Возникновение жизни на земле

Страница 2

Итак ,в атмосфере древней Земли гремели грозы ,ее про-низывало жесткое ультрафиолетовое излучение

Солнца,на планете извергались вулканы .

Под влиянием всех этих воздействий в первичном океане, покрывавшем поверхность Земли, образовывались орга-нические вещества – простейшие “кирпичики”, из которых строится все живое .В наше время их немедленно поглоти-ли бы бактерии и грибы. Но тогда их еще не было ,и поэ-тому органические вещества накапливались ,пока весь первичный океан не превратился в“теплый разбавленный бульон”.

Такое предположение впервые высказал в 1922 году советский биолог Александр Опарин. В 1953 году аме-риканский биолог Стенли Миллер решил проверить гипотезу Опарина и воспроизвел в специальной установке природные условия древней Земли .В стеклянном сосуде находилась нагретая вода (“океан”) и смесь газов –аммиака, метана и водорода (“первичная атмосфера”).Через “атмос-феру” проскакивали – “молнии”.Опыт продолжался в тече-ние недели .

Через неделю “первичный бульон” проанализировали и нашли в нем многие органические вещества ,в том числе 5 аминокислот .В другой раз в результате такого же опыта были обнаружены даже нуклеиновые кислоты – цепочки длиной до шести звеньев .

Согласно одной гипотезе ,содержание органических веществ выше всего было в высыхающих лужах ,остав-авшихся на берегу океана после отлива .Здесь образо-вывались цепочки белков и нуклеиновых кислот .При этом чем длиннее была цепочка ,тем она была устойчивее .Она закручивалась в клубок ,который разрушался уже не так легко.

Опарин считал ,что главная роль в превращении неживого в живое принадлежала белкам .В “первичном бульоне” образовывались “сгустки “ белка (коацерваты) . Они могли вбирать в себя новые питательные вещества , разбиваться на более мелкие капельки .Конечно ,они еще не были живыми .

По словам Опарина , расстояние от этих “сгустков” до самых примитивных бактерий ничуть не меньше ,чем от амебы до человека. Главное ,что отличало “сгустки” от клеток ,- неспособность точно воспроизводить самих себя.

Чтобы “штамповать” одинаковые белки ,нужна матрица .В ныне живущих организмах (от бактерий и вирусов до человека ) этой матрицей служат нуклеиновые кислоты

( РНК и ДНК ).

В какой момент белковые “сгустки” “перешагнули” порог живого ? Тогда , когда включили в себя нуклеиновые кисло-ты ,которые позволили создавать хотя бы грубые , прибли-зительные копии уже имеющихся белков.Это были уже за-чатки примитивных клеток .

Один из скептиков высказал мнение ,что возникновение жизни в результате перечисленных процессов столь же не правдоподобно ,как сборка самолета “Боинг – 747“ в результате урагана , пронесшегося над мусорной свалкой .Но не будем забывать ,что на протяжении длительного времени (миллиарда лет) в огромном пространстве ,где происходил “опыт” (весь земной океан) ,самое маловероят-ное событие могло стать почти неизбежным .

Никто точно не знает ,когда именно возникла первая живая клетка .Возраст самых ранних следов жизни (остатков бактерий ), найденных в древних отложениях земной коры , - около 3,5 миллиардов лет . Допустим ,что возраст жизни на нашей планете – 3 миллиарда 600 миллионов лет. Для большей наглядности представим себе , что этот огромный отрезок времени уместился в пределы одних суток.

Сейчас на наших “часах” – ровно 24 часа ,а в момент возникновения жизни они показывали 0 часов.Каждый час вместил 150 миллионов лет ,каждая минута – 2,5 миллионов лет.

Самая древняя эпоха развития жизни докембрийская-

длилась невероятно долго : свыше 3 миллиардов лет . Или , по нашей шкале ,с начала суток до 8 часов вечера . Мы уже рассказали об условиях ,в которых жили первые живые организмы .Пищей им служил “первичный бульон” окружающего океана или их менее удачливые собратья . Постепенно ,однако ,в течение миллионов лет этот бульон становился все более“разбавленным”,и , наконец ,запасы питательных веществ исчерпались .

Развитие жизни зашло в тупик .Но эволюция благополучно нашла из него выход.Появились первые организмы (бактерии ),способные с помощью солнечного света превращать неорганические вещества в органические.

Чтобы строить свои организмы ,всему живому требуется ,в частности , водород. Зеленые растения получают его,расще-пляя воду и выделяя кислород . Но бактерии этого делать еще не умеют . Они разлагают не воду ,а сероводород, что гораздо проще.При этом выделяется не кислород ,а сера . (Поэтому на повер-хности некоторых болот можно встре-тить пленку из серы ). Так и поступали древние бактерии . Но количество сероводорода на Земле было довольно огра-ничено .Наступил новый кризис в развитии жизни .

Выход из него “нашли” синезеленые водоросли .Они научились расщеплять воду . Молекула воды – непростой “орешек“ не так – то легко “растащить” водород и кислород.Это в семь раз труднее ,чем расщепить сероводород.Можно сказать ,что синезеленые водоросли совершили настоящий подвиг .Это произошло 2 миллиарда 300 миллионов лет назад (по нашей шкале – около 9 часов утра ).

Теперь в качестве побочного продукта в атмосферу начал выделяться кислород . Накопление кислорода

представляло серьезную угрозу для жизни .Начиная с 11 часов утра новое самозарождение жизни на Земле стало невозможным – содержание кислорода достигло 1% от современного .А перед живыми организмами встала новая проблема - как бороться с возрастающим количеством этого агрессивного вещества .

Но эволюция сумела преодолеть и это испытание, одержав новую блестящую победу .Около 11 часов утра на Земле появился первый организм ,вдохнувший кислород.Так возникло дыхание.

До этого момента живые организмы жили в океане , укрываясь в водной толще от губительного для всего живого потоков солнечного ультрафиолета .Теперь благодаря кислороду в верхних слоях атмосферы возник слой озона, смягчивший излучение. Под защитой озона жизнь смогла выйти на сушу.

Американский писатель-фантаст Клиффорд Саймак в повести “Кто там в толще скал ?” так описывает воображаемое путешествие своего героя во времени – в докембрий :”Дышать было трудно .Кислорода еще хватало , хоть и с грехом пополам ,- из-за этого он и дышал гораздо чаще обычного.Отступи он в прошлое еще на миллион лет– кислорода перестало бы хватать. А отступи еще немного дальше – и свободного кислорода не оказалось бы совсем.

Всмотревшись в береговую кромку ,он приметил ,что она населена множеством крохотных созданий , снующих туда-сюда ,копошащихся в пенном прибрежном соре или сверлящих булавочные норки в грязи .Он опустил руку и слегка поскреб камень ,на котором сидел .На камне проступало зеленоватое пятно – оно тут же отделилось и прилипло к ладони толстой пленкой ,склизской на ощупь.

Значит,перед ним была первая жизнь ,осмелившаяся выб-

раться на сушу ,- существа ,не готовые ,да и не способные

оторваться от подола ласковой матери - воды ,которая

бессменно пестовала жизнь с самого ее начала .

Здесь происходило многое ,что даст себя знать в гряду –

щем ,но происходило тайно ,исподволь .Снующие козяв -

ки и осклизлый налет на скалах – отважные в своем нера-

зумии предвестники далеких дней – внушали почтение …” В течение докембрия природа сделала еще целый ряд заме-чательных “изобретений”.Около 2 часов дня (по нашей шка-ле) клетки получили ядро .Примерно тогда же возникло по-ловое размножение ,резко ускорившее темпы эволюции .

Появились первые многоклеточные существа .

К концу докембрия (как мы помним ,это 8 часов вечера)

земные моря населяли разнообразные животные :медузы,

плоские черви ,губки ,полипы .Все они были мягкотелыми,

лишенными скелета .Возникновение у животных скелета -

раковин ,панцирей и т.д. – обозначило начало новой геоло-