Эволюция микроорганизмов

Геологическая летопись нашей планеты – останки вымерших существ - неопровержимо доказывает, что жизнь на планете менялась: одни виды животных и растений исчезали, другие возникали, видоизменялись, порождая новые формы. То же, но в меньших масштабах можно наблюдать на изолированных островах или других замкнутых территориях: через несколько тысяч или даже сотен лет такой изоляции животные и растения уже заметно отличаются от живущих по другую сторону водной или иной преграды.

Исторические изменения наследственных признаков организмов называются эволюцией ( от лат. evolutio – «развертывание»). Этот процесс имеет три очень важных следствия. Во-первых, в ходе эволюции возникают новые виды, т.е. увеличивается разнообразие форм организмов. Во-вторых, организмы адаптируются к изменениям условий внешней среды; поэтому говорят, что эволюция имеет приспособительный характер. И наконец, в-третьих, в результате эволюции постепенно повышается общий уровень организации живых существ: они усложняются и совершенствуются.

В те времена – более четырех млрд лет назад – наша еще очень молодая планета была мало похожа на современную: температура ее поверхности была очень высокой(до 8000 градусов Цельсия), все слагающие планету породы – расплавлены. Даже диаметр Земли был меньше, чем сейчас, и полный оборот вокруг своей оси она совершала за восемнадцать часов, а не за двадцать четыре, как сейчас. Поверхность планеты непрерывно бомбардировали метеориты, в том числе и очень крупные (диаметром несколько сотен километров!). Чем крупнее они были, тем сильнее разогревалась земная кора.

Когда закончилась эпоха «великой бомбардировки», Земля начала постепенно остывать. Породы, слагавшие планету, становились твердыми и образовывали неровную поверхность. Когда температура упала ниже ста градусов Цельсия, вода, бывшая до того паром, пролилась на Землю дождями и заполнила впадины. Так возник первобытный океан. Атмосфера того времени тоже разительно отличалась от нынешней: основными ее составляющими были аммиак, метан, водород и водяные пары. Такая атмосфера почти не задерживала солнечные лучи, особенно ультрафиолетовые, губительные для живых организмов. Как в такой обстановке могла зародиться жизнь?

В 1923 г. российский ученый Александр Иванович Опарин предположил, что в условиях первобытной Земли органические вещества возникали из простейших соединений – аммиака, метана, водорода и воды. Энергия, необходимая для подобных превращений, могла быть получена или от ультрафиолетового излучения, или от частых грозовых электрических разрядов – молний. Возможно, эти органический вещества постепенно накапливались в древнем океане, образуя «первичный бульон», в котором зародилась жизнь.

По гипотезе А.И.Опарина, в «первичном бульоне» длинные нитеобразные молекулы белков могли сворачиваться в шарики, «склеиваться» друг с другом, укрупняясь. Благодаря этому они становились устойчивыми к разрушающему действию прибоя и ультрафиолетового излучения. Белковые «шарики» в «первичном бульоне» притягивали к себе, связывали молекулы воды, а также жиров. Жиры оседали на поверхности белковых тел, обволакивая их слоем, структура которого отдаленно напоминала клеточную мембрану. Этот процесс Опарин назвал коацервацией (от лат. coacervus – «сгусток»), а получившиеся тела – коацерватными каплями, или просто коацерватами. С течением времени коацерваты поглощали из окружавшего их раствора все новые порции вещества, их структура усложнялась до тех пор, пока они не превратились в очень примитивные, но уже живые клетки.

В древней атмосфере не было кислорода. Поэтому первые одноклеточные организмы, подобно современным бактериям, использовали в качестве окислителя для процессов дыхания и источника энергии ионы железа и других химических элементов. Более того, кислород оказался бы губителен для этих древнейших существ: появившись, он немедленно разрушил бы их клетки. Однако около 3,5 млрд лет назад произошла первая революция. Клетки некоторых примитивных существ приобрели способность использовать энергию солнечного света, т.е. фотосинтезировать, создавая органическое вещество из неорганического. Вероятно, они напоминали современные синезеленые водоросли. Одновременно эти необычные организмы стали выделять в атмосферу кислород. Первые живые существа, спасаясь от ядовитого для них газа, исчезли с поверхности планеты и из верхних слоев воды в озерах и морях, сохранившись лишь в глубине геологических пород, где были защищены слоем минеральных веществ.