Теория биохимической эволюции.

Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли в результате процессов, подчиняющимся физическим и химическим законам. Эту теорию также называют гипотезой Опарина – Холдэйна.

Согласно данным современной науки возраст Земли составляет примерно 4,5 - 5 млрд. лет. В далеком прошлом условия на Земле коренным образом отличались от современных, что обусловило определенное течение химической эволюции, которая явилась предпосылкой для возникновения жизни. Другими словами, собственно биологической эволюции предшествовала предбиотическая эволюция, связанная с переходом от неорганической материи к органической, а затем к элементарным формам жизни. Это было возможным в определенных условиях, которые имели место на Земле в то время, а именно:

высокая температура, порядка 4000 °С;
атмосфера, состоящая из водяных паров, СO₂, СН₃, NH₃;
присутствие сернистых соединений (вулканическая активность);
высокая электрическая активность атмосферы;
ультрафиолетовое излучение Солнца, которое беспрепятственно достигало нижних слоев атмосферы и поверхности Земли, поскольку озоновый слой еще не сформировался.

Следует подчеркнуть одно из важнейших отличий теории биохимической эволюции от теории самопроизвольного (спонтанного) зарождения, а именно: согласно этой теории жизнь возникла в условиях, которые для современной биоты непригодны!

Признаки живых организмов. Характеристика форм жизни (вирусы, бактерии, грибы, растения и животные).

Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфике жизни.

Главные характеристики живого: САМООБНОВЛЕНИЕ, САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ и САМОРЕГУЛЯЦИЯ.

Они определяют и основные свойства живого:

1) МАТЕРИАЛЬНОСТЬ;

2) СТРУКТУРИРОВАННОСТЬ - живые организмы обладают сложной, упорядоченной структурой;

3) МЕТАБОЛИЗМ — живые организмы получают энергию из окружающей среды и используют ее на поддержание своей высокой упорядоченности;

4) ДВИЖЕНИЕ;

5) НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ и ИЗМЕНЧИВОСТЬ - живые организмы не только изменяются, но и усложняются; а также способны передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения;

6) РЕПРОДУКЦИЯ - все живое размножается;

7) РАЗДРАЖИМОСТЬ - способность реагировать на внешние раздражения;

8) ОНТО- и ФИЛОГЕНЕЗ;

9) ДИСКРЕТНОСТЬ;

10) ЦЕЛОСТНОСТЬ.

Обобщая и несколько упрощая сказанное о специфике живого, можно сказать, что все живые организмы питаются, дышат, растут, размножаются и распространяются в природе, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются.

Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: «жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.

Царство Вирусы.

Слово «вирус» происходит от лат. Virus - яд животного происхождения. Это царство, включающее мельчайшие микроорганизмы, паразиты клеток растений и животных.

Вирусы были открыты в 1892 г. Д.И.Ивановским при изучении возбудителей мозаичной болезни табака. Бактериофаги - паразиты бактерий - открыты в 1917 г. Д' Эреллем как агенты, разрушающие культуру дифтерийной палочки. Вирусы и бактериофаги относят к неклеточным формам жизни.

Их особенности:

1) незначительные размеры (десятые и сотые доли микрона);

2) отсутствие клеточного строения;

3) простой химический состав;

4) невозможность существования вне организма хозяина.

Форма вирусов может быть различна: палочковидная, нитевидная, сферическая, кубовидная, булавовидная.

Зрелые частицы вирусов - вирионы - состоят из двух основных компонентов: ДНК или РНК (уложенной в виде спирали) и белка.

Спираль упакована в белковую оболочку - капсид, построенный из множества одинаковых частиц - капсомеров. Белковый капсид и нуклеиновая кислота образуют так называемый нуклеокапсид.

Нуклеиновая кислота, защищенная капсидом, не проявляет активности. После же проникновения в клетку начинается процесс синтеза ферментов, белков, нуклеиновых кислот вируса, затем разрешение клетки - хозяина и высвобождения вирионов.

Вирусы являются возбудителями многих болезней растений и животных. В прошлые века вирусные инфекции носили характер пандемий и эпидемий, захватывая огромные территории.

Например, в Европе оспой заболевало 10-12 млн. и умирало 1,5 млн. человек. Особо следует отметить корь. На сегодняшний день от кори ежегодно погибает более 2 млн. детей.

В 1918-1919 гг. грипп-испанка унес более 20 млн. людей.

Вирусные заболевания наносят огромный ущерб сельскому хозяйству. Для животных очень опасен вирус ящура, а вирусные заболевания картофеля, огурцов, томатов и др. существенно снижают урожаи сельскохозяйственных культур.

Вопрос о происхождении вирусов остается до сего времени не решенным.

Наиболее вероятной представляется гипотеза, трактующая вирусы как результат деградации клеточных организмов. Можно предположить, что длительная эволюция вирусов шла по пути облигатного паразитизма, а именно утраты автономной АТФ, белоксинтезирующего аппарата и собственной цитоплазматической мембраны.

Существует и другое мнение, что вирусы можно рассматривать как группы генов, вышедших из-под контроля генома клетки. В пользу этой гипотезы говорит родство ДНК некоторых вирусов с ДНК клетки и возможность включения ДНК вирусов в геном клетки.

Царство Бактерии.

Царство Прокариот представлено весьма многочисленным и разнообразным миром бактерий. Возраст наиболее древних бактерий насчитывает, по меньшей мере, 3-3,5 млрд. лет. Многие бактерии, по мнению ученых, появились сравнительно недавно. В настоящее время различные представители мира бактерий занимают практически беспредельные экологические ниши на нашей планете. Они выделяются из льдов Арктики и Антарктиды, проникают в нефтяные скважины, живут в воде горячих источников, температура которых достигает 92°С, обильно населяют все типы почв (в 1г почвы содержится от 300 млн. до 2 млрд. клеток) и водоемы, поднимаются с потоками воздуха на высоту 85 км.. Многие прокариоты в процессе эволюции приспособились к жизни в организмах эукариот.

Бактерия в переводе с греческого означает палочка. Бактерии были открыты голландцем А. Левенгуком в 1675 г., но только Луи Пастер впервые показал роль бактерий в процессе брожения и других превращений веществ в природе. Бактерий насчитывается 5000 видов.

ОСОБЕННОСТИ ИХ СТРОЕНИЯ:

малые размеры (0,0001 мм);
типичная прокариотная клетка, отсутствуют обособленное ядро, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, ядрышко, хромосомы и т.д.;
особое строение и состав мембранных структур и клеточных стенок;
по форме клетки могут быть шаровидные, палочковидные и извитые.

Среди бактерий по источнику используемой энергии выделяются ФОТОТРОФЫ и ХЕМОТРОФЫ.

Фотосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ используют световую энергию. Способность к фотосинтезу определяется наличием, пигментов - хлорофиллинов. Хемосинтезирующие бактерии используют для синтеза органических веществ не световую энергию, а энергию, выделяющуюся при окислении каких-либо неорганических веществ окружающей среды.

По отношению к кислороду выделяют: облигатные аэробы, факультативные анаэробы и строгие анаэробы.

По источнику используемого углерода выделяют: автотрофы и гетеротрофы (паразиты и сапрофиты).

АВТОТРОФНЫЕ — способны синтезировать из неорганических соединений органические вещества своего тела.

ГЕТЕРОТРОФНЫЕ - не способные синтезировать органические вещества из неорганических, поэтому они нуждаются в поступлении готовых органических веществ извне в виде пищи.

САПРОФИТЫ - это бактерии, поселяющиеся на мертвых, останках растений и животных (бактерии гниения и брожения).

ПАРАЗИТЫ — это бактерии, пищей которых служат готовые органические вещества живых организмов (холерный вибрион, столбнячная палочка, туберкулёзная палочка гонококки).

Разнообразие и пластичность бактерий обусловливает возможность использования ими не только естественного субстрата, но и веществ химического синтеза. Они действительно способны трансформировать любые пластмассы, каучук, солярку, нефтепродукты, парафин, фенол, пестициды и т.д.

Царство Грибы.

Царство Грибы насчитывает 100 000 видов, разнообразных по строению и образу жизни. Грибы — это обособленная группа клеточных ядерных гетеротрофных организмов, имеющих сходство как с животными, так и с растениями.

Исследования показывают, что грибы - это древняя группа, существовавшая еще до расхождения растений и животных, поэтому они выделены в самостоятельное царство.

Признаки сходства грибов с животными:

1-характер обмена веществ, связанный с образованием мочевины;

2-гетеротрофный тип питания;

3-содержание в стенке клеток хитина;

4-образование запасного продукта — гликогена.

Признаки сходства грибов с растениями:

1- питание путем всасывания;

2-неограниченный рост;

3-наличие в клетках клеточной стенки;

4-размножение со спорами.

Распространены грибы во всех географических зонах. Они обнаруживаются в лесах, полях, в почве, в воде, на стенах домов и в организмах растений, животных и человека. СТРОЕНИЕ ГРИБОВ

Тело гриба состоит из особых переплетающихся нитей - гиф. Всю совокупность гиф гриба называют мицелием или грибницей.

Размеры грибов - от микроскопических до 1,5 м в диаметре (у некоторых трутовиков).

Шляпочный гриб состоит из грибницы и плодового тела. А плодовая часть - из шляпки и пенька. Характерной особенностью грибов является их гетеротрофность:

1-некоторые грибы поселяются на мертвых останках растений и животных (сапрофиты);

2-некоторые питаются за счет живых существ (паразиты);

3-некоторые вступают в симбиоз с растениями.

Размножаются грибы бесполым и половым путем. Бесполое размножение осуществляется вегетативно и спорами.

Формы полового размножения у грибов разнообразны и их делят на три группы: гаметогамия, гаметангиогамия, соматогамия.

В результате адаптации к определенным условиям среды у грибов сложились несколько экологических групп:

1-почвенные грибы;

2-водные грибы;

3-грибы-паразиты.

РОЛЬ ГРИБОВ

Грибы - это основная группа редуцентов в экосистемах. Они участвуют в почвообразовании, выполняют роль санитаров, служат пищей и лекарством для животных.

В настоящее время их используют в микробиологической промышленности (синтез витаминов, органических кислот), хлебопечении (дрожжи), медицинской промышленности (синтез антибиотиков) и т.д.

Отрицательная роль - это паразитические грибы, ядовитые и вызывающие порчу продуктов.

Царство Растения.

Наука, изучающая растения называется ботаника (в переводе с греч. означает трава, зелень). Если сопоставить наличие растительной массы на Земле по отношению к животной, то это выразится соотношением 2200:1.

Разнообразие растений велико - 500 000 видов.

Роль зеленых растений может быть определена так:

1) зеленые растения обеспечивают атмосферный воздух кислородом;

2) образующиеся в процессе фотосинтеза органические вещества используются как пища растениями, животными и человеком;

3) в органическом веществе аккумулируется солнечная энергия;

4) растения дают огромное количество продуктов, которые используются как сырьё для различных отраслей промышленности;

5) эстетическая роль.

Растения объединяются в два подцарства по организации вегетативного тела: низшие и высшие растения.

Низшие Растения характеризуются относительной простотой строения. Внешне тело не расчленено на корень, стебель и листья и носит название СЛОЕВИЩЕ или ТАЛЛОМ. Слоевище может быть представлено одной клеткой или быть многоклеточным, приобретая разнообразные формы (нити, ленты, куста и т.д.). К низшим растениям относятся ВОДОРОСЛИ и ЛИШАЙНИКИ.

Водоросли насчитывают 60 000 видов. Лишайники - 20 000 видов.

Водоросли являются предками наземных растений. Половое размножение с образованием гамет впервые наблюдается у водорослей.

К подцарству Высших Растений относятся отделы:

§ псилофиты (вымершие);

§ мохообразные;

§ папоротникообразные;

§ голосеменные;

§ покрытосеменные.

Характерные признаки высших растений:

1. Большинство высших растений имеют расчленение на вегетативные органы: корень, побег (листья и стебель).

2. В основе строения вегетативных органов лежат разнообразные ткани.

3. Для высших растений типичен женский половой орган - архегоний, наблюдаемый у низших растений. У цветковых - от архегония осталась лишь главная часть - яйцеклетка.

4. Как правило, обитатели суши.

5. По способу питания, как правило, автотрофы.

6. В развитии характерно чередование полового и бесполого поколений.

Произошли высшие растения от зеленых и бурых водорослей.

Царство Животные.

Животных изучает наука, которая называется зоология ( в переводе с греч. означает наука о животных).

Известно около 2 млн. различных животных - от микроскопических до гигантских форм, обитающих повсеместно.

Это одно- и многоклеточные организмы.

Различают травоядных, плотоядных, всеядных животных.

Животные ведут и различный образ жизни: свободный, симбиотический и паразитический.

Животные в природе и для человека играют как положительную, так и отрицательную роль.

Положительное значение: