Підручник з Біології. 9 клас. Соболь - Нова програма

Все йде, все минає, — і краю немає.

Куди ж воно ділось? Відкіля взялось?

Т. Шевченко. Гайдамаки

§ 49. ПОХОДЖЕННЯ ТА ІСТОРИЧНИЙ РОЗВИТОК ЖИТТЯ

Основні поняття й ключові терміни: Передбіологічна еволюція. Біологічна еволюція.

Пригадайте! Що таке еволюція?

Поміркуйте!

Найдивовижнішою планетою Сонячної системи є Земля. Її розташування в системі таке, що вона отримує достатньо тепла і світла, має багато води в рідкому стані, тиск біля поверхні такий, що можуть формуватися шари атмосфери, у складі літосфери містить різні хімічні елементи. І що найважливіше, всі три геологічні оболонки Землі пов’язані обмінними процесами, що створює сприятливі умови для життя. Як виникло за таких умов життя?

ЗМІСТ

Якими є світоглядні та наукові погляди на походження життя?

Походження життя - одна з трьох найважливіших світоглядних проблем поряд з проблемами походження нашого Всесвіту і походження людини.

Гіпотез походження життя на сьогодні існує багато, але у випадку кожної з них постає запитання про те, якими були перші найпростіші живі системи. Загальновизнаними властивостями найпримітивніших біосистем науковці називають наявність макромолекул (білків, полісахаридів й нуклеїнових кислот) і тих властивостей, що реалізуються за їхньою допомогою, а саме відкритість, упорядкованість, обмін речовин й енергії, саморегуляцію, самовідтворення та самооновлення.

Як могли з’явитися такі біосистеми на Землі? У сучасному суспільстві існують різні погляди. Життя виникло завдяки божественному творенню (гіпотези креаціонізму), життя виникало неодноразово з неживої речовини (гіпотеза спонтанного зародження), життя існувало завжди (гіпотеза стаціонарного стану), життя занесене на нашу планету ззовні (гіпотеза панспермії), життя еволюціонувало на Землі з неживої природи (гіпотеза біохімічної еволюції) та ін.

Сучасні наукові погляди про походження життя можна подати у вигляді таких положень.

• Життя виникло на Землі мільярди років тому з неорганічної природи в два етапи: хімічної, або передбіологічної, еволюції (абіогенез) та біологічної еволюції (біогенез).

• У теперішній час живе походить від живого. Повторне виникнення життя на Землі неможливе.

Отже, у суспільстві існують найрізноманітніші погляди на походження життя, а в науці домінуючими є еволюційні погляди.

Які основні етапи передбіологічної еволюції життя?

Передбіологічна (хімічна) еволюція - це процес абіогенного синтезу макромолекул та утворення первісних біологічних систем. Цей процес відбувався впродовж мільярдів років у специфічних умовах під дією зовнішніх джерел енергії. Існує не менш ніж три гіпотези щодо умов, за яких з’явилося життя: в гарячих джерелах у підніжжя вулканів (підтвердженням є знахідки архей у джерелах Йеллоустонського національного парку, США), під льодом (знахідки органічних сполук у Гренландії), на мілководді теплих морів. Цікавим є оцінювання джерел енергії первісної Землі, що використовувалась для синтезу органічних сполук. Науковці називають сонячну енергію на першому місці, далі - енергія глибин земної кори, тепло вулканічного походження та електричні розряди.

Утворення поширених у живій природі органічних сполук відбувалося по етапах.

1. Абіогенний синтез органічних мономерів (амінокислот, моносахаридів та ін.).

2. Синтез органічних полімерів та ліпідів. Існує декілька гіпотез для пояснення цих подій. Наприклад, термічна гіпотеза С. Фокса (із суміші амінокислот за 180-200 °С отримували протеїноїди), гіпотеза адсорбції Д. Бернала (синтез полімерів, для яких каталізаторами були йони металів, а матрицею - часточки пористої глини).

3. Утворення фазово-відокремлених органічних систем (скупчень сполук, відокремлених від води поверхнею розділу), які могли рости, розпадатися й поєднуватися. Такі системи отримують в лабораторних умовах, і їх ілюструють такі поняття, як «коацервати» Опаріна, «мікросфери» Фокса, «міхурці» Гольдейкра та ін.

4. Утворення протоклітин (автономних біологічних систем, які мали білки й нуклеїнові кислоти, ліпідні мембрани, реакції матричного синтезу і були здатні до самовідтворення). Цікавими у цьому аспекті є гіпотеза «РНК-світу» (О. Річ, К. Воез, В. Ґілберт) та гіпотеза «світу поліароматичних вуглеводнів» (С. Н. Платс).

Іл. 136. Органічні системи: 1 - коацерватні краплини; 2 - протоклітина з РНК-рибозимом

Отже, основними етапами передбіологічної еволюції є синтез органічних мономерів, синтез полімерів та ліпідів, утворення органічних систем, формування протоклітин.

Якими є основні події біологічної еволюції життя?

Біологічна еволюція - це історичний розвиток життя на Землі від первісних біосистем до сучасного органічного світу. З протоклітин понад 3,5 млрд років тому з’являються архебіонти - перші організми, у яких вже були клітинна мембрана, цитоплазма, генетичний апарат, виникли реплікація і біосинтез білків на основі генетичного коду. Архебіонти є спільними предками усіх нині існуючих груп організмів - бактерій, архей та еукаріотів (табл. 14).

Таблиця 14. ГЕОХРОНОЛОГІЯ ЗЕМЛІ ТА ОСНОВНІ ЕТАПИ РОЗВИТКУ ЖИТТЯ

Ера	Період	Основні еволюційні події
Архей	Виникнення прокаріотів, поділ на бактерії та археї. Поява ціанобактерій
Протерозой	Поява еукаріотів, поділ на рослини, гриби і тварини. Поява багатоклітинних організмів
Палеозой	Кембрій	Поява тварин зі скелетом, перших членистоногих - трилобітів
	Ордовік	Поява хребетних (панцирні безщелепні) і судинних рослин
	Силур	Вихід рослин (риніофіти) і безхребетних (ракоскорпіони) на суходіл
	Девон	Поява вищих спорових, щелепоротих риб і амфібій (лабіринтодонти)
	Карбон	Виникають насінні папороті й перші плазуни (котилозаври)
	Перм	Поява голонасінних і звірозубих ящерів (теріодонтів)
Мезозой	Тріас	Поява динозаврів. Поява перших ссавців
	Юра	Поява птахів
	Крейда	Поява покритонасінних, сумчастих і плацентарних
Кайнозой	Палеоген	Поява та розквіт плацентарних ссавців і птахів
	Неоген	Поява перших людиноподібних мавп та австралопітеків
	Антропоген	Поява людини

Поява бактерій і архей відбулася в архейській ері. Сьогодні екологічні погляди на розвиток життя на Землі все більше переконують вчених, що процес виникнення гетеротрофів і автотрофів відбувався паралельно. В процесі еволюції мали з’явитися прості, але надійні екосистеми з продуцентами, консументами і редуцентами. Доказом цього є викопні залишки строматолітів та існуючі й сьогодні подібні екосистеми у певних ділянках Землі. Можна лише захоплюватися поглядами В. І. Вернадського, який писав: «Поява життя на початку формування біосфери мала відбутися не у вигляді одного якогось організму, а у вигляді угруповання, що відповідає геохімічним функціям життя».

Поява еукаріотів відбулася в протерозойську еру життя. У цей час у морях виникли первісні одноклітинні еукаріоти, які швидко дивергували на рослини, гриби і тварини, та багатоклітинні еукаріоти, які в екосистемах моря були представлені майже всіма типами тварин і основними відділами водоростей. Формування еукаріотів пов’язане з такими ароморфозами, як поява ядра, диплоїдного набору хромосом і статевого розмноження. У них виникають справжній мітоз та мейоз. В еукаріотів з’являються мітохондрії й пластиди, які здійснюють процеси аеробного дихання й фотосинтезу. Є декілька гіпотез походження еукаріотів, з яких найчастіше згадується симбіотична гіпотеза (мітохондрії та пластиди є нащадками симбіотичних видів прокаріотів) (іл. 137).

Іл. 137. Етапи симбіогенезу

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на зіставлення

Доказами розвитку життя на Землі є палеонтологічні знахідки - викопні рештки організмів, мікро- та макроскам’янілості (фосілії). Зіставте ілюстрації з назвами скам’янілостей та їх особливостями.

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI

1 Строматоліти	А Перші наземні вищі рослини
2 Насінні папороті	Б Щільні шаруваті утворення в результаті діяльності ціанобактерій
3 Риніофіти	В Викопні членистоногі, які були першопоселенцями суходолу
4 Котилозаври	Г Тварини кембрійського періоду із сегментованим панцирем
5 Трилобіти	Д Стародавні вимерлі амфібії
6 Ракоскорпіони	Е Найдавніші й найпримітивніші вимерлі плазуни
7 Лабіринтодонти	Є Вимерлі плазуни, які дали початок ссавцям
8 Теріодонти	Ж Вимерла проміжна ланка між споровими і насінними рослинами
9 Археоптерикс	З Перехідна форма між рибами й земноводними
10 Дикінсонія	И Викопна тварина протерозойської ери
11 Тіктаалік	І Викопна форма з ознаками птахів й плазунів

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Астрономія

Результати дослідження метеоритів, що падають на Землю, свідчать про те, що вони містять органічні сполуки (амінокислоти, жирні кислоти). Дослідження це підтверджують: вони виникли в позаземних умовах шляхом хімічного синтезу. А що таке метеорити? Висловіть судження щодо значення цих фактів для формування поглядів на походження життя.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка	Завдання для самоконтролю
1-6	1. Які основні властивості життя? 2. Назвіть гіпотези походження життя на Землі. 3. Що таке передбіологічна еволюція? 4. Назвіть етапи передбіологічної еволюції. 5. Що таке біологічна еволюція? 6. Назвіть ери історичного розвитку життя на Землі.
7-9	7. Якими є світоглядні та наукові погляди на походження життя на Землі? 8. Які основні етапи передбіологічної еволюції життя? 9. Які основні події біологічної еволюції?
10-12	10. В чому сутність найпоширеніших гіпотез походження життя на Землі?