Кога са се появили живите организми на земята? Как се появи животът на Земята

Има хипотеза за възможното въвеждане на бактерии, микроби и други малки организми чрез небесните тела. Организмите се развиват и в резултат на дългосрочни трансформации животът постепенно се появява на Земята. Хипотезата разглежда организми, които могат да функционират дори в среда без кислород и при необичайно високи или ниски температури.

Това се дължи на наличието на мигриращи бактерии върху астероиди и метеорити, които са фрагменти от сблъсък на планети или други тела. Поради наличието на устойчива на износване външна обвивка, както и способността да забавят всички жизнени процеси (понякога превръщайки се в спора), този вид живот е способен да се движи много дълго време и на много дълги разстояния.

Когато попаднат в по-гостоприемни условия, „междугалактическите пътешественици“ активират основни функции за поддържане на живота. И без да осъзнават, с времето формират живот на Земята.

Фактът за съществуването на синтетични и органични вещества днес е неоспорим. Още повече, че през деветнадесети век немският учен Фридрих Вьолер синтезира органично вещество (урея) от неорганично вещество (амониев цианат). След това са синтезирани въглеводороди. Следователно животът на планетата Земя вероятно е възникнал чрез синтез от неорганичен материал. Чрез абиогенезата се излагат теории за произхода на живота.

Тъй като основната роля в структурата на всеки органичен организъм се играе от аминокиселини. Би било логично да се предположи тяхното участие в заселването на живота на Земята. Въз основа на данните, получени от експеримента на Стенли Милър и Харолд Юри (образуването на аминокиселини чрез преминаване на електрически заряд през газове), можем да говорим за възможността за образуване на аминокиселини. В крайна сметка аминокиселините са градивните елементи, с помощта на които се изграждат сложни системи на тялото и съответно всеки живот.

Космогонична хипотеза

Може би най-популярната интерпретация от всички, която всеки ученик знае. Теорията за Големия взрив беше и си остава доста гореща темаза разгорещени дискусии. Големият взрив е настъпил от единична точка на натрупване на енергия, в резултат на освобождаването на която Вселената се е разширила значително. Образуваха се космически тела. Въпреки цялата си последователност, теорията за Големия взрив не обяснява образуването на самата Вселена. Както всъщност никоя съществуваща хипотеза не може да обясни.

Симбиоза на органели на ядрени организми

Тази версия за произхода на живота на Земята се нарича още ендосимбиоза. Ясните разпоредби на системата са изготвени от руския ботаник и зоолог К. С. Мережковски. Същността на тази концепция е взаимно изгодното съвместно съществуване на органела с клетка. Което от своя страна предполага ендосимбиозата като симбиоза, полезна и за двете страни с образуването на еукариотни клетки (клетки, в които има ядро). След това с помощта на трансфера на генетична информация между бактериите е извършено тяхното развитие и увеличаване на популацията. Според тази версия цялото по-нататъшно развитие на живота и формите на живот се дължи на предишния прародител на съвременните видове.

Спонтанно поколение

Подобно твърдение през деветнадесети век не може да не се възприема без зрънце скептицизъм. Внезапната поява на видове, а именно образуването на живот от неживи същества, изглеждала фантастична за хората от онова време. Освен това хетерогенезата (метод на размножаване, в резултат на който се раждат индивиди, които са много различни от родителите си) беше призната за разумно обяснение на живота. Един прост пример би бил образуването на сложна жизнеспособна система от разлагащи се вещества.

Например в същия Египет египетските йероглифи съобщават за появата на разнообразен живот от вода, пясък, разлагащи се и гниещи растителни останки. Тази новина изобщо не би изненадала древногръцките философи. Там вярата за произхода на живота от неживи същества се възприема като факт, който не изисква обосновка. Великият гръцки философ Аристотел говори за видимата истина: „Листните въшки се образуват от гнила храна, Крокодилът е резултат от процеси в гниещи трупи под вода.“ Загадъчно е, но въпреки всички видове гонения от църквата, убеждението, скрито в лоното на тайната, живя цял век.

Дебатът за живота на Земята не може да продължава вечно. Ето защо в края на деветнадесети век френският микробиолог и химик Луи Пастьор извършва своите анализи. Изследванията му са строго научни. Експериментът е проведен през 1860-1862 г. Благодарение на отстраняването на спорите от сънно състояние, Пастьор успя да реши въпроса за спонтанното генериране на живот. (За което е удостоен с награда от Френската академия на науките)

Създаване на неща от обикновена глина

Звучи налудничаво, но в действителност тази тема има право на живот. Не напразно шотландският учен-изследовател A.J. Cairns-Smith представи протеиновата теория за живота. Основавайки се здраво на основата на подобни изследвания, той говори за взаимодействието на молекулярно ниво между органичните компоненти и простата глина... Под негово влияние компонентите образуват стабилни системи, в които настъпват промени в структурата на двата компонента, а след това и формиране на богат живот. Ето как Кернс-Смит обясни позицията си по толкова уникален и оригинален начин. Глинените кристали с биологични включвания в тях дават началото на съвместен живот, след което тяхното „сътрудничество“ приключва.

Теорията на постоянните катастрофи

Според концепцията, разработена от Жорж Кювие, светът, който може да се види в момента, изобщо не е първичен. Това, което е, е просто още една брънка в една последователно прекъсваща се верига. Това означава, че живеем в свят, който в крайна сметка ще претърпи масово изчезване на живот. В същото време не всичко на Земята беше подложено на глобално унищожение (например настъпи наводнение). Някои видове, в хода на тяхната адаптивност, оцеляват, като по този начин населяват Земята. Структурата на видовете и живота, според Жорж Кювие, остава непроменена.

Материята като обективна реалност

Основната тема на обучението са различни области и области, които доближават разбирането на еволюцията от гледна точка на точните науки. (материализмът е мироглед във философията, който разкрива всички причинно-следствени обстоятелства, явления и фактори на действителността. Законите важат за човека, обществото и Земята). Теорията е представена от известни привърженици на материализма, които вярват, че животът на Земята е възникнал от трансформации на ниво химия. Освен това те са се случили преди почти 4 милиарда години. Обяснението на живота има пряка връзка с ДНК, (дезоксирибонуклеинова киселина) РНК (рибонуклеинова киселина), както и някои HMC (съединения с високо молекулно тегло, в този случай протеини.)

Концепцията се формира чрез научно изследване, разкриващи същността на молекулярната и генетична биология, генетиката. Източниците са реномирани, особено като се има предвид тяхната младост. В края на краищата изследванията на хипотезата за света на РНК започват да се провеждат в края на ХХ век. Карл Ричард Вьозе има огромен принос към теорията.

Ученията на Чарлз Дарвин

Говорейки за произхода на видовете, е невъзможно да не споменем такъв наистина блестящ човек като Чарлз Дарвин. Делото на живота му, естественият подбор, бележи началото на масовите атеистични движения. От друга страна, тя даде безпрецедентен тласък на науката, неизчерпаема почва за изследвания и експерименти. Същността на учението беше оцеляването на видовете през цялата история, чрез адаптиране на организмите към местните условия, формирането на нови характеристики, които помагат в конкурентни условия.

Еволюцията се отнася до определени процеси, насочени към промяна на живота на даден организъм и самия организъм във времето. Под наследствени черти те означават предаването на поведенческа, генетична или друг вид информация (прехвърляне от майка на дъщеря).

Основните сили на еволюцията, според Дарвин, са борбата за правото на съществуване чрез подбор и променливост на видовете. Под влияние на идеите на Дарвин в началото на ХХ век активно се провеждат изследвания в областта на екологията, както и генетиката. Обучението по зоология се промени радикално.

Божие творение

Много хора от целия свят все още изповядват вяра в Бог. Креационизмът е интерпретация на формирането на живота на Земята. Тълкуването се състои от система от твърдения, базирани на Библията, и разглежда живота като създание, създадено от бог-създател. Данните са взети от „Стария завет”, „Евангелието” и други свещени писания.

Тълкуванията на създаването на живота в различните религии са донякъде сходни. Според Библията Земята е създадена за седем дни. Създаването на небето, небесните светлини, водата и други подобни отне пет дни. На шестия Бог създаде Адам от глина. Виждайки отегчен, самотен човек, Бог решил да създаде още едно чудо. Вземайки реброто на Адам, той създава Ева. Седмият ден беше признат за почивен ден.

Адам и Ева живели без проблеми, докато злонамереният дявол под формата на змия не решил да изкуши Ева. В края на краищата в средата на рая стоеше дървото за познаване на доброто и злото. Първата майка покани Адам да сподели храната, като по този начин наруши думата, дадена на Бог (той забрани докосването на забранените плодове).

Първите хора са изгонени в нашия свят, с което започва историята на цялото човечество и живота на Земята.

Безжизнени планини, скали и вода, огромна луна в небето и постоянна бомбардировка от метеорити - най-вероятният пейзаж на Земята преди 4 милиарда години

Животът произлиза ли от неорганична материя в космоса или се е зародил на Земята? Пред тази дилема неизбежно се изправя изследовател, който се интересува от проблема за произхода на живота. Досега никой не е успял да докаже верността на която и да е от двете съществуващи в момента хипотези, нито е възможно да се стигне до трето решение.

Първата хипотеза за произхода на живота на Земята е стара, включва уважавани фигури на европейската наука: Г. Хелмхолц, Л. Пастьор, С. Арениус, В. Вернадски, Ф. Крик. Сложността на живата материя, ниската вероятност за нейното спонтанно генериране на планетата, както и неуспехите на експериментаторите да синтезират живи от неживи същества водят учените към лагера на привържениците на този подход. Има много вариации за това как точно животът е попаднал на Земята, а най-известната от тях е теорията за панспермията. Според него животът е широко разпространен в междузвездното пространство, но тъй като там няма условия за развитие, живата материя се превръща в сперматозоиди или спори и така се движи в пространството. Преди милиарди години кометите донесоха сперматозоиди на Земята, където се създаде среда, благоприятна за тяхното развитие.

Сперматозоидите са малки ембриони, които могат да издържат на големи температурни промени, космическа радиация и други фактори на околната среда, разрушителни за живите същества. Както предположи английският астроном Ф. Хойл, междузвездните прахови частици, които могат да включват бактерии в графитна обвивка, са подходящи за ролята на сперма. Към днешна дата в космоса не са открити сперматозоиди. Но дори и да бъдат открити, подобно невероятно откритие само би изместило проблема за произхода на живота от нашата планета на друго място. И нямаше да избегнем въпросите откъде идват сперматозоидите на Земята и как са се родили. Втората част от дилемата - как животът е възникнал от неорганична материя - не е толкова романтична, тъй като се основава на законите на физиката и химията. Този тесен, механистичен подход, наречен теория на абиогенезата, включва усилията на много специалисти. Може би поради своята специфика този подход се оказа плодотворен и за половин век разви цели раздели на биохимията, еволюционната биология и космологията.

Според учените синтезът на жива клетка е точно зад ъгъла, това е въпрос на технология и на време. Но дали клетка, родена в епруветка, ще бъде отговорът на въпроса как се е зародил животът на Земята? Едва ли. Синтетичната клетка само ще докаже, че абиогенезата по някакъв начин е възможна. Но преди 4 милиарда години на Земята всичко можеше да се случи по различен начин. Например, така. Повърхността на Земята се е охладила преди 4,5 милиарда години. Атмосферата беше тънка и кометите активно бомбардираха Земята, доставяйки органична материя в изобилие. Извънземната материя се установява в плитки топли резервоари, нагрявани от вулкани: на дъното тече лава, растат острови и изригват горещи извори - фумароли. Континентите по това време не са били толкова силни и големи, колкото са сега, те са се движели лесно по земната кора, свързвали са се и са се разпадали.

Луната беше по-близо, Земята се въртеше по-бързо, дните бяха по-къси, приливните вълни бяха по-високи и бурите бяха по-силни. Над всичко това лежеше небе с цвят на стомана, потъмняло от прашни бури, облаци от вулканична пепел и парчета скали, изместени от ударите на метеорити. Постепенно се образува атмосфера, богата на азот, въглероден диоксид и водни пари. Изобилието от парникови газове доведе до затопляне на климата на цялата планета. В такива екстремни условия е протичал синтезът на живата материя. Дали това е било чудо, злополука, възникнала в противоречие с еволюцията на Вселената, или това е единственият начин, по който животът може да се появи? Вече е включено ранни стадиисе прояви една от основните характеристики на живата материя - приспособимостта към условията на околната среда. Ранната атмосфера е съдържала малко свободен кислород, озонът е бил в недостиг и земята е била окъпана в ултравиолетови лъчи, фатални за живите същества. Планетата щеше да остане необитаема, ако клетките не бяха изобретили механизъм за защита от ултравиолетова радиация. Този сценарий за възникване на живота като цяло не се различава от предложения от Дарвин. Добавени бяха нови подробности - научихме нещо, като изучавахме древни скали и експериментирахме, и познахме нещо. Въпреки че този сценарий е най-разумният, той е и най-противоречивият. Учените се борят с всяка точка, предлагайки множество алтернативи. От самото начало възникват съмнения: откъде се е появила първичната органична материя, синтезирана ли е на Земята или е паднала от небето?

Революционна идея

Научните основи на абиогенезата или произхода на живите същества от неживите същества са положени от руския биохимик А.И. Опарин. През 1924 г., като 30-годишен учен, Опарин публикува статия „Произходът на живота“, която според колегите му „съдържа семената на една интелектуална революция“. Публикуването на книгата на Опарин на английски през 1938 г. се превръща в сензация и привлича значителни западни интелектуални ресурси към проблема за живота. През 1953 г. С. Милър, аспирант в Чикагския университет, провежда успешен експеримент по абиогенен синтез. Той създава условията на ранната Земя в лабораторна епруветка и в резултат на химическа реакция получава набор от аминокиселини. Така теорията на Опарин започва да получава експериментално потвърждение.

Опарин и свещеникът

Според спомени на колеги, академик A.I. Опарин е убеден материалист и атеист. Това се потвърждава от неговата теория за абиогенезата, която, изглежда, не оставя надежда за свръхестествено обяснение на мистериите на живота. Въпреки това възгледите и личността на учения привличат към него хора с напълно противоположни мирогледи. Занимавайки се с научна и образователна работа, участвайки в пацифисткото движение, той пътува много в чужбина. Веднъж, някъде през 50-те години на миналия век, Опарин изнася лекции в Италия по проблема за произхода на живота. След доклада му казаха, че не друг, а президентът на Папската академия на науките от Ватикана иска да се срещне с него. Александър Иванович, битие съветски човеки знаейки много добре Предразсъдъкчужда интелигенция към СССР, не очакваше от представителя католическа църкванищо добро, вероятно някаква провокация. Въпреки това запознанството се състоя. Преподобният синьор стисна ръката на Опарин, благодари му за лекцията и възкликна: „Професоре, възхитен съм от това колко красиво разкрихте Божието провидение!“

Вероятност за живот

Теорията за абиогенезата предполага, че животът е възникнал на определен етап от развитието на материята. От образуването на Вселената и първите частици материята е поела по пътя на постоянна промяна. Първо се появиха атоми и молекули, след това се появиха звезди и прах, от тях - планети и животът възникна на планетите. Живите същества възникват от неживите, подчинявайки се на някакъв висш закон, чиято същност все още не ни е известна. Животът не можеше да не възникне на Земята, където имаше подходящи условия. Разбира се, невъзможно е да се опровергае това метафизично обобщение, но семената на съмнението са покълнали. Факт е, че условията, необходими за синтеза на живота, са многобройни и често противоречат на фактите и помежду си. Например, няма доказателства, че ранната Земя е имала редуцираща атмосфера. Не е ясно как е възникнал генетичният код. Структурата на живата клетка и нейните функции са изненадващи по своята сложност. Каква е общата вероятност за произхода на живота? Ето няколко примера.

Протеините се състоят само от така наречените „леви“ аминокиселини, тоест асиметрични молекули, които въртят поляризацията на преминаващата през тях светлина наляво. Защо само леви аминокиселини се използват в протеиновата конструкция е неизвестно. Може би това се е случило случайно и някъде във Вселената има живи същества, състоящи се от десни аминокиселини. Най-вероятно в първичния бульон, където се е състоял синтезът на оригиналните протеини, е имало еднакво количество ляво- и дясноориентирани аминокиселини. И само появата на една наистина жива „лява“ структура наруши тази симетрия и биогенният синтез на аминокиселини последва „лявата“ пътека.

Изчислението, което Фред Хойл дава в книгата си „Еволюция от космоса” е впечатляващо. Вероятността за произволно получаване на 2000 клетъчни ензима, всеки от които се състои от 200 аминокиселини, е 10 -4000 - абсурдно малка стойност, дори ако целият космос беше органична супа.

Вероятността да се синтезира един протеин, състоящ се от 300 аминокиселини, е един шанс към 2x10 390. Отново пренебрежимо малко. Нека намалим броя на аминокиселините в един протеин до 20, тогава броят на възможните комбинации на синтеза на такъв протеин ще бъде 1018 - само с порядък по-голям от броя на секундите за 4,5 милиарда години. Не е трудно да се види, че еволюцията просто не е имала време да сортира всички опции и да избере най-доброто. Ако вземем предвид, че аминокиселините в протеините са свързани в определени последователности, а не произволно, тогава вероятността за синтезиране на протеинова молекула ще бъде същата, както ако маймуна случайно отпечата една от трагедиите на Шекспир, тоест почти нула.

Учените изчислиха, че ДНК молекулата, участваща в най-простия протеинов кодиращ цикъл, трябва да се състои от 600 нуклеотида в специфична последователност. Вероятността за случаен синтез на такава ДНК е 10 -400, с други думи, това ще изисква 10 400 опита.

Не всички учени са съгласни с тези изчисления на вероятността. Те посочват, че изчисляването на шансовете за протеинов синтез чрез произволно изпробване на комбинации е неправилно, тъй като молекулите имат предпочитания и някои химически връзки винаги са по-вероятни от други. Според австралийския биохимик Иън Мъсгрейв изчисляването на вероятността за абиогенеза като цяло е безсмислено. Първо, образуването на полимери от мономери не е случайно, а се подчинява на законите на физиката и химията. Второ, неправилно е да се изчислява образуването на съвременни протеинови молекули, ДНК или РНК, тъй като те не са били част от първите живи системи. Може би не е останало нищо от минали времена в структурата на организмите, които съществуват днес. Сега се смята, че първите организми са били много прости системикъси молекули, състоящи се само от 30-40 мономера. Животът започва с много прости организми, като постепенно се усложнява. Природата дори не се опита да построи Боинг 747 веднага. Трето, няма нужда да се страхувате от ниската вероятност. Един шанс на милион милиона? И какво от това, може да падне при първия опит.

Какво е живот

Не само философите се занимават с търсенето на определение на живота. Това определение е необходимо на биохимиците, за да разберат: какво се е случило в епруветката - живо или неживо? Палеонтолози, изучаващи древни скали в търсене на началото на живота. Екзобиолози търсят организми от извънземен произход. Дефинирането на живота не е лесно. По думите на Big Съветска енциклопедия, „стриктно научното разграничение между живи и неживи обекти среща определени трудности“. Всъщност какво е характерно само за живия организъм? Може би набор от външни признаци? Нещо бяло, меко, мърда, издава звуци. Тази примитивна дефиниция не включва растенията, микробите и много други организми, защото те мълчат и не се движат. Можем да разглеждаме живота от химическа гледна точка като материя, състояща се от сложни органични съединения: аминокиселини, протеини, мазнини. Но тогава проста механична смес от тези съединения трябва да се счита за жива, което е неправилно. По-добра дефиниция, по която има общ научен консенсус, се отнася до уникалните функции на живите системи.

Способността за възпроизвеждане, когато точно копие на наследствената информация се предава на потомците, е присъща на целия земен живот, дори и на най-малката му частица - клетка. Ето защо клетката се приема за мерна единица на живота. Компонентите на клетките: протеини, аминокиселини, ензими, взети поотделно, няма да бъдат живи. Това води до важното заключение, че успешните експерименти за синтеза на тези вещества не могат да се считат за отговор на въпроса за произхода на живота. Революция в тази област ще има едва когато стане ясно как е възникнала цялата клетка. Без съмнение откривателите на тайната ще бъдат удостоени с Нобелова награда. В допълнение към функцията за възпроизвеждане, съществуват редица необходими, но недостатъчни свойства на системата, за да се нарече жива. Живият организъм може да се адаптира към промените в околната среда на генетично ниво. Това е много важно за оцеляването. Променливостта е позволила животът да оцелее на ранната Земя, през катастрофи и тежки ледникови периоди.

Важно свойство на живата система е каталитичната активност, тоест способността да се извършват само определени реакции. Метаболизмът се основава на това свойство - подбор на необходимите вещества от околната среда, тяхната обработка и получаване на енергията, необходима за по-нататъшна жизнена активност. Метаболитната схема, която не е нищо повече от алгоритъм за оцеляване, е заложена в генетичния код на клетката и се предава на потомците чрез механизма на наследствеността. Химиците познават много системи с каталитична активност, които обаче не могат да се възпроизвеждат и следователно не могат да се считат за живи.

Решаващият експеримент

Няма надежда един ден клетката да се появи сама от атомите химически елементи. Това е невероятна опция. Една проста бактериална клетка съдържа стотици гени, хиляди протеини и различни молекули. Фред Хойл се пошегува, че клетъчният синтез е толкова невероятен, колкото сглобяването на Боинг като ураган, преминаващ през сметище за части. И все пак Boeing съществува, което означава, че е бил някак си „сглобен“, или по-скоро „самосглобен“. Според настоящите представи "самосглобяването" на Боинга е започнало преди 4,5 милиарда години, процесът е протичал постепенно и е продължил над един милиард години. Преди най-малко 3,5 милиарда години на Земята вече са съществували живи клетки.

За синтеза на живи същества от неживи същества в началния етап в атмосферата и водните тела на планетата трябва да присъстват прости органични и неживи вещества. органични съединения: C, C 2 , C 3 , CH, CN, CO, CS, HCN, CH 3 CH, NH, O, OH, H 2 O, S. Стенли Милър смесва водород, метан и амоняк в известните си експерименти за абиогенен синтез и водна пара, след това прекара нагрятата смес през електрически разряди и се охлади. След седмица в колбата се образува кафява течност, съдържаща седем аминокиселини, включително глицин, аланин и аспарагинова киселина, които са част от клетъчните протеини. Експериментът на Милър показа как може да се образува пребиологична органична материя - вещества, които участват в синтеза на по-сложни клетъчни компоненти. Оттогава биолозите смятат този въпрос за разрешен, въпреки сериозния проблем. Факт е, че абиогенният синтез на аминокиселини се извършва само при редуциращи условия, поради което Опарин смята, че атмосферата на ранната Земя е била метан-амоняк. Но геолозите не са съгласни с това заключение.

Проблемът за ранната атмосфера

Метанът и амонякът няма откъде да се вземат в големи количества на Земята, твърдят експерти. Освен това тези съединения са много нестабилни и се разрушават под въздействието на слънчевата светлина; метан-амонячна атмосфера не би могла да съществува дори ако тези газове се отделят от недрата на планетата. Според геолозите атмосферата на Земята преди 4,5 милиарда години е била доминирана от въглероден диоксид и азот, което създава химически неутрална среда. Това се доказва от състава на най-старите скали, които са били изтопени от мантията по това време. В Гренландия са открити най-старите скали на планетата на възраст 3,9 милиарда години. Това са така наречените сиви гнайси - силно променени магмени скали със среден състав. Тези скали са се променили в продължение на милиони години под въздействието на флуидите въглероден диоксид в мантията, които едновременно насищат атмосферата. При такива условия абиогенният синтез е невъзможен.

Академик Е.М. се опитва да реши проблема с ранната атмосфера на Земята. Галимов, директор на Института по геохимия и аналитична химиятях. В И. Вернадски RAS. Той изчислява, че земната кора е възникнала много рано, през първите 50-100 милиона години след образуването на планетата, и е била предимно метална. В този случай мантията наистина трябва да е освободила метан и амоняк в достатъчни количества, за да създаде редуциращи условия. Американските учени К. Сейгън и К. Чайба предложиха механизъм за самозащита на метановата атмосфера от разрушаване. Според тяхната схема разлагането на метан под въздействието на ултравиолетова радиация може да доведе до създаването на аерозол от органични частици в горните слоеве на атмосферата. Тези частици абсорбираха слънчевата радиация и защитиха възстановителната среда на планетата. Вярно е, че този механизъм е разработен за Марс, но важи и за ранната Земя.

Подходящите условия за образуване на предбиологична органична материя не продължиха дълго на Земята. През следващите 200-300 милиона години мантията започва да се окислява, което води до отделяне на въглероден диоксид и промяна в състава на атмосферата. Но по това време средата за произхода на живота вече е била подготвена.

На дъното на морето

Първият живот може да е възникнал около вулкани. Представете си на все още крехкото дъно на океаните множество разломи и пукнатини, изтичаща магма и бълбукащи газове. В такива зони, наситени с пари на сероводород, се образуват отлагания на метални сулфиди: желязо, цинк, мед. Ами ако синтезът на първична органична материя се проведе директно върху повърхността на желязо-сярни минерали, използвайки реакцията на въглероден диоксид и водород? За щастие наоколо има много и от двете: въглеродният диоксид и моноксидът се отделят от магмата, а водородът се отделя от водата по време на химично взаимодействиес гореща магма. Има и приток на енергия, необходима за синтеза.

Тази хипотеза не противоречи на геоложките данни и се основава на предположението, че ранните организми са живели в екстремни условия, като съвременните хемосинтетични бактерии. През 60-те години на ХХ век изследователите откриват на дъното Тихи океанподводните вулкани са черни пушачи. Там, в облаци от отровни газове, без достъп на слънчева светлина и кислород, при температура +120°, има колонии от микроорганизми. Условия, подобни на черните пушачи, са съществували на Земята още преди 2,5 милиарда години, както се вижда от слоеве строматолити - следи от жизнената активност на синьо-зелените водорасли. Форми, подобни на тези микроби, се срещат и сред останките на най-древните организми на възраст 3,5 милиарда години.

За потвърждаване на вулканичната хипотеза е необходим експеримент, който да покаже, че при тези условия е възможен абиогенен синтез. В тази насока работят групи биохимици от САЩ, Германия, Англия и Русия, но засега без успех. Обнадеждаващи резултати бяха получени през 2003 г. от младия изследовател Михаил Владимиров от Лабораторията по еволюционна биохимия на Института по биохимия. А.Н. Бах RAS. Той създаде изкуствен черен пушач в лабораторията: в автоклав, пълен с физиологичен разтвор, диск от пирит (FeS 2) е поставен да служи като катод; През системата са преминали въглероден диоксид и електрически ток. Ден по-късно в автоклава се появи мравчена киселина - най-простата органична материя, която участва в метаболизма на живите клетки и служи като материал за абиогенния синтез на по-сложни биологични вещества.

Цианобактерии, способни да асимилират атмосферния азот

Ловци на обитаеми планети

И двете теории за произхода на живота, панспермията и абиогенезата, признават, че животът не е уникално явление във Вселената, той трябва да съществува и на други планети. Но как да го открием? Дълго време имаше само един метод за търсене на живот, който все още не е дал положителни резултати - използването на радиосигнали от извънземни. В края на 20 век възникват нова идея- използвайте телескопи, за да търсите планети отвън слънчева система. Ловът за екзопланети започна. През 1995 г. е уловен първият екземпляр: планета с половината от масата на Юпитер, бързо въртяща се около 51-вата звезда от съзвездието Пегас. В резултат на почти 10-годишно търсене бяха открити 118 планетарни системи, съдържащи 141 планети. Нито една от тези системи не е подобна на Слънчевата система, никоя от планетите не е подобна на Земята. Намерените екзопланети са близки по маса до Юпитер, тоест са много повече от Земята. Далечните гиганти са неподходящи за живот поради характеристиките на техните орбити. Някои от тях се въртят много близо до звездата си, което означава, че повърхностите им са горещи, а не течна водав който се развива животът. Останалите планети - тяхното малцинство - се движат по удължена елиптична орбита, което драматично влияе на климата: смяната на сезоните там трябва да бъде много рязка, а това е пагубно за организмите.

И двете теории за произхода на живота, панспермията и абиогенезата, признават, че животът не е уникален феномен във Вселената, той трябва да съществува и на други планети. Но как да го открием? Дълго време имаше само един метод за търсене на живот, който все още не е дал положителни резултати - използването на радиосигнали от извънземни. В края на 20 век възниква нова идея - чрез телескопи да се търсят планети извън Слънчевата система. Ловът за екзопланети започна. През 1995 г. е уловен първият екземпляр: планета с половината от масата на Юпитер, бързо въртяща се около 51-вата звезда от съзвездието Пегас. В резултат на почти 10-годишно търсене бяха открити 118 планетарни системи, съдържащи 141 планети. Нито една от тези системи не е подобна на Слънчевата система, никоя от планетите не е подобна на Земята. Намерените екзопланети са близки по маса до Юпитер, тоест са много по-големи от Земята. Далечните гиганти са неподходящи за живот поради характеристиките на техните орбити. Някои от тях се въртят много близо до своята звезда, което означава, че повърхностите им са горещи и няма течна вода, в която да се развива живот. Останалите планети - тяхното малцинство - се движат по удължена елиптична орбита, което драматично влияе на климата: смяната на сезоните там трябва да бъде много рязка, а това е пагубно за организмите.

Фактът, че не е открита нито една планетарна система от слънчев тип, доведе до песимистични изявления на някои учени. Може би малките скалисти планети са много редки във Вселената, или нашата Земя като цяло е единствената по рода си, или може би просто ни липсва точността на измерванията. Но надеждата умира последна и астрономите продължават да усъвършенстват методите си. Сега планетите се търсят не по пряко наблюдение, а по косвени признаци, тъй като резолюцията на телескопите не е достатъчна. По този начин позицията на подобните на Юпитер гиганти се изчислява от гравитационното смущение, което те упражняват върху орбитите на своите звезди. През 2006 г. Европейската космическа агенция ще изстреля сателита Korot, който ще търси планети със земна маса чрез намаляване на яркостта на звезда, докато те преминават през нейния диск. Сателитът Кеплер на НАСА ще използва същия метод за търсене на планети от 2007 г. След още 2 години НАСА ще организира мисия за космическа интерферометрия - много чувствителен метод за откриване на малки планети чрез въздействието им върху тела с по-голяма маса. Едва до 2015 г. учените ще изградят инструменти за директно наблюдение - това ще бъде цяла флотилия от космически телескопи, наречени „Ловец на планети от земен тип“, способни едновременно да търсят признаци на живот.

Когато бъдат открити планети, подобни на Земята, ще започне нова ера в науката и учените се подготвят за това събитие сега. От голямо разстояние трябва да можете да разпознавате следи от живот в атмосферата на планетата, дори най-примитивните му форми - бактерии или протозойни многоклетъчни организми. Вероятността за откриване на примитивен живот във Вселената е по-висока от контакта с малки зелени човечета, тъй като животът на Земята съществува от повече от 4 милиарда години, от които само един век е прекаран от развита цивилизация. Преди появата на създадените от човека сигнали е било възможно да разберем за нашето съществуване само по наличието на специални съединения в атмосферата - биомаркери. Основният биомаркер е озонът, който показва наличието на кислород. Водната пара показва наличието на течна вода. Въглероден диоксид и метан се отделят от някои видове организми. Мисията Дарвин, която европейски учени ще стартират през 2015 г., ще има за задача да търси биомаркери на далечни планети. Шест инфрачервени телескопа ще обикалят на 1,5 милиона километра от Земята и ще изследват няколко хиляди близки планетарни системи. Въз основа на количеството кислород в атмосферата, проектът Дарвин е в състояние да определи много млад живот, на няколкостотин милиона години.

Ако радиацията на атмосферата на планетата съдържа спектрални линии на три вещества - озон, водна пара и метан - това е допълнително доказателство в полза на наличието на живот. Следваща стъпка- установяване на неговия вид и степен на развитие. Например наличието на хлорофилни молекули би означавало, че на планетата има бактерии и растения, които използват фотосинтеза за производство на енергия. Разработването на следващото поколение биомаркери е много обещаващо, но все още е далече.

Органичен източник

Ако на Земята нямаше условия за синтез на предбиологична органика, тогава те биха могли да бъдат в космоса. През 1961 г. американският биохимик Джон Оро публикува статия за кометния произход на органичните молекули. Младата Земя, незащитена от плътна атмосфера, беше подложена на масивна бомбардировка от комети, които се състоят главно от лед, но също така съдържат амоняк, формалдехид, циановодород, цианоацетилен, аденин и други съединения, необходими за абиогенния синтез на аминокиселини, нуклеинови киселини и мастни киселини- основните компоненти на клетката. Според астрономите 1021 кг кометен материал е паднал върху повърхността на Земята. Водата на кометите образувала океани, където след стотици милиони години животът процъфтявал.

Наблюденията потвърждават, че космическите тела и междузвездните облаци прах съдържат проста органична материя и дори аминокиселини. Спектрален анализ показва наличието на аденин и пурин в опашката на кометата Хейли-Боп, а пиримидин е открит в метеорита Murchison. Образуването на тези съединения в космоса не противоречи на законите на физиката и химията.

Хипотезата за кометата е популярна и сред космолозите, защото обяснява появата на живот на Земята след образуването на Луната. Общоприето е, че преди около 4,5 милиарда години Земята се е сблъскала с огромно космическо тяло. Повърхността му се разтопи, част от веществото се пръсна в орбита, където образува малък спътник - Луната. След такава катастрофа на планетата не би трябвало да е останала нито органична материя, нито вода. Откъде са дошли? Пак ги донесоха комети.

Проблемът с полимера

Клетъчните протеини, ДНК, РНК са полимери, много дълги молекули, като нишки. Структурата на полимерите е доста проста; те се състоят от части, които се повтарят в определен ред. Например, целулозата е най-често срещаната молекула в света, която се намира в растенията. Една целулозна молекула се състои от десетки хиляди въглеродни, водородни и кислородни атоми, но в същото време не е нищо повече от множество повторения на по-къси глюкозни молекули, свързани заедно, като в огърлица. Протеините са верига от аминокиселини. ДНК и РНК са последователност от нуклеотиди. Освен това като цяло това са много дълги последователности. Така дешифрираният човешки геном се състои от 3 милиарда нуклеотидни двойки.

В рамките на клетката полимерите непрекъснато се произвеждат чрез сложни матрични химични реакции. За да получите протеин, трябва да премахнете OH хидроксилната група от една аминокиселина от единия край и водородния атом от другия и едва след това да „залепите“ следващата аминокиселина. Лесно е да се види, че водата се образува в този процес, отново и отново. Освобождаването от вода, дехидратацията, е много древен процес, ключов за произхода на живота. Как се случи това, когато нямаше клетка с нейната фабрика за производство на протеини? Проблем възниква и при топлото плитко езерце - люлката на живите системи. В крайна сметка по време на полимеризацията водата трябва да се отстрани, но това е невъзможно, ако има много наоколо.

Клей ген

Трябва да е имало нещо в първичния бульон, което е помогнало за раждането на живата система, ускорило процеса и осигурило енергия. Английският кристалограф Джон Бернал през 50-те години на 20 век предполага, че обикновената глина, която е изобилно покрита в дъното на всеки воден обект, може да служи като такъв помощник. Глинените минерали допринесоха за образуването на биополимери и появата на механизъм на наследственост. Хипотезата на Бернал става все по-силна през годините и привлича много последователи. Оказа се, че глинените частици, облъчени с ултравиолетова енергия, съхраняват получения енергиен резерв, който се изразходва за реакцията на сглобяване на биополимера. В присъствието на глина мономерите се събират в самовъзпроизвеждащи се молекули, нещо като РНК.

Повечето глинести минерали са подобни по структура на полимерите. Те се състоят от огромен брой слоеве, свързани помежду си чрез слаби химически връзки. Такава минерална лента расте сама, всеки следващ слой повтаря предишния и понякога се появяват дефекти - мутации, както в истинските гени. Шотландският химик A.J. Кърнс-Смит твърди, че първият организъм на Земята е бил именно „генът на глината“. Получавайки между слоевете от глинени частици, органичните молекули взаимодействаха с тях, възприеха метода за съхраняване на информация и растат, може да се каже, те се научиха. За известно време минералите и протоживотът съжителстваха мирно, но скоро имаше разрив или генетично поглъщане, според Кернс-Смит, след което животът напусна минералния дом и започна собственото си развитие.

Най-древните микроби

Черните шисти на 3,5 милиарда години в Западна Австралия съдържат останките на най-старите организми, откривани някога на Земята. Топките и влакната, видими само под микроскоп, принадлежат на прокариоти - микроби, чиито клетки все още нямат ядро ​​и спиралата на ДНК е положена директно в цитоплазмата. Най-старите вкаменелости са открити през 1993 г. от американския палеобиолог Уилям Шопф. Вулканичните и седиментните скали на комплекса Пилбара, западно от Голямата пясъчна пустиня в Австралия, са едни от най-старите скали на Земята. По щастливо стечение на обстоятелствата тези образувания не са се променили толкова много под въздействието на мощни геоложки процеси и са запазили останките на ранни същества в междинните слоеве.

Беше трудно да се провери дали малките топчета и нишки са били живи организми в миналото. Поредица от малки мъниста в скала може да бъде всичко: минерали, небиологична органична материя, оптична илюзия. Общо Шопф преброи 11 вида вкаменелости, свързани с прокариотите. От тях 6, според учения, са цианобактерии или синьо-зелени водорасли. Подобни видове все още съществуват на Земята в сладки водоеми и океани, в горещи извори и близо до вулкани. Шопф преброи шест признака, по които подозрителни обекти в черни шисти трябва да се считат за живи.

Това са знаците:
1. Фосилите са съставени от органична материя
2. Те имат сложна структура - влакната се състоят от клетки с различна форма: цилиндри, кутии, дискове
3. Има много обекти - общо 200 вкаменелости включват 1900 клетки
4. Обектите са подобни един на друг, като съвременни представители на едно и също население
5. Това са организми, добре адаптирани към условията на ранната Земя. Те живееха на дъното на морето, защитени от ултравиолетовото лъчение от дебел слой вода и слуз.
6. Обектите се размножават като съвременни бактерии, както се вижда от находките на клетки в стадий на делене.

Откриването на такива древни цианобактерии означава, че преди почти 3,5 милиарда години е имало организми, които са консумирали въглероден диоксид и са произвеждали кислород и са можели да се скрият от слънчева радиацияи се възстановяват от нараняване, както правят съвременните видове. Биосферата вече е започнала да се оформя. За науката това е пикантен момент. Както Уилям Шопф признава, в такива почтени породи той би предпочел да намери по-примитивни същества. В крайна сметка откриването на древни цианобактерии отмества началото на живота към период, който е заличен завинаги от геоложката история; малко вероятно е геолозите някога да го открият и разчетат. Колкото по-стари са скалите, толкова по-дълго са били под налягане, температура и са изветряли. Освен Западна Австралия, има само едно място на планетата с много древни скали, където могат да бъдат намерени вкаменелости - в източната част на Южна Африка в кралство Свазиленд. Но африканските скали са претърпели драматични промени в продължение на милиарди години и следите от древни организми са били изгубени.

В момента геолозите не са открили началото на живот в скалиЗемята. Строго погледнато, те обикновено не могат да назоват интервала от време, когато живите организми все още не са съществували. Те не могат да проследят ранните етапи от еволюцията на живите същества, до преди 3,5 милиарда години. До голяма степен поради липсата на геоложки доказателства, мистерията за произхода на живота остава неразгадана.

Реалист и сюрреалист

Първата конференция на Международното общество за изследване на произхода на живота (ISSOL) се провежда през 1973 г. в Барселона. Емблемата за тази конференция е нарисувана от Салвадор Дали. Ето как беше. Джон Оро, американски биохимик, беше приятел на художника. През 1973 г. се срещат в Париж, вечерят в Maxim и отиват на лекция по холография. След лекцията Дали неочаквано покани учения да дойде в хотела му на следващия ден. Оро пристигна и Дали му даде рисунка, символизираща проблема с хиралността в живите системи. Два кристала израстват от течащ басейн във формата на обърнат пясъчен часовник, намеквайки за крайното време на еволюцията. Женска фигура седи отляво, мъж стои отдясно и държи крило на пеперуда, а ДНК червей се извива между кристалите. Левият и десният кварцови кристали, показани на фигурата, са взети от книгата на Опарин от 1957 г. Произходът на живота на Земята. За изненада на учения Дали държеше тази книга в стаята си! След конференцията Опарините отидоха да посетят Дали, на брега на Каталуния. И двете знаменитости умираха от желание да чатят. Последва дълъг разговор между реалиста и сюрреалиста, оживен от езика на изражението на лицето и жестовете - все пак Опарин говореше само руски.

свят на РНК

В теорията на абиогенезата търсенето на произхода на живота води до идеята за система, по-проста от клетката. Съвременната клетка е изключително сложна; нейната работа се основава на три стълба: ДНК, РНК и протеини. ДНК съхранява наследствена информация, протеините извършват химични реакции според схемата, заложена в ДНК, а РНК предава информация от ДНК към протеини. Какво може да бъде включено в една опростена система? Един от компонентиклетка, която може като минимум да се самовъзпроизвежда и да регулира метаболизма.

Търсенето на най-древната молекула, с която всъщност е започнал животът, продължава почти век. Точно както геолозите възстановяват историята на Земята от скални слоеве, биолозите откриват еволюцията на живота от структурата на клетката. Поредица от открития през 20 век доведоха до хипотезата за спонтанно генериран ген, който стана прародителят на живота. Естествено е да се мисли, че такъв първи ген може да бъде ДНК молекула, тъй като тя съхранява информация за нейната структура и промените в нея. Постепенно се установи, че самата ДНК не може да предава информация на други поколения; за това се нуждае от помощници - РНК и протеини. Когато през втората половина на 20-ти век бяха открити нови свойства на РНК, се оказа, че тази молекула е по-подходяща за главната роля в пиесата за произхода на живота.

Молекулата на РНК е по-проста по структура от ДНК. Тя е по-къса и се състои от една нишка. Тази молекула може да служи като катализатор, тоест да извършва селективни химични реакции, например свързване на аминокиселини една с друга, и по-специално да извършва собствена репликация, тоест възпроизвеждане. Както е известно, селективната каталитична активност е едно от основните свойства, присъщи на живите системи. В съвременните клетки само протеините изпълняват тази функция. Може би тази способност им е преминала с течение на времето и някога това е било направено от РНК.

За да разберат на какво още е способна РНК, учените започнаха да я отглеждат изкуствено. В разтвор, наситен с РНК молекули, кипи собствен живот. Обитателите обменят части и се възпроизвеждат, тоест информацията се предава на потомците. Спонтанният подбор на молекули в такава колония наподобява естествения подбор, което означава, че може да бъде контролиран. Точно както животновъдите отглеждат нови породи животни, те също започват да отглеждат РНК с определени свойства. Например, молекули, които помагат за свързването на нуклеотидите в дълги вериги; молекули, устойчиви на високи температури и т.н.

Колониите от молекули в паничките на Петри са светът на РНК, само че изкуствен. Естественият свят на РНК може да е възникнал преди 4 милиарда години в топли локви и плитки езера, където молекулите са се размножавали спонтанно. Постепенно молекулите започват да се събират в общности и да се състезават помежду си за място под слънцето, като най-силният оцелява. Вярно е, че предаването на информация в такива колонии се извършва неточно и новопридобитите характеристики на отделен „индивид“ могат да бъдат загубени, но този недостатък се покрива от голям брой комбинации. Селекцията на РНК протича много бързо и клетка може да се появи след половин милиард години. След като е дал тласък на появата на живота, светът на РНК не е изчезнал, той продължава да съществува във всички организми на Земята.

Светът на РНК е почти жив, остава само една стъпка, за да се съживи напълно - да произведе клетка. Клетката е отделена от околната среда чрез здрава мембрана, което означава, че следващият етап в еволюцията на света на РНК е затварянето на колониите, където молекулите са свързани една с друга, в мастна мембрана. Такава протоклетка може да е възникнала случайно, но за да се превърне в пълноценна жива клетка, мембраната трябва да се възпроизвежда от поколение на поколение. Използвайки изкуствена селекция, РНК, която е отговорна за растежа на мембраната, може да бъде отгледана в колонии, но дали това наистина се е случило? Авторите на експериментите от Масачузетския технологичен институт в САЩ подчертават, че резултатите, получени в лабораторията, не е задължително да са подобни на реалното сглобяване на жива клетка и може да са напълно далеч от истината. Все още обаче не е възможно да се създаде жива клетка в епруветка. Светът на РНК не е разкрил напълно своите тайни.

Науката

Според учените, животът на земята е възникнал преди около 3 милиарда години: През това време простите организми се развиха в сложни форми на живот. За учените обаче все още е загадка как се е зародил животът на планетата и те изложиха няколко теории, за да обяснят този феномен:

1. Електрически искри

В известния експеримент на Милър-Юри учените доказаха, че мълнията може да допринесе за появата на основните вещества, необходими за възникването на живота: електрическите искри образуват аминокиселини в атмосфера, състояща се от огромни количества вода, метан, амоняк и водород. След това от аминокиселини са еволюирали по-сложни форми на живот. Тази теория беше донякъде променена, след като изследователите откриха, че атмосферата на планетата преди милиарди години е била бедна на водород. Учените предполагат, че метан, амоняк и водород се съдържат във вулканични облаци, наситени с електрически заряди.

2. Глина

Химикът Александър Греъм Кернс-Смит от университета в Глазгоу, Шотландия, изложи теорията, че в зората на живота глината е съдържала много органични компоненти, разположени близо един до друг, и че глината помогна за организирането на тези вещества в структури, подобни на нашите гени.

ДНК съхранява информация за структурата на молекулите, а генетичните последователности на ДНК показват как аминокиселините трябва да бъдат вградени в протеините. Кернс-Смит предполага, че глинените кристали са помогнали за организирането на органичните молекули в подредени структури и по-късно самите молекули са започнали да правят това „без помощта“ на глината.

3. Дълбоководни отвори

Според тази теория, животът е започнал в подводни хидротермални отвори, които изхвърлят богати на водород молекули.На тяхната скалиста повърхност тези молекули могат да се съберат и да станат минерални катализатори за реакциите, довели до възникването на живота. Дори сега такива хидротермални отвори, богати на химическа и топлинна енергия, са дом на доста голям брой живи същества.

4. Леден старт

Преди 3 милиарда години Слънцето не светеше толкова ярко, колкото сега, и съответно по-малко топлина достигаше до Земята. Напълно възможно е това повърхността на земята беше покрита с дебел слой лед, който защитаваше крехките органична материя , разположени във водата отдолу, от ултравиолетовите лъчи и космическото излагане. Освен това студът помогнал на молекулите да съществуват по-дълго, в резултат на което станали възможни реакциите, довели до възникването на живота.

5. РНК свят

ДНК се нуждае от протеини, за да се образува, а протеините се нуждаят от ДНК, за да се образуват. Как биха могли да се образуват един без друг? Учените предполагат, че в този процес е участвала РНК, която, подобно на ДНК, съхранява информация. От РНК се образуват съответно протеини и ДНК., които го замениха поради по-голямата си ефективност.

Възникна друг въпрос: "Как се появи РНК?" Някои смятат, че се е появил спонтанно на планетата, докато други отричат ​​тази възможност.

6. "Проста" теория

Някои учени предполагат, че животът е еволюирал не от сложни молекули като РНК, а от прости, които са взаимодействали една с друга. Те може да са се съдържали в прости черупки, подобни на клетъчните мембрани. В резултат на взаимодействието на тези прости молекули, сложни, който реагира по-ефективно.

7. Панспермия

В края, животът не може да се е зародил на нашата планета, а е донесен от космоса: В науката това явление се нарича панспермия. Тази теория има много солидна основа: поради космически влияния от Марс периодично се отделят фрагменти от камъни, които достигат до Земята. След като учените откриха марсиански метеорити на нашата планета, те предположиха, че тези обекти носят бактерии със себе си. Ако им вярвате, тогава всички сме марсианци. Други изследователи предполагат, че животът е донесен от комети от други звездни системи. Дори и да са прави, човечеството ще търси отговор на друг въпрос: „Как се е зародил животът в космоса?“

Въпросът за произхода на живота на Земята е един от най- сложни въпросисъвременното естествознание, на което все още няма ясен отговор.

Има няколко теории за произхода на живота на Земята, най-известните от които са:

• теория за спонтанното (спонтанното) зараждане;
• теория за креационизма (или сътворението);
• теория на стационарното състояние;
• теория на панспермията;
• теория на биохимичната еволюция (теория на А. И. Опарин).

Нека разгледаме основните положения на тези теории.

Теория на спонтанното зараждане

Теорията за спонтанното възникване на живота е била широко разпространена в Древния свят – Вавилон, Китай, Древен Египети Древна Гърция (тази теория се придържа по-специално от Аристотел).

Учени Древен святи средновековна Европа вярвали, че живите същества постоянно възникват от неживата материя: червеите от пръстта, жабите от калта, светулките от утринна росаи така нататък. Така известният холандски учен от 17в. Ван Хелмонт съвсем сериозно описва в своя научен трактат опит, при който в продължение на 3 седмици той получава мишки директно от мръсна риза и шепа жито в заключен тъмен килер. За първи път италианският учен Франческо Реди (1688) решава да подложи на експериментална проверка широко разпространена теория. Той постави няколко парчета месо в съдове и покри някои от тях с муселин. В отворените съдове на повърхността на гниещото месо се появиха бели червеи — ларви на мухи. В съдовете, покрити с муселин, нямаше ларви на мухи. Така Ф. Реди успя да докаже, че ларвите на мухите не се появяват от гниещо месо, а от яйца, поставени от мухи на повърхността му.

През 1765 г. известният италиански учен и лекар Лазаро Спаланцани вари месни и зеленчукови бульони в запечатани стъклени колби. Бульоните в запечатани колби не се развалиха. Той заключи, че високата температура е убила всички живи същества, които могат да причинят развалянето на бульона. Експериментите на Ф. Реди и Л. Спаланцани обаче не убедиха всички. Учени виталисти (от лат. вита- живот) смята, че спонтанното генериране на живи същества не се случва във варен бульон, тъй като специален „ жизнена сила“, който не може да проникне в запечатан контейнер, защото се пренася по въздуха.

Споровете за възможността за спонтанно генериране на живот се засилиха във връзка с откриването на микроорганизми. Ако сложните живи същества не могат да се генерират спонтанно, може би микроорганизмите могат?

Във връзка с това през 1859 г. Френската академия обявява присъждането на награда на този, който окончателно реши въпроса за възможността или невъзможността за спонтанно генериране на живот. Тази награда е получена през 1862 г. от известния френски химик и микробиолог Луи Пастьор. Подобно на Спаланцани, той вареше хранителния бульон в стъклена колба, но колбата не беше обикновена, а с гърло във формата на 5-образна тръба. Въздухът и следователно „жизнената сила“ могат да проникнат в колбата, но прахът, а с него и микроорганизмите, присъстващи във въздуха, се утаяват в долната част на 5-образната тръба и бульонът в колбата остава стерилен ( Фиг. 1). Въпреки това, веднага след като гърлото на колбата беше счупено или долният крак на 5-образната тръба беше изплакнат със стерилен бульон, бульонът започна бързо да става мътен - в него се появиха микроорганизми.

Така, благодарение на работата на Луи Пастьор, теорията за спонтанното генериране беше призната за несъстоятелна и теорията за биогенезата беше установена в научния свят, чиято кратка формулировка е: "всичко живо е от живи същества."

Ориз. 1. Колба на Пастьор

Но ако всички живи организми в исторически обозримия период от развитието на човечеството произлизат само от други живи организми, естествено възниква въпросът: кога и как са се появили първите живи организми на Земята?

Теория на сътворението

Теория на сътворениетопредполага, че всички живи организми (или само най-простите им форми) са създадени („проектирани“) от някакво свръхестествено същество (божество, абсолютна идея, свръхразум, суперцивилизация и т.н.) в определен период от време. Очевидно е, че именно от тази гледна точка древни временасе придържат към последователите на повечето от водещите световни религии, по-специално християнската религия.

Теорията за креационизма е все още доста разпространена и днес не само в религиозните, но и в научните среди. Обикновено се използва за обяснение на най-сложните проблеми на биохимичната и биологичната еволюция, които в момента нямат решение, свързани с появата на протеини и нуклеинови киселини, формирането на механизма на взаимодействие между тях, появата и образуването на отделни сложни органели или органи (като рибозома, око или мозък). Актовете на периодично „създаване“ също обясняват липсата на ясни преходни връзки от един вид животно
на друг, например от червеи до членестоноги, от маймуни до хора и т.н. Трябва да се подчертае, че философският спор за първичността на съзнанието (свръхразум, абсолютна идея, божество) или материята е фундаментално неразрешим, тъй като опитът да се обяснят всякакви трудности на съвременната биохимия и еволюционната теория с фундаментално неразбираеми свръхестествени актове на сътворението отнема тези въпроси извън обхвата на научните изследвания, теорията на креационизма не може да бъде класифицирана като научни теориипроизход на живота на Земята.

Теории за стационарно състояние и панспермия

И двете теории представляват допълващи се елементи от една картина на света, чиято същност е следната: Вселената съществува вечно и животът съществува в нея вечно (стационарно състояние). Животът се пренася от планета на планета чрез „семена на живота“, пътуващи в космоса, които могат да бъдат част от комети и метеорити (панспермия). Подобни възгледи за произхода на живота бяха поддържани, по-специално, от основателя на учението за биосферата, академик V.I. Вернадски.

Теорията за стационарно състояние обаче, която предполага безкрайно дълго съществуване на Вселената, не е в съгласие с данните на съвременната астрофизика, според които Вселената е възникнала сравнително наскоро (преди около 16 милиарда години) чрез първична експлозия.

Очевидно е, че и двете теории (панспермия и стационарно състояние) изобщо не предлагат обяснение за механизма на първичния произход на живота, пренасянето му на други планети (панспермия) или връщането му назад във времето до безкрайност (теория на стационарното състояние) .

Теория на биохимичната еволюция (теория на А. И. Опарин)

От всички теории за произхода на живота най-разпространената и призната в научния свят е теорията за биохимичната еволюция, предложена през 1924 г. от съветския биохимик академик А.И. Опарин (през 1936 г. той го очертава подробно в книгата си „Възникването на живота“).

Същността на тази теория е, че биологичната еволюция – т.е. Възникването, развитието и усложняването на различни форми на живи организми е предшествано от химическата еволюция - дълъг период от историята на Земята, свързан с появата, усложняването и усъвършенстването на взаимодействието между елементарни единици, „градивните елементи“, на които всички живите същества са съставени – органични молекули.

Предбиологична (химическа) еволюция

Според повечето учени (предимно астрономи и геолози) Земята се е формирала като небесно тяло преди около 5 милиарда години. чрез кондензация на частици от облак газ и прах, въртящ се около Слънцето.

Под въздействието на силите на компресия частиците, от които е образувана Земята, отделят огромни количества топлина. В дълбините на Земята започват термоядрени реакции. В резултат на това Земята се нагрява силно. Така 5 милиарда години т.нар. Земята беше гореща топка, която се втурна през космическото пространство, чиято повърхностна температура достигна 4000-8000 ° C (смях. 2).

Постепенно, поради излъчването на топлинна енергия в открития космос, Земята започва да се охлажда. Около 4 милиарда години т.нар. Земята се охлажда толкова много, че на повърхността й се образува твърда кора; в същото време от дълбините му изригват леки газообразни вещества, които се издигат нагоре и образуват първичната атмосфера. Съставът на първичната атмосфера беше значително различен от съвременния. Очевидно в атмосферата на древната Земя не е имало свободен кислород и нейният състав е включвал вещества в редуцирано състояние, като водород (H 2), метан (CH 4), амоняк (NH 3), водни пари (H 2 O ), и вероятно също азот (N 2), въглероден оксид и въглероден диоксид (CO и CO 2).

Редукционният характер на първичната атмосфера на Земята е изключително важен за произхода на живота, тъй като веществата в редуцирано състояние са силно реактивни и при определени условия могат да взаимодействат помежду си, образувайки органични молекули. Отсъствието на свободен кислород в атмосферата на първичната Земя (почти целият кислород на Земята е свързан под формата на оксиди) също е важна предпоставка за появата на живот, тъй като кислородът лесно се окислява и по този начин разрушава органичните съединения. Следователно, при наличието на свободен кислород в атмосферата, натрупването на древна земязначителни количества органична материя не биха били възможни.

Около 5 милиарда години и т.н.— появата на Земята като небесно тяло; температура на повърхността - 4000-8000°C

Около 4 милиарда години т.нар. -образуване на земната кора и първичната атмосфера

При температура 1000°C- в първичната атмосфера започва синтез на прости органични молекули

Енергията за синтез се осигурява от:

Температурата на първичната атмосфера е под 100°C - образуването на първичния океан -

Синтез на сложни органични молекули - биополимери от прости органични молекули:

• прости органични молекули - мономери
• сложни органични молекули – биополимери

Схема. 2. Основни етапи на химическата еволюция

Когато температурата на първичната атмосфера достигне 1000°C, тя започва синтеза на прости органични молекули, като аминокиселини, нуклеотиди, мастни киселини, прости захари, многовалентни алкохоли, органични киселинии т.н. Енергията за синтез се доставя от мълнии, вулканична дейност, тежка космическа радиация и накрая, ултравиолетова радиацияСлънцето, от което Земята все още не е защитена от озонов екран, и учените смятат ултравиолетовото лъчение за основния източник на енергия за абиогенния (т.е. протичащ без участието на живи организми) синтез на органични вещества.

Признаването и широкото разпространение на теорията на A.I. Опарин до голяма степен се насърчава от факта, че процесите на абиогенен синтез на органични молекули лесно се възпроизвеждат в моделни експерименти.

Възможността за синтезиране на органични вещества от неорганични е известна от началото на 19 век. Още през 1828 г. изключителният немски химик Ф. Вьолер синтезира органично вещество - урея от неорганичен - амониев цианат. Но възможността за абиогенен синтез на органични вещества при условия, близки до условията на древната Земя, е показана за първи път в експеримента на С. Милър.

През 1953 г. млад американски изследовател, аспирант в Чикагския университет, Стенли Милър, възпроизвежда в стъклена колба с електроди, запечатани в нея, първичната атмосфера на Земята, която според учените от онова време се състои от водород метан CH 4, амоняк NH и водна пара H 2 0 (фиг. 3). С. Милър пропуска електрически разряди през тази газова смес в продължение на една седмица, симулирайки гръмотевични бури. В края на експеримента в колбата бяха открити α-аминокиселини (глицин, аланин, аспарагин, глутамин), органични киселини (янтарна, млечна, оцетна, гликолова), у-хидроксимаслена киселина и урея. Повтаряйки експеримента, С. Милър успява да получи отделни нуклеотиди и къси полинуклеотидни вериги от пет до шест единици.

Ориз. 3. Инсталиране на S. Miller

В по-нататъшни експерименти за абиогенен синтез, извършени от различни изследователи, са използвани не само електрически разряди, но и други видове енергия, характерни за древната Земя - космическо, ултравиолетово и радиоактивно лъчение, високи температури, присъщи на вулканичната дейност, както и различни газови смеси, симулиращи първичната атмосфера. В резултат на това се получава почти целият спектър от органични молекули, характерни за живите същества: аминокиселини, нуклеотиди, мастноподобни вещества, прости захари, органични киселини.

Освен това абиогенният синтез на органични молекули може да възникне на Земята в момента (например в процеса на вулканична активност). В същото време във вулканичните емисии можете да намерите не само циановодородна киселина HCN, която е предшественик на аминокиселини и нуклеотиди, но и отделни аминокиселини, нуклеотиди и дори такива сложни органични вещества като порфирини. Абиогенният синтез на органични вещества е възможен не само на Земята, но и в открития космос. Най-простите аминокиселини са открити в метеорити и комети.

Когато температурата на първичната атмосфера падна под 100°C, на Земята заваляха горещи дъждове и се появи първичният океан. С дъждовния поток в първичния океан навлизат абиогенно синтезирани органични вещества, които го превръщат, по образния израз на английския биохимик Джон Халдейн, в разреден „първичен бульон“. Очевидно именно в първичния океан започват процесите на образуване от прости органични молекули - мономери - на сложни органични молекули - биополимери (виж фиг. 2).

Въпреки това, процесите на полимеризация на отделни нуклеотиди, аминокиселини и захари са реакции на кондензация, те се случват с елиминирането на водата, следователно водната среда не насърчава полимеризацията, а напротив, хидролизата на биополимерите (т.е. техните; разрушаване с добавяне на вода).

Образуването на биополимери (по-специално протеини от аминокиселини) може да се случи в атмосферата при температура около 180 ° C, откъдето те се измиват в първичния океан с утаяване. Освен това е възможно на древната Земя аминокиселините да са били концентрирани в пресъхващи резервоари и полимеризирани в суха форма под въздействието на ултравиолетова светлина и топлината на потоците лава.

Въпреки факта, че водата насърчава хидролизата на биополимерите, в живата клетка синтезът на биополимери се случва точно във водната среда. Този процес се катализира от специални протеини катализатори – ензими, а необходимата за синтеза енергия се освобождава при разграждането на аденозинтрифосфорната киселина – АТФ. Възможно е синтезът на биополимери във водната среда на първичния океан да е бил катализиран от повърхността на някои минерали. Експериментално е доказано, че разтвор на аминокиселината аланин може да полимеризира във водна среда в присъствието на специален вид двуалуминиев оксид. Това произвежда пептида полиаланин. Реакцията на полимеризация на аланина е придружена от разграждането на АТФ.

Полимеризацията на нуклеотидите е по-лесна от полимеризацията на аминокиселините. Доказано е, че в разтвори с висока концентрация на сол отделните нуклеотиди спонтанно се полимеризират, превръщайки се в нуклеинови киселини.

Животът на всички съвременни живи същества е процес на непрекъснато взаимодействие на най-важните биополимери на живата клетка - протеини и нуклеинови киселини.

Протеините са „молекули-работници“, „молекули-инженери“ на жива клетка. Когато характеризират тяхната роля в метаболизма, биохимиците често използват образни изрази като „протеинът работи“, „ензимът провежда реакция“. Най-важната функция на протеините е каталитичната. Както знаете, катализаторите са вещества, които ускоряват химичните реакции, но сами по себе си не са включени в крайните продукти на реакцията. Катализаторните резервоари се наричат ​​ензими.Ензимите огъват и ускоряват метаболитните реакции хиляди пъти. Метаболизмът и следователно животът са невъзможни без тях.

Нуклеинова киселина- това са "компютърни молекули", молекулите са пазители на наследствена информация. Нуклеиновите киселини съхраняват информация не за всички вещества на живата клетка, а само за протеините. Достатъчно е да се възпроизведат в дъщерната клетка протеините, характерни за клетката-майка, така че те точно да пресъздадат всички химични и структурни характеристики на клетката-майка, както и естеството и скоростта на метаболизма, характерни за нея. Самите нуклеинови киселини също се възпроизвеждат поради каталитичната активност на протеините.

Така мистерията на произхода на живота е мистерията на произхода на механизма на взаимодействие между протеини и нуклеинови киселини. Каква информация има съвременната наука за този процес? Кои молекули са били основната основа на живота - протеини или нуклеинови киселини?

Учените смятат, че въпреки ключовата роля на протеините в метаболизма на съвременните живи организми, първите „живи“ молекули не са протеини, а нуклеинови киселини, а именно рибонуклеинови киселини (РНК).

През 1982 г. американският биохимик Томас Чек открива автокаталитичните свойства на РНК. Той експериментално показа, че в среда, съдържаща високи концентрации на минерални соли, рибонуклеотидите спонтанно полимеризират, образувайки полинуклеотиди - РНК молекули. Върху оригиналните полинуклеотидни вериги на РНК, като върху матрица, копията на РНК се образуват чрез сдвояване на комплементарни азотни бази. Реакцията на копиране на РНК шаблон се катализира от оригиналната РНК молекула и не изисква участието на ензими или други протеини.

Това, което следва, е доста добре обяснено от процес, който може да се нарече „естествен подбор“ на молекулярно ниво. При самокопиране (самосглобяване) на РНК молекули неизбежно възникват неточности и грешки. РНК копията, съдържащи грешки, се копират отново. При повторно копиране може отново да възникнат грешки. В резултат на това популацията от РНК молекули в определена област на първичния океан ще бъде хетерогенна.

Тъй като процесите на разпадане на РНК протичат успоредно с процесите на синтез, молекулите, които имат или по-голяма стабилност, или по-добри автокаталитични свойства, ще се натрупват в реакционната среда (т.е. молекулите, които се копират по-бързо, се „умножават“ по-бързо).

В някои РНК молекули, като в матрица, може да се получи самосглобяване на малки протеинови фрагменти - пептиди. Около молекулата на РНК се образува протеинова "покритие".

Наред с автокаталитичните функции, Томас Чек открива феномена на самосплайсинг в РНК молекулите. В резултат на самосплайсинг участъци от РНК, които не са защитени от пептиди, се отстраняват спонтанно от РНК (те са, така да се каже, „изрязани“ и „изхвърлени“), а останалите участъци от РНК, кодиращи протеин фрагментите са „слети“, т.е. спонтанно се комбинират в една молекула. Тази нова РНК молекула вече ще кодира голям, сложен протеин (Фигура 4).

Очевидно първоначално протеиновите покрития са били извършени на първо място, защитна функция, защитавайки РНК от разрушаване и по този начин повишавайки нейната стабилност в разтвор (това е функцията на протеиновите обвивки в най-простите съвременни вируси).

Очевидно е, че на определен етап от биохимичната еволюция предимство са получили молекулите на РНК, кодиращи не само защитни протеини, но и протеини катализатори (ензими), които рязко ускоряват скоростта на копиране на РНК. Очевидно точно така е възникнал процесът на взаимодействие между протеини и нуклеинови киселини, който днес наричаме живот.

В процеса на по-нататъшно развитие, благодарение на появата на протеин с функциите на ензим - обратна транскриптаза, върху едноверижни РНК молекули започнаха да се синтезират молекули дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), състоящи се от две вериги. Отсъствието на ОН група в позиция 2" на дезоксирибозата прави ДНК молекулите по-стабилни по отношение на хидролитичното разцепване в слабо алкални разтвори, а именно реакцията на околната среда в първичните резервоари е слабо алкална (тази реакция на околната среда е запазена в цитоплазмата на съвременните клетки).

Къде се развива сложният процес на взаимодействие между протеини и нуклеинови киселини? Според теорията на A.I. Опарин, така наречените коацерватни капки станаха родното място на живота.

Ориз. 4. Хипотеза за появата на взаимодействие между протеини и нуклеинови киселини: а) по време на процеса на самокопиране на РНК се натрупват грешки (1 - нуклеотиди, съответстващи на оригиналната РНК; 2 - нуклеотиди, които не съответстват на оригиналната РНК - грешки при копиране ); б) поради своите физикохимични свойства, аминокиселините се „залепват“ към част от молекулата на РНК (3 - РНК молекула; 4 - аминокиселини), които, взаимодействайки помежду си, се превръщат в къси протеинови молекули - пептиди. В резултат на характеристиката на самосплайсинг на молекулите на РНК, участъците от молекулата на РНК, незащитени от пептиди, се унищожават, а останалите „растат заедно“ в една молекула, кодираща голям протеин. В резултат на това се появява РНК молекула, покрита с протеинова обвивка (най-примитивните съвременни вируси, например вирусът на тютюневата мозайка, имат подобна структура)

Феноменът на коацервация е, че при определени условия (например в присъствието на електролити) веществата с високо молекулно тегло се отделят от разтвора, но не под формата на утайка, а под формата на по-концентриран разтвор - коацерват . При разклащане коацерватът се разпада на отделни малки капчици. Във вода такива капки са покрити с хидратна обвивка (обвивка от водни молекули), която ги стабилизира - Фиг. 5.

Капките Coacervate имат някакво подобие на метаболизъм: йод, под въздействието на чисто физични и химични сили, те могат избирателно да абсорбират определени вещества от разтвора и да отделят техните разпадни продукти в околната среда. Благодарение на селективната концентрация на вещества от околната среда, те могат да растат и когато достигнат определен размер, започват да се „умножават“, пъпкувайки малки капчици, които от своя страна могат да растат и да „пъпчат“.

Коацерватните капчици, които възникват в резултат на концентриране на протеинови разтвори по време на смесване под въздействието на вълни и вятър, могат да се покрият с обвивка от липиди: единични, напомнящи сапунени мицели (с една капка, отделена от повърхността на водата, покрита с липид слой), или двоен, напомнящ на сапунени мицели. клетъчната мембрана(когато капка, покрита с еднослойна липидна мембрана, многократно пада върху липиден филм, покриващ повърхността на резервоар - фиг. 5).

Процесите на възникване на коацерватни капчици, техният растеж и „пъпкуване“, както и „обличането“ им с мембрана от липиден бислой лесно се симулират в лабораторни условия.

За коацерватните капчици също има процес на "естествен подбор", при който най-стабилните капчици се задържат в разтвора.

Въпреки външната прилика на коацерватните капчици с живите клетки, коацерватните капчици нямат основен знакживеене - способност за точно самовъзпроизвеждане, самокопиране. Очевидно предшествениците на живите клетки са били такива коацерватни капчици, които включват комплекси от репликаторни молекули (РНК или ДНК) и протеините, които те кодират. Вероятно РНК-протеинови комплекси дълго времесъществуват извън коацерватните капчици под формата на така наречения „свободно живеещ ген“ и може би тяхното образуване се извършва директно вътре в някои коацерватни капчици.

Възможен път на преход от коацерватни капки към примитивни пламъци:

а) образуване на коацерват; 6) стабилизиране на капчици коацерват във воден разтвор; в) - образуване около капката на двоен липиден слой, подобен на клетъчна мембрана: 1 - коацерватна капка; 2 - мономолекулен слой липиди на повърхността на резервоара; 3 - образуване на един липиден слой около капката; 4 - образуване на двоен липиден слой около капката, подобен на клетъчна мембрана; г) - коацерватна капка, заобиколена от двоен липиден слой с включен в състава й протеиново-нуклеотиден комплекс - прототипът на първата жива клетка

Изключително сложно, не е напълно разбрано съвременна наукаПроцесът на възникване на живота на Земята премина от историческа гледна точка изключително бързо. Вече 3,5 милиарда години т.нар. химическата еволюция завършва с появата на първите живи клетки и започва биологичната еволюция.

Историята на живота на Земята започнаот появата на първите живи организми - преди приблизително 3,7 милиарда години - и продължава до днес. Приликите между всички организми показват наличието на общ предшественик, от който всички известни видове са се отделили по време на еволюцията.

Цианобактериалните подложки и археите са били доминиращата форма на живот в началото на архейския еон и са били огромна еволюционна стъпка по това време. Кислородната фотосинтеза, която се появи тогава преди около 3500000000 години, в крайна сметка доведе до насищане на атмосферата с кислород преди около 2400 милиона години. Първите доказателства за еукариоти датират отпреди 1850 милиона години, въпреки че може да са се появили по-рано, тяхната диверсификация се ускорява, когато започват да използват кислород в метаболизма. По-късно, преди около 170 000 000 години, те започват да се появяват многоклетъчни организмис диференцирани клетки, изпълняващи специализирани функции.

Преди около 1200 милиона години се появяват първите водорасли, а преди около 450 милиона години се появяват първите висши растения. Безгръбначните се появяват по време на едиакарския период, а гръбначните се появяват преди около 525 000 000 години по време на Камбрийския взрив.

Появата на живот на Земята

В съответствие със модерна концепцияВ света на РНК рибонуклеиновата киселина (РНК) е първата молекула, която има способността да се репликира. Могат да минат милиони години, преди първата такава молекула да се появи на Земята. Но след формирането му се появи възможността за появата на живот на нашата планета.

Молекулата на РНК може да работи като ензим, свързвайки свободни нуклеотиди в комплементарна последователност. Ето как се размножава РНК.

Но тези химични съединениявсе още не могат да бъдат наречени живи същества, тъй като те нямат границите на тялото. Всеки жив организъм има следните граници. Само вътре в тяло, изолирано от външното хаотично движение на частици, могат да възникнат сложни химични реакции, които позволяват на съществото да се храни, възпроизвежда, движи и т.н.

Появата на изолирани кухини в океана е доста често срещана. Те се образуват от мастни (алифатни) киселини, които влизат във водата. Работата е там, че единият край на молекулата е хидрофилен, а другият е хидрофобен. Мастните киселини, които влизат във водата, образуват сфери по такъв начин, че хидрофобните краища на молекулите са вътре в сферата. Може би молекулите на РНК са започнали да попадат в такива сфери.

Първият метаболизъм

Способността за самовъзпроизвеждане и наличието на граници на тялото не са всички признаци, които отличават живо същество от неживата природа. За да се възпроизвеждат вътре в сфера от мастни киселини, молекулите на РНК са необходими за установяване на метаболитен процес. Известно е, че молекулата на РНК е способна да привлича необходимите нуклеотиди и да отблъсква необходимите. Следователно нищо не й попречи да направи това през мембраната. Най-вероятно процесът се случи по следния начин: необходимият нуклеотид беше привлечен от мембраната отблизо, веднага щом се приближи на достатъчно близко разстояние, той започна да отблъсква молекулите на мастната киселина от себе си, поради което се образува отвор с размер на нуклеотида, след което той свободно премина през него и се включи в създадената верига.

Първо клетъчно делене

Как първите клетки, състоящи се от РНК молекула и мембрана от мастни киселини, са започнали да се делят, засега не е известно. Може би новата РНК молекула, изградена вътре в мембраната, е започнала да се отблъсква от първата. В крайна сметка един от тях проби мембраната. Заедно с молекулата на РНК излизат и част от молекулите на мастните киселини, които образуват нова сфера около нея.

докамбрий

Предкамбрият е продължил около 38 милиарда години. През този период на Земята настъпиха значителни промени: кората се охлади, появиха се океани и, най-важното, се появи примитивен живот. Следите от този живот във вкаменелостите обаче са рядкост, тъй като първите организми са били малки и не са имали твърди черупки.

Докамбрийът представлява по-голямата част от геоложката история на Земята. В същото време неговата хронология е много по-слабо развита от тази на следващия фанерозой. Причината за това е, че органичните останки са изключително редки в докамбрийските отлагания, което е една от характерните черти на тези древни геоложки образувания. Следователно палеонтологичният метод на изследване не може да се приложи към докамбрийските пластове.

археи

Обхваща периода отпреди 4,6-2,5 милиарда години.

Изследванията на метеорити, скали и други материали от това време показват, че нашата планета е формирана преди приблизително 4600000000 години. По това време около Слънцето имаше само размазан диск, състоящ се от газ и космически прах. След това, под въздействието на гравитацията, прахът започна да се събира в малки тела, които в крайна сметка се превърнаха в планети.

Милиони години на Земята не е имало никакви форми на живот. След архейския епизод на топене на горната мантия и нейното прегряване с появата на магмен океан в тази геосфера, цялата първоначална повърхност на Земята, заедно с нейната първична и първоначално плътна литосфера, много бързо потъва в стопилките на горната част на мантията. мантия. Атмосферата по това време не е била плътна и се е състояла от газове като амоняк (NH 3), метан (CH 4), водород (H 2), хлор (Cl 2) и серни пари. Температурата му достига 80 ° C. Естествената радиоактивност е много по-висока от днешната. Животът при такива условия беше невъзможен.

Преди 4 милиарда години Земята се сблъска с планетата Тея (размерите й бяха близки до размера на Марс). Сблъсъкът беше толкова силен, че отломките, генерирани от сблъсъка, бяха изхвърлени в космоса и образуваха Луната. Образуването на Луната допринесе за появата на живот: предизвика приливи и отливи, които помогнаха за прочистването и аерирането на моретата и стабилизираха оста на въртене на Земята.

Първите химически следи от живот на около 3500000000 години са открити в скалите на Австралия (Пилбара). Може би животът се е зародил в горещи извори, където е имало много хранителни вещества, включително нуклеотиди.

Животът в археите еволюира до бактерии и цианобактерии. Те водеха дънен начин на живот: покриваха дъното на морето с тънък слой слуз.

Катархей

Катархейски Еон (старогръцки κατἀρχαῖος - „под най-древните“), преди 4,6-3,8 милиарда години, известен като протопланетен етап от развитието на Земята. Обхваща първата половина на архей. Земята по това време е космическо тяло без атмосфера и хидросфера. При такива условия не може да се появи живот.

По време на катархията атмосферата не беше плътна. Състои се от газове и водни пари, които се появяват, когато Земята се сблъска с астероиди.

Поради факта, че Луната тогава беше много близо (само на 17 000 километра) до Земята, денят не продължи дълго - само 6:00. Но когато Луната се отдалечи, денят започна да расте.

еоархейски

Обхваща времето отпреди 4-3,6 милиарда години. Може би прокариотите са се появили още в края на еоархея. Освен това еоархеят включва най-старите геоложки скали - формацията Isua в Гренландия.

палеоархейски

Палеоархея (от старогръцки παλαιός - „стар“ и ἀρχαῖος - “стар”) е продължил от 3,6 до преди 3200000000 години. Най-старата форма на живот, датираща от тази епоха, е открита в Австралия - добре запазени останки от бактерии на 346 милиарда години.

мезоархейски

Мезоархея (от старогръцки μέσος - „среден“ и ἀρχαῖος - „стари“) е продължило преди 3,2-2,8 милиарда години. В мезоархея вече се срещат строматолити.

неоархейски

Неоархейът обхваща периода отпреди 2,8-2,5 милиарда години. През тази епоха се появи кислородна фотосинтеза, която стана причина за кислородната катастрофа, настъпила в палеопротерозоя. В тази епоха активно се развиват бактерии и водорасли.

Протерозойски еон

Обхваща периода от 2500000000 - 543 милиона години. протерозой (гръцки) Πρότερος - първи, най-стар, гръцки. Ζωή - живот) е белязан от появата на сложни растения, гъби и животни (например гъби). Животът в началото на протерозоя, както и преди, беше концентриран в моретата, тъй като условията на сушата не бяха напълно благоприятни: атмосферата се състоеше главно от сероводород, CO 2, N 2, CH 4 и много малко количество O 2.

Въпреки това бактериите, които живеят в моретата по това време, започват да произвеждат O 2 като страничен продукт и преди 2 милиарда години количеството кислород вече е достигнало устойчиво ниво. Но рязкото увеличаване на количеството кислород в атмосферата доведе до кислородна катастрофа, която предизвика промени в дихателните органи на организмите, обитаващи океаните по това време (анаеробните се промениха в аеробни) и промяна в състава на атмосфера (образуването на озоновия слой). Поради отслабването на парниковия ефект на Земята настъпи дългосрочно хуронско заледяване: температурата падна до -40 ° C.

Други фосилни останки от първите многоклетъчни организми се откриват след заледяването. По това време океаните са обитавани от подобни на червеи животни като spriggina (Сприджина).Такива животни може да са станали предци на съвременните животни.

Палеопротерозой

палеопротерозой - геоложка ера, част от протерозоя, който започва преди 2500000000 години и завършва преди 1600000000 години. По това време се извършва първото стабилизиране на континентите. Еволюираха цианобактерии, вид бактерии, които използваха биохимичния процес на фотосинтеза за производство на енергия и кислород.

Най-важното събитие от ранния палеопротерозой е кислородната катастрофа. Поради значителното увеличаване на съдържанието на кислород в атмосферата, почти всички форми на живот, съществували по това време, са анаероби, т.е. метаболизмът в живите форми зависи от формите на клетъчното дишане и не изисква кислород. Кислородът в големи количества е разрушителен за повечето анаеробни бактерии, поради което повечето живи организми на Земята вече са изчезнали. Останалите форми на живот са били или имунизирани срещу въздействието на кислорода, или са живели в среда без кислород.

Мезопротерозой

Мезопротерозой е геоложка ера, част от протерозоя, която започва преди 1600000000 години и завършва преди 1000000000 години.

Неопротерозой

Неопротерозой е геоложка ера (последната ера на протерозоя), която започва преди 1000 милиона години и завършва преди 542 милиона години. От геоложка гледна точка се характеризира с разпадането на древния суперконтинент Родиния на най-малко 8 фрагмента и следователно древният суперокеан Мировия престава да съществува. По време на криогенията започва мащабно заледяване на Земята - ледът достига до екватора (Земята на снежната топка).

Късният неопротерозой (Едиакар) включва най-старите фосилни останки от живи организми, тъй като по това време в живите организми започва да се появява нещо като твърда черупка или скелет.

фанерозой

Фанерозойски еон (старогръцки φανερός ζωή - „явен живот“) започва преди приблизително 543 милиона години и продължава в наше време. През фанерозоя се появяват и измират различни същества, включително гигантски насекоми и динозаври.

палеозойска

В началото на палеозоя (гръцки. Πᾰλαιός - стар, гръцки Ζωή - живот) се появиха животни с твърд екзоскелет.

Камбрийски период

Обхваща периода отпреди 543-490 милиона години. В камбрийския период внезапно се появява огромно разнообразие от живи организми - предците на настоящите представители на много отдели на животинското царство (в седиментите, предшестващи камбрия, останките от такива организми отсъстват). Това внезапно събитие в геоложки мащаб, което в действителност е продължило милиони години, е известно в науката като Камбрийската експлозия.

Фосилни останки от животни от камбрийския период се срещат доста често по целия свят. В началото на камбрийския период (преди около 540 милиона години) при някои групи животни се появяват сложно изградени очи. Появата на този орган беше огромна еволюционна стъпка - сега животните можеха да виждат света около тях. И така, жертвите вече можеха да виждат ловците, а ловците можеха да виждат своите жертви.

През камбрийския период не е имало живот на сушата. Но океаните са били гъсто населени с безгръбначни, например гъби, трилобити и аномалокарами. От време на време огромни подводни свлачища погребваха групи от морски същества под тонове тиня. Благодарение на тези промени можем ясно да си представим колко необичаен е бил животинският свят от камбрийския период, защото дори деликатните животни с меко тяло са били идеално запазени под формата на вкаменелости в калта.

В моретата от късния камбрийски период основните групи животни са членестоноги, бодлокожи и мекотели. Но най-важният обитател на моретата от онова време е безчелюстното създание Haikouihthys - в допълнение към очите си, то развива нотохорда.

Ордовикски период

Обхваща периода отпреди 490-443 милиона години. По време на ордовика земята остава необитаема, с изключение на лишеите, които са първите растения, живеещи на сушата. Но основният живот се развива доста активно в моретата.

Основните обитатели на ордовикските морета са членестоноги като Megalograptus. Те могат да излязат на сушата за кратко, за да снасят яйца. Но имаше и други обитатели, например представител на класа главоноги Orthocon Cameroceras.

Гръбначните животни през ордовика все още не са били напълно оформени. Потомците на Haikouihthys плуваха в моретата, в които имаше образувание, което приличаше на гръбнак.

Също така в моретата от ордовикския период са живели представители на кишечнополостни, бодлокожи, корали, гъби и други безгръбначни.

силур

Обхваща периода отпреди 443-417 милиона години. През силура някои растения, например куксония, излязоха на сушата (Coocsonia),които достигат височина не повече от 10 см, и някои видове лишеи. Някои членестоноги са развили примитивни бели дробове, които им позволяват да дишат атмосферен въздух, например скорпионът Brontoscorpio може да остане на сушата четири часа.

В моретата в продължение на милиони години се образуват огромни коралови рифове, където намират подслон малки ракообразни и членестоноги. През този период членестоногите стават още по-големи; например птериготният ракообразен скорпион може да достигне 2,5 метра дължина, но е твърде голям, за да пълзи на сушата.

Напълно оформени гръбначни се появяват в силурийските морета. За разлика от членестоногите, гръбначните животни имат костен гръбнак, който им позволява да маневрират по-добре под водата.

девонски

Обхваща периода отпреди 417-354 милиона години.

През девона животът продължава активно да се развива на сушата и в морето. Появяват се първите примитивни гори, състоящи се главно от най-старите примитивни дървесни папрати на archaeopteris. (Археоптерис),които растяха главно по бреговете на реки и езера.

Основната част от живота в ранния девон беше представена главно от мезотели и многоножки, които дишаха по цялото тяло и живееха на много влажни места. Въпреки това, до края на девона в древните членестоноги се появи хитинова черупка, броят на телесните сегменти беше намален, четвъртата двойка крака се превърна в антени и челюсти, а при някои се развиха и крила. Така се появи нов еволюционен клон - насекомите, които успяха да изследват най-разнообразните кътчета на планетата.

В средата на девон първите земноводни стъпват на сушата (например Hynerpeton, Ichthyostega). Те не можеха да живеят далеч от водата, тъй като кожата им все още беше много тънка и незащитена от изсушаване. Освен това земноводните можели да се размножават само в присъствието на вода - с яйца. Извън водата потомството на земноводните ще умре: слънцето ще изсуши яйцата, защото те не са защитени от никаква черупка, освен тънък филм.

Рибите развиха челюсти, които им позволяваха да ловят бърза плячка. Те започнаха бързо да се увеличават по размер. В края на девон в моретата се появяват първите костни риби, като гигантската хищна гинерия. Най-страшните обитатели на девонските морета обаче са представители на групата на плакодермата, като Dunkleosteus и Dinichthys, които достигат дължина от 8-10 метра.

Карбонов период

Обхваща периода отпреди 354-290 милиона години. По време на карбоновия период почти цялата планета е имала горещ и влажен климат. В тогавашните блатисти гори растат главно хвощ, дървесна папрат и гигантски лепидодендрони, които достигат височина от 10 до 35 метра и диаметър на ствола до един метър.

Фауната беше представена от огромен брой същества. Голямо количество топлина, влага и кислород допринесоха за увеличаване на размера на членестоногите, например Arthropleura може да достигне 2,5 метра дължина, а огромното водно конче Meganeura може да достигне 75 cm размах на крилата.

Такива условия също допринесоха за процъфтяването на земноводните. Те (например Proterogyrinus) заеха всички крайбрежни зони, почти напълно измествайки белодробните риби и животните с лобови перки. През периода на карбона земноводните дават началото на влечугите. Първите влечуги са били много малки животни, наподобяващи съвременните гущери, например петролакозавърът е бил дълъг не повече от 40 сантиметра. Влечугите можеха да снасят яйца на сушата - това беше голяма еволюционна стъпка, освен това кожата им беше покрита с плътни люспи, които предпазваха кожата на животното от изсъхване и следователно те лесно можеха да се движат далеч от водата. Наличието на такива адаптивни характеристики определя по-нататъшния им еволюционен успех като сухоземни животни.

Моретата от карбонския период също съдържат много форми на живот. Акулите и костните риби (предците на повечето съвременни риби) доминираха във водния стълб, а морското дъно беше покрито с множество коралови рифове, които се простираха на много километри по крайбрежието на древните континенти.

Краят на карбона, преди около 290 милиона години, бележи дълъг период ледников период, който приключи в началото на пермския период. Ледниците бавно се приближаваха към екватора от север и юг. Много животни и растения не успяха да се адаптират към подобни климатични условия и скоро измряха.

пермски период

Обхваща периода отпреди 290-248 милиона години. През ледниковата епоха в края на карбона климатът става по-студен и сух през пермския период. Буйните тропически гори и блата са се превърнали в безкрайни пустини и сухи равнини. В такива условия растат само най-устойчивите растения - папрати и примитивни иглолистни дървета.

Поради изчезването на блатата, броят на земноводните рязко намаля, тъй като те можеха да живеят само близо до вода (например земноводните рептилиоморфи Seymouria). Влечугите заеха мястото на земноводните, защото бяха добре приспособени за живот в сух климат. Влечугите започнаха бързо да се увеличават по размер и брой, успяха да се разпространят по цялата земя, дадоха началото на такива големи сухоземни животни като пеликозаври (например диметродон и едафозаври). По време на студения климат такива влечуги развиват платно, което им помага да регулират телесната си температура.

През късната пермска епоха се формира единен суперконтинент - Пангея. На места с особено сух и горещ климат започват да се образуват все повече и повече пустини. По това време пеликозаврите дават началото на терапсидите - животноподобни гущери. Те се различаваха от своите предци преди всичко по това, че имаха различна структура на зъбите; второ, тази група имаше гладка кожата(по време на процеса на еволюция те никога не са развили люспи) трето, някои представители на тази група са развили мустаци (а по-късно и вълна). Обхватът на терапсидите включваше както кръвожадни хищници (напр. Gorgonops), така и ровещи тревопасни животни (напр. Diictodon). В допълнение към терапсидите, представители на семейството на парейозаврите също са живели на сушата, например дебело бронираният скутозавър.

В края на пермския период климатът стана много по-сух, което доведе до намаляване на площта на крайбрежните зони с гъста растителност и увеличаване на площта на пустините. В резултат на това поради липсата на жизнено пространство, храна и кислород, произведени от растенията, много видове животни и растения изчезнаха. Това еволюционно събитие се нарича пермско масово измиране, по време на което 95% от всички живи същества измират. Учените все още спорят за причините за това изчезване и излагат някои хипотези:

1. Падането на един или повече метеорити или сблъсъкът на Земята с астероид с диаметър няколко десетки километра (едно от доказателствата за тази теория е наличието на 500-километров кратер в района на Земята Уилкс;
2. Повишена вулканична активност;
3. Внезапно отделяне на метан от морското дъно;
4. Изригването на капани (базалти), първо сравнително малките капани Yemeishan преди около 260 милиона години, след това колосалните сибирски капани преди 251 милиона години. Това може да е свързано с вулканичната зима, Парников ефектпоради отделянето на вулканични газове и други климатични промени, които са засегнали биосферата.

Еволюцията обаче не спря дотук: след известно време видовете живи същества, които оцеляха, породиха нови, още по-невероятни форми на живот.

Мезозойска ера

През мезозоя на Земята са живели различни странни организми. Най-известните от тях са динозаврите. Те са доминирали 160 милиона години на всички континенти. Те имаха голямо разнообразие от размери: от много малък микрораптор, който достигаше само 70 см дължина и тегло 0,5 кг, до гигантски амфицелий, който достигаше дължина 50 метра и тегло 150 тона. По това време на Земята е имало голямо разнообразие от форми на живот, които са продължили да се развиват и подобряват.

триас

Обхваща периода отпреди 248-206 милиона години. В началото на триаския период животът на планетата продължава бавно да се възстановява от масовото изчезване на видове в края на пермския период. Климатът на по-голямата част от земното кълбо беше горещ и сух, но достатъчно валежи можеха да поддържат доста голямо разнообразие от растения. Най-разпространените видове в триаса са били примитивните иглолистни дървета, папрати и гинко, фосилните останки от които се намират по целия свят, дори в полярните региони на Земята.

Животните, оцелели след пермското масово измиране, се оказаха в много изгодна ситуация - в края на краищата на планетата почти не останаха хранителни конкуренти или големи хищници. Броят на тревопасните влечуги започна бързо да расте. Същото се случи и с някои хищници. Скоро повечето от животните дадоха началото на множество нови и необичайни видове влечуги. В ранния триаски период някои влечуги се върнали да живеят във водата, откъдето произлезли нотозаврите и други полуводни създания.

В началото на триаския период е живял и възможен предшественик на динозаврите, Euparkeria. Характерна особеностТова, което го отличаваше от другите гущери, беше, че можеше да се изправя и да тича на задните си крака.

В късния триас (преди 227-206 милиона години) на Земята се случват събития, които определят развитието на живота през следващата част от ерата на динозаврите. В резултат на разцепването на гигантския суперконтинент Пангея се образуват няколко континента. До късния триас земята е била доминирана от животноподобни (терапсидни) влечуги, представени например от Placerias и Lystrosaurus, както и няколко други групи странни влечуги, които включват Tanystropheus и Proterosuchus. Но за сравнително кратко времеброят на терапсидите е силно намален (с изключение на групата на цинодонтите, които дават началото на бозайниците). Тяхното място е заето от влечуги - архозаври, трите основни групи от които скоро стават доминиращи. Тези групи животни са динозаври, птерозаври и крокодиломорфни влечуги. Морските влечуги, предците на гигантските ихтиозаври, също са еволюирали бързо.

Краят на триаския период бележи ново масово измиране на видове, както и подобно събитие в края на пермския период. Причините за него остават загадка. По едно време учените го свързваха с падането на астероид на Земята, който остави след себе си огромния кратер Маникуаган (Канада) с диаметър 100 км, но, както се оказа, това събитие се случи много по-рано.

юрски период

Обхваща периода отпреди 206-144 милиона години. По време на ранния юрски период (преди 206-180 милиона години) климатът на Земята става по-топъл и по-влажен. В полярните райони се издигнаха иглолистни гори, а тропиците бяха покрити с гъсталаци от иглолистни дървета, папрати и цикади. Тъй като континентите бавно се раздалечиха, в някои ниско разположени части на планетата се разви мусонен климат; Образуваха се големи речни басейни, които редовно се наводняваха. По време на ранния юрски период динозаврите и птерозаврите бързо нарастват по размер, стават по-многобройни и разнообразни и започват да се разпространяват по цялото земно кълбо. Морските влечуги (ихтиозаври и плезиозаври), както и мекотелите (например амонити) не са далеч зад тях.

През средния и късния юрски период (преди 180-144 милиона години) климатът в някои тропически части на света става сух. Може би изменението на климата е причината много динозаври да започнат бързо да се превръщат в истински гиганти. Сред тревопасните динозаври - завроподите - се появяват диплодок, брахиозавър и други, а сред хищниците - тероподи - огромният алозавър. Но представители на други групи динозаври (например стегозаври и Othnielia) също бродеха по земята. Крилатите птерозаври включват както рибоядни видове (като Rhamphorhynchus), така и малки насекомоядни влечуги (като Anurognathus).

Топлите юрски морета изобилстваха от планктон, който беше храна за Lidzikhtis и други големи риби. Хищните плезиозаври са представени от криптоклида с дълга шия и гигантския лиоплевродон; Древните морски крокодиломорфи (например Metriorhynchus) са ловували в плитки морета.

Период креда

Обхваща периода отпреди 144-65 милиона години. През периода Креда климатът на планетата остава топъл; Благодарение на голямото количество сезонни дъждове почти цялото земно кълбо - от екватора до полярните региони - беше покрито с буйна растителност. В късния юрски период се появяват познатите днес цъфтящи (покритосеменни) растения, а през периода Креда те вече се превръщат в една от доминиращите групи растения на планетата. В края на периода Креда цветята изместват иглолистните дървета, папратите и цикадите в много региони, обявявайки правата си за господстващо положение в растителния свят, което окончателно ще установят през кайнозойската ера.

В резултат на различията между континентите се образуваха все повече и повече нови канали, морета и океани, което усложни свободното движение на животните по планетата. Бавно континентите започнаха да развиват свои собствени видове растения и животни.

Периодът Креда е ерата на гигантите. Южна Америка е дом на гигантозавър и аржентинозавър, най-сухоземните животни, живели някога на Земята, а Северна Америка е дом на огромния хищен тиранозавър рекс и рогатия торозавър. Сред динозаврите се появяват и специализирани видове; Велоцирапторът и протоцератопсът например са се приспособили за живот сред пясъчните дюни на монголските пустини, а лелинозавърът – в южната полярна област. Бозайниците (например диделфодон), както и преди, не играят значителна роля в живота на планетата; те си останаха дребни животни, но броят им (особено към края на периода Креда) започна значително да нараства.

Големи промени са настъпили и в моретата. Бившите им собственици (ихтиозаври и плиозаври) отстъпиха място на бързите хищни риби (например ксифактинови) и мозазаврите - нова групагигантски влечуги, включително, например, Tylosaurus.

Размерът на крилатите птерозаври гущери се е увеличил. Ornithocheirus, Pteranodon и големи птерозаври са пътували на огромни разстояния във въздуха и може дори да са летели от континент на континент. Примитивните птици (например Iberomesornis) летяха във въздуха; някои морски птици (като Hesperornis) не знаеха как да летят, но бяха с огромни размери. Краят на периода Креда (преди приблизително 65 милиона години) е белязан от ново масово измиране на видове, което унищожава около 40% от всички животински семейства, съществуващи по това време. Птерозаврите, амонитите и мозазаврите изчезнаха, но най-известните жертви на това бедствие бяха, разбира се, динозаврите. Много други групи живи същества също едва се възстановиха от това изпитание.

Съществуват и други теории относно изчезването от периода Креда-Палеоген, но само малък брой учени се придържат към тях.

Но в крайна сметка, преди 65 милиона години, мезозойската ера, „ерата на влечугите“, е заменена от кайнозойската ера, „ерата на бозайниците“.

кайнозойска ера

Масовото изчезване на видове преди 65 милиона години бележи началото на нова ера, кайнозойската ера, която продължава и днес. В резултат на катастрофалните събития от онези далечни времена всички животни, по-големи от крокодил, изчезнаха от лицето на нашата планета. И оцелелите малки животни се оказаха с началото нова ерав един напълно различен свят. През кайнозоя продължава дрейфът на континентите (дивергенцията). На всеки от тях са се образували уникални съобщества от растения и животни.

Палеогенски период

Палеогенският период е геоложки период, първият в кайнозоя. Започва преди 65 милиона години, завършва преди 24 600 000 години и продължава 40 400 000 години.

През палеогена климатът е равномерно тропически. Почти цяла Европа беше покрита с вечнозелени тропически гори и само в северните райони растяха широколистни растения. През втората половина на палеогена климатът става по-континентален и на полюсите се появяват ледени шапки.

През този период започва бурен разцвет на бозайниците. След изчезването на голям брой влечуги, множество свободни екологични ниши, които започнаха да заемат нови видове бозайници. Яйценосни, торбести и плацентарни са често срещани. Така наречената „фауна на индрикотерия“ възниква в горите и горските степи на Азия.

Въздухът е доминиран от стърчиопашки, беззъби птици. Големите бягащи грабливи птици (диатреми) са широко разпространени. Разнообразието от цъфтящи растения и насекоми се увеличава.

Костните риби виреят в моретата. Примитивни китоподобни, появяват се нови групи корали, морски таралежи, фораминифери - нумулитидите достигат няколко сантиметра в диаметър, много за едноклетъчните организми. Последните белемнити измират и започва разцветът на главоногите с редуцирана черупка или изобщо без нея - октоподи, сепии и калмари, които заедно с белемнитите се обединяват в групата на колеоидите.

Палеоценска ера

Обхваща периода отпреди 65-55 милиона години.

С настъпването на палеоцена изоставената планета започва бавно да се възстановява от последствията от бедствието. Растенията бяха първите, които успяха в това. Само за няколкостотин хиляди години значителна част от земната суша беше покрита с непроходими джунгли и блата; гъсти гори започнаха да шумолят дори в полярните райони на Земята. Животните, оцелели след масовото измиране, останаха малки; те ловко маневрираха между стволовете на дърветата и се катереха по клони. Най-големите животни на планетата по това време са птиците. В джунглите на Европа и Северна Америка например ловувал хищникът Гасторнис, който достигал височина 2,2 метра.

Изчезването на динозаврите позволи на бозайниците да се разпространят широко по планетата и да заемат нови екологични ниши. В края на палеоцена (преди около 55 милиона години) тяхното разнообразие рязко нараства. Предците на мнозина са се появили на Земята модерни групиживотни - копитни, слонове, гризачи, примати, прилепи (напр. прилепи), китове, сирени. Малко по малко бозайниците започват да завладяват земното кълбо.

Еоцен

Обхваща периода отпреди 55-34 милиона години. В началото на еоцена голяма част от земята все още е покрита с непроходима джунгла. Климатът остана топъл и влажен. Примитивни бозайници (дребен кон Propaleotherium, Leptictidium и др.) тичаха по горската почва. Godinocia (един от най-старите примати) живееше по дърветата, а в Азия живееше Ambulocetus, примитивен кит, който можеше да ходи по сушата.

Преди около 43 милиона години климатът на Земята е станал по-студен и сух. Над голяма част от планетата гъстите джунгли са отстъпили място на открити гори и прашни равнини. Животът на открити площи допринесе за увеличаването на размера на бозайниците.

Азия стана дом на гигантски бронтотерии (например Embolotherium) и масивни хищници (например Andrewsarchus, който достига дължина от 5,5 метра). Примитивните китове (например Basilosaurus и Dorudon) плуваха в топли морета, а Merytherium и странният Arsinotherium живееха на брега на Африка.

Преди около 36 милиона години Антарктида, разположена близо до южния полюс, започна да замръзва; повърхността му бавно се покриваше с огромни ледени покривки. Климатът на планетата е станал по-студен и нивото на водата в океаните е спаднало. IN различни частиСветлината силно промени сезонния ритъм на дъждовете. Много животни не успяха да се адаптират към тези промени и само след няколко милиона години приблизително една пета от всички живи видове, живели на Земята, изчезнаха.

Олигоценска епоха

Обхваща периода отпреди 34-24 милиона години. В началото на олигоцена климатът на планетата е сух и прохладен, което допринася за образуването на открити равнини, полупустини и храсти. В резултат на изменението на климата в края на еоцена много древни семейства бозайници са изчезнали. Тяхното място е заето от нови видове животни, включително преките предци на някои съвременни бозайници - носорози, коне, прасета, камили и зайци.

Сред бозайниците продължават да се появяват гигантски вегетарианци (Indricotherium, например, не е по-малък по размер от динозаврите - те могат да достигнат 8 метра височина и да тежат до 15 тона) и хищници (например ентелодонти и хиенодони).

В резултат на континенталните различия Южна Америка и Австралия се отделиха напълно от останалия свят. С течение на времето на тези „островни“ континенти се формира уникална фауна, представена от торбести бозайници и други животни.

Преди около 25 милиона години в Азия се образуват първите обширни равнини, покрити със зърнени култури - степи. Оттогава тревите, които някога са били незначителен елемент от земните пейзажи, постепенно се превръщат в доминиращ тип растителност в много части на света, като накрая покриват една пета от земната повърхност.

Неогенски период

Неогенският период започва преди около 25 000 000 години и завършва само преди 2 милиона години. Продължителността на неогена е 23 милиона години. Бозайниците овладяват моретата и въздуха – появяват се китове и прилепи. Плацентата измества останалите бозайници в периферията. Фауната от този период става все по-близка до съвременната. Но има и разлики - мастодонтът, хипарионът и саблезъбият тигър все още съществуват. Големите нелетящи птици играят голяма роля, особено в изолирани островни екосистеми.

Миоценска епоха

Обхваща периода отпреди 24-5 милиона години. Редуването на сухи и дъждовни сезони доведе до факта, че през миоцена значителна част от земята беше покрита с безкрайни степи. Тъй като зърнените и другите треви се усвояват лошо, тревопасните бозайници са развили нови видове зъби и са променили храносмилателния си апарат, което им е позволило да извлекат максимално хранителни вещества от тази лесно достъпна храна.

Степите станаха родина на бикове, елени и коне. Много от тези животни се държат на стада и мигрират от място на място след дъждовете. А стадата тревопасни животни бяха последвани от хищници.

Други бозайници предпочитаха да късат листа от дървета и храсти. Някои от тях (например Deinotherium и Chalicotherium) достигат много големи размери.

През миоцена се образуват множество планински системи – Алпи, Хималаи, Анди и Скалистите планини. Някои от тях станаха толкова високи, че промениха характера на циркулацията на въздуха в атмосферата и започнаха да играят важна роля във формирането на климата.

Плиоценска епоха

Обхваща периода отпреди 5-2,6 милиона години. През плиоцена климатът на Земята става още по-разнообразен. Планетата е разделена на голям брой климатични региони - от райони, покрити с полярен лед до горещите тропици.

В покритите с трева степи на всеки континент се появиха нови видове тревопасни животни и хищници, които ги преследваха. В източната и южни частиВ Африка гъстите гори отстъпиха място на откритите савани, принуждавайки първите хоминиди (като Australopithecus afarensis) да слязат от дърветата и да търсят храна на земята.

Преди около 2 500 000 години американският континент, изолиран от останалия свят за около 30 милиона години, се сблъсква със Северна Америка. От север Smilodon и други хищници проникнаха на територията на съвременна Аржентина, а гигантските дедикори, форораки и други представители на южноамериканската фауна се преместиха в Северна Америка. Тази миграция на животни беше наречена „Великата размяна“.

Антропоцен (кватернер) период

Това е най-краткият геоложки период, но именно през кватернера са се образували повечето съвременни форми на релефа и са се случили много значими събития в историята на Земята (от човешка гледна точка), най-важните от които са Ледниковата епоха и появата на човека. Продължителността на кватернерния период е толкова кратка, че обичайните палеонтологични методи за определяне на относителна и изотопна възраст се оказват недостатъчно точни и чувствителни. В такъв кратък интервал от време се използват предимно радиовъглеродно датиране и други методи, повечето от които се основават на разпадането на краткотрайни изотопи. Спецификата на кватернера в сравнение с други геоложки периоди доведе до появата на специален клон на геологията - кватернера.

Кватернерният период е разделен на плейстоцен и холоцен.

Плейстоценска ера

Обхваща периода отпреди 2 600 000 - 11,7 хиляди години. В началото на плейстоцена на Земята започва дълъг ледников период. В течение на два милиона години планетата многократно се редуваше между много студени и относително топли периоди от време. По време на студени периоди, продължили приблизително 40 000 години, континентите са били покрити с ледници. По време на периоди на по-топъл климат (интерглациали) ледът се отдръпна и морското равнище се повиши.

Много животни в студените райони на планетата (например мамутът и вълнистият носорог) са развили гъста козина и дебел слой подкожна мазнина. В равнините пасяха стада елени и коне, които бяха преследвани от пещерни лъвове и други хищници. И преди около 180 000 години хората започват да ги ловуват - първо неандерталецът, а след това и хомо сапиенс.

Много големи животни обаче не успяха да се адаптират към внезапните климатични колебания и изчезнаха. Преди около 10 000 години ледниковият период приключи и климатът на Земята стана по-топъл и влажен. Това допринесе за бързото нарастване на човешката популация и разпространението на хората по целия свят. Те се научиха да обработват земята и да растат култивирани растения. Отначало се разрастват малки земеделски общности, появяват се градове и само след няколко хиляди години човечеството се превръща в глобална общност, която използва всички постижения висока технология. Въпреки това много видове животни, с които хората споделят планетата от незапомнени времена, са на ръба на изчезване. Учените все повече говорят, че по вина на човека на Земята се е разиграло ново масово измиране на видове.

Холоценска епоха

Обхваща периода от преди 11,7 хиляди години до наши дни. Животинският и растителният живот се е променил малко през холоцена, но има големи промени в тяхното разпространение. Много големи животни, включително мамути и мастодонти, саблезъби котки (като Smilodon и Homotherium) и гигантски ленивци започнаха да изчезват от късния плейстоцен до ранния холоцен. В Северна Америка множество животни, които процъфтяват другаде (включително коне и камили), са изчезнали. Някои приписват намаляването на американската мегафауна на пристигането на предците на американските индианци, но повечето учени твърдят, че изменението на климата е имало по-голямо въздействие.

Сред археологическите култури от това време са културата Хамбург, културата Федермезер и културата Натуфиан. възникват антични градовесвят, например Йерихон в Близкия изток.