Одноклеточные организмы: прокариоты и эукариоты. Места обитания простейших одноклеточных организмов Одноклеточные животные были открыты кем
Простейшие животные одноклеточные организмы, признаки, питание нахождение в воде и в организме человека
Общая характеристика
Или одноклеточные, организмы, как видно из их названия, состоят из одной клетки. Тип Protozoa включает более 28 000 видов. Строение простейших можно сравнить со строением клеток многоклеточных организмов. Как у тех, так и у других основу составляют ядро и цитоплазма с различными органеллами (органоидами) и включениями. Однако нельзя забывать, что любая клетка многоклеточного организма входит в состав какой-либо ткани или органа, где выполняет свои специфические функции. Все клетки многоклеточного организма специализированы и не способны к самостоятельному существованию. В противоположность им простейшие животные сочетают в себе функции клетки и самостоятельного организма. (Физиологически клетка Protozoa аналогична не отдельным клеткам многоклеточных животных, а целому многоклеточному организму.
Простейшим свойственны все функции, присущие любым живым организмам: питание, обмен веществ, выделение, восприятие внешних разд-ражений и реакция на них, движение, рост, размножение и смерть.
Простейшие Строение клетки
Ядро и цитоплазма, как указывалось,- основные структурные и функциональные компоненты любой клетки, в том числе и одноклеточных животных. Тело последних содержит органеллы, скелетные и сократительные элементы и разнообразные включения. Оно всегда покрыто клеточной мембраной, более или менее тонкой, но отчетливо видимой в электронном микроскопе. Цитоплазма простейших жидкая, но вязкость ее различна у разных видов и изменяется в зависимости от состояния животного и от окружающей среды (ее температуры и химического состава). У большинства видов цитоплазма прозрачная или молочно-белая, но у некоторых окрашена в голубой или зеленоватый цвет (Stentor, Fabrea sali- па). Химический состав ядра и цитоплазмы простейших изучен далеко не полно, главным образом из-за малых размеров этих животных. Известно, что основу цитоплазмы и ядра, как у всех животных, составляют белки. Нуклеиновые кислоты тесно связаны с белками, они образуют нуклео- протеиды, роль которых в жизни всех организмов чрезвычайно велика. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) входит в состав хромосом ядра простейших и обеспечивает передачу наследственной информации от поколения к поколению. РНК (рибонуклеиновая кислота) обнаружена у простейших как в ядре, так и в цитоплазме. Она осуществляет реализацию наследственных свойств одноклеточных организмов, закодированных в ДНК, так как играет ведущую роль в синтезе белков.
Весьма важные химические компоненты цитоплазмы - жироподобные вещества липиды - принимают участие в обмене веществ. Часть из них содержит фосфор (фосфатиды), многие связаны с белками и образуют липопротеиновые комплексы. В цитоплазме присутствуют также запасные питательные вещества в виде включений - капелек или гранул. Это углеводы (гликоген, парамил), жиры и липиды. Они служат энергетическим резервом организма простейших.
Кроме органических веществ, в состав цитоплазмы входит большое количество воды, присутствуют минеральные соли (катионы: К+, Са2+, Mg2+, Na+, Fe3+ и анионы: Cl~, Р043“, N03“). В цитоплазме простейших обнаружены многие ферменты, участвующие в обмене веществ: протеазы, обеспечивающие расщепление белков; карбогидразы, расщепляющие полисахариды; липазы, содействующие перевариванию жиров; большое число энзимов, регулирующих газообмен, а именно щелочная и кислая фосфатазы, оксидазы, пероксидазы и цитохромоксидазы.
Прежние представления о фибриллярной, гранулярной или пенисто-ячеистой структуре цитоплазмы простейших были основаны на исследованиях фиксированных и окрашенных препаратов. Новые методы исследования простейших (в темном поле, в поляризованном свете, с применением прижизненного окрашивания и электронного микроскопирования) позволили установить, что цитоплазма простейших является сложной динамической системой гидрофильных коллоидов (преимущественно белковых комплексов), которая имеет жидкую или полужидкую консистенцию. При ультрамикроскопическом исследовании в темном поле цитоплазма простейших кажется оптически пустой, видны лишь органоиды клетки и ее включения.
Коллоидное состояние белков цитоплазмы обеспечивает изменчивость ее структуры. В цитоплазме постоянно происходят изменения агрегатного состояния белков: они переходят из жидкого состояния (золя) в более твердое, желатинообразное (геля). С этими процессами связано выделение более плотного слоя эктоплазмы, образование оболочки - пелликулы и амебоидное движение многих простейших.
Ядра простейших, как и ядра клеток многоклеточных, состоят из хроматинового материала, ядерного сока, содержат ядрышки и ядерную оболочку. Большинство простейших содержит лишь по одному ядру, но имеются и многоядерные формьк. При этом ядра могут быть одинаковыми (многоядерные амебы из рода Pelomyxa, многоядерные жгутиковые Polymastigida, Opalinida) или различаться по форме и функции. В последнем случае говорят о ядерной дифференцировке, или я дерном дуализме. Так, всему классу инфузорий и некоторым фораминиферам свойствен ядерный дуалйзм^т. е. неодинаковые по форме и функции ядра.
Бее виды простейших, как и другие организмы, подчиняются закону постоянства числа хромосом. Число их может быть одинарным, или гаплоидным (большинство жгутиковых и споровики), либо двойным, или диплоидным (инфузории, опалины и, по-видимому, саркодовые). Число хромосом у разных видов простейших варьирует в больших пределах: от 2-4 до 100-125 (в гаплоидном наборе). Кроме того, наблюдаются ядра с кратным увеличением числа наборов хромосом. Их называют полиплоидными. Выяснено, что большие ядра, или макронуклеусы, инфузорий и ядра некоторых радиолярий полиплоидны. Весьма вероятно, что ядро Amoeba proteus тоже полиплоидно, число хромосом у этого вида доходит до 500.
Размножение Деление ядра
Основным типом деления ядер как простейших, так и многоклеточных организмов является митоз, или кариокинез. При митозе происходит правильное равномерное распределение хромосомного материала между ядрами делящихся клеток. Это обеспечивается продольным расщеплением каждой хромосомы на две дочерние в метафазе митоза, причем обе дочерние хромосомы отходят к разным полюсам делящейся клетки.
Митотическое деление ядра грегарины Monocystis magna:1, 2 - профаза; 3 - переход к метафазе; 4, 5 - метафаза; 6 - ранняя анафаза; 7, 8 - поздняя
анафаза; 9, 10 - телофаза.
При делении ядра грегарины Monocystis magna можно наблюдать все фигуры митоза, свойственные многоклеточным. В профазе в ядре видны нитевидные хромосомы, некоторые из них связаны с ядрышком (рис. 1, 1, 2). В цитоплазме можно различить две центросомы, в центре которых расположены центриоли с расходящимися радиально лучами звезды. Центросомы сближаются с ядром, примыкают к его оболочке и перемещаются к противоположным полюсам ядра. Ядерная оболочка растворяется, и формируется ахроматиновое веретено (рис. 1, 2-4). Происходит спира- лизация хромосом, вследствие чего они сильно укорачиваются и собираются в центре ядра, ядрышко растворяется. В метафазе хромосомы перемещаются в экваториальную плоскость. При этом каждая хромосома состоит из двух хроматид, лежащих параллельно друг другу и скрепленных одним центромером. Фигура звезды вокруг каждой центросомы исчезает, а центриоли делятся пополам (рис. 1, 4, 5). В анафазе центромеры каждой хромосомы делятся пополам и их хроматиды начинают расходиться к полюсам веретена. Характерно для простейших, что тянущие нити веретена, прикрепленные к центромерам, различимы лишь у некоторых видов. Все веретено вытягивается, а его нити, идущие непрерывно от полюса к полюсу, удлиняются. Расхождение хроматид, превратившихся в хромосомы, обеспечивают два механизма: растаскивание их под действием сокращения тянущих нитей веретена и вытягивание непрерывных нитей веретена. По-следнее приводит к удалению полюсов клетки друг от друга (рис. 1, 6", 7). В телофазе процесс идет в обратном порядке: на каждом полюсе группа хромосом одевается ядерной оболочкой. Хромосомы деспирализу- ются и утончаются, вновь формируются ядрышки. Веретено исчезает, а вокруг разделившихся центриолей образуются две самостоятельные центросомы с лучами звезды. Каждая дочерняя клетка имеет две центросомы - будущие центры следующего митотического деления (рис. 1, 9,10). Вслед за делением ядра обычно делится и цитоплазма. Однако у некоторых простейших, в том числе и у Monocystis, происходит ряд последовательных делений ядер, в результате которых в жизненном цикле возникают временно многоядерные стадии. Позднее вокруг каждого ядра обособляется участок цитоплазмы и формируется одновременно много мелких клеток.
От описанного выше процесса митоза бывают различные отклонения: ядерная оболочка может сохраняться в течение всего митотического деления, ахроматиновое веретено может формироваться под оболочкой ядра, у некоторых форм не образуются центриоли. Наиболее значительны отклонения у некоторых эвгленовых (Euglenida): у них отсутствует типичная метафаза, а веретено деления проходит вне ядра. В метафазе хромосомы, состоящие из двух хроматид, располагаются вдоль оси ядра, экваториальная пластинка не формируется, сохраняются ядерная оболочка и ядрышко, последнее делится пополам и переходит в дочерние ядра. Никаких принципиальных различий между поведением хромосом в митозе у простейших и многоклеточных нет.
До применения новых методов исследования деление ядер многих простейших описывалось как амитоз, или прямое деление. Под истинным амитозом сейчас понимают деление ядер без правильного рас-хождения хроматид (хромосом) в дочерние ядра. В результате происходит образование ядер с неполными наборами хромосом. Они не способны в дальнейшем к нормальным митотическим делениям. У простейших таких делений ядер в норме ожидать трудно. Амитоз наблюдается факультативно как более или менее патологический процесс.
Тело простейших устроено довольно сложно. В пределах одной клетки происходит дифференциация ее отдельных частей, которые выполняют различные функции. Так, по аналогии с органами многоклеточных животных эти части простейших были названы органоидами или о р г а н е л л а м и. Различают органеллы движения, питания, восприятия световых и иных раздражений, выделительные органеллы и т. п.
Движение
Органеллами движения у Protozoa служат псевдоподии, или ложноножки, жгутики и реснички. Псевдоподии образуются большей частью в момент движения и могут исчезать, как только простейшее прекращает движение. Псевдоподии - это временные плазматические выросты тела простейших, не имеющих постоянной формы. Их оболочка представлена очень тонкой (70-100 А) и эластичной клеточной мембраной. Псевдоподии характерны для саркодовых, некоторых жгутиковых и споровиков.
Жгутики и реснички представляют собой постоянные выросты наружного слоя цитоплазмы, способные к ритмическим движениям. Ультратонкое строение этих органелл изучалось с помощью электронного микроскопа. Было выяснено, что они устроены в значительной степени одинаково. Свободная часть жгутика или реснички отходит от поверхности клетки.
Внутренняя часть погружена в эктоплазму и называется базальным тельцем или бле- фаропластом. На ультратонких срезах жгутика или реснички можно различить 11 продольных фибрилл, 2 из которых расположены в центре, а 9 - по периферии (рис. 2). Центральные фибриллы у некоторых видов имеют спиральную исчерченность. Каждая периферическая фибрилла состоит из двух соединенных трубочек, или субфпбрилл. Периферические фибриллы переходят в базальное тельце, а центральные до него не доходят. Мембрана жгутика переходит в мембрану тела простейшего.
Несмотря на близость строения ресничек и жгутиков, характер их движения различен. Если жгутики совершают сложные винтовые движения, то работу ресничек проще всего сравнить с движением весел.
Кроме базального тельца, в цитоплазме некоторых простейших имеется парабазальное тельце. Базальное тельце является основой всего опорно-двигательного аппарата; кроме того, оно регулирует процесс митотического деления простейшего. Парабазальное тельце играет роль в обмене веществ простейшего, временами оно исчезает, а затем может появляться вновь.
Органы чувств
Простейшие обладают способностью определять интенсивность света (освещенность) с помощью светочувствительной органеллы - глазка. Изучение ультратонкого строения глазка морского жгутиконосца Chromulina psammobia показало, что в его состав входит видоизмененный жгутик, погруженный в цитоплазму.
В связи с различными типами питания, которые позднее будут разобраны подробно, у простейших весьма велико разнообразие пищеварительных органелл: от простых пищеварительных вакуолей или пузырьков до таких специализированных образований, как клеточный рот, ротовая воронка, глотка, порошица.
Выделительная система
Большинству простейших свойственна способность к перенесению неблагоприятных условий среды (пересыхание временных водоемов, жара, холод и т. п.) в форме цист. Готовясь к инцистированию, простейшее выделяет значительное количество воды, что ведет к повышению плотности цитоплазмы. Выбрасываются остатки пищевых частиц, исчеэают ресиички и жгутики, втягиваются псевдоподии. Понижается общий обмен веществ, формируется защитная оболочка, часто состоящая из двух слоев. Образованию цист у многих форм предшествует накопление в цитоплазме запасных питательных веществ.
Простейшие не теряют жизнеспособности в цистах очень долго. В опытах эти сроки превышали у рода Oicomonas (Protomonadida) 5 лет, у Нае- matococcus pluvialis - 8 лет, а для Peridinium cinctum максимальный срок выживания цист превысил 16 лет.
В форме цист простейшие переносятся ветром на значительные рас-стояния, что объясняет однородность фауны простейших на всем земном шаре. Таким образом, цисты не только несут защитную функцию, но и служат основным средством расселения простейших.
Инструкция
Более 3,5 млрд. лет назад в морских глубинах появились первые живые организмы, состоящие из единственной клетки. Некоторые считают, что споры одноклеточных могли оказаться на Земле с помощью метеоритов, прилетавших из космических просторов. Большинство ученых зарождение жизни связывают с происходящими в атмосфере и океанах химическими реакциями.
Состоящее только из одной клетки тело представляет собой целостный организм, обладающий микроскопическими размерами, однако в классах простейших имеются виды, достигающие длины в несколько миллиметров и даже сантиметров. Среди этих организмов выделяются отдельные классы, характеризующиеся определенными признаками.
Амеба - постоянно меняющий форму бесцветный комочек, обитающий в пресной воде. Ложноножки помогают этому живущему в иле и на листьях гниющих растений организму незаметно перетекать на другое место. Пищей амебам служат водоросли и бактерии, а размножаются они, делясь на две части.
Сложнее строение других представителей простейших – инфузорий. Клетка этих организмов содержит два ядра, выполняющих разные функции, а имеющиеся у них реснички являются средством передвижения.
Напоминающая видом изящную женскую обувь инфузория-туфелька обладает постоянной формой тела, обитает в мелкой стоячей воде. Расположенные правильными рядами многочисленные реснички волнообразно колеблются, и туфелька передвигается. Питается инфузория бактериями, одноклеточными водорослями, мертвыми органическими веществами (детритом). Реснички помогают попадать пище в рот, которая затем продвигается к глотке. Туфелька бывает прожорлива, если обитает в благоприятных условиях. При бесполом размножении тело инфузории делится пополам в поперечном направлении, а дочерние особи начинают развиваться заново. Но через несколько поколений подобное размножение сменятся половым процессом, называемым конъюгацией.
Покрытое эластичной оболочкой тело представителей класса жгутиковых определяет его форму. Эти простейшие имеют по одному или несколько жгутиков и ядер. Размножение зависит от вида одноклеточного организма.
Эвглена зеленая живет в стоячих пресных водоемах. Она быстро плавает, благодаря обтекаемой форме своего тела. Способствует передвижению расположенный впереди ввинчивающийся в воду единственный жгутик. Этот простейший организм по-особенному питается, что помогает ему выживать при разных условиях существования. Наиболее освещенные участки, где содержащее хлорофилл тело эвглены устраивается для благоприятного фотосинтеза, отыскиваются ею с помощью светочувствительного красного глазка. Если эвглена долго пребывает в темноте, хлорофилл разрушается. В таких случаях средством питания служат органические вещества. Размножается путем деления клетки в продольном направлении на две части. Если условия располагают, это одноклеточное существо способно размножаться каждые сутки.
Окружающий нас мир поражает разнообразием форм жизни – от невидимых глазу вирусов и миллиметровой ряски до гигантского 30-метрового синего кита. Только представители царства Животных составляют около 1.5 млн видов. Все они обладают рядом общих признаков: не могут создавать органические вещества самостоятельно, ведут активный образ жизни и имеют органы чувств, позволяющие ориентироваться в пространстве.
Самыми элементарными представителями животных являются простейшие одноклеточные организмы. Известно почти 70 тыс. разновидностей этих существ. Подобно бактериям, состоят из единственной клетки, обладающей более сложным устройством. Поскольку клетка имеет ядро, то их относят к эукариотам. Это целиком самодостаточные организмы, которые обладают органоидами, выполняющими пищеварительные, регулятивные и выделительные функции.
В зависимости от типа питания выделяют:
- Автотрофов – могут самостоятельно синтезировать из неорганики нужные органические вещества.
- Гетеротрофов – получают необходимые вещества из других поглощённых организмов.
- Миксотрофов – способны к фотосинтезу подобно растениям, одновременно проявляя способность к поглощению органических веществ, как животные.
В большинстве простейшие организмы являются гетеротрофами, в роли источника пищи выбирая либо растения, либо других гетеротрофов или их остатки.
Способы перемещения простейших достаточно разнообразны и служат основой для деления на классы, в которые входят: жгутиковые, корненожки, споровики, инфузории, солнечники, радиолярии.
Распространение
Простейшие живут в любой влажной среде:
морской, речной, болотной воде, в лужах после дождя и в сырой земле, даже во мху. И это неполный перечень мест, где обитают простейшие. Их можно встретить и в клетках, кровяной плазме, кишечнике многоклеточных.
При неблагоприятных условиях (недостаток влаги, кислорода или пищи) эти организмы создают вокруг себя цисту. Так, они могут долго оставаться живыми при низких температурах либо при полном отсутствии влаги. В таком состоянии простейшие живут от полутора до 17 лет.
В сухом состоянии цисты легко подхватываются ветром, который разносит их на большое расстояние. Они прикрепляются к птицам и насекомым, переносящим незваных пассажиров в разные места. Как только цисты попадут в хорошие условия жизни, то их обитатели сразу же покинут укрытие и быстро восстановят свою деятельность.
Разнообразие питания и способность переноситься на большие расстояния обусловили широкое распространение простейших по земному шару.
Классы и виды
Класс жгутиковые
К этому классу относят животных, передвигающихся с помощью одного или нескольких жгутиков или бичей – тонких цитоплазматических отростков . Количество их составляет 1–8 штук. У некоторых представителей бич проходит вдоль тела, присоединяясь к нему выростом цитоплазмы. Этот вырост совершает волновые движения и служит вспомогательным органом.
Обитают жгутиковые как в пресной, так и в морской воде, значительно реже в почве. Они важны для водоёмов. Размножаются как продольным делением клетки пополам, так и путём формирования гамет. Яркими представителями являются эвглена зелёная и вольвокс.
Эвглена зелёная – типичный представитель одиночной формы, житель пресноводных водоёмов. Имеет веретеновидную форму тела, постоянную из-за уплотнения наружного слоя протоплазмы. Обладая единственным жгутиком, плавает сверху в светлое время суток, поскольку в этот период появляется способность к фотосинтезу. В темноте же животное становится гетеротрофным и ищет жидкую органическую пищу. При благоприятном режиме питания организм запасает питательные вещества, близкие составом к крахмалу.
Размножается бесполым путём – вначале делится ядро, потом и все тело простейшего. Одна дочерняя клетка получает старый жгутик либо передачи его может не быть вовсе и в обеих клетках вырастает новый. Во время зимы эвглена образует цисту, отбрасывая жгутик, и живёт в таком состоянии до тепла.
Вольвокс – колониальная форма жгутиковых, которая включает в себя тысячи особей. Обитает в стоячей пресной воде. Колонии формируются в виде шариков, достигающих 1 мм. В каждом шарике существует множество клеток, подобных по своему строению эвглене. Однако, в отличие от неё, клетки вольвокса имеют по 2 жгутика. Колония представляет собой студенистое вещество, в которое погружены клетки таким образом, что движущие жгутики выставлены наружу. Так, вольвокс и перекатывается по воде.
Когда приходит пора размножения, несколько клеток погружаются в вещество глубже и делятся, образуя новые молодые колонии, которые затем попадают наружу. А также могут образовываться и половые формы из макро и микрогамет.
Пресноводная амёба живёт в лужах и небольших прудах. Питается водорослями и частицами органических веществ, переваривая их в пищеварительных вакуолях. Размножение бесполое – вначале делится ядро клетки, а потом и цитоплазма. Тело пронизывают поры, сквозь которые выпячиваются ложноножки.
К корненожкам или саркодовым относят также солнечников и радиолярии.
Солнечники живут в пресных водоёмах . Питаются водорослями и микроорганизмами, личинками беспозвоночных и бактериями. От остальных простейших отличаются скелетом на поверхности клетки.
Радиолярии (лучевики ) обитают в солёной воде морей и океанов тропических и субтропических поясов. Обладают внутренним скелетом, лучи которого служат для укрепления псевдоподий, захватывающих добычу. Размножаются путём деления. После отмирания скапливаются в виде ила, который впоследствии трансформируется в минералы.
Класс споровики
Это самые высокоорганизованные простейшие , обитающие в водоёмах, почве и в чужих организмах. Передвигаются с помощь ресничек. Существует около 5 тыс. видов. Яркий представитель – инфузория туфелька. Обычная обитает в стоячих водоёмах и размножается бесполым и половым путём. Питается бактериями и водорослями, в свою очередь, служит пищей для рыб.
Простейшие одноклеточные организмы играют как отрицательную, так и положительную роль в природе и жизни человека:
Имеет долгую историю. Все началось, приблизительно, 4 млрд. лет назад. У атмосферы Земли еще нет озонового слоя, концентрация кислорода в воздухе очень низкая и ничего на поверхности планеты не слышно, кроме извергающихся вулканов и шума ветра. Ученые считают, что именно так выглядела наша планета тогда, когда на неё начала появляться жизнь. Подтвердить или опровергнуть это весьма трудно. Горные породы, которые могли бы дать больше информации людям, разрушились очень давно, благодаря геологическим процессам планеты. Итак, основные этапы эволюции жизни на Земле.
Эволюция жизни на Земле. Одноклеточные организмы.
Жизнь получила свое начало с появлением простейших форм жизни – одноклеточных организмов. Первыми одноклеточными организмами были прокариоты. Эти организмы появились первыми после того, как Земля стала пригодной для начала жизни. не позволила бы появиться даже простейшим формам жизни на своей поверхности и в атмосфере. Этим организмом был не обязателен кислород для своего существования. Концентрация кислорода в атмосфере повышалась, что привело к появлению эукариот. Для этих организмов главным для жизни становился кислород, в среде где концентрация кислорода была маленькой, они не выживали.
Первые организмы, способные к фотосинтезу появились через 1 млрд. лет после появления жизни. Этими фотосинтезирующими организмами были анаэробные бактерии . Жизнь постепенно начала развиваться и после того, как содержание азотистых органических соединений упало появились новые живые организмы, способные использовать азот из атмосферы Земли. Такими существами были сине-зеленые водоросли. Эволюция одноклеточных организмов происходила после ужасных событий в жизни планеты и все стадии эволюции была защищена под магнитным полем земли.
Со временем простейшие организмы стали развиваться и улучшать свой генетический аппарат и развивать способы своего размножения. Затем в жизни одноклеточных организмов произошел переход к разделению их генеративных клеток на мужские и женские.
Эволюция жизни на Земле. Многоклеточные организмы.
После возникновения одноклеточных организмов появились более сложные формы жизни – многоклеточные организмы . Эволюция жизни на планете Земля приобрела более сложные организмы, отличающиеся более сложной структурой и сложных переходных стадий жизни.
Первая стадия жизни – Колониальная одноклеточная стадия . Переход от одноклеточных организмов к многоклеточным, усложняется структура организмов и генетический аппарат. Эта стадия считается самой простой в жизни многоклеточных организмов.
Вторая стадия жизни – Первично-дифференцированная стадия . Более сложная стадия и характеризуется началом принципа “разделения труда” между организмами одной колонии. В этой стадии происходила специализация функций организма на тканевом, органном и системноорганном уровнях. Благодаря этому у простых многоклеточных организмов начала образовываться нервная система. Нервного центра у системы еще не было, но центр координации имеется.
Третья стадия жизни – Централизованно-дифференцированная стадия. За время этой стадии у организмов усложняется морфофизиологическая структура. Улучшение этой структуры происходит через усиление тканевой специализации.Усложняется пищевая, выделительная, генеративная и другие системы многоклеточных организмов. У нервных систем появляется хорошо выраженный нервный центр. Улучшается способы размножения – из наружного оплодотворения во внутреннее.
Заключением третей стадии жизни многоклеточных организмов является появление человека.
Растительный мир.
Эволюционное дерево простейших эукариот разделилось на несколько ветвей. Появились многоклеточные растения и грибы. Некоторые из таких растений могли свободно плавать по поверхности воды, а другие прикреплялись ко дну.
Псилофиты – растения, которые впервые освоили сушу. Затем возникли и другие группы наземных растений: папоротники, плауны и другие. Эти растения размножались спорами, но предпочитали водную среду обитания.
Большого разнообразия достигли растения в каменноугольный период. Растения развивались и могли достигать в высоту до 30 метров. В этом периоде появились первые голосемянные растения. Наибольшим распространением могли похвастаться плаунообразные и кордаиты. Кордаиты напоминали формой ствола хвойные растения и имели длинные листья. После этого периода поверхность Земли была разнообразна различными растениям, которые достигали 30 метров в высоту. Спустя большое количество времени наша планета стала похожа на ту, которую мы знаем сейчас. Сейчас на планете существует огромное многообразие животных и растений, появился человек. Человек, как существо разумное, после того как встал “на ноги” посвятил свою жизнь изучению . Загадки и стали интересовать человека, а так же самое главное – откуда появился человек и для чего он существует. Как вы знаете, ответов на эти вопросы до сих пор не существует, есть только теории, которые противоречат друг другу.
1. Введение…………………………………………………………………….2
2. Эволюция жизни на земле…………………………………………………3
2.1. Эволюция одноклеточных организмов………………………………3
2.2. Эволюция многоклеточных организмов……………………………..6
2.3. Эволюция растительного мира……………………….……………….8
2.4. Эволюция животного мира…………………………………………...10
2.5 Эволюция биосферы……………………………………..……….…….12
3. Заключение………………………………………………………………….18
4. Список литературы………………………………………………………….19
Введение.
Часто кажется, что организмы находятся всецело во власти среды: среда ставит им пределы, и в этих пределах они должны либо преуспеть, либо погибнуть. Но организмы и сами воздействуют на среду. Они изменяют ее непосредственно за недолгое свое существование и за долгие периоды эволюционного времени. Как известно, гетеротрофы поглощали питательные вещества из первичного «бульона» и что автотрофы способствовали появлению окислительной атмосферы, подготовив, таким образом, условия для возникновения и эволюции процесса дыхания.
Появление в атмосфере кислорода обусловило возникновение озонового слоя. Озон образуется из кислорода под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца и действует как фильтр, который задерживает ультрафиолетовое излучение, губительное для белков и нуклеиновых кислот, и не дает ему дойти до поверхности Земли.
Первые организмы жили в воде, и вода экранировала их, поглощая энергию ультрафиолетового излучения. Первые поселенцы суши нашли здесь в изобилии солнечный свет, и минеральные вещества, так что в начале они были практически избавлены от конкуренции. Деревья и травы, покрывшие вскоре растительную часть земной поверхности, пополняли запас кислорода в атмосфере, кроме того, они изменяли характер водного стока на Земле и ускоряли процесс образования почв из горных пород. Гигантский шаг на пути эволюции жизни был связан с возникновением основных биохимических процессов обмена – фотосинтеза и дыхания, а также с образованием эукариотической клеточной организации, содержащей ядерный аппарат.
Эволюция жизни на земле.
2.1 Эволюция одноклеточных организмов.
Самые ранние из бактерий (прокариоты) существовали уже около 3,5 млрд. лет назад. К настоящему времени сохранились два семейства бактерий: древние, или архебактерии (галофильные, метановые, термофильные), и эубактерии (все остальные). Таким образом, единственными живыми существами на Земле в течение 3 млрд. лет были примитивные микроорганизмы. Возможно, они представляли собой одноклеточные существа, сходные с современными бактериями, например с клостридиями, живущими на основе брожения и использования богатых энергией органических соединений, возникающих абиогенно под воздействием электрических разрядов и ультрафиолетовых лучей. Следовательно, в эту эпоху живые существа были потребителями органических веществ, а не их производителями.
Гигантский шаг на пути эволюции жизни был связан с возникновением основных биохимических процессов обмена – фотосинтеза и дыхания и с образованием клеточной организации, содержащей ядерный аппарат (эукариоты). Эти «изобретения», сделанные еще на ранних стадиях биологической эволюции, в основных чертах сохранились у современных организмов. Методами молекулярной биологии установлено поразительное однообразие биохимических основ жизни при огромном различии организмов по другим признакам. Белки почти всех живых существ состоят из 20 аминокислот. Нуклеиновые кислоты, кодирующие белки, монтируются из четырех нуклеотидов. Биосинтез белка осуществляется по единообразной схеме, местом их синтеза являются рибосомы, в нем участвуют и-РНК и т-РНК. Подавляющая часть организмов используют энергию окисления, дыхания и гликолиза, которая запасается в АТФ.
Различие между прокариотами и эукариотами заключается еще и в том, что первые могут жить как в бескислородной среде, так и в среде с разным содержанием кислорода, в то время как для эукариот, за немногим исключением, обязателен кислород. Все эти различия имели существование значение для понимания ранних стадий биологической эволюции.
Сравнение прокариот и эукариот по потребности в кислороде приводит к заключению, что прокариоты возникли в период, когда содержание кислорода в среде изменилось. Ко времени же появления, эукариот концентрация кислорода была высокой и относительно постоянной.
Первые фотосинтезирующие организмы появилась примерно около 3 млрд. лет назад. Это были анаэробные бактерии, предшественники современных фотосинтезирующих бактерий. Предполагается, что именно они образовали самые древние сред известных строматолитов. Объединение среды азотистыми органическими соединениями вызывало появление живых существ, способных использовать атмосферный азот. Такими организмами, способными существовать в среде, полностью лишенной органических углеродных и азотистых соединений, являются фотосинтезирующие азотфиксирующие сине-зеленые водоросли. Эти организмы осуществляли аэробный фотосинтез. Они устойчивы к продуцируемого ими кислороду и могут использовать его для собственного метаболизма. Поскольку сине-зеленые водоросли возникли в период, когда концентрация кислорода в атмосфере колебалась, вполне допустимо, что они – промежуточные организмы между анаэробами и аэробами.
Фотосинтезирующая деятельность первичных одноклеточных имела три последствия, оказавшие решающее влияние на всю дальнейшую эволюцию живого. Во-первых, фотосинтез освободил организмы от конкуренции за природные запасы абиогенных органических соединений, количество которых в среде значительно сократилось. Резвившееся посредством фотосинтеза автотрофное питание и запасание питательных готовых веществ в растительных тканях создали затем условия для появления громадного разнообразия автотрофных и гетеротрофных организмов. Во-вторых, фотосинтез обеспечивал насыщение атмосферы достаточным количеством кислорода для возникновения и развития организмов, энергетический обмен которых основан на процессах дыхания. В-третьих, в результате фотосинтеза в верхней части атмосферы образовался озоновый экран, защищающий земную жизнь от губительного ультрафиолетового излучения космоса.
Еще одно значительное отличие прокариот от эукариот заключается в том, что у вторых центральным механизмом обмена является дыхание, у большинства же прокариот энергетический обмен осуществляется в процессах брожения. Сравнение метаболизма прокариот и эукариот приводит к выводу об эволюционной связи между ними. Вероятно, анаэробное брожение появилось на более ранних стадия эволюции. После возникновения в атмосфере достаточного количества свободного кислорода аэробный метаболизм оказался намного выгоднее, так как при окислении углеродов в 18 раз увеличивается выход биологически полезной энергии в сравнении с брожением. Тем самым, к анаэробному метаболизму присоединился аэробный способ извлечения энергии одноклеточными организмами.
Точно неизвестно когда появились эукариотические клетки, по данным исследований можно сказать что их возраст примерно 1,5 млрд. лет назад.
В эволюции одноклеточной организации выделяются промежуточные ступени, связанные с усложнением строения организма, совершенствованием генетического аппарата и способов размножения.
Самая примитивная стадия – агамная аракариогиная – представлена цианеями и бактериями. Морфология этих организмов наиболее проста в сравнении с другими одноклеточными. Однако уже на этой стадии появляется дифференциация на цитоплазму, ядерные элементы, базальные зерна, цитоплазматическую мембрану. У бактерий известен обмен генетическим материалом посредством конъюгации. Большое разнообразие видов бактерий, способность существовать в самых разных условиях среды свидетельствуют о высокой адаптивности их организации.
Следующая стадия – агамная эукариогиная – характеризуется дальнейшей дифференциацией внутреннего строения с формированием высокоспециализированных органоидов (мембраны, ядро, цитоплазма, рибосомы, митохондрии и др.). Особо существенной здесь была эволюция ядерного аппарата – образование настоящих хромосом в сравнении с прокариотами, у которых наследственное вещество диффузно распределено по всей клетке. Эта стадия характерна для простейших, прогрессивная эволюция которых шла по пути увеличения числа одинаковых органоидов (полимеризация), увеличения числа хромосом в ядре (полиплоидизация), появление генеративных и вегетативных ядер – макронуклеуса (ядерный дуализм). Среди одноклеточных эукариотных организмов имеется много видов с агамным размножением (голые амебы, раковинные корненожки, жгутиконосцы).
Прогрессивным явлением в филогинезе простейших было возникновение у них полового размножения (гамогонии), которая отличается от обычной конъюгации. У простейших имеется мейоз с двумя делениями и кроссинговером на уровне хроматид, и образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом. У некоторых жгутиковых гаметы почти неотличимы от бесполых особей и нет еще разделения на мужские и женские гаметы, т.е. наблюдается изогамия. Постепенно в ходе прогрессивной эволюции происходит переход от изогамии к анизогамии, или разделению генеративных клеток на женские и мужские, и к анизогамной копуляции. При слиянии гамет образуется диплоидная зигота. Следовательно, у простейших наметился переход от агамной эукаритной стадии к зиготной – начальной стадии ксеногамии (размножение путем перекрестного оплодотворения). Последующее развитие уже многоклеточных организмов шло по пути совершенствования способов ксеногамного размножения.
