Теория биопоэза
Биопоэз – это процесс возникновения живого из неживого в эволюции Земли.
Этапы возникновения жизни на Земле
- Абиогенный синтез органических соединений из неорганических
- Образование из органических мономеров биологических полимеров
- Формирование из биологических полимеров мембран и первых одноклеточных организмов – пробионтов.
1947 год Джон Бернал сформулировал теорию биопоэза.
Этапы неорганической эволюции
Стадии:
- Планетарная (геологическая) эволюция
- Химическая эволюция 1 млрд. лет
Планетарная эволюция
Земля образовалась из газопылевого облака
около 5 млрд. лет назад , в состав которого входили атомы водорода и гелия.
в ходе термоядерных реакций сформировалась первичная атмосфера , в состав которой входили:
- Метан
- Аммиак
- Угарный газ
- Водород
- Пары воды
Химическая эволюция.
1 этап: Абиогенный синтез органических веществ
ФИО ученого
Год
Жак Лёб
Открытие
1912
Александ Иванович Опарин
Впервые получил аминокислоту глицин из смеси нагретых газов и электрических разрядов.
1924
Джон Холдейн
Стенли Миллер и
Выдвинул коацерватную гипотезу
1929
Сформулировал гипотезу первичного бульона. Первые органические вещества синтезировались из неорганических за счет солнечной радиации.
Гарольд Юри
1953
Т.Е. Павловская и А.Г.Пасынский
Получили экспериментальные доказательства выдвинутых ранее гипотез. Сконструировали установку, в которой воспроизвели условия на древней Земле.
1957
Повторили опыт Миллера, заменив в газовой смеси водород на оксид углерода и использовали вместо электрических разрядов УФ излучение. В результате получили в смеси аминокислоты.
Опыт Стенли Миллера
Условия эксперимента:
- Газы: метан, аммиак, водород, пары воды
- Температура 80 °С
- Электрический разряд 60 000 В
Результат:
- Мочевина
- Молочная кислота
- Аминокислоты
2 этап: Образование полимеров из мономеров
По мнению А.И. Опарина полимеризация происходила за счет
коацервации – самопроизвольного разделения водного раствора мономеров на фазы с различной концентрацией.
Химическая эволюция шла в направлении: РНК белок;
РНК ДНК и-РНК белок
3 этап: Формирование мембран и возникновение пробионтов.
Пробионты – это молекулы РНК, окруженные белково-липидными мембранами. Не способны к обмену веществ.
В 1977 году в океанических желобах были обнаружены разломы «черные курильщики»:
- Глубина несколько тысяч метров
- Давление несколько сотен атмосфер
- Температура 300 °С
- Выделяют газы
Начало органической эволюции
Эволюция первых клеток
3,8 - 3,5 млрд. лет назад – появились первые доядерные организмы.
Формирование надцарств организмов
Надцарство Прокариоты
В настоящее время прокариоты представлены одноклеточными формами, принадлежащими к царству Дробянки.
Надцарство Эукариоты
Царства:
- Растения
- Животные
- Грибы
Ароморфозы:
- Ядро
- Органоиды
- Митоз
- Половой процесс
- Мейоз
- Многоклеточность
- Дифференцировка (специализация) клето к
Неклеточная форма жизни
Вирусы (от лат. Virus – яд) – организмы, сочетающие в себе признаки живой и неживой природы.
- Обладают наследственность и изменчивостью
- Не способны к обмену веществ
- Не способны к самовоспроизведению
Основные этапы эволюции растительного мира
Первые растения - водоросли
- Произошли от древнейших прокариот – цианобактерий
- В жизненном цикле разделение на два поколения: бесполое (спорофит) и половое (гаметофит)
Лишайник – симбиоз гриба и водоросли (хлорелла)
Хлорококк
Красное «цветение» снега
Выход растений на сушу.
Первые споровые растения.
Необходимые условия:
- Почвообразование
- Накопление в атмосфере молекулярного кислорода
- Формирование озонового экрана
- Дифференцировка клеток и появление тканей.
Предковая форма зеленых водорослей
Риниофиты
Мхи
1.Занимали промежуточное положение между водорослями и наземными растениями.
2. Появились покровная и проводящая ткани.
3. В жизненном цикле преобладал спорофит .
4. Появились ткани и органы.
5. Появились ризоиды.
- В жизненном цикле преобладает гаметофит.
- Для оплодотворения необходима вода.
- Нет проводящих тканей – приобрели свойство – гигроскопичность.
- Развитие специальных листьев – филлоидов.
- Произрастают только во влажных местах.
Псилофиты
Освоение и завоевание суши. Папоротникообразные.
- Неправильная форма побегов во много раз увеличила площадь поглощения солнечных лучей и углекислого газа
- Ризоиды и корни стали не только удерживать растения в почве, но и обеспечивать всасывание воды и минеральных веществ.
- В жизненном цикле преобладает спорофит.
Ароморфозы:
Семенные растения
- Преобразование женского спорангия в семязачаток, а мужского – в пыльцевые гнезда.
- Женский гаметофит представлен архегониями с яйцеклетками, а мужской – пыльцевыми зернами.
3.Половые клетки стали формироваться во внутренних тканях растений, вода утратила свою роль в оплодотворении
4. Размножение семенами, хорошо защищенными покровами и запасом питательных веществ.
Семенные папоротники
Ароморфозы цветковых:
1. Появление и развитие цветка, образующего мега- и микроспоры.
2. Развитие плода - органа, обеспечивающего защиту семян и их распространение.
Покрытосеменные
(Цветковые)
Голосеменные
Основные черты эволюции растительного мира
- Переход растений при размножении от гаплоидности к диплоидности. Редукция в жизненном цикле гаплоидного полового поколения (гаметофита) и преобладание спорофита.
- Переход растений от наружного оплодотворения к внутреннему и утрата зависимости полового размножения от наличия свободной воды.
- Разделение тела растения на корни, стебли и листья . Дифференцировка тканей.
- Приспособления семенных растений к разным способам опыления, распространения семян и плодов.
Основные этапы эволюции животного мира
Первые животные – простейшие.
Специализация и полимеризация органелл.
Предки всех животных – простейшие жгутиконосцы. Схожи с древними одноклеточными водорослями.
Простейшие – сложноорганизованные организмы, в которых находятся органеллы, аналогичные органам многоклеточных животных.
Специализация клеток.
Первые многоклеточные животные.
Пластинчатое животное - трихоплакс
Двухслойные животные – кишечнополостные
- Тело состоит из двух слоев клеток: наружного (эктодерма) и внутреннего (энтодерма)
- Ротовое отверстие ведет в гастральную полость . Окружено ловчими щупальцами со стрекательными клетками.
- Нервная система диффузного (сетчатого) типа
- Лучевая симметрия.
- Отсутствие мускулатуры (только мышечные волоконца в клетках).
- Малоподвижный или прикрепленный образ жизни.
Первые трехслойные животные – плоские черви.
Ароморфозы:
- Промежуточный зародышевый листок – мезодерма.
- Двусторонняя (билатеральная) симметрия тела.
- Дифференциация переднего и заднего конца тела.
- Подвижность и хищный образ жизни
- Появление органов чувств – усложнение нервной системы.
- Разделение тела на брюшную и спинную стороны.
- Освоили водную, наземную среду обитания. Некоторые перешли к паразитическому образу жизни.
Цикл развития печеночного сосальщика.
Первый выход и завоевание животными суши.
Членистоногие.
Ароморфозы насекомых:
- Членение конечностей
- Развитие сложного ротового аппарата
- Появление крыльев
- Трахейное дыхание
- Социальные формы поведения
«-» Хитиновый покров препятствовал увеличению размеров тела
Ароморфозы:
- Развитие конечностей
- Хитиновый покров
Классы:
- Ракообразные
- Многоножки
- Паукообразные
- Насекомые
Ароморфозы:
- Появление внутреннего скелета
- Произошли от бесчелюстных рыб.
- Первая пара жаберных дуг преобразовалась в подвижные челюсти.
- Из кожных складок образовались плавники
Первые хордовые животные. Жизнь в воде. Рыбы.
Надкласс рыбы:
- Класс Хрящевые рыбы
- Класс Костные рыбы
Второй выход животных на сушу. Земноводные.
Отряды:
- Бесхвостые
- Хвостатые
- Безногие
Эволюционные приобретения земноводных:
- Легкие
- Трехкамерное сердце
- Два круга кровообращения
- Пятипалая конечность
- Развились подвижные суставы
«-» Развитие зависит от воды, не смогли широко освоить наземно-воздушную среду.
Ароморфозы:
- Развитие легких
- Парные конечности наземного типа
Завоевание суши. Пресмыкающиеся. Птицы. Млекопитающие.
Ароморфозы пресмыкающихся:
- Появление амниотического яйца.
- Развитие роговых чешуй, защищающих тело от обезвоживания.
- Появляются зачаточные лобные доли полушарий.
Отряды:
- Чешуйчатые (Змеи, ящерицы, хамелеоны)
- Черепахи
- Крокодилы
- Клювоголовые
Амниотическое яйцо – яйцеклетка, окруженная зародышевыми оболочками:
- Внутренняя оболочка (амнион) – заполнена жидкостью.
- Желточная – обеспечивает питание зародыша.
- Аллантоис – зародышевый мочевой пузырь, в который выделяются конечные продукты обмена веществ зародыша.
- Все три оболочки снаружи покрыты тонкой пленкой – хорионом , выстилает изнутри скорлупу, обеспечивает зародыша кислородом.
Ароморфозы птиц и млекопитающих:
- Теплокровность.
- Четырехкамерное сердце.
- Развитые легкие.
- Перьевой и волосяной покров.
- Развитые большие полушария головного мозга.
- Сложное поведение :
- Забота о потомстве.
- Способность к обучению.
- Социализация.
Основные черты эволюции
животного мира:
- Прогрессивное развитие многоклеточности, обеспечившей специализацию тканей, появление отдельных органов и их систем.
- Возникновение твердого наружного или внутреннего скелета, служащего для опоры тела и защиты внутренних органов.
- Развитие нервной системы и усложнение поведения, что способствовало быстрому приспособлению к изменениям окружающей среды.
- Появление различных форм группового взаимодействия (социализации), отделяющего биологическую форму эволюции от социальной.
