Найти в Дзене
Временной Крафт
18 подписчиков

Зарождение жизни: первые одноклеточные организмы и биосфера

73
2 мин
Оглавление

Заглянем на миллиарды лет назад, в эпоху, когда Земля была совершенно другим местом. Без кислорода в атмосфере, под бесконечным бомбардировками астероидов и под толстым слоем парниковых газов, планета только начинала свою удивительную трансформацию. Именно тогда зародилась жизнь, а вместе с ней началась история биосферы.

-1-2

Когда все началось?

Первая жизнь на Земле появилась около 3,5–4 миллиардов лет назад. В научных кругах ведутся дискуссии о том, как именно это произошло. Основная гипотеза — возникновение органических молекул в первичном "супе" океанов, богатом химическими элементами. Удивительно, но в таких экстремальных условиях появилась первая форма жизни — прокариоты (одноклеточные организмы без ядра). Хотите увидеть, как могла выглядеть ранняя Земля смотрите в статье Геологическая эра Земли!

Земля за 20 Минут! 🌍 Как мы превратились из пыли в уникальную планету!

Прокариоты — это организмы, клетки которых не имеют ядра и мембраносвязанных органелл.
Прокариоты — это организмы, клетки которых не имеют ядра и мембраносвязанных органелл.
Строение прокариотической клетки: - У прокариотов отсутствует ядро. Наследственный материал располагается в цитоплазме и обычно представлен одной кольцевой ДНК. - В прокариотических клетках есть цитоплазматическая мембрана и клеточная стенка. - Клеточная стенка напоминает клеточную стенку растительных клеток, но образована не клетчаткой, а пектином и муреином. - В клетках прокариотов имеются рибосомы, но отсутствуют мембранные органоиды. Их функции выполняют мезосомы — многочисленные складки, отходящие внутрь от мембраны. - Прокариоты часто имеют органоиды движения — жгутики и реснички.
Строение прокариотической клетки: - У прокариотов отсутствует ядро. Наследственный материал располагается в цитоплазме и обычно представлен одной кольцевой ДНК. - В прокариотических клетках есть цитоплазматическая мембрана и клеточная стенка. - Клеточная стенка напоминает клеточную стенку растительных клеток, но образована не клетчаткой, а пектином и муреином. - В клетках прокариотов имеются рибосомы, но отсутствуют мембранные органоиды. Их функции выполняют мезосомы — многочисленные складки, отходящие внутрь от мембраны. - Прокариоты часто имеют органоиды движения — жгутики и реснички.
К прокариотам относятся бактерии и археи, которые считаются самыми древними живыми существами на планете.
К прокариотам относятся бактерии и археи, которые считаются самыми древними живыми существами на планете.

Кто такие одноклеточные первопроходцы?

Первые организмы были похожи на современные археи и бактерии. Они обитали в горячих источниках, глубоководных гидротермальных источниках и других экстремальных местах. Можете представить себе существа, которые выживали без солнечного света, питаясь химическими реакциями?

👉 Удивительный факт: археи до сих пор существуют и считаются "живыми ископаемыми".

Археи (от греч. ἀρχαῖος — «извечный, древний, первозданный, старый») — домен живых организмов (по трёхдоменной системе Карла Вёзе наряду с бактериями и эукариотами).
Археи (от греч. ἀρχαῖος — «извечный, древний, первозданный, старый») — домен живых организмов (по трёхдоменной системе Карла Вёзе наряду с бактериями и эукариотами).
Археи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра, а также каких-либо мембранных органелл. Внешне они сходны с бактериями: их клетки размером в среднем 1–2 мкм представляют собой палочки или кокки, в некоторых случаях спириллы. У некоторых архей есть жгутики бактериального типа, позволяющие им быстро передвигаться.
Археи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра, а также каких-либо мембранных органелл. Внешне они сходны с бактериями: их клетки размером в среднем 1–2 мкм представляют собой палочки или кокки, в некоторых случаях спириллы. У некоторых архей есть жгутики бактериального типа, позволяющие им быстро передвигаться.
Археи подразделяются на более чем 7 типов. Из них наиболее изучены кренархеоты (Crenarchaeota) и эвриархеоты (Euryarchaeota). Археи относятся к наиболее древним обитателям Земли, их ископаемые остатки были найдены в отложениях архея. Они играют роль в круговоротах углерода и азота.
Археи подразделяются на более чем 7 типов. Из них наиболее изучены кренархеоты (Crenarchaeota) и эвриархеоты (Euryarchaeota). Археи относятся к наиболее древним обитателям Земли, их ископаемые остатки были найдены в отложениях архея. Они играют роль в круговоротах углерода и азота.

Как одноклеточные изменили Землю?

Эти крошечные организмы не просто выживали — они меняли планету. Благодаря цианобактериям, впервые появились организмы, способные к фотосинтезу. Это был революционный момент: атмосфера начала насыщаться кислородом. Этот процесс, известный как "кислородная катастрофа", полностью преобразил планету. Реконструкция древнего мира.

Кислородная катастрофа — глобальное изменение состава атмосферы Земли, произошедшее в самом начале протерозоя в период сидерий около 2,45 млрд лет назад.
Кислородная катастрофа — глобальное изменение состава атмосферы Земли, произошедшее в самом начале протерозоя в период сидерий около 2,45 млрд лет назад.
Результатом кислородной катастрофы стало появление в составе атмосферы свободного кислорода и изменение общего характера атмосферы с восстановительного на окислительный.
Результатом кислородной катастрофы стало появление в составе атмосферы свободного кислорода и изменение общего характера атмосферы с восстановительного на окислительный.
По результатам исследования учёных Университета Юты, опубликованного в журнале Nature в 2024 году, кислородная катастрофа происходила скачками в течение 200 миллионов лет. Она началась около 2,5 миллиарда лет назад, когда свободный кислород O2 начал накапливаться в значительных количествах в атмосфере Земли.
По результатам исследования учёных Университета Юты, опубликованного в журнале Nature в 2024 году, кислородная катастрофа происходила скачками в течение 200 миллионов лет. Она началась около 2,5 миллиарда лет назад, когда свободный кислород O2 начал накапливаться в значительных количествах в атмосфере Земли.

Древние рифы и начало биосферы

С течением времени микроорганизмы начали создавать структуры, известные как строматолиты. Это слоистые каменные образования, которые вырабатывались благодаря деятельности цианобактерий. Сегодня их можно найти в Австралии — настоящая машина времени! Удивительно, что строматолиты существуют уже более 3 миллиардов лет. Фото строматолитов.

Строматолиты — тонкослоистые карбонатные образования разной формы. В переводе с греческого означает «каменный ковёр».
Строматолиты — тонкослоистые карбонатные образования разной формы. В переводе с греческого означает «каменный ковёр».
Сформировались как продукты жизнедеятельности цианобактерий — микроорганизмов, способных к фотосинтезу. Строматолиты образуются только на мелководье, при этом вода должна быть либо солёной, либо опреснённой.
Сформировались как продукты жизнедеятельности цианобактерий — микроорганизмов, способных к фотосинтезу. Строматолиты образуются только на мелководье, при этом вода должна быть либо солёной, либо опреснённой.
Строматолиты встречаются на всех континентах, в породах разного возраста.
Строматолиты встречаются на всех континентах, в породах разного возраста.

Самые удивительные факты

1. ДНК и РНК: Учёные считают, что РНК, а не ДНК, могла быть первой молекулой жизни. Она могла хранить информацию и выполнять каталитические функции одновременно.

Согласно гипотезе «мира РНК», на раннем этапе возникновения жизни на Земле функцию хранения генетической информации и катализ химических реакций выполняли ансамбли молекул рибонуклеиновых кислот (РНК).
Согласно гипотезе «мира РНК», на раннем этапе возникновения жизни на Земле функцию хранения генетической информации и катализ химических реакций выполняли ансамбли молекул рибонуклеиновых кислот (РНК).
Впоследствии из их ассоциаций возникла современная ДНК-РНК-белковая жизнь.
Впоследствии из их ассоциаций возникла современная ДНК-РНК-белковая жизнь.
Однако у этой гипотезы есть ограничение: молекула РНК неустойчива в окружающей среде и быстро распадается. Поэтому существуют и другие гипотезы, например: - Жизнь возникла при одновременном сосуществовании ДНК и РНК. - Жизнь возникла из нуклеиновых кислот не ДНК-овой и не РНК-овой природы, а какой-то X-нуклеиновой кислоты, давшей затем начало ДНК и РНК.
Однако у этой гипотезы есть ограничение: молекула РНК неустойчива в окружающей среде и быстро распадается. Поэтому существуют и другие гипотезы, например: - Жизнь возникла при одновременном сосуществовании ДНК и РНК. - Жизнь возникла из нуклеиновых кислот не ДНК-овой и не РНК-овой природы, а какой-то X-нуклеиновой кислоты, давшей затем начало ДНК и РНК.

2. Гидротермальные источники: Некоторые из древнейших форм жизни были найдены вблизи гидротермальных источников, где температура достигает 400°C. Визуализация.

Гидротермальные источники — это трещины на морском дне, из которых вытекает геотермально нагретая вода. Они обычно встречаются вблизи вулканически активных мест, областей, где тектонические плиты раздвигаются на срединно-океанических хребтах, океанических бассейнах и горячих точках.
Гидротермальные источники — это трещины на морском дне, из которых вытекает геотермально нагретая вода. Они обычно встречаются вблизи вулканически активных мест, областей, где тектонические плиты раздвигаются на срединно-океанических хребтах, океанических бассейнах и горячих точках.
Гидротермальные источники возникают в зонах тектонической активности, где морская вода проникает в трещины, нагревается и выбрасывается обратно, обогащая окружающую среду минералами.
Гидротермальные источники возникают в зонах тектонической активности, где морская вода проникает в трещины, нагревается и выбрасывается обратно, обогащая окружающую среду минералами.
По сравнению с большей частью глубоководных районов моря, районы вокруг гидротермальных источников биологически более продуктивны, здесь часто встречаются сложные сообщества, подпитываемые химическими веществами, растворёнными в жерловых жидкостях. Хемосинтезирующие бактерии и археи, обитающие вокруг гидротермальных источников, образуют основу пищевой цепи, поддерживая существование разнообразных организмов, включая гигантских трубчатых червей, моллюсков, пиявок и креветок.
По сравнению с большей частью глубоководных районов моря, районы вокруг гидротермальных источников биологически более продуктивны, здесь часто встречаются сложные сообщества, подпитываемые химическими веществами, растворёнными в жерловых жидкостях. Хемосинтезирующие бактерии и археи, обитающие вокруг гидротермальных источников, образуют основу пищевой цепи, поддерживая существование разнообразных организмов, включая гигантских трубчатых червей, моллюсков, пиявок и креветок.

3. Теория панспермии: Не исключено, что жизнь на Землю могла быть занесена из космоса — возможно, с метеоритом.

Теория панспермии — это гипотеза о возможности переноса живых организмов или их зародышей через космическое пространство. Следствием этой гипотезы является предположение о зарождении жизни на Земле в результате занесения её из космического пространства.
Теория панспермии — это гипотеза о возможности переноса живых организмов или их зародышей через космическое пространство. Следствием этой гипотезы является предположение о зарождении жизни на Земле в результате занесения её из космического пространства.
В основе теории лежит предположение, что микроскопические формы жизни, такие как экстремофилы, могут пережить воздействие условий космического пространства. Оказавшись в космосе, такие организмы долгое время находятся в неактивной форме, пока не попадут на другую планету или не смешаются с веществом протопланетных дисков. Если они окажутся в подходящих условиях, жизненная активность может возобновиться, следствием чего будет являться размножение и появление новых форм организмов.
В основе теории лежит предположение, что микроскопические формы жизни, такие как экстремофилы, могут пережить воздействие условий космического пространства. Оказавшись в космосе, такие организмы долгое время находятся в неактивной форме, пока не попадут на другую планету или не смешаются с веществом протопланетных дисков. Если они окажутся в подходящих условиях, жизненная активность может возобновиться, следствием чего будет являться размножение и появление новых форм организмов.
Панспермия не объясняет происхождение жизни во Вселенной, а затрагивает лишь возможные пути её распространения.
Панспермия не объясняет происхождение жизни во Вселенной, а затрагивает лишь возможные пути её распространения.

4. Микрофоссилии: Самые древние доказательства жизни — микрофоссилии возрастом около 3,7 миллиардов лет.

Микрофоссилии — это ископаемые остатки бактерий, протистов, грибов, животных и растений, такие маленькие, что их нельзя рассмотреть невооружённым глазом.
Микрофоссилии — это ископаемые остатки бактерий, протистов, грибов, животных и растений, такие маленькие, что их нельзя рассмотреть невооружённым глазом.
Например, к микрофоссилиям относятся остатки бактерий, фораминифер, диатомей, очень маленькие раковины или скелеты беспозвоночных, пыльца, а также крошечные кости и зубы крупных позвоночных.
Например, к микрофоссилиям относятся остатки бактерий, фораминифер, диатомей, очень маленькие раковины или скелеты беспозвоночных, пыльца, а также крошечные кости и зубы крупных позвоночных.
Микрофоссилии важны в геологии, палеонтологии и биологии, так как помогают в датировке возраста, корреляции и палеоэкологической реконструкции.
Микрофоссилии важны в геологии, палеонтологии и биологии, так как помогают в датировке возраста, корреляции и палеоэкологической реконструкции.

5. Кислородная революция: Благодаря одноклеточным, уровень кислорода в атмосфере повысился настолько, что появились первые многоклеточные организмы!

Кислородная революция (кислородная катастрофа) — глобальное изменение состава атмосферы Земли, произошедшее в самом начале протерозоя в период сидерий около 2,45 млрд лет назад.
Кислородная революция (кислородная катастрофа) — глобальное изменение состава атмосферы Земли, произошедшее в самом начале протерозоя в период сидерий около 2,45 млрд лет назад.
Результатом кислородной катастрофы стало появление в составе атмосферы свободного кислорода и изменение общего характера атмосферы с восстановительного на окислительный.
Результатом кислородной катастрофы стало появление в составе атмосферы свободного кислорода и изменение общего характера атмосферы с восстановительного на окислительный.
Причины кислородной катастрофы: цианобактерии начали производить кислород путём фотосинтеза. Выделяющийся кислород практически сразу расходовался на окисление горных пород, растворённых соединений и газов атмосферы. После того как поверхностные породы и газы атмосферы оказались окисленными, кислород начал накапливаться в атмосфере в свободном виде.
Причины кислородной катастрофы: цианобактерии начали производить кислород путём фотосинтеза. Выделяющийся кислород практически сразу расходовался на окисление горных пород, растворённых соединений и газов атмосферы. После того как поверхностные породы и газы атмосферы оказались окисленными, кислород начал накапливаться в атмосфере в свободном виде.

Почему это важно сегодня?

История жизни на Земле — это урок о выживаемости и адаптации. Изучение первых микроорганизмов помогает нам понять, как зародилась жизнь и как возможна жизнь за пределами Земли. Кстати, следы древних микробов на Марсе — одна из главных целей исследований NASA!

-11

Если вам понравилась эта статья, вы обожаете узнавать новое и хотите открыть для себя ещё больше захватывающих историй о прошлом и будущем, подписывайтесь на канал Временной Крафт. Здесь вас ждут открытия, о которых хочется рассказывать друзьям! ✨⚡️

❤️ Подпишитесь прямо сейчас, чтобы не пропустить наши новые материалы! 🌍🔔