Эволюция организмов

Эволюция прокариот. На уровне протобионтов были заложены основы для эволюции линий прокариот (бактерии и сине-зеленые водоросли) и эукариот (зеленые растения и все остальные водоросли), развившиеся, вероятнее всего, из одной группы протобионтов (монофилия современных живых организмов).

Это подтверждают многочисленные общие черты: единство носителя генетической информации, генетического кода, основ обмена веществ и т. д. Вместе с тем современные прокариоты определенно не являются предками эукариот. Уровень прокариот был достигнут более 3 млрд. лет назад.

К прокариотам относятся грамположительные и грамотрицательные бактерии и сине-зеленые водоросли, называемые цианобактериями.

Эволюция эукариот. Эта линия, вероятно, отделилась от высокоразвитых протобионтов сравнительно рано, параллельно с развитием прокариот. Древнейшие остатки найдены в породах возрастом 1,4–2 млрд. лет.

Переход к клеткам с хромосомами в отграниченном от цитоплазмы клеточном ядре, с митохондриями и хлоропластами, к половому размножению с диплоидией и рекомбинацией расширил эволюционные возможности и стал предпосылкой для многоклеточности и дифференциации (табл. 3.4).

Таким образом, в органическом мире Земли можно выделить несколько крупных групп существ, имеющих общее происхождение, доказываемое наличием фундаментальных черт сходства в строении представителей.

К таким чертам относятся: конвариантная редупликация, обмен веществ, способность к росту и развитию (онтогенез), общность механизмов реализации наследственной информации (от гена до признака).

Относительно возможных путей происхождения основных царств живой природы одной из интересных является гипотеза симбиогенеза (рис. 3.8). Гипотеза симбиогенеза в последние де-сятилетия находит все больше и больше подтверждений.

Эволюция растений. Число видов ныне существующих растений достигает более 500 тысяч, из них высших около 300 тысяч видов. У истоков таллофитов (низших растений) стоят примитивные жгутиковые.

Совпадения в составе ассимиляционных пигментов, запасных веществ и в тонком строении хлоропластов указывают на то, что предками высших растений были зеленые водоросли. Переход произошел, возможно, в период 550 – 450 млн. лет назад, когда растения начали заселять сушу, для чего потребовались опорные элементы (лигнин), защита от высыхания (кутин), транспортные системы для воды и ассимилянтов, а также устойчивые споры. Первыми наземными растениями считаются псилофиты, жившие 420–350 млн. лет назад.

Связующим звеном между папоротниками и семенными растениями служат ископаемые семенные папоротники. Нежный геметофит перемещается на спорофитное материнское растение, а с развитием пыльцы (микроспор) перед оплодотворением появляется опыление.

В каменноугольном периоде представлено уже большинство групп растений, но самые высокоразвитые растения – покрытосеменные – появляются в конце мелового периода. Таким образом, растительность нашей планеты постоянно менялась, приобретая все более современные черты (рис. 3.9).

Специализация опыления (с помощью насекомых) и распространение семян и плодов животными. Усиление защиты зародыша от неблагоприятных условий: обеспечение пищей, образование покровных тканей и т. д.

Эволюция грибов.

Грибы рассматривают, как правило, третьей крупной группой многоклеточных наряду с многоклеточными растениями и животными.

Эволюция многоклеточных животных. Царство животных не менее разнообразно, чем царство растений, а по числу видов животные превосходят растения. В настоящее время описано более 1,5 миллиона видов животных.

Животные – вторичные гетеротрофы и облигатные аэробы. Как первоисточник пищи необходимы автотрофные организмы, требуется достаточное снабжение кислородом (по Пастеру, 0,2% О2).

Перовые многоклеточные животные представлены сразу несколькими типами: губки, кишечнополостные, плеченогие, членистоногие. Согласно разным теориям о происхождении многоклеточных животных, исходной группой могли быть амебы, жгутиковые или инфузории (рис. 3.10).

А. Теория гастреи: колония жгутиконосцев – > бластея (полый шар) –> двуслойная гастрея. Согласно теории гастреи, предками всех многоклеточных животных являются колониальные простейшие, которые образуют однослойную сферические колонию, подобную бластуле, – бластею.

Дальнейшая эволюция идёт путём впячивания передней стенки внутрь. Это приводит к образованию двуслойного многоклеточного организма, подобного гаструле, – гастреи. Внутренний слой клеток – энтодерма – окружает внутреннюю полость, которая открывается наружу бластопором.

Строение гастреи сходно с таковым кишечнополостных, которых рассматривают, согласно теории гастреи, как предковую форму многоклеточных животных.

Б. Теория билатогастреи: уплощенная однослойная колония жгутиконосцев — > двуслойная ползающая плакула — > билатогастрея, обладающая двусторонней симметрией.

В. Ацельная теория: от предков-инфузорий путем целлюляризации произошел многоклеточный организм, и их «рот» стал его дефинитивным ротовым отверстием; в дальнейшем этот организм стал напоминать примитивную бескишечную турбеллярию (верхний ряд), затем этот путь привел к бескишечным турбелляриям. По амебоидной теории (нижний ряд), за исходные формы принимаются амебы, которые образовали клеточный агрегат.

Г. Галлертоидная теория: ресничное одноклеточное —> воз-никновение внешнего слоя, служащего для передвижения, со студнеобразным веществом внутри —> образование желобовидных, выстланных эпителием каналов, служащих для получения и пере-работки пищи.

Из гастреи можно вывести губок и стрекающих кишечно-полостных, а из последних – всех остальных многоклеточных животных. Эволюция позвоночных животных представлена на рисунках 3.11, 3.12.

Царства живой природы – бактерии, архебактерии, растения, грибы и животные имеют независимое происхождение. В то же время, клеточное строение всех организмов на Земле говорит о единстве их происхождения, связанное с жизнью в первичном океане, в дальнейшем же пути развития этих стволов древа жизни совершенно различны как по направлениям, так и по результатам (рис. 3.13, 3.14).

По мере развития все новых групп организмов происходит многократное усложнение среды жизни — биосферы. Эволюция одних групп оказывается тесно связанной с эволюцией других. Увеличивающееся разнообразие жизни становится причиной дальнейшего увеличения многообразия форм.