Ранние этапы эволюции биосферы

Первичные вещества жизни

В курсе общей биологии изучаются основные этапы эволюции жизни на Земле и приводятся формы жизни, наиболее характерные для отдельных периодов всех геохронологических эр. Экологический, системный взгляд на эволюцию жизни на нашей планете позволяет выделить в этом процессе иные аспекты. В частности, даже самый поверхностный взгляд на картину, представляемую палеонтологическими данными, позволяет заключить, что медленное и трудное совершенствование строения и, очевидно, приспособленности растений и животных прошлых эпох шло одновременно с усложнением экосистем и в их составе. Поскольку между различными экосистемами нет абсолютно непроницаемых границ, и все они так или иначе связаны в единую гигантскую экосистему планеты — биосферу, то изменение типов экосистем означало одновременно изменение типа биосферы.

Жизнь появилась на Земле не менее 3,5 миллиардов лет назад как результат химической эволюции органического вещества абиогенного, не связанного с деятельностью живого вещества, происхождения. Хотя какая-то грубая модель естественного отбора действовала, по-видимому, и на химическом этапе возникновения жизни, оставляя из бесчисленного множества перекомбинаций обломков органических молекул наиболее устойчивые, собственно эволюция могла начаться только с того периода, когда стало возможно и произошло объединение предшественников белков, обладавших каталитическими свойствами, и первичных нуклеиновых кислот. Эти первичные нуклеиновые кислоты по каким-то неведомым современной науке молекулярным механизмам «предпочитали» одни первичные белки другим и образовывали с ними относительно устойчивые комплексы, способные использовать внешние источники вещества и заключенной в нем энергии для воспроизводства таких же комплексов. Так, по-видимому, многократно и в разных местах в первичном океане возникала молекулярная база наследственности и изменчивости.

Наверное, много миллионов лет понадобилось для того, чтобы сложился и был отобран из множества случайно возникавших вариантов тот принцип генетического кода и синтеза белка, который стал единым для всего живого на Земле. Эта первичная биосфера развивалась в условиях восстановительных свойств среды и еще очень мало на нее влияла. Огромные запасы углекислого газа атмосферы не были еще вовлечены в биогенный круговорот, однако растворенные в водах океана органические вещества постепенно концентрировались, входя в состав живого вещества первичных организмов.

По-видимому, первичные организмы использовали в качестве источника энергии для синтеза собственных веществ энергию, освобождавшуюся при гидролизе других органических веществ. Это вело к постепенному исчерпанию ресурсов первичного органического вещества и было чревато гибелью недавно зародившейся на Земле жизни. Наверное, это был первый в истории нашей планеты экологический кризис глобального масштаба. Мы не можем за отсутствием данных судить о том, какой степени напряженности он достиг, прежде чем появились и начали быстро совершенствоваться биофизические и биохимические механизмы и соответствующие структуры, способные использовать внешние источники энергии — энергию химических реакций и света — для синтеза сложных органических веществ на основе углекислого газа и воды.

И если хемосинтез остался достоянием ограниченного числа групп микроорганизмов, то появление фотосинтеза явилось величайшим событием в судьбе биосферы. Он открыл возможность использования практически неиссякаемого источника энергии — Солнца и возможность вовлечения в биогенный круговорот вещества огромных запасов углерода, содержавшегося в атмосферном углекислом газе. Это произошло где-то во второй половине древнейшей, архейской эры, не менее 2 миллиардов лет назад. С тех пор в атмосферу стал поступать свободный кислород, возникающий как продукт разложения воды фотосинтезирующими организмами, которым необходим водород для восстановления углерода из его двуокиси и для построения органических молекул.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.