Уровни организации живых систем

Онтогенетический уровень организации, как мы видели, от­носится к отдельным живым организмам - одноклеточным и многоклеточным. Его называют также организменным уровнем, поскольку при этом речь идет о структуре и функциях отдельного организма без учета его связей и взаимодействий с другими ор­ганизмами. Поскольку минимальной живой системой служит клетка, постольку на этом уровне уделяется такое большое вни­мание анализу структуры и функционирования различных кле­точных образований.

Популяционный уровень начинается с изучения взаи­мосвязи и взаимодействия между совокупностями особей одного вида, которые имеют единый генофонд и занима­ют единую территорию. Такие совокупности, или, скорее, системы живых организмов составляют определенную популяцию. Очевидно, что популяционный уровень выхо­дит за рамки отдельного организма, и поэтому его назы­вают надорганизменным уровнем организации.

Приведенное общее определение популяции дает возмож­ность отличать организменный уровень живого от надорганиз-менного. Сам термин «популяция» был введен одним из основа­телей генетики - Вильгельмом Иогансеном (1857-1927), который с его помощью отличал генетически неоднородную совокупность организмов от однородной, которую он называл «чистой лини­ей».

В дальнейшем этот термин и обозначаемое им понятие при­обрели более глубокий смысл. Многие современные ученые ха­рактеризуют популяцию не столько как простую совокупность отдельных организмов, сколько как целостную их систему, в ко­торой они непрерывно взаимодействуют друг с другом и с окру­жающей средой. Благодаря этому они оказываются способными к трансформациям, изменению своего ареала и, самое главное, к развитию.

Популяции представляют собой первый надорганизменный уровень организации живых существ, который, хотя и тесно свя­зан с их онтогенетическим и молекулярными уровнями, но каче­ственно отличается от них по характеру взаимодействия состав­ляющих элементов, ибо в этом взаимодействии они выступают как целостные общности организмов. По современным пред­ставлениям, именно популяции служат элементарными едини­цами эволюции. Второй надорганизменный уровень организации живого составляют различные системы популяций, которые на­зывают биоценозами.

Они являются более обширными объединениями живых су­ществ и в значительно большей мере зависят от небиологиче­ских, или абиотических, факторов развития.

Третий надорганизменный уровень организации содержит в качестве элементов разные биоценозы и в еще большей степени характеризуется зависимостью от многочисленных земных и абиотических условий своего существования (географических, климатических, гидрологичес-ких, атмосферных и т.п.). Для его обозначения академик В.Н. Сукачев (1880-1967) ввел термин биогеоценоз.

Четвертый надорганизменный уровень организации возни­кает из объединения самых разнообразных биогеоценозов и теперь обычно называется биосферой.

Таким образом, в функционировании и развитии живой при­роды особенно наглядно и убедительно выступают ее целост­ность и системность, которые проявляются в существовании различных иерархических уровней ее организации. При этом каждый новый уровень характеризуется особыми свойствами и закономерностями, не сводимыми к закономерностям прежнего, низшего уровня.

Поскольку основу надорганизменных уровней организации живого составляют популяции, целесообразно несколько под­робнее остановиться на их характеристике.

Изучением популяций и биоценозов занимается интенсивно развивающаяся в последние годы отрасль биологической науки, называемая популяционной биологией. Одна из основных про­блем, которую она призвана решить, заключается в установле­нии пространственной структуры и объемов популяций. Опреде­лить границу между популяциями чрезвычайно трудно, так как в силу подвижности компонентов популяции, т.е. составляющих ее организмов, происходит непрерывное перемешивание ее насе­ления. Другая трудность - в наличии внутри популяций различ­ных группировок и в существовании популяций разных рангов.

В рамках популяционной биологии исследуются также весь­ма важные проблемы метаболического взаимодействия между популяциями и биоценозами, которые относятся прежде всего к изучению их трофических, или пищевых связей. Именно на этой основе происходит разграничение популяций и биоценозов. Оно состоит в том, что популяции представляют собой незамкнутые, открытые метаболические системы, которые могут существовать и развиваться только при взаимодействии с другими популяция­ми. В отличие от них биоценозы - относительно замкнутые ме­таболические системы, в которых обмен и круговорот веществ могут осуществляться между входящими в биоценоз популяция­ми. Однако эта замкнутость имеет ограниченный и относитель­ный характер хотя бы потому, что разные биоценозы взаимодей­ствуют между собой. Для характеристики трофического взаимо­действия популяций и биоценозов существенное значение имеет общее правило, согласно которому, чем длиннее и сложнее пи­щевые связи между организмами и популяциями, тем более жизнеспособной и устойчивой является живая система любого (надорганизменного) уровня. Отсюда становится ясным, что с биологической точки зрения на таком уровне решающее значе­ние приобретает трофический характер взаимодействия между составляющими живую систему элементами. Популяции, как отмечалось выше, являются элементарными единицами микро­эволюции и составляют основу надорганизменных уровней орга­низации живых организмов, поэтому необходимо рассмотреть теории, описывающие возникновение и развитие живых орга­низмов.

Происхождение жизни

Вопрос о происхождении жизни - один из самых трудных в современном естествознании. В первую очередь потому, что мы сегодня не можем воспроизвести процессы возникновения жизни с такой же точностью, как это было миллиарды лет назад. Ведь даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь мо­делью, приближением, безусловно, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на земле. И тем не менее наука успешно решает вопрос о происхождении живого, прово­дит многочисленные исследования, постоянно расширяет наши представления о зарождении жизни. Это вполне понятно - про­блема жизни лежит в фундаменте всех биологических наук и, в значительной мере, всего естествознания.

Сложность и малоизученность проблемы зарождения жизни на Земле долгое время служили питательной почвой для все­возможных религиозных легенд и мифов. Как известно, еще в далекой древности религия предлагала свои варианты возник­новения жизни - сотворение живого «всевышним творцом», «богом-создателем». Однако развитие науки, исследование неиз­вестных ранее природных явлений, открытие важных законов природы постепенно подтачивали религиозное толкование и объяснение мира. И хотя сегодня любые попытки примирить религиозные утверждения с научными данными выглядят аб­сурдными, богословы прилагают немало усилий, чтобы «согла­совать» научные теории с идеей божественного творения.

Материалистические теории возникновения жизни распола­гают сейчас многими прямыми и косвенными научными доказа­тельствами своей правоты. С помощью совершеннейших прибо­ров и методов моделируются и изучаются отдельные этапы воз­никновения живого органического вещества. И можно уверенно утверждать: недалеко время, когда в лабораториях ученых поя­вятся первые крохотные живые клетки. Тем самым будет окон­чательно доказан естественный характер скачка от неживого к живому.

Более 50 лет вопрос о происхождении жизни разрабатыва­ется крупнейшими учеными, начиная с А.И. Опарина, Б.С. Холдейна. Крупный вклад в это решение внесли Дж. Оро, Г. Меллер, Дж. Бернал, В. Г. Фесенков, Понаперума и другие.

Рассматривая вопрос о происхождении жизни, нельзя ос­тавлять в стороне космические процессы, приведшие к образо­ванию самой Земли и других планет Солнечной системы. Исто­рия жизни и история Земли неотделимы друг от друга. Именно в этих и последующих процессах развития нашей планеты закла­дывались условия будущего существования жизни - диапазоны температур, влажности, давлений, уровни радиации и т.п.

Как известно из предыдущих бесед, в настоящее время об­щепринятой гипотезой о происхождении Земли и всей Солнеч­ной системы является предположение о том, что наша Земля и все планеты сконденсировались из космической пыли, распола­гавшейся в окрестностях Солнца. Скорее всего, частицы пыли состояли из железа с примесью никеля либо из силикатов (ве­ществ, в состав которых входит широко распространенный на Земле кремний), например, силикатов магния, и каждая частица была окружена льдом. Конечно, кроме пыли везде присутствовал газ. И газ, и частицы пыли пронизывались солнечной радиацией.

При этом весьма вероятно, что на внешних участках Сол­нечной системы газы могли конденсироваться, образуя различ­ные летучие органические соединения, в которых присутствует основной элемент всех живых организмов - углерод. Посте­пенно Солнце разогревало их, газы снова испарялись, но неко­торая часть их под действием излучений превращалась в менее летучие углеводороды (соединения углерода с водородом) и соединения азота.

Возможно, что именно пылевые частицы, окруженные обо­лочками из органических соединений, объединяясь, образовали сначала астероиды, а затем планеты. Известно, например, что гиганты Солнечной системы - Юпитер, Сатурн, Уран - в основ­ном состоят из метана, водорода, аммиака и льда - веществ, служащих основой всех сложнейших органических соединений.

С другой стороны, общая поверхность пылинок была очень велика. А это значит, что на ней могли образоваться различные соединения углерода и азота - прямых предшественников жиз­ни. Данное предположение доказывается тем, что ряд органиче­ских соединений найден в метеоритах, например, аденин - био­логически очень важное азотистое основание. Он был также искусственно получен в лаборатории при условиях, которые ими­тировали первичную атмосферу Земли. А, скажем, органические соединения, играющие большую роль в обмене веществ живых организмов, - щавелевую, муравьиную и янтарную кислоты уда­лось искусственно получить при облучении водных растворов углекислоты.

Первичная атмосфера Земли, как и других планет, содержа­ла, очевидно, метан, аммиак, водяной пар и водород. Воздейст­вуя в лаборатории на смесь этих газов электрическими разряда­ми, имитирующими молнию, и ультрафиолетовым излучением, ученые получили сложные органические вещества, входящие в состав живых белков, - глицин, аланин и другие.

Таким образом, сейчас не приходится сомневаться в том, что под воздействием электрических разрядов, световой и ульт­рафиолетовой радиации еще до образования Земли или на са­мой первой стадии ее существования из неорганических соеди­нений мог возникнуть ряд довольно сложных органических ве­ществ. Образовавшиеся органические вещества - это уже пер­вый шаг на пути к жизни.

Какие же элементы являются основными слагаемыми живо­го, его «кирпичиками»? Это в первую очередь углерод, кислород, азот и водород. В живой клетке, например, по весу содержится около 70% кислорода, 17% углерода, 10% водорода, 3% азота,

затем идут фосфор, калий, хлор, сера, кальций, натрий, магний, железо. Их количество в клетке не превышает десятых долей процента. Далее следуют медь, цинк, йод, фтор и другие эле­менты, присутствующие в тысячных и десятитысячных долях процента.

Особая роль в живых организмах принадлежит углероду. Говорят, что жизнь на нашей планете «углеродная», т.е. в осно­ве всех органических соединений и веществ организмов лежит углерод.

Могли ли быть соединения, составляющие основу жизни, построены на каком-либо другом элементе, а не на углероде? Подумаем, на каком. Металлы для этой цели вряд ли подойдут: они не могут сами образовывать студневидные, насыщенные водой подвижные и разнообразные структуры. Соединяясь с кислородом, металлы дают, как правило, прочные соединения, где процессы воспроизведения невозможны. У металлов и ме­таллических систем весьма велика электропроводность. Поток электронов в них встречает очень малое сопротивление, и для того чтобы регулировать его, разбивать на более мелкие потоки, направлять их по различным структурам, запасать энергию, по­надобились бы невообразимые ухищрения. Правда, ионы ме­таллов переменной валентности оказались практически полез­ными и используются в жизненных циклах для регулируемой передачи электронов.

В числе возможных кандидатов на роль основного элемента жизни мог бы оказаться кремний. Его соединения могут быть студневидными, но число их сравнительно невелико, и они либо весьма нестойки, либо активны только при очень высоких темпе­ратурах.

Углеродные же соединения обладают целым рядом свойств, делающих их незаменимыми в качестве основных соединений жизни. Прежде всего, число органических соединений, образо­ванных на основе углерода, огромно (несколько десятков мил­лионов), и они активны при сравнительно небольших температу­рах. Атомы углерода в молекулах могут образовывать длинные цепи, имеющие вид скрученных спиралей, просто извитых цепо­чек и т.д. Сравнительно небольшие перестройки молекул угле­родных соединений значительно меняют их химическую актив­ность, которая возрастает также при наличии разного рода ката­лизаторов. «Длинная» молекула углеродных соединений в слу­чае необходимости может служить проводником и регулятором потока электронов. Если же углерод соединяется с такими эле­ментами, как водород, кислород, азот, фосфор, сера, железо, то новообразование обладает замечательными каталитическими, строительными, энергетическими, информационными и многими другими свойствами. Перечисленные и ряд иных качеств углеро­да делают его единственно достойным кандидатом на роль ос­новного элемента жизни.

Все элементы («кирпичики») живого принадлежат к наибо­лее устойчивым и распространенным во Вселенной веществам. Они легко соединяются между собой, вступают в реакции и об­ладают малым атомным весом.

Соединения, образованные такими «кирпичиками», должны легко растворяться в воде. Этим свойством обладают, например, соединения калия, а также натрия, которые составляют необхо­димый компонент жизни.

Наша планета богата водой. В то же время Земля располо­жена на таком расстоянии от Солнца, что необходимая для жиз­ни вода находится в жидком, а не в твердом или газообразном состоянии, как на других планетах. Иначе говоря, наша планета - та «золотая середина» в Солнечной системе, которая наиболее подходит для зарождения жизни. Ученые считают, что на Земле имелся и имеется наилучший интервал температур, необходимый для зарождения и существования живого.

Является ли Земля тем единственным космическим телом, на котором возможна жизнь? По-видимому, нет: ведь только в нашей Галактике имеется примерно 150 миллиардов звезд. И вполне вероятно, что в ней существуют космические тела, на которых возможна жизнь.

Итак, первый шаг на пути к возникновению жизни заключал­ся в образовании органических веществ из неорганического космического «сырья» при определенном уровне температуры, влажности, радиации, давлении и т. д. Этот процесс протекал в соответствии с законами астрофизики и химии. Без всякого вме­шательства «надприродных» сил совершалось и дальнейшее усложнение органических веществ. На этой стадии, по-видимому, уже начал действовать предварительный отбор тех соединений, которые позднее явились составными частями пер­вых организмов. Другими словами: из множества образовавших­ся веществ сохранялись лишь наиболее устойчивые и способные к дальнейшему усложнению, а весь длительный путь к жизни шел под влиянием конкретных условий окружающей среды.

Для построения любого сложного органического соединения живых организмов нужен весьма небольшой набор слагающих блоков-мономеров (низкомолекулярных соединений). Например, имея всего 29 не очень сложных мономеров, можно описать биохимическое строение любого живого организма. В число их входят 20 аминокислот, из которых построены все белки, 5 азотистых, т.е. содержащих азот, оснований (из них в комбина­циях с другими веществами образуются носители наследствен­ности - нуклеиновые кислоты), а также глюкоза - важнейший источник энергии, необходимой для жизнедеятельности, жиры -структурный материал, идущий на построение в клетке мембран и запасающий энергию. Такое сравнительно небольшое число соединений - результат действия в течение почти миллиарда лет естественного отбора, выделившего их из огромного количе­ства некогда возникших веществ и определившего их пригод­ность для существования при определенном уровне температу­ры, влажности, радиации, давлении и т.д. Этот процесс протекал в соответствии с законами астрофизики и химии. Без всякого вмешательства «надприродных» сил совершалось и дальней­шее усложнение органических веществ. На этой стадии, по-видимому, уже начал действовать предварительный отбор тех соединений, которые позднее явились составными частями пер­вых организмов. Другими словами: из множества образовавших­ся веществ сохранялись лишь наиболее устойчивые и способ­ные к дальнейшему усложнению, а весь длительный путь к жизни шел под влиянием конкретных условий окружающей среды.

Соединения, возникшие на основе углерода, образовали «первичный бульон» гидросферы. Существует научная гипотеза, согласно которой содержащие углерод и азот вещества возника­ли в расплавленных глубинах Земли и выносились на поверх­ность при вулканической деятельности. Размываясь водой, они могли попасть в океан, где участвовали в образовании «первич­ного бульона».

Второй важнейший шаг в образовании живых организмов заключался в том, что из множества различных отдельных моле­кул органических веществ, существовавших в первичном океане Земли, возникли упорядоченные сложные веществабиополиме-ры - белки и нуклеиновые кислоты. Они уже обладали важнейшим биологическим свойством - вполне воспроизводить анало­гичные себе молекулы.

Каким же образом осуществлялось формирование биопо­лимеров? В рассматриваемый период все органические соеди­нения находились в первичном океане Земли. Для того чтобы между соединениями могли произойти реакции, ведущие к обра­зованию сложных биологически важных молекул, концентрация органических соединений должна была быть сравнительно вы­сокой. Такая концентрация веществ могла образоваться в ре­зультате осаждения соединений на различных минеральных частицах, например, на частичках глины или гидроокиси железа, образующих ил прогреваемого солнцем мелководья. Кроме того, органические вещества могли образовать на поверхности океана тонкую пленку, которую ветер и волны гнали к берегу. Здесь она собиралась в толстые слои, в результате чего концентрация органических веществ повышалась в тысячи раз.

Возможно также, что концентрация веществ происходила на органических частицах, обособившихся от «первичного бульона» океана. Этот процесс известен в химии: в разбавленных раство­рах родственные молекулы объединяются друг с другом. Такое объединение молекул помогает им перейти в более устойчивое энергетическое состояние.

Итак, отдельные похожие и сравнительно несложные орга­нические соединения начали объединяться в крупные биологи­ческие молекулы. Образовались ферменты - белковые вещест­ва-катализаторы, которые способствуют возникновению или рас­паду молекул. В результате деятельности первичных ферментов возникли одни из важнейших органических соединений - нуклеи­новые кислоты, сложные полимерные (т.е. состоящие из многих блоков-мономеров) вещества. Мономеры в нуклеиновых кисло­тах расположены таким образом, что несут определенную ин­формацию, код, заключающийся в том, что каждой аминокисло­те, входящей в белок, соответствует определенный набор из трех мономеров, так называемый триплет нуклеиновой кислоты. Таким образом, на основе «планов» нуклеиновых кислот строят­ся белки и происходит обмен с внешней средой веществом и энергией. Затем возникают и другие сложные органические со­единения.

Эта стадия была ключевой, переломной в возникновении жизни на Земле. Молекулы нуклеиновых кислот приобрели свойство самовоспроизведения себе подобных; заключенная в ки­слотах информация вела к строгой упорядоченности отдельных составляющих их мономеров. Молекулы нуклеиновых кислот стали управлять всем процессом образования белковых ве­ществ.

Таким образом, в первичном океане Земли возникли хими­ческие соединения, которые, черпая энергию из внешней среды, могли поддерживать свое существование и воспроизводить себе подобных. Можно считать, что с этого момента на Земле возник­ла жизнь. Зарождение живого, очевидно, происходило в наибо­лее благоприятных участках океана.

Что же такое жизнь, какое ее определение будет наиболее полным и точным? Жизнь - это особая форма существования материи, особая форма ее движения. Она невозможна без су­ществования и функционирования белков и нуклеиновых кислот; жизнь - производное водной оболочки Земли, ее гидросферы; она - часть нескончаемого движения Вселенной. Характерные особенности жизни - обмен с внешней средой, воспроизведение себе подобных, постоянное развитие.

Химическая эволюция возникших на Земле органических соединений неизбежно вела к последовательному усложнению этих соединений и процессов их образования. В результате при­способления органических соединений к внешней среде остава­лись лишь те из них, которые могли дать еще более сложные образования. Последовательность объединения простых соеди­нений в сложные вначале была случайной; однако в процессе эволюции отбирались только участки, если можно так сказать, с наиболее удачной упорядоченностью. Постепенно возникли вы­сокомолекулярные соединения с высокой степенью упорядочен­ности и способностью воспроизводить себе подобных.

Но можно ли говорить, что именно на этом этапе возникла жизнь? Ведь организмов, с их обменом веществ, раздражимо­стью, способностью приспособления к изменяющимся внешним условиям, к росту и размножению, еще не существовало.

С точки зрения современной науки, да, можно.

Возникновению первых организмов, как мы говорили, пред­шествовала необходимая биохимическая стадия возникновения жизни. На этой стадии в удобных, например, мелководных, заиленных, участках океана образовались сложные биологиче­ские молекулы-биополимеры, о которых мы уже упоминали. Вна­чале их существование поддерживалось чисто химическими процессами. А к концу биохимической стадии появились первич­ные структурные образования - так называемые мембраны. Они отграничили смеси органических веществ от внешней среды.

Впоследствии мембраны сыграли главную роль в построе­нии всех живых клеток.

Рис. 4.2. Обобщенная схема клетки животного организма

Клетки как основные структурные элементы живого стали объектом научного исследования более 300 лет назад. Их впер­вые обнаружил английский ученый Р. Гук. В XIX в. немецкие био­логи Шлейден и Шванн сформулировали клеточную теорию, которая лежит в основе современной биологической науки. В нескольких словах ее суть можно определить так: тела всех рас­тений и животных состоят из основных единиц жизни - клеток. Живое содержимое клетки получило название протоплазмы (в настоящее время чаще называется цитоплазмой). Виды клеток животного и растительного организма приведены на рис. 4.2 и 4.3.

Ученые считают, что первые организмы на Земле были од­ноклеточными прокариотами. По своему строению они напоми­нали, например, существующие ныне бактерии или сине-зеленые водоросли. Для «сборки» одноклеточных организмов «использовались» сложные самовоспроизводящиеся молекулы нуклеиновых кислот, белковые вещества, мембраны.

Рис. 4.3. Обобщенная растительная клетка.

Первые клетки - прокариоты (рис.4.1)- представляли собой «живые» молекулы, окруженные мембраной. Постепенно прока­риоты усложнялись, присоединяя к себе другие «живые» моле­кулы или их комплексы.

Итак, каким же требованиям должны отвечать зарождаю­щиеся клетки живого?

Во-первых, соединения жизни, т.е. разнообразные и много­численные соединения углерода, должны быть активны при сравнительно невысоких температурах поверхности Земли. При этом скорость протекания жизненных процессов должна значительно меняться при сравнительно небольших изменениях тем­пературы.

В результате многочисленных исследований ученые пришли к выводу, что скорость и последовательность жизненных реак­ций клеток определяется характером надмолекулярных структур, т. е. закономерностью расположения больших молекул в угле­родных соединениях.

Во-вторых, для жизни абсолютно необходим приток энергии извне, из окружающей среды. Энергию клетка получает с пищей. Для жизни важным является, однако, не только получение энер­гии, но и способность запасать и хранить ее. В противном случае организм мог бы существовать, лишь непрерывно поглощая пи­щу.

В-третьих, поскольку живой организм неразрывно связан с окружающей средой, он должен реагировать на ее изменения определенными комплексами реакций, ослабляющих или устра­няющих нежелательные воздействия внешних условий. Иными словами, клетка должна располагать определенным «запасом прочности», авторегулироваться.

В-четвертых, все живое должно постоянно и с большой точ­ностью воспроизводить себя. Значит, целый ряд внутриклеточ­ных процессов должен обеспечивать размножение клетки. За хранение наследственной информации и ее реализацию в клет­ке отвечают прежде всего нуклеиновые кислоты: они служат своеобразными матрицами, с которых делается множество ко­пий живого. Благодаря тем данным, которые заключены в струк­турах нуклеиновых кислот, осуществляется жизненно необходи­мый синтез белка, самих нуклеиновых кислот и т.п.

В-пятых, так как в каждой клетке ежеминутно протекает множество химических реакций под контролем ферментов-катализаторов, то эти катализаторы должны быть достаточно универсальны и должны воспроизводиться на тех же матрицах, что и другие вещества, состоять из блоков синтезируемых и рас­пространенных в клетке веществ. В своей работе ферменты-катализаторы избирательно ускоряют то одни, то другие реак­ции, обеспечивая тем самым жизнедеятельность клетки.

С образованием первых клеток был сделан величайший шаг в зарождении жизни на нашей планете. У читателя может воз­никнуть вполне законный вопрос: а может ли жизнь возникать в наше время? Ученые считают, что возникновение живого прин­ципиально осуществимо и сегодня. Но сможет ли оно существовать и развиваться? Нет, отвечает наука, не сможет: имеющиеся на Земле организмы мгновенно бы уничтожили новообразова­ние.

Предметом длительных споров являлся вопрос о том, воз­ник ли на земле сначала какой-то один вид организма, от которо­го пошли все остальные, или появилось сразу множество разно­образных? Скорее всего, по данным современных наук, из большого количества высокомолекулярных органических соеди­нений первичного океана более или менее одновременно воз­никло великое множество первых комочков живой протоплаз­мы. Они гибли в морских прибоях, в горячих водоворотах, высы­хали при отливах, замерзали в холодных глубинных слоях океа­на. Но огонек жизни уже загорелся, и ему суждено было гореть вечно.

Многие из появившихся организмов стали хищниками: они строили вещество своих клеток за счет других организмов. Дру­гие успешно развивались в содружестве с окружающими.

Проходили сотни миллионов, даже миллиарды лет. За это долгое время из первых прокариотов возникли эукариоты. Про­кариотам, таким образом, пришлось существенно потесниться, многие их виды, по-видимому, исчезли. У эукариотов в клетке существует уже оформленное ядро с веществами, содержащими код синтеза белка, и ядрышко, находящееся в ядре.

Приблизительно в это же время у эукариотов намечается «выбор» растительного или животного образа жизни. Основное различие этих двух образов жизни заключается в способе пита­ния и связано с возникновением такого важного для всего живого на Земле процесса, как фотосинтез.

Фотосинтез заключается в создании органического вещест­ва, например сахаров, из углекислоты и воды при использовании энергии солнечного света. Фотосинтез складывается из быстрых, зависящих от света «световых реакций» и более медленных, способных протекать в темноте, «темновых реакций». Такой процесс зеленые растения могут осуществлять благодаря осо­бым свойствам содержащегося в них вещества - хлорофилла, зеленого пигмента. Ежегодно растения Земли создают при по­мощи фотосинтеза около 200 миллиардов тонн органического вещества, причем 90% этого количества вырабатывают водо­росли и только 10% - наземные растения.

С возникновением фотосинтеза в атмосферу Земли начал поступать кислород. Подсчитано, что благодаря фотосинтезу вся углекислота планеты - и в атмосфере, и растворенная в воде -обновляется примерно за 300 лет, а весь кислород - за 2 тысячи лет. Теперешнее содержание кислорода в атмосфере (21%) бы­ло достигнуто около 250 миллионов лет назад в результате ин­тенсивного развития наземных растений.

Итак, мы видим, что в результате фотосинтеза образова­лась так называемая вторичная атмосфера Земли с высоким содержанием кислорода. Первичная была наполнена ядовитыми газами, в частности, углекислым. В дальнейшем развитие жизни шло по пути совершенствования кислородного обмена, ибо ки­слород - очень активный газ. Он быстро окисляет многие веще­ства, а значит, и ускоряет биохимические реакции, происходя­щие в живых организмах.

Возникшие одноклеточные организмы продолжали совер­шенствоваться. Некоторые из них, объединяясь, стали жить ко­лониями. Объединение давало возможность успешно осуществ­лять различные жизненные функции. В колонии как прообразе многоклеточного организма клетки начинают специализировать­ся: одни реагируют на свет, другие отвечают за процессы раз­множения.

Первые многоклеточные организмы возникли путем объе­динения одноклеточных. Это был следующий великий этап в развитии жизни. Многоклеточные морские организмы развива­лись и совершенствовались дальше. Одни из них осели на дно и прикрепились к нему (первые водоросли и кораллы). Другие по­строили себе домик-раковину, которую стали всюду таскать за собой для защиты от врагов. Третьи стали совершенствоваться в плавании, ползании по дну (первые медузы)... Жизнь бурно развивалась и совершенствовалась. Далее начинается ее па­леонтологическая летопись, многие каменные страницы которой уже прочтены учеными.

Date: 2016-05-15; view: 775; Нарушение авторских прав