Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции. В теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с ранее существовавших живых существ.
Содержание
- Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается | Naked Science | Дзен
- Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
- Абиогенез - определение, суть теории, доказательства и примеры — Природа Мира
- Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа - Возникновение жизни
- Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез
Теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с уже существующих живых существ. Биогенез и абиогенез. Канал видеоролика: Репетитор по биологии. 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез. Смотреть видео: Свежая информация для ЕГЭ и ОГЭ по Биологии (листай). Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого. Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века.
Биология. 11 класс
Он отварил бульон для стерилизации и разделил его на две колбы с лебединой шеей. С течением времени Пастер заметил, что ни в одной колбе ничего не растет. Затем он снял шейку лебедя с одной из колб. Через несколько часов в бульоне образовалась дымка, что указывало на рост и размножение микробов. Самыми ранними формами жизни на Земле были микроорганизмы, которые впервые появились где-то между 3,8 млрд и 4,3 млрд лет назад. Эти микроорганизмы могли образоваться в горячих тепловых отверстиях в океанах. На изображении выше показана колба с лебединой шеей, которую Луи Пастер использовал в своем знаменитом эксперименте, который помог опровергнуть теорию самозарождения.
Основными из них являются гипотеза стационарного состояния жизнь существует вечно и гипотеза панспермии заноса зародышей жизни из космоса. Похожие вопросы.
Джеймс Гулд: Большинство словарей определяют жизнь как свойство, которое отличает живых от мертвых, и определяют мертвых как лишенных жизни. Эти необычно круглые и неудовлетворительные определения не дают нам ни малейшего представления о том, что у нас общего с простейшими и растениями. Это различие также можно найти в книгах о происхождении жизни. Джон Касти дает одно предложение: По более или менее общему мнению, в настоящее время сущность считается «живой», если она способна выполнять три основных функциональных действия: метаболизм, самовосстановление и репликацию. Дирк Шульце-Макух и Луи Ирвин, напротив, проводят всю первую главу своей книги на эту тему. Ферментация Цикл лимонной кислоты Общая диаграмма химических реакций метаболизма в цикл лимонной кислоты можно распознать как кружок чуть ниже середины рисунка Альберт Ленингер примерно в 1970 году заявил, что ферментация, включая гликолиз, является подходящим примитивным источником энергии для зарождения жизни. Поскольку живые организмы, вероятно, впервые возникли в атмосфере, лишенной кислорода, анаэробная ферментация является самым простым и наиболее примитивным типом биологического механизма получения энергии из молекул питательных веществ. Ферментация включает гликолиз, который довольно неэффективно преобразует химическую энергию сахара в химическую энергию АТФ.
Хемиосмос Окислительное фосфорилирование Хемиосмотическое связывание митохондрий Поскольку Ферментация была выяснена примерно в 1970 году, в то время как механизм окислительного фосфорилирования не был выяснен, и некоторые споры все еще существуют, ферментация могло показаться слишком сложным для исследователей происхождения жизни в то время. Хемиосмос Питера Митчелла теперь общепризнан как правильный. Даже сам Питер Митчелл предполагал, что брожение предшествовало хемиосмосу. Однако хемиосмос встречается в жизни повсеместно. И дыхание митохондриями, и фотосинтез в хлоропластах используют хемиосмос для генерации большей части их АТФ. Сегодня источник энергии всего живого можно связать с фотосинтезом, и говорят о первичном производстве солнечным светом.
Таким образом, физические и химические условия на ранней Земле были благоприятны для образования органических веществ их неорганических. Атмосфера была восстановительного типа, свободного кислорода и озонового слоя в ней не было. Поэтому на Землю проникали ультрафиолетовое и космическое излучение.
Другими источниками энергии были теплота земной коры, которая еще не остыла, извергающиеся вулканы, грозы, радиоактивный распад. В атмосфере присутсвовали метан, оксиды углерода, аммиак, сероводород, цианистые соединения, а также пары воды. Из них синтезировались ряд простейших органических веществ. Далее могли образовываться аминокислоты, сахара, азотистые основания, нуклеотиды и другие более сложные органические соединения. Многие из них послужили мономерами для будущих биологических полимеров. Отсутствие в атмосфере свободного кислорода благоприятствовало протеканию реакций. Химическими опытами впервые в 1953 г. Миллер и Г. Юри , моделирующих условия древней Земли, была доказана возможность абиогенного синтеза органических веществ из неорганических.
При пропускании электрических разрядов через газовую смесь, имитировавшую первобытную атмосферу, в присутсвии паров воды были получены аминокислоты, органические кислоты, азотистые основания, АТФ и др. Следует отметить, что в древней атмосфере Земли простейшие органические вещества могли образовываться не только абиогенно. Они также заносились из космоса, содержались в вулканической пыли. Причем это могли быть достаточно большие количества органики. Низкомолекулярные органические соединения накапливались в океане, создавая так называемый первичный бульон. Вещества адсорбировались на поверхности глинистых отложений, что повышало их концентрацию. В определенных условиях древней Земли например на глине, склонах остывающих вулканов могла происходить полимеризация мономеров. Так образовались белки и нуклеиновые кислоты — биополимеры, ставшие в последствии химической основой жизни. В водной среде полимеризация маловероятна, так как в воде обычно происходит деполимеризация.
Опытом была доказана возможность синтеза полипептида из аминокислот, соприкасающихся с кусками горячей лавы. Далее биополимеры могли смываться дождями в первичный бульон. Это предохраняло их от разрушения под действием ультрафиолетового излучения озонового слоя еще не было. Следующий важный шаг на пути происхождения жизни — образование в воде коацерватных капель коацерватов из полипептидов, полинуклеотидов, других органических соединений.
Разница между биогенезом и абиогенезом
Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. Термин биогенез был придуман Генри Чарльтон Бастиан означать создание формы жизни из неживых материалов; тем не мение, Томас Генри Хаксли выбрал термин абиогенез и пересмотрели биогенез жизни, возникшей из существовавшей ранее жизни.[4]. Креационисты не мешкая напоминают эволюционистам, что абиогенез и эволюция описывают события, которые вступают в прямое противоречие с установленным законом.
1. Происхождение жизни на Земле
Все многообразие точек зрения ученых-материалистов о происхождении живого на Земле без участия божественной силы сводится к двум противоположным позициям: биогенезу и абиогенезу. 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. две основные концепции, объясняющие происхождение жизни на Земле. Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало.
Основные этапы абиогенеза
Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. Одной из проблем при разработке научных моделей абиогенеза является объяснение того, как молекулы превращаются в клетки, которые стали самовоспроизводящимися. Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы. Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле.
Абиогенез и биогенез: основные различия
В совокупности это знаменует появление обмена веществ, где реакции происходят при контроле ферментов. РНК: вещественный обмен Обмен веществ у первых органических структур развивался гетеротрофно, от сложных исходных соединений, как рибоза и азотистые основания, к более простым [1]. 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 [18] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов табл.
РНК: энергия липидной мембраны Возвратимся к теме липидов. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода. Вследствие этого одна сторона молекулы несет положительный заряд, а другая — отрицательный. Поэтому вещества с полярными молекулами гидрофильные притягиваются и смешиваются с водой, а неполярные молекулы гидрофобные — нет [19].
В живых организмах клетки окружены мембраной из двух слоев липидов, при смешивании их молекул в воде получается эмульсионная взвесь, а не растворение. Наружная сторона мембраны несет 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 [20]. Вероятно, протоклетки имели примитивные оболочки из липидов, которые пропускали протоны и ионы металлов, но задерживали белки и РНК, поэтому выход из геотермальных водоемов в среду с высоким содержанием натрия потребовал создания клетками способа его «откачки» [21].
Появления натриевых насосов, использующих энергию реакций, и освоение новых кислых сред подтверждает образование мембран в тот период, когда аденозинтрифосфаты уже были в наличии. Я отвечу, что реакция превращения рибозы в дезоксирибозу связана с образованием опасных радикалов , поэтому рибозимы не могут ее 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 — ее активную часть в зараженной клетке [22]. Вирусы образуют кластеры, сочетающие клеточные и вирусные белки, где клетки синтезируют копии вируса под контролем вирусного генома. На этом этапе видно, что задача хранения генетической информации осуществляется разными вариациями соединений, но естественным отбором избраны содержащиеся в нынешних клетках.
К слову, синтетическая биология достигла больших результатов, создавая альтернативные нуклеотиды. В 2014 году, «нуклеотидный алфавит» был расширен до шести букв за счет включения нескольких синтетических пар гидрофобных нуклеиновых оснований [23]. 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 [24]. Эволюция РНК: увеличение масштаба генома С появлением белкового синтеза в результате отбора, РНК-полимераза сняла с рибозимов обязанность репликации и позволила увеличить количество генетической информации. Белки стали промежуточным звеном построения липидной оболочки, а эволюция плоских структур РНК превратила их в трехмерные скопления, покрытые мембраной [25]. Независимость от сульфида цинка была еще 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 ее копирования во множестве линий вирусов привело к обильному разнообразию ферментов, работающих с ней. Углубляясь в опыт прошлых глав, можно подытожить — надежная репликация ДНК знаменует скорое объединение генетических элементов в большие геномы, и последующий исход из источников возникновения не заставит себя ждать. Дальнейшая эволюция: происхождение эукариот Остался неразрешенный вопрос перехода количества в качество — о структуре клетки.
Форму эукариота поддерживает цитоскелет из тонких и толстых белковых трубочек, а моторные белки перемещают компоненты клетки и обеспечивают ее подвижность. Деление и слияние мембран регулируется специальными белками. Благодаря этому большинство эукариот способны к фагоцитозу — поглощению частиц внешней среды.
Остальные ответы Константин Соколов Гуру 3903 6 лет назад Теория абиогенеза утверждает возможность происхождения живого из неживого. К ним относят гипотезу самозарождения, креационизм, теорию биохимической эволюции А. Опарина и Дж.
Вихров, но он не проводил экспериментов, подтверждающих ее сущность. Позже Л. Пастер провел эксперименты на группе микроорганизмов и смог доказать теорию биогенеза.
Только живые существа способны воспроизвести другую жизнь. Таким образом, теория спонтанного зарождения устарела, а теория биогенеза получила более широкое признание. Однако устаревший абиогенез, по-видимому, имеет тот же основополагающий принцип, что и современная гипотеза абиогенеза происхождения жизни. Они отличаются тем, что современная гипотеза абиогенеза остается принятой и сегодня. Фактически, это одна из широко распространенных теорий, описывающих историю жизни.
Следовательно, изначальная Земля была убежищем для первых форм жизни, возникших из неживой материи, например, органических соединений. Эти примитивные живые существа не были такими сложными, как те живые существа, которые мы знаем сегодня. Они менее продуманы по форме, структуре и функциям. Появление живых существ из неживых существ происходило постепенно и медленно, на протяжении миллионов лет. По мере того, как живые существа продолжают разнообразиться, они в конечном итоге становятся более сложными с точки зрения физических и генетических атрибутов.
Таким образом, в то время как современная гипотеза абиогенеза требует миллионов лет, спонтанное зарождение описывает процесс, который включает относительно более короткий период времени например, минуты, часы, дни или годы. Биогенез относится к процессу, в котором жизнь возникает из одинаковых форм жизни. Принцип биогенеза противоположен принципу спонтанного зарождения. Человек, который первым придумал термин биогенез, был Генри Чарльтон Бастиан 1837-1915 гг. Он предложил использовать термин биогенез вместо спонтанного зарождения.
Позже Томас Генри Хаксли 1825-1895 предложил использовать термин «абиогенез» для обозначения процесса спонтанного зарождения, а термин «биогенез» - для процесса, в котором жизнь возникает из подобной жизни. Эти определения преобладали. Таким образом, биогенез противоположен спонтанному зарождению. Он утверждает, что живые существа могут быть произведены только другим живым существом, а не неживым существом. Еще одна важная концепция, которую следует отметить, - это однозначное поколение, которое относится к процессу, в результате которого потомство происходит от родителей одного и того же вида.
Это контрастирует с двусмысленным поколением, которое относится к процессу, при котором вид производится из неродственных видов, не обязательно вовлекая половое размножение. Например, когда-то считалось, что ленточный червь был произведен его хозяином.
Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле
Об этом можно узнать из новой книги Майкла Маршалла «Великий квест», только что вышедшей в переводе на русский язык. Она не только вызывает восторг, любопытство и эстетическое удовольствие, но и представляет собой притягательную загадку , которую человеческий ум неутомимо решает уже много веков. К началу XXI века биологи смогли очень многое узнать о живой материи и даже научиться ее остроумно использовать для биотехнологий, медицины и не только , однако на месте разгаданных загадок всегда появляются все новые. Примером сложных или даже нерешаемых задач науки о живом можно назвать проблему абиогенеза , то есть самопроизвольного образования живой клетки из исходно неживых компонентов. Разумеется, возникновение Вселенной, живых существ и человека вызывала жгучий интерес у людей с древности, что породило множество замысловатых легенд и мифов-космогоний. Однако ученые, как ни странно, обратили свое внимание на проблему зарождения живого сравнительно недавно — лишь в прошлом веке, начиная с 1924 года, когда была впервые предложена концепция первичного бульона. Она положила начало череде гипотез, споров и экспериментов, за которыми стоят множество ярких личностей — самобытных ученых. Эту историю, которая длится вот уже сто лет, можно узнать благодаря только что вышедшей на русском языке книге Майкла Маршалла «Великий квест». Книга Маршалла — это безусловно, научно-популярное издание в лучших традициях, из которого любитель биологии и химии в том числе школьник может почерпнуть много нового и полезного. В книге просто и увлекательно обсуждаются важные и отнюдь не простые концепции естественных наук — включая определение жизни, химические реакции, устройство клетки, процессы в ее мембране и даже ряд вопросов, касающихся астрономии и геологической истории Земли.
При этом все они помещены в исторический контекст и описываются в связке с яркими персоналиями ученых, открывших или описавших их. Поэтому «Великий квест» — это не только научпоп, но и пример хорошей беллетристики, которая живым языком описывает хитросплетение человеческих судеб. Согласно его гипотезе, первые подобия клеток — коацерваты — возникли сами по себе в древнем океане, который представлял собой насыщенный горячий раствор органики. Удивительно, но впервые свое предположение Опарин высказал не в научном труде, а в скромной научно-популярной брошюре. 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.
Теория перестала иметь смысл в исследованиях ученого Франческо Рейде, который смог доказать, что личинки, обнаруженные в разлагающихся трупах, не возникли спонтанно. Из эксперимента с органическим веществом в процессе разложения Рейде удалось продемонстрировать, что найденные личинки произошли из яиц мух, которые приблизились к разлагающейся плоти. Защитники абиогенеза Аристотель, Исаак Ньютон, Святой Августин и Рене Декарт являются примерами философов и исследователей, которые верили и влияли на теорию абиогенеза. Узнайте больше об Абиогенезе. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. Согласно этой теории живые существа могут рождаться только в процессе воспроизводства других живых существ.
Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. Согласно этой теории живые существа могут рождаться только в процессе воспроизводства других живых существ. Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало. В его наблюдении было доказано, что рождение живых существ происходит от воспроизводства других ранее существовавших живых существ. Однако в теории все еще есть пробел, поскольку биогенез не объясняет, как могло возникнуть первое живое существо на Земле. Биогенез - это теория, принятая в настоящее время наукой для объяснения рождения живых существ.
Термодинамика, самоорганизация и информация: Физика Принципы термодинамики: энергия и энтропия В древности это считалось широко распространенным, например, Эмпедоком. Леса и Аристотеля, что жизнь особей некоторых видов и, в более общем плане, сама жизнь могла начаться с высокой температуры, то есть неявно за счет теплового цикла. Точно так же рано было осознано, что жизнь требует потеря энтропии или беспорядок, когда молекулы организуются в живую материю. Этот Второй закон термодинамики необходимо учитывать, когда происходит самоорганизация материи до более высокой сложности. Поскольку живые организмы - это машины, второй закон применим и к жизни. Получение свободной энергии Бернал сказал об эксперименте Миллера-Юри, что недостаточно объяснить образование таких молекул, что необходимо, это физико-химическое объяснение происхождение этих молекул предполагает наличие подходящих источников и стоков для свободной энергии. На ранней Земле для химических реакций было доступно множество источников энергии. Например, тепло например, от геотермальных процессов является стандартным источником энергии для химии. Среди других примеров - солнечный свет и электрические разряды молния. На самом деле, молния является вероятным источником энергии для зарождения жизни, учитывая, что только в тропиках молния ударяет около 100 миллионов раз в год. Компьютерное моделирование также предполагает, что кавитация в изначальном водохранилища, такие как морские волны, ручьи и океаны, могут потенциально привести к синтезу биогенных соединений. Неблагоприятные реакции также могут быть вызваны очень благоприятными, как в случае химии железа и серы. Например, это, вероятно, было важно для фиксации углерода преобразования углерода из его неорганической формы в органическую. Поверхности, содержащие железо-серу, которые в изобилии встречаются около гидротермальных источников, также способны производить небольшие количества аминокислот и других биологических метаболитов.