Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Мир дикой природы>>Мир дикой природы на wwlife.ru - Показать содержимое по тегу: Каоцерватные капли


Все организмы дискретны в пространстве и имеют наружную оболочку. Трудно представить себе живое существо в виде туманного облачка или раствора. Однако по началу преджизнь существовала именно в виде растворов. Чтобы не раствориться окончательно, не рассеяться в водах древних водоемов, ”живые растворы” должны были ютиться в крошечных полостях, которые часто встречаются в минералах. Это тем более удобно, что некоторые минералы (например, пирит) являются неплохими катализаторами для многих биохимических реакций.  Кроме того, поверхность минералов могла служить своеобразной матрицей, основой, к которой прикреплялись молекулы РНК. Упорядоченная структура кристаллов помогла упорядочить и структуру этих молекул, придать им нужную пространственную конфигурацию.

Но рано или поздно преджизнь должна была обзавестись собственными оболочками – перейти от доорганизменного уровня к организму. Идеальным материалом для таких оболочек являются липтиды (жиры), молекулы которых способны образовывать на поверхности воды тончайшие пленки. Если взболтать такую воду, в ее толще образуется множество мелких пузырьков – водяных капелек, покрытых двухслойной липтидной оболочкой (мембраной). Эти капельки проявляют интересные свойства, которые делают их похожими на живые клетки. Например, они способны осуществлять обмен веществ. Липтидные мембраны обладают избирательной проницаемостью: одни молекулы сквозь них проходят, другие – нет. Благодаря этому одни вещества втягиваются в капли, другие выводятся, третьи – накапливаются внутри. Правда, для того чтобы это происходило постоянно, одних мембран недостаточно. Нужно еще, чтобы внутри капли одни вещества превращались в другие, а для этого там должны находиться катализаторы – белки или РНК.

Изучением свойств водно-липтидных капель (каоцерватов) занимался академик А.И.Опарин. Он считал, что коацерваты были одним из этапов на пути возникновения жизни. Опарин обнаружил, что при определенных условиях коацерваты могут расти и даже ”размножаться” делением.

Первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липтидов, синтезированных абиогенным путем. Впоследствии они могли вступить в симбиоз с ”живыми растворами” – колониями самовоспроизводящихся молекул РНК, среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липтидов. Подобное сообщество уже можно назвать организмом. У всех живых существ до сих пор в синтезе липтидов важнейшую роль играет кофермент А, представляющий собой не что иное, как модифицированный рибонуклеотид. Это еще одно напоминание об РНК-мире.

Камнем преткновения для теории РНК-мира в течении некоторого времени была неспособность молекул РНК эффективно взаимодействовать с липтидными мембранами. Недавно, однако, было показано, что комплексы из нескольких разных РНК и ионов кальция способны не только прикрепляться к мембране, но и регулировать их проницаемость.

 


 

Источник: А.Марков. Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы. 527, с. 69-71/ Астрель 2010 г. 


 

 

Империя: Живые организмыИмперия: Живые организмы

Что такое жизнь? Определение жизни

Вопросы о происхождении жизни, закономерностях исторического развития в различные геологические эпохи всегда интересовали человечество. Понятие жизнь охватывает совокупность всех живых организмов на Земле и условия их существования. Сущность жизни заключается в том, что живые организмы оставляют после себя потомство. Наследственная информация передается из поколения в поколение, организмы саморегулируются и восстанавливаются при воспроизводстве потомства. Жизнь — это особая качественная, наивысшая форма материи, способная, оставляя потомство, к самовоспроизведению.

Понятию жизнь в разных исторических периодах давались различные определения. Первое научно правильное определение дал Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел". При прекращении процесса обмена веществ между живыми организмами и окружающей средой белки распадаются, и жизнь исчезает. Опираясь на современные достижения биологической науки, русский ученый М. В. Волькенштейн дал новое определение понятию жизнь: "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот". Это определение не отрицает наличие жизни и на других планетах космического пространства. Жизнь называется открытой системой, на что указывает непрерывный процесс обмена веществ и энергии с окружающей средой. На основании последних научных достижений современной биологической науки дано следующее определение жизни: "Жизнь — это открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы совокупностей живых организмов, построенные из сложных биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот". Основой всего живого считаются нуклеиновые кислоты и белки, так как они функционируют в клетке, образовывают сложные соединения, которые входят в структуру всех живых организмов.

Живые организмы отличаются от неживой природы присущими им свойствами. К характерным свойствам живых организмов относятся: единство химического состава, обмен веществ и энергии, сходство уровней организации. Для живых организмов характерны также размножение, наследственность, изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, саморегуляция, ритмичность и др. 

 Появление живых существ на Земле и их эволюция

Колония цианобактерий в фумароле вулкана Дзендзур. Камчатка. (Фото Антоненко А.С., Мир дикой природы)Рис. 1. Колония цианобактерий в фумароле вулкана Дзендзур. Камчатка. (Фото Антоненко А.С., Мир дикой природы)Более 4 млрд лет назад на Земле возникла первая жизнь. За это время жизнь прошла большой путь развития, начавшийся спростейших молекулярных  живых растворов появившихся задолго до простейших организмов – каоцерватных капель и заканчивая современными млекопитающими. Параллельно с эволюцией живых существ шла эволюция составляющих их молекул, так первые белки входившие в живые существа обладали более низкой скоростью сворачивания [1].

Первые живые организмы появившиеся на нашей планете не имели ни ДНК, ни даже РНК и обитали в виде живых растворов находившиеся в крошечных полостях, которые часто встречаются в минералах. Роль РНК у первых самовоспровоизводящихся живых обитателей одновременно являвшейся и носителем наследственной информации, и средством её дальнейшего воспроизводства выполняла пептидная нуклеиновая кислота, остовом которой служила цепочка, образованная мономерами N-(2-аминоэтил) глицина (АЭГ) [2, 3]. В дальнейшем произошло её усложнение которое привело к образованию РНК [4]. Через какое-то время эта преджизнь должна была обзавестись собственными оболочками – перейти от доорганизменного уровня к организму. В качестве оболочек этот "живой раствор" использовал каоцерваты состоящие из липтидов [5].

Недавно в самых древних на Земле осадочных породах времен архея, найденных в юго-западной части Гренландии, были обнаружены следы сложных клеточных структур, возраст которых составляет по крайней мере 3,86 млрд лет. 

Эволюционное дерево отображающее горизонтальный перенос геновРис. 2. Эволюционное дерево отображающее горизонтальный перенос геновПо одной из теорий около 4,1 - 3,6 млрд лет назад во времена эоархейского периода из существовавшего в то время разнообразия одноклеточных живых существ (прокариот) (рис. 1) проживавший тогда первый наш общий предок разделился на несколько ветвей, которые в последствии в свою очередь разделились на ныне существующие царства (животных, растений, грибов, протистов, хромистов, бактерий, архей и вирусов). Со временем остальные жители того периода не выдержали с ними конкуренции и исчезли с лица Земли. [6]

По другой теории - как такового общего предка не существовало, а первые обитавшие в то времы простейшие с помощью горизонтального переноса генов между собой, постояно эволюционировали. Предполагается, что на самых ранних этапах эволюции существовало некое общее генное "коммунальное хозяйство". Картина эволюционных связей в мире предковых прокариот представляла собой не столько дерево, сколько своего рода мицелий с переплетенной сетью горизонтальных переносов в самых разнообразных и неожиданных направлениях. По мере усложнения организмов и развития механизмов полового размножения и репродуктивной изоляции горизонтальный перенос становился более редким явлением (рис. 2) [7].

Примерно в этоже время появляются первые вирусы (рис. 3) [8].

БактериофагиРис. 3. БактериофагиСледующим этапом эволюции стало появление в палеопротерозойской эре (более 2 млрд. лет назад) первых эукариотов [9] обладающих ядром и явившихся предками современных животных, растений, протистов и хромистов.

Последующие почти 1,5 млрд лет на нашей планете безукоризненно царствовали одноклеточные организмы, пока в эдикарском периоде около 630 млн. лет назад не появились первые многоклеточные существа.   Таких необычных форм в природе не появится уже никогда. В основном это мягкотелые организмы, состоящие из отдельных фракталов. Размеры их тела варьировались от одного сантиметра до одного метра. Выглядели они настолько необычно, что долгое время ученые спорили, к какому царству – растений или животных их можно отнести [10].

Силурийское мелководье
Рис. 4. Силурийское мелководье
Около 480-460 млн лет назад в силурийском периоде на суше появидись первые растения [11] (по некоторым данным в верхнем кембрии 499-488 млн лет назад [12]), а еще спустя 50 млн лет в девонском периоде вслед за растениями на сушу вышли и первые животные [13] (хотя существуют некоторые данные, показывающие, что первые сухопутные животные жили в силурийском (рис. 4) или даже вендском периодах [14]). После этого начало бурное развитие всевозможных живых существ потомками которых ясляемся и мы.

Разнообразие видов живых существ

Сейчас, по наиболее точным оценкам, насчитывается около 1,6 миллиона живущих видов. Из них 860 000 составляют насекомые, 350 000 — растения, 8600 — птицы и только 3200 — млекопитающие. Большая часть остальных видов, около 300 000, относится к морским беспозвоночным. Общее количество — 1,5 миллиона — включает только те виды, описания которых были опубликованы учеными. Считается, что в несколько раз большее количество видов еще не описано. По прикидкам некоторых ученых, в настоящее время существуют около 8,7 миллиона видов эукариотических организмов (плюм-минус 1,3 млн). В это число не входят вымершие виды, известные только в виде ископаемых остатков. Основываясь на количестве уже описанных ископаемых видов, общее количество вымерших – обитавших когда-либо на протяжении более трех миллиардов лет существования жизни на Земле, оценивают в пределах от 50 миллионов до 4 миллиардов.

По расчётам ученых, в Мировом океане обитает 2,2 млн видов, на суше — 6,5 млн. Животных на планете всего около 7,77 млн видов, грибов — 611 тыс., растений — 300 тыс. При этом растениям повезло больше всего: из них описано 72% видов, тогда как животных — 12%, грибов — только 7%. [15]

Обитание Земля   Океан  
  Каталогизировано Предполагается ± Каталогизировано Предполагается ±
Эукариоты            
Животные 953 434 7 770 000 958 000 171 082 2 150 000 145 000
Грибы 43 271 611 000 297 000 1 097 5 320 11 100
Растения 215 644 298 000 8 200 8 600 16 600 9 130
Протисты 8 118 36 400 6 690 8 118 36 400 6 960
Всего 1 233 500 8 740 000 1 300 000 193 756 2 210 000 182 000
Прокариоты            
Бактерии 10 358 9 680 3 470 652 1 320 436
Археи 502 455 160 1 1 0
Всего 10 860 10 100 3 630 653 1 321 436
Итого 1 244 360 8 750 000 1 300 000 194 409 2 210 000 182 000

 Табл.1. Количество видов обитающих на нашей планете

Несмотря на то, что сейчас живет такое многообразие живых существ, за последнее время деятельность человека привела к существенному их уменьшению. Так, например, за последние сто лет на Земле вымерло в результате деятельности человека около пятой части видов живых существ (только 2005-2010 гг. с лица Земли исчезло около 1000 видов), а площадь лесов сократилась вдвое, уменьшаясь каждую минуту примерно на 20 гектаров. 

Разделение классификации:

Империя:

Живых организмов

Подимперии:

Клеточные организмы

Внеклеточные организмы

 

Антоненко А.С.

 


 

Источники: 1. Эволюция белков шла попути ускорения сворачивания
2.  Похоже, термодинамические расчёты свидетельствуют в пользу гипотезы РНК-мира
3.  Первые белки могли работать без участия РНК
4.   У цианобактерий нашли прото-РНК
5. Появление оболочки у первичных организмов
6.   Последний общий предок
7.   Горизонтальный перенос генов и эволюция
  8.   Можно ли вирусы называть живыми?
9.   Энергетика клетки объяснила тайну появления сложных форм жизни
10.   Древнейшие макроскопические организмы похожи на червей и водоросли
11.   Первые сухопутные растения довели планету до ледникового периода
12. Найдены древнейшие свидетельства существования наземных растений
13.   Царство животных. Девонский период
14.   Жизнь на суше, или О тенденции окаменелостей всё время удивлять
15.   Классификация живых существ

 

 

Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

Почему комары так полюбили человека

04-03-2015 Просмотров:5149 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Почему комары так полюбили человека

Биолог Лесли Восшол (Leslie Vosshall) и его коллеги из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке (США), обнаружили причины страстной любви комаров к роду человеческому. Выяснилось, что назойливыми поклонниками мы обязаны сюлкатону (sulcaton) — веществу,...

Палеонтологи нашли ископаемых крыс размером с собаку

10-11-2015 Просмотров:4883 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Палеонтологи нашли ископаемых крыс размером с собаку

В Юго-Восточной Азии найдены крупнейшие крысы из тех, что когда-либо существовали на Земле. Они были сравнимы по размерам с небольшими собаками и служили лакомством для древних людей. В правой руке ученого...

Ученые узнали, откуда у современных животных взялся хвост

06-12-2016 Просмотров:3878 Новости Эволюции Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Ученые узнали, откуда у современных животных взялся хвост

Биологи разобрались с эволюцией хвостов. Оказалось, что хвост современных рыб и хвост четвероногих животных возникли из двух разных половин одного и того же предкового хвоста. На переднем плане, мордой вправо -...

Генетики раскрыли тайну рождения уникального ядовитого "крота"

19-03-2018 Просмотров:922 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Генетики раскрыли тайну рождения уникального ядовитого "крота"

Российские и зарубежные ученые впервые расшифровали ДНК загадочного щелезуба, ядовитого родича кротов и землероек с острова Гаити, и подтвердили, что его предки жили на Земле бок о бок с динозаврами, говорится в статье, опубликованной в журнале GigaScience. Щелезуб"Нам удалось доказать,...

Ученые выяснили, почему воробьи не вырастают до размеров гусей

19-09-2017 Просмотров:1511 Новости Эволюции Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Ученые выяснили, почему воробьи не вырастают до размеров гусей

Биологи подтвердили теорию эволюции Дарвина и нашли интересный эволюционный механизм, объясняющий, почему многие виды животных, такие как воробьи или колибри, остаются маленькими и не вырастают до размеров гусей и орлов, говорится в статье, опубликованной в журнале Evolution. "Мы впервые...

top-iconВверх

© 2009-2019 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.