Ящерицеподобное существо гилоном, длина которого составляет всего 20 сантиметров, как полагают ученые, было самой старой рептилией. Гилономы, которые по всей видимости были насекомоядными, возникли примерно 310 миллионов лет назад. Сохранившиеся окаменелости этого существа были обнаружены в 1860 году внутри ствола дерева в Новой Шотландии.
6. Первое цветущее растение — потомакапнос и амборелла
Первое цветущее растение — потомакапнос и амборелла.
Люди склонны ассоциировать растения с цветами, но на самом деле цветы появились сравнительно недавно. Прежде, чем появились цветы, растения размножались с помощью спор в течение сотен миллионов лет. На самом деле, ученые даже не знают, почему возникли цветы, поскольку они являются очень нежными и прихотливыми, а также требуют огромного количества энергии, которой теоретически могло бы найтись намного более рациональное применение.
7. Самое древнее млекопитающее — хадрокодиум
Самое древнее млекопитающее — хадрокодиум.
Самое старое известное млекопитающее напоминало небольшую мышь или современную землеройку. Длина хадрокодиума, останки которого нашли в Китае в 2001 году, была около 3,5 сантиметров, а весил зверек всего 2 грамма. Скорее всего, он вел образ жизни, подобный современной землеройке, поскольку его зубы представляли собой специальные клыки для измельчения насекомых. Жил хадрокодиум около 195 миллионов лет, задолго до некоторых из самых известных динозавров, в том числе стегозавра, диплодока, и тиранозавра.
8. Первое дерево — ваттиеза
Первое дерево — ваттиеза.
Деревья сыграли (и до сих пор играют) решающую роль в формировании атмосферы Земли. Без них углекислый газ не превращался бы в кислород, и планета вскоре стала бы безжизненной. Первые леса резко изменили экосистему Земли, Таким образом, появление деревьев можно считать одним из самых важных эволюционных прорывов за всю историю.
В настоящее время самым старым известным деревом является вид возрастом 397 миллионов лет, который был назван ваттиеза. Листья этого папоротникообразного растения напоминали ладонь, а само дерево достигало высоты в 10 метров. Ваттиеза возникла на 140 миллионов раньше динозавров. Растение размножалось спорами подобно современным папоротникам и грибам.
Динозавры начали царствовать на Земле после массового пермского вымирания, которое произошло около 250 миллионов лет назад и уничтожило около 90 процентов всех видов на планете, в том числе 95 процентов морской жизни, и большинство из деревьев планеты. После этого в триасе появились динозавры.
10. Старейшая форма жизни
Старейшая форма жизни.
Что является старейшей формой жизни, известной науке? Довольно сложный вопрос, поскольку зачастую ископаемые настолько древние, что их возраст сложно точно определить. Например, на камнях, обнаруженных рядом с регионом Пилбара в Австралии, содержались микробы возрастом почти 3,5 млрд лет. Однако, некоторые ученые считают, что подобные докембрийские органостенные микрофоссилии на самом деле являются странной формой полезных ископаемых, возникших при особых гидротермальных условиях. Другими словами, они не являются живыми.
Уважаемые друзья! Обязательно ставьте лайки и подписывайтесь на сайт и делитесь своим мнением в комментариях!
Рекомендую также прочесть :
В каких случаях у русских не принято улыбаться https://otari.mirtesen.ru/blog/43030002490/V
Какую клемму нужно первой снимать с аккумулятора https://otari.mirtesen.ru/blog/43267856991/
Немецкая версия: 7 причин, почему Германия проиграла Вторую мировую войну (https://otari.mirtesen.ru/blog/43912342750/)
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Естествознание.ру
Этапы зарождения жизни. Первые одноклеточные и многоклеточные
Несмотря на разногласия, большинство ученых абсолютно уверены: жизнь зародилась в воде. Согласно эволюционной гипотезе советского биолога и биохимика А. И. Опарина, самые первые, примитивные формы жизни возникли в водной среде. Ученый считал, что зарождение жизни происходило в несколько этапов:
Большинство исследователей уверены, что зарождение жизни произошло в воде. Этому способствовало то, что в воде легче отыскать пищу, легче держать устойчивость своего тела, а кроме того, в море температура более постоянна, чем в воздухе.
В теплой, богатой солями морской воде и зародилась жизнь. В течение долгих веков и тысячелетий она становилась разнообразнее и обильнее. Одни виды стали вытеснять другие. Борьба за существование заставляла некоторых обитателей моря постепенно выходить на берег. Так морские обитатели покинули водную стихию и заселили сушу.
Животные и растения состоят из воды: животные и рыбы — на 75%, медузы — на 99%, картофель — на 76%, яблоки — на 85%, томаты — на 90%, огурцы — на 95%, арбузы — на 96%. Человек состоит из воды на 86% при рождении и на 50% в старости.
ОТ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ДО НАШИХ ДНЕЙ
Возраст самой ранней из первобытных бактерий — 3,5 миллиарда лет. Вероятно, уже тогда на планете присутствовал наш общий предок — одноклеточный организм с базовыми чертами, характерными для современных существ. От него потомкам досталось клеточное строение, способ хранения генетического кода в закрученных спиралью молекулах ДНК и способ хранения энергии в молекулах АТФ.
От общего предка произошли три основные группы одноклеточных, существующих и по сей день. Сначала разделились между собой бактерии и археи, а от архей произошли эукариоты.
ДРЕВНЕЙШИЙ ПРЕДОК. АРХЕИ
За миллиарды лет эволюции археи почти не изменились. С древних времен они приспособились к выживанию в экстремальных условиях. Некоторые виды выживают даже в кипятке. Археи неприхотливы в выборе пищи. Далеко не все высокоорганизованные потомки архей могут этим похвастаться.
ЭУКАРИОТЫ. ЖГУТИКОВЫЕ
Примерно 1,7 миллиарда лет назад от архей произошли эукариоты — ядерные одноклеточные организмы. Одноклеточные отрастили сзади жгутики и научились с их помощью передвигаться и фильтровать воду. Некоторые из них начали объединяться в колонии. Считается, что из одной такой колонии однажды произошли первые многоклеточные организмы.
РАЗВИТИЕ МНОГОКЛЕТОЧНЫХ. БИЛАТЕРИИ
«Многие люди все больше укреплялись во мнении, что крупная ошибка была сделана прежде всего тогда, когда все спустились с деревьев. А некоторые говорили, будто даже влезание на деревья было ошибкой, и никому не следовало покидать океаны»
Дуглас Адамс. Автостопом по галактике
Около 1,2 миллиарда лет тому назад появились первые многоклеточные. Спустя время они разделились на группы:
Трилобиты — обитатели кембрийских морей. Эти членистоногие — древние предки ракообразных. Тело трилобитов было защищено хитиновым панцирем. Длина тела этих существ достигала 72 сантиметров.
Как и когда на нашей планете возник предок всего живого?
Ученые Нагойского университета в Японии показали, что предшественниками живых организмов на Земле могли служить молекулы, похожие на ДНК, а не РНК. Рассказываем, что это значит и как развивалась жизнь на планете Земля.
Читайте «Хайтек» в
Когда началась эволюция жизни на Земле?
Эволюция жизни на Земле началась с момента появления первого живого существа — около 2,7 млрд (а по некоторым данным — 4,1 млрд лет назад) и продолжается по сей день. Сходство между всеми организмами указывает на наличие общего предка, от которого произошли все другие живые существа.
Цианобактериальные маты и археи были доминирующей формой жизни в начале архейского периода и явились огромным эволюционным шагом того времени. Кислородный фотосинтез, появившийся около 2,5 млрд лет назад, в конечном итоге привел к оксигенации атмосферы, которая началась примерно 2,4 млрд лет назад.
Самые ранние свидетельства эукариот датируются 1,8 млрд лет назад, хотя, возможно, они появились ранее — диверсификация эукариот ускорилась, когда они начали использовать кислород в метаболизме. Позже, около 1,7 млрд лет назад, стали появляться многоклеточные организмы с дифференцированными клетками для выполнения специализированных функций.
Примерно 1,2 млрд лет назад появляются первые водоросли, а уже примерно 450 млн лет назад — первые высшие растения. Беспозвоночные животные появились в эдиакарском периоде, а позвоночные возникли около 525 млн лет назад во время кембрийского взрыва.
Во время пермского периода из крупных позвоночных преобладали синапсиды — предки млекопитающих, но события пермского вымирания (251 млн лет назад) уничтожили 96% всех морских видов и 70% наземных видов позвоночных, в том числе и большинства синапсид.
В периоде восстановления после этой катастрофы архозавры стали наиболее распространенными наземными позвоночными и вытеснили терапсид в середине триаса. В конце триаса архозавры дали начало динозаврам, которые доминировали в течение юрского и мелового периодов.
Предки млекопитающих в то время представляли собой небольших насекомоядных животных. После мел-палеогенового вымирания, произошедшего около 66 млн лет назад, все нептичьи динозавры вымерли, и из архозавров остались только крокодилы и птицы.
После этого млекопитающие стали быстро увеличиваться в размерах и разнообразии, так как теперь им почти никто не составлял конкуренцию. Такие массовые вымирания, вероятно, ускоряли эволюцию путем появления у новых групп организмов возможностей для диверсификации.
Ископаемые остатки показывают, что цветковые растения появились в раннем меловом периоде (130 млн лет назад) или несколько раньше, и, вероятно, помогли эволюционировать опыляющим насекомым. Социальные насекомые появились примерно в то же время, что и цветковые растения. Хотя они занимают лишь небольшую часть «родословной» насекомых, в настоящее время они составляют более половины их общего количества.
Люди являются одними из приматов, начавших ходить вертикально около 6 млн лет назад. Хотя размер мозга их предков был сравним с размером мозга других гоминид, например, шимпанзе.
Возникновение жизни
Согласно современной концепции мира РНК, рибонуклеиновая кислота (РНК) была первой молекулой, которая приобрела способность самовоспроизводиться. Могли пройти миллионы лет, прежде чем на Земле появилась первая такая молекула. Но после ее образования на нашей планете появилась возможность возникновения жизни.
Молекула РНК может работать как фермент, соединяя свободные нуклеотиды в комплементарную последовательность. Таким образом происходит размножение РНК.
Но эти химические соединения еще нельзя назвать живым существом, так как они не имеют границ тела. Любой живой организм имеет такие границы. Только внутри изолированного от внешнего хаотического движения частиц тела могут происходить сложнейшие химические реакции, позволяющие существу питаться, размножаться, двигаться, и так далее.
Появление изолированных полостей в океане — явление довольно частое. Их образуют жирные кислоты (алифатические кислоты), попавшие в воду. Все дело в том, что один конец молекулы гидрофильный, а другой — гидрофобный.
Попавшие в воду жирные кислоты образуют сферы таким образом, что гидрофобные концы молекул находятся внутри сферы. Возможно, молекулы РНК стали попадать в такие сферы.
Умение воспроизводиться и наличие границ тела — это еще не все признаки, отличающие живое существо от неживой природы. Для воспроизведения внутри сферы из жирных кислот молекуле РНК нужно было наладить процесс обмена веществ.
Как начали делиться первые клетки, состоящие из молекулы РНК и мембраны из жирных кислот, в настоящее время неизвестно. Возможно, построенная внутри мембраны новая молекула РНК начинала отталкиваться от первой.
В конце концов, одна из них прорывала мембрану. Вместе с молекулой РНК уходила и часть молекул жирных кислот, которые образовывали вокруг нее новую сферу.
Докембрий или криптозой
Докембрий длился почти 4 млрд лет. В этот отрезок времени на Земле произошли значительные изменения: кора остыла, появились океаны и, что самое важное, появилась примитивная жизнь. Однако следы этой жизни в палеонтологической летописи редки, поскольку первые организмы были мелкими и не имели твёрдых оболочек.
На докембрий приходится большая часть геологической истории Земли — около 3,8 млрд лет. При этом его хронология разработана гораздо хуже, чем последовавшего за ним фанерозоя.
Причина этого в том, что органические остатки в докембрийских отложениях встречаются крайне редко, что является одной из отличительных особенностей этих древнейших геологических образований. Поэтому палеонтологический метод изучения для докембрийских толщ неприменим.
Исследования метеоритов, горных пород и других материалов того времени показывают, что наша планета сформировалась примерно 4,54 млрд лет назад. До этого времени вокруг Солнца был только размытый диск, состоящий из газа и космической пыли. Затем под действием силы притяжения пыль стала собираться в небольшие тела, которые в итоге превратились в планеты.
На протяжении многих миллионов лет на Земле не существовало никаких форм жизни. После архейского эпизода расплавления верхней мантии и ее перегрева с возникновением в этой геосфере магматического океана вся первозданная поверхность Земли вместе с ее первичной и изначально плотной литосферой очень быстро погрузилась в расплавы верхней мантии.
4,533 млрд лет назад Земля предположительно столкнулась с небесным телом размером с Марс, гипотетической планетой Тейей. Столкновение было таким сильным, что образовавшиеся при столкновении обломки были выброшены в космос и образовали Луну.
Образование Луны способствовало появлению жизни: она вызывала приливы, способствовавшие очищению и аэрации морей, и стабилизировала ось вращения Земли.
Катархейский эон, 4,54-4 млрд лет назад, известен как протопланетный этап развития Земли. Охватывает первую половину криптозоя. Земля в то время была холодным телом с разреженной атмосферой и без гидросферы. В таких условиях никакой жизни появиться не могло.
Во время катархея атмосфера не была плотной. Она состояла из газов и паров воды, появлявшихся при столкновении Земли с астероидами.
В связи с тем, что Луна тогда была слишком приближена (всего на 170 тыс. км) к Земле (длина экватора — 40 тыс. км), сутки длились недолго — всего 6 часов. Но по мере отдаления Луны сутки стали увеличиваться.
Первые химические следы жизни возрастом примерно 3,5 млрд лет были обнаружены в горных породах Австралии (Пилбара). Позднее органический углерод был обнаружен в породах, датируемых 4,1 млрд лет. Возможно, жизнь зародилась именно в горячих источниках, где было много питательных веществ, в том числе и нуклеотидов.
Жизнь в архее развилась до бактерий и цианобактерий. Они вели придонный образ жизни: устилали дно моря тонким слоем слизи.
Длился 4-3,6 млрд лет назад. Возможно, прокариоты появились уже в конце эоархея. Кроме того, к эоархею относятся древнейшие геологические породы — формация Исуа в Гренландии.
Палеоархей продолжался с 3,6 по 3,2 млрд лет назад. В Австралии найдена самая древняя форма жизни, относящаяся к этой эре — хорошо сохранившиеся остатки бактерий возрастом 3,46 млрд лет.
Строматолит мезоархейского периода.
Мезоархей длился 3,2-2,8 млрд лет назад. В мезоархее уже встречаются строматолиты.
Неоархей длился 2,8-2,5 млрд лет назад. В этом периоде появился кислородный фотосинтез, который стал причиной кислородной катастрофы, случившейся в палеопротерозое. В этом периоде активно развиваются бактерии и водоросли.
Что было прародителем живых организмов?
Ученые Нагойского университета в Японии считают, что до появления первой живой клетки существовал мир пре-РНК, основанный на ксенонуклеиновых кислотах (XNA).
В отличие от РНК-цепочек, репликация и сборка XNA не требует ферментов. Цепи ксенонуклеиновых кислот достаточно стабильны, чтобы нести генетическую информацию.
Они также способны связываться с белками и обладать ферментативными функциями подобно рибозимам (так ученые называют рибонуклеиновые кислоты, способные катализировать биохимические реакции).
Ученые синтезировали фрагменты алифатической (не имеющей циклов) нуклеиновой кислоты L-треонинола (L-aTNA), которая, как считается, существовала до появления РНК.
Они также сделали более длинную цепочку L-aTNA, которая была комплементарна исходной последовательности фрагментов, подобно тому, как две комплементарные друг другу ДНК-цепочки создают двойную спираль.
В пробирке при контролируемых условиях более короткие фрагменты L-aTNA собирались вместе и связывались друг с другом на более длинной цепочке L-треонинола. Это произошло в присутствии соединения, называемого N-цианоимидазолом, и иона металла, такого как марганец, оба из которых, скорее всего, присутствовали на ранней Земле.
Фрагменты L-aTNA также могли связываться с ДНК и РНК. Это говорит о том, что генетический код может быть перенесен с ДНК и РНК на L-aTNA и обратно.
По словам ученых, результаты исследования помогут будущим разработкам по созданию искусственной жизни и высокофункциональных биотехнологических инструментов, состоящих из ациклических XNA.