Цели урока: рассмотреть особенности эволюции одноклеточных и многоклеточных организмов и периодизацию эволюционных явлений; развивать аналитическое мышление; воспитывать любовь к природе.
Вопросы для беседы
1. Какие гипотезы возникновения жизни на Земле вам известны?
2. Какие периоды в возникновении жизни выделяет гипотеза Опарина - Холдейна?
3. Какие аргументы в пользу теорий происхождения жизни путем химической эволюции вы можете привести?
Эволюция одноклеточных и многоклеточных организмов происходила несколько разными путями. Однако, следует помнить, что разница между одноклеточными прокариотических и эукариотических организмов значительно больше, чем разница между одноклеточными и многоклеточными эукариотами.
Основной чертой прокариотических организмов является направленность их эволюции на путь биохимических адаптаций. Многообразие морфологических форм прокариотических организмов существенно меньше, чем эукариотических. А вот многообразие их внутриклеточных биохимических процессов чрезвычайно велико. Среди них часто встречаются хемоав-тотрофы, которые не зависят от солнечной энергии и могут создавать экосистемы вне зоны освещения. Практически любые органические вещества могут расщепляться и использоваться определенными видами прокариот. В то же время представители эукариотических организмов - животные - не способны самостоятельно расщеплять, например, целлюлозу. Для этого им приходится использовать внутрен-ньоорганизмових прокариотических симбионтов или комплексы симбиотических видов, состоящие из одноклеточных про-и эукариот.
Особенности организации прокариотических организмов (примитивный генетический аппарат, специфическая клеточная стенка) не позволили успешно решить проблему создания багатоклитинности. Многоклеточные прокариоты (например, цианобактерии) имеют очень простое строение и низкая степень специализации клеток.
Эукариотические организмы имеют гораздо меньше разнообразия внутриклеточных биохимических процессов. Но наличие более совершенного генетического аппарата и внешних структур позволяет увеличить размеры клеток и существенно облегчает объединение в многоклеточные организмы. Основным путем эволюции многоклеточных эукариотических организмов стали морфофизиологические изменения и углубленная специализация клеток и тканей.
Основные этапы развития эукариотических организмов
Первый - Образование в гипотетического прокариотических предка многочисленных внутренних инвагинаций плазмалемме, которые, с одной стороны, заперли прокариотических нуклеоид в двомембранну оболочку (т.е. образовали морфологически оформленное ядро), а с другой - привели к образованию эндоплазматической сети и производного от нее комплекса Гольджи, а также пищеварительных вакуолей и их производных - лизосом
Второй - приобретение способности к синтезу тубулинових микротрубочек вследствие горизонтального переноса гена, кодирующего белок тубу-лин, от спирохетоподибних бактерий. В результате в эукариот появился цитоскелет, жгутики с базальными телами, веретено деления, митоз. В дальнейшем базальные тела жгутиков у части представителей трансформировались в клеточный центр, а нарушение
нормального митоза (в частности, сокращение интерфазы) привели к возникновению мейоза и связанного с ним полового процесса
Третий - образование симбиотического комплекса с прокариотической клеткой, похожей на современные альфа-протеобактерии. Эта прокариотич-на клетка дальнейшем трансформировалась в митохондрию.
Четвертый - Эукариоты разделились на две большие группы. Одна из этих групп имеет митохондрии с трубчатыми кристами и образует царство Tubulocristates (тубулокристаты, трубчастокристни), вторая - митохондрии с преимущественно пластинчатыми кристами и образует царство Platycristates (платикристаты, плативчастокристни).
Пятый - в эукариотических мире появились первые растения. По молекулярными и цитологическими данным, это событие связано с симбиозом гетеротрофные эукариоты - платикристаты с фотоавтотрофной прокариот - сине-зеленой водорослью. Вследствие этого симбиоза образовалась пластида, окруженная двумя мембранами, которая получила название первинносимбиотичнои пластиды. Дальнейшая дивергенция организмов с первинносимбиотичнимы пластидами обусловила возникновение в пределах филы платикристат группы фото-автотрофных отделов, которые составили подцарство Plantae - растения. «Протоводористь» дала начало трем параллельным ветвям растений с первинносимбиотичнимы пластидами - глаукоцистофитовим водорослям (Glaucocystophyta), красным водорослям (Rhodophyta) и зеленым водорослям (Chlorophyta). Все три отдела сохраняют пластиды, окруженных только двомембранною оболочкой. В глау-коцистофитових водорослей также интересная атавистическое признак - между внешней и внутренней мембранами пластиды располагается слой муреину - вещества, характерной для клеточных оболочек большинства эубактерий, в частности, сине-зеленых водорослей. Отдел глаукоцистофитових является слепой ветвью эволюции растений.
Пластиды красных водорослей - родопласты - также сохраняют некоторые явные признаки родства с сине-зелеными водорослями, в частности, особые так называемые фикобилины пигменты. Пластиды зеленых водорослей - хлоропласты - ни муреину, ни фикобилинових пигментов нет. От зеленых водорослей берут начало высшие растения, причем все они сохраняют пер-винносимбиотични хлоропласты.
Шестой - Вследствие вторичных эндосимбиоза возникла группа отделов водорослей с вторинносимбиотичнимы пластидами. Красные и зеленые водоросли неоднократно становились ендосимбион-тами гетеротрофных эукариот из разных царств - дискокрис-тат, тубулокристат и платикристат. Симбиозы, происходивших по сценарию «эукариотический хозяин + эукариотический эндосом-Бионт», называют вторичными. Известны случаи, когда пластиды (как первично-, так и вторично-симбиотические) редуцировались, и тогда возникали вторинногетеро-трофни таксоны. В частности, доказана вторичная редукция пластид у животных типа Apicomplexa, предками которых были фотоавто-трофни динофитови водоросли (Dinophyta).
Дать ответы на вопросы:
1. Когда зародилась жизнь на Земле?
2. Какие особенности эволюции присущи прокариотических одноклеточным организмам?
3. Какие особенности эволюции присущи эукариотических одноклеточным организмам?
4. Какие особенности эволюции присущи многоклеточным организмам?