Клеточный уровень жизни и макроэлементы - Эволюция состава организмов
Сочетание шести элементов, рассмотренных в предыдущем разделе, могло поддерживать доклеточный уровень жизни. Одноклеточные организмы, судя по всему, возникли на Земле в литорали древнего океана около 3 млрд. лет назад. Их появление знаменовало собой развитие первой системы внутреннего минерального гомеостаза: живое вещество получило возможность отгородиться от внешней среды с помощью созданной клеточной мембраны, отвоевав свою внутреннюю самостоятельность. Для этого потребовалось создание тургорной, буферной системы, которая могла быть обеспечена посредством катионов, концентрация которых в процессе выщелачивания на ранних этапах минеральной эволюции гидросферы достигла оптимальной - Калия, натрия, кальция и магния, а также анионов вулканической деятельности, кроме уже используемых фосфора и серы, - Хлора.
Следует обратить внимание вот на какой аспект. Большинство исследователей, занимающихся химизмом человеческого тела, сравнивают его минеральный состав с минеральным составом современной суши, тогда как 90% эволюции живых организмов прошло в океане. В таблице 3 сравнивается минеральный состав современного океана с минеральным составом крови некоторых животных. В этой таблице приводятся данные, полученные разными исследователями. Очевидно, на основании этих данных можно судить о том, как происходило формирование системы натрий-калиевого насоса в живых клетках.
Таблица 3
Концентрация катионов в морской воде и жидкостях организмов некоторых млекопитающих и птиц, ммоль/кг
Животное |
Ткань |
Концентрация элемента | ||||
Na |
K |
Ca |
Mg |
Отношение Na:K | ||
- |
Морская вода |
460 |
10 |
11 |
55 |
46:1 |
Человек |
Сыворотка |
143,0 |
5,0 |
5,0 |
2,2 |
28,6:1 |
Крыса |
Плазма |
145,0 |
5,3 |
3,1 |
1,6 |
27,3:1 |
Собака |
Сыворотка |
150,5 |
5,3 |
5,3 |
3,7 |
28,4:1 |
Марал |
Сыворотка |
142,8 |
4,8 |
2,0 |
0,6 |
29,7:1 |
Курица |
Сыворотка |
154 |
6,0 |
5,.6 |
2,3 |
25,7:1 |
Судя по всему, если учесть химические свойства элементов, в древнем океане на начальных этапах выщелачивания концентрация калия была выше, чем концентрация натрия. Впоследствии, однако, это соотношение изменилось на противоположное. Оберегающие свой внутренний минеральный гомеостаз клетки "изобрели" фермент, закачивающий внутрь катионы калия и выбрасывающий во внешнюю среду катионы натрия - натрий-калий АТФ-азу. Обратим внимание (см. табл. 3), что в сыворотке крови животных соотношение натрия и калия достаточно стабильно и составляет приблизительно 26-28:1. В современном же океане это соотношение равняется примерно 46:1.
Отсюда можно сделать вывод, что соотношение 26-28:1 Было в океане в момент возникновения многоклеточных форм жизни.
Второй оригинальный вывод касается того, почему в животном мире возник феномен солеедения (потребления хлористого натрия). Дело в том, что в момент дивергенции гетеротрофных клеток на растительные и животные у растительных клеток натрий-калиевый насос сменяется водородной помпой. Другими словами, система натрий - калий, обеспечивающая наряду с прочим проводимость клеточной мембраны, сменяется системой водород - калий. Как следствие (обратимся к табл. 1, в которой приводятся данные о содержании, в частности, этих двух элементов у растительных и животных форм) соотношение калия и натрия равняется 1:1 у животных организмов и 7:1 у организмов растительных (!). Вот почему самыми убежденными солеедами являются травоядные (коровы, овцы, лоси, олени), умеренными солеедами - всеядные животные, употребляющие как растительную, так и животную пищу (медведи, свиньи, обезьяны, человек), а хищники соль в пищу не употребляют, поскольку добывают эти два элемента в оптимальном соотношении (приблизительно 1:1) из тела жертвы.
В природе современные травоядные и некоторые всеядные животные, лишенные источников хлористого натрия (поваренной соли), посещают так называемые зверовые солонцы, являющиеся, по сути, природными ионообменниками, содержащими натрий в достаточных количествах, чтобы удовлетворить их потребности. При исследовании популяций диких и домашних животных, нами были получены данные, подтверждающие эту идею.
Особенно хочется остановиться на роли такого элемента, как Кремний, который также следует включить в рассматриваемую группу элементов. Нет никаких сомнений в том, что этот химический элемент (близкий по своим свойствам к углероду, главным образом с точки зрения способности образовывать аналогичные ковалентные связи) в тот исторический период, когда концентрация кальция в древнем океане не достигла необходимого уровня, выполнял многочисленные функции, в том числе функцию создания первых в истории опорных, скелетных структур у примитивных организмов, пока его не вытеснил более легкий и реакционноспособный кальций.
Можно проследить смену кремния на кальций на нескольких примерах. Как известно, наиболее древние в эволюционном плане губки (примитивнейшие из современных организмов) имеют кремниевый скелет, более продвинутые - кремнероговой, а самые эволюционно продвинутые - кальциевый.
Другой пример - из исторически более поздних времен. Самые древние рыбы - хрящевые и ганоидные (в переводе на современный язык - акулы, скаты, и осетровые). Они эволюционно более древние, и их скелетные структуры обогащены кремнием. У более эволюционно продвинутых рыб - костистых - в основе скелета кальций.
Наконец, о человеке. Биогенетический закон Геккеля гласит, что Онтогенез есть краткое повторение филогенеза. Другими словами, каждый живой организм повторяет изменениями своих черт все эволюционные изменения своих предков. Так вот, в многочисленных исследованиях показано, что наибольшая концентрация кремния имеет место в зародышах человеческого организма, а к моменту рождения она постепенно снижается. И от рождения до старости у человека соотношение кремния и кальция во всех тканях организма, особенно в соединительных, изменяется в пользу кальция. Высокая же концентрация кальция является причиной многих "болезней цивилизации", - хрупкость костей, разрыв связок и т. д.
Таким образом, под общим названием "макроэлементы" можно объединить рассматриваемые в этой главе шесть - Калий, натрий, кальций, магний, хлор, кремний. Они составляют вторую группу.
Похожие статьи
-
Элементы первичной жизни на заре эволюции - Эволюция состава организмов
К органогенам традиционно причисляют, учитывая их общее содержание в живом веществе (98,72 ат%), четыре элемента: Кислород, углерод, водород и азот , -...
-
Микроэлементы: эволюционный аспект - Эволюция состава организмов
Микроэлементы как таковые - наиболее сложный и гетерогенный класс химических элементов. Само их количество, как следует из представленных выше...
-
Брэйн-элементы - Эволюция состава организмов
Имеется целая группа элементов с неизведанными функциями. С достаточно большой степенью осторожности можно говорить об их взаимосвязи с интеллектуальными...
-
Предпосылки к естественной классификации - Эволюция состава организмов
Человечество вообще любит систематизировать полученные знания. Вернее, это диктуется необходимостью, поскольку лишь классификация тех или иных фактов и...
-
Минеральные вещества - Анализ пищевых веществ, необходимых для организма человека
Минеральные, или неорганические, вещества относят к числу не заменимых, они участвуют в жизненно важных процессах, протекающих в организме человека:...
-
Роль живых организмов в эволюции земли - От физики существующего к физике возникающего
Живое вещество биосферы - это активное начало, преобразующее остальные сферы Земли. Эта роль жизни была впервые обоснована В. И.Вернадским. Современная...
-
Особое место при изучении функциональных состояний занимает проблема факторов, определяющих уровень и особенности функционального состояния. Н. Н....
-
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части. Абиотическая часть...
-
Единое древо жизни - Механизмы эволюции
Вся совокупность данных биологии развития, палеонтологии, биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии, молекулярной генетики убедительно...
-
Концепция биохимической эволюции (гипотеза А. И. Опарина) - Развитие понятия "жизнь"
Александр Иванович Опарин был не просто автором концепции физико-химической реконструкции зарождения жизни на Земле, а основоположником целого...
-
На примитивной Земле протекали различные химические процессы, но особую роль играли те из них, в основе которых лежит фосфор. В конечном счете именно с...
-
Алкоголь в организме, Уровень алкоголя в крови - Алкоголь
Примерно 20% любого алкогольного напитка абсорбируется в желудке, а 80% - в кишечнике. Затем спирт разносится кровью по всему телу. Печень разрушает...
-
Пути поступления радионуклидов в организм. Радиоактивные вещества могут проникать в организм животных через легкие при вдыхании загрязненного воздуха;...
-
Фибринолиз., Литература - Понятие клеточного цикла и общая характеристика его основных периодов
Образующийся в результате свертывания крови фибриновый тромб растворяется благодаря действию плазмина -- сериновой протеиназы плазмы крови. В плазме...
-
Человеческий организм представляет собой единое целое, в котором все отдельные системы и органы развиваются и функционируют во взаимной зависимости и...
-
Введение, Белки - Анализ пищевых веществ, необходимых для организма человека
Организм человека состоит из белков (19,6 %), жиров (14,7 %), углеводов (1 %), минеральных веществ (4,9 %), воды (58,8 %), Он постоянно расходует эти...
-
Развитие жизни на земле делят на эоны: криптозой( скрытая жизнь) и фанерозой (явная жизнь). Эоны делятся на периоды, периоды иногда делят на более мелкие...
-
1) рыбы, 2) земноводные, 3) пресмыкающиеся, 4) птицы, 5) в связи с водным образом жизни, 6) в связи с наземным образом жизни, 7) как приспособление к...
-
Итак, материальная, физико-химическая сущность жизни проявляется, прежде всего, в непрерывном обмене веществ и энергии, который происходит между живой...
-
1) [+]под действием звуковых волн барабанная перепонка начинает колебаться, эти колебания передаются через слуховые косточки среднего уха во внутреннее...
-
Гипотезы химической эволюции - Зарождение жизни в горячей воде
Появление в Космосе или на Земле условий для автокаталитического синтеза больших объемов и значительного разнообразия углеродсодержащих молекул, то есть...
-
Клетки и многоклеточный организм - Клеточная теория
Роль отдельных клеток во многоклеточном организме подвергалась неоднократному обсуждению и критике и претерпела наибольшие изменения. Т. Шванн...
-
Звуки преследуют нас всегда, и спастись от них невозможно, потому что матушка-природа об этом, увы, не позаботилась. Кстати, приятные звуки человеческому...
-
Эволюция химического состава атмосферы планеты Земля - Химия атмосферы
Образование Земли было связано с аккумуляцией вещества солнечного газа. Относительно способа аккумуляции единого мнения не существует. Принято считать,...
-
Функции крови: - Транспортная - выражается в том, что кровь переносит (транспортирует) различные вещества: кислород, углекислый газ, питательные...
-
Биохимическая эволюция - Теории возникновения жизни
Среди астрономов, геологов и биологов принято считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5 - 5 млрд. лет. По мнению многих биологов, в прошлом...
-
Нерастворимыми элементами крови являются эритроциты, лейкоциты и тромбоциты [4]. Эритроциты - высокоспециализированные клетки, функцией которых является...
-
Сущность живого, его основные признаки - Развитие понятия "жизнь"
Понятие жизнь совпадает с предметом биологии как целостной научной системы (био-логия - наука о живом). Многие ученые склоняются к мысли о том, что...
-
Как уже отмечалось, наиболее низкоорганизованные формы многоклеточных беспозвоночных стоят на том же уровне психического развития, что и высшие...
-
Жиры - Анализ пищевых веществ, необходимых для организма человека
Жиры - сложные органические соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот, в которых содержатся углерод, водород, кислород. Жиры относят к основным...
-
Энтеросорбент Биокоретрон - Концепция взаимодействия энтеросорбентов с внутренней средой организма
Состоит из экологически чистого природного материала - диатомита, применяется для профилактики микотоксикозов у сельскохозяйственных животных и птиц: -...
-
Содержание понятия функционального состояния Проблема функциональных состояний человека в труде, физиологии, психофизиологии, психологии, педагогике,...
-
Дополнительные положения клеточной теории - Клеточная теория
Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список ее положений часто дополняют и расширяют. Во...
-
Кровь убойных животных - один из важнейших источников высокоценного животного белка. Ее высокая пищевая ценность обусловлена значительным содержанием...
-
Клетка - единая система сопряженных функциональных единиц - Клеточная теория
В начале нашего изложения в согласии с клеточной теорией мы обсуждали первый ее постулат: клетка - наименьшая единица живого. Однако мы знаем о сложности...
-
Клеточная теория - Клеточная теория
Клеточная теория - это обобщенные представления о строении клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов....
-
Жизнь на Земле могла появиться в вулканических озерах - Зарождение жизни в горячей воде
Первые примитивные живые клетки могли появиться в водах пресных озер, которые подогревались и насыщались микроэлементами доисторическими геотермальными...
-
Заключение - Механизмы адаптации организма человека к двигательной нагрузке
По итогам работы, можно сделать следующие выводы. По данным литературного анализа можно заключить, что адаптация в целом и к физическим нагрузкам в...
-
Всякий труд без отдыха не может быть продуктивным, рано или поздно он вызывает утомление. Возникающее умственное утомление может способствовать ухудшению...
-
Основной задачей гигиены является изучение влияния окружающей среды на здоровье и трудоспособность населения. Оно основано на учении И. М.Сеченова и И....
Клеточный уровень жизни и макроэлементы - Эволюция состава организмов