Факультет

Студентам

Посетителям

Эволюция автотрофного и фототрофного метаболизма

В истории развития жизни неоднократно складывались «революционные» события, оказывавшие влияние на всю последующую ее эволюцию.

Среди них особая роль принадлежит совершенствованию энергетики. Энергетические барьеры часто выступали как факторы, ограничивающие темпы эволюции жизни на планете. Как подчеркивает В. Грант (1991), отсутствие кислорода и медленность насыщения им атмосферы были основной причиной длительной задержки появления эукариот. Эукариотическая клетка с генами, собранными в хромосомах, с распределением функций между ядром и цитоплазмой, с включением разных органелл сыграла исключительную роль в последующем структурном и функциональном совершенствовании живой природы. Как нехватка, так и избыток органического вещества в экосистемах неоднократно приводили к новым эволюционным взрывам. Поэтому эволюция сопровождалась изменением самих способов питания.

По способу питания организмы принято делить на гетеротрофные (большинство бактерий, грибы, растения-паразиты, животные) и автотрофные (фото- и хемосинтезирующие бактерии, водоросли и зеленые растения). Однако не всегда удается четко разделить организмы по типу питания, так как имеются переходные (миксотрофные) формы. Все типы питания осуществляются путем сложных превращений веществ в клетке и организме. В этом процессе большую роль играют мембраны.

Появление мембран у первичных организмов Земли (протобионтов) усилило направленность синтетических процессов и регуляцию поступления веществ (А. И. Опарин, 1969). Мембраны служили каркасом, на котором в определенной последовательности выстраивались (фиксировались) ферменты, что придало биохимическим реакциям большую организованность и повысило их эффективность. Клеточный метаболизм, лежащий в основе жизни на Земле, сходен у всех существ. Благодаря ферментам он осуществляется в 108—1012 раз быстрее, чем обмен веществ вне клетки (без ферментов).

В поддержании и дальнейшем развитии жизни на Земле фундаментальную роль сыграли разнообразные автотрофные организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. Фиксируя энергию солнечного света в продуктах фотосинтеза, растения выполняют роль энергетического очага на Земле — космическую роль (К. А. Тимирязев). Ежегодно растения образуют до 160—200 млрд. т органических веществ и фиксируют 2 ∙ 1021 Дж солнечной энергии. При этом растения усваивают из атмосферы до 170 млрд. т CO2 и разлагают до 130 млрд. т H2O, выделяя до 200—400 млрд. т свободного O2. Возникновение хлорофилла у первичных бесцветных гетеротрофных организмов явилось переломным этапом в эволюции протобионтов и положило начало современной биосфере на Земле. Появление фотосинтеза привело к арогенезам.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: