Жизнь - одно из сложнейших, если не самое сложное явление природы. Для нее особенно характерны обмен веществ и воспроизведение, а особенности более высоких уровней ее организации обусловлены строением более низких уровней.

Современная теория происхождения жизни основана на идее о том, что биологические молекулы могли возникнуть в далеком геологическом прошлом неорганическим путем. Сложную химическую эволюцию обычно выражают следующей обобщенной схемой: атомы - простые соединения - простые биоорганические соединения <=> макромолекулы - организованные системы. Начало этой эволюции положено нуклеосинтезом в Солнечной системе, когда образовались основные элементы, в том числе и биогенные. Начальное состояние - нуклеосинтез - быстро переходит в процесс образования химических соединений. Этот процесс протекает в условиях первичной Земли со все нарастающей сложностью, обусловленной общекосмическими и конкретными планетарными предпосылками.

2.4 ГИГАНТСКИЕ РАСТЕНИЯ И ЖИВОТНЫЕ

Как обстоит дело с предположением о том, что в прошлом формы растительной и животной жизни должны были быть гораздо крупнее? Если экранированная Земля существовала, то в летописи окаменелостей должны быть многочисленные примеры гигантских растений и животных. Рассмотрим некоторые из таких примеров. В "Зеленом царстве" - книге, опубликованной Чайлдкрафтом, приводится ряд рисунков растений, живших в прошлом. В основе этих рисунков лежит информация, полученная из летописи окаменелостей. В книге изображены моховидные растения почти метровой длины. В наши же дни их размеры не превышают 5-8 см. Так же в книге показаны растения, похожие на гигантский аспарагус. Длинна их стеблей превышает 12 м. Корневая система этих pастений подобна волосовидным корневым системам современных луковичных растений. Очевидно, что корни этих растении не должны были углубляться далеко в почву, чтобы добывать влагу и не закреплялись в грунте с целью защиты от ветров. В летописи окаменелостей присутствуют хвощи высотой более 15 м. Хвощ растет на болотах и в наши дни, но достигает максимальной высоты от одного до полутора метров, высота папоротниковых растений в прошлом достигала более 16 м, теперешние, же папоротниковые достигают лишь высоты кустарника. В летописи окаменелостей есть также насекомые, гораздо более крупные, чем сегодняшние виды. Например, были найдены тараканы диаметром более 30 см; сохранились стрекозы с размахом крыльев более метра.

Окаменелые останки морских организмов часто гораздо более крупные, чем их сородичи сегодня. В санденском каньоне близ Нанффа (провинция Альберта в Канаде) были найдены окаменелые двустворчатые моллюски длиной более полуметра. В летописи окаменелостей есть раковины наутилоидов диаметром около 2 м. Сегодня их потомки достигают длины не более 20 см.

В разных частях Земли найдены окаменелости гигантских животных различных видов. В книге "Гиганты из прошлого", опубликованной Национальным географическим обществом, показано много таких гигантских, существ, ныне не существующих. Окаменелые останки безрогих носорогов говорят об их росте, превышающем 6 м. Свиньи достигали размеров крупного рогатого скота. Рост верблюда превышал 3,5-метровую отметку. Гигантские птицы вырастали до 3 м, а бобры достигали размеров свиньи. Ширина оленьих рогов превышала 3,5 м. Земляные ленивцы, достигающие ныне размеров средней обезьяны, в летописи окаменелостей представлены экземплярами длиной более 5,5 м.

Одной из наиболее известных особенностей летописи окаменелостей является обилие гигантских рептилий. Наиболее распространенная из них - динозавр. Рептилии вылупляются из яиц, а затем растут. Чем дольше живет рептилия, тем больших размеров она достигает. Динозавр является одним из Крупнейших существ, когда-либо живших на нашей планете. Для того, чтобы динозавр мог вырасти до таких огромных размеров, какие мы видим в летописи окаменелостей, продолжительность его жизни должна быть намного больше продолжительности жизни ныне живущих рептилий. Существование защитного экрана, несомненно, помогает объяснить то, почему животные прошлого достигали больших размеров и жили дольше.

2.5 ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ РАЗВИТИЯ

Особенности эволюции на клеточном уровне

Рассмотрим подробнее особенности эволюции на клеточном уровне организации жизни. Наибольшее различие существует не между растениями, грибами и животными, а между организмами, обладающими ядром (эукариоты) и не имеющими его (прокариоты). Последние представлены низшими организмами - бактериями и сине-зелеными водорослями (цианобактерии, или цианеи), все остальные организмы - эукариоты, которые сходны между собой по внутриклеточной организации, генетике, биохимии и метаболизму.

Различие между прокариотами и эукариотами заключается еще и в том, что первые могут жить как в бескислородной (облигатные анаэробы), так и в среде с разным содержанием кислорода (факультативные анаэробы и аэробы), в то время как для эукариотов, за немногим исключением, обязателен кислород. Все эти различия имели существенное 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 у эукариот концентрация кислорода была высокой и относительно постоянной.

Первые фотосинтезирующие организмы появились около 3 млрд. лет назад. Это были анаэробные бактерии, предшественники современных фотосинтезирующих бактерий. Предполагается, что именно они образовали самые древние среди известных строматолитов. Обеднение среды азотистыми органическими соединениями вызывало появление живых существ, способных использовать атмосферный азот. Такими организмами, способными существовать в среде, полностью лишенной органических углеродистых и азотистых соединений, являются фотосинтезирующие азотфиксирующие сине-зеленые водоросли. Эти организмы осуществляли аэробный фотосинтез. Они устойчивы к продуцируемому 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.

С уверенностью предполагается, что фотосинтез, в котором источником атомов водорода для восстановления углекислого газа является сероводород (такой фотосинтез осуществляют современные зеленые и пурпурные серные бактерии), предшествовал более сложному двустадийному фотосинтезу, при котором атомы водорода извлекаются из молекул воды. Второй тип фотосинтеза характерен для цианеи и зеленых растений.

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. Развившееся 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.