До появления фотосинтеза жизнь на земле базировалась на микроорганизмах вырабатывающих энергию и органическое вещество в реакциях бескислородного автотрофного хемосинтеза используя для этого вулканические газы. Такие формы жизни существуют и сейчас в чёрных курильщиках и на них основаны экосистемы заканчивающиеся моллюсками и специально адаптированными к подобным условиям погонофорами a-la замкнутый червь внутри которого эти хемотрофы и живут. Ранее считалось, что первые живые клетки были гетеротрофами и питались первичным бульоном - растворенными в первичном океане органическими веществами.
Повышение концентрации органических веществ в содержащихся в первичном океане в отдельные удобные для возникновения жизни области a-la Саргасово море сильно напоминает ведическое "Пахтание океана" и сроки хотя и приблизительно, но совпадают (3. 6 против 2 миллиардов лет лет). Неспроста это. Как не спроста и вещь вылупления вселенной с огромным количеством далёких звёзд с разумными обитателями на виманах, из яйца. Не спроста совпадения расстояний от Земли, до Солнца, Луны и пяти классических планет приведенных в сутре астрологии с современными измерениями. Не спроста очередность появления животных аватар Вишну совпадающая с появлением этих животных в геологической летописи. Не спроста и время возникновения Земли совпадающее с наблюдаемым до порядка. Не спроста играющие в мяч и слушающие плеер шимайлы закусывающие водку плодами без кости в Индии неизвестными.
По современным же данным гены необходимые для автотрофного метаболизма появились раньше, чем гены гликолиза лежащего в основе метаболизма гетеротрофного. Кроме того гетеротрофных и автотрофные организмы должны были появится одновременно и по экологическим соображениям, так как бульона на долго бы не хватило, а продукты жизнедеятельности одних, являются субстратом для других и наоборот, как сие происходит и сейчас. Всем понятно, что без растений жизнь не возможна. Но она невозможна также и без гетеротрофных организмов (которыми могут быть не только животные, но например грибы или бактерии). Ибо растения быстро впитают в свои тела свободный углекислый газ, а извлечь его будет некому (сами по себе растения не разлагаются - у них нет для этого ферментов).
Позже сформировался и аноксигенный (бескислородный) фотосинтез как у зелёных и пурпурных бактерий или галофильных архей. При этом, хотя оксигенный (кислородный) фотосинтез вещь сложная и для его формирования понадобилась дополнительная система фотосинтеза позволяющая расщепить такое прочное соединение как вода (для аноксигенного фотосинтеза в качестве донора водорода используются более легко разлагаемые соединения как сероводород, сера или тиосульфат, и для их разложения достаточно и одной фотосистемы) считать современных бактерий осуществляющих аноксигенный фотосинтез предками цианобактерий и прохлорофит (которые первыми и открыли оксигенный фотосинтез и которые позже стали хлоропластами эукариотических растений) никак нельзя, ибо по данным сравнительного анализа рибосом выделено десять филогенетических стволов бактерий и различные формы фотосинтеза обнаружены в пяти из них. Таким образом цианобактерии ещё менее родственны пурпурным или зелёным бактериями бактериям, чем более близким им по происхождения группам нефотосинтезирующих бактерий. Надо думать, что оксигенные микроорганизмы есть пошли от несохранившейся до наших дней группы автотрофных организмов об которой мы не знаем вообще ничего.
После того, как в атмосфере накопилось достаточное количество кислорода он окислил метан находящийся в атмосфере и для его образования (а также и органического вещества) из неё был изъят углекислый газ. Данное привело к снижению парникового эффекта и глобальному обледенению Земли, когда полярные шапки сомкнулись на экваторе.
Тем же временем (а возможно и более ранним) датируются находки строматолитов - окаменевших остатков цианобактериальных матов - образований имевших в своей основе циано- и нитчатых бактерий, а так же некоторую примесь гетеротрофных бактерий различных групп. В современных цианобактериальных матах присутствуют также простейшие и черви, но в древнейших из них таковых понятно быть не могло. Якоже мат представляет собой систему с нулевым балансом. То есть если поместить его в замкнутую вещь он сможет существовать там практически вечно, если вечно к нему будет поступать солнечный свет. Те же вещества которые образуются в процессе жизнедеятельности одних населяющих его организмов перерабатываются другими и наоборот. Этим он напоминает биосферу в миниатюре.
После того как климатические условия и уровень организации жизни совпал так, что стало возможным бурное развитие растительности и кислорода стало достаточно для того, чтобы обеспечить им многоклеточные организмы получился кембрийской взрыв, после которого в осадках стали обнаруживается скелеты моллюсков, членистоногих, и прочих как современных, так и вымерших типов многоклеточных.
Однако попытки сформировать многоклеточность возможно происходили и до того, так организмами пытавшимися сие осуществить могли быть проартикуляты и в частности дикинсония.
Дикинсония это очень древнее как показали новейшие 24. 09. 2018. исследования животные. Новейшая методика позволяет выделить из их палеонтологических находок органические вещества и методами сравнительного анализа определить их принадлежность к определенному царству живой природы. Они жили во времена предшествовавшие кембрийскому взрыву и именно он рассматривался современниками Дарвина как акт творения поскольку тогда большинство типов животных появились по геологическим меркам практически одновременно. Тогда у учёных не было неопровержимых доказательств того, что многоклеточные животные образовывались и ранее, просто условия позволяющие им сформировать хорошо сохраняющейся скелет (накопление в воде солей фосфора и кальция) и расплодится в достаточных количествах (кислорода) наступили только со времён кембрийского взрыва.
Сами дикинсонии жили скорее всего в цианобактериальных матах. Ни мышц, не пищеварительной системы у дикинсоний не обнаружено и они скорее всего впитывали органику всей поверхностью тела.
Проблема же сегодня стоит так; были ли они предками современных многоклеточных животных или одной из предведущих попыток формирования таковых, подобно «артроподизации», когда кембрийские беспозвоночные разными путями пытались превратиться в членистоногих. глоссатизации (бабочкизации) у каллиграмматид — хоботковых сетчатокрылых насекомых, которые напоминали современных бабочек по своему внешнему облику и особенностям биологии. «Маммализации», то есть независимом появлении признаков млекопитающих у разных зверообразных рептилий. «Ангиоспермизации», когда различные группы голосеменных растений эволюционировали в одном и том же направлении, обзаводясь признаками цветковых. И прочих вещах конвергентной эволюции.
И под занавес немного о глобальном потеплении и балансе веществ в биосфере. Также как животные в дикой природе постоянно страдают от дефицита органического вещества, так и растения страдают от дефицита углекислого газа ибо жизнь устроена так, что наращивает свою биомассу до максимально возможного предела. Если бы углекислого газа стало больше, то и биомассы растений стало бы больше тоже (данные со спутников показывают именно это), а значит они вберут в свои тела и поступивший углекислый газ. + к тому повышение испарений с океана, приводящие к увеличению количества осадков что приводит к обводнения пустынь (так уже было 12 тысяч лет назад и в Сахаре нашли рисунки жирафов и других типичных обитателей саванны). И таяние вечной мерзлоты делающие возможным ту же саванну в Сибири (подтверждается аналогичными рисунками из Сибири).
В целом, же потепление более нормальная для биосферы вещь, чем ледниковые и постледниковые (в одном из которых мы и живём сейчас) периоды и вообще Антарктида образовалась именно из за того, что вымершие в конце каменноугольного периода животные, а главным образом растения унесли вглубь в составе своих тел изрядную часть углерода и биомассы в биосфере с тех пор стало меньше ибо не с чего, а до того больше было и сие хорошо.
Ом.
Приложение
Кислородная катастрофа
Первые клетки поглощали энергию и продукты питания из окружающей среды вокруг них. Они использовали брожение, распад более сложных соединений в менее сложные с меньшей энергией, и использовали освобожденную энергию для роста и размножения. Брожение может происходить только в анаэробной (бескислородной) среде. Появление фотосинтеза позволило клеткам производить свои собственные продукты питания.
Большая часть жизни, которые покрывает поверхность Земли, зависит прямо или косвенно от фотосинтеза. Наиболее распространенная форма, кислородный фотосинтез, превращает углекислый газ, воду и солнечный свет в пищу. Этот процесс преобразует энергию солнечного света в богатые энергией молекулы, такие как АТФ, которые затем обеспечивают энергию, чтобы производить сахар. Для доставки электронов в оборот водород извлекается из воды, отбрасывая кислород в качестве побочного продукта. Некоторые организмы, в том числе пурпурные бактерии и зелёные серные бактерии, используют форму бескислородного фотосинтеза. Вместо водорода эти организмы извлекают из воды доноры электронов, такие как сероводород, сера и железо. Такие организмы в основном ограничивается жизнью в экстремальных условиях, в таких как горячие и гидротермальные источники.
Простейшие бескислородные формы появились около 3,8 млрд лет назад, вскоре после появления жизни. Время появления кислородного фотосинтеза является более спорным, он, безусловно, появился около 2,4 млрд лет назад, но некоторые исследователи отодвигают время его появления до 3,2 млрд лет. Позже «глобальная производительность, вероятно, повысилась по крайней мере на два или три порядка.» Самыми старыми остатками форм жизни, проводивших кислород, являются ископаемые строматолиты.
Сначала освобожденный кислород связывался известняками, железом и другими минералами. Окисленное железо выглядит как красный слой в геологических пластах и называется железистыми формациями (англ.). Эти слои образуются в изобилии в течение сидерийского периода (между 2500 и 2300 млн лет назад). Когда большая часть свободных минералов окислилась, кислород, наконец, начинает накапливаться в атмосфере. Хотя каждая клетка производит только незначительное количество кислорода, объединенный метаболизм во многих клетках в течение длительного времени преобразует атмосферу Земли в её современное состояние. Это была третья земная атмосфера.
Под воздействием ультрафиолетового излучения некоторое количество кислорода преобразуется в озон, который собирается в слой вблизи верхней части атмосферы. Озоновый слой поглощает значительную часть ультрафиолетового излучения, который когда-то свободно проходил через атмосферу. Это позволило клеткам колонизировать поверхности океана и, в конце концов, землю. Без озонового слоя ультрафиолетовое излучение бомбардировало бы сушу и море и вызывало бы неустойчивый уровень мутаций в клетках.
Фотосинтез вызвал ещё один важный эффект. Кислород был токсичен, и многие формы жизни на Земле, вероятно, вымерли, когда уровень кислорода резко вырос в так называемой кислородной катастрофе. Устойчивые формы выжили и процветают, а некоторые развили способность использовать кислород, усилив свой метаболизм и получая больше энергии из того же объёма пищи.
Земля-снежок
В результате естественной эволюции Солнце давало всё больше света в архее и протерозое, светимость Солнца повышается на 6 % каждый миллиард лет. В результате Земля стала получать больше тепла от Солнца в протерозое. Тем не менее, Земля не нагревается. Вместо этого геологические записи показывают, что в начале протерозоя Земля значительно охлаждается. Ледниковые отложения, найденные в Южной Африке, датируются 2,2 млрд лет, а данные палеомагнитных измерений указывают на их положение в районе экватора. Таким образом, оледенение, известное как Гуронское оледенение, возможно, было глобальным. Некоторые ученые предполагают, что это и последующие протерозойские ледниковые периоды были настолько серьёзными, что планета была полностью заморожена от полюсов до экватора. Эта гипотеза называется Земля-снежок.
Ледниковый период около 2,3 млрд лет назад мог быть вызван увеличением концентрации кислорода в атмосфере, что привело к уменьшению метана (CH4) в атмосфере. Метан является сильным парниковым газом, но с кислородом реагирует с образованием CO2, менее эффективным парниковым газом. Когда свободный кислород появился в атмосфере, концентрация метана могла резко снизиться, чего стало достаточно для борьбы с эффектом увеличения теплового потока от Солнца.
Эукариоты
Современная систематика классифицирует жизнь тремя доменами. Время возникновения этих доменов является неопределенным. Бактерии, вероятно, первые отделилась от других форм жизни (иногда называемых Neomura), но это предположение является спорным. Вскоре после этого, 2 млрд лет назад произошло разделение Neomura на археи и эукариоты. Эукариотические клетки (эукариоты) больше и сложнее прокариотических клеток (бактерий и архей), и происхождение этой сложности только сейчас становится известно.
Примерно в это же время появилась первая прото-митохондрия. Бактериальная клетка, родственная современной Риккетсии, которая в результате эволюции приобрела возможность кислородного метаболизма, вошла в большую прокариотическую клетку, которой не хватало этой возможности. Возможно, большая клетка пыталась переварить меньшую, но не удалось (возможно, это связано с развитием защиты у жертвы). Меньшая клетка, возможно, пыталась паразитировать в большей. В любом случае, меньшая клетка выжила в большей. Используя кислород, она метаболизирует отходы большой клетки и производит больше энергии. Часть этой избыточной энергии возвращается хозяину. Меньшая клетка размножается внутри большой. Вскоре развился устойчивый симбиоз между большой и малой клеткой в ней. Со временем клетка-хозяин приобрела некоторые из генов меньшей клетки, и эти два вида стали зависимыми друг от друга: большая клетка не может существовать без энергии, произведённой малой, а та, в свою очередь, не может выжить без материалов, предоставляемых большой клеткой. Вся клетка в настоящее время считается единым организмом, а малые клетки классифицируются как органеллы и называются митохондриями.
Аналогичный случай произошёл, когда фотосинтезирующая цианобактерия внедрилась в крупную гетеротрофную клетку и стала хлоропластом. Вероятно, в результате этих изменений, линия клеток, способных к фотосинтезу отделилась от других эукариот более 1 млрд лет назад. Вероятно было несколько таких событий включений. Кроме этих, устоявшихся эндосимбиотических теорий клеточного происхождения митохондрии и хлоропласта, есть теории, что клетки внедрились в пероксисомы, спирохеты в реснички и жгутиковые, и что, возможно, ДНК-вирусы внедрились в клеточное ядро, хотя ни одна из них получила широкого признания.
Археи, бактерии и эукариоты продолжают увеличивать своё разнообразие и становятся все более сложными и лучше приспособленными к окружающей среде. Каждый домен неоднократно разбит на несколько линий, однако мало что известно об истории архей и бактерий. Около 1,1 млрд лет назад сформировался суперконтинент Родиния. Линии растений, животных и грибов распались, хотя они ещё существовали как одиночные клетки. Некоторые из них жили в колониях, и постепенно начало происходить разделение труда, например, периферийные клетки начали выполнять роли отличные от тех, которые выполняли внутренние клетки. Хотя разница между колонией со специализированными клетками и многоклеточным организмом не всегда ясна, около 1 млрд лет назад появились первые многоклеточные растения, вероятно, зеленые водоросли. Возможно, около 900 млн лет назад появились первые многоклеточные животные.
Сначала они, вероятно, напоминали современных губок, которые имеют тотипотентные клетки, которые позволяют при разрушении организма собрать себя. Когда разделение труда во всех линиях многоклеточных организмов было завершено, клетки стали более специализированными и более зависимыми друг от друга, изолированная клетка погибает.
Эдиакарская биота
Эдиакарская биота или вендская биота — фауна ископаемых организмов, населявших Землю в эдиакарском периоде (около 635—542 млн лет назад).
Все они обитали в море. Большинство из них резко отличаются от всех других ныне известных живых существ и представляют собой загадочные, мягкотелые, в основном сидячие организмы, имеющие трубчатую (и обычно ветвящуюся) структуру. По своей форме они подразделяются на радиально-симметричные (дискообразные, мешкообразные) и двусторонне-симметричные со сдвигом (похожие на матрасы, ветви деревьев, перья). Для подобных существ предложен собирательный термин «Вендобионты»; но их систематическое положение остается неясным. По мнению многих палеонтологов, они являются многоклеточными животными, но относящимися к типам, полностью вымершим и не оставившим потомков. В этом случае они входят в число древнейших найденных многоклеточных существ.
С другой стороны, некоторые из позднейших представителей эдиакарской биоты (Kimberella, Cloudina) не похожи на остальных и, вероятно, являются примитивными моллюсками и полихетами. Однако степень их родства с вендобионтами неизвестна.
Все представители эдиакарской биоты выглядят гораздо более примитивными по сравнению с животными следующего, кембрийского периода; но попытки найти среди них предков большинства типов кембрийских животных (членистоногих, позвоночных, кишечнополостных и др.) до сих пор не увенчались успехом.
Представители эдиакарской биоты появились вскоре после таяния обширных ледников в конце криогения, но стали распространенными лишь позже, около 580 миллионов лет назад. Вымерли они почти одновременно с началом кембрийского взрыва, животные которого, видимо, и вытеснили эдиакарскую биоту. Впрочем, изредка ископаемые, напоминающие эдиакарские, обнаруживаются ещё вплоть до середины кембрия (510—500 млн лет назад) — но это, в лучшем случае, лишь реликтовые остатки когда-то процветавших экосистем.
Кембрийский взрыв
В кембрийском периоде (542—488 млн лет) скорость эволюции жизни, зафиксированная в ископаемых останках, увеличилась. Внезапное появление множества новых видов, типов, форм в этот период называется кембрийским взрывом. Рост биологического разнообразия на протяжении Кембрийского взрыва был беспрецедентным и не наблюдался ни до, ни после того времени. Принимая во внимание, что формы эдиакарской жизни были ещё достаточно примитивными и не так поддаются современной систематике, в конце кембрия все современные типы уже присутствовали. Развитие твердых частей тела, таких как раковины, скелеты или экзоскелеты у таких животных как моллюски, иглокожие, морские лилии и членистоногие (самой известной группой членистоногих из нижнего палеозоя являются трилобиты) сделало сохранение и фоссилизацию таких форм жизни легче, чем у их предков в протерозое. По этой причине известно гораздо больше о жизни после кембрия, чем о более старых периодах. Некоторые из этих кембрийских групп могут показаться сложным, и существенно отличаются от современной жизни, например Аномалокарис и Haikouichthys.
В кембрии появились первые позвоночные животные, включая первых рыб. Существо, которое могло бы быть предком рыб, или, вероятно, тесно связанным с ним, была Пикайя. Она имела примитивную хорду, структуру, которая могла впоследствии стать позвоночником. Первые рыбы с челюстями (Челюстноротые) появились в ордовике. Колонизация новых ниш привела к увеличению размеров тел. Таким образом, в начале палеозоя появились крупные рыбы, такие как гигантская плакодерма Дунклеостей, которая могла вырасти до 7 метров в длину.
Разнообразие форм жизни не увеличилось ещё сильнее из-за серии массовых вымираний, которые определяются широко распространенными биостратиграфическими единицами, называемые biomeres. После каждого случая вымирания, шельфовые районы были заселены похожими формами жизни, которые, возможно, в других местах развивались не так успешно. К концу кембрия трилобиты достигли наибольшего разнообразия и доминировали почти во всех ископаемых комплексах. Граница между кембрием и ордовиком (следующий период, 488—444 млн лет назад) не связана с известными крупными вымираниями.
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/