§ 49. Еволюція евкаріотів. Еволюція рослин. Еволюція тварин

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Відомо, що прокаріоти розмножуються бінарним поділом і є одноклітинними або утворюють прості колонії. А ось евкаріоти можуть формувати багатоклітинні організми, різноманітність яких на планеті вражає. Які особливості евкаріотичних клітин дали змогу евкаріотам еволюціонувати саме в такий спосіб і бути такими різноманітними?

Головними особливостями стали поява ядра, розвиненого цитоскелета та мембранних органел. Ядро захистило великий обсяг генів, а мітоз і мейоз забезпечили їх точний розподіл і появу статевого процесу, який постійно створює нові комбінації ознак. Цитоскелет дозволив клітинам змінювати форму, активно рухатися, поглинати поживні речовини шляхом фагоцитозу та міцно з’єднуватися між собою, що уможливило поділ функцій і формування різних тканин.

ПОШУК, ОЦІНЮВАННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ТА ПРЕЗЕНТАЦІЯ ІНФОРМАЦІЇ

Ви вже знаєте про походження мітохондрій із тексту підручника. Зважаючи на власні знання, підготуйте невелику доповідь про другий етап еволюції евкаріотів. Поясніть, чому саме поява мітохондрій дала змогу евкаріотичним клітинам стати такими складними й різноманітними та сприяла формуванню багатоклітинних організмів.

Другий етап еволюції евкаріотів полягав у поглинанні давньою клітиною аеробних протеобактерій, які не були перетравлені, а стали корисними співмешканцями — напівавтономними органелами мітохондріями.

Кисневе розщеплення поживних речовин у мітохондріях виявилося приблизно у 18 разів ефективнішим за безкисневе бродіння і дало клітині колосальну кількість енергії у вигляді АТФ. Завдяки цьому енергетичному стрибку клітини змогли значно збільшитися в розмірах, ускладнити свій геном та підтримувати роботу багатьох органел одночасно. Величезний надлишок вільної енергії зняв обмеження на ріст організмів і дав поштовх виникненню багатоклітинності, де різні групи клітин змогли спеціалізуватися на виконанні окремих функцій.

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Розгляньте малюнки мітохондрії і хлоропласта. Які цитологічні факти підтверджують симбіотичне походження цих органел?

1. Обидві органели мають подвійну мембрану, причому внутрішня мембрана за своїм складом подібна до бактеріальної, а зовнішня утворилася з мембрани клітини-господаря під час поглинання.
2. Вони містять власну замкнену кільцеву молекулу ДНК, не зв’язану з білками-гістонами, що характерно саме для прокаріотів.
3. Усередині них розташовані власні дрібні рибосоми прокаріотичного типу (70S), які самостійно синтезують органелярні білки.
4. Мітохондрії та хлоропласти не створюються клітиною заново, а розмножуються виключно самостійним бінарним поділом навпіл.

Розгляньте світлини. Дізнайтеся більше про реброплавів і губок. Чим вони нагадують найдавніших тварин?

Вони нагадують найдавніших тварин своєю надзвичайно простою анатомічною будовою без складних органів і систем. Губки взагалі не мають справжніх тканин і нервової системи, а реброплави мають лише два шари клітин і просту нервову сітку, що відповідає найпершим викопним багатоклітинним формам докембрійського періоду.

Що спільного та відмінного в будові й життєдіяльності губок і реброплавів?

Які еволюційні переваги мають ці тварини порівняно з попередніми формами, від яких вони походили?

1. Спеціалізація клітин дала змогу набагато ефективніше вловлювати поживу та захищати внутрішнє середовище тіла, ніж це робили поодинокі одноклітинні предки.
2. Більший розмір тіла захистив їх від поїдання дрібними мікроорганізмами.
3. Поява внутрішньої травної порожнини дозволила перетравлювати більші харчові об’єкти.
4. Поява війкових рядів і нервових клітин у реброплавів забезпечила спрямоване пересування у воді та швидку реакцію на здобич.

Підготуйте коротку доповідь про губок і реброплавів.

Губки та реброплави представляють найперші гілки на дереві еволюції тварин, які з’явилися понад 600 мільйонів років тому. Губки пішли шляхом спрощення: вони закріпилися на дні та перетворилися на живі фільтри води, де кожна клітина виконує свою функцію без утворення тканин. Реброплави обрали активний шлях: вони розвинули нервову систему, прозоре драглисте тіло, унікальні клейкі клітини для захоплення планктону та вісім рядів війок, які переливаються всіма кольорами веселки. Обидві групи виявилися настільки успішними, що змогли дожити до наших днів практично без змін, демонструючи перші кроки розвитку тваринного світу на Землі.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Дізнайтеся більше про дивовижних тварин, що пережили всі п’ять основних масових вимирань. Поясніть, чому саме вони змогли це зробити.

⚠️

До тварин, предки яких успішно пройшли крізь усі п’ять найбільших масових вимирань, належать мечохвости, головоногі молюски наутилуси, плечоногі (наприклад, рід лінгула), медузи, губки та мікроскопічні тихоходи.

Ці організми змогли вижити завдяки таким пристосуванням:

1. Вони мешкають у стабільному водному або придонному середовищі, де різкі коливання температури, падіння астероїдів і посухи на поверхні відчувалися набагато слабше.
2. Вони невибагливі в їжі та живляться мулом, падалю, планктоном або органічним детритом, якого завжди вистачає під час кризових періодів.
3. Вони мають здатність уповільнювати обмін речовин і переживати брак кисню або несприятливі умови у стані спокою.
4. Їхня будова є простою та універсальною, тому вони не залежали від якогось одного вузького виду здобичі чи специфічного середовища.

2. Здійсніть прогулянку лісом кам’яновугільного та пермського періодів (див. малюнок під QR-кодом про рослини давніх лісів)! Перекладіть назви рослин, зображених на малюнку.

⚠️

На реконструкції кам’яновугільного та пермського лісу представлені такі вимерлі рослини:

1. Lepidodendron (лепідодендрон) перекладається з давньогрецької як «лускате дерево» через ромбоподібні сліди від листя на корі.
2. Sigillaria (сигілярія) перекладається з латинської мови як «печатка» або «печатне дерево», оскільки рубці від відмерлого листя на прямому стовбурі нагадують круглі відбитки печаток.
3. Calamites (каламіт) походить від грецького слова «очерет», тому що стовбур цього велетенського деревоподібного хвоща був порожнистим і членистим.
4. Cordaites (кордаїт) названий на честь дослідника Августа Корди й являє собою давнє голонасінне дерево з довгим шкірястим листям.
5. Sphenophyllum (сфенофіл, або клинолист) перекладається як «клиноподібний листок» через форму листя, що розташовувалося кільцями.
6. Medullosa (медулоза) походить від латинського слова «серцевина» й належить до насінних папоротей, що поєднували листя папороті з насінним способом розмноження.

Дізнайтеся більше про якусь із них, яка вам найбільше сподобалася. Розкажіть про неї однокласникам / однокласницям.

Найбільше вражає деревоподібний плаун лепідодендрон.

Він виростав до 30–40 метрів у висоту, а товщина його стовбура біля основи сягала двох метрів. Дерево росло дуже швидко за 10–15 років, на верхівці утворювало крону з довгим вузьким листям і величезними стробілами (шишками зі спорами), після дозрівання яких одразу гинуло. Його кора була повністю вкрита характерним лускатим візерунком, завдяки чому відбитки стовбурів лепідодендронів шахтарі століттями знаходять у вугільних пластах.

Зробіть висновки щодо ролі цього лісу в еволюції планети.

1. Бурхливий фотосинтез цих лісів наситив атмосферу рекордною кількістю кисню (до 35%), що зміцнило озоновий шар, зумовило гігантизм стародавніх членистоногих і прискорило вихід хребетних тварин на суходіл.
2. Величезна біомаса відмерлих стовбурів не встигала перегнивати в болотах і без доступу повітря законсервувала мільярди тонн вуглецю, утворивши глобальні поклади кам’яного вугілля нашої планети.
3. Вилучення вуглецю з атмосфери спричинило похолодання та осушення клімату в пермському періоді, що змусило вологолюбні спорові ліси відступити й відкрило шлях еволюції насінних рослин та перших рептилій.