Абиогенез биогенез зарождения жизни теории. В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения. Таким образом, проблема биогенеза или абиогенеза, активно обсуждавшаяся и предшественниками, и современниками Дарвина, вряд ли может войти в круг тех направлений, синтез которых привел к становлению дарвинизма. Группа ученых университета Дуйсбурга-Эссена в земле Северный Рейн-Вестфалия, ФРГ в ходе лабораторных экспериментов создали условия, в которых появилась первая, примитивная форма жизни, доказывая тем самым абиогенез.
Разница между абиогенезом и биогенезом
- Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко
- Биогенез - Biogenesis
- Абиогенез - это что такое?
- Теория биогенеза и абиогенеза презентация
- Биогенез и абиогенез презентация
Теория биогенеза
Суть эксперимента такова: в лабораторной емкости были воспроизведены условия, которые были на Земле 3,8 миллиардов лет назад в земной коре. Емкость была наполнена жидкостью, состав которой соответствовал «первичному бульону» раствор множества микроэлементов, необходимых для появления органических веществ. Температура жидкости варьировалась от 40 — 80 градусов Цельсия при повышенном давлении. Ученые предполагают, что именно в таких условиях зародилась жизнь на Земле. Со временем, в емкости стали образовываться везикулы, при чем некоторые из них пережили смену поколений вобрав в себя элементы химического состава первичного «бульона». Далее, ученые стали разрушать некоторые везикулы для проверки передачи наследственной информации.
Непрерывность биологического движения особенно очевидна в наследственности. В этом процессе само продление времени или его течение постоянно обновляется и никогда не прекращается. Вернадский глубоко ценил мысли о непрерывности жизни путем сохранения прошлого, когда в 1925 году он начал воспроизводить организмы. Основываясь на многих фактах, он вывел эмпирическую формулу для размножения, общую для бактерий, растений и животных. Оказалось, что скорость передачи жизни не зависит от условий окружающей среды. Размножение вполне может прекратиться, например, из-за недостатка питания и многих других несчастных случаев. Но существует, как мы бы сказали сегодня, программа селекции, определяемая чисто генетической причиной. Таким образом, Вернадский нашел мировые константы, имеющие объективный и абсолютный характер. Изучая Землю, мы обязаны распространить основные особенности ее строения на астрономические тела того же класса. В Солнечной системе к ним относятся планеты земной группы. Общие и наиболее важные особенности их структуры будут заключаться в следующем, говорил Вернадский: они являются твердыми, холодными телами вращения, все имеют геологические оболочки, в первую очередь атмосферу; все они индивидуально различны, и их планетарные оболочки физически и химически различны; для двух планет — Венеры и Марса — мы можем предположить наличие биосферы; атмосферные газы всех планет имеют биогенное происхождение; Отсюда следует, что планеты-гиганты солнечной системы не являются планетами, подчеркивает Вернадский. Они имеют разный состав и структуру. Креационизм Определение 3 Креационизм — это название, данное вере в то, что история сотворения мира в книге Бытия является буквальной правдой о том, как возник мир. Согласно христианским креационистам, Вселенная и все в ней было создано Богом за шесть дней, в то время, которое, по подсчетам библеистов, было чуть более 6000 лет назад. Вплоть до конца XIX века было вполне возможно верить в научную картину мира, а также в библейскую историю сотворения мира, потому что сама наука не имела никакого конкретного представления о сотворении мира. Но за последние 150 лет ученые постепенно собрали воедино свои собственные представления о том, как зародилась жизнь и Вселенная. Эти рассказы существенно отличаются от буквального повествования в книге Бытия. Он выдвинул теорию о том, что вся жизнь развивается в результате процессов «естественного отбора». Согласно Дарвину, жизнь началась с очень простых существ, которые постепенно эволюционировали в течение миллионов лет в более сложные формы. В конце концов этот процесс привел к появлению людей. Точно так же в XX веке физики и космологи разработали научное объяснение того, как возникла Вселенная. В этом рассказе говорится, что в самом начале — в момент большого взрыва — Вселенная возникла в очень простом состоянии, которое постепенно эволюционировало в течение миллионов лет во все более сложные формы. Опять же, этот процесс происходил не за неделю, а в течение чрезвычайно длительных периодов времени. Научные объяснения биологической и космологической эволюции подкрепляются огромным количеством доказательств и данных. Однако креационисты отвергают это доказательство. Ученые-креационисты стремятся продемонстрировать с помощью методов самой науки, что их теория о происхождении мира по существу верна.
Температура жидкости варьировалась от 40 — 80 градусов Цельсия при повышенном давлении. Ученые предполагают, что именно в таких условиях зародилась жизнь на Земле. Со временем, в емкости стали образовываться везикулы, при чем некоторые из них пережили смену поколений вобрав в себя элементы химического состава первичного «бульона». Далее, ученые стали разрушать некоторые везикулы для проверки передачи наследственной информации. Оказалось, что каждое следующее поколение, пришедшее на смену уничтоженного, принимало в свой состав белковую структуру предков, что говорит о классической наследственности. В голове прочно засела связь первичного океана и появления жизни.
Луи Пастер эксперименты Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине 19 века, ему удалось полностью исключить концепцию спонтанного зарождения. Эти свидетельства смогли убедить исследователей в том, что вся жизнь происходит от другого существующего ранее живого существа, и поддержали теорию биогенеза. В гениальном эксперименте использовались бутылки с лебединым горлышком. По мере того, как мы поднимаемся на горлышко колбы S-образной формы, она становится все уже и уже. В каждую из этих колб Пастер поместил равное количество питательного бульона. Содержимое нагревали до кипения, чтобы уничтожить присутствующие в нем микроорганизмы. Полученные результаты: Со временем в колбах не было обнаружено никаких организмов. Пастер разрезал пробирку в одной из колб и быстро начал процесс разложения, заражаясь микроорганизмами из окружающей среды. Таким образом, можно было доказать неопровержимыми доказательствами, благодаря Реди и, наконец, Пастеру, что жизнь происходит из жизни, принцип, который резюмируется в известной латинской фразе: Omne vivum ex vivo «вся жизнь происходит из жизни». Но откуда появилось первое живое существо? Вернемся к нашему первоначальному вопросу. Сегодня широко известно, что живые организмы происходят только от других организмов - например, вы произошли от своей матери, а ваше домашнее животное тоже родилось от их матери. Но давайте вернемся к примитивной среде, в которой зародилась жизнь. В настоящее время биологи поддерживают гипотезу о том, что жизнь на Земле возникла из неживых веществ, которые образовали молекулярные агрегаты. Эти агрегаты сумели адекватно воспроизвести и развить метаболизм - замечательные характеристики существ, которых мы считаем «живыми». Однако мы уже собрали доказательства того, что живое не может возникнуть из неживой материи. Так как же разрешить этот очевидный парадокс? Ранняя атмосфера Земли сильно отличалась от нынешней. Концентрация кислорода была чрезвычайно низкой, наблюдались молнии, вулканическая активность, постоянная бомбардировка метеоритами и приход ультрафиолетового излучения был более интенсивным. В этих условиях могла произойти химическая эволюция, которая по прошествии значительного периода времени привела к появлению первых форм жизни.
Подтверждение теории абиогенеза
- Что такое абиогенез? Сущность гипотезы, сторонники концепции и эксперименты
- Смысл современности
- 1С:Урок - Биогенез и абиогенез
- Немного теории
Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко
Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез. Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом. две основные концепции, объясняющие происхождение жизни на Земле.
Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
| Основные этапы абиогенеза | Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле. |
| Презентация, доклад Представления о возникновении жизни на Земле | Основное различие между абиогенезом и биогенезом состоит в том, что абиогенез не был доказан научными экспериментами, тогда как биогенез был доказан научными экспериментами. |
| Презентация Представления о возникновении жизни на Земле доклад, проект | биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. |
| Биогенез и Абиогенез. — Религия и вера (Лёха Тканев) — NewsLand | две теории биологии, которые по-разному объясняют возникновение живых существ. |
| Теория биогенеза | До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез. |
Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. абиогенез и биогенез сборник картинок | Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. После своего возникновения Земля представляла знойную и горячую сферу без жизни. Спустя же 4,5 миллиарда лет фауна и флора оказались представлены многочисленными формами ныне живущих организмов. АБИОГЕНЕЗ — (от а и биогенез), термин относится к теории происхождения жизни на Земле: процесс образования органических соединений в условиях первичной бескислородной атмосферы в результате неорганических (абиологич.) реакций, т. е. без участия живых.
Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле
В этой области всё является предположением. Доступные факты не дают основания постулировать, что на этой планете возникли клетки». Green D. Molecular insights into the living process.
Morowitz H. Energy flow in biology: biological organization as a problem in thermal physics. Компоненты живой клетки, функционируя как единое целое, находятся в сложном взаимодействии друг с другом.
В клетках белковые молекулы образуются в результате реакций матричного синтеза, которые протекают в соответствии с информацией, заложенной в молекуле ДНК. В этом сложном процессе может участвовать несколько сот специфических белков, и отсутствие одного из них делает матричный синтез просто невозможным. В свою очередь, белки участвуют в процессах биосинтеза нуклеиновых кислот.
Таким образом, для синтеза белков в клетках нужны нуклеиновые кислоты, а для биосинтеза нуклеиновых кислот - белки. Как разрешить это противоречие? Высказывались предположения, что первыми могли возникнуть самовоспроизводящиеся РНК.
Но никаких экспериментальных подтверждений получено до сих пор не было. Нобелевский лауреат биохимик Христиан де Дюв говорит по этому поводу следующее: «Попытки создать - при тщательной разработке и технической поддержке, которой не мог похвастаться первичный мир - молекулу РНК, способную катализировать самовоспроизведение, пока не увенчались успехом». De Duve C.
The beginning of life on earth. Почему же до сих пор так и не получили такую РНК? Крупный российский биохимик Александр Спирин утверждает: «Я глубоко убеждён, что «перебором», путём эволюции невозможно получить сложный прибор...
Это таинственное, я бы сказал, «божественное» соединение - РНК, центральное звено живой материи, не могло появиться в результате эволюции. Она либо есть, либо её нет. Она настолько совершенна, что должна была быть создана некой системой, способной изобретать».
Так существовал ли первобытный бульон?
Теория Опарина-Холдейна : Процессы возникновения жизни делятся на три этапа: 1 Абиогенное возникновение биологических мономеров. Образование первичного бульона.
Их можно разделить на две группы: теории биогенеза происхождение живого от живого и абиогенеза происхождение живого из неживого. Теория стационарного состояния: Сторонники этой теории Вернадский утверждали, что Земля и жизнь на ней никогда не возникали, а существовали вечно.
У всех живых существ есть два возможных пути развития: поддержание численности или вымирание 3.
В конце концов, простые органические соединения были сформированы и связаны с образованием сложных молекул, таких как аминокислоты. Аминокислоты являются строительными блоками белков, которые составляют основу органических процессов. Аминокислоты могли бы объединиться в белковые цепи. Эти белки могли стать самовоспроизводящимися и сформировать основу для простых форм жизни. Такой процесс не может иметь место на Земле сегодня, потому что необходимые условия больше не существуют. Создание органических молекул предполагает наличие теплого бульона, который содержит вещества, необходимые для появления этих органических молекул. Элементы и простые соединения, такие как водород, углерод, фосфаты и сахара, должны присутствовать вместе. Подобные условия могли существовать 3,5 миллиона лет назад, когда считалось, что жизнь на Земле началась.
Абиогенез подробно описывает механизмы того, как это могло произойти. Материалы по теме: Луи Пастер: биография, изобретения, эксперименты и факты Абиогенез не спонтанное поколение Как абиогенез, так и спонтанное поколение предполагают, что жизнь может происходят из неживой материи, но детали двух совершенно разные. В то время как абиогенез является достоверной теорией, которая не была опровергнута, самопроизвольная генерация является устаревшей верой, которая, как было показано, неверна. Эти две теории отличаются тремя основными способами.
Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле
Появление жизни на Земле с помощью комет и метеоритов Чаттерджи полагает, что из-за постоянных «атак» метеоритов на Землю в океане зародилась жизнь в виде первых простейших организмов. На эту тему проводилось множество различных исследований, которые утверждают, что воды на Земле намного больше, чем должно было быть. Ученые связывают это именно с падением метеоритов, прилетевших на нашу планету из облака Оорта. Обледенелые кометы врезались в поверхность планеты, таяли и пополняли ее водой. Панспермия Долгие столетия люди пытались понять, как появилась жизнь на Земле. Не то что бы на все остальные вопросы уже найдены ответы, просто этот — один из самых интересных. По этой теме было представлено множество предположений, в том числе теория панспермии. Она заключается в том, что жизнь на нашей планете не появилась, а просто эволюционировала, так как на ней сформировались идеальные условия для этого. Где же эта самая жизнь тогда зародилась? В космосе.
Согласно теории панспермии, в космосе существуют некоторые простейшие формы жизни, которые могут продолжать существовать даже в вакууме, при экстремально низких температурах и постоянном воздействии радиации. Эти организмы получили название экстремофилы. Они оседают где-то в облаках космической пыли, на астероидах и прочих каменистых объектах, которые переносят их по космосу. Падая вместе с метеоритом на поверхность очередной планеты, эти организмы могут начать эволюционировать, если там существуют подходящие для этого условия. На Земле они как раз и есть. Теория панспермии Ученые, занимающиеся этим вопросом, долго исследуют различные космические тела на предмет наличия там подходящих условий для существования подобных организмов. И некоторые исследования состава метеоритов и прочих подобных объектов действительно косвенно подтверждают вероятность этой теории. Поэтому, возможно, жизнь на нашу планету «занесли» из космоса. Биогенез и абиогенез Биогенез и абиогенез — две стороны одной медали.
Первая теория утверждает, что все живые организмы на Земле произошли от простейших существ, то есть от уже живых. Вторая же говорит, что жизнь появилась из неорганической материи, которая вследствие химических реакций получила возможность эволюционировать. Теория абиогенеза даже получила некоторые косвенные доказательства в пятидесятых годах прошлого века в результате эксперимента американских ученых Стэнли Миллера и Гарольда Юри. Он получил соответствующее название — «Эксперимент Миллера — Юри». В ходе работы исследователи пропускали электрические разряды сквозь смесь газов, в результате получив несколько аминокислот, которые являются основным строительным материалом для клеток живых организмов. Они предположили, что в подобных условиях вполне могли появиться простейшие органические соединения, которые в свою очередь стали материалом для формирования первых живых организмов. Креационизм Гипотеза того, что жизнь на Земле создана «высшими силами» не нова. Согласно учению креационизма, все живое создал Бог Творец, святой дух и т. Исключением не стали и люди.
Никакой эволюции жизни в этом случае не рассматривается — люди появились сразу такими, какие они есть сейчас. Первых людей, созданных Творцом, звали Адам и Ева. Из земного праха Бог создал мужчину, а потом отнял у него одно ребро и сотворил из него женщину.
Биогенез, с другой стороны, утверждает, что живые существа возникают из других воспроизводимых живых существ. Теория абиогенеза Абиогенез, также называемый Теорией Спонтанного Поколения, определил, что живые существа происходят из безжизненных веществ и процессов разложения. Органические реакции разложения материи могут породить формы жизни, которые называются жизненной силой. Например, считалось, что крысы появились из загрязненных тканей, а лягушки - из грязи во влажной среде. Однако в настоящее время известно, что эта жизненная сила, по сути, является химической реакцией органических соединений.
Теория перестала иметь смысл в исследованиях ученого Франческо Рейде, который смог доказать, что личинки, обнаруженные в разлагающихся трупах, не возникли спонтанно.
В 1745 году Джон Нидхэм, английский биолог и римско-католический священник, добавил куриный бульон в неоткрытую кипяченую банку, которая, как он надеялся, затем наблюдала рост микробов, указывая на это как на пример спонтанного зарождения. В 1768 году Лаззаро Спалланцани повторил тот же эксперимент, но удалил из колбы весь воздух, и микробы не выросли внутри нее. Это, должно быть, был один из старейших экспериментов, окончательно опровергающих спонтанное зарождение, но идея о том, что спонтанное зарождение было ложным, в то время не получила распространения. Переходя к 1859 году, французский биолог Луи Пастер окончательно опроверг спонтанное зарождение. Он варил говяжий бульон в бутылке с гусиной шеей. Гусиная шея позволяла летать в воздухе, но не позволяла, как говорили рассуждать, крошечные частицы воздуха. Эксперимент показал, что рост микробов в баллоне не происходил до тех пор, пока баллон не вращался так, что частицы могли выпасть из кривых, и в этот момент водяное пятно быстро становилось мутным, что указывало на присутствие микроорганизмов.
Спустя 2000 лет теория спонтанного зарождения биогенеза была окончательно остановлена. Сегодня на смену ей пришла клеточная биология и репродуктивная биология. Биогенез - Теория Втеория абиогенеза был подвергнут сомнению итальянским физиком Франческо Реди в столетии. XVII 1668 г. XVIII 1776 г. Только в 1862 году, когда французский химик Луа Пастер провел эксперименты, доказавшие отсутствие самозарождения, Теория абиогенеза уступила место теории биогенеза, которую защищал Реди. Он работал со стерилизованными воздушными шарами, куда помещал питательный бульон. После этого он нагрел горлышко воздушного шара, придав ему несколько изгибов.
Затем питательную жидкость кипятили. При охлаждении водяные пары конденсировались на изгибах воздушного шара «лебединая шея», препятствуя проникновению пыли и микробов. Позже он обнаружил, что воздушные шары не отображают жизни. Затем он сломал трубки некоторых воздушных шаров и обнаружил, что через 24 часа питательный бульон был покрыт микробами, в то время как в целых шариках все еще не было жизни. Пастер показал, что воздух является источником микроорганизмов. Благодаря этому опыту теория биогенеза была окончательно «навязана», а критика, которую сделали защитники абиогенеза, заявив, что кипячение питательного бульона разрушило его действующее начало, была брошена на землю ». Биогенез - Концепции Раньше популярным было понятие самозарождения.
Термостойкость этих сред, защита, которую они обеспечивают от внезапных изменений, и постоянный поток газов - вот некоторые из положительных качеств, которые делают морское дно и вулканические дымоходы подходящими средами для возникновения жизни.. Термины биогенез и абиогенез В 1974 году известный исследователь Карл Саган опубликовал статью, разъясняющую использование терминов биогенез и абиогенез. По словам Сагана, оба термина были неправильно использованы в статьях, связанных с объяснениями происхождения первых живых форм. Среди этих ошибок - использование термина биогенез в качестве собственного антонима. Таким образом, биогенез используется для описания происхождения жизни от других живых форм, тогда как абиогенез относится к происхождению жизни из неживой материи.. В этом смысле современный биохимический путь считается биогенным, а пребиологический метаболический путь - абиогенным. Поэтому необходимо уделить особое внимание использованию обоих терминов.. Пролог: структура и организация носителей информации Прежде чем перейти к химическим реакциям получения органических соединений, мы изучим молекулы, условия абиогенного синтеза которых будем искать большую часть статьи. Нуклеиновые кислоты делятся на дезоксирибонуклеиновые ДНК — находятся в хромосомах, митохондриях, хлоропластах, нуклеоидах и рибонуклеиновые РНК — транспортирующие генетическую информацию, обеспечивающие синтез белка, регуляцию генов и сплайсинг. При построении нуклеиновых кислот рибоза связывается с одним азотистым основанием, образуя молекулу нуклеозида. Такое соединение, вместе с фосфатными группами, образует уже молекулы нуклеотидов рис. Из них и строятся нуклеиновые кислоты присоединением новых нуклеотидов, где две фосфатные группы отделяются, а третья входит в состав цепи [3]. Моносахариды рибоза и дезоксирибоза, как компоненты сахарофосфатного скелета, являются альдозами из-за своей открытой альдегидной группы, с формулами С5H10O5 и С5H10O4. Дезоксирибоза отличается от рибозы лишь отсутствием гидроксильной группы, поэтому у неё она заменена атомом водорода. Производные пурина: Пиримидиновые производные: Таблица 1. Азотистые основания Фосфатные группы, которые обеспечивают образование фосфодиэфирной связи с другими нуклеотидами, представлены солями фосфорных кислот P-O-P связь и метиленом СН2 , связывающим фосфатные группы с сахаридами. При движении магмы в ядре магнитное поле благоприятствовало осаждению карбонатов и сдерживало целостность атмосферы [1]. Барьер из озона, образовавшийся в процессе реакции действия ультрафиолета фотолиза , создал нужный тепловой баланс к концу архейского эона [2]. Опарин и Д. Холдейн работали над концепцией коацервата. Их интересовало то, каким образом синтезируется сложная органика при разрядах молний, ультрафиолета и извержений вулканов [4]. Идея частично подтвердилась Г. Юри и С. Смесь соединений, имитирующих древнюю атмосферу, запаивалась в замкнутой установке и в колбу с водой пропускали электрический ток. Спустя две недели, на протяжении которых им периодически приходилось наблюдать за реакциями через стекло, они вскрыли колбу и выяснили, что теперь в ней присутствовали аминокислоты, сахара и органические кислоты [5]. Эксперимент показал реальность синтеза сложной органики из более простых химических веществ. Последующие эксперименты синтезировали производные пурина таблица 1 и расширили список получаемых аминокислот. Казалось бы, вот же переход от химической эволюции к биологической. Но как это бывает, бронежилет теории не выдерживает обстрела реальности — концепция коацервата имела серьёзные недостатки. Реакция соединения аминокислот в белок или нуклеотиды происходит с выделением воды, и длинные молекулы подвержены распаду [1]. Ещё одной проблемой стал способ размещения вокруг атома углерода связей, которые являются взаимно-зеркальными — хиральными [6]. Аминокислоты чаще представлены левыми изомерами, а рибозы — правыми. Такая характеристика нуклеотидов придаёт спиральную структуру ДНК и РНК, но в синтезе из простых соединений получается равное количество изомеров, поэтому белки такой смеси не способны функционировать. Если железа много в неживой природе, то меди с марганцем и цинком — не особенно. Парадоксально, но все они содержатся в клетках в намного большей концентрации, чем во внешней среде. Перечисленные металлы характерны в обильном количестве для гидротермальных источников, с которых мы начнём поиск условий для абиогенного синтеза органических соединений. Воды источников имеют чёрный цвет благодаря сульфидам, сероводороду и другими взвесям [10]. После контакта с океаном гидротермальные воды охлаждаются, а соединения железа, меди и никеля выпадают в осадок. При дальнейшем остывании вод сульфиды цинка и марганца осаждаются на уже сформированный рельеф. Сульфиды цинка способны к фотохимическому восстановлению, поглощая ультрафиолет и фосфоресцируя. В таком состоянии возбуждённый электрон восстанавливает соединения диоксида углерода до муравьиной и других органических кислот, а при ультрафиолете восстанавливает азот до аммиака. При этом он защищает органические молекулы от ультрафиолета эффективней слоя воды в десятки метров. Именно поэтому первые организмы могли укрываться в минеральных осадках, имея доступ к продуктам фотохимических реакций [1]. Осадки образуются из мелких частиц и имеют много пор. Подобные условия являются удобными для репликации органики из-за относительной изоляции. Откладывающиеся сульфидные минералы становятся катализаторами химических реакций для синтеза органических соединений [11]. Градиенты температур разделяют хиральные формы соединений.
Биогенез: характеристика и теория
Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты вместо цианоацетилена. Всего из четырёх простых соединений получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот. Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках. Этот момент станет сюжетной пружиной повествования. В условиях липидно-нуклеотидного раствора уже рассмотренных грязевых котлов образуются последовательности РНК в 50-100 нуклеотидов. Липиды, к которым мы вернёмся позже, при высыхании образуют слои и длинные цилиндры, где последовательности РНК упорядоченно накапливаются и сохраняют подвижность. При естественном отборе преимущество получают те последовательности, которые служат фрагментами для создания собственных копий — палиндромные цепи РНК [21].
Эта идея А. Маркова превращает необходимость фрагментов в фактор естественного отбора, который может привести к образованию рибозима среди длинных палиндромных молекул. Это частично подтверждает геноцентричный взгляд на эволюцию Ричарда Докинза [22], ведь палиндромный способ упаковки молекул наблюдается и в последовательностях соединений нынешних транспортных РНК. На начальных этапах РНК были доступны многие активные одноуглеродные соединения: Муравьиная кислота образуется при фотосинтезе на сульфиде цинка и выносится геотермальными источниками после реакций воды с базальтами. Формальдегид опадает с дождями, возникая при фотолизе метана. Угарный газ выделяется в составе газов вулкана.
Все три случая рассмотрены ранее и внимательный читатель вспомнит их, но именно диоксид углерода стал конечным нужным соединением. Хотя его восстановление без качественных катализаторов медленное, мы помним, что при абиогенном восстановлении реакция происходит под действием ультрафиолета или температуры. Выбор между способами использования углерода в обмене веществ зависит от среды. Рибулозо-монофосфатный цикл питаемый формальдегидом [23] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов таблица 1 , предполагает формирование этой реакции до появления ферментов фиксации диоксида углерода. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода. Вследствие этого, одна сторона молекулы несёт положительный заряд, а другая — отрицательный [27].
Поэтому вещества с полярными молекулами гидрофильные притягиваются и смешиваются с водой, а неполярные молекулы гидрофобные — нет [28]. В живых организмах клетки окружены мембраной из двух слоёв липидов, при смешивании их молекул в воде получается эмульсионная взвесь, а не растворение [29]. Наружная сторона мембраны несёт положительный заряд, а внутренняя — отрицательный. Такой электрический потенциал используется при передаче и хранении энергии, а также транспорта веществ вместе с протонами для компенсации заряда мембраны [30][31]. Реакция превращения рибозы в дезоксирибозу связана с образованием опасных радикалов, поэтому рибозимы не могут её осуществлять. Реакцию проводят ферменты — большие белки, для кодирования которых нужны минимум тысячи нуклеотидов.
Эволюция предковых образований клеток тесно связана с вирусами. Так, П. Фортер считает главной стадией жизни вируса — её активную часть в заражённой клетке [24]. Вирусы образуют кластеры сочетающие клеточные и вирусные белки, где клетки синтезируют копии вируса при контроле вирусного генома. При этом, смена геномного материала сопровождается преобразованием фермента отвечающего за копирование — полимеразы. Согласно идее П.
Фортера, эти реакции происходили в вирусах, а выгодой стало прохождение защитных систем клетки [25]. Белки стали промежуточным звеном построения липидной оболочки, а эволюция плоских структур РНК, превратила их в трёхмерные скопления покрытые мембраной [26]. Независимость от сульфида цинка была ещё невозможна, но появились пузыревидные структуры напоминающие вирусы не только механизмами репликации, но и размерами геномов. Эти кислоты использовали протоклетки позволяющие увеличивать размер и стабильность генома. Изобретение ДНК и совершенствование её копирования во множестве линий вирусов, привело к обильному разнообразию ферментов работающих с ней. Углубляясь в опыт прошлых глав, можно подытожить — надёжная репликация ДНК знаменует скорое объединение генетических элементов в большие геномы и последующий исход из источников возникновения не заставит себя ждать.
Форму эукариота поддерживает цитоскелет из тонких и толстых белковых трубочек, а моторные белки перемещают компоненты клетки и обеспечивают её подвижность. Деление и слияние мембран регулируется специальными белками. Благодаря этому, большинство эукариот способны к фагоцитозу — поглощению частиц внешней среды внутрь. Ещё одними важными органеллами являются митохондрии, которые имеют собственную генетическую систему. Их сходство с аэробными бактериями и пластидами стало первым этапом понимания происхождения эукариот. Пластиды и митохондрии образуются только в процессе деления, указывающего на происхождение от бактериальных симбионтов попавших в цитоплазму [34].
В 2015 году найдены археи близкие к эукариотам во множестве компонентов рис. Экспедиция, изучавшая геотермальные поля в Северной Атлантике, после сбора осадков населённых бактериями и археями, провела анализ их ДНК. Он показал преобладание в той локации вида архей относящегося к некультивируемой группе глубоководных архей deep-sea Archaea group [35]. После сбора и прочтения генома средствами вычислительной биологии, установленный вид оказался ближе к эукариотам, чем все известные ранее.
Абиогенез - процесс превращения неживой природы в живую Биогенез - образование органических соединений живыми организмами. Коацерваты - от лат. Коацервация — расслоение коллоидной системы с образованием коллоидных скоплений коацерватов в виде двух жидких слоев или капель Открытые системы - организмы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды они обменивается веществом и энергией с внешним по отношению к системе миром Первичная атмосфера Земли - газовая оболочка, состоящая из метана, аммиака и углекислого газа, окружающая планету Земля, одна из геосфер. Пробионты или протобионты: от греч. Основная и дополнительная литература по теме урока точные библиографические данные с указанием страниц ; Обязательная литература: Учебник «Биология. Беляева и профессора Г. Дымшиц и О. Дополнительные источники: 1. Красновидова, С. Павлов, А. Павлов, - М.
Она была озаглавлена «Возникновение жизни» и вышла в 1924 году. Хорошие идеи порой витают в воздухе — и потому могут прийти разом в две светлые головы или более. Так случилось и в этот раз — спустя всего пять лет ничего не знавший об Опарине британский эволюционист и генетик Джон Бердон Сандерсон Холдейн или попросту JBS опубликовал собственную, очень близкую гипотезу абиогенеза. Однако в ней больший акцент сделан на самокопирование протоклеток, а не их обмен веществ. С тех пор эта гипотеза носит имена обоих ученых, Опарина—Холдейна. Таковы первые научные хотя и чрезвычайно наивные по современным меркам взгляды не абиогенез. Однако именно они вдохновили множество других, более сложных гипотез, и в самом скором времени — один простой эксперимент, ставший легендарным. В 1952 году совсем юный и не слишком успешный аспирант Стенли Миллер под руководством нобелевского лауреата Гарольда Юри решил воссоздать в лаборатории условия на юной Земле. Для этого потребовались всего лишь две запаянные колбы, две трубки, нагреватель и генератор электрических разрядов. За считанные часы и дни из метана, воды, водорода, аммиака и угарного газа самых что ни на есть неорганических соединений экспериментаторы получили целый ряд аминокислот — тех самых, из которых состоят все белки. Однако сейчас понятно, что эффектный и чрезвычайно удачный эксперимент Миллера—Юри не воспроизводит условия на ранней Земле. Первичная атмосфера не была настолько восстановительной и имела другой газовый состав. Значит, и простого образования аминокислотного коктейля на ней скорее всего не происходило. Тот стремился вывести простую методологию Миллера и Юри «нагреть и посмотреть, что выйдет» на следующий уровень и добиться самопроизвольной сборки белков из свободных аминокислот. Полученные протеиноиды Фокса обладали целым рядом удивительных свойств, в том числе ускоряли химические реакции, однако они очень мало походили на белки и едва ли были прародителями живой клетки. Тем временем биология перешла на новый уровень развития: в 1953 году мир узнал о структуре и механизмах работы ДНК — главного хранилища генетической информации и основе всего живого. Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы… В итоге в рядах исследователей абиогенеза, который ранее казался простым и почти понятым процессом, наступил хаос и даже раскол.
Среди наиболее выдающихся экспериментов, в которых удалось дискредитировать абиогенез, - работы Франческо Реди и Луи Пастера.. Опыты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, который интересовался спонтанным поколением жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых опытов, чтобы продемонстрировать, что жизнь может появиться только из существующей жизни.. Дизайн эксперимента включал в себя серию банок с кусочками мяса внутри и запечатанных марлей. Роль марли состояла в том, чтобы позволить входу воздуха, исключая любое насекомое, которое могло войти и поместить их яйца. Действительно, в банках, покрытых марлей, никаких следов животных обнаружено не было, и яйца мух оказались на поверхности марли. Однако для сторонников самозарождения этого доказательства было недостаточно, чтобы исключить его - до прибытия Пастера. Эксперименты Луи Пастера Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине девятнадцатого века, когда ему удалось полностью устранить концепцию самозарождения. Эти свидетельства сумели убедить исследователей в том, что вся жизнь происходит из другого существующего ранее существа, и поддержали теорию биогенеза.. В гениальном эксперименте использовались бутылки с лебединой шеей. Когда мы поднимаемся в горловине колбы в форме буквы «S», она становится все более узкой. В каждую из этих колб Пастера включали равные количества питательного бульона. Содержимое нагревали до кипения, чтобы добиться уничтожения присутствующих там микроорганизмов.. Пастер разрезал трубку в одной из колб и быстро начал процесс разложения, становясь загрязненным микроорганизмами из окружающей среды. Таким образом, благодаря Redi и, наконец, Пастеру можно убедительно доказать, что жизнь происходит от жизни, принцип, который резюмируется известной латинской фразой: Omne vivum ex vivo «Вся жизнь исходит от жизни». Но откуда появилось первое живое существо?? Давайте вернемся к нашему первоначальному вопросу. Сегодня широко известно, что живые организмы происходят только от других организмов - например, вы пришли от своей матери, и ваш питомец, в равной степени, родился от их соответствующей матери. Но давайте перенесем этот вопрос в первобытную среду, где произошло начало жизни. В настоящее время биологи поддерживают гипотезу о том, что жизнь на Земле развивалась из неживых веществ, которые образовывали молекулярные агрегаты.
Комментарии
- 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез — ЭкзаменТВ
- 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез
- Абиогенез и алгоритмы естественного отбора / Хабр
- Теория биогенеза
- Похожие презентации
- Биогенез: характеристика и теория - Наука - 2024
Основные сведения о происхождении жизни в биологии
две основные концепции, объясняющие происхождение жизни на Земле. Теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с уже существующих живых существ. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез. Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом.
Возникновение жизни на Земле
Это привело к образованию первых водоемов. Температура все снижалась, сильные дожди не прекращались, воды становилось все больше, и начался огромный потоп. Вследствие этого водоемы стали разрастаться, перетекая в огромные впадины, образуя первый доисторический океан. Никакой жизни на планете тогда еще не было, а вода постепенно делала свое дело, размывая горные массивы и создавая равнины. Она начала стекать во все доступные ущелья, образуя реки и ручьи. Все это происходило на протяжении еще многих миллионов лет, пока баланс между сушей и водой не начал приходить в норму. Образование баланса между сушей и водой Наконец-то влаги в облаках стало намного меньше, и они постепенно начали рассеиваться, позволяя Солнцу освещать Землю своим светом. Дожди закончились, океан обрел свои границы, заняв почти всю поверхность планеты. Соли и различные минеральные вещества постепенно вымывались с суши и уносились в океан, из-за чего он стал соленым. Вода с его поверхности начала испаряться, превращаясь в облака, и на Земле стали появляться кристаллические вещества. Они постепенно росли и подпитывались другими составляющими.
Солнечные лучи и атмосферные молнии подпитывали их энергией и, возможно, из этих веществ и появились самые первые живые существа Земли — прокариоты. Прокариоты описываются как предки современных бактерий. Это одноклеточные организмы, у которых отсутствует ядро. Питались они анаэробным способом, но дышали не кислородом, так как в то время ему было еще неоткуда взяться в атмосфере. Обитали прокариоты либо на океанском дне, либо на влажных участках суши. Возможно, они действительно были предками всех современных простейших микроорганизмов. Но теорий возникновения жизни на Земле достаточно много и некоторые из них утверждают, что прокариоты появились и развивались независимо от бактерий. Настало время наконец поговорить об этих предположениях, а именно о десяти самых популярных из них. Прокариоты Кометы и метеориты Данную теорию о возникновении жизни на Земле выдвинул палеонтолог, профессор Техасского технологического университета Санкар Чаттерджи. Впервые он рассказал о ней на 125-ом собрании американского геологического общества.
Профессор собрал огромную базу информации о раннем периоде жизни нашей планеты, сопоставил их с различными теориями эволюции и выдвинул свое предположение о том, как могла появиться жизнь на Земле — с помощью комет и метеоритов. Как утверждают многие геологии, самый интенсивный период падения метеоритов на Землю проходил около 4 миллиардов лет назад. Согласно теории Чаттерджи, первые формы жизни на нашей планете зародились в кратерах от упавших космических тел во времена той самой масштабной «бомбардировки» планеты кометами и метеоритами. Предположение ученого схоже с Моделью Ниццы, которая говорит о том, что Земля в то время подвергалась большому количеству падений различных космических тел, и ее поверхность была вся усыпана кратерами, примерно, как Луна. Лишь она спасла нашу планету от полного уничтожения, перетянув часть объектов на себя. Появление жизни на Земле с помощью комет и метеоритов Чаттерджи полагает, что из-за постоянных «атак» метеоритов на Землю в океане зародилась жизнь в виде первых простейших организмов. На эту тему проводилось множество различных исследований, которые утверждают, что воды на Земле намного больше, чем должно было быть. Ученые связывают это именно с падением метеоритов, прилетевших на нашу планету из облака Оорта. Обледенелые кометы врезались в поверхность планеты, таяли и пополняли ее водой. Панспермия Долгие столетия люди пытались понять, как появилась жизнь на Земле.
Липиды — это молекулы, которые составляют слой клеточной мембраны. Как стало ясно из эксперимента Миллера — Юри, липиды могут спонтанно образовываться при определенных атмосферных условиях. Они имеют гидрофильную и гидрофобную стороны.
В то время как гидрофильная сторона может взаимодействовать с водой, гидрофобная сторона — нет, и поэтому они образуют кластеры в воде. Гидрофильная сторона, обращена наружу, а гидрофобная — внутрь. Это похоже на то, как масло в лавовой лампе никогда не смешивается с жидкостью.
В липидном бислое молекулы ориентированы таким образом, что их полярные части направлены в сторону водной фазы и формируют две гидрофильные стороны, а неполярные «хвосты» формируют гидрофобную внутри бислоя. Это препятствует прохождению воды между ними и образует мембрану клетки. Вода из клетки не выходит наружу, и вода снаружи клетки не проникает внутрь.
Из-за структуры липида он может спонтанно собираться в бислой в присутствии воды. Зная все это, можно предположить, что некоторые из первых структур РНК были заключены в примитивную клетку, состоящую из липидного бислоя, заполненного водой, неорганическими и органическими молекулами. Эти примитивные клетки затем дали начало первым живым клеткам.
Другие гипотезы Хотя научные доказательства абиогенеза являются авторитетной научной теорией, некоторые ученые сформулировали другие гипотезы для объяснения происхождения жизни на Земле. Одной из таких гипотез является панспермия , которая утверждает, что жизнь прибыла на Землю из космоса и, следовательно, возникла в других частях галактики. Это интересная гипотеза, но ее трудно проверить.
Основными из них являются гипотеза стационарного состояния жизнь существует вечно и гипотеза панспермии заноса зародышей жизни из космоса. Похожие вопросы.
Эти сгустки Опарин назвал коацерватными каплями, или коацерватами от лат. Такое состояние древнего океана учёный назвал «первичным бульоном», имея в виду его насыщенность органическим веществом, создавшимся абиогенным путём. Схема образования коацерватных капель. Позднее экспериментально было доказано, что липиды склонны к самопроизвольному образованию однослойных на поверхности воды и двухслойных в толще воды жировых плёнок. Плёнки, напоминающие бислой цитоплазматической мембраны, могли окружать сгустки, состоящие из белковых молекул пептидов и других органических веществ. Цитоплазматическая мембрана современных клеток — двойной слой липидов. Для дальнейшей эволюции жизни важны были те коацерваты, которые содержали в себе белково-нуклеиновые комплексы.
Биологические мембраны, организовавшиеся на основе жировых плёнок, обеспечивали коацерватам защиту и независимое существование, создавая упорядоченность биохимических процессов. Такие сложные коацерватные капли были способны поглощать вещества из окружающей среды. Если в коацерватные капли попадали катализаторы например, ферменты , то в них происходили химические реакции, в том числе полимеризация мономеров, поступающих из внешней среды. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и массе. В дальнейшем сохранялись только те простейшие живые структуры, которые были способны к саморегуляции и самовоспроизводству. Так появились первые живые клетки — пробионты, или протобионты от др. Так закончилась химическая эволюция и наступило время биологической эволюции живой материи. Свернуть Узнать больше: вероятное начало биологической эволюции 9—11 кл. В начале биологической эволюции источником питания, вероятно, служили запасы органических веществ, созданных абиогенным путём. Первые клетки были, скорее всего, анаэробными осмотрофными гетеротрофами, поскольку атмосфера древней Земли не содержала кислорода, а «первичный бульон» отличался высокой концентрацией органических веществ.
Протобионты не были способны производить вещества своих тел самостоятельно и поглощали их из «первичного бульона». Со временем запасы органических соединений, накопившиеся за миллионы лет в виде «бульона», истощились, и организмы были вынуждены начать синтез необходимых органических веществ из неорганических внутри клетки. Так появились автотрофные организмы — хемотрофы и фототрофы. Самые древние остатки живых существ принадлежат фотосинтезирующим организмам. Это окаменевшие цианобактериальные маты — строматолиты от др. Современные строматолиты на побережье Австралии а ; спил древнего строматолита б — видны слои, образованные микроорганизмами. Жизнедеятельность фотосинтезирующих организмов вызвала накопление в атмосфере кислорода и появление озонового слоя. Количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, уменьшилось, это затрудняло абиогенный синтез органических веществ и их накопление в древнем океане. Но плотность организмов в водной среде увеличилась, поэтому часть гетеротрофов получила возможность перейти от осмотрофного питания к хищничеству, то есть поглощению других клеток. Молекулярный кислород ядовит для анаэробных организмов, а обитатели древней Земли были анаэробами.
Учёные считают, что насыщение атмосферы кислородом стало первой глобальной экологической катастрофой, которая привела к вымиранию многих организмов. Выжившие приспособились, выработав системы защиты от действия кислорода, а некоторые научились использовать его для окисления органических веществ. Так появилось и распространилось кислородное дыхание, а анаэробные формы жизни сохранились только в тех местах, где наблюдается недостаток кислорода на дне океана, в воде горячих источников. Использование кислорода позволило получать дополнительную энергию по сравнению с бескислородным обменом веществ, поэтому аэробы получили конкурентное преимущество. Между разными группами организмов сформировались экологические связи: пищевые взаимоотношения хищников и жертв, выделение кислорода фотосинтетиками и поглощение его аэробами и др. Так появились первые экосистемы. Постепенно благодаря спонтанным изменениям наследственного материала мутациям и процессу естественного отбора появились все живые организмы, существующие на Земле. Именно от аэробных организмов произошло большинство современных видов, а озоновый слой, поглощающий жёсткое ультрафиолетовое излучение, позволил жизни выйти на сушу. Свернуть Узнать больше: гипотеза о хемотрофах-первопроходцах 9—11 кл. В настоящее время учёные склоняются к тому, что первыми живыми организмами на Земле были не гетеротрофные, а хемотрофные прокариоты.
Они жили на дне морей и окисляли неорганические соединения без участия кислорода, а полученную энергию использовали для синтеза органических веществ из углекислого газа. Гетеротрофы и фототрофы, согласно этой гипотезе, возникли позднее. Узнать больше: эксперименты Миллера — Юри и их последователей 9—11 кл. В середине ХХ в. Опарина и Дж. Холдейна получила экспериментальное подтверждение. Установка состояла из двух колб «океана» и «атмосферы» , соединённых трубками. В «атмосферу» помещалось устройство, имитирующее молнии, — два электрода, между которыми периодически проходил разряд напряжением около 60 тыс. В «океане» вода периодически нагревалась до кипения. Установку заполнили газовой смесью, схожей по составу с атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом, аммиаком, азотом, сероводородом.
Водорастворимые продукты реакций конденсировались в холодильнике и снова стекали в «океан». Установка Миллера-Юри. Через неделю после начала работы аппарата был исследован состав «океанической воды». В растворе было обнаружено некоторое количество простейших органических веществ муравьиная и молочная кислоты, мочевина , в том числе аминокислоты — глицин, аланин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Публикация данных эксперимента Миллера — Юри вызвала огромный интерес. Другие учёные стали повторять этот опыт и обнаружили, что видоизменение условий даёт возможность получать другие продукты реакции: четырёх- и пятиуглеродные сахара, жирные кислоты, альдегиды. Если добавить в реакционную смесь цианиды или синильную кислоту, то можно получить пуриновые основания — аденин и гуанин. К 2008 г. Свернуть Узнать больше: проблемы гипотезы абиогенеза 9—11 кл. Этот материал будет полезен тем, кто готовится к олимпиадам.
Проблема сложности известных самовоспроизводящихся систем Даже самые примитивные современные прокариотические клетки очень сложно устроены. Они имеют геном из миллионов нуклеотидов, кодирующий тысячи белков. Для работы генома требуются молекулярные машины синтеза белка рибосомы , синтеза ДНК ферменты и белки репликационной вилки , энергоснабжения ферменты гликолиза. Науке неизвестны биологические системы проще бактериальной клетки, способные к самостоятельному воспроизведению. Механизм воспроизведения вирусных частиц проще, но они не способны к самостоятельному самокопированию: вирусы размножаются только в живых клетках.