2. NIVELUL CELULAR AL LIVE. EVOLUȚIA CELULEI
Celula este unitatea elementară de bază a vieții, capabilă de reproducere. În ea se desfășoară toate procesele metabolice majore, cum ar fi biosinteza, metabolismul energetic etc. De aceea, începutul evoluției biologice și apariția vieții reale se datorează tocmai apariției organizării celulare.
Cel mai devreme dintre organismele unicelulare care au apărut pe Pământ au fost bacterii care nu aveau un nucleu (procariote). Probabil că au trăit în detrimentul consumului de compuși organici, care apar abiogen sub influența descărcărilor electrice și a razelor ultraviolete. Organismele care posedă nucleul (eucariotele) au apărut mult mai târziu (cu aproximativ 1,5 miliarde de ani în urmă). Mai mult decât atât structura celulei, distincția dintre procariote și eucariotelor este că prima poate trăi în absența oxigenului sau într-o atmosferă care conține oxigen, în timp ce pentru eucariote aproape toate cazurile, oxigenul necesar.
O diferență importantă între procariote și eucariote este aceea că în cel din urmă, respirația a devenit mecanismul principal al metabolismului, iar în cele mai multe procariote metabolismul energetic apare în timpul fermentației.
După apariția unei cantități suficiente de oxigen liber în atmosferă, mecanismul aerobic sa dovedit a fi mult mai profitabil, deoarece oxidarea carbohidraților crește 18 ori mai mult randamentul de energie biologică utilă în comparație cu fermentația.
În ceea ce privește apariția eucariotelor, există două ipoteze principale.
Ipoteza autogenă sugerează că celula eucariotă provine prin diferențierea celulei procariote. Acest lucru sa datorat dezvoltării complexului membranar. Mai întâi, o membrană celulară exterioară a fost formată cu o proeminență în celulă, după care s-au format structuri separate, care au dat naștere la organoide celulare. În cadrul acestei ipoteze, este imposibil să se precizeze ce grup de procariote au apărut eucariote.
Microbiologul american Lynn Margulis a propus recent o ipoteză diferită, numită teoria simbiotică. Baza ipotezei simbiotice este descoperirea nouă: detectarea ADN-ului extranuclear în plastide și mitocondriile și capacitatea acestor organele de a diviza în mod independent. În conformitate cu ipoteza lui L. Margulis, celula eucariotă a apărut din cauza mai multor acte de simbiogeneză. Inițial, o celulă proocariotă amoeboidă a fost combinată cu mici bacterii aerobe care s-au transformat în mitocondrii. Apoi, această celulă a inclus bacterii asemănătoare spirochetelor, din care s-au format kipetozomi, centrozomi și flageluri. După izolarea nucleului în citoplasmă, care este un semn al eucariotelor, celula cu acest set de organeluri a fost punctul de plecare pentru formarea regnurilor de fungi și animale. O unire a celulei procariotice cu cianuri a condus la formarea unei celule plastide și aceasta a dat naștere la formarea unui regat vegetal. Astăzi, ipoteza lui L. Margulis nu este împărtășită de toți. Mulți oameni de știință aderă la ipoteza autogenă, care corespunde mai mult principiilor darwiniste de a complica organizația în cursul evoluției progresive.
Un pas important în evoluție a fost apariția abilității fotosintetice în organisme.
Aproximativ 3 miliarde de ani în urmă, epuizarea mediului cu compuși organici azotați a provocat apariția unor ființe vii capabile să utilizeze azotul atmosferic.
Astfel de organisme sunt alge fotosintetice de fixare a azotului albastru-verde care pot exista într-un mediu complet lipsit de compuși organici. Aceste organisme au efectuat fotosinteza aerobă și au fost rezistente la oxigenul pe care l-au produs.
Inițial, a apărut fotosinteza, în care hidrogenul sulfurat a fost sursa de atomi de hidrogen pentru recuperarea dioxidului de carbon. Fotosinteza similară este efectuată de bacteriile verzi verzi și violet gri. Ulterior, a apărut o fotosinteză mai complexă în două etape, în care atomii de hidrogen au fost extrași din moleculele de apă. Activitatea fotosintetică a organismelor unicelulare a avut un impact extraordinar asupra întregii evoluții a vieții pe Pământ. Fotosinteza a eliberat organismele de lupta pentru rezervele naturale de compuși organici abiogenici, numărul cărora a fost semnificativ redus. Nutriția autotrofică, dezvoltată prin fotosinteză, precum și un stoc de nutrienți deja pregătiți în țesuturile de plante au devenit condiții pentru apariția unei mari varietăți de organisme.
Cu ajutorul saturației fotosintezei atmosferei cu oxigen în cantități suficiente pentru apariția și dezvoltarea organismelor în care schimbul de energie se bazează pe procesul de respirație. Apariția unei concentrații semnificative de oxigen a dus la formarea în atmosfera superioară a stratului de ozon, care a protejat viața pe pământ de efectele nocive ale radiațiilor din spațiul cosmic.
Evoluția organismelor unicelulare a urmat calea complicării structurii organismului, îmbunătățirea aparatului genetic și a metodelor de reproducere.
Cea mai primitivă etapă a fost stadiul procariotic agamic. Morfologia organismelor în această etapă este cea mai simplă și totuși există deja o diferențiere pe citoplasmă, elemente nucleare, nuclee bazale, membrană citoplasmică.
Pentru etapa următoare (eucariot agamic) caracterizată prin complicație suplimentară a structurii interne cu (formarea de organite foarte specializate: membrane, nuclee, citoplasmei, ribozomi, mitocondrii, etc.). Principalul aspect aici este îmbunătățirea formării nucleului de cromozomi reali, în timp ce în celulele procariote, substanța ereditară este distribuită în celulă. O complicație progresivă a dezvoltării protozoarei a fost apariția reproducerii sexuale (etapa de hamagam). Pe parcursul evoluției continuă a diviziunii celulei generativ în bărbați și femei, precum și trecerea la etapa inițială de creștere prin fertilizare încrucișată.
3. NIVELUL ORGANISMULUI SISTEMELOR DE VIAȚĂ
Următorul după etapa unicelulară de evoluție a fost apariția și dezvoltarea unui organism multicelulare.
În stadiul intermediar între organismele cu un singur celular și organismele multicelulare primitive, au apărut sisteme unicelulare coloniale. Cu o dezvoltare ulterioară, celulele membrilor coloniei au fost specializate în funcție de principiul separării în: exercitarea funcțiilor de nutriție și mișcare (flagella) și servirea pentru reproducere (generativă). Specializarea ulterioară a necesitat formarea unui centru de coordonare; adică, centrul nervos, apare un sistem nervos centralizat bine definit. În același timp, se îmbunătățesc metodele de reproducere sexuală: o tranziție spre fertilizarea internă la plante și nașterea la animale.
Pentru animale, sfârșitul evoluției organizației multicelulare a fost apariția unor organisme cu comportamentul "tipului inteligent", iar în final - apariția omului.
Toate organismele multicelulare sunt împărțite în trei regate: fungi, plante și animale. Nu se cunosc prea multe despre evoluția ciupercilor, deoarece aproape nu au părăsit urme paleontologice. Evoluția plantelor și a animalelor poate fi urmărită în detaliu.
Dintre principalele caracteristici ale evoluției lumii plantelor se pot observa următoarele:
- majoritatea plantelor primare plutesc liber în apă de mare sau atașate la fund;
- Odată cu formarea de sol pe suprafața terenului, plantele au apărut pe uscat. În legătură cu modul de viață atașat pe uscat, organismul plantei dobândește o rădăcină, tulpină și frunză, dezvoltă un sistem vascular de conducere, țesuturi de protecție și de susținere;
reproducerea sexuală nu depinde de mediul acvatic prin picurare;
- există o tranziție de la fertilizarea externă la fertilizarea internă, apare fertilizarea dublă, embrionul este prevăzut cu rezerve nutritive;
- organele de reproducere și polenizarea încrucișată la plantele cu flori sunt îmbunătățite în legătură cu evoluția insectelor. Un sac de embrioni se dezvoltă pentru a proteja embrionul de plante de influențele nefavorabile ale mediului. Există diverse modalități de răspândire a semințelor și fructelor cu ajutorul unei game largi de factori fizici și biologici.
Istoria animalelor a fost studiată pe deplin. Acest lucru se datorează faptului că acestea au un schelet și, prin urmare, sunt mai ușor de explorat pentru rămășițele pietrificate. Cele mai vechi urme de animale au o vechime de aproximativ 700 de milioane de ani. Se presupune că primele animale provin fie din trunchiul comun al tuturor eucariotelor, fie din unul dintre grupele celor mai vechi alge. În întreaga istorie a lumii animalelor, au apărut 35 de tipuri, dintre care 9 au dispărut, iar 26 au existat până acum. Cele mai importante caracteristici ale evoluției lumii animalelor sunt următoarele:
1. Dezvoltarea progresivă a multicelularității și specializarea aferentă a țesuturilor și a tuturor sistemelor de organe. Capacitatea de a mișca (un mod liber de viață) a determinat în mare măsură îmbunătățirea formelor de comportament. Independența relativă a dezvoltării individuale împotriva fluctuațiilor factorilor de mediu a fost observată pe baza dezvoltării sistemelor interne de reglementare - autonomizarea ontogenezei (ontogeneză - dezvoltare individuală).
2. Apariția unui schelet solid la animale: la vertebrate - interne, în artropode externe. Această diviziune a determinat diferitele moduri în care aceste tipuri de animale au evoluat. Scheletul exterior al artropodilor a împiedicat creșterea dimensiunii corpului, prin urmare toate insectele sunt reprezentate de forme relativ mici. Scheletul intern nu a limitat creșterea dimensiunilor corpului la vertebrate, astfel încât dinozaurii au atins dimensiuni enorme.
3. Aspectul și îmbunătățirea stadiului diferențiat central al organizării animalelor (de la coelenterate la mamifere). În acest stadiu, insectele și vertebratele au fost împărțite. Datorită dezvoltării sistemului nervos central, insectele își îmbunătățesc formele de comportament pe calea atașării ereditare a instinctelor. Vertebratele dezvoltă un creier și un sistem de reflexe condiționate, existând pronunțate tendințe pronunțate pentru o creștere a supraviețuirii medii a indivizilor individuali.
Trimiteți-le prietenilor: