Виникнення життя на Землі

План реферату

Введення

Розділ 1. Перші кроки

1.1 Філософські думки про виникнення життя

1.2 Релігійні погляди на життя

1.3 Науковий погляд на життя

1.4 Життя з космосу

Розділ 2. Виникнення життя

2.1 Передумови виникнення життя на землі

2.2 Зародження і розвиток еволюційної ідеї

2.3 Еволюція одноклітинних організмів

2.4 Виникнення і розвиток багатоклітинної організації

2.5 Еволюція рослинного миру

2.6 Еволюція тваринного світу

2.7 Еволюція біосфери

Висновок



Введення

У наший сучасній суєті ми дуже зайняті своїми повсякденними справами, та варто вирватися абикуди в ліс, в гори, до річки, озирнутися і відразу в голові виникає безліч питань: як це все з'явилося, яке місце в природі займає чоловік.

З незапам'ятних часів походження життя було загадкою для людства. З моменту своєї появи завдяки праці чоловік починає виділятися серед решти живих істот. Але здатність поставити собі питання «звідки ми?» людина отримує порівняно недавно-7-8 тис. років назад, на початку нового кам'яного століття (неоліту). Вельми примітно, що саме на початку неоліту люди виходять з печер і починають будувати постійні житла на відкритих місцях. Перед поглядом людини розкривається світ, який до того був йому відомий лише частково по мисливських вилазках. Картина навколишнього світу безперервно збагачується, оскільки людський розум відкриває все нові горизонти. Цьому сприяє зародження землеробства і ремесел. Донині людина насилу відокремлювала себе від інших тварин (людина була і мисливцем, і своєрідною дичиною), але поступово він почав відмежовувати себе від природи і своїм внутрішнім духовним світом. Разом з цим з'являється віра в те, що навколишня природа - тварини і рослини, річки і моря, гори і рівнини-то ж одушевлена.

Це примітивне, але практичне ототожнення навколишньої природи з одушевленою людини мало серйозні наслідки. Перші примітивні форми віри в нереальні, надприродні або божественні сили, що існували вже 35-40 тис. років назад, розширюються і зміцнюються. Людина розуміє, що він смертний, що одні народжуються, а інші вмирають, що він створює знаряддя праці, обробляє землі і отримує її плоди. А що ж лежить в основі всього, хто першосоздатель, хто створив землю і небо, тварин і рослини, повітря і воду, день і ніч і, нарешті, саму людину?

Так виникло уявлення про створення миру як про «творчий акт» бога, і цей міф лежить в основі всіх релігій. У Біблії мовиться: «На початку Бог створив небо і землю»; на четвертий день Бог розпоряджається: «Та проведе вода рясну безліч одушевлених гадів, і птахи та літають над землею в небесному просторі». Друга частина творіння: «І створив Бог людини по своєму образу і подібності». І, нарешті: «Господь Бог створив жінку з ребра, яке узяв від людини, і привів її до людини».

Як збірка різних за часом написання і за змістом творів староєврейської культури Біблія (її якнайдавніша частина відома з IX в. до н.е.) запозичувала уявлення про створення миру з давньовавілонських і староєгипетських міфів. Ці міфи - продукт чистої фантастики і містицизму, але вони показують нам, якими були стародавні уявлення про походження миру. Втім, вони володарювали розумами людей впродовж тисячоліть; багато хто вірить в них навіть і сьогодні; відомо, що просту людину легенди і міфи завжди хвилювали більше, ніж наукова істина.

Одна щаслива знахідка - алебастрова ваза, знайдена при археологічних розкопках давньошумерського міста Урука, який існував в Південній Месопотамії 4000 років тому, - дозволила познайомитися із стародавніми уявленнями про виникнення живих істот. Ваза прикрашена в декілька ярусів. У самому низу зображені морські хвилі. З них піднімаються рослини, далі слідують тварини, а на самому верху - люди. Над всім цим - скульптурна композиція з богинею життя і родючості Іштар. Примітно, що ще з давніх часів йде прагнення людини поставити себе на верхньому ступені сходів життя як істота, що «стоїть ближче за всіх до ангелів».

Ідея самозародження життя з води, мула або гниючої матерії також йде від стародавніх міфів. У різних варіантах ця ідея дожила до початку нашого століття.



Розділ 1. Перші кроки

1.1 Філософські думки про виникнення життя

Старогрецькі філософи Мілетськой школи (VIII-VI вв. до н. э.) приймали ідею виникнення живих істот з води або з різних вологих або гниючих матеріалів, що було результатом безпосереднього впливу вавилонської культури. Але ще Фалес (624-547 рр. до н. э.) оспорював міфологічні уявлення і створив стихійно-матеріалістичний світогляд з елементами діалектики.

Згідно Фалесу і його послідовникам, виникнення живих істот з води відбулося без якого-небудь втручань духовних сил; життя є властивість матерії. А. І. Опарін обґрунтовано відзначає, що філософські погляди Мілетськой школи «містять зачатки всіх концепцій з питання походження життя, які згодом будуть розвинені детальніше».

Яскравий матеріалістичний розвиток ідеї самозародження живих істот здійснюється пізнішим в працях Демокріта (460-370 рр. до н. э.) і Епікура (341-270 рр. до н. э.). На думку цих філософів, виникнення живих істот - природній процес, результат природних сил, а не «акту творіння» зовнішніх сил.

Ідеї Платона (427-347 рр. до н. э.) про подвійність миру - первинний світ ідей і вторинному, матеріальному, світі - відіграли негативну роль в розвитку поглядів на виникнення життя. Навіть такий різносторонній і самобутній філософ, як Аристотель (384--322 рр. до н. э.), який коливався між ідеалізмом і матеріалізмом, визнавав бога за вищу форму і першодвигун.

Згідно Аристотелю, організми можуть походити від організмів, але разом з тим можуть виникати і від неживої матерії. Він вважає, що матерія лише пасивний початок, можливість, яка може здійснитися тільки через певну форму. Буття містить внутрішню мету розвитку (ентелехію). По Аристотелю, саме ентелехія як цілеспрямована внутрішня суть вдихає життя в матерію. Погляди Аристотеля майже на 2000 років визначають долю ідеї про самозародження життя, яке стає предметом ряду ідеалістичних і містичних трактатів.

1.2 Релігійні погляди на життя

З питання про походження життя було широко розвинуто вчення про самозародження організмів, суть якого християнські богослови бачили в одушевленні млявої матерії «вічним божественним духом».

Як приклад тут можна послатися на одного з найбільш відомих богословів середніх століть, Хому Аквінського, учення якого і по цей день визнається католицькою церквою єдиною дійсною філософією. У своїх творах Хома Аквінський учив, що живі істоти виникають шляхом одухотворення млявої матерії. Так, зокрема, утворюються жаби, змії, риби при гнитті морської твані і у навіженій землі. Навіть ті черв'яки, які в пеклу мучать грішників, на думку Хоми Аквінського, виникають там в результаті гниття гріхів. Хома взагалі всіляко підтримував і пропагував войовничу демонологію. Він вважав, що диявол реально існує як розділ цілого полчища демонів. На цій підставі він стверджував, що виникнення паразитів, що шкодять людині, може відбуватися не тільки по велінню божому, але і в результаті підступів диявола і підлеглих йому духів зла. Практичним виводом з цього положення з'явилися численні в середні віки процеси над «відьмами», яких звинувачували в тому, що вони напускали мишей і інших шкідників на поля і таким чином губили посіви.

У реакційному ученні Хоми Аквінського західна християнська церква звела в догму принцип раптового самозародження організмів, згідно якому живі істоти виникають з млявої матерії унаслідок її одушевлення духовним початком.

Раннє християнство в питанні про походженні життя ґрунтувалося на Біблії, яка у свою чергу запозичувала дані з містичних оповідей Єгипту і Вавилона. Богословські авторитети кінця четвертого і початку п'ятого століття, так звані батьки християнської церкви, поєднували ці оповіді з ученням неоплатоників і розробили на цій основі свою містичну концепцію походження життя, яке повністю збережене і до теперішнього часу всіма християнськими віровченнями.

Що жив в середині четвертого століття наший ери єпископ Кесарійський Василь (якому церква привласнила звання святого і великого) в своїх проповідях про створення світу в шість днів учив, що Земля по велінню бога сама з себе провела різні трави, коріння і дерева, а також сарану, комах, жаб і змії, мишей, птахів і вугрів. «Це веління бога, -- писав Василь, -- діє і до цих пір з неослабною силою».

Як відомо, в основі так званих монотеїстських релігій (іудаїзму, християнства, ісламу) лежить теїзм, тобто віра в існування поза світовою істотою -- богом, що створив світ і керівника ним. Цей світогляд має метафізичний характер, оскільки воно учить, що природа створена богом в закінченому, досконалому вигляді і тому все в ній нібито постійно, незмінно. Видний середньовічний богослов Хома Аквінський говорив, що ідея розвитку, безперервного оновлення миру коливає креационізм (від «креацио» -- творіння) -- догмат божественного творчого акту, оскільки «робить менш очевидним буття бога». Навіть багато учених минулого під впливом пануючої релігійної ідеології заперечували погляд про наступний зв'язок органічних видів, тобто вважали, що ці види з'явилися в результаті окремих і незалежних один від одного актів творіння, так що «видів стільки, скільки різних форм було створено на самому початку».

Дарвін в своїй геніальній книзі «Походження видів» наніс нищівний удар креационно-метафізичному вченню про живу природу, давши неперевершений по своїй переконливості доказ факту органічної еволюції, -- факту не тільки «текучості» органічних видів, але і їх нерозривного наступного зв'язку. Завдяки цьому стало ясно, що органічні форми з'явилися не відразу чудовим чином, в готовому вигляді, а природним чином одні від інших в процесі тривалого розвитку. А це означає, що жива природа не знаходиться в стабільному, незміненому стані: вона має свою довгу історію -- своє минуле, сьогодення і майбутнє.

Коли капітан корабля «Бігль» Р. Фиц-Рой, з яким Дарвін зробив свою знамениту кругосвітню подорож, завзято виступив проти основного виведення еволюційної теорії, відстоюючи безсумнівність біблейської оповіді про створення світу, Дарвін сказав: «Шкода, що він не запропонував своєї теорії, по якій мастодонт і інші крупні тварини вимерли з тієї причини, що двері в ковчезі Ноя були зроблені дуже вузькими, щоб вони могли пролізти туди».

Повсякденно ми спостерігаємо, що всі живі істоти виникають шляхом народження від собі подібних: людина народиться від людини, теля -- від корови, курча вилуплюється з того яйця, яке знесла курка, риби розвиваються з відкладеної такими ж рибами ікри, рослини зростають з насіння, яке дозріло на таких же рослинах. Але так не могло бути завжди, одвічно. Наша планета Земля має свій початок, вона колись виникла. Звідки ж з'явилися на ній прародителі всіх тварин і рослин?

Згідно релігійним уявленням всі різноманітні живі істоти були спочатку створені богом. Внаслідок цього творчого акту божества на Землі відразу, в готовому вигляді, виникли всі прародителі (тих тварин і рослин, які зараз населяють нашу планету. Особливим творчим актом був нібито створена і перша людина, від якої пішли всі люди на Землі.

Зокрема, згідно священній книзі євреїв і християн -- Біблії -- бог створив весь світ в шість днів, причому на третій день їм були створені рослини, на п'ятий -- риби і птахи, а на шостій -- звірі і, нарешті, -- люди: спершу чоловік, а потім жінка. Першу людину, Адама, бог сліпив з млявого матеріалу, глини і потім вдунув в нього душу, від чого він і став живим.

Вивчення історії релігії показує, що ці наївні казки про раптове виникнення тварин і рослин в цілком готовому, організованому вигляді покояться на неосвіченому, некритичному тлумаченні поверхневих спостережень природи, що оточує нас.

На цій основі протягом багатьох століть існувало переконання, що Земля є плоскою і нерухомою і що Сонце звертається навколо неї, підіймаючись на сході і ховаючись в морі або за горами на заході. Такого ж роду поверхневі спостереження нерідко вселяли людині думку, що різні живі істоти, як, наприклад, комахи, черв'яки, а інший раз навіть риби, птахи і миші, можуть не тільки народжуватися від собі подібних, але і безпосередньо виникати самі собою, самозароджуватися з мула, гною, землі і інших млявих матеріалів. Усюди, де людина стикалася з раптовою і масовою появою живих істот, він розглядав його як самозародження життя. Адже і зараз іноді неосвічена людина переконана в тому, що черв'яки зароджуються в гної і гниючому м'ясі, а різні паразити в домашньому побуті виникають самі собою з покидьків, грязі і нечистот. Від його поверхневого спостереження вислизає та обставина, що грязь і покидьки є лише тим місцем, гніздом, куди паразити відкладають свої яєчка, з яких потім і розвивається нове покоління живих істот.

Стародавні учення Індії, Вавилона і Єгипту розповідають про таке раптове зародження черв'яків, мух і жуків з гною і грязі, воші з людського поту, жаб, змії, мишей і крокодилів з грязі Нила, світляків з іскор догораючих костриць. Ці оповіді про самозародження зв'язувалися у вказаних ученнях з релігійними легендами і переказами. Раптове виникнення живих істот пояснювалося лише як окремий випадок прояву творчої волі богів або демонів.

1.3 Науковий погляд на життя

Тільки в середині XVII в. тосканський лікар Франчесько Реді (1626-1698) робить перші досліди по самозародженню. У 1668 р. він довів, що білі черв'яки, які зустрічаються в м'ясі, є личинками мух; якщо м'ясо або рибу закрити, поки вони свіжі, і запобігти доступу мух, то вони, хоча і погниють, але не проведуть черв'яків.

Сьогодні досліди Реді виглядають наївними, але вони були першим проривом фронту містичних уявлень про формування живих істот.

Досліди по самозародженню життя проводить і шотландський учений Т. Ніїдам (1713-1781), але їх спростовує італієць Л. Спалланцані (1729-1799) як абсолютно нечисто поставлені. Сам Спалланцані проводить досліди, які підтверджують виводи Реді про роль стерильності при подібних експериментах.

Майже через двісті років після Реді в 1862 р. великий французький вчений Луї Пастер (1822-1895) публікує свої спостереження з проблеми довільного самозародження.

Він доводить, що раптове виникнення («спонтанне самозародження») мікробів в різних видах гниючих настоянок або екстрактів немає виникнення життя. Гниття і брожение-это результат життєдіяльності мікроорганізмів, чиї зародки внесені ззовні. Мікроби -- складно влаштовані організми і можуть проводити собі подібні істоти, тобто живе походить від живого. Як учений, який довіряє тільки результатам наукових дослідів, Пастер не робить глибоких виводів про походження життя. Проте його дослідження остаточно зруйнували вікові забобони про спонтанне самозародження.

Незалежно від цього після дослідів Пастера вирішення проблеми походження життя стало мало не неможливим. Прихильники релігії з полегшенням зітхнули. Зрозуміло, сам Пастер ніколи не стверджував, що життя не може виникнути первинно. Але більшість його сучасників саме так тлумачили його досліди, приймаючи їх за доказ того, що життя не може виникнути з неживої матерії. У зв'язку з цим відомий англійський учений Дж. Холдейн відзначає: «По цілому ряду історичних причин християнська церква прийняла саме цю останню точку зору, тому що вона, на думку церкви, підкреслювала контраст між духом і матерією».

У ці важкі для природознавства часи з'являються тверезі розуми (Т. Гекслі, Дж. Тиндал і ін.), які в другій половині XIX в. висловлюють припущення, що життя виникло в первинному океані з неорганічної речовини в результаті природного процесу.

1.4 Життя з космосу

В цей час відроджується і ідея космічного посіву (панспермии), висловлена ще в V в. до н.е. грецьким філософом Анаксагором. По його ученню, життя виникло з сім'я, яке існує «завжди і скрізь». Відродження цієї ідеї -- естественная реакція на кризу в питанні походження життя, в який потрапило природознавство в середині XIX в. Тоді це питання виглядало принципово нерозв'язним. І знову вихід шукають в самозародженні або привнесло зародків життя з інших космічних тіл.

Після багатовікового сну ідея Анаксагора про «вічне насіння» була розбуджена X. Ріхтером в 1865 р. Згідно останньому, зародки життя занесені на Землю метеоритами або космічним пилом. У розвиненому і видозміненому вигляді гіпотеза про космічний посів (панспермії) розроблена шведським фізико-хіміком Сванте Авенаріусом в 1884 р. По Авенаріусу, життя на Землі відбулося від спор рослин або мікроорганізмів, які перенесені з інших планет під дією світлового тиску або, можливо, метеоритами. Вже у той час П. Беккерель, а пізніше і ряд інших учених довели неможливість перенесення в життєздатному стані (активному або такому, що піддається активізації) зародків життя. На них згубно діють космічні промені, особливо короткохвильове ультрафіолетове випромінювання, яким пронизаний Всесвіт.

Ідея панспермії жива і сьогодні, вона предстає у формах, що постійно змінюються. Згідно одному з новітніх варіантів цієї гіпотези (званому ще «інфекційною теорією»), життя на Землю було занесене мешканцями інших планет, які здійснювали міжпланетні і міжзоряні перельоти. Проте цьому немає ніяких доказів.

Жоден серйозний учений сьогодні не вважає, що життя на явище у Всесвіту. Проте деякі допускають, що це дійсно так і що земне життя -- природнє щасливе (очевидно, для людини!) виключення. Але той факт, що до сьогоднішнього дня не встановлений контакт з іншими (позаземними) цивілізаціями, ще не доказ, що життя має місце тільки на Землі. Разом з тим визнання можливості існування життя на інших планетах зовсім не означає, що «зародки життя» з таких позаземних «плантацій» можуть безперешкодно переноситися з одного космічного тіла на інше. Не дивлячись на те що проведене і проводиться безліч цілеспрямованих досліджень, до цих пір не встановлено ніяких фактів, які показували б, що живі істоти принесені на Землю метеоритами або з космічним пилом. Всі досліди в цьому напрямі опиняються марними навіть зараз, коли людина сама або за допомогою апаратів проникає в найближчий космос. Опубліковані дані Б. Нада і інших про мікроорганізмів в метеоритах Оргюей і Івонна (Франція) виявилися результатом помилкового визначення мінеральних зерен як якийсь скам'янілий мікроорганізм і вторинне забруднення поверхні метеорита.

Очевидно, що ідея «посіву» життя на Землі з космосу не вирішує проблеми. Ця ідея має чисто психологічну привабливість - ми йдемо з космосу! Дійсно, космос має особливо привабливу силу для сучасної людини. Можливо, тому, що в нескінченності космосу сьогодні людина передбачає майбутні можливості наший цивілізації, і в цьому відношенні його інтерес цілком природно. Ймовірно, тому ідея космічного «посіву» хвилює багато.

Одним з сучасних апостолів гіпотези позаземного походження життя є відомий англійський учений, лауреат Нобелівської премії Френсис Крік. Разом з американським дослідником Леслі Оргелом Крик опублікував статтю, озаглавлену «Керована панспермия». На думку авторів, «якась примітивна форма життя була свідомо занесена на Землю іншою цивілізацією». Якщо люди на Землі здатні занести життя на інші планети, чом би не допустити, що саме життя на Землі є продукт транспорту іншої розвиненої цивілізації, яка існувала до нас за 4 млрд. років. Цікаво, чи не так? Після американських досліджень Марса за програмою «Вікінг» по виявленню життя на цій планеті (абсолютно ніяких слідів життя не було виявлено) відомий американський письменник, автор науково-фантастичних творів, Рей Бредбері дотепно писав: «Все-таки слід прийняти, що відтепер на Марсі є життя, та, яку людина донесла до Марса, і тепер на Марсі є наше життя!»

Але залишимо осторонь цей фантастичний початковий пункт статті Крику і Оргела. Які інші припущення і доводи на користь цієї нової варіації на стару тему «посіву ззовні?»

По-перше, на борту космічного корабля позаземної цивілізації «повинні були бути» мікроорганізми багатьох видів. Радіус наший Галактики складає близько 105 світлових років, так що, по Крику і Оргелу, космічний корабель, рухомий із швидкістю 0,001 швидкості світла, міг занести життя на всі планети наший Галактики. В цьому випадку науково доведене тільки одне: під захистом космічного апарату мікроорганізми дійсно можуть зберігатися мільйони років і при температурах, близьких до абсолютного нуля. Решту припущень, як і пошуків примар, не розглядає навіть фантастика.

Другим доводом Крику і Оргела на користь «космічного посіву» є універсальний характер генетичного коду -- єдиного механізму передачі спадкових властивостей у всіх живих організмів. Якщо припустити, говорять ці учені, що життя виникло на Землі самостійно і одночасно в різних місцях, то залишається неясним, як сформувався єдиний для всіх земних організмів генетичний код. Єдиний механізм спадковості у земних організмів легко з'ясовний згідно Крику і Оргелу, якщо прийняти, що життя на Землю занесене з інших планет. Проте для походження генетичної коди можливо і «земне» пояснення. На ранніх етапах хімічної еволюції, коли формуються складні молекули, в результаті хімічного відбору, очевидно, створюється і універсальний механізм передачі спадкових рис земними організмами.

Третій довід на користь даної гіпотези: «Присутність украй рідкісних елементів в земних організмах означає, що вони мають позаземне походження». Крик і Оргел указують, що молібден міститься в земній корі в незначній кількості, а її роль в обміні речовин (метаболізмі) земних організмів значна. Одночасно наголошується, що відомі так звані «молібденові зірки» з високим вмістом молібдену, які і є початковими «плантаціями» мікроорганізмів, занесених на Землю! Наведення факту про низький вміст молібдену в земній корі і його великій ролі в метаболізмі земних організмів було б спритним прийомом в усній дискусії, щоб збентежити супротивника. Але написане залишається і може бути перевірене. Втім, в цьому випадку перевірка не потрібна. Подібного типу невідповідність є правилом для цілого ряду хімічних елементів, які беруть участь в складі і метаболізмі організмів. Це правило пояснюється з позицій еволюційної біохімії. У зв'язку з цим можна привести ще яскравіший приклад про низький вміст фосфору в земній корі і його винятковій ролі для земних організмів: фосфор - обов'язкова складова частина нуклеїнових кислот, які разом з білками мають найважливіше значення для життя; крім того, вища нервова діяльність також дуже тісно пов'язана з фосфором. Отже, для пояснення деяких хімічних особливостей земного життя не обов'язково привертати інші зоряні світи на зразок «молібденових зірок».

Цікаво відзначити, що риторичний трюк Крику і Оргела з молібденом був швидко розкритий японським ученим Ф. Егані. Через рік після статті Крику і Оргела Егані опублікував свої дослідження змісту металів у складі Землі. Сумарний зміст молібдену на Землі виявився дійсно низьким, але його процентний вміст в морській воді в два рази вище, ніж хрому. Із цього приводу Егані пише: «Відносна велика кількість цього елементу (молібдену) в морській воді підтверджує широко прийняту точку зору про походження життя на Землі в первинному океані».

Як в цілому, так і в своїх окремих варіантах гіпотеза панспермії - міраж. Незалежно від того чи пояснює вона історію розповсюдження життя, вона не пояснює виникнення самого життя. По виразу Дж. Бернала, ця гіпотеза тільки «лукавий прийом розуму», який відволікає його від вирішення проблеми. На думку Бернала, «однаково беззмістовні і твердження, що життя було створене із спеціальною метою, і твердження, що вона прийшла звідкись з іншого місця, де була завжди». Оскільки якщо навіть і допустити, що життя принесене з інших космічних тіл, то подібне допущення нічим не допомагає у вирішенні проблеми походження життя. «Все-таки життя, - пише Опарін, - коли-небудь і десь повинна була виникнути на еволюційному шляху, а Земля, як показують сучасні наукові дані, була для цього цілком відповідним місцем». От чому немає необхідності привертати інші сузір'я, віддалені від нас на мільйони світлових років, щоб дізнатися таємницю життя. Ці таємниці приховані тут - на Землі, де люди відкривають горизонти науки, люблять фантастику, але вже перестали вірити в примари.

Вже встановлено достатньо фактів, які показують, що фізико-хімічні умови океану не протиречать ідеї земного походження життя. Процентний зміст окремих металів однаковий у бактерій, губок, рослин, тварин і в океанській воді.

Проте повернемося до початку XX в. Все більше число учених схильне визнати, що проблема виникнення життя не може бути вирішена наукою. Підстави для такої думки в наявності: тисячолітнє панування релігійних міфів про створення світу і наївні уявлення про самозародження замінюються умоглядними гіпотезами і новими міфами про космічний посів. У науковому середовищі на початку століття гостро реагували на всяку умоглядну спробу пояснити мир навколо нас. Знаменитий англійський фізик Резерфорд часто говорив: «Тільки нероба говорить про Всесвіту в моїй лабораторії!» Але людство (за виключенням, можливо, представників традиційного британського емпіризму) не тільки за допомогою поетів і філософів, але і добросовісних учених прагнуло пізнати Всесвіт і життя як її дітище.

Є щось символічне в тому, що основи сучасної теорії походження життя закладені в один прекрасний травневий день. 3 травня 1924 р. на зборах Російського ботанічного суспільства молодий радянський учений А. І. Опарін із зухвалістю, властивій молодості, дозволив собі з нової точки зору розглянути проблему виникнення життя. Його доповідь «Про виникнення життя» стала початковою точкою нового погляду на вічну проблему «звідки ми прийшли?». П'ять років опісля незалежно від Опаріна схожі ідеї були розвинені англійським ученим Дж. Холдейном. Загальною в поглядах Опаріна і Холдейна є спроба пояснити виникнення життя в результаті хімічної еволюції на первинній Землі. Обидва вони підкреслюють величезну роль первинного океану як величезній хімічній лабораторії, в якій утворився «первинний бульйон», а крім того, і роль ензимів - органічних молекул, які багато разів прискорюють нормальний хід хімічних процесів. На додаток до цього Холдейн вперше висловлює ідею, що первинна атмосфера на Землі, «ймовірно, містила дуже мало або взагалі не містила кисню».

Згідно Дж. Берналу, «праця Опаріна містить в собі основи нової програми хімічних і біологічних досліджень». Ідеї Опаріна надихнули багато учених на нові цілеспрямовані дослідження, результати яких починають відкривати таємницю життя - цю болісну і солодку загадку для людини.



Розділ 2. Виникнення життя

2.1 Передумови виникнення життя на землі

Більшість сучасних фахівців переконана, що виникнення життя в умовах первинної Землі є природний результат еволюції матерії. Це переконання засноване на доведеній єдності хімічної основи життя, побудованого з декількох простих і найпоширеніших у Всесвіту атомів.

Виняткова морфологічна різноманітність життя (мікроорганізми, рослини, тварини) здійснюється на достатньо одноманітній біохімічній основі: нуклеїнові кислоти, білки, вуглеводи, жири і декілька рідкісніших з'єднань типу фосфатів.

Основні хімічні елементи, з яких побудовано життя, - це вуглець, водень, кисень, азот, сіра і фосфор. Очевидно, організми використовують для своєї будови прості і найбільш поширені у Всесвіту елементи, що обумовлене самою природою цих елементів. Наприклад, атоми водню, вуглецю, «кисню і азоту мають невеликі розміри і здатні утворювати стійкі з'єднання з двох- і триразовими зв'язками, що підвищує їх реакційну здатність. Утворення складних полімерів, без яких виникнення і розвиток життя взагалі неможливі, пов'язане із специфічними.

Інші два біогенні елементи - сірка і фосфор - присутні в щодо малих кількостях, але їх роль для життя особливо важлива. Хімічні властивості цих елементів також дають можливість утворення кратних хімічних зв'язків. Сірка входить до складу білків, а фосфор - складова частина нуклеїнових кислот.

Окрім цих шести основних хімічних елементів в побудові організмів в малих кількостях беруть участь натрій, калій, магній, кальцій, хлор, а також мікроелементи: залізо, марганець, кобальт, мідь, цинк і невеликі сліди алюмінію, бору, ванадію, йоду і молібдену; слід зазначити і деякі виключно рідкісні атоми, які зустрічаються випадково і в нікчемних кількостях.

Отже, хімічна основа життя різноманіття ще 15 хімічними елементами, які разом з шістьма основними біогенними елементами беруть участь в різних співвідношеннях в будові і здійсненні функцій живих організмів. Цей факт особливо показовий в двох відносинах: 1) як доказ єдності походження життя і 2) у тому, що саме життя, що є результатом самоорганізації матерії, включило в еволюцію біологічних макромолекул не тільки всі найпоширеніші елементи, але і всі атоми, які особливо придатні для здійснення життєвих функцій (наприклад, фосфор, залізо, йод і ін.). Як відзначає радянський вчений М. Камшилов, «для здійснення функцій життя важливі хімічні властивості її атомів, до яких, зокрема, відносяться квантові особливості». Не тільки структура, обмін речовин, але навіть і механічні дії живих організмів залежать від складових їх молекул. Це, проте, не означає, що життя може бути зведена просто до хімічних закономірностей.

Життя - одне з складних, якщо не найскладніше явище природи. Для неї особливо характерні обмін речовин і відтворення, а особливості вищих рівнів її організації обумовлені будовою нижчих рівнів.

Сучасна теорія походження життя заснована на ідеї про те, що біологічні молекули могли виникнути в далекому геологічному минулому неорганічним шляхом. Складну хімічну еволюцію зазвичай виражають наступною узагальненою схемою: атоми р прості з'єднання р прості біоорганічні з'єднання р макромолекули р організовані системи. Початок цієї еволюції покладений нуклеосинтезом в Сонячній системі, коли утворилися основні елементи, у тому числі і біогенні. Початковий стан - нуклеосинтез - швидко переходить в процес утворення хімічних сполук. Цей процес протікає в умовах первинної Землі зі все наростаючою складністю, обумовленою загальнокосмічними і конкретними планетарними передумовами.

Першу необхідну умову має загальнокосмічний характер. Воно пов'язане з єдиною хімічною основою Всесвіту. Життя розвивається на цій єдиній основі, що відображає як кількісні, так і якісні особливості окремих хімічних елементів. Це допущення приводить до висновку, що на будь-якій планеті у Всесвітом, який схожий на нашу по масі і розташуванню щодо центральної зірки, може виникнути життя. Згідно представленням видного американського астронома X. Шеплі, у Всесвіті є 108 космічних тіл (планет або зірок-ліліпутів), на яких може виникнути і існувати життя.

Головна умова виникнення життя має планетарну причину і визначається масою планети. Таке твердження, мабуть, має декілька геоцентричний і антропоцентричний характер, але життя, подібне земний, могло виникнути і розвинутися на планеті, маса якої має строго певну величину. Якщо маса планети більш ніж 1/20 мас Сонця, на ній починаються інтенсивні ядерні реакції, що підвищує її температуру і вона світиться, як зірка. Такі планети Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Планети з малою масою (Меркурій) мають слабке гравітаційне поле і не можуть тривалий час утримувати атмосферу, яка необхідна для розвитку життя. Тут цікаво відзначити, що по ряду підрахунків Земля придбала 80% своєї маси в перших 100 млн. років свого існування.

З планет Сонячної системи окрім Землі відповідну масу мають Венера і Марс, але там відсутні інші умови. На думку радянського астрофізика В. Р. Фесенкова, у Всесвіту 1% планет має відповідну масу.

Особливо важливою передумовою виникнення і розвитку життя є відносно постійна і оптимальна радіація, що отримується планетою від центральної зірки. Зазвичай оптимальну радіацію отримують планети що мають орбіту, близьку до круга, і що піддаються тому відносно постійному опромінюванню.

Обов'язковою умовою виникнення життя є наявність води. Парадоксально, що, хоча вода - мало не найпоширеніша молекула у Всесвіту, вражаючі мало планет мають гідросферу: у наший Сонячній системі тільки Земля має гідросферу, а на Марсі є лише незначна кількість води.

Значення води для життя виключно. Це обумовлено її специфічними термічними особливостями: величезною теплоємністю, слабкою теплопровідністю, розширенням при замерзанні, хорошими властивостями як розчинника і ін. Ці особливості обумовлюють круговорот води в природі, який грає виняткову роль в геологічній історії Землі.

З сказаного вище можна зробити наступний вивід: виникнення життя на Землі є частина загальної еволюції матерії у Всесвіту, а не якийсь надприродний акт. У наявності були початкові органічні сполуки, оптимальна маса Землі, оптимальна сонячна радіація, наявність гідросфери. У цих умовах еволюція матерії з високим ступенем вірогідності здійснюється по шляху виникнення життя.

За останніх 20 років були отримані цікаві відомості про наявність органічних сполук у Всесвіту. Джерела цих відомостей природні посланці космосу на Землю, метеорити.

Всі теорії ідеалістів, прихильників релігійних течій і навіть матеріалістів, що раніше народжувалися, були неспроможними і до кінця необґрунтованими із-за браку знань тодішніх учених.

І лише з настанням капіталізму, який відрізнявся прогресом в науці і техніці, коли був накопичений великий науковий потенціал, почали зароджуватися науково обґрунтовані теорії про походження життя на землі.

2.2 Зародження і розвиток еволюційної ідеї

Перші проблиски еволюційної думки зароджуються в надрах діалектичної натурфілософії античного часу, що розглядала мир в нескінченному русі, постійному самооновленні на основі загального зв'язку і взаємодії явищ і боротьби протилежностей.

Виразником стихійного діалектичного погляду на природу був Гераклід, ефеський мислитель (близько 530-470 рр.. до н. э.) його вислову про те, що в природі все тече все змінюється в результаті взаємоперетворень першоелементів космосу - вогню, води, повітря, землі, містили у зародку ідею загального, такого, що не має початку і кінця розвитку матерії.

Найбільші представники іонійської школи філософів - Фалес з Мілета вважав, що все виникло з первинного матеріалу - води в ході природного розвитку. Анаксимандр виходив з того, що життя виникло з води і землі під дією тепла. Згідно Анаксимену основним елементом є повітря, здатне розріджуватися і ущільнюватися, і цим процесом Анаксимен пояснював причину відмінностей речовин. Він стверджував, що людина і тварина відбулися із земного слизу.

Представниками механістичного матеріалізму були філософи пізнішого періоду (460-370 рр. До н.е.). По Демокріту мир складався з незліченної безлічі неподільних атомів, розташованих в нескінченному просторі. Атоми знаходяться в постійному процесі випадкового з'єднання і роз'єднання. Атоми знаходяться у випадковому русі і різні по величині, масі і формі, то тіла, що з'явилися унаслідок скупчення атомів, можуть бути також різними. Більш легені з них піднялися вгору і утворили вогонь і небо, важчі, опустившись, утворили воду і землю, в яких і зародилися різні живі істоти: риби, наземні тварини, птахи.

Механізм походження живих істот першим намагався тлумачити старогрецький філософ Емпедокл (490-430 рр. до н. э.). Розвиваючи думку Геракліда про первинні елементи, він стверджував, що їх змішення створює безліч комбінацій, одні з яких - найменш вдалі - руйнуються, а інші - гармонуючі поєднання - зберігаються. Комбінації цих елементів і створюють органи тварин. З'єднання органів один з одним породжує цілісні організми. Примітною була думка, що збереглися в природі тільки життєздатні варіанти з безлічі невдалих комбінацій.

Зародження біології як науки пов'язано з діяльністю великого мислителя з Греції Аристотеля (387-322 рр. до н. э.). У своїх капітальних працях він виклав принципи класифікації тварин, провів порівняння різних тварин по їх будові, заклав основи античної ембріології.

У роботі «Про частини тварин» приводиться думка про взаємозв'язок (кореляції) органів, про те, що зміна одного органу спричиняє за собою зміну іншого, пов'язаного з ним функціональними відносинами.

У праці «Виникнення тварин» Аристотель розробив порівняно анатомічний метод і застосував його в ембріологічних дослідженнях. Він звернув увагу на те, що у різних організмів ембріогенез (розвиток ембріона) проходить через послідовний ряд: на початку закладаються найбільш загальні ознаки, потім видові і, нарешті, індивідуальні. Виявивши велику схожість початкових стадій в ембріогенезі представників різних груп тварин, Аристотель прийшов до думки про можливість єдності їх походження. Цим виводом Аристотель передбачив ідеї зародкової схожості і епігенезу (ембріональних новоутворень), висунуті і експериментально обґрунтовані в середині XVIII в.

Таким чином, переконання античних філософів містили ряд важливих елементів еволюціонізму: по-перше, думка про природне виникнення живих істот і їх зміну в результаті боротьби протилежностей і виживання вдалих варіантів, по-друге, ідею ступінчастого ускладнення організації живої природи; по-третє, уявлення про цілісність організму (принцип кореляції) і про ембріогенез як процес новоутворення.

Відзначаючи значення античних мислителів в розвитку філософії, Ф. Енгельс писав: «... у багатообразних формах грецької філософії вже є у зародку, і процесі виникнення майже всі пізніші типи світоглядів».

Подальший період, аж до XVI в., для розвитку еволюційної думки майже нічого не дав. У епоху Відродження різко посилюється інтерес до античної науки і починається накопичення знань, що зіграли значну роль в становленні еволюційної ідеї.

Винятковою заслугою учення Дарвіна з'явилося те, що воно дало наукове, матеріалістичне пояснення виникненню вищих тварин і рослин шляхом послідовного розвитку живого світу, що воно привернуло для дозволу біологічних проблем історичний метод дослідження. Проте до самої проблеми походження життя у багатьох природодослідників і після Дарвіна зберігся колишній метафізичний підхід. Широко поширений в наукових кругах Америки і Західної Європи менделізм-морганізм висунув положення, згідно якому спадковістю і всіма іншими властивостями життя володіють частинки особливої генної речовини, сконцентрованої в хромосомах клітинного ядра. Ці частинки ніби то колись раптово виникли на Землі і зберегли свою будову в основному незмінним протягом всього розвитку життя. Таким чином, проблема походження життя, з погляду менделістів-морганізму, зводиться до питання, як могла відразу раптово виникнути наділена всіма властивостями життя частинка генної речовини.

Більшість зарубіжних авторів (наприклад, Девілье у Франції або Александер в Америці), що висловлюються з цього питання, підходять до нього вельми спрощено. На їх думку, генна молекула виникає чисто випадково, завдяки «щасливому» поєднанню атомів вуглецю, водню, кисню, азоту і фосфору, які «самі собою» склалися в надзвичайно складно побудовану молекулу генної речовини, що відразу ж отримала всі атрибути життя.

Але такого роду «щасливий випадок» настільки винятковий і незвичайний, що він міг нібито здійснитися усього лише раз за час існування Землі. Надалі йшло тільки постійне розмноження цієї одного разу виниклої, вічної і незмінної генної субстанції.

Це «пояснення», звичайно, нічого по суті не пояснює. Характерною особливістю всіх без виключення живих істот є те, що їх внутрішня організація надзвичайно добре, абсолютно пристосована до здійснення певних життєвих явищ: живлення, дихання, зростання і розмноження в даних умовах існування. Як же в результаті чистої випадковості могла виникнути ця внутрішня пристосованість, яка така характерна для всіх, навіть найпростіших живих форм?

Антинауково заперечуючи закономірність процесу походження життя, розглядаючи це найважливіше в житті наший планети подія як випадкове, прихильники вказаних поглядів нічого не можуть відповісти на це питання і неминуче скачуються до самих ідеалістичних, містичних уявлень про первинну творчу волю божества і про певний план створення життя.

Так в книжці Шредінгера, що недавно вийшла, «Що таке життя з погляду фізики», в книзі американського біолога Александера «Життя, її природа і походження» і у ряді інших творів буржуазних авторів ми знаходимо пряме твердження того, що життя могло виникнути тільки в результаті творчої волі божества. Менделізм-морганізм намагається ідеологічно роззброїти вчених біологів в їх боротьбі з ідеалізмом. Він прагне довести, що питання про походження життя -- це найважливіша світоглядна проблема -- нерозв'язний з матеріалістичних позицій. Проте такого роду твердження наскрізь помилково. Воно легко спростовується, якщо ми підійдемо до питання, що цікавить нас, з позицій єдино правильній, достовірно науковій філософії -- з позицій діалектичного матеріалізму.

Життя як особлива форма існування матерії характеризується двома відмітними властивостями -- самовідтворенням і обміном речовин з навколишнім середовищем. На властивостях саморепродукції і обміну речовин будуються всі сучасні гіпотези виникнення життя. Найбільш широко визнані гіпотези коацерватна і генетична.

Коацерватна гіпотеза. У 1924 р. А. І. Опарін вперше сформулював основні положення концепції передбіологічної еволюції і потім, спираючись на експерименти Бунгенберга де Йонга, розвинув ці положення в коацерватній гіпотезі походження життя. Основу гіпотези складає твердження, що початкові етапи біогенезу були пов'язані з формуванням білкових структур.

Перші білкові структури (протобіонти, по термінології Опаріна) з'явилися в період, коли молекули білків відмежовувалися від навколишнього середовища мембраною. Ці структури могли виникнути з первинного «бульйону» завдяки коацервації -- мимовільному розділенню водного розчину полімерів на фази з різною їх концентрацією. Процес коацервації приводив до утворення мікроскопічних крапельок з високою концентрацією полімерів. Частину цих крапельок поглинали з середовища низькомолекулярні з'єднання: амінокислоти, глюкозу, примітивні каталізатори. Взаємодія молекулярного субстрату і каталізаторів вже означала виникнення простого метаболізму усередині протобіонтіов.

Крапельки, що володіли метаболізмом, включали з навколишнього середовища нові з'єднання і збільшувалися в об'ємі. Коли коацервати досягали розміру, максимально допустимого в даних фізичних умовах, вони розпадалися на дрібніші крапельки, наприклад, під дією хвиль, як це відбувається при струшуванні судини з емульсією масла у воді. Дрібні крапельки знов продовжували рости і потім утворювати нові покоління коацерватів.

Поступове ускладнення протобіонтів здійснювалося відбором таких коацерватних крапель, які володіли перевагою в кращому використанні речовини і енергії середовища. Відбір як основна причина вдосконалення коацерватів до первинних живих істот -- центральне положення в гіпотезі Опаріна.

Генетична гіпотеза. Згідно цій гіпотезі, спочатку виникли нуклеїнові кислоти як матрична основа синтезу білків. Вперше її висунув в 1929 р. Р. Меллер.

Експериментально доведено, що нескладні нуклеїнові кислоти можуть репліцуватися і без ферментів. Синтез білків на рибосомах йде за участю транспортної (Т-РНК) і рибосомній РНК (Р-РНК). Вони здатні будувати не просто випадкові поєднання амінокислот, а впорядковані полімери білків. Можливо, первинні рибосоми складалися тільки з РНК. Такі безбілкові рибосоми могли синтезувати впорядковані пептиди за участю молекул Т-РНК, які зв'язувалися з Р-РНК через спаровування підстав.

На наступній стадії хімічної еволюції з'явилися матриці, що визначали послідовність молекул Т-РНК, а тим самим і послідовність амінокислот, які зв'язуються молекулами Т-РНК.

Здатність нуклеїнових кислот служити матрицями при утворенні комплементарних ланцюгів (наприклад, синтез І-РНК на ДНК) -- найбільш переконливий аргумент на користь уявлень про провідне значення в процесі біогенезу спадкового апарату і, отже, на користь генетичної гіпотези походження життя.

Основні етапи біогенезу. Процес біогенезу включав три основні етапи: виникнення органічних речовин, поява складних полімерів (нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів), утворення первинних живих організмів.

Перший етап -- виникнення органічних речовин. Вже в період формування Землі утворився значний запас абіогенних органічних сполук. Початковими для їх синтезу були газоподібні продукти докислородної атмосфери і гідросфери (Сн4, Со2, H2О, Н2, NH3, NО2). Саме ці продукти використовуються і в штучному синтезі органічних сполук, складових біохімічну основу життя. Експериментальний синтез білкових компонентів -- амінокислот в спробах створити живе «в пробірці» почався з робіт С. Міллера (1951--1957). С. Міллер провів серію дослідів по дії іскровими електричними розрядами на суміш газів Сн4, NH3, H2 і пари води, внаслідок чого виявив амінокислоти аспарагин, гліцин, глутамін. Отримані Міллером дані підтвердили радянські і зарубіжні учені.

Разом з синтезом білкових компонентів експериментально синтезовані нуклеїнові компоненти -- пуринові та піримідинові підстави і цукру. При помірному нагріванні суміші ціаністого водню, аміаку і води Д. Оро отримав аденін. Він же синтезував урацил при взаємодії аміачного розчину сечовини із з'єднаннями, що виникають з простих газів під впливом електричних розрядів. З суміші метану, аміаку і води під дією іонізуючої радіації утворювалися вуглеводні компоненти нуклеотидів -- рибоза і дезоксирибоза. Досліди із застосуванням ультрафіолетового опромінювання показали можливість синтезу нуклеотидів з суміші пуринових підстав, рибози або дезоксирибози і поліфосфатів. Нуклеотіди, як відомо, є мономерами нуклеїнових кислот.

Другий етап -- утворення складних полімерів. Цей етап виникнення життя характеризувався абіогенним синтезом полімерів, подібних до нуклеїнових кислот і білок.

С. Акабюрі вперше синтезував полімери протобілків з випадковим розташуванням амінокислотних залишків. Потім на шматку вулканічної лави при нагріванні суміші амінокислот до 100°С С. Фоке отримав полімер з молекулярною масою до 10000, що містить всі включені в досвід типові для білків амінокислоти. Цей полімер Фоку назвав протеіноїдом.

Штучно створеними протеіноїдам були характерні властивості, властиві білкам сучасних організмів: послідовність амінокислотних залишків в первинній структурі, що повторюється, і помітна ферментативна активність.

Полімери з нуклеотидів, подібні до нуклеїнових кислот організмів, були синтезовані в лабораторних умовах, не відтворних в природі. Г. Корнберг показав можливість синтезу нуклеїнових кислот in vitro; для цього були потрібні специфічні ферменти, які не могли бути присутніми в умовах примітивної Землі.

У початкових процесах біогенезу велике значення має хімічний відбір, який є чинником синтезу простих і складних з'єднань. Однією з передумов хімічного синтезу виступає здібність атомів і молекул до вибірковості при їх взаємодіях в реакціях. Наприклад, галоген хлор або неорганічні кислоти вважають за краще з'єднуватися з легкими металами. Властивість вибірковості визначає здібність молекул до самозбірки, що було показане С. Фоксом в складних макромолекул характеризується строгою впорядкованістю, як по числу мономерів, так і по їх просторовому розташуванню.

Здібність макромолекул до самосборке А. І. Опарін розглядав як доказ висунутого ним положення, що білкові молекули коацерватів могли синтезуватися і без матричної коди.

Третій етап -- поява первинних живих організмів. Від простих вуглецевих з'єднань хімічна еволюція привела до високополімерних молекул, які склали основу формування примітивних живих істот. Перехід від хімічної еволюції до біологічної характеризувався появою нових якостей, відсутніх на хімічному рівні розвитку матерії. Головними з них були внутрішня організація протобіонтів, пристосована до навколишнього середовища завдяки стійкому обміну речовин і енергії, спадкоємство цієї організації на основі реплікації генетичного апарату (матричної коди).

А. І. Опарін із співробітниками показав, що стійким обміном речовин з навколишнім середовищем володіють коацервати. За певних умов концентровані водні розчини поліпептидів, полісахаридів і РНК утворюють коацерватні крапельки об'ємом від 10-7 до 10-6 см3, які мають межу розділу з водним середовищем. Ці крапельки володіють здатністю асимілювати з навколишнього середовища речовини і синтезувати з них нові з'єднання.

Так, коацервати, що містять фермент гликогенфосфорилазу, вбирали з розчину глюкозо-1-фосфат і синтезували полімер, схожий з крохмалем.

Подібні до коацерватів структури, що самоорганізуться, описав С. Фоке і назвав їх мікросферами. При охолоджуванні нагрітих концентрованих розчинів протеиноидів мимоволі виникали сферичні крапельки діаметром близько 2 мкм. При певних значеннях рН середовища мікросфери утворювали двошарову оболонку, що нагадує мембрани звичайних кліток. Вони володіли також здатністю ділитися брунькуванням.

Хоча мікросфери не містять нуклеїнових кислот і в них відсутній яскраво виражений метаболізм, вони розглядаються як можлива модель перших структур, що самоорганизуються, нагадують примітивні клітки.

Клітки -- основна елементарна одиниця життя, здібна до розмноження, в ній протікають всі головні обмінні процеси (біосинтез, енергетичний обмін і ін.). Тому виникнення клітинної організації означала поява справжнього життя і початок біологічної еволюції.

2.3 Еволюція одноклітинних організмів

До 1950-х років не вдавалося виявити сліди докембрійського життя на рівні одноклітинних організмів, оскільки мікроскопічні залишки цих істот неможливо виявити звичайними методами палеонтології. Важливу роль в їх виявленні зіграло відкриття, зроблене на початку XX в. Ч. Уолкотом. У докембрійських відкладеннях на заході Північної Америки він знайшов шаруваті вапнякові утворення у вигляді стовпів, названі пізніше строматолітами. У 1954 р. було встановлено, що строматоліти формації Ганфлінт (Канада) утворені залишками бактерій і синьо-зелених водоростей. У берегів Австралії виявлені і живі строматоліти, що складаються з цих же організмів і дуже схожі з копалинами докембрійськими строматолітами. До теперішнього часу залишки мікроорганізмів знайдені в десятках строматолітів, а також в глинистих сланцях морського побережжя.

Найранніші з бактерій (прокаріоти) існували вже близько 3,5 млрд. років назад. До теперішнього часу збереглися два сімейства бактерій: стародавні, або археобактерії (галофильні, метанові, термофільні), і еубактерії (всі останні). Таким чином, єдиними живими істотами на Землі протягом 3 млрд. років були примітивні мікроорганізми. Можливо, вони були одноклітинні істоти, схожі з сучасними бактеріями, наприклад клостридіями, що живуть на основі бродіння і використання багатих енергією органічних сполук, виникаючих абіогенних під дією електричних розрядів і ультрафіолетових променів. Отже, в цю епоху живі істоти були споживачами органічних речовин, а не їх виробниками.