4.4. Эволюция клетки
1. Клетка является основной элементарной единицей жизни, способной к самовоспроизводству. В ней по массе содержится примерно 70% кислорода, 17% углерода, 10% водорода и 3% азота. Имеется незначительное количество других элементов (фосфор, калий, хлор, сера, кальций, натрий, магний, железо).
Синтез белка осуществляется в цитоплазме клетки. Почти в каждой из клеток человека синтезируется свыше 10000 разных белков. Величина клеток – от микрометра до одного метра (у нервных клеток, имеющих отростки). Клетки могут быть дифференцированными (нервные, мышечные и др.). Большинство из них обладает способностью восстанавливаться, но некоторые, например нервные, - нет или почти нет.
2. Самыми ранними (3.5 млрд лет назад) из возникших на Земле одноклеточных организмов были бактерии, не обладавшие ядром – прокариоты.
Прокариоты [от латинского pro – про – вместо и греческого karyon - ядро] – организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром.
Они обладали способностью жить при отсутствии кислорода, благодаря получению энергии за счет расщепления органических и неорганических веществ. К ним относятся сине-зеленые «водоросли» (цианеи), бактерии, вирусы и ряд других примитивных организмов.
Прокариоты могут жить как в бескислородной среде, так и в среде, содержащей кислород. Жизнь в отсутствие кислорода анаэробная жизнь.
У большинства прокариот энергетический обмен происходит в процессе брожения.
Брожение – процесс ферментативного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов, протекающий без использования кислорода. Служит источником энергии для жизнедеятельности организма и играет большую роль в круговороте веществ в природе. Используется в производстве этилового спирта, глицерина и др.
3. Значительно позднее (около 1.5 миллиардов лет назад) возникли организмы, клетки которых содержат оформленные ядра, - эукариоты. К ним относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные водоросли, грибы и простейшие.
Для эукариотов почти во всех случаях кислород обязателен.
У эукариотов центральным механизмом обмена стало дыхание. Этот механизм оказался намного выгодней, так как при окислении углеводов в 18 раз увеличивается выход биологически полезной энергии по сравнению с брожением.
Эволюция одноклеточных организмов шла по пути усложнения строения организма, совершенствования генетического аппарата и способов размножения.
Дополнительный материал. Источник: «ЭКСПЕРТ» №26, 2010. «NATURE».
В Габоне, Западная Африка в 2008 году обнаружено 250 с лишним образчиков ископаемых организмов (от 7 до 12 см в поперечнике). На основании этого сделан сенсационный вывод: ещё примерно 2,1 миллиарда лет назад на Земле жили многоклеточные организмы.
Ранее считалось, что они появились около 600 миллионов лет назад (в результате так называемого кембрийского взрыва), а до этого безраздельно господствовали различные одноклеточные организмы.
Можно предположить, что они зародились намного раньше кембрийского взрыва, предположительно произошедшего в результате резкого повышения содержания в атмосфере кислорода, начавшегося около 750 миллионов лет назад.
«Тёмная эпоха» (протерозой) от 3,4 миллиарда до 700…600 миллионов лет назад малоисследованна. Чтобы развиться до таких сложных форм самоорганизации 2 миллиарда лет назад биологической материи потребовалась сильная внешняя встряска. Это быстрый, хотя и кратковременный рост концентрации кислорода в атмосфере, случившийся между 2,45 и 2,1 миллиардами лет назад. Этот первый «кислородный всплеск» впоследствии сменился обратным процессом.