Первые многоклеточные растения могли появиться на Земле уже 1,6 миллиарда лет назад. Об этом говорит отпечаток древнейшей водоросли, найденный в залежах осадочных пород в Индии, сообщается в статье, опубликованной в журнале PLOS Biology.

Микрофотография окаменелости древнейшей многоклеточной водоросли"В подобном выводе нельзя быть на 100 процентов уверенным, так как в отпечатках растений не сохраняется ДНК, но форма, размеры и структура этой окаменелости очень похожи на то, как устроены современные бурые водоросли. Похоже, что фанерозой, эпоха "заметной глазу жизни", началась на Земле гораздо раньше, чем мы предполагали", — заявил Стефан Бенгтсон (Stefan Bengtson) из Национального музея естественной истории в Стокгольме (Швеция).

Первые живые организмы появились на Земле в архейскую эру, и пока не существует общепринятой точки зрения насчет того, как и когда зародилась жизнь. На сегодняшний день есть несколько ископаемых свидетельств того, что микробы уже существовали в первичном океане Земли примерно 3,4 миллиарда лет назад, однако многие ученые считают, что жизнь могла зародиться гораздо раньше — четыре или даже 4,2 миллиарда лет назад.

Многоклеточные существа, в том числе растения, появились гораздо позже – около 600-800 миллионов лет назад, незадолго до наступления эпохи так называемого "кембрийского взрыва" – короткого отрезка времени 550 миллионов лет назад, когда возникли все современные типы животных и предки растений и грибов. Многие ученые предполагают, что многоклеточные растения могли появиться гораздо раньше, однако следов этого пока не удавалось находить.

Бенгтсон и его коллеги обнаружили, что первые многоклеточные растения могли появиться почти на миллиард лет раньше "кембрийского взрыва", изучая породы, сформировавшиеся примерно 1,6 миллиарда лет назад на территории центральной Индии, в окрестностях города Читракута в штате Мадхья-Прадеш.

Эта часть полуострова Индостан, как объясняют ученые, представляла собой мелководье у берегов первичного океана Земли, на дне которого в данном месте росли своеобразные "одеяла" из бактерий. Кислород в воде вокруг этих колоний микробов почти полностью отсутствовал, благодаря чему их отпечатки дошли до нас почти в первозданном виде.

Изучая эти "одеяла", ученые заметили нечто необычное: они нашли несколько десятков фрагментов пород, в которых отпечатались не только следы бактерий, но и странные нитеобразные структуры. Просветив их при помощи ускорителя частиц, ученые поняли, что им удалось найти несколько видов древнейших многоклеточных водорослей.

В пользу этого говорит то, что клетки предполагаемых водорослей заметно крупнее, чем окружающие их микробы, и что внутри них имеются некие обособленные структуры, похожие на ядро – ключевой признак, отличающий многоклеточные организмы от микробов, чей генетический материал свободно "плавает" по всей клетке. Вдобавок к этому, ученым удалось увидеть хлоропласты внутри окаменевших клеток, что подтвердило их растительное происхождение.

Два вида этих водорослей, в чьем растительном происхождении ученые не сомневаются, получили имена Rafatazmia chitrakootensis и Ramathallus lobatus. "Стебли" первых похожи на нити современных бурых водорослей, которые можно найти у берегов любого моря и океана Земли, а вторые – похожи на микроскопические листья кувшинок, состоящие из особых дольчатых клеток.

Как надеются ученые, изучение этих водорослей, а также загадочных существ Denaricion mendax, организмов пока непонятного происхождения, которые могут быть как водорослями, так и бактериями, поможет понять, когда и как возникли первые многоклеточные существа и почему они начали доминировать на Земле лишь через сотни миллионов лет после их возникновения в водах первичного океана планеты.

Источник: РИА Новости

Принято считать, что растения и животные выбрались на сушу всего лишь около 500 млн лет назад, а дотоле Земля была безвидна и пуста, как нынешний Марс.

Попытка реконструкции Diskagma buttonii.Однако геолог Грегори Реталлак из Орегонского университета (США) и его коллеги предъявили доказательства существования сухопутного существа, возраст которого оценивается в 2,2 млрд лет!

Речь идёт об окаменелостях размером со спичечную головку, которые соединены тоненькими ниточками в пучки. Вид, найденный в Южной Африке, назвали Diskagma buttonii, что означает «дискообразные фрагменты Энди Баттона». К какому царству его отнести, пока неизвестно.

«Очевидно, что это не растение и не животное, но нечто более простое», — поясняет г-н Реталлак. По его мнению, это нечто больше всего напоминает род современных почвенных грибков Geosiphon, которые обладают центральной полостью, заполненной цианобактериями-симбионтами. В существовании последних в те времена сомнений нет, а вот нечто похожее на грибы появляется в палеонтологической летописи только около 1,5 млрд лет назад.

Между тем авторы указывают, что образцы древней почвы, в которой было обнаружено загадочное создание, используются в качестве доказательства значительного роста атмосферной концентрации кислорода 2,2–2,4 млрд лет назад. В первой половине истории Земли кислород встречался в атмосфере в исчезающе малых количествах, а в результате так называемого великого окисления (кислородной катастрофы) его доля возросла примерно до 5% (сейчас она, как вы знаете, в четыре раза больше).

Г-н Реталлак считает большим научным подвигом то, что эти окаменелости вообще удалось выделить и продемонстрировать: для микроскопа они чересчур велики, а срез породы слишком тёмный, чтобы различить их на свет. Поэтому образцы изучались с помощью мощного рентгеновского излучения циклотрона Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли (США).

Морфологией и размерами пришелец из докембрия напоминает Thucomyces lichenoides — окаменелость возрастом 2,8 млрд лет, тоже найденную на юге Африки. Но состав (в том числе внутреннее строение и микроэлементы) совершенно иной.

Diskagma обладает также некоторым сходством с тремя современными организмами: слизевиком Leocarpus fragilis с Пустошей трёх сестёр штата Орегон, лишайником Cladonia ecmocyna с берегов озера Фиштрэп в штате Монтана и грибом Geosiphon pyriformis из окрестностей Дармштадта (ФРГ).

Поломав голову, авторы решили считать новое ископаемое перспективным кандидатом на звание древнейшего эукариота, то есть организма с клетками, содержащими сложные образования внутри мембраны, в том числе ядро.

Результаты исследования опубликованы в журнале Precambrian Research.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Первые сухопутные растения появились около 499-472 млн лет назад и относились к мохообразным растениям без корней и со слаборазвитыми стебельками и листьями (или практически без таковых). Они так же являются первыми предками всех произрастающих на планете растений.

Подробнее...

    Рекордные споры обнаружены в горах Sierras Subandinas на северо-западе Аргентины. Датировка сокровища заставила специалистов заговорить о переносе на 8-12 миллионов лет в прошлое даты одного из самых грандиозных событий в эволюции — колонизации растениями земной суши.

Ещё несколько экземпляров древнейших в мире спор наземных растений. Именно эти печёночники -первооткрыватели повлияли на климат Земли, её биогеохимию, подготовили почву для завоевания эукариотами всех континентов (фото Rubinstein et al./New Phytologist) Все находки относятся к печёночникам, простым мохообразным растениям без корней и со слаборазвитыми стебельками и листьями (или практически без таковых). Данное открытие — весомое свидетельство в пользу предположения, что именно представители отдела Marchantiophyta являются предками всех сухопутных растений планеты. Печёночники произошли, вероятно, от пресноводных многоклеточных зелёных водорослей и первыми выбрались на берег.

Современные печёночники насчитывают шесть-восемь тысяч видов и распространены по всей Земле (фотографии с сайта wikipedia.org) Окаменелые споры данных растений открыты группой биологов под руководством Клаудии Рубинштейн (Claudia Rubinstein) из Аргентинского института снега, гляциологии и наук об окружающей среде (IANIGLA). Датируются останки между 473 и 471 миллионами лет назад, а жили эти растения на востоке древнего материка Гондвана.

До нынешней работы самые ранние однозначные следы наземных растений датировались 463-461 млн лет. Находки были сделаны в Саудовской Аравии и Чехии, в рассматриваемый период являвшихся западной частью Гондваны.

Учёные особо отмечают, что открытые споры представляют пять родов. Это значит, в ту пору наземные растения уже приступили к диверсификации. Получается, сам выход растений на сушу состоялся ещё раньше. Исследователи считают, что это событие произошло в раннем ордовике, то есть от 488 до 472 миллиона лет назад, или даже в конце кембрия — от 499 до 488 млн.

Детали открытия можно найти в статье в New Phytologist. (Читайте о гигантском грибе девона, древнейшем дождевом лесе, окаменелостях ранних деревьев, а так же о происхождении и эволюции растений).

Источник: MEMBRANA

Подимперия: Клеточные организмы

Эволюция клеточных организмов

Появление первых клеточных организмов: более 4 млрд лет назад

Первые простейшие одноклеточные организмы (прокариоты) появились более 4 млрд лет назад. 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.

Рис. 1. Колония цианобактерий в фумароле вулкана Дзендзур. Камчатка. (Фото Антоненко А.С., Мир дикой природы)По 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.

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). В это же время благодаря вирусам-бактериофагам у бактерий появляется и простейшая имуная система [1].

В это же время произошёл симбиогенез - митохондрии и пластиды в виде существовавших в те времена самостоятельных одноклеточных организмов вошли в состав более крупной клетки став эндосимбионтами. Постепенно они утратили способность к самостоятельному существованию и превратились в органоиды. Развиваясь совместно,  эндосимбионт постепенно оттачивал одно умение — синтез АТФ. Внутренняя клетка уменьшалась в размерах и передавала часть своих второстепенных генов в ядро. Так митохондрии оставили у себя лишь ту часть исходной ДНК, что была им необходима для работы в качестве "живой электростанции" [2].

Рис. 2. Эволюционное дерево отображающее горизонтальный перенос генов

Это привело к появлению в палеопротерозойской эре (более 2 млрд. лет назад) первых эукариотов 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. Первоначально в многоклеточные структуры объединялись простейшие хоанофлагеллаты, которые, как полагают, стоят на грани между одноклеточностью и многоклеточностью, образуют зародышеобразные колонии только с помощью бактериального липида, который получают из съеденных бактерий [3]. Следующим щагом было появление в этом же периоде первых настоящих многоклеточных макроогранизмов - эти организмы появились на Земле сразу после Мариноанского оледенения – одной из стадий глобального оледенения, когда нашу планету в течение многих миллионов лет сплошь покрывали льды. 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.

Рис. 3. Силурийское мелководьеОколо 480-460 млн лет назад в силурийском периоде на суше появились первые растения (по другим данным это произошло в верхнем кембрии 499-488 млн. лет назад), а еще спустя 50 млн лет в девонском периоде вслед за растениями на сушу вышли и первые животные (хотя существуют некоторые данные, показывающие, что первые сухопутные животные жили в силурийском (рис. 3) или даже вендском периодах). После этого начало бурное развитие всевозможных живых существ потомками, которых являемся и мы [4].

Разделение классификации:

Империя: 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

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. 

Рис. 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].

Рис. 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].

Рис. 4. Силурийское мелководьеОколо 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]

 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:

Антоненко А.С.

Первые растения, заселившие сушу, не просто оживили серый доисторический пейзаж. Они резко ускорили естественный распад обнажённых пород и выкачали столько диоксида углерода из атмосферы, что климату оставалось лишь скатиться в обширный ледниковый период.

Около 455 млн лет назад оледенение, возможно, вызвали растения, подобные этим современным мхам. (Фото Michael Lüth / USDA.)Около 460 млн лет назад атмосферная концентрация СО₂ была в 14–22 раза выше сегодняшней, а среднемировая температура — примерно на 5 ˚С (Солнце в то время светило на 6% слабее, поэтому парниковые газы не имели нынешнего эффекта). Климатические модели показывают, что сильное оледенение в ту эпоху могло произойти только в том случае, если уровень СО₂ снизился где-то в восемь раз. Именно это и обнаружил Тим Лентон из Эксетерского университета (Великобритания).

Около 455 млн лет назад на Земле начался период, продолжавшийся примерно 10 млн лет, в течение которого планета пережила два больших оледенения. В то время суперконтинент Гондвана находился в районе Южного полюса — там или примерно там, где сейчас Антарктида. В самый разгар оледенения основная часть суперконтинента, в том числе области, которые сейчас составляют Африку и Южную Америку, были покрыты льдом. Это, возможно, сыграло большую роль в массовом вымирании видов, которые перед этим процветали в мелководных морях, омывавших сушу.

Учёных уже давно удивляют те морозы. Химическое выветривание силикатных пород (то есть реакции, протекающие между обнажениями пород и кислыми дождями или кислородом, а также другими атмосферными газами) чересчур медленно выводило углекислый газ из атмосферы. Нынешние геохимические модели показывают, что этот процесс не объясняет два внезапных оледенения.

Г-н Лентон и его коллеги предполагают, что причина — в эволюции сухопутных растений, и у них есть тому лабораторное подтверждение. Учёные поместили образцы гранита и андезита — обыкновенных силикатных пород, охлаждённых из расплавленного материала, — в герметичные сосуды вместе с современными видами мха и оставили на 130 дней. Считается, что мхи похожи на первые сухопутные растения, поскольку не имеют так называемых сосудистых тканей, отвечающих за циркуляцию воды по всему организму. Такие бессосудистые растения могли существовать лишь во влажной среде. В другой набор ёмкостей были помещены только породы и вода.

Наличие мха увеличило выветривание кальция из андезитов в 3,6 раза, а магния — в 5,4. Исследователи ввели эти цифры в модели, которые предполагали, что сухопутные растения покрывали более 15% земной поверхности (приблизительно столько занимают сегодня водно-болотные угодья, которые прекрасно подходят мху). Получилось, что за 15 млн лет (475–460 млн лет назад) уровень CO₂ должен был упасть примерно в 8,4 раза. Этого достаточно для сильного оледенения.

    В лабораторных экспериментах мох также увеличил скорость выветривания железа и фосфора из гранита — в 60 и 170 раз соответственно. Поступление этих питательных веществ должно было привести к усилению роста растений на суше, хотя значительная часть этих веществ, скорее всего, оказалась в морях и была усвоена водорослями в мелкой воде. Это объясняет две другие геологические аномалии той эпохи — большое количество прибрежных сланцевых отложений, богатых органикой, и необычайно высокую долю углерода-13 в горных породах.

    Если первое из оледенений, вероятно, было вызвано бессосудистыми растениями вроде мхов и печёночников, то второй ледниковый период, который начался около 445 млн лет назад, возможно, стал результатом возникновения и распространения сосудистой флоры. Она не была ограничена влажной средой и могла выкачать углекислый газ из атмосферы ещё быстрее, появившись всего около 450 млн лет назад.

    Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Источник:  КОМПЬЛЕНТА