Краткое содержание: Параграф § 23 / Биология 11 класс

Возникновение и развитие жизни на Земле: Формирование надцарств

Современные научные представления о происхождении жизни на Земле предполагают наличие общего предка для всех ныне живущих организмов, известного как прогенот (прародитель). Эволюция привела к формированию двух основных надцарств: Прокариоты и Эукариоты.

Надцарство Прокариоты (от лат. pro – перед, karion – ядро) включает одноклеточные организмы, которые являются наиболее древними и примитивными. К ним относят три царства: Дробянки (современные Эубактерии), Архебактерии и Цианобактерии. Изначально прокариоты были анаэробами и обитали в экстремальных условиях. В дальнейшем произошло разделение на фототрофов, хемотрофов и гетеротрофов. Важным событием была широкая адаптация оксифототрофных прокариот (цианобактерий) к различным экологическим нишам.

Надцарство Эукариоты ознаменовало новый этап в эволюции. Оно возникло в результате появления ядерных одноклеточных организмов. Современные эукариоты представлены царствами Растения, Животные и Грибы. Ключевые эволюционные преобразования, приведшие к формированию эукариот, включают:

• Образование ядра и органоидов: Это позволило осуществлять митоз, половой процесс, диплоидность, мейоз и многоклеточность.
• Появление митоза: Обеспечивает точное и равномерное распределение генетического материала между дочерними клетками.
• Половой процесс: У одноклеточных эукариот он возник в виде конъюгации, при которой клетки временно объединяются, обмениваются генетической информацией и образуют диплоидную клетку – зиготу.
• Диплоидность: Состояние, при котором клетка содержит двойной (диплоидный) набор хромосом, даёт преимущество в эволюции за счет возможности сохранения рецессивных мутаций и увеличения изменчивости при комбинации генов. У ранних эукариот преобладал гаплоидный жизненный цикл. В результате естественного отбора закрепились более сложные формы с диплоидным жизненным циклом.

Возникновение многоклеточности – одно из важнейших достижений эволюции эукариот. Переход от одноклеточности к многоклеточности происходил несколькими способами:

• Колониальный путь: Промежуточной формой являются колониальные организмы, такие как водоросль гониум, где все клетки в колонии функционально равны.
• Митотический путь: Многоклеточность возникала в результате нерасхождения дочерних клеток после митотического деления, то есть дробления. Примером такого пути можно считать многоядерные организмы, например, плесневый гриб мукор.

Теории происхождения многоклеточных организмов:

• Теория фагоцителлы (А. И. Мечников, 1886 г.): Предполагает гипотетический организм – фагоцителлу, состоящую из слоя поверхностных клеток (кистевые клетки) и внутренней клеточной массы (паренхима). Кистевые клетки выполняли функции органа движения, внешнего обмена и паренхимы – внутреннего пищеварения.
• Теория гастреи (Э. Геккель, 1872 г.): Считает исходной формой однослойную сферическую колонию (бластею). Её дальнейшая эволюция шла путем впячивания стенки внутрь, что привело к образованию двуслойного организма – гастреи. Это строение сходно с кишечнополостными животными.

Процесс формирования многоклеточного организма – сложный и длительный, и не всегда сопровождался дифференцировкой и специализацией клеток, тканей, органов и систем. Некоторые представители кишечнополостных (сифонофоры) обладают надклеточным уровнем организации, называемым «сверхорганизмами», которые возникли в результате объединения нескольких самостоятельных многоклеточных особей.

Неклеточная форма жизни представлена Вирусами (от лат. virus – яд). Вирусы являются крупными молекулами нуклеопротеидов (состоят из ДНК или РНК и белковой оболочки), которые не способны к самостоятельному обмену веществ и размножению вне живой клетки. Они обладают наследственностью и изменчивостью. Существует несколько гипотез их происхождения:

• Одни считают, что вирусы произошли от бактерий, перешедших к внутриклеточному паразитизму и утративших в связи с этим часть своих органелл.
• Другие полагают, что вирусы возникли до появления клеток и первоначально представляли собой простейшие живые существа.
• Третьи предполагают, что вирусы появились в процессе эволюции, когда клетки поглощали прокариот и эукариот, а затем становились их внутриклеточными паразитами.

Вирусы также могут играть роль в эволюции как факторы-мутагены, перенося генетическую информацию от одного организма к другому.

Основные события, понятия и определения:

• Прогенот: Гипотетический общий прародитель всех форм жизни.
• Надцарство Прокариоты: Организмы, не имеющие оформленного клеточного ядра (pro – перед, karion – ядро). Включает царства Дробянки (Эубактерии), Архебактерии, Цианобактерии.
• Надцарство Эукариоты: Организмы, клетки которых содержат оформленное ядро (eu – хорошо, karion – ядро). Включает царства Растения, Животные, Грибы.
• Митоз: Процесс непрямого деления соматических клеток, обеспечивающий точное распределение хромосом.
• Конъюгация: Форма полового процесса у одноклеточных эукариот, связанная с временным объединением и обменом генетическим материалом.
• Диплоидность: Наличие двойного набора хромосом (\( 2n \)) в клетке.
• Многоклеточность: Состояние, при котором организм состоит из множества клеток, часто дифференцированных.
• Фагоцителла: Гипотетический двухслойный предок многоклеточных, согласно теории И. И. Мечникова (1886 г.).
• Гастрея: Двуслойный предок многоклеточных, согласно теории Э. Геккеля (1872 г.), возникший из однослойной колонии (бластеи) путём впячивания.
• Неклеточная форма жизни: Вирусы – крупные молекулы нуклеопротеидов (ДНК или РНК + белковая оболочка), облигатные внутриклеточные паразиты.
• «Сверхорганизмы»: Высокоорганизованные колониальные формы, возникшие в результате объединения многоклеточных организмов (например, сифонофоры).

Ключевые фигуры:

• Илья Ильич Мечников: Русский ученый, предложивший теорию фагоцителлы (1886 г.) для объяснения происхождения многоклеточных.
• Эрнст Геккель: Немецкий ученый, выдвинувший теорию гастреи (1872 г.), основанную на колониальных жгутиковых.