Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Какие способы питания появились в протерозойскую эру?

ИсторияЕда, напитки и кулинария+2
Ксения Шадрина
  · 5,4 K
Биолог. Специализация: зоология беспозвоночных, СТЭ, этология.  · 6 февр 2022
Если кратко - то автотрофный и гетеротрофный. В свою очередь гетеротрофный - включает сапротрофный и анимальный способы питания. В протерозойскую эру появляются первоэукариоты. Если бактерии (прокариоты в целом) имеют разнообразные способы автотрофного питания - хемотрофы и фототрофы. А гетеротрофный способ питания протекает при помощи сапротрофных механизмов. То для эукариот характерными способами гетеротрофного питания являются
пиноцитоз и фагоцитоз . Вот именно фагоцитоз и пиноцитоз - появляются в конце протерозойской эры.
А если подробно... Для тех, кому интересно.
Еще недавно биологи уверено рисовали такую картину: Самый длинный отрезок в истории Земли приходился на образование первых биологических систем из неорганической материи. Несколько меньшее время потребовалось на возникновение первых клеток, и лишь после этого начался все ускоряющийся процесс собственно биологической эволюции.
Первыми живыми существами были гетеротрофные микроорганизмы (гетеротрофы), питавшиеся «первичным бульоном» – той органикой, что в избытке возникала в первичной атмосфере и океане в результате процессов, частично смоделированных Миллером. Затем уже возникли и автотрофы, синтезирующие органику из углекислого газа и воды, используя для этого энергию окислительных химических реакций (хемоавтотрофы) или солнечного света (фотоавтотрофы).
Однако реальные факты вынудили отказаться от этой умозрительной схемы.
В числе прочего не нашли подтверждений и представления об исходной гетеротрофности живых существ; судя по всему, автотрофность и гетеротрофность возникли одновременно.
Один из ведущих специалистов по микробным сообществам Г. А. Заварзин обращает внимание на то, что «первичный бульон» даже теоретически не мог быть источником пищи для «первичной жизни», т. к. является конечным, исчерпываемым ресурсом.
Поскольку живые существа размножаются в геометрической прогрессии, потомство первых же гетеротрофов должно было бы сожрать весь этот «бульон» за совершенно ничтожное время; после этого вымереть от голода – и извольте создавать жизнь на Земле по новой. Не меньшие неприятности ожидают и чисто автотрофную биосферу, которая в том же темпе (и с тем же конечным результатом!) свяжет весь углерод на планете в виде неразложимых высокомолекулярных соединений.
Например, время генерации кишечных палочек в оптимальных условиях составляет около 20 мин. Продолжительность периода зависит от вида бактерии, ее возраста, характера среды, условий культивирования и т. п. Теоретически вычислено, что при делении клетки через каждые 20-30 мин количество бактерий за 24 ч составило бы 10-15 млрд. клеток, а через 5 сут. размножения одна клетка дала бы такую живую массу потомства, которая заполнила бы собой бассейны морей и океанов нашей планеты.
Однако в действительности такого быстрого размножения микробов не происходит, так как в естественных условиях отрицательно влияют на размножение накапливающиеся продукты метаболизма, ультрафиолетовые лучи, низкая и высокая температуры внешней среды и др.
Первичность хемоавтотрофности (относительно фотоавтотрофности) тоже принято было считать несомненной; серьезным аргументом тут является то обстоятельство, что архебактерии (наиболее архаичные из всех прокариот) – именно автотрофы.
Но и здесь, как выяснилось, все не так уж очевидно. Молекула фотосинтезирующего пигмента (например, хлорофилла) поглощает квант света; в дальнейшем энергия этого кванта используется в различных химических превращениях.
Так вот, есть серьезные основания полагать, что первичной функцией этих пигментов была просто-напросто нейтрализация разрушительной для организма (да и вообще для любой высокомолекулярной системы) энергии квантов ультрафиолетового излучения, беспрепятственно проникавшего в те времена сквозь лишенную озонового слоя атмосферу.
Впоследствии те, кто приспособился еще и использовать эту энергию «в мирных целях», разумеется, получили гигантские преимущества, однако сама по себе «радиационная защита» ДНК при помощи пигментов должна была сформироваться еще на стадии доорганизменных гиперциклов. Понятно, что доводить эту защиту до совершенства имело смысл лишь тем из них, кто обитал в поверхностном слое океана (10-метровый слой воды полностью защищает от ультрафиолета любой интенсивности); именно они, судя по всему, и дали начало фотоавтотрофам, тогда как глубины остались в распоряжении хемоавтотрофов.
Есть и прямые доказательства существования фотоавтотрофов с самых давних времен (древнейшие организмы из формации Исуа, как мы помним, были именно фотосинтезирующими, а в породах возраста 3,1 млрд лет содержатся остатки хлорофилла – фитан и пристан – и даже неразложившийся цианобактериальный пигмент фикобилин), но гораздо проще отслеживать деятельность фотоавтотрофов по одному из ее побочных продуктов – кислороду.
ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ - могла возникнуть только в форме экосистемы. Где разные её "интермедиаты" - поделили между собой функции продуцентов, консументов и редуцентов.
Из этого следует, что автотрофное и гетеротрофное питание организмов - могло развиваться только параллельно "в связке", во взаимозависимости друг от друга. Как курица и (куриное) яйцо из известной загадки.
Устойчивое существование биосферы возможно только при условии относительной замкнутости биогеохимических циклов. В противном случае живые существа очень быстро израсходуют все ресурсы или отравят себя продуктами собственной жизнедеятельности.
(А. Марков)
Биосферу нашей планеты создали бактерии. Именно они создали кислородную атмосферу (и гидросферу), образовали почву, научились связывать атмосферный азот... Запустили геохимические планетарные циклы. И так далее!
„На заре жизни на Земле существовало лишь прокариотное сообщество, и становление биосферы происходило под действием только бактерий. Все остальные события — лишь модификация биосферной системы, созданной в период исключительного господства „невидимых“ (Г. Заварзин.)
Этапы становления биосферы сейчас выяснены в общих чертах геологами и палеонтологами для 3,8 млрд. лет истории Земли, на протяжении которых прослежена геологическая осадочная летопись. В этих временных рамках можно выделить три этапа:
  1. Прокариотная биосфера до неопротерозойской революции (около 3-1 млрд. лет назад);
  2. Протисты и нетканевые организмы до начала фанерозоя с вендом как переходным периодом и комбинаторным множеством биоразнообразия протист, обусловленным симбиогенезом (1–0,8 млрд. лет назад);
  3. Тканевые организмы фанерозоя (0,6 млрд. лет назад), появление наземной растительности в конце силура — девоне (около 350 млн. лет назад), когда начинает господствовать монофилетический принцип развития биоразнообразия с ветвями растений, грибов, животных.
Итак... Бактерии были первыми и основными... Эукариоты - лишь "поселенцы" бактериального мира.
Во время докембрия организмы и среда развивались в тесной взаимозависимости. Первыми живыми клетками и их сообществами были прокариотические анаэробы. Они жили за счёт сбраживания органических веществ абиогенного синтеза. Их неотделимыми спутниками были хемосинтезирующие бактерии и первые фотосинтетические анаэробные бактерии, использующие как субстрат сероводород и др.
Существенно ограничивала бактериальный мир принципиальная несовместимость строения прокариот с питанием твёрдым субстратом. Проход твёрдой частицы через мембрану нарушал у них работу самой клетки. Поэтому „хищный образ“ жизни был не для прокариот.
Изменения мембранных структур у первых простейших одноклеточных эукариот, способных захватывать твёрдые частицы, стали крупнейшей инновацией (ароморфоз), предшествующей прочим изменениям в архитектуре их клеток. С этого времени оболочки клеток могли перевариваться внутри организмов, и бактерии получили статус „жертв“. И если раньше отмирание прокариот происходило вследствие исключительно внутренних причин, то теперь картина была совершенно иной: на охоту — вернее, на „пастбище“ — отправились первые „бактероядные“ хищники… Эукариоты.
Увеличение размеров протоэукариот, по-видимому, привело к формированию цитоскелета (и актино-миозиновой системы), который, кроме опорной функции, мог обеспечить и двигательную активность (Серавин, 1986 г). Появление цитоскелета, конечно, еще не в той полной и совершенной форме, в которой он обнаруживается у современных эукариот, послужило следующей важной посылкой на пути становления нового уровня организации живого. У имевших его организмов участки поверхностной мембраны могли не только инвагинировать, но и отрываться в виде замкнутых пузырьков. На этой основе развились характерные для клеток современных эукариот механизмы пино- и фагоцитоза
Это кардинальным образом изменило способности организма по части использовании источников питания. Появилась возможность заглатывать крупные частицы пищи и даже другие микроорганизмы, то есть наметился переход к хищничеству.
Это должно было существенно повысить конкурентоспособность протоэукариот, поскольку они сформировали новые экологические ниши - крупных (в масштабах микробных сообществ, естественно), активно перемещающихся хищников и детритофагов
Способность к фаготрофному питанию предопределила возможность появления у протоэукариот внутриклеточных симбионтов. Прокариоты этого делать не могли — лишённые способности заглатывать кого бы то ни было, они не приобрели внутриклеточных эндосимбионтов.
Для эукариот, наоборот, включение в качестве внутриклеточных симбионтов различных прокариотных и эукариотных организмов весьма характерно.
Эукариотная клетка возникла в результате симбиоза архей, как ЯЦК, - с различными прокариотными организмами
Таким образом - именно способность к НОВОМУ типу питания - ФАГОЦИТОЗУ привело к становлению настоящей эукариотической клетки... Половому процессу с ядерной реорганизацией. И современному состоянию живого мира.