Деление истории земли на эры и периоды. Эволюция человека. Начальные этапы развития

Структура

Примеры структур икосаэдрических вирионов.
А. Вирус, не имеющий липидной оболочки (например, пикорнавирус).
B. Оболочечный вирус (например, герпесвирус).
Цифрами обозначены: (1) капсид, (2) геномная нуклеиновая кислота, (3) капсомер, (4) нуклеокапсид, (5) вирион, (6) липидная оболочка, (7) мембранные белки оболочки.

Классификация

Классификация Балтимора

Нобелевский лауреат, биолог Дэвид Балтимор, предложил свою схему классификации вирусов, основываясь на различиях в механизме продукции мРНК .Эта система включает в себя семь основных групп:

• (I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не имеющие РНК-стадии (например, герпесвирусы , поксвирусы, паповавирусы, мимивирус).

• (II) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы).

• (III) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу ДНК (например, парвовирусы).

• (IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной полярности (например, пикорнавирусы , флавивирусы).

• (V) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы).

• (VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ).

• (VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы (например, вирус гепатита B).

В настоящее время, для классификации вирусов используются обе системы одновременно, как дополняющие друг друга.

Дальнейшее деление производится на основе таких признаков как структура генома (наличие сегментов, кольцевая или линейная молекула), генетическое сходство с другими вирусами, наличие липидной оболочки, таксономическая принадлежнось организма-хозяина и так далее.

История

Применение вирусов

Ссылки

• "Нобелевский комитет поразили вирусы" Статья. Газета «Коммерсантъ» № 181(3998) от 07.10.2008.

Литература

• Mayo M.A., Pringle C.R. Virus taxonomy - 1997 // Journal of General Virology . - 1998. - № 79. - С. 649-657.

Вирусы открыты Д.И.Ивановским (1892 г., вирус табачной мозаики).

Если вирусы выделить в чистом виде, то они существуют в форме кристаллов (у них нет собственного обмена веществ, размножения и других свойств живого). Из-за этого многие ученые считают вирусы промежуточной стадией между живыми и неживыми объектами.

Вирусы - это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) - это не клетки:

• вирусы гораздо меньше клеток;
• вирусы гораздо проще клеток по строению - состоят только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, состоящей из множества одинаковых молекул белка.
• вирусы содержат либо ДНК, либо РНК.

Синтез компонентов вируса:

• В нуклеиновой кислоте вируса содержится информация о вирусных белках. Клетка делает эти белки сама, на своих рибосомах.
• Нуклеиновую кислоту вируса клетка размножает сама, с помощью своих ферментов.
• Затем происходит самосборка вирусных частиц.

Значение вирусов:

• вызывают инфекционные заболевания (грипп, герпес, СПИД и т.д.)
• некоторые вирусы могут встраивать свою ДНК в хромосомы клетки-хозяина, вызывая мутации.

СПИД

Вирус СПИДа очень нестоек, на воздухе легко разрушается. Заразиться им можно только при половых контактах без презерватива и при переливании зараженной крови.

Ответ

Установите соответствие между признаками биологического объекта и объектом, к которому относится данный признак: 1) бактериофаг, 2) кишечная палочка. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) состоит из нуклеиновой кислоты и капсида
Б) клеточная стенка из муреина
В) вне организма находится в виде кристаллов
Г) может находиться в симбиозе с человеком
Д) имеет рибосомы
Е) имеет хвостовой канал

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Доклеточные формы жизни изучает наука
1) вирусология
2) микология
3) бактериология
4) гистология

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Вирус СПИДа поражает в крови человека
1) эритроциты
2) тромбоциты
3) лимфоциты
4) кровяные пластинки

Ответ

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетки каких организмов поражаются бактериофагом?
1) лишайников
2) грибов
3) прокариот
4) простейших

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Вирус иммунодефицита поражает в первую очередь
1) эритроциты
2) тромбоциты
3) фагоциты
4) лимфоциты

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. В какой среде вирус СПИДа, как правило, погибает
1) в лимфе
2) в грудном молоке
3) в слюне
4) на воздухе

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Вирусы обладают такими признаками живого, как
1) питание
2) рост
3) обмен веществ
4) наследственность

Ответ

Ответ

1. Установите правильную последовательность стадий размножения ДНК-содержащих вирусов. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) выход вируса в окружающую среду
2) синтез белка вируса в клетке
3) внедрение ДНК в клетку
4) синтез ДНК вируса в клетке
5) прикрепление вируса к клетке

Ответ

2. Установите последовательность этапов жизненного цикла бактериофага. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) биосинтез ДНК и белков бактериофага бактериальной клеткой
2) разрыв оболочки бактерии, выход бактериофагов и заражение новых бактериальных клеток
3) проникновение ДНК бактериофага в клетку и встраивание его в кольцевую ДНК бактерии
4) прикрепление бактериофага к оболочке бактериальной клетки
5) сборка новых бактериофагов

Ответ

Ответ

1) имеют неоформленное ядро
2) размножаются только в других клетках
3) не имеют мембранных органоидов
4) осуществляют хемосинтез
5) способны кристаллизоваться
6) образованы белковой оболочкой и нуклеиновой кислотой

Ответ

Ответ

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Вирусы, в отличие от бактерий
1) имеют клеточное строение
2) имеют неоформленное ядро
3) образованы белковой оболочкой и нуклеиновой кислотой
4) относятся к свободноживущим формам
5) размножаются только в других клетках
6) являются неклеточной формой жизни

Ответ

1. Установите соответствие между признаком организма и группой, для которой он характерен: 1) прокариоты, 2) вирусы.
А) клеточное строение тела
Б) наличие собственного обмена веществ
В) встраивание собственной ДНК в ДНК клетки хозяина
Г) состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки
Д) размножение делением надвое
Е) способность к обратной транскрипции

Ответ

Ответ

Ответ

Ответ

Ответ

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Обмен веществ как свойство живого характерен для
1) вирусов растений
2) простейших
3) почвенных бактерий
4) вирусов животных
5) бактериофагов

Ответ

© Д.В.Поздняков, 2009-2019

Размеры – от 15 до 2000 нм (некоторые вирусы растений). Наибольшим среди вирусов животных и человека является возбудитель естественной оспы – до 450 нм.

Простые вирусы имеют оболочку – капсид , которая состоит лишь из белковых субъединиц (капсомеров ). Капсомеры большинства вирусов имеют спиральную или кубическую симметрию. Вирионы со спиральной симметрией имеют палочкообразную форму. По спиральному типу симметрии построено большинство вирусов, поражающих растения. Большая часть вирусов, поражающих клетки человека и животных, имеют кубический тип симметрии.

Сложные вирусы

Сложные вирусы могут быть дополнительно покрыты липопротеидной поверхностной мембраной с гликопротеидами, которые являются частью плазматической мембраны клетки хозяина (например, вирусы оспы, гепатита В), то есть имеют суперкапсид . С помощью гликопротеидов происходит распознавание специфических рецепторов на поверхности оболочки клетки хозяина и прикрепление вирусной частицы к ней. Углеводные участки гликопротеидов выступают над поверхностью вируса в виде заостренных палочек. Дополнительная оболочка может сливаться с плазматической мембраной клетки хозяина и способствовать проникновению содержимого вирусной частицы вглубь клетки. Дополнительные оболочки могут включать ферменты, обеспечивающие синтез вирусных нуклеиновых кислот в клетке хозяина и некоторые другие реакции.

Бактериофаги имеют довольно сложное строение. Их относят к сложным вирусам. Например, бактериофаг Т4 состоит из расширенной части – головки, отростка и хвостовых нитей. Головка состоит из капсида, в котором содержится нуклеиновая кислота. Отросток включает воротничок, полый стержень, окруженный сокращающимся чехлом и напоминающий растянутую пружину, и базальную пластинку с хвостовыми шипами и нитями.

Классификация вирусов

Классификация вирусов основана на симметрии вирусов, наличии или отсутствии внешней оболочки.

Проявляют жизнедеятельность вирусы только в клетках живых организмов. Их нуклеиновая кислота способна вызвать синтез вирусных частиц клетки хозяина. Вне клетки вирусы не проявляют признаков жизни и называются вирионами .

Жизненный цикл вируса состоит из двух фаз: внеклеточной (вирион), в которой он не проявляет признаков жизнедеятельности, и внутриклеточной . Вирусные частицы вне организма хозяина некоторое время не теряют способности к заражению. Например, вирус полиомиелита может сохранять инфекционную активность на протяжении нескольких суток, оспы – месяцев. Вирус гепатита В сохраняет ее даже при кратковременном кипячении.

Активные процессы одних вирусов протекают в ядре, других – в цитоплазме, у некоторых – и в ядре, и в цитоплазме.

Типы взаимодействия клеток и вирусов

Взаимодействие клеток и вирусов бывает нескольких типов:

1. Продуктивного – нуклеиновая кислота вируса индуцирует в клетке хозяина синтез собственных веществ с образованием нового поколения.
2. Абортивного – репродукция прерывается на какой-нибудь стадии, и новое поколение не образуется.
3. Вирогенного – нуклеиновая кислота вируса встраивается в геном клетки хозяина и не способна к репродукции.

3,5 млрд. лет назад - образование “первичного органического бульона”,затем - “коацерватных капель” из молекул белков, жиров и углеводов.

Коацерваты, соединяясь с нуклеиновыми кислотами образовывали пробионты- протоклетки, способные к самовоспроизводству. Это прокариоты - первые безядерные живые организмы(бактерии и синезелёные водоросли).

2. Протерозойская эра - 2600-570 миллионов лет назад.

1,9 млрд. лет назад появились первые автотрофы,начался процесс фотосинтеза, начало насыщения атмосферы кислородом и формирования озонового экрана.1,1 млрд.лет назад появились первые многоклеточные беспозвоночные организмы.

3. Палеозойская эра -570-235 млн. Лет назад.

3.1.Кембрий (570-490 млн. лет назад). П ереход от медленной эволюции к быстрой (начало эволюционного взрыва).

3.2.Ордовик (490-435 млн.лет назад). Появляются трилобиты и моллюски. 450 млн.лет назад появляются первые позвоночные - рыбы и рыбообразные.

3.3.Силур (435-400 млн.лет назад). Окончание установления озонового экрана.Первый выход растений и животных на сушу.

3.4.Девон (400-345 млн.лет назад). Появление хрящевых рыб (400 млн. лет назад).

3.5.Карбон (345-280 млн.лет назад). Появление земноводных (330 млн.лет назад) и пресмыкающихся (300 млн.лет назад).

3.6.Пермь (280-235 млн.лет назад. Смена флоры и фауны.

4.Мезозойская эра (235-66 млн.Лет назад).

4.1.Триас (235-185 млн.лет назад). Появление первых динозавров. Появление первых млекопитающих (200 млн. лет назад).Появление и развитие хвойной растительности,в водоёмах -черепах, крокодилов, ихтиозавров.

4.2. Юрский период (185-135 млн.лет назад). На суше доминирование динозавров. Появление и развитие птиц (160 млн.лет назад).

4.3.Меловой период (135-66 млн.лет назад). Похолодание климата и усиление радиоактивного излучения. Вымирание ранее господствовавших динозавров, птерозавров, аммонитов, беленнитов и др.В фауне бурно развиваются млекопитающие и костистые рыбы, во флоре - цветковые растения.

5.Кайнозойская эра (66 млн. Лет назад - настоящее время).

5.1.Палеоген (нижнетретичный период) - 66-25 млн. лет назад . Поднятие новых горных хребтов на месте высыхающего океана Тетис. Формирование современной фауны и флоры. Широкое распространение в фауне теплокровных животных млекопитающих и птиц, наиболее приспособленных к меняющейся среде обитания.

В водной среде - развитие костистых рыб. Во флоре на суше доминируют покрытосеменные цветковые растения.

5.2.Неоген (верхнетретичный период) - 25-1 млн.лет назад. Опускание дна океанов, климат становится более холодным, сухим и континентальным.

5.3.Антропоген(четвертичный),современный период -1 млн.Лет назад - настоящее время.

Океаны и материки приобретают современный вид. Ледниковые периоды чередуются с периодами потеплениями климата. Появляется человек - Homo sapiens.10-12 тыс. лет назал после последнего ледникового периода флора и фауна Земли приобретает современный вид.

Как мы уже знаем,первые беспозвоночные,по современным представлениям, произошли 1,1 млрд. лет назад (в протерозойской эре),первые позвоночные - 450 млн. лет назад (в силуре), хрящевые рыбы - 400 млн.лет назад (в девоне),земноводные - 330 млн. лет назад (также в девоне),пресмыкающиеся - 300 млн. лет назад (в карбоне),млекопитающие - 200 млн. лет назад (триас, мезозойская эра) и позднее всех птицы - 160 млн. лет назад (юрский период).

Большинство морских животных - более древние, чем животные суши.

Именно в мелководных водоёмах произошли все типы и классы современных животных.

Эволюция и современный состав флоры и фауны Земли.

Первые следы жизнедеятельности организмов, как мы уже знаем, по данным археологии, относятся к архейскому периоду и обнаружены в архейских породах, имеющих возраст от 2,6 до 3,5 млрд. лет. В течение почти трёх миллиардов лет до начала палеозойской эры на Земле процветали доядерные организмы-прокариоты, бактерии и синезелёные водоросли, эволюция шла чрезвычайно медленно. Эволюционный взрыв начался в палеозойскую эру, начавшуюся 570 млн. лет назад и закончившуюся 235 млн. лет назад, и продолжался в мезозойскую (235-66 млн. лет назад).В палеогеновом периоде (235-66 млн.лет назад) последней, кайнозойской эры, получили широкое распространение в фауне теплокровные животные - млекопитающие и птицы, жизнь которых уже в меньшей степени зависела от влияния меняющейся среды обитания,а в водной среде - костистые рыбы, заселившие морские и пресные воды, во флоре на суше завоевали доминирующую роль покрытосеменные цветковые растения.

Современный вид флора и фауна Земли приобрела уже после последнего ледникового периода - 10-12 тыс. лет назад.

Всего за историю жизни на планете существовало около 500 млн. видов живых организмов, большая часть которых давно вымерла: современная флора и фауна Земли насчитывает приблизительно 2,73 млн. известных и описанных видов

(фактическое число, конечно, больше).

Все современные живые организмы на Земле делят на два надцарства - доядерных организмов, Прокариот (Procariotae) и ядерных организмов, Эукариот (Eucariotae).

К надцарству Прокариот относится лишь одно царство - Дробянки (Mycota), объединяющее отделы бактерий и сине-зелёных.

Надцарство Эукариот включает три царства - растений (Vegetabilia), животных (Animalia) и Грибов (Fungi).

В современную эпоху на Земле насчитывается примерно 5 тыс. известных видов прокариот, в том числе 3 тыс. видов бактерий и 2 тыс. видов сине-зелёных (всего 0,2% общего числа видов).

Общее число известных видов эукариот насчитывает приблизительно 2727 тыс. видов (99,8%), в том числе 352 тыс. известных видов растений (12,9%), 2274 тыс. известных видов животных (83,2%), и около 101 тыс. известных видов грибов (3,7%).

Из растений больше всего цветковых (около 250 тыс. видов). из животных - членистоногих (1,5 млн. видов),в том числе насекомых (1 млн. видов),круглых червей (0,5 млн. видов),моллюсков (107 тыс. видов) и хордовых (41-46 тыс. видов).

Данные о присутствии основных групп живых организмов на Земле в морских, пресных водах и на суше, а также сведения об общем числе видов по группам и предполагаемой эпохе происхождения (наиболее древних находках) представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Основные таксономические группы современных живых организмов, их встречаемость на суше, в морских и пресных водах, приблизительная оценка числа видов и эпоха происхождения.

Примечание: присутствие той или иной группы отмечено знаком “+”

Таблица 3. Распределение приблизительного числа описанных наукой видов по царствам Дробянок, Грибов, Растений и Животных, в тыс. видов и в %%.

Таким образом (табл.2), из 38 крупных таксонов (отделов, типов) только в гидросфере обитают представители 14 таксонов, в гидросфере и на суше - представители 16 таксонов и только на суше – лишь 8 таксонов.

Мировой океан - важнейшая, основная часть биосферы нашей планеты,

в которой жизнь представлена от поверхности до максимальных глубин в виде большего числа форм, чем в пресных водах и на суше. В целом, гидросфера – это колыбель жизни.

Исследуя пути развития форм жизни на Земле, большинство современных биологов считает, что они развиваются как эволюционно , так и скачкообразно . Теория “прерывистого равновесия” Э. Майра и Д. Симпсона доказывает, что “массовые перестройки флор и фаун происходят в периоды перестройки лика Земли” (Никольский,1980).Благоприятные условия для возникновения новых видов и более высоких таксонов обычно создаются в периоды усиления тектонической деятельности на Земле, трансгрессии и регрессии морей и океанов, смен климата, и, кроме того, некоторые исследователи полагают, что скачки в эволюции жизни на Земле связаны с появлением каждые 50 млн. лет сверхновых звёзд, создающих на поверхности Земли дозу облучения 200-500 Р (около 1/2 летальной для человека дозы, по Кальвину,1971).

Кроме того,по теории Ч. Дарвина, виды живых организмов могут изменяться постепенно, используя механизмы естественного отбора и постепенно совершенствуясь путём адаптаций к изменяющимся условиям внешней Среды.

Весьма примечательно, что многие весьма удалённые друг от друга систематические группы живых организмов в результате одинакового приспособления к среде обитания испытывают конвергентную эволюцию, то есть приобретают сходные черты внешнего и внутреннего строения. Например, в океане - это акулы (класс хрящевые рыбы),тунцы (класс костные рыбы) и дельфины (класс млекопитающие),которые в результате независимой конвергентной эволюции приобрели ряд общих признаков (форма тела, строение и форма плавников и т.д.). Большое значения для понимания закономерностей развития форм жизни на нашей планете имеет также учение Н.И.Вавилова о гомологических рядах, которое доказало, что близкие в генетическом отношении виды и роды растений в совершенно разных регионах Земли имеют сходную наследственную изменчивость и склонны, вероятно, к параллельной направленной эволюции.

Таким образом, мы видим, что в развитии природы есть определённая целесообразность, её совершенствование и адаптация к изменяющимся условиям среды, то есть эволюция - необратимое и направленное развитие живой при­роды, сопровождающееся изменениями генофондов популяций и видов, формированием адаптаций, вымиранием и образованием но­вых видов, преобразованием биоценозов и биосферы в целом (см. эволюция видов, экосистем и биосферы).

Зарождение жизни на Земле произошло около 3,8 млрд. лет назад, когда закончилось образование земной коры. Ученые выяснили, что первые живые организмы появились в водной среде, и только через миллиард лет произошел выход на поверхность суши первых существ.

Формированию наземной флоры способствовало образование у растений органов и тканей, возможность размножаться спорами. Животные также значительно эволюционировали и приспособились к жизни на суше: появилось внутреннее оплодотворение, способность откладывать яйца, легочное дыхание. Важным этапом развития стало формирование головного мозга, условных и безусловных рефлексов, инстинктов выживания. Дальнейшая эволюция животных дала основу для формирования человечества.

Деление истории Земли на эры и периоды, дает представление об особенностях развития жизни на планете в разные временные промежутки. Ученые выделяют особо значимые события в формировании жизни на Земле в отдельные отрезки времени – эры, которые делятся на периоды.

Существует пять эр:

• Архейская;
• протерозойская;
• палеозойская;
• мезозойская;
• кайнозойская.

Архейская эра началась около 4,6 млрд. лет назад, когда планета Земля только стала формироваться и признаков живого на ней не было. Воздух содержал хлор, аммиак, водород, температура доходила до 80°, уровень радиации превышал допустимые границы, при таких условиях зарождение жизни было невозможным.

Считают, что около 4 млрд. лет назад наша планета столкнулась с небесным телом, и следствием было формирование спутника Земли – Луны. Это событие стало значимым в развитии жизни, стабилизировало ось вращения планеты, поспособствовало очищению водных структур. Как следствие, на глубине океанов и морей зародилась первая жизнь: простейшие, бактерии и цианобактерии.

Протерозойская эра длилась примерно с 2,5 млрд. лет до 540 млн. лет назад. Обнаружены остатки одноклеточных водорослей, моллюсков, кольчатых червей. Начинает формироваться почва.

Воздух в начале эры еще не был насыщен кислородом, но в процессе жизнедеятельности бактерии, населяющие моря, стали все больше выделять O 2 в атмосферу. Когда количество кислорода находилось на стабильном уровне, многие существа сделали шаг в эволюции и перешли на аэробное дыхание.

Палеозойская эра включает шесть периодов.

Кембрийский период (530 – 490 млн. лет назад) характеризуется возникновением представителей всех видов растений и животных. Океаны населяли водоросли, членистоногие, моллюски, появились первые хордовые (хайкоуихтис). Суша оставалась незаселенной. Температура сохранялась высокой.

Ордовикский период (490 – 442 млн. лет назад). На суше появились первые поселения лишайников, а мегалограпт (представитель членистоногих) стал выходить на берег для откладывания икры. В толще океана продолжают развиваться позвоночные, коралловые, губки.

Силурийский период (442 – 418 млн. лет назад). На сушу выходят растения, у членистоногих формируются зачатки легочной ткани. Завершается образование костного скелета у позвоночных, появляются сенсорные органы. Идет горообразование, формируются разные климатические зоны.

Девонский период (418 – 353 млн. лет назад). Характерно образование первых лесов, преимущественно папоротниковых. В водоемах появляются костные и хрящевые, амфибии стали выходить на сушу, формируются новые организмы – насекомые.

Каменноугольный период (353 – 290 млн. лет назад). Появление земноводных, происходит опускание материков, в конце периода было значительное похолодание, что привело к вымиранию многих видов.

Пермский период (290 – 248 млн. лет назад). Землю населяют пресмыкающиеся, появились терапсиды – предки млекопитающих. Жаркий климат привел к образованию пустынь, где смогли выжить только стойкие папоротники и некоторые хвойные.

Мезозойская эра делится на 3 периода:

Триасовый период (248 – 200 млн. лет назад). Развитие голосеменных растений, появление первых млекопитающих. Раскол суши на континенты.

Юрский период (200 – 140 млн. лет назад). Возникновение покрытосеменных растений. Появление предков птиц.

Меловой период (140 – 65 млн. лет назад). Покрытосеменные (цветковые) стали господствующей группой растений. Развитие высших млекопитающих, настоящих птиц.

Кайнозойская эра состоит из трех периодов:

Нижнетретичный период или палеоген (65 – 24 млн. лет назад). Исчезновение большинства головоногих моллюсков, появляются лемуры и приматы, позднее парапитеки и дриопитеки. Развитие предков современных видов млекопитающих – носорогов, свиней, кроликов и др.

Верхнетретичный период или неоген (24 – 2,6 млн. лет назад). Млекопитающие населяют сушу, водные просторы, воздух. Появление австралопитеков – первых предков людей. В этот период сформировались Альпы, Гималаи, Анды.

Четвертичный период или антропоген (2,6 млн. лет назад – наши дни). Знаменательное событие периода – появление человека, сначала неандертальцев, а вскоре Homo sapiens. Растительный и животный мир обрел современные черты.