Archean döneminde, ilk canlı organizmalar ortaya çıktı. Heterotroflardı ve yiyecek olarak "birincil" et suyunun organik bileşiklerini kullandılar. Birinci anaerobik bakteriler gezegenimizin sakinleriydi. Dünyadaki yaşamın evrimindeki en önemli aşama, organik dünyanın flora ve faunaya bölünmesine yol açan fotosentezin ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. İlk fotosentetik organizmalar prokaryotik (nükleer öncesi) siyanobakteriler ve mavi-yeşil alglerdi. Daha sonra ortaya çıkan ökaryotik yeşil algler, okyanustan atmosfere serbest oksijen saldı ve bu da oksijen ortamında yaşayabilen bakterilerin ortaya çıkmasına katkıda bulundu. Aynı zamanda - Archean Proterozoic çağının sınırında, iki büyük evrimsel olay daha meydana geldi - cinsel süreç ve çok hücrelilik.

Son iki aromorfozun anlamını daha iyi anlamak için üzerinde daha ayrıntılı duralım Haploid organizmalar (mikroorganizmalar, mavi-yeşil) bir kromozom setine sahiptir. Her yeni mutasyon fenotipinde hemen kendini gösterir. Mutasyon faydalıysa seçilimle tutulur, zararlıysa seçilimle elenir. Haploid organizmalar sürekli olarak çevreye uyum sağlar, ancak temelde yeni özellikler ve özellikler geliştirmezler. Cinsel süreç, kromozomlarda sayısız kombinasyon oluşturması nedeniyle çevre koşullarına uyum sağlama olasılığını keskin bir şekilde artırır. diploidi, oluşan çekirdekle aynı anda ortaya çıkan, mutasyonları heterozigot bir durumda kaydetmenize ve bunları şu şekilde kullanmanıza olanak tanır: kalıtsal değişkenlik rezervi daha fazla gelişme için. Ek olarak, heterozigot durumda, birçok mutasyon çoğu zaman bireylerin yaşayabilirliğini arttırır ve dolayısıyla var olma mücadelesindeki şanslarını arttırır.

Tek hücreli ökaryotlarda diploitliğin ve genetik çeşitliliğin ortaya çıkması, bir yandan hücre yapılarının heterojenliğine ve koloniler halinde birleşmelerine yol açarken, diğer yandan da canlıların hücreleri arasında bir “işbölümü” olasılığına yol açmıştır. koloni, yani çok hücreli organizmaların oluşumu. İlk kolonyal çok hücreli organizmalarda hücre fonksiyonlarının ayrılması, daha sonra karmaşık organların ve organ sistemlerinin ortaya çıkmasını mümkün kılan birincil dokuların - ektoderm ve endoderm - oluşumuna yol açtı. Hücreler arasındaki etkileşimin önce temas yoluyla, ardından sinir ve endokrin sistemlerin yardımıyla iyileştirilmesi, çok hücrelilerin varlığını sağlamıştır.

bir bütün olarak organizma.

İlk çok hücreli organizmaların evrimsel dönüşüm yolları farklıydı. Bazıları yerleşik bir yaşam tarzına geçti ve bu türden organizmalara dönüştü. süngerler. Diğerleri kirpikler yardımıyla sürünmeye başladı. Onlardan yassı kurtlar geldi. Yine de diğerleri yüzen bir yaşam tarzını sürdürdü, bir ağız edindi ve kolenteratlara yol açtı.

3. Üzerinde organik yaşamın ortaya çıktığı andan insanın üzerinde göründüğü zamana kadar Dünya'nın tarihi, üç büyük döneme ayrılır - birbirinden keskin bir şekilde farklı olan ve adları taşıyan dönemler: Paleozoik - antik yaşam, Mezozoik - orta, Neozoik - yeni yaşam .

Bunlardan zaman açısından en büyüğü Paleozoik'tir, bazen iki kısma ayrılır: erken Paleozoik ve geç, çünkü geç dönemlerin astronomik, jeolojik, iklimsel ve floristik koşulları erken dönemlerden keskin bir şekilde farklıdır. İlki şunları içerir: Kambriyen, Silüriyen ve Devoniyen dönemleri, ikincisi - Karbonifer ve Permiyen.

Paleozoikten önce Archean dönemi vardı ama o zaman henüz yaşam yoktu. Dünya üzerindeki ilk yaşam genel olarak algler ve bitkilerdir. İlk algler sudan kaynaklandı: İlk organik yaşamın ortaya çıkışı modern bilime böyle görünüyor ve ancak daha sonra alglerle beslenen yumuşakçalar ortaya çıkıyor.

Algler yerdeki çimenlere, dev otlar Paleozoik otsu ağaçlara geçer.

Devoniyen döneminde, Dünya'da yemyeşil bir bitki örtüsü ortaya çıktı ve suda yaşam, küçük temsilcileri şeklinde ortaya çıktı: protozoa, trilobitler, vb. Dünyanın her yerinde sıcak bir iklim var, çünkü hala güneşi, ayı ve yıldızları olan modern bir gökyüzü yok; her şey yoğun, zayıf geçirgen, güçlü bir su buharı sisi ile kaplıydı, hala dünyayı çevreleyen devasa bir miktarda ve sadece bir kısmı okyanusların su havzalarına yerleşmişti. Dünya, soğuk dünya uzayında hızla ilerliyor, ancak daha sonra sıcak, aşılmaz bir kabukla kaplandı. Sera (sera) etkisi nedeniyle, Karbonifer dönemi de dahil olmak üzere tüm erken Paleozoik, dünya çapında ılık su florasına ve faunasına sahiptir: hem Svalbard'da hem de Antarktika'da - her yerde kömür yatakları, ki bu kömürün bir ürünüdür. tropikal orman, her yerde ılık su deniz faunası vardı. O zaman güneş ışınları doğrudan dünyaya nüfuz etmedi, ancak buharlar aracılığıyla belirli bir açıyla kırıldı ve onu şimdikinden farklı bir şekilde aydınlattı: gece o kadar karanlık ve o kadar uzun değildi ve gün o kadar parlak değildi. . Günler bugünden kısaydı. Ne kış ne de yaz vardı, bunun için henüz astronomik ve jeofizik bir sebep yok. Kömür yatakları, yıllık halkaları olmayan ağaçlardan oluşur, yapıları çimen gibi boru şeklindedir ve halka şeklinde değildir. Yani mevsimler yoktu. Sera etkisi nedeniyle de iklim bölgeleri yoktu.

Modern paleontoloji, Kambriyen döneminin tüm canlı organizma türlerini yeterince inceledi: yaklaşık bin farklı yumuşakça türü, ancak ilk bitki örtüsünün ve hatta ilk yumuşakçaların Archean döneminin sonunda ortaya çıktığına inanmak için nedenler var.

Sonraki Silüriyen dönemde yumuşakça sayısı 10.000 çeşide çıkar ve Devoniyen döneminde yumuşakçalardan yumuşakçalara geçiş formu olarak akciğerli balıklar yani omurgası olmayan ancak kabukla kaplı balıklar ortaya çıkar. balık. Hem solungaçları hem de akciğerleri ile nefes aldılar. Kara sakini olmaya çalışıyorlar ama bunu yapmak zorunda değiller. Denizden karaya geçiş amfibi kertenkele gibi omurgalılar sınıfından amfibiler tarafından gerçekleştirilecektir.

Kertenkelelerin ilk temsilcisi - archosaurus - Paleozoik'in sonunda ortaya çıkar, Triyas döneminde Mezozoik çağın başında gelişir.

Paleozoik'in ayırt edici özellikleri:ışık karanlıktan ayrılmamıştır, ışık ve karanlık, gündüz ve gece arasındaki ara durum, Karbonifer'in başlangıcına kadar kısmen uzatılmıştır. Gökyüzünde hiçbir ışık görünmüyordu. Mevsimler ve iklim bölgeleri yoktu.

Kanıt: ilk göründükleri son Permiyen dönemi hariç, Paleozoik ağaçlarında büyüme halkalarının olmaması, o zamandan beri borumsu bir gövde yapısına sahip tüm otsu ağaçların ortadan kaybolması; kutuplar da dahil olmak üzere dünyanın tüm yüzeyinde tropik bitki örtüsünün dağılımı; dünyanın her yerinde aynı sıcağı seven fauna; Güneşin doğrudan ışınlarına uyum sağlayamayan ve doğal olarak kömürleşen ve sıcak bir yaz mevsiminde çimenlerin kavrulması gibi ultraviyole ve güneş radyasyonundan ölen otsu ormanların ölümü sonucunda devasa miktarlarda kömür birikintilerinin oluşması. kuraklık.

Permiyen döneminden bu yana, iklim bölgelerine farklı şekillerde uyum sağlayan iklim bölgeleri ve geç flora ve fauna dağılımı ortaya çıkmaktadır.

Dünya'nın yaşamındaki bir sonraki dönem, tüm Mezozoik döneme, yani dönemlere karşılık gelir: Triyas, Jura ve Kretase. Hayvanlar aleminin altın çağıydı. Sürüngenlerin en çeşitli ve tuhaf biçimleri Dünya'da yaşıyordu. Hem denizlerde, hem karada hem de havadaydılar. Tüm böcek sınıfının Paleozoik'in sonunda ortaya çıktığı ve modern torunlarından birçok kez daha büyük oldukları belirtilmelidir.

İlk kuşlar Jura döneminde ortaya çıkar. Sadece niceliksel olarak değil, aynı zamanda çeşitli türlerde de çoğaldılar. Bir kuş türü, kendi özelliklerine sahip civcivler doğurdu, bu da yeni bir kuş türünün ortaya çıkmasına neden oldu ve bu türlerin de kendilerine pek benzemeyen civcivleri oldu. Canlıların çeşitli dünyası bu şekilde gelişti. Bazı anlarda kesinlikle şaşırtıcı başkalaşımlar oldu.

Paleontologlar, kuşların gelişiminin farklı aşamalarındaki birçok örneği bilirler ve aralarında tek bir ara tür yoktur: bunlar pterodaktiller, arkeopteriksler ve tamamen gelişmiş kuşlardır.

Pterodaktiller yarı kuş, yarı sürüngendir. Bu, ayak parmakları güçlü bir şekilde gelişmiş ve aralarında yarasa gibi ince tabakalar bulunan bir kertenkeledir. Ancak, her iki tarafında tüylerin büyüdüğü aynı uzun omurgayı koruyan yeni nesil, öncekilerden keskin bir şekilde farklıdır. Gövde ve kanatlar tüylerle kaplıydı, ancak pençeler dallara tutunmak için kanatlarda kaldı.

Archæopteryx'in başı, pterodactyl'den miras kalan, keskin büyük dişleri ve yumuşak dudakları olan canavarın ağzıdır. Ve sadece bir sonraki nesilde omur kuyruğu kaybolur ve kafa gagalı bir kuşun başı olur.

Son dönem geliyor - Neozoik. Tersiyer ve Buz (Kuvaterner) dönemlerini içerir. İnsan, Buz Devri'nin sonunda ortaya çıkıyor. Neozoik çağda memeliler ortaya çıktı. Bu neredeyse hayvanların modern dünyası. O dönemin faunası, buzulların dokunmadığı Afrika'da bir dereceye kadar görülebilir.

Birçoğu için en büyük soru maymunlar sorunudur. Bilim adamlarının çoğu, maymunun hiçbir şekilde insanın atası olamayacağına inanma eğilimindedir; ama bazıları ortak bir ata olması gerektiğini söylüyor. Ancak bu ortak ata henüz bulunamadı.

Dünyanın jeolojik tablosu

Dünya'da yaşamın ne zaman ortaya çıktığı sorusu her zaman sadece bilim adamlarını değil, tüm insanları endişelendirmiştir. Cevaplar

neredeyse tüm dinler. Hala kesin bir bilimsel cevabı olmasa da, bazı gerçekler az ya da çok sağlam temellere dayanan hipotezler yapmamızı sağlıyor. Grönland'da araştırmacılar bir kaya örneği buldular

küçük karbon inklüzyonları ile. Numunenin yaşı 3,8 milyar yıldan fazladır. Büyük olasılıkla karbon kaynağı bir tür organik maddeydi - böyle bir süre zarfında yapısını tamamen kaybetti. Bilim adamları, bu karbon yığınının Dünya'daki en eski yaşam izi olabileceğine inanıyor.

İlkel dünya neye benziyordu?

4 milyar yıl öncesine hızlıca ilerleyin. Atmosfer serbest oksijen içermez, sadece oksitlerin bileşimindedir. Rüzgârın ıslığı, lavla püsküren suyun tıslaması ve göktaşlarının Dünya yüzeyine çarpması dışında neredeyse hiç ses yok. Bitki yok, hayvan yok, bakteri yok. Belki de Dünya, üzerinde yaşam göründüğünde böyle görünüyordu? Bu sorun uzun süredir birçok araştırmacıyı endişelendiriyor olsa da bu konudaki görüşleri oldukça farklı. O zamanın Dünya'sındaki koşullar kayalarla kanıtlanabilirdi, ancak jeolojik süreçler ve yer kabuğunun hareketleri sonucunda uzun süredir yok edilmişlerdir.

Bu yazıda, modern bilimsel fikirleri yansıtan, yaşamın kökenine ilişkin birkaç hipotezden kısaca bahsedeceğiz. Hayatın kökeni alanında tanınmış bir uzman olan Stanley Miller'a göre, organik moleküllerin kendi kendilerini yeniden üretebilecek yapılara dönüştüğü andan itibaren yaşamın kökeni ve evriminin başlangıcı hakkında konuşulabilir. Ancak bu başka soruları da gündeme getiriyor: Bu moleküller nasıl oluştu; neden kendilerini yeniden üretebildiklerini ve canlı organizmaları meydana getiren yapılara bir araya gelebildiklerini; bunun şartları nelerdir?

Bir hipoteze göre, yaşam bir buz parçasında başladı. Birçok bilim adamı atmosferdeki karbondioksit varlığının sera koşullarını sürdürdüğüne inansa da, diğerleri kışın Dünya'ya hakim olduğuna inanıyor. Düşük sıcaklıklarda, tüm kimyasal bileşikler daha kararlıdır ve bu nedenle yüksek sıcaklıklarda olduğundan daha büyük miktarlarda birikebilir. Uzayda taşınan meteor parçaları, hidrotermal bacalardan çıkan emisyonlar ve atmosferdeki elektrik deşarjları sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar, amonyak ve formaldehit ve siyanür gibi organik bileşiklerin kaynaklarıydı. Okyanusların suyuna girerken onunla birlikte dondular. Buz tabakasında organik maddelerin molekülleri birbirine yaklaşarak glisin ve diğer amino asitlerin oluşumuna yol açan etkileşimlere girdiler. Okyanus, yeni oluşan bileşikleri ultraviyole radyasyon tarafından yok edilmekten koruyan buzla kaplıydı. Bu buz dünyası, örneğin gezegene büyük bir göktaşı düştüğünde eriyebilir (Şekil 1).

Charles Darwin ve çağdaşları, yaşamın bir su kütlesinden kaynaklanmış olabileceğine inanıyorlardı. Bu bakış açısı birçok bilim adamı tarafından hala savunulmaktadır. Kapalı ve nispeten küçük bir su kütlesinde, içine akan suların getirdiği organik madde gerekli miktarlarda birikebilir. Daha sonra bu bileşikler, reaksiyonlar için katalizör olabilecek katmanlı minerallerin iç yüzeylerinde daha da yoğunlaştırıldı. Örneğin, bir mineralin yüzeyinde karşılaşan iki fosfaldehit molekülü, ribonükleik asidin olası bir öncüsü olan fosforile bir karbonhidrat molekülü oluşturmak üzere birbiriyle reaksiyona girdi (Şekil 2).

Ya da belki volkanik aktivite alanlarında yaşam ortaya çıktı? Oluşumundan hemen sonra Dünya, ateş püskürten bir magma topuydu. Volkanik patlamalar sırasında ve erimiş magmadan salınan gazlarla, organik moleküllerin sentezi için gerekli olan çeşitli kimyasallar dünya yüzeyine getirildi. Böylece, bir kez katalitik pirit mineralinin yüzeyinde bulunan karbon monoksit molekülleri, metil grupları olan bileşiklerle reaksiyona girebilir ve daha sonra diğer organik bileşiklerin sentezlendiği asetik asit oluşturabilir (Şekil 3).

İlk kez, Amerikalı bilim adamı Stanley Miller, 1952'de ilkel Dünya'da olanları simüle ederek laboratuvar koşullarında organik moleküller - amino asitler - elde etmeyi başardı. Sonra bu deneyler bir sansasyon haline geldi ve yazarları dünya çapında ün kazandı. Halen Kaliforniya Üniversitesi'nde prebiyotik (yaşam öncesi) kimyası üzerine araştırma yapmaya devam etmektedir. İlk deneyin gerçekleştirildiği kurulum, birinde 100.000 V'luk bir voltajda güçlü bir elektrik boşalması elde etmenin mümkün olduğu bir şişe sistemiydi.

Miller bu şişeyi ilkel Dünya atmosferinde bulunan doğal gazlarla - metan, hidrojen ve amonyak ile doldurdu. Aşağıdaki şişe, okyanusu simüle eden az miktarda su içeriyordu. Bir elektrik boşalması, gücünde yıldırıma yakındı ve Miller, etkisi altında, daha sonra suya girdikten sonra birbirleriyle reaksiyona girecek ve daha karmaşık moleküller oluşturacak kimyasal bileşiklerin oluşmasını bekliyordu.

Sonuç tüm beklentileri aştı. Akşam tesisatı kapatan ve ertesi sabah geri dönen Miller, şişedeki suyun sarımsı bir renk aldığını gördü. Oluşan şey, proteinlerin yapı taşları olan bir amino asit suyuydu. Böylece bu deney, canlının temel bileşenlerinin ne kadar kolay oluşabileceğini gösterdi. Tek gereken bir gaz karışımı, küçük bir okyanus ve küçük bir şimşekti.

Diğer bilim adamları, Dünya'nın eski atmosferinin Miller'ın modellediği atmosferden farklı olduğuna ve büyük olasılıkla karbondioksit ve nitrojenden oluştuğuna inanma eğilimindedir. Kimyagerler bu gaz karışımını ve Miller'ın deney düzeneğini kullanarak organik bileşikler yapmaya çalıştılar. Bununla birlikte, sudaki konsantrasyonları, sanki bir yüzme havuzunda bir damla gıda boyası çözülmüş gibi önemsizdi. Doğal olarak, böylesine seyreltik bir çözeltide yaşamın nasıl ortaya çıkabileceğini hayal etmek zor.

Gerçekten de, birincil organik madde rezervlerinin yaratılmasına karasal süreçlerin katkısı çok önemsizse, o zaman nereden geldi? Belki uzaydan? Asteroitler, kuyruklu yıldızlar, göktaşları ve hatta gezegenler arası toz parçacıkları, amino asitler de dahil olmak üzere organik bileşikler taşıyabilir. Bu dünya dışı nesneler, yaşamın kökeni için birincil okyanusa veya küçük bir su kütlesine girmek için yeterli organik bileşik sağlayabilir.

Birincil organik maddenin oluşumundan başlayıp yaşamın bu şekilde ortaya çıkmasıyla biten olayların sırası ve zaman aralığı, pek çok araştırmacıyı ve ne sorusunu endişelendiren bir sır olarak kalır ve muhtemelen sonsuza kadar kalacaktır. aslında, hayatı düşünün.

Şu anda, yaşamın birkaç bilimsel tanımı var, ancak hepsi doğru değil. Bazıları o kadar geniştir ki, altlarına ateş veya mineral kristalleri gibi cansız nesneler düşer. Diğerleri çok dardır ve onlara göre yavru vermeyen katır canlı sayılmaz.

En başarılı olanlardan biri, yaşamı, Darwinci evrim yasalarına göre hareket edebilen, kendi kendini idame ettirebilen bir kimyasal sistem olarak tanımlar. Bu, öncelikle, yaşayan bir grup bireyin, ebeveynlerinin özelliklerini miras alan kendilerine benzer torunlar üretmesi gerektiği anlamına gelir. İkincisi, torun nesillerinde, mutasyonların sonuçları ortaya çıkmalıdır - sonraki nesiller tarafından miras alınan ve popülasyon değişkenliğine neden olan genetik değişiklikler. Üçüncüsü, bazı bireylerin diğerlerine göre avantaj elde ettiği ve değişen koşullarda hayatta kalarak yavrular verdiği bir doğal seçilim sisteminin işlemesi gereklidir.

Canlı bir organizmanın özelliklerini taşıması için sistemin hangi unsurları gerekliydi? Çok sayıda biyokimyacı ve moleküler biyolog, RNA moleküllerinin gerekli özelliklere sahip olduğuna inanıyor. RNA - ribonükleik asitler - özel moleküllerdir. Bazıları çoğalabilir, mutasyona uğrayabilir, böylece bilgi aktarabilir ve bu nedenle doğal seçilime katılabilirler. Doğru, bilim adamları yakın gelecekte böyle bir işleve sahip bir RNA parçasının bulunacağını umsalar da, çoğaltma sürecini kendileri katalize edemiyorlar. Diğer RNA molekülleri, genetik bilgiyi "okuma" ve üçüncü tip RNA moleküllerinin yer aldığı protein moleküllerinin sentezinin gerçekleştiği ribozomlara aktarma ile ilgilidir.

Böylece en ilkel canlı sistemi, ikiye katlanan, mutasyona uğrayan ve doğal seçilime tabi olan RNA molekülleri tarafından temsil edilebilirdi. Evrim sürecinde, RNA temelinde, genetik bilginin koruyucuları olan özel DNA molekülleri ortaya çıktı ve şu anda bilinen tüm biyolojik moleküllerin sentezi için katalizörlerin işlevlerini üstlenen daha az özelleşmiş protein molekülleri yoktu.

Zamanın bir noktasında, DNA, RNA ve proteinden oluşan bir "canlı sistem", lipid bir zardan oluşan bir kesenin içine sığınmış ve bu yapı, dış etkilerden daha korunaklı olarak, ortaya çıkan ilk hücreler için prototip görevi görmüştür. modern dünyada bakteriler, arkeler ve ökaryotlar tarafından temsil edilen yaşamın üç ana dalına. Bu tür birincil hücrelerin ortaya çıkış tarihi ve sırasına gelince, bu bir sır olarak kalıyor. Ek olarak, basit olasılık tahminlerine göre, organik moleküllerden ilk organizmalara evrimsel geçiş için yeterli zaman yoktur - ilk basit organizmalar çok aniden ortaya çıktı.

Uzun yıllar boyunca bilim adamları, Dünya'nın sürekli olarak büyük kuyruklu yıldızlar ve göktaşları ile çarpışmalara maruz kaldığı ve bu dönemin yaklaşık 3,8 milyar yıl önce sona erdiği dönemde yaşamın zorlukla ortaya çıkıp gelişebileceğine inanıyorlardı. Bununla birlikte, son zamanlarda, Grönland'ın güneybatısında bulunan Dünya üzerindeki en eski tortul kayaçlarda, en az 3,86 milyar yıllık karmaşık hücresel yapıların izleri bulundu. Bu, ilk yaşam biçimlerinin, gezegenimizin büyük kozmik cisimler tarafından bombardımanı durmadan milyonlarca yıl önce ortaya çıkmış olabileceği anlamına gelir. Ancak o zaman tamamen farklı bir senaryo mümkündür (Şekil 4).

Dünya'ya düşen uzay nesneleri, gezegenimizdeki yaşamın ortaya çıkmasında merkezi bir rol oynayabilir, çünkü bazı araştırmacılara göre bakteri gibi hücreler başka bir gezegende ortaya çıkabilir ve ardından asteroitlerle birlikte Dünya'ya gelebilir. Yaşamın dünya dışı kökeni lehine olan kanıtlardan biri, ALH84001 adlı patates şeklindeki bir göktaşının içinde bulundu. Başlangıçta, bu göktaşı Mars kabuğunun bir parçasıydı ve daha sonra yaklaşık 16 milyon yıl önce meydana gelen devasa bir asteroidin Mars'ın yüzeyiyle çarpışması sonucu meydana gelen patlama sonucu uzaya fırladı. Ve 13 bin yıl önce, güneş sistemi içinde uzun bir yolculuktan sonra, bir göktaşı şeklindeki Mars kayasının bu parçası, yakın zamanda keşfedildiği Antarktika'ya indi. İçindeki göktaşı üzerinde yapılan detaylı bir çalışma, fosilleşmiş bakterileri andıran çubuk şeklindeki yapıları ortaya çıkardı ve bu, Mars kabuğunun derinliklerinde yaşam olasılığı hakkında hararetli bilimsel tartışmalara yol açtı. Bu anlaşmazlıkları, ABD Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi'nin Mars'a gezegenler arası bir görev gerçekleştirerek Mars kabuğundan örnekler alıp Dünya'ya teslim edeceği 2005 yılına kadar çözmek mümkün olmayacak. Ve bilim adamları, mikroorganizmaların bir zamanlar Mars'ta yaşadığını kanıtlamayı başarırsa, o zaman yaşamın dünya dışı kökeni ve uzaydan yaşam getirme olasılığı hakkında daha büyük bir kesinlikle konuşmak mümkün olacaktır (Şekil 5).

Pirinç. 5. Kökenimiz mikroplardandır.

Eski yaşam formlarından bize neler miras kaldı? Aşağıdaki tek hücreli organizmaların insan hücreleriyle karşılaştırılması birçok benzerliği ortaya koymaktadır.

1. Cinsel üreme Alglerin iki özel üreme hücresi - gametler - çiftleşerek, her iki ebeveynden de genetik materyal taşıyan bir hücre oluşturur. Bu, şaşırtıcı bir şekilde, bir insan yumurtasının bir sperm tarafından döllenmesine benzer.

2. Kirpikler Tek hücreli bir paramesyumun yüzeyindeki ince kirpikler, minik kürekler gibi sallanır ve ona yiyecek aramada hareket sağlar. Benzer kirpikler insan solunum yolunu kaplar, mukus salgılar ve yabancı parçacıkları yakalar.

3. Diğer hücreleri yakalamak Amip, hücrenin bir kısmının uzaması ve uzamasıyla oluşan psödopodia ile çevreleyen yiyeceği emer. Bir hayvanda veya insan vücudunda, amoeboid kan hücreleri benzer şekilde psödopodumu tehlikeli bakterileri yutmak için genişletir. Bu sürece fagositoz denir.

4. Mitokondri İlk ökaryotik hücreler, amipin aerobik bakterilerin mitokondriye dönüşen prokaryotik hücrelerini yakalamasıyla ortaya çıktı. Ve bir hücrenin (pankreas) bakterileri ve mitokondrileri çok benzer olmasa da, tek bir işlevleri vardır - gıdayı oksitleme sürecinde enerji üretmek.

5. Kamçı İnsan sperminin uzun kamçısı, onun yüksek hızda hareket etmesini sağlar. Bakteriler ve tek hücreli ökaryotlar da benzer bir iç yapıya sahip kamçıya sahiptir. Dokuz diğeriyle çevrili bir çift mikrotübülden oluşur.

Dünyadaki yaşamın evrimi: basitten karmaşığa

Şu anda ve muhtemelen gelecekte bilim, Dünya'da ortaya çıkan ilk organizmanın - hayat ağacının üç ana dalının kaynaklandığı ata - neye benzediği sorusuna cevap veremeyecektir. Dallardan biri, hücreleri genetik materyal içeren oluşturulmuş bir çekirdeğe ve özel organellere sahip olan ökaryotlardır: enerji üreten mitokondri, vakuoller vb. Ökaryotik organizmalar algleri, mantarları, bitkileri, hayvanları ve insanları içerir.

İkinci dal bakteridir - belirgin bir çekirdeği ve organelleri olmayan prokaryotik (nükleer öncesi) tek hücreli organizmalar. Ve son olarak, üçüncü dal, hücreleri prokaryotlarınkilerle aynı yapıya sahip, ancak lipitlerin tamamen farklı bir kimyasal yapısına sahip olan arkea veya arkebakteri adı verilen tek hücreli organizmalardır.

Pek çok arkebakteri, son derece elverişsiz çevre koşullarında hayatta kalabilmektedir. Bazıları termofildir ve yalnızca diğer organizmaların basitçe öleceği 90 ° C ve hatta daha yüksek sıcaklığa sahip kaplıcalarda yaşarlar. Bu tür koşullarda kendilerini iyi hisseden bu tek hücreli organizmalar, demir ve kükürt içeren maddelerin yanı sıra diğer canlılar için toksik olan bir takım kimyasal bileşikleri de tüketirler. Bilim adamlarına göre, bulunan termofilik arkebakteriler son derece ilkel organizmalardır ve evrimsel açıdan Dünya'daki en eski yaşam biçimlerinin yakın akrabalarıdır.

İlginç bir şekilde, yaşamın her üç dalının da atalarına en çok benzeyen modern temsilcileri, hala yüksek sıcaklıklara sahip yerlerde yaşıyor. Buna dayanarak, bazı bilim adamları, yaşamın büyük olasılıkla yaklaşık 4 milyar yıl önce okyanusun dibinde, metaller ve yüksek enerjili maddeler açısından zengin akarsular püskürten kaplıcaların yakınında ortaya çıktığına inanma eğilimindedir. Birbirleriyle ve o zamanlar steril olan okyanusun suyuyla etkileşime giren, çok çeşitli kimyasal reaksiyonlara giren bu bileşikler, temelde yeni moleküllerin ortaya çıkmasına neden oldu. Böylece, on milyonlarca yıl boyunca bu "kimyasal mutfakta" en büyük yemek hazırlandı - hayat. Ve yaklaşık 4,5 milyar yıl önce, Prekambriyen dönemi boyunca yalnız varlıkları devam eden tek hücreli organizmalar Dünya'da ortaya çıktı.

Çok hücreli organizmalara yol açan evrim patlaması çok daha sonra, yarım milyar yıldan biraz daha uzun bir süre önce gerçekleşti. Mikroorganizmaların boyutları milyarlarcasını tek bir damla suya sığdıracak kadar küçük olmasına rağmen, yaptıkları işin ölçeği çok büyüktür.

Başlangıçta dünya atmosferinde ve Dünya Okyanusunda serbest oksijen bulunmadığına ve bu koşullar altında sadece anaerobik mikroorganizmaların yaşadığına ve geliştiğine inanılmaktadır. Canlıların evriminde özel bir adım, ışık enerjisini kullanarak karbondioksiti diğer mikroorganizmalar için besin görevi gören karbonhidrat bileşiklerine dönüştüren fotosentetik bakterilerin ortaya çıkmasıydı. İlk fotosentetikler metan veya hidrojen sülfit yayarsa, bir zamanlar ortaya çıkan mutantlar fotosentez sürecinde oksijen üretmeye başladılar. Atmosferde ve sularda oksijen birikmesiyle, yıkıcı olduğu anaerobik bakteriler anoksik nişleri işgal etti.

Avustralya'da bulunan 3.46 milyar yıllık eski fosillerde, ilk fotosentetik mikroorganizmalar olan siyanobakterilerin kalıntıları olduğuna inanılan yapılar keşfedildi. Anaerobik mikroorganizmaların ve siyanobakterilerin eski hakimiyeti, kirlenmemiş tuzlu su kütlelerinin sığ kıyı sularında bulunan stromatolitlerle kanıtlanmaktadır. Şekil olarak büyük kayalara benzerler ve yaşamsal aktivitelerinin bir sonucu olarak oluşan kireçtaşı veya dolomit kayalarında yaşayan ilginç bir mikroorganizma topluluğunu temsil ederler. Yüzeyden birkaç santimetre derinliğe kadar, stromatolitler mikroorganizmalarla doyurulur: oksijen üreten fotosentetik siyanobakteriler en üst katmanda yaşar; oksijene bir dereceye kadar toleranslı olan ve ışığa ihtiyaç duymayan bakteriler daha derinlerde bulunur; alt tabaka ise sadece oksijenin yokluğunda yaşayabilen bakterileri içerir. Farklı katmanlarda bulunan bu mikroorganizmalar, aralarında besin dahil olmak üzere karmaşık ilişkilerle birleşen bir sistem oluşturur. Mikrobiyal filmin arkasında, ölü mikroorganizma kalıntılarının suda çözünmüş kalsiyum karbonat ile etkileşimi sonucu oluşan bir kaya bulunur. Bilim adamları, ilkel Dünya'da kıtalar olmadığında ve okyanus yüzeyinin üzerinde yalnızca volkan takımadalarının yükseldiği zamanlarda, sığ suların stromatolitlerde bol olduğuna inanıyorlar.

Fotosentetik siyanobakterilerin hayati aktivitesi sonucunda oksijen okyanusta ortaya çıktı ve bundan yaklaşık 1 milyar yıl sonra atmosferde birikmeye başladı. İlk olarak, oluşan oksijen, suda çözünen demir ile etkileşime girerek, yavaş yavaş dibe çöken demir oksitlerin ortaya çıkmasına neden oldu. Böylece milyonlarca yıl boyunca, mikroorganizmaların katılımıyla, bugün çeliğin eritildiği büyük demir cevheri yatakları ortaya çıktı.

Daha sonra, okyanuslardaki ana demir oksitlendiğinde ve artık oksijeni bağlayamadığında, gaz halinde atmosfere kaçtı.

Fotosentetik siyanobakteriler, karbondioksitten belirli bir enerji açısından zengin organik madde kaynağı oluşturduktan ve dünyanın atmosferini oksijenle zenginleştirdikten sonra, yalnızca oksijen varlığında var olabilen yeni bakteriler - aeroblar ortaya çıktı. Organik bileşiklerin oksidasyonu (yanması) için oksijene ihtiyaçları vardır ve bu durumda alınan enerjinin önemli bir kısmı biyolojik olarak mevcut bir forma - adenozin trifosfata (ATP) dönüştürülür. Bu süreç enerjik olarak çok elverişlidir: bir glikoz molekülünün ayrışması sırasında, anaerobik bakteriler sadece 2 ATP molekülü alır ve oksijen kullanan aerobik bakteriler 36 ATP molekülü alır.

Aerobik bir yaşam tarzı için yeterli oksijenin ortaya çıkmasıyla birlikte, bakterilerin aksine bir çekirdeğe ve mitokondri, lizozomlar gibi organellere ve alglerde ve daha yüksek bitkilerde, kloroplastlara sahip olan ve fotosentetik reaksiyonların gerçekleştiği ökaryotik hücreler de ortaya çıktı. Ökaryotların ortaya çıkışı ve gelişimi ile ilgili olarak, yaklaşık 30 yıl önce Amerikalı araştırmacı L. Margulis tarafından ifade edilen ilginç ve sağlam temellere dayanan bir hipotez vardır. Bu hipoteze göre, ökaryotik hücrede enerji fabrikaları olarak görev yapan mitokondriler aerobik bakteriler, bitki hücrelerinde fotosentezin gerçekleştiği kloroplastlar ise muhtemelen yaklaşık 2 milyar yıl önce ilkel amipler tarafından emilen siyanobakterilerdir. Karşılıklı yararlı etkileşimlerin bir sonucu olarak, emilen bakteriler iç ortakyaşarlar haline geldiler ve onları emen hücre ile ökaryotik hücre olan kararlı bir sistem oluşturdular.

Farklı jeolojik çağlara ait kayalarda bulunan canlılara ait fosil kalıntıları üzerinde yapılan araştırmalar, ökaryotik canlıların ortaya çıkışından yüz milyonlarca yıl sonra, bunların maya gibi mikroskobik küresel tek hücreli organizmalar tarafından temsil edildiğini ve evrimsel gelişimlerinin çok hızlı ilerlediğini göstermiştir. yavaş yürüyüş. Ancak 1 milyar yıldan biraz daha uzun bir süre önce, yaşamın evriminde keskin bir sıçramaya işaret eden birçok yeni ökaryotik tür ortaya çıktı.

Her şeyden önce, bu cinsel üremenin ortaya çıkmasından kaynaklanıyordu. Ve eğer bakteriler ve tek hücreli ökaryotlar ürerlerse, kendilerinin genetik olarak özdeş kopyalarını üretirler ve cinsel eşe ihtiyaç duymazlar, o zaman daha yüksek düzeyde organize olmuş ökaryotik organizmalarda eşeyli üreme aşağıdaki gibi gerçekleşir. Tek bir kromozom setine sahip iki haploid ebeveyn eşey hücresi, her iki partnerin genleriyle çift kromozom setine sahip bir zigot oluşturmak üzere birleşerek yeni gen kombinasyonları için fırsatlar yaratır. Cinsel üremenin ortaya çıkışı, evrim alanına giren yeni organizmaların ortaya çıkmasına neden oldu.

Dünyadaki yaşamın tüm varlığının dörtte üçü boyunca, insanlar da dahil olmak üzere oldukça organize organizmaların ortaya çıkmasına yol açan, evrimde niteliksel bir sıçrama gerçekleşene kadar, yalnızca mikroorganizmalar tarafından temsil edildi. Dünya üzerindeki yaşam tarihindeki ana kilometre taşlarını azalan bir çizgide izleyelim.

1.2 milyar yıl önce, eşeyli üremenin ortaya çıkması nedeniyle ve son derece organize yaşam biçimlerinin - bitkiler ve hayvanlar - ortaya çıkmasıyla belirginleşen bir evrim patlaması yaşandı.

Eşeyli üreme sırasında ortaya çıkan karışık genotipte yeni varyasyonların oluşumu, yeni yaşam formlarının biyoçeşitliliği şeklinde kendini gösterdi.

Karmaşık bir şekilde organize olmuş ökaryotik hücreler, 2 milyar yıl önce, tek hücreli organizmaların diğer prokaryotik hücreleri emerek yapılarını karmaşıklaştırmasıyla ortaya çıktı. Bazıları - aerobik bakteriler - mitokondriye - oksijen solunumunun enerji istasyonlarına dönüştü. Diğerleri - fotosentetik bakteriler - konakçı hücre içinde fotosentez yapmaya başladı ve alg ve bitki hücrelerinde kloroplast oldu. Bu organellere ve genetik materyal de dahil olmak üzere iyi tanımlanmış bir çekirdeğe sahip ökaryotik hücreler, küflerden insanlara kadar tüm modern karmaşık yaşam biçimlerini oluşturur.

3,9 milyar yıl önce, muhtemelen modern bakterilere ve arkebakterilere benzeyen tek hücreli organizmalar ortaya çıktı. Hem eski hem de modern prokaryotik hücreler yapı olarak nispeten basittir: iyi biçimlendirilmiş bir çekirdeğe ve özel organellere sahip değildirler, jöle benzeri sitoplazmaları DNA makromolekülleri içerir - genetik bilgi taşıyıcıları ve protein sentezinin gerçekleştiği ribozomlar ve enerji hücreyi çevreleyen sitoplazmik zarda üretilir.

4 milyar yıl önce, RNA gizemli bir şekilde ortaya çıktı. İlkel dünyada ortaya çıkan daha basit organik moleküllerden oluşmuş olması mümkündür. Antik RNA moleküllerinin, genetik bilgi taşıyıcıları ve katalitik proteinlerin işlevlerine sahip olduklarına, replikasyon yapabildiklerine (kendini ikiye katlama), mutasyona uğradıklarına ve doğal seçilime tabi tutulduklarına inanılmaktadır. Modern hücrelerde RNA bu özelliklere sahip değildir veya göstermez, ancak genetik bilginin DNA'dan protein sentezinin gerçekleştiği ribozomlara aktarılmasında aracı olarak çok önemli bir rol oynar.

A.L. Prohorov
Richard Monasterski'nin bir makalesine dayanmaktadır.
National Geographic Dergisi'nde 1998 #3

İlk organizmalar

ırklar arkea Ve erken Proterozoyik büyük ölçüde değişmiş bir halde bize geldi. Yüksek basınçlar ve sıcaklıklar, eski yaşamın tüm izlerini yok ederek kayanın orijinal görünümünü değiştirmiştir. Bu nedenle, eski hayvan ve bitki dünyasının incelenmesi, muazzam zorluklarla ilişkilidir. Bununla birlikte, geçen yüzyılda, enstrümanların yardımıyla, görünüşte bir şey açıklığa kavuşturuldu. dünyadaki en eski organizmalar.

Arizona Üniversitesi'ndeki (ABD) bilim adamları, bir elektron mikroskobu kullanarak, Onverwacht Suite'in (Rodezya) 3,2 milyar yıldan daha eski olan arduvazlarının kimyasal ve izotopik analizlerini kullanarak binlerce küçük küresel, lifli ve kabuklu oluşum buldular. içlerinde şekillendirilmiş formlar. Parçacık boyutları 0.01 mm'yi geçmedi. Çalışmalar, numunelerin yabancı organizmalar tarafından kontaminasyon olasılığını ortadan kaldıran özel donanımlı bir laboratuvarda gerçekleştirildi. Bilim adamları, bulunan oluşumların tek hücreli alglerin fosilleşmiş kalıntıları olduğuna inanıyor. Ancak diğer araştırmacılar, bu oluşumların biyolojik olmayan bir kökene sahip olabileceğine inanarak bulgularını eleştiriyor.

Mutlak yaşı 2,7-3,1 milyar yıl olan kayalardaki benzer alg ve bakteri kalıntıları, Kuzey Amerika, Orta Afrika ve Avustralya'nın silisli ve demirli şeyllerinde bulunmuştur. Bu bulgular gösteriyor ki Archean döneminin başlangıcına kadar kimyasal evrim bitti ve biyolojik evrim başladı.

Bulgulara dayanarak, zaten okyanuslarda olduğu varsayılabilir. Archean ve Erken Proterozoik çağlar en basit tek hücreli organizmaların hakimiyetindedir: bakteriler, algler, mantarlar, protozoa. Archean'da, ilk organizmalar çeşitli beslenme biçimlerine uyum sağlar. Bazı organizmalar, fotosentez sürecinde su, karbondioksit ve inorganik tuzlardan (ototrofik) besinleri asimile ettiler; diğerleri ya ototroflar (heterotroflar) pahasına yaşadılar ya da çürüyen organik artıklarla (saprofajlar) beslendiler. Organik dünya, bitkiler krallığına ve hayvanlar krallığına bölündü.

Erken Proterozoik'te, görünüşe göre, ilk çok hücreli organizmalar ortaya çıktı. Bunlar, açıkça farklılaşmış dokuları olmayan en ilkel formlardır. Bunlar, özellikle, bentik bağlı bir yaşam tarzına öncülük eden sünger tipi - suda yaşayan organizmaların bir temsilcisini içerir. Süngerlerin şekli değişkendir, silindire, kadehe, bardağa, topa benzeyebilir. Bir hayvanın yumuşak dokusunda spiküllerden oluşan organik veya mineral bir iskelet bulunur. Süngerlerin temsilcileri hala gezegenimizin denizlerinde ve okyanuslarında yaşıyor, ancak ilk ilkel süngerler uzun zaman önce öldü ve bize yalnızca fosil halde geldi.

Bir süre sonra, bağırsak tipinin temsilcileri ortaya çıkar. Zaten doku ve organların farklılaşması var. Bağırsak boşluklarının temsilcileri ve süngerler günümüze kadar gelmiştir ve denizlerde, okyanuslarda ve hatta tatlı su kütlelerinde geniş çapta yerleşmişlerdir.Bunların arasında bizim için iyi bilinen mercanlar, denizanası ve hidralar vardır.

bitkilerden Archean ve erken Proterozoyik'te aktif olarak gelişiyor mavi yeşil algler. İnce eşmerkezli tabakalanma ile karakterize edilen küresel, mantar biçimli ve sütunlu kalkerli cisimler şeklindeki bu alglerin kalıntıları genellikle Proterozoik kayaçlarda bulunur. Dünyadaki organik yaşamın ilk temsilcilerinin kesin olarak olduğuna inanılıyor. mavi yeşil algler . Geçen yüzyılda Moskova Devlet Üniversitesi'nde yapılan deneyler, diğer bitki ve hayvanlar için "kontrendike" koşullarda var olabileceklerini gösterdi. Hermetik olarak kapatılmış bir cam kasede, bu algler 16 yıldan fazla yaşadı! Bu tür cam topların diğer tüm sakinleri hızla öldü, bazı bakteriler 12 yıl "tutuldu", sadece mavi-yeşil olanlar hayatta kaldı. Bu da oksijensiz bir ortamda bile gelişebileceklerini kanıtlıyor.

Bu alglerin inanılmaz uyarlanabilirliği, artık buzlu Kuzey Kutbu'nda, sıcak gayzerlerde, Ölü Deniz'in dibinde, petrol kaynaklarında, 5000 metreden daha yüksek dağlarda bulunmalarından açıkça görülmektedir. Bunlar, atom ve hidrojen bombalarının patlamalarından sağ kurtulan tek canlı organizmalardır. Nükleer reaktörlerin içinde bile bulunurlar. Böylesine şaşırtıcı bir dayanıklılık, bazı bilim insanlarının doğaüstü bir köken hakkında spekülasyon yapmasına yol açtı. mavi-yeşil algler. Her ne olursa olsun, bunlar yalnızca eski okyanuslarda değil, karada da ortaya çıkan ilk organizmalardır.

Amerikalı profesör E. Barghorn tarafından yapılan bir araştırma şunu gösterdi: mavi yeşil algler sudan gaz halindeki oksijeni ödünç alan ilk kişilerdi. Kolonilerinin yakınındaki okyanuslarda, oksijenle doymuş bir tür “sulu” atmosfer yaratıldı. Bu oksijen ilk deniz organizmaları (sölenteratlar, süngerler) tarafından solunmuştur. Yavaş yavaş oksijen atmosfere salınarak onu doldurmaya başladı. Canlılık sayesinde mavi-yeşil algler gezegenimizde oluşmaya başladı oksijen atmosferi.

Yaşamın gelişim tarihi verilere göre incelenir. jeoloji Ve paleontoloji, çünkü canlı organizmalar tarafından üretilen birçok fosil kalıntısı yer kabuğunun yapısında korunmuştur. Eski denizlerin yerine, kalkerli kabukların dip tortularını ve eski organizmaların silikon iskeletlerini temsil eden devasa tebeşir, kumtaşları ve diğer mineral katmanlarını içeren tortul kayaçlar oluştu. Organik madde içeren karasal kayaçların yaşını belirlemede güvenilir yöntemler de vardır. Radyoizotop yöntemi genellikle, zamanla düzenli olarak değişen uranyum, karbon vb. Bileşimindeki radyoaktif izotopların içeriğinin ölçülmesine dayanarak kullanılır.

Hemen not edelim ki, Dünya'daki yaşam formlarının gelişimi, yer kabuğunun yapısının ve topografyasının jeolojik olarak yeniden yapılandırılmasına, kıtaların ve okyanusların sınırlarında, atmosferin bileşiminde, sıcaklıktaki değişikliklerle paralel gitti. dünyanın yüzeyi ve diğer jeolojik faktörler. Bu değişiklikler, biyolojik evrimin yönünü ve dinamiklerini belirleyici ölçüde belirledi.

Dünya'daki ilk yaşam izleri yaklaşık 3,6-3,8 milyar yıl öncesine kadar uzanıyor. Böylece yaşam, yer kabuğunun oluşumundan kısa bir süre sonra ortaya çıktı. Dünya tarihindeki en önemli jeobiyolojik evrim olaylarına göre, geniş zaman aralıkları - dönemler, içlerinde - dönemler, dönemler içinde - dönemler vb. Daha fazla netlik için, yaşam takvimini, bir ayın 300 milyon yıllık gerçek zamana karşılık geldiği koşullu bir yıllık döngü olarak gösterelim (Şekil 6.2). O zaman Dünya'daki yaşamın tüm gelişim dönemi, ilk proto-hücrelerin oluştuğu "1 Ocak"tan (3600 milyon yıl önce) "31 Aralık"a (sıfır yıl) kadar takvimimizin koşullu bir yılı olacaktır. yaşıyoruz Gördüğünüz gibi, jeolojik zamanı ters sırada saymak adettendir.

(1) Arkea

Archean dönemi(eski yaşam dönemi) - 3600 ila 2600 milyon yıl önce, 1 milyar yıllık uzunluk - tüm yaşam tarihinin yaklaşık dörtte biri (geleneksel takvimimizde bu "Ocak", "Şubat", "Mart " ve "Nisan"ın birkaç günü).

İlkel yaşam, okyanusların sularında ilkel protohücreler şeklinde vardı. Dünya atmosferinde hala oksijen yoktu, ancak suda serbest organik maddeler vardı, bu nedenle ilk bakteri benzeri organizmalar heterotrofik olarak beslendi: hazır organik maddeyi emdiler ve fermantasyon yoluyla enerji aldılar. Ototrofik kemosentetik bakteriler veya onların yeni formları olan arkeler, 120°C'ye kadar sıcaklıklarda hidrojen sülfit ve diğer gazlar açısından zengin kaplıcalarda yaşayabilir. Organik maddenin birincil rezervleri tükenirken, ototrofik fotosentetik hücreler ortaya çıktı. Kıyı bölgelerinde bakteriler karaya salındı ​​ve toprak oluşmaya başladı.

Suda ve atmosferde (fotosentetik bakterilerden) serbest oksijenin ortaya çıkması ve karbondioksitin birikmesiyle, daha üretken bakterilerin gelişmesi için fırsatlar yaratılır, ardından gerçek bir çekirdeğe ve organellere sahip ilk ökaryotik hücreler gelir. Daha sonra bunlardan çeşitli protistler (tek hücreli protozoalar) ve ardından bitkiler, mantarlar ve hayvanlar gelişti.

Böylece Archean döneminde, okyanuslarda farklı beslenme ve enerji kaynağına sahip pro- ve ökaryotik hücreler ortaya çıktı. Çok hücreli organizmalara geçiş için ön koşullar.

(2) Proterozoik

Proterozoik dönem(erken yaşam dönemi), 2600 ila 570 milyon yıl öncesinden, yaklaşık 2 milyar yılı kapsayan, yani tüm yaşam tarihinin yarısından fazlasını kapsayan en uzun dönemdir.

Pirinç. 6.2. Dünyadaki yaşamın gelişim dönemleri ve dönemleri

Yoğun dağ inşa süreçleri, okyanus ve kara oranını değiştirmiştir. Proterozoyik'in başlangıcında, Dünya'nın, atmosferin bileşimindeki ve güneş ısısı için şeffaflığındaki bir değişikliğin neden olduğu ilk buzullaşmaya uğradığı varsayımı var. İşlerini yapan birçok öncü organizma grubu öldü ve onların yerine yenileri geldi. Ancak genel olarak biyolojik dönüşümler çok yavaş ve kademeli olarak gerçekleşti.

Proterozoyik'in ilk yarısı tamamen çiçek açmıştı ve prokaryotların - bakteri ve arkea - hakimiyetiydi. Şu anda, nesilden nesile dibe yerleşen okyanusların demir bakterileri, büyük tortul demir cevheri yatakları oluşturur. Bunların en büyüğü Kursk ve Krivoy Rog yakınlarında biliniyor. Ökaryotlar esas olarak alglerle temsil edildi. Çok hücreli organizmalar azdı ve çok ilkeldi.

Yaklaşık 1000 milyon yıl önce, alglerin fotosentetik faaliyetleri sonucunda oksijen birikim hızı hızla artmaktadır. Bu aynı zamanda, şimdiye kadar oksijen kütlesini emmiş olan yer kabuğundaki demirin oksidasyonunun tamamlanmasıyla da kolaylaştırılır. Sonuç olarak, protozoa ve çok hücreli hayvanların hızlı gelişimi başlar. Proterozoik çağın son çeyreği, bu ve benzeri bağırsak hayvanları o dönemde yaşamın baskın ve en ilerici biçimini oluşturduğu için "denizanası çağı" olarak bilinir.

Yaklaşık 700 milyon yıl önce, gezegenimiz ve sakinleri ikinci bir buzul çağı yaşıyor ve bundan sonra yaşamın ilerici gelişimi daha dinamik hale geliyor. Sözde Vendian döneminde, birkaç yeni çok hücreli hayvan grubu ortaya çıktı, ancak yaşam hala denizlerde yoğunlaştı.

Proterozoik dönemin sonunda, atmosferde triatomik oksijen O3 birikti. Bu, güneş ışığının ultraviyole ışınlarını emen ozondur. Ozon kalkanı, güneş radyasyonunun mutajenite seviyesini azalttı. Diğer neoplazmlar çok sayıda ve çeşitliydi, ancak doğaları gereği daha az radikaldi - zaten oluşturulmuş biyolojik krallıklar (bakteriler, arkeler, protistler, bitkiler, mantarlar, hayvanlar) ve ana tipler içinde.

Böylece Proterozoik dönemde prokaryotların hakimiyetinin yerini ökaryotların hakimiyeti almış, tek hücrelilikten çok hücreliliğe radikal bir geçiş olmuş ve hayvanlar aleminin ana türleri oluşmuştur. Ancak bu karmaşık yaşam biçimleri, yalnızca denizlerde bulunuyordu.

O zamanlar dünya karaları büyük bir kıtayı temsil ediyordu; jeologlar ona Paleopangea adını verdiler. Gelecekte, yerkabuğunun küresel levha tektoniği ve buna bağlı olarak kıtaların kayması, karasal yaşam formlarının evriminde büyük rol oynayacaktır. Bu arada, Proterozoik'te kıyı bölgelerinin kayalık yüzeyi yavaş yavaş toprak, bakteri, alt alglerle kaplandı ve ekolojik nişlerinde hala mükemmel bir şekilde var olan nemli ovalara yerleşen en basit tek hücreli hayvanlar. Toprak hâlâ fatihlerini bekliyordu. Ve tarihi takvimimizde zaten "Kasım"ın başıydı. "Yeni Yıl"dan önce, bizim günlerimizden önce "iki aydan" daha az, sadece 570 milyon yıl vardı.

(3) Paleozoik

Paleozoik(eski yaşam dönemi) - 570 ila 230 milyon yıl önce, toplam uzunluk 340 milyon yıldır.

Sonraki yoğun dağ inşası dönemi, dünya yüzeyinin kabartmasında bir değişikliğe yol açtı. Paleopangea, Güney Yarımküre'deki dev kıta Gondwana'ya ve Kuzey Yarımküre'deki birkaç küçük kıtaya bölünmüştü. Eski kara alanları sular altındaydı. Bazı grupların nesli tükendi, ancak diğerleri adapte oldu ve yeni yaşam alanları geliştirdi.

Paleozoyikten başlayarak evrimin genel seyri Şekil 1'de gösterilmektedir. 6.3. Lütfen, Proterozoik'in sonunda ortaya çıkan organizmaların evrim yönlerinin çoğunun, yeni ortaya çıkan genç gruplarla bir arada var olmaya devam ettiğini, ancak birçoğunun hacmini azalttığını unutmayın.Doğa, değişen koşulları karşılamayan, ancak başarılı seçenekleri koruyanlardan ayrıldı. mümkün olduğunca, en çok uyarlananları seçer ve geliştirir ve ayrıca yeni formlar yaratır, aralarında kordalılar bulunur. Daha yüksek bitkiler ortaya çıkıyor - toprak fatihleri. Vücutları, toprağa iyi bir şekilde sabitlenmelerini ve topraktan nem ve mineralleri çıkarmalarını sağlayan bir kök ve bir gövdeye bölünmüştür.

Pirinç. 6.3. Proterozoyik'in sonundan günümüze kadar yaşayan dünyanın evrimsel gelişimi

Denizlerin alanı ya artar ya da azalır. Ordovisiyen sonunda, dünya okyanusunun seviyesinin düşmesi ve genel bir soğuma sonucunda, hem denizlerde hem de karada birçok organizma grubunun hızlı ve büyük bir yok oluşu yaşandı. Silüriyen'de Kuzey Yarımküre kıtaları, güney kıtası Gondwana ile paylaşılan süper kıta Laurasia'da birleşir. İklim daha kuru, daha ılıman ve daha sıcak hale gelir. Denizlerde zırhlı “balıklar” belirir, ilk eklemli hayvanlar karaya çıkar. Devoniyen'de karaların yeni yükselmesi ve denizlerin azalmasıyla iklim daha zıt hale gelir. Yerde yosunlar, eğrelti otları, mantarlar belirir, dev eğrelti otları, at kuyruğu ve kulüp yosunlarından oluşan ilk ormanlar oluşur. Hayvanlar arasında ilk amfibiler veya amfibiler ortaya çıkar. Karbonifer'de, büyük (40 m'ye kadar) ağaç benzeri eğrelti otlarının bataklık ormanları yaygındır. Bize kömür yatakları (“kömür ormanları”) bırakan bu ormanlardı. Karbonifer'in sonunda kara yükselir ve soğur, ilk sürüngenler ortaya çıkar ve sonunda suya bağımlılıktan kurtulur. Permiyen döneminde, başka bir arazi yükselişi, Gondwana'nın Laurasia ile birleşmesine yol açtı. Pangea'nın tek anakarası yeniden kuruldu. Bir sonraki soğumanın bir sonucu olarak, Dünya'nın kutup bölgeleri buzullaşmaya maruz kalır. Ağaç benzeri at kuyruğu, sopa yosunları, eğrelti otları ve birçok eski omurgasız ve omurgalı grubu ölüyor. Toplamda, deniz türlerinin %95'i ve karasal türlerin yaklaşık %70'i Permiyen döneminin sonunda öldü. Ancak sürüngenler (sürüngenler) ve yeni böcekler hızla ilerliyor: yumurtaları kurumaya karşı yoğun kabuklarla korunuyor, ciltleri pullarla veya kitinle kaplı.

Paleozoik'in genel sonucu - arazinin bitkiler, mantarlar ve hayvanlar tarafından yerleşimi. Aynı zamanda, hem bunlar hem de diğerleri ve üçüncüsü, evrimleri sırasında anatomik olarak daha karmaşık hale gelirler, yeni bir habitatın gelişmesine katkıda bulunan üreme, solunum, beslenme için yeni yapısal ve işlevsel uyarlamalar kazanırlar.

Takvimimizde “7 Aralık” olduğunda Paleozoik ile sona eriyor. Doğa "acele ediyor", gruplar halinde evrim hızı yüksek, dönüşümlerin zamanlaması sıkıştırılıyor, ancak ilk sürüngenler sahneye yeni giriyor ve kuşlar ile memelilerin zamanı hala çok ileride.

(4) Mezozoik

Mezozoik dönem(orta yaşam dönemi) - 230 ila 67 milyon yıl önce, toplam uzunluk 163 milyon yıldır.

Arazide bir önceki dönemde başlayan yükseliş devam ediyor. Başlangıçta, tek bir anakara Pangea vardır. Toplam alanı, mevcut arazi alanından çok daha büyüktür. Kıtanın orta kısmı çöller ve dağlarla kaplıdır, Urallar, Altaylar ve diğer sıradağlar çoktan oluşmuştur. İklim giderek daha kurak hale geliyor. Yalnızca nehir vadilerinde ve kıyı ovalarında ilkel eğrelti otları, sikadlar ve açık tohumlulardan oluşan tekdüze bitki örtüsü bulunur.

Triyas'ta Pangea yavaş yavaş kuzey ve güney kıtalarına ayrılır. Karadaki hayvanlar arasında dinozorlar da dahil olmak üzere otçul ve yırtıcı sürüngenler "zafer alayı"na başlar. Bunların arasında zaten modern türler var: kaplumbağalar ve timsahlar. Denizlerde hala amfibiler ve çeşitli kafadanbacaklılar yaşıyor ve tamamen modern bir görünüme sahip kemikli balıklar ortaya çıkıyor. Bu yiyecek bolluğu, yırtıcı sürüngenleri denize çeker, onların özel dalları - ichthyosaurlar - ayrılır. Bazı eski sürüngenlerden küçük gruplar ayrılarak kuşlara ve memelilere yol açtı. Zaten önemli bir özelliği var - daha fazla varoluş mücadelesinde büyük avantajlar sağlayacak olan sıcakkanlılık. Ama onların zamanı hala ileride, ama şimdilik dinozorlar dünyevi uzaylarda ustalaşmaya devam ediyor.

Jura döneminde, ilk çiçekli bitkiler ortaya çıktı ve tüm yaşam alanlarına hakim olan dev sürüngenler hayvanlar arasında hakim oldu. Ilık denizlerde, deniz sürüngenlerine ek olarak, kemikli balıklar ve modern kalamar ve ahtapotlara benzer çeşitli kafadanbacaklılar gelişir. Kıtaların yarılması ve sürüklenmesi genel bir istikamette şimdiki hallerine doğru devam etmektedir. Bu, farklı kıtalarda ve ada sistemlerinde izolasyon ve nispeten bağımsız fauna ve flora gelişimi için koşullar yaratır.

Kretase döneminde, yumurtlayan ve keseli memelilere ek olarak, plasenta yoluyla kanla temas halinde anne rahminde uzun süre yavru taşıyan plasentalı memeliler ortaya çıktı. Böcekler, aynı anda tozlaşmalarına katkıda bulunurken, bir besin kaynağı olarak çiçekleri kullanmaya başlarlar. Bu tür bir işbirliği hem böceklere hem de çiçekli bitkilere fayda sağlamıştır. Kretase döneminin sonu, okyanus seviyesinde bir düşüş, yeni bir genel soğuma ve dinozorlar da dahil olmak üzere birçok hayvan grubunun kitlesel yok oluşuyla işaretlendi. Eski tür çeşitliliğinin %10-15'inin karada kaldığına inanılıyor.

Mezozoik'in sonundaki bu dramatik olayların farklı versiyonları var. En popüler senaryo, Dünya'ya düşen dev bir göktaşı veya asteroitin neden olduğu ve biyosferik dengenin (şok dalgası, atmosferik tozlanma, güçlü tsunami dalgaları vb.) hızla bozulmasına yol açan küresel bir felakettir. Ancak, her şey çok daha yavan olabilir. Kıtaların kademeli olarak yeniden yapılandırılması ve iklim değişikliği, sınırlı sayıda üretici üzerine kurulu mevcut gıda zincirlerinin yok olmasına yol açabilir. İlk olarak, büyük kafadanbacaklılar da dahil olmak üzere bazı omurgasızlar daha soğuk denizlerde öldü. Doğal olarak, bu, kafadanbacaklıların ana besin olduğu deniz kertenkelelerinin yok olmasına yol açtı. Karada, yumuşak etli bitki örtüsünün büyüme bölgesinde ve biyokütlesinde bir azalma oldu, bu da dev otçul dinozorların ve ardından yırtıcı dinozorların yok olmasına yol açtı. Büyük böcekler için yiyecek arzı da azaldı ve uçan kertenkeleler arkalarında kaybolmaya başladı. Sonuç olarak, birkaç milyon yıl içinde dinozorların ana gruplarının nesli tükendi. Sürüngenlerin soğukkanlı hayvanlar olduğu ve yeni, çok daha şiddetli bir iklimde var olmaya adapte edilmedikleri akılda tutulmalıdır. Bu koşullar altında, küçük sürüngenler hayatta kaldı ve daha da gelişti - kertenkeleler, yılanlar; ve timsahlar, kaplumbağalar, tuatara gibi nispeten büyük olanlar, yalnızca gerekli besin kaynağının ve ılıman iklimin kaldığı tropik bölgelerde hayatta kaldı.

Böylece Mezozoik çağa haklı olarak sürüngenler çağı denir. 160 milyon yıl boyunca, tüm habitatlardaki en geniş farklılık olan altın çağlarını sürdürdüler ve kaçınılmaz unsurlara karşı mücadelede öldüler. Bu olayların arka planında, özgürleştirilmiş ekolojik nişlerin gelişimine taşınan sıcakkanlı organizmalar - memeliler ve kuşlar büyük avantajlar elde etti. Ama bu zaten yeni bir dönemdi. “Yeni Yıla” kadar “7 gün” vardı.

(5) Senozoyik

Senozoik dönem(yeni yaşam dönemi) - 67 milyon yıl öncesinden günümüze. Bu, çiçekli bitkilerin, böceklerin, kuşların ve memelilerin çağıdır. Bu devirde bir adam ortaya çıktı..

Senozoik'in başlangıcında, kıtaların konumu zaten modern olana yakın, ancak Asya ile Kuzey Amerika arasında geniş köprüler var, ikincisi Grönland üzerinden Avrupa'ya bağlı ve Avrupa, Asya'dan bir boğazla ayrılıyor. Güney Amerika, birkaç on milyonlarca yıldır izole edildi. Hindistan da yavaş yavaş kuzeye, Asya kıtasına doğru ilerlemesine rağmen izole edilmiştir. Cenozoic'in başlangıcında Antarktika ve Güney Amerika ile ilişkilendirilen Avustralya, yaklaşık 55 milyon yıl önce tamamen ayrıldı ve yavaş yavaş kuzeye taşındı. İzole kıtalarda, flora ve faunanın özel yönleri ve evrim oranları yaratılmıştır. Örneğin, Avustralya'da yırtıcı hayvanların yokluğu, diğer kıtalarda çoktan soyu tükenmiş eski keseli hayvanların ve yumurtlayan memelilerin korunmasına izin verdi. Jeolojik yeniden düzenlemeler, bitki ve hayvanların yaşam koşullarında büyük farklılıklar yaratarak, her zamankinden daha fazla biyoçeşitliliğin ortaya çıkmasına katkıda bulundu.

Yaklaşık 50 milyon yıl önce, Kuzey Amerika ve Avrupa topraklarında, daha sonra maymunlara ve insanlara yol açan memeliler sınıfında bir primat müfrezesi ortaya çıktı. İlk insanlar yaklaşık 3 milyon yıl önce (Yeni Yıl'dan 7 saat önce), görünüşe göre Doğu Akdeniz'de ortaya çıktı. Aynı zamanda, iklim gittikçe daha serin hale geldi, bir sonraki (dördüncü, erken Proterozoik'ten itibaren sayılır) buzul çağı başladı. Kuzey yarımkürede, son bir milyon yılda dört periyodik buzullaşma meydana geldi (geçici ısınmayla dönüşümlü olarak bir buzul çağının evreleri olarak). Bu süre zarfında mamutlar, birçok büyük hayvan ve toynaklılar öldü. Bunda önemli bir rol, aktif olarak avcılık ve çiftçilik yapan insanlar tarafından oynandı. Modern türün insanı sadece yaklaşık 100 bin yıl önce oluştu (şartlı yaşam yılımızın "31 Aralık'ta 23 saat 45 dakikasından" sonra; bu yıl sadece bir saatin son çeyreğinde varız!).

Sonuç olarak şunu bir kez daha vurguluyoruz. itici güçler biyolojik evrim birbiriyle bağlantılı iki düzlemde görülmelidir - jeolojik ve uygun biyolojik. Dünya yüzeyinin art arda gelen her büyük ölçekli yeniden yapılanması, canlılar dünyasında kaçınılmaz dönüşümleri gerektirdi. Her yeni soğuk hava, uyumsuz türlerin kitlesel yok oluşuna yol açtı. Kıtaların sürüklenmesi, büyük izolatlardaki evrim oranları ve yönlerindeki farkı belirledi. Öte yandan, bakterilerin, bitkilerin, mantarların ve hayvanların aşamalı gelişimi ve üremesi de jeolojik evrimi etkiledi. Dünyanın mineral temelinin yok edilmesi ve mikroorganizmaların metabolik ürünleri ile zenginleştirilmesi sonucunda toprak ortaya çıktı ve sürekli yeniden inşa edildi. Proterozoik'in sonunda oksijen birikmesi, bir ozon perdesinin oluşmasına yol açtı. Birçok atık ürün sonsuza kadar dünyanın bağırsaklarında kaldı ve onları geri dönüşü olmayan bir şekilde dönüştürdü. Bunlar organojenik demir cevherleri ve kükürt, tebeşir, kömür ve çok daha fazlasıdır. Cansız maddeden meydana gelen canlı, onunla birlikte madde ve enerjinin tek bir biyojeokimyasal akışı içinde gelişir. Biyolojik evrimin içsel özüne ve doğrudan faktörlerine gelince, bunları özel bir bölümde ele alacağız (bkz. 6.5).

Modern bilim adamlarının çoğu, Dünya'nın 4,5 milyar yıldan biraz daha önce oluştuğuna inanıyor. Üzerindeki yaşam nispeten hızlı bir şekilde ortaya çıktı. Soyu tükenmiş mikroorganizmaların en eski kalıntıları, 3,8 milyar yıl öncesine dayanan silika yataklarında bulunmuştur (bkz. Yaşam ve Kökenleri).

Dünyanın ilk sakinleri prokaryotlardı - modern bakterilere benzer, oluşturulmuş bir çekirdeği olmayan organizmalar. Anaeroblardı, yani henüz atmosferde olmayan serbest oksijeni solunum için kullanmıyorlardı. Onlar için besin kaynağı, ultraviyole güneş radyasyonu, yıldırım deşarjları ve volkanik patlamaların ısısının bir sonucu olarak cansız Dünya'da bile ortaya çıkan organik bileşiklerdi. Onlar için bir başka enerji kaynağı da indirgenmiş inorganik maddelerdi (kükürt, hidrojen sülfit, demir vb.). Fotosentez de nispeten erken ortaya çıktı. Bakteriler de ilk fotosentetiklerdi, ancak hidrojen iyonları (protonlar) kaynağı olarak su değil, hidrojen sülfür veya organik maddeler kullandılar. O zamanlar yaşam, rezervuarların dibinde ve karadaki ıslak yerlerde ince bir bakteri filmi ile temsil ediliyordu. Yaşamın gelişiminin bu çağına en eski olan Archean denir (Yunanca ἀρχαῖος - antik kelimesinden).

Archean'ın sonunda önemli bir evrimsel olay meydana geldi. Yaklaşık 3,2 milyar yıl önce, prokaryot gruplarından biri olan siyanobakteriler, ışığın etkisi altında suyun bölünmesiyle modern, oksijenli bir fotosentez mekanizması geliştirdiler. Ortaya çıkan hidrojen, karbondioksit ve karbonhidratlarla birleşerek elde edildi ve atmosfere serbest oksijen girdi. Dünya'nın atmosferi yavaş yavaş oksitleyici, oksijenli hale geldi. (Dünyanın metal çekirdeği oluştuğunda oksijenin önemli bir kısmının kayalardan salınmış olması mümkündür.)

Bütün bunların yaşam için önemli sonuçları oldu. Ultraviyole ışınlarının etkisiyle üst atmosferdeki oksijen ozona dönüştü. Ozon kalkanı, Dünya yüzeyini sert güneş radyasyonundan güvenilir bir şekilde korudu. Enerjisel olarak fermantasyondan, glikolizden daha elverişli olan oksijen solunumunun ortaya çıkışı ve sonuç olarak daha büyük ve daha karmaşık ökaryotik hücrelerin ortaya çıkması mümkün hale geldi. Önce tek hücreli, sonra çok hücreli organizmalar ortaya çıktı. Oksijen de olumsuz bir rol oynadı - atmosferik nitrojen bağlamanın tüm mekanizmaları onun tarafından bastırıldı. Bu nedenle, atmosferik nitrojen hala bakteriler - anaeroblar ve siyanobakteriler tarafından bağlanır. Daha sonra zaten bir oksijen atmosferinde ortaya çıkan Dünya üzerindeki diğer tüm organizmaların yaşamı, pratik olarak onlara bağlıdır.

Siyanobakteriler, bakterilerle birlikte, Archean'ın sonunda ve sonraki dönemin - Proterozoik, birincil yaşam döneminin (Yunanca πρότερος - önceki ve ζωή - yaşam) sözcüklerinden) Dünya yüzeyinde yaygındı. Bunların oluşturduğu birikintiler bilinmektedir - stromatolitler ("halı taşları"). Bu eski fotosentetikler, bir karbondioksit kaynağı olarak çözünebilir kalsiyum bikarbonat kullanıyordu. Aynı zamanda, çözünmeyen karbonat, kalkerli bir kabuk ile koloni üzerine yerleşmiştir. Birçok yerde stromatolitler bütün dağları oluşturur, ancak mikroorganizmaların kalıntıları sadece bazılarında korunur.

Bir süre sonra, kloroplastların ataları olan siyanobakteriler, ilk ökaryotlardan bazılarının ortakyaşamları haline geldi. İlk şüphesiz ökaryotların - protozoa ve kolonyal alglerin - kalıntıları Proterozoik dönemin yataklarında bulundu. Volvox'a benziyorlar.

Bir sonraki, yaklaşık 60 milyon yıl süren Devoniyen döneminde (Büyük Britanya'daki ilçenin adından), çeşitli eğrelti otları psilofitlerin yerini aldı ve ön solungaç kemer çiftinin çeneye dönüştüğü balıklar çenesizdi. Devoniyen'de, ana balık grupları zaten ortaya çıktı - kıkırdaklı, ışın yüzgeçli ve lob yüzgeçli. İkincisinin bir kısmı Devoniyen'in sonunda karaya çıkarak büyük bir amfibi grubuna yol açtı.

Senozoyik, Tersiyer dönemi ile başlar. Erken Tersiyer veya Paleojen dönemi, 40 milyon yıl süren Paleosen, Eosen ve Oligosen dönemlerini içerir. Şu anda, memelilerin ve kuşların tüm canlı takımları ortaya çıktı. Yeni yaşam, 25 milyon yıl önce başlayan Miyosen döneminde, Neojen döneminin başında zirveye ulaştı. Aynı zamanda, ilk büyük maymunlar ortaya çıktı. Bir sonraki çağın sonundaki şiddetli bir soğuma, Avrasya ve Kuzey Amerika'nın geniş bölgelerinde sıcağı seven flora ve faunanın yok olmasına yol açtı. Yaklaşık 2 milyon yıl önce, Dünya tarihinin son dönemi başlıyor - Kuaterner. Bu, insanın oluşum dönemidir, bu nedenle genellikle antropojen olarak adlandırılır.