Гипотеза Опарина-Холдейна была весьма успешной, она получила признание и развитие в научном сообществе. Тема возникновения жизни все так же была популярна среди исследователей. Так в 1947 году Джоном Берналом была сформулирована гипотеза биопоэза, в которой раскрывались 3 этапа развития жизни на Земле.
Этап первый: химическая эволюция
Естественно, атмосфера Земли в те далекие времена существенно отличалась от нашей. Она была насыщена вулканическими газами. В их состав входили пары воды, оксиды серы, азота, углерода, аммиак, двуокись углерода. Вулканы извергались, выбрасывая пыль, газы, радиоактивные компоненты. Практически все время были грозы, сопровождаемые мощными разрядами молний. Не было озонового слоя, поэтому ультрафиолетовое излучение было особенно агрессивным. В среде не было свободного кислорода, она носила восстановительный характер. Следовательно, процессы окисления в ней не шли. Это очень важный момент, потому что это дало возможность органическим веществам накапливаться в водоемах. Молекулы органических веществ накапливались, объединялись, таким образом собираясь в более сложные соединения. Формировался «первичный бульон».
Условия на Земле во времена химической эволюции
Этап второй: предбиологическая эволюция
Происходило формирование коацерватов из тех самых комплексов органических веществ, которые накапливались в первичном бульоне. Жизнь продолжила свое развитие в толще воды, так как условия на планете по-прежнему были агрессивными. Так появились первые живые организмы на Земле. Далее, как и современные организмы, они были подвергнуты действию естественного отбора.
Образование коацервата
Этап третий: биологическая эволюция
По способу питания выделяют два типа организмов: автотрофы и гетеротрофы. Считается, что первыми возникли прокариотические гетеротрофы. Они плавали в первичном бульоне, поглощали готовые органические соединения и размножались. Однако со временем ресурс стал истощаться. Этот факт привел к тому, что возникли автотрофные организмы, способные самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических посредством фото- и хемосинтеза. Очевидно, что автотрофы стали лидировать в сообществе первых организмов.
Вспомним уравнение фотосинтеза 6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2. Побочным продуктом этого процесса является производство кислорода. Так атмосфера сменила свой курс, с восстановительной на окислительную. Позже, когда в атмосфере накопилось достаточно кислорода, образовался озоновый экран, защищающий от ультрафиолетового излучения. Появился следующий значимый процесс – дыхание. Теперь организмы могли получать больше энергии, чем при гликолизе и брожении, что способствовало росту и процветанию первых организмов.
Происхождение эукариот
Как уже было сказано ранее, первыми организмами были гетеротрофные прокариоты. Возникает вопрос: как и откуда взялись эукариоты? Теория симбиогенеза раскрывает происхождение животных и растительных эукариотических клеток.. Уже само название дает нам отсылку к ее механизму. Предполагается, что существовали древние пурпурные бактерии. И они могли синтезировать АТФ (аналог митохондрий). Древний предок эукариотической клетки поглотил эту бактерию, но не стал ее переваривать, так как живая она куда полезнее. Так бактерия стала жить внутри этой клетки. Клетка получала АТФ, а бактерия – органические вещества из цитоплазмы своего нового «хозяина». Так, согласно теории, появились животные эукариотическиеклетки. Растительные эукариотические клетки появились схожим путем, но были поглощены бактерии-фотосинтетики (прародители хлоропластов).
Симбиогенез