Розділ «5.3 Розвиток життя на землі»

Інший механізм утворення клітин запропонував С. Фокс з університету в Ма-йамі. Як уже зазначалося, Фокс шляхом нагрівання безводної суміші амінокислот одержував поліпептиди. Учений назвав їх протеїноїдами. У результаті розчинення протеїноїдів у гарячій воді він одержав рідину — непрозору суспензію. Під мікроскопом вдалося побачити, що ця суспензія складається з крихітних кульок, які нагадують сучасних бактерій-коків. Фокс назвав їх мікросферами, тобто маленькими кульками. Деякі з них утворювали ланцюжки або були схожі на дріжджові клітини в період поділу. Електронний мікроскоп показав, що кожна мікросфера оточена подвійною клітинною оболонкою, дуже схожою на мембрани сучасних клітин. Надалі Фокс проводив досліди з комплексами протеїноїдів і полінуклеотидів. Ці комплекси також могли утворювати мікросфери, причому такі, що могли ділитися й брунькуватися. їх подібність до сучасних мікроорганізмів вражає.

Яка з моделей ближча до п рото клітини — коацервати Опарі на чи мікросфери Фокса — важко сказати. У всякому разі, у передбіологічному доборі лише ті утворення виявилися конкурентоздатними, які оточили себе зовнішньою мембраною.

Біологічні мембрани, як відомо, складаються з білків і ліпідів. Вони відокремлюють речовину від середовища й надають міцності молекулярному агрегату. Є дві найбільш розповсюджені точки зору з приводу можливого виникнення біологічних мембран. Відповідно до однієї з них, мембрани могли виникнути в ході формування коацерватів, які утворювалися у воді при зіткненні двох слабо взаємодіючих полімерів. Відповідно до іншої точки зору, утворення мембран відбувалося при адсорбції полімерів на поверхні глин. Поки що немає достатніх підстав, щоб віддати перевагу якійсь одній із цих двох точок зору.

Поява біологічної мембрани, яка відокремлює вміст пробіонта від навколишнього водного середовища і має здатність до вибіркової проникності, визначила напрямок подальшої хімічної еволюції середовища по шляху розвитку все більш досконалих, здатних до саморегулювання систем — аж до виникнення перших примітивних клітин. Подальший їх розвиток уже повністю набуває рис біологічної еволюції, яка охоплює проміжок часу не менш як 3,5 млрд. років.

5.3.3 Хронологія еволюції живої природи за даними палеонтології

Геологічна історія Землі поділяється на тривалі проміжки часу — ери. Ери поділено на періоди, періоди — на епохи, епохи — на століття. Поділ на ери й періоди не є випадковим. Закінчення однієї ери й початок наступної знаменувалися істотними змінами вигляду Землі, змінами співвідношення суші й моря, інтенсивними процесами горотворення. Назви ер походять з грецької мови: катархей — нижче найдавнішого; архей — найдавніший; протерозой — первинне життя; палеозой — давнє життя; мезозой — середнє життя; кайнозой — нове життя.

Нижче наводиться геохронологічна шкала, яка відображає магістральний шлях еволюції органічного світу. Звертаємо увагу на те, що геологічні ери й періоди зазначені в таблиці відповідно до розташуванню земних шарів: пізніші — нагорі, а найдавніші — унизу. Тому читати таблицю треба починати знизу — з архейської ери — і послідовно переходити до більш пізніх ер і періодів.

Усі відомості про етапи розвитку життя, які наведено в геохронологічній шкалі, відповідають даним палеонтології.

Архейська ера. Про життя в архейську еру відомо не так багато. Але про те, що на початку цієї ери вже було життя, свідчить насамперед склад гірських порід, які мають вік приблизно 3 млрд. років. Гірські породи архею містять велику кількість графіту з решток органічних сполук, які входили до складу живих організмів. Це були одноклітинні прокаріоти — бактерії — і синьо-зелені. Продуктами їх життєдіяльності є і найдавніші осадові породи (строматоліти) — вапняні утворення у вигляді стовпів, виявлені в Канаді, Австралії, Африці, на Уралі і в Сибіру.

Бактерії і синьо-зелені швидко поширилися в археї і стали панівною формою життя на планеті. З їх виникненням пов'язані ароморфози: поява клітин а розвинутою системою обміну речовин і здатністю до відтворення й фотосинтезу. До кінця архею (близько 2,6 млрд. років ), а може і раніше, з'являються одноклітинні, а пізніше — і колоніальні водорості. У такий спосіб сформувалася сукаріотичиа клітина й були зроблені перші кроки до формування багатоклітинної організації. Ця подія ознаменувала початок эрогенного шляху еволюції, який супроводжувався такими ароморфозами, як мітоз, статеве розмноження, мейоз і диплоїдність.

Протерозойська ера. Це ера первинного життя. її вік перевищує 2600 млн. років. У протерозойских відкладах збереглося порівняно небагато решток живих організмів, однак вони характеризуються великою різноманітністю.

Палеонтологічний літопис свідчить про тс, що близько 1,5 млрл років тому закінчується період панування прокаріотів і починається розквіт еукаріотів — зелених і золотистих водоростей. Фотосинтез, який з'явився ще в архейську еру, сприяв розгалуженню філогенетичного стовбура життя на автотрофів (рослини) й гетеротрофів (гриби й тварини). З одноклітинних еукаріотів розвиваються багатоклітинні істоти зі складною спеціалізацією. Формування справжньої багатоклітинної організації — один з головних ароморфозів иротерозойскої ери.

Серед рослинних організмів, крім одноклітинних, з'являються й багатоклітинні водорості (зелені, бурі, червоні). Можливо, у пізньому протерозої з'явилися гриби й багатоклітинні тварини. Найдавніші представники останніх відомі саме із цього періоду.

У 1947 р. в Південній Австралії, в області Ндіакара (так називається відповідний період венда — верхнього протерозою), у породах, які мають вік 650-700 мли років, було виявлено відбитки викопних тварин, які належать в основному до чотирьох типів тварин: кишковопорожнинних, плоских, круглих і кільчастих червів. У всіх перерахованих форм тварин уже сформувалося статеве розмножений, багатоклітинність, внутрішній травний тракт. А у плоских червів, до того ж, уже чітко виявлені двостороння симетрія та деякі інші ароморфози.

У наш час добре відомо, що наприкінці протерозой) і венда, тобто 650 мли років тому, моря на нашій планеті населяли різноманітні багатоклітинні тварини, які належать до всіх типів безхребетних, включаючи голкошкірих. У цей же період з'явилися перші примітивні хордові, подібні до сучасних безчерепних (ланцетник) і личинково-хордових (асцидії). Крім появи хордових, з протерозоем і вендом пов'язані важливі ароморфози в органічному світі, зокрема виникнення хорди, яка забезпечила тваринам значну плавність рухів і маневреність. У деяких видів формується принципово інша будова нервової системи — нервова трубка з розширенням на передньому кіпці, що сприяло в подальшому розвитку диференційованого головного мозку.

Рослини й тварини в протерозойску еру ще не заселили сушу, але бактерії й одноклітинні водорості могли існувати у вологих місцях, беручи участь у процесах ґрунтоутворення.

Палеозойська ера. Це ера давнього життя, вік її 570 млн. років. Палеозойську еру поділяють на шість періодів.

Кембрій. Викопні відклади цього періоду були вперше описані в Уельсі — одній із частин Великобританії, яку римляни називали країною Кембрією. У кембрії (570-500 мільйонів років тому) життя існувало тільки в морях. На дні мілководних морів росли зелені й бурі водорості, а в товщі води плавали мікроскопічні одноклітинні водорості (діатомові, золотисті, зелені, евгленові й ін.).

На початку кембрію відбулися серйозні зміни в хімізмі океану. Збільшився змив солей із суші, що спричинило зростання концентрації кальцію і магнію в морі. У результаті морські тварини дістали можливість засвоювати у великих кількостях мінеральні солі. А це, у свою чергу, стало передумовою для побудови жорсткого скелета. Саме скелетні безхребетні і визначили вигляд кембрійської морської фауни. Серед них найбільш характерним був своєрідний тип багатоклітинних тварин — археоціати. Ці тварини мали міцний вапняний кістяк. Прикріплювалися до дна. їхні скупчення були схожі на сучасні коралові рифи. Моря кембрію населяли також губки, корали, кільчасті черви, молюски, плечоногі, голкошкірі (морські лілії й ін.). Але найбільшого поширення набули найдавніші членистоногі — трилобіти. їхнє тіло, розчленоване на 40-50 сегментів, захищав хітиновий панцир. Деякі трилобіти були величиною з горошину, інші — більш як півметра в довжину. Вони плавали й плазували в мілководних затоках, живлячись рослинами й рештками тварин (рис. 4).

Ордовик. Назва цього періоду походить від назви кельтського племені ордовиків, які жили в Уельсі, де знаходяться характерні для цього періоду рештки. Вік цієї ери — від 490 до 435 мільйонів років до нашого часу. У цей період, яків кембрії, процвітають водорості — єдині рослини на Землі. У морях ордовику поширені губки, корали, голкошкірі (морські лілії, морські їжаки й морські зірки). Серед молюсків помітну роль відіграють черевоногі й головоногі. Від цього періоду вціліла одна "жива викопна тварина" — лінгула, яка належить до плечоногих (істота довжиною в кілька сантиметрів, живе в нірках на дні моря і зовні схожа на молюсків). Із членистоногих поширені трилобіти й ракоскорпіони. Бурхливо розвиваються граптоліти — напівхордові, які поєднують у собі ознаки безхребетних та хребетних тварин і зовні схожі на сучасних ланцетників.