Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Биологическая экология. Теория и практика

Биотическая эволюция.

В конце абиотической эволюции появились примитивные организмы — протобионты. Протобион- ты представляли собой организованные, отграниченные от окружающей среды, обособленные системы молекул, способные к репликации и трансляционному синтезу белка (генетическая гипотеза). Органические строительные блоки (абиотического происхождения) они получали из «первичного бульона», так что вначале им не нужны были ферменты для построения этих блоков. Около 4 млрд, лет назад уже определенно имелись разные типы прото- бионтов.

По мере того, как биологические явления начинали преобладать над пребиотическими (рис.2.17), «первичный бульон» становился все беднее органическими веществами.

— Возможный путь формирования мембран при образовании коацерватов в «первичном бульоне» при зарождении жизни (по М. Кальвину, 1971)

Рисунок 2.18 — Возможный путь формирования мембран при образовании коацерватов в «первичном бульоне» при зарождении жизни (по М. Кальвину, 1971)

В этих условиях селективным преимуществом для про- тобионтов стало обладание плазматической мембраной, защищающей от потери этих веществ путем диффузии, и способность избирательно их накапливать, например, посредством переноса неорганического фосфата на нуклео- зиддифосфат.

Мембраны могли возникнуть в ходе формирования ко- ацерватов (капля или слой с большей концентрацией коллоида, чем в остальной части раствора), образующихся в воде при соприкосновении двух слабо взаимодействующих полимеров, или при адсорбции полимеров на поверхности глин (рис. 2.18).

Поглощение веществ привело к росту, а затем и делению, при этом выживали те продукты деления, которым доставался полный набор нуклеиновых кислот и белков. Селективное преимущество доставляли объединение отдельных геномов в единый геном, появление специальных механизмов разделения и перетяжки. Такое образование, снабженное все более расширявшимся набором ферментов, называют протобионтом (синоним понятия «эобионт»). Возможные остатки протобионтов — шаровидные образования — встречаются в отложениях Онфервахт в Южной Америке (возраст около 3,4 млрд, лет), известковые отложения (строматолиты) возрастом 2,7-3,1 млрд, лет, найденные в породах Южной Африки (рис. 2.19), образованные, по мнению ученых, в результате жизнедеятельности микроорганизмов, напоминающих синезеленые водоросли.

— Строматолиты — структуры в осадочных породах, которые возникли в результате жизнедеятельности микроорганизмов (по М.Б. Бурзину)

Рисунок 2.19 — Строматолиты — структуры в осадочных породах, которые возникли в результате жизнедеятельности микроорганизмов (по М.Б. Бурзину)

С обеднением первичного бульона давление отбора стало благоприятствовать формам, способным к самостоятельному синтезу жизненно важных веществ. Основным способом получения энергии, несомненно, являлась первичная гетеротрофия. У более высокоразвитых протобионтов уже имелись различные процессы брожения. Примеры аналогичных процессов мы находим и у современных микроорганизмов. Третичная атмосфера, в которой количество С02 продолжало возрастать (в том числе и благодаря брожению), позволяла частично покрывать потребность в углероде за счет ассимиляции С02. Вырабатываются и биотические пути синтеза аминокислот, которые уже отсутствуют в первичном бульоне. Процессы анаэробного дыхания как способ получения энергии явились шагом вперед по сравнению с брожением. Источником кислорода, которого еще не было в атмосфере, служили сульфаты, нитриты, нитраты и т. д. Сформировался механизм переноса электронов по цепи дыхания. Необходимые для этого порфирины (цитохромы) могли синтезироваться синтетическим путем. Вторым, эволюционно самым важным, путем получения энергии стало использование света (фотоэргия). Первым шагом на этом пути была, по всей видимости, простая фотохимическая реакция. Вторым, более эффективным шагом было циклическое фотофосфорилирование, а третьим — нециклическое фосфорилирование, позволившее восстанавливать С02 и строить органическое вещество. Организм, овладевший фотосинтезом, стал автотрофным. Необходимый для фотосинтеза хлорофилл мог образоваться абиотическим путем и затем включиться в богатые липидами мембраны. Фотосинтез привел к активному образованию органического вещества и свободного кислорода. На основе синтеза органического вещества смог возникнуть круговорот веществ между автотрофными и зависящими от них гетеротрофными организмами. Наличие кислорода явилось предпосылкой для развития аэробного хемосинтеза и эволюционно самого молодого из процессов получения энергии — дыхания. Возникла вторичная гетеротрофия, в которой процессы брожения заменены дыханием. На протяжении 2,8 — 1,8 млрд, лет кислорода в атмосфере все еще было меньше 1%.

Утверждается, что первые живые организмы были хемотроф- ными, т.е. использовали для жизнедеятельности энергию химических реакций. Среди них были хемолитотрофы, создававшие органические вещества из минеральных, и хемоорганотрофы, потреблявшие готовые органические вещества, как абиогенного происхождения, так и созданные хемолитотрофами. Для таких организмов восстановительная бескислородная среда весьма благоприятна.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы