Эволюция жизни

Этапы эволюции живого

Обоснование эволюции Палеонтология Следы жизни в геологических породах Сравнительная эмбриология Рекапитуляция Естественная классификация Линней,Лайель, Ламарк, Дарвин, Уоллес Селекция Модель эволюции

Рекапитуляция По Геккелю: онтогенез повторяет филогенез ( стадии, через которые проходит организм в процессе развития, повторяет эволюционную историю вида)

Генотип и фенотип Генотип – совокупность генов. Фенотип – совокупность признаков, доступных наблюдению. Фенотип – явление, генотип – его сущность. Г. Мендель открыл корпускулярную природу наследственности (1865 г)

Концепции происхождения жизни креационизм Божественное творение панспермия Из космоса (в хондритах –следы аминокислот) самопроизвольное зарождение из неживого Древние китайцы, Аристотель,,Платон, Галилей,Декарт и др. биогенез (живое только из живого) Реди, Пастер

Подсчет по Библии показывает, что сотворение жизни произошло в 9 часов утра 23 октября 4004 года до новой эры

Гипотеза панспермии *Первые живые организмы на Земле появились примерно 3,8 миллиарда лет назад, то есть через 200 миллионов лет после космической "бомбардировки". *Идея космического посева (панспермии) появилась ещё в V веке до н.э. у греческого философа Анаксагором. По его учению, жизнь возникла из семени, которое существует "всегда и везде". *В 1884 году шведский физикохимик Сванте Авенариус заявил, что жизнь на Земле произошла от спор растений или микроорганизмов, которые перенесены с других планет под действием светового давления или, возможно, метеоритами.

*Но уже в то время ряд учёных доказали невозможность переноса в жизнеспособном состоянии (активном или поддающемся активизации) зародышей жизни на них губительно действуют космические лучи, особенно коротковолновое ультрафиолетовое излучение, которое пронизывает Вселенную. *В середине ХХ века известный английский учёный, лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Крик вместе с американским исследователем Лесли Оргелом опубликовал статью, озаглавленную "Управляемая панспермия". По мнению авторов, "некая примитивная форма жизни была сознательно занесена на Землю другой цивилизацией". *Крик и Оргел считают, что если земляне способны занести жизнь на другие планеты, то почему бы не допустить, что жизнь на Земле это дело рук инопланетян?

Метеорит Murray, Австралия упал на Землю около 100 млн. лет назад

профессор Пол Дэвис и доктор Чарльз Лайнвивер опубликовали теорию, согласно которой некие формы жизни, возможно, прибыли на Землю из космоса и скромно сосуществуют рядом с нами Перед нами вполне земные бактерии. А, быть может, самые натуральные инопланетяне (иллюстрации с сайта bioweb.uncc.edu).

Жизнь на Земле, возможно, началась в крошечных сферах, рождённых в глубинах космоса ещё до появления самого Солнца. Таков основной вывод новой работы группы американских учёных во главе с Кейко Накамура-Мессенджер из космического центра Джонсона Углеродные глобулы в срезах канадского метеорита возможные прообразы живых клеток

Некоторые вирусы имеют необычайно сложную молекулярную структуру, но до сих пор идут споры, являются ли вирусы живыми (иллюстрация с сайта image.guardian.co.uk).. Вирус Mimi несёт в себе 1260 генов (1,2 миллиона "букв"-оснований, что больше, чем у иных бактерий), в то время как известные вирусы имеют всего-то от трёх до ста генов.

В настоящее время общепринятой считается концепция биохимической эволюции Основные условия возникновения жизни наличие определенных химических элементов наличие источника энергии отсутствие газообразного кислорода безгранично долгое время

Вероятность самопроизвольного зарождения жизни оценивается величиной 1/

Первичная атмосфера: пары H 2 O,CO 2,N 2 Простейшие химические реакции: 2CO +2H 2 CH 2 + CO 2 CO 2 + 4H 2 CH H 2 O N 2 +3H 2 2NH 3 которые приводили к образованию:H 2 O, CH 4, NH 3, HCN, CO и CO 2

(С.Миллер экспериментально доказал в 1953 г) Были синтезированы простейшие нуклеиновые кислоты из смеси газов: CH 4 + NH 3 + H 2 + H 2 O в условиях искрового разряда

Синтетическая теория эволюции (элементарная единица- популяция) Уровни эволюции Микроэволюция На популяционно- видовом уровне Генотипическая ( изменение ДНК при мутациях) Фенотипическая (изменение признаков) Модификационная ( неоднородность развития) Макроэволюция На над видовом уровне

Принципы биологической эволюции 1) направленность от простого к сложному 2) неравномерность темпов 3) необратимость 4) случайность 5) сохранение организмов, уменьшающих энтропию в биосфере

По теории химической эволюции и биогенеза.П.Руденко (1964 г) Условия перехода от макромолекул неживой Природы к биомакромолекулам живой Самовоспроизведение нужных организму молекул Способность генов к рекомбинации, или образование при случайных изменениях новых признаков, т.е. создание новой информации

две существующие гипотезы происхождения жизни из неживой материи гетеротрофная и хемоавтотрофная, отличаются взглядом на первые метаболические реакции и, что очень важно, источник энергии для них (молнии в первом случае и исключительно химические реакции с участием сульфида железа во втором). Как и ряд других древних бактерий, недавно открытая бактерия Methanosarcina acetivorans может синтезировать метан,используя в качестве одного из компонентов сырья монооксид углерода. Однако американские учёные открыли, что этот микроб также может сделать из угарного газа ацетат (уксус).

Коацерватная гипотеза Опарина- Холдейна решающая роль принадлежит белкам; из-за амфотерности они способны притягивать молекулы воды, образуя коллоидные гидрофильные комплексы; при их слиянии образовались КОАЦЕРВАТЫ; коацерватные капли росли и распадались –самовоспроизведение.

Этапы биохимической эволюции ( по А.И.Опарину, 1923 г) 1. Переход воды в жидкое состояние, образование гидросферы и атмосферы. Синтез неорганических соединений. 2. Образование и накопление в первичном океане простейших органических соединений. 3. Выделение белковых структур. 4. Образование коацерватов. 5. Создание полупроницаемых мембран. 6. Возникновение механизма саморегуляции. 7. Возникновение механизма самовоспроизводства.

Генобиотическая гипотеза Утверждает первичность возникновения молекулярной системы со свойствами генетического кода. Скачок «аминокислоты –живая клетка» до сих пор не познан! Считается доказанным, что в первичном бульоне уже происходили автокаталитические реакции (типа Белоусова-Жаботинского).

Одна из важных деталей в эволюции вещества от неживого к живому энергетика, необходимая для синтеза длинных молекул. Во всех теориях возникновения жизни этот вопрос не прояснён в достаточной мере. Methanosarcina acetivorans, возможно,демонстрирует унаследованную от ранних существ одну из самых древних и простых реакций обмена веществ (фото Pennsylvania State University).

Оказывается, некоторые бактерии вытягивают шипы, чтобы дотянуться если не до кислорода, то до ближайшей бактерии, у которой такой доступ может быть. Если же в опыте питания совсем не хватало, то шипы превращались в тонкие длинные жгуты, которые должны были обеспечить больше возможностей для устранения возникшего дисбаланса. Чтобы поддержать связь между собой, этим бактериям пришлось построить линию электропередачи (фото с сайта newscientisttech.com).

генные инженеры вывели породу кишечной палочки, практически лишенную способности сопротивляться их манипуляциям. Для этого у бактерий было удалено 15% генома Многочисленные отростки на поверхности клеток E.coli относятся к числу «необязательных для жизни» структур. Гены, отвечающие за их образование, могут быть удалены без ущерба для бактерий, выращиваемых на искусственных средах в лаборатории (фото с сайта

Вьюрки вида Geospiza fortis, живущие на одном из Галапагосских островов, всего за 22 года уменьшили размер своего клюва, после того, как на их остров прибыл конкурент за пищу – более крупный вьюрок вида Geospiza magnirostis- подтверждение роли конкуренции в видообразовании, а значит, и одного из аспектов теории Дарвина.

Со времён Дарвина известна закономерность "правило островов": если животных поселить на изолированном острове, они со временем сменят размеры большие станут маленькими и наоборот. А недавно выяснилось, что если морское существо "отправить" на ПМЖ поглубже, то будет тот же самый эффект. Замечательная иллюстрация правила островов: Bathynomus giganteus. Это глубоководное ракообразное имеет в длину около 45 сантиметров и вес почти в 2 килограмма, в то время как родственные наземные виды не превышают 1,5 сантиметров (фото с сайта static.flickr.com).

В настоящее время приняты Факторы эволюции мутации флуктуации численности особей изоляции естественный отбор

Эволюция- процесс ветвления

Теории эволюции: градуализм (Дарвин) и пунктуализм ( теория прерывистого равновесия, сформулированная в 1972 году Стивеном Гоулдом и Нильсом Элдриджем ). Если эволюция идет в соответствии с принципом «прерывистого равновесия», то есть скачками, эволюционные деревья должны выглядеть как на рисунке А. Если же эволюция идет с постоянной скоростью,правильным окажется рисунок B (рис. из обсуждаемой статьи в Science)

видообразование Наиболее изучен механизм аллопатрического видообразования, связанного с пространственной изоляцией отдельных популяций данного вида. Наиболее изучен механизм аллопатрического видообразования, связанного с пространственной изоляцией отдельных популяций данного вида. Симпатрическое видообразование происходит на основе территориально единой популяции при существовании в ней нескольких четко различающихся форм особей (полиморфизм).

Иногда термин «Видообразование» употребляют в широком смысле, Иногда термин «Видообразование» употребляют в широком смысле, включая в это понятие постепенное превращение (во времени) одного вида в другой (так называемое филетическое видообразование, включая в это понятие постепенное превращение (во времени) одного вида в другой (так называемое филетическое видообразование, происходящее без увеличения числа видов), а также образование новых видов путем гибридизации (так называемая сетчатая эволюция). происходящее без увеличения числа видов), а также образование новых видов путем гибридизации (так называемая сетчатая эволюция).

аллопатрическое видообразование симпатрическое видообразование

Цихлиды озера опойо