Дальнейшее развитие жизни


С появлением надежного механизма воспроизведения генетической информации процесс возникновения жизни завершился (табл. 13.3). Эра химической эволюции закончилась, и наступила эра естественного отбора.
Теперь уже недостаточно было просто выжить; отбор среди клеток велся на способность получать энергию более эффективным путем и обращать ее на создание потомства.
В течение долгого времени все организмы были гетеротрофами, так как пищей им служили либо органические молекулы из окружающего бульона, либо их собственные менее удачливые собратья. Свои энергетические потребности они, очевидно, удовлетворяли при помощи связанных с мембраной Н+- насосов и за счет процесса брожения с расщеплением глюкозы до пирувата.
Следующим важным событием в эволюции жизни было развитие авто- трофности, т. е. способности организмов синтезировать питательные вещества из неорганических соединений. После появления автотрофности живой мир перестал зависеть от органических веществ, которые лишь медленно образовывались в среде; теперь Земля могла прокормить во много раз больше живых существ.
Самые обычные автотрофы наших дней-это зеленые растения, но их фотосинтетические пути представляют собой весьма совершенную форму автотрофности. Были и другие, не столь удачные «эксперименты» эволюции по изготовлению пищи своими силами; некоторые из таких механизмов сохрани-
Таблица 13.3. Главные события в истории возникновения жизни
Время, млрд, лет назад
4,6              Образовалась планета Земля Условия на Земле стабилизируются
3,8              Солевой состав океана близок к нынешнему; атмосфера сходна с современ
ной, но без 02; углерод в виде С02 (формация Исуа в Исландии)
3,5              Первые известные строматолиты (окаменелые остатки прокариотических
клеток) (Австралия) Фотосинтез с выделением кислорода
2,0              Большое разнообразие бактерий (формация Ганфлинт, Онтарио)
Содержание кислорода в атмосфере достигло 1% от современного («точка Пастера»)
Возникновение дыхания
1,45              Эукариотические клетки; половое воспроизведение способствует ускорению
эволюции
0,7              Мягкотелые животные (медузы, черви)
0,6              Животные с твердым скелетом (начинается кембрий)
Позднейшие события указаны на форзаце.

лись и поныне-мы находим их у современных бактерий. Есть бактерии, живущие за счет хемосинтеза, т. е. добывающие энергию путем окисления различных неорганических соединений и использующие ее для фиксации С02 в форме органических веществ в отсутствие света.
Имеются также бактерии с неодинаково выраженной способностью улавливать световую энергию. Фотосинтезирующие бактерии для получения водородных атомов, которые требуются им при построении органических веществ, разлагают не воду, а некоторые другие соединения[X] и не образуют такого побочного продукта, как 02. Изучая эти бактерии, мы можем составить себе представление о тех этапах, через которые могла идти эволюция фотосинтетического пути, имеющегося у современных высших растений.
Большая часть 02 в нашей атмосфере представляет собой продукт фотосинтеза. Появление 02 в атмосфере привело к серьезному кризису, коренным образом изменившему условия среды: 02 разрушает флавины, а флавины необходимы в качестве коферментов для многих биохимических путей, так что без них организмы не могут существовать. Это разрушительное действие кислорода породило, вероятно, давление отбора, которое и обусловило следующий важный шаг в эволюции живого-возникновение дыхания.
Подобно всем прочим метаболическим процессам, дыхание, конечно, эволюционировало постепенно. Эту эволюцию можно проследить, изучая метаболизм современных бактерий. Дыхание, возможно, началось с того, что какие-то отходы жизнедеятельности клетки, например пируват, образующийся во время гликолиза, стали соединяться с кислородом, что позволяло клеткам избавляться разом от двух токсичных веществ. (Именно такой процесс используют для получения световых вспышек светящиеся организмы, в частности светляки и некоторые виды бактерий.) С течением времени в процесс дыхания включались все новые и новые этапы. Это давало клеткам возможность лучше регулировать извлечение энергии из продуктов гликолиза и обеспечивало больший выход энергии. Цикл лимонной кислоты и цепь переноса электронов, которыми организмы располагают в настоящее время, позволяют им получать высокий выход АТФ (относительно количества затраченной энергии). Способность синтезировать при дыхании большое количество АТФ в расчете на одну расщепленную молекулу глюкозы (гликолиз дает две молекулы АТФ, а дыхание-приблизительно в 10 раз больше) позволяла организмам расти и размножаться быстрее, а также обзаводиться новыми ферментами и новыми структурами. Правда, эти более сложные структуры требовали большего расхода энергии, но зато они повышали конкурентоспособность аэробных (потребляющих кислород) организмов и обеспечивали 'им превосходство над их анаэробными (не потребляющими кислорода) соседями. В настоящее время анаэробные организмы обитают лишь там, где недостаточно кислорода для поддержания аэробной жизни. 
<< | >>
Источник: Кемп П., Арме К.. Введение в биологию. 1988

Еще по теме Дальнейшее развитие жизни:

  1. ГЛАВА V ДАЛЬНЕЙШАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ
  2. ГЛАВА IV НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ
  3. Чайковский Ю.В. Наука о развитии жизни. Опыт теории эволюции., 2006
  4. Общие черты в строении и развитии ленточных червей в связи с их паразитическим образом жизни
  5. НЕЙТРАЛЬНЫЕ ОБЛАСТИ И ДАЛЬНЕ-НЕРИТИЧЕСКИЕ ПОПУЛЯЦИИ
  6. МАСТЕР ДАЛЬНИХ ПЕРЕЛЕТОВ
  7. ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОСУШЕНИЯЗАБОЛОЧЕННЫХ БЕРЕЗНЯКОВ НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ
  8. ГЛАВА 15 АНТРОПОГЕНЕЗ И ДАЛЬНЕЙШАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА
  9. Однако, прежде чем говорить о дальнейшем распространении кошек и об их судьбе на других материках и в Европе, скажем вот о чем...
  10. 1.4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ
  11. 1.3. СВОЙСТВА ЖИЗНИ
  12. 2. 2. Основные среды жизни
  13. 8.8. ВВЕДЕНИЕ В БИОЛОГИЮ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ ЛЮДЕЙ
  14. Распределение жизни в биосфере.