абиогенез и биогенез сборник картинок | Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате размножения другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, как только атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. 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 объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
Эти воззрения самозарождения жизни как таковой существовали вплоть до середины XVII века, когда английский философ Ф. Бекон 1561-1626 теоретически, а итальянский врач Ф. Реди 1626-1698 и Луи Пастер 1822-1895 практически доказали невозможность самозарождения жизни. Именно тогда начали формироваться эти два противоположных лагеря, две взаимоисключающие теории возникновения жизни - биогенез и абиогенез. Немного теории Под абиогенезом от греческой приставки отрицания — a, bio - жизнь и genesis - возникновение понимают теорию возникновения органических структур из неорганических и вне живого организма. В широком смысле абиогенез - это теория о происхождении живого из неживого. И тут необходимо уточнение, что считать жизнью и когда неживое становится живым.
И поскольку и сегодня определение жизни трактуется по разному и с различных точек зрения, сторонников как абиогенеза, так и биогенеза остается множество. Жизнь в теории абиогенеза В данной концепции наиболее важными считаются генетические и эволюционные критерии, определяющие жизнь. Все остальные критерии — термодинамический и экологический — признаются второстепенными. Положения концепции гипотезы абиогенеза следующие: Живое и неживое различаются по химическому составу и его особенностям обмену веществ. Все теории данного направления называют биохимическим абиогенезом. Происхождение жизни произошло именно на Земле, естественным путем и с затратами свободной энергии.
Это результат появления сложных органических веществ из простых неорганических с появлением новых химических реакций между ними. Все теории происхождения жизни данного направления называются геоцентрическими. Главные свойства и признаки живого - это обмен веществ, самовоспроизведение себе подобных, наследственность и изменчивость. Таким образом, абиогенез - это геоцентрические и химические теории, объясняющие происхождение живого. Жизнь как результат биогенеза Биогенез во главу угла ставит термодинамические и экологические свойства, отличающие живое от неживого.
Эксперименты, подтвердившие теорию биогенеза Эксперименты, которые поддерживали спонтанное зарождение, не касались стерилизации используемого материала или хранения контейнера, в котором проводился эксперимент, закрытым. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что было ошибочно интерпретировано как самозарождение жизни. Эти исследователи думали, что они были свидетелями появления живых органических существ из безжизненной материи. Среди наиболее известных экспериментов, которые сумели дискредитировать абиогенез, можно отметить вклад Франческо Реди и Луи Пастера. Эксперименты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, которому было интересно узнать о спонтанном зарождении жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых опытов, чтобы показать, что жизнь может появиться только из существующей жизни. Схема эксперимента включала серию банок с кусками мяса внутри, запечатанных марлей. Роль марли заключалась в том, чтобы пропускать воздух, исключая попадание насекомых и откладывание яиц. Действительно, в банках, покрытых марлей, никаких следов животных обнаружено не было, а яйца мух застряли на поверхности марли. Однако для сторонников спонтанного зарождения этого свидетельства было недостаточно, чтобы его исключить - до прибытия Пастера. 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?
Экспериментальное оборудование Пастера Эксперимент, проведенный Пастером в 1859 году, однозначно опроверг теорию самопроизвольной генерации на микроскопическом уровне. Он сварил мясной бульон в колбе с длинной шеей, изогнутой вниз, а затем вверх, как гусиная шея. Изгиб в горловине препятствовал попаданию загрязняющих частиц в бульон, в то же время обеспечивая свободную диффузию воздуха. Тот факт, что фляга позволила проходить воздуху, был прорывом в дизайне, который, наконец, обратился к критикам Спалланцани. Колба Пастера оставалась свободной от бактериального роста до тех пор, пока колба оставалась в вертикальном положении. Чтобы показать, где были расположены загрязняющие элементы, он наклонил колбу достаточно, чтобы бульон выместил изгиб в гусиной шее; затем бульон быстро затуманивается при росте бактерий. Общее заблуждение Некоторые креационисты утверждают, что закон биогенеза подрывает эволюционную теорию и теорию о том, что вся жизнь возникла из неорганического материала миллиарды лет назад. Тем не менее, биогенез просто лишает законной силы теорию спонтанного поколения - он говорит о том, что может быть достигнуто в промежутках времени поколений, а не в течение тысяч поколений или миллионов лет. Теории о происхождении жизни принимают во внимание отсутствие хищников и очень различную химическую структуру атмосферы Земли в то время. Они также рассматривают, что может быть достигнуто за миллионы лет методом проб и ошибок.
Концепция абиогенеза До середины XIX века под абиогенезом понималось самопроизвольное зарождение, т. Так, ещё в XVII веке верили в самозарождение червей, рыб, лягушек и даже мышей из росы, ила, грязи. Однако итальянский учёный Ф. Реди в 1668 году показал, что личинки мух в гниющем мясе появляются только из отложенных мухами яиц. Опыты Ф. Реди «Убеждённость была бы тщетной, если бы её нельзя было подтвердить экспериментом. Поэтому в середине июля я взял четыре больших сосуда с широким горлом, поместил в один из них змею, в другой — немного рыбы, в третий — угрей из Арно, в четвёртый — кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми... Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней, после того как в них была положена дохлая рыба». Франческо Реди, 1688 год. Сто лет спустя, в 1770 г.
Разница между абиогенезом и биогенезом
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. Подобные комплексы снаружи могли иметь слой, имитировавший мембрану и сохраняющий их стабильность.
Опытным путем в коллоидных растворах были получены коацерваты. Белковые молекулы амфотерны. Они притягивают к себе молекулы воды так, что вокруг них образуется оболочка. Получаются коллоидные гидрофильные комплексы, обособленные от водной массы.
В результате в воде образуется эмульсия. Далее коллоиды сливаются между собой и образуются коацерваты процесс называется коацервацией. Коллоидный состав коацервата зависел от состава среды, в которой он образовывался. В разных водоемах древней Земли образовывались разные по химическому составу коацерваты.
Какие-то из них были более устойчивыми и могли в определенной степени осуществлять избирательный обмен веществ с окружающей средой. Происходил своего рода биохимический естественный отбор. Коацерваты способны избирательно поглощать из окружающей среды некоторые вещества и выделять в нее некоторые продукты протекающих в них химических реакций. Это напоминает обмен веществ.
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. 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.
Где, как и почему могли бы возникать требуемые циклы увлажнения-высушивания на древней Земле? Вероятно, высушивание могло происходить где-то на участках обнаженной суши в жаркие солнечные дни, источником же влаги могли быть, к примеру, дожди или приливные волны. Но в такого рода сценариях воды получается очень много — пожалуй, слишком много, чтобы обеспечить формирование и сколько-нибудь устойчивое существование длинных пептидных цепочек.
Во всех более ранних работах, попытки добиться полимеризации аминокислот напрямую , были крайне малоэффективны — фактически, удавалось получить цепочки всего из двух ковалентно связанных аминокислот дипептиды , да и то лишь с очень маленьким выходом. Повторение этапов смачивания-высушивания не помогало добиться формирования более длинных цепочек, если только в смеси не добавляли гидроксикислоты, как в вышеописанной работе. Все потому, что вода, присутствуя в избытке, действует разрушительно по отношению к пептидным связям. Авторы предложили рассмотреть совершенно новый оригинальный сценарий. Идея в следующем. У некоторых не любых минеральных солей есть способность при превышении определенного порога относительной влажности атмосферного воздуха поглощать водяной пар по-английски это свойство солей называют термином deliquescence. Самопроизвольная гидратация этих солей приводит к переходу их из кристаллического состояния в насыщенный водный раствор. При понижении влажности происходит обратный процесс — раствор отдает влагу в атмосферу, и соль кристаллизуется. Возможно, если аминокислоты окажутся в смеси с такими солями, и эта смесь будет периодически высушиваться и увлажняться, то поглощаемой солью влаги будет достаточно для формирования пептидных цепочек?
В естественной среде циклы смены условий, необходимых для наращивания цепочек могли бы соответствовать, к примеру, сменам дня нагревание, высушивание и ночи охлаждение, увлажнение. Такой сценарий, без катастрофических событий вроде дождей и приливных волн, кажется более подходящим для постепенного устойчивого формирования все более и более длинных пептидных цепочек. Гипотеза красивая. Осталось проверить, насколько хорошо все это будет работать в реальном эксперименте. Для этого надо было ответить на следующие вопросы: 1 Действительно ли эффект гидратации соли за счет атмосферной влаги может обеспечить достаточную меру увлажнения реакционной смеси после полного высушивания? Авторы провели эксперименты во множестве вариантов. Во-первых, были проверены разные соли. Как можно видеть, часть солей проявили нужное свойство — при достижении определенного уровня влажности в атмосфере сухая соль превращалась в насыщенный раствор. Проверка способности различных солей переходить в раствор во влажной атмосфере.
Красными рамками выделены лунки, в которых наблюдался данный процесс лунки с жидким раствором выглядят темными, а сухие соли светлые. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications Во всех экспериментах в смесь добавляли аминокислоту глицин — это наиболее простая по структуре аминокислота, и реакции спонтанной полимеризации с ней проходят более эффективно, чем с другими аминокислотами. Надо отметить, что здесь в реакционную смесь не добавлялись какие-либо дополнительные органические соединения вроде гидроксикислот, как это было в работе, которая обсуждалась выше. Пожалуй, наиболее заметным отличием этой работы от всех предшествующих является то, что эксперимент длился достаточно продолжительное время 10 суток и предусматривал многократные ежедневные повторения циклов смачивания и высушивания. Каждый цикл длился 24 часа. Авторы отмечают, что, хотя в условиях ранней Земли 4 миллиарда лет назад смена дня и ночи происходила в несколько раз чаще по расчетам астрофизиков, сутки тогда длились около 6 часов , 24-часовой цикл позволил исследователям обеспечить необходимый контроль хода эксперимента и регулярно забирать пробы для анализа. Результаты одной из серий экспериментов по полимеризации аминокислоты показаны на рис. Здесь глицин смешивали с четырьмя компонентами: хлоридами натрия и калия, а также гидроксидами калия и натрия. Оценка эффективности полимеризации глицина при разных условиях реакции.
Во всех случаях глицин находился в смеси из хлорида натрия, хлорида калия, гидроксида натрия и гидроксида калия. Циклы режимов влажности RH — relative humidity указаны на левом графике. На правом графике черная линия повторяет голубую линию левого графика. По горизонтальной оси отложено число циклов и дней реакции, по вертикальной оси — доля молекул глицина, которые вошли в состав полипептидных цепочек. График справа наглядно демонстрирует, насколько эффективнее идет реакция в такого рода системе по сравнению с простым приливанием внушительного объема воды здесь — 20 мл. При таком подходе, имитирующем «дождь», эффективность реакции, фактически, приближается к нулю. На каждом цикле после этапа высушивания экспериментаторы отбирали пробы для анализа полученных продуктов, который проводили с использованием методов жидкостной хроматографии и МАЛДИ масс-спектрометрии. Их интересовало, во-первых, насколько большая доля аминокислоты войдет в состав полипептидов, а во-вторых, насколько длинные цепочки будут получены при тех или иных условиях. В следующей серии экспериментов результаты которых показаны на рис.
Первая соль образует раствор во влажной атмосфере, а вторая — нет. График слева отчетливо показывает, что этот фактор критически сказывается на результате: полипептиды образуются почти исключительно в смеси с гидрофосфатом калия.
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. Возникли непримиримые конкурирующие лагери — сторонников первичности белков, ДНК или липидной мембраны и так далее.
Наступил кризис, однако, как это часто бывает в подобных ситуациях, кризис обернулся открывшимися возможностями. Пришло время новых смелых предположений и новых действующих лиц. Среди них Майкл Маршалл удостоил внимания Грэма Кернса-Смита , шотландского химика и художника с непростой судьбой. Кернс-Смит обратил внимание на хрупкость и капризность биологических молекул, которые даже в условиях лабораторной пробирки быстро разрушаются. Как же они смогли уцелеть на юной Земле — раскаленной и выжженной ультрафиолетом?
Биогенез - Biogenesis
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 в равной степени родилось от их матери. Но давайте перейдем 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 смогли адекватно воспроизвести и развить метаболизм - замечательные характеристики существ, которых мы считаем «живыми». Однако мы уже представили 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, 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. Ссылки Бергман, Дж. Почему невозможен абиогенез.
Ежеквартальное издание Creation Research Society, 36 4. Просс, А. Происхождение жизни: что мы знаем, что можем знать и чего никогда не узнаем. Открытая биология, 3 3 , 120190.
Садава Д. Жизнь: наука биология. Panamerican Medical Ed.
А началось все в 1953 году, когда химики Стенли Миллер и Гарольд К. Юри провели эксперимент с первичным бульоном среда, похожая на предбиотическую на Земле. Приток энергии до 60 тысяч В под давлением и при температуре 80 градусов по Цельсию привел к образованию жирных кислот, мочевины и нескольких аминокислот мономеров белка. А уже в 2008 году американские биологи создали «протоклетку» с мембраной, в 2011 году японские биологи опубликовали работы по созданию везикулы с оболочкой и способностью к делению.
Шаткость позиций Не смотря на успехи биологов в экспериментальных попытках подтверждения теории Опарина-Холдейна о зарождении жизни на планете в коацерватах, всё же все полученные структуры далеки от строения живой клетки. Мировое сообщество не признает эти опыты как неоспоримое доказательство именно такого зарождения жизни. Как биогенез, так и абиогенез — это теории на сегодня не подтвержденные экспериментально. Учитывая, что путь от неорганических молекул к живой клетке был долгим, со множеством развилок и остановок, ученым остается пока только строить гипотезы, как мог быть пройден данный путь. Но все эти гипотезы не доказывают, что все именно так и случилось на Земле много миллиардов лет назад. Вероятность совершенно невероятна Случайность возникновения живой клетки в первичном бульоне подсчитана математически. Британский математик Фред Холл с использованием современных компьютеров подсчитал вероятность случайного образования белка амебы.
Напомним, что это при некоторых идеальных условиях. И это наводит на определенные размышления и дает аргументы сторонникам других теорий и концепций возникновения жизни на нашей планете. Невероятное вероятно Но, как известно, все относительно. На нашей планете и в нашем мире — это неоспоримый факт. Вот несколько примеров, которые заставят задуматься — так ли уж невозможна такая случайность, как возникновение жизни в первичном бульоне. Вероятность выиграть в лотерею Cool Million составляет 1 к 5 200 000. И тем не менее американка Валери Вильсон выиграла главный приз дважды: в 2002 и в 2006 годах.
Оба предположили, что на ранней Земле была среда, богатая аммиаком, углекислым газом, водородом и углеродом, строительными блоками органических молекул. Ультрафиолетовые лучи и молнии обеспечили энергию для химических реакций, которые позволили бы этим молекулам соединиться. Типичная цепочка реакций будет проходить следующим образом: Хотя теория представляла непротиворечивые и заслуживающие доверия концепции, некоторые из этапов оказались трудными для выполнения в лабораторных условиях, которые пытались имитировать те, что на ранней Земле. Материалы по теме: Элементы нуклеиновых кислот Экспериментальная основа абиогенеза В начале 1950-х годов американский аспирант Стэнли Миллер и его советник по выпуску Гарольд Юри решили проверить теорию абиогенеза Опарина-Холдейна, воссоздав раннюю земную среду. Они смешали простые соединения и элементы из теории в воздухе и выпустили искры через смесь. Когда они проанализировали полученные химические продукты реакции, они смогли обнаружить аминокислоты, созданные во время моделирования, Это доказательство того, что первая часть теории была правильной, подтверждается последующими экспериментами, в которых пытались создать реплицирующиеся молекулы из аминокислот. Эти эксперименты оказались безуспешными. Последующие исследования показали, что в пребиотической атмосфере ранней Земли было больше кислорода и меньше других ключевых веществ, чем в образце, использованном в эксперименте Миллера-Юри. Это привело к сомнению, были ли выводы еще действительными.
С тех пор в некоторых экспериментах с использованием скорректированного состава атмосферы также были обнаружены органические молекулы, такие как аминокислоты, что подтверждает первоначальные выводы. Материалы по теме: Естественный отбор: определение, теория Дарвина, примеры и факты Дальнейшие теоретические объяснения абиогенеза Даже когда установлено, что условия для генерации простых органических соединений присутствовали на пребиотик земляПуть к живым клеткам был спорным. Существует три возможных способа, которыми относительно простые соединения, такие как аминокислоты, могут в конечном итоге стать самостоятельной жизнью: Переход от включения аминокислот был серьезной проблемой, и ни один из различных теоретических путей, по состоянию на май 2019 года, не был успешно смоделирован.
Гипотеза стационарного развития Определение 2 Гипотеза стационарного развития — это теория, выдвинутая немецким физиологом XIX века Тьерри Уильямом Прейером. Согласно данной гипотезе, жизнь на Земле, как и сама наша планета, существовала всегда во Вселенной.
Самой эволюции также не существовало, таким образом, Прейер и его сторонники постулировали вечную жизнь на Земле, возникновение всех видов одновременно. Виды живых существ не развивались, более того, они будут существовать в неизменном виде всегда. Меняется только численность популяции данных видов. Появление новых видов живых существ исключено. Эту теорию поддерживали ученый-естествоиспытатель Владимир Вернадский и зоолог Жорж Кювье.
Вернадский поставил под сомнение абиогенез, как только начал создавать свою собственную концепцию биосферы. Он принял противоположную идею о неслучайности природы жизни в системе материальных и энергетических отношений в биосфере. Если иметь в виду фундаментальный уровень, то живая материя необходима для преобразования энергии в земные химические соединения. Таким образом, Вернадский связал геологические и биологические явления и процессы причинно-следственными связями. Такой подход выводит законы биосферы на планетарный и даже космологический уровень.
Однако в современной науке концепция Вернадского о вечности и космическом статусе живого материя практически неизвестна. Она по-прежнему стоит особняком, не влияя на развитие наук о Земле. Вернадский основывает концепцию биосферы на первоначальных эмпирических обобщениях. Они не требуют доказательств, потому что проистекают из всего многовекового научного опыта. Приведем их вкратце: никогда не было начала жизни, оно всегда передавалось путем биогенеза; на Земле никогда не было безжизненных геологических эпох; вся жизнь едина в своих основных свойствах; живая материя всегда определяла химическую среду поверхности планеты; количество атомов, захваченных живой материей в биосфере в любой данный момент, никогда не выходило за пределы средних значений, то есть постоянно; энергия, выделяемая живыми организмами, в основном является солнечной.
Именно в вышеупомянутых заключительных книгах Вернадский считал, что законы природы неизменны. Если живая материя стимулирует движение химических соединений на поверхности планеты, то так было на протяжении всей ее геологической истории. Уже в статье 1922 года Вернадский неявно вывел абсолютный научный запрет на происхождение жизни, основанный на геологическом движении. Примечание 1 Биосфера является вторым компонентом высокого уровня, наряду с геосферой, которые вместе составляют систему Земли. Биосфера, вероятно, была изменена человеческой деятельностью даже больше, чем геосфера, и поэтому играет ключевую роль в определении антропоцена.
Биосфера — это область земли, которая охватывает все живые организмы: растения, животных и бактерии. Это особенность, которая отличает Землю от других планет Солнечной системы. Непрерывность биологического движения особенно очевидна в наследственности. В этом процессе само продление времени или его течение постоянно обновляется и никогда не прекращается.
1. Происхождение жизни на Земле
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. Их можно разделить на две группы: теории биогенеза(происхождение живого от живого) и абиогенеза (происхождение живого из неживого). Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и (согласно сторонникам абиогенеза) происходило в результате ступенчатой химической и молекулярной эволюции на протяжении миллионов лет.
Возникновение жизни на Земле
| Разница между абиогенезом и биогенезом - Новости 2024 | В 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез». |
| Биогенез и абиогенез основные различия идей | Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. |
| Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото | биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. |
Разница между биогенезом и абиогенезом
Биогенез и абиогенез. Действия: Запустить. Биогенез и абиогенез. Описание ресурса. Характеристика основных групп гипотез происхожения жизни. Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза. теория, утверждающая, что всё живое происходит только от живого (Ю. Либих, Л. Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди,)Абиогенез (a - отрицание) - теория возникновения. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел.
1. Происхождение жизни на Земле
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. В таких условиях термодиффузии РНК и белки накапливаются в одной локации, например — в вышеупомянутых порах, где происходит концентрация в миллиарды раз [12].
Источниками достаточного количества этого вещества являются вулканы и горячие геотермальные источники. Они содержат фосфиты, пирофосфаты, или оксиды фосфора. При растворении эти соединения дают молекулы в пригодной для сахарофосфатов и нуклеотидов форме. В условиях кипения минеральных вод растворённые соединения разделяются, поэтому часть испаряется с водой и выходит в грязевых котлах. В виду подобной сепарации металлов поднимающийся пар магмы содержит бораты, калий, натрий и соли молибдена в концентрации такой же, как в органической клетке. При добавлении гидроксиапатита в такую смесь на его поверхности откладывается рибоза [18][19], а соли молибдена превращают разветвлённые сахара в линейные, увеличивая синтез.
Почувствуйте, как густые и горячие знания стекают вам на шею, ведь грязевые котлы обогащены всеми вышеописанными ранее элементами [15], потому и представляются одними из самых вероятных мест появления жизни, имея несколько преимуществ сразу: Условия, богатые необходимыми микроэлементами; Источник тепла с постоянными условиями; Пористые минеральные осадки, работающие в качестве катализаторов и локации для репликации органических соединений; Испарение на местах при концентрации веществ, солей и кислот, где происходит образование цепочек РНК; Несколько путей получения органических молекул; Фотохимические реакции и расположенные рядом защищённые поры; Нагрев пор, где накапливаются нуклеотиды и РНК в высоких концентрациях. Нагрев происходил за счёт реакций в глубине твёрдых пород, поэтому метан и кислоты этих вод образуются абиогенно, а изотопный состав углерода в них такой же, как в углекислом газе [16]. В атмосфере древнего мира метан реагировал с азотом, водой и углекислым газом, образуя формальдегид. Соединения фотолиза метана не накапливались, а выпадали с дождём рис. Синильная кислота и формальдегид растворимы в воде, поэтому они вымывались и на поверхность поступали формальдегид, цианамид и цианид — являющиеся прекурсорами для азотистых оснований и РНК [17]. Рисунок 2.
Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Реакция получения нуклеотидов с помощью таких соединений была получена в 2009 году в Манчестере, во время работы Д. Сазерленда и его коллег [20]. Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путём смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис. Сейчас придётся хрустеть коркой головного мозга, но чтобы было проще, обратимся к рисунку 3 ниже, который будет иллюстрировать ход реакций. Как можем видеть, первоначальные соединения представлены: цианоацетиленом, цианамидом, глицеральдегидом и гликольальдегидом. Рисунок 3.
Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата. Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов. 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 основном размножение может происходить половым или бесполым путем, поэтому жизнь может возникнуть только из живых клеток. Пример В основном половое и бесполое размножение являются примерами биогенеза. Организмы, которые получают половину своего генетического материала от двух родительских клеток, относятся к половому размножению. С другой стороны, бесполое размножение относится к организмам, которые получают весь свой биогенетический материал от одной-единственной родительской клетки.
Спонтанное зарождение против биогенеза В то время разными учеными проводились эксперименты по опровержению теории самозарождения. Процедура Выбрали два больших и чистых стеклянных стакана. В стакан помещали такое же количество мяса. Держите открытым первый стакан. Второй стакан был накрыт или закрыт крышкой. Отложил два стакана в сторону и оставил их в покое на несколько дней. Наблюдение Через несколько дней он заметил, что: В первом стакане без крышки на мясе развилось много личинок, а внутри и вокруг него присутствовали мухи.
Во второй мензурке с крышкой не было ни опарышей, ни мух. Конечный результат Весь эксперимент опроверг идею самозарождения всех живых организмов, от мельчайших микробов до гигантских животных. Кроме того, он дал теорию биогенеза. Если говорить о его экспериментах, то он доказал, что микробы происходят от других микробов. Согласно гипотезе Пастера: Все живые организмы возникают из клеток организмов на частицах пыли в воздухе, а не из самого воздуха.
На другом этапе этого эксперимента Пастер разработал специальную колбу с S-образным отверстием, которое препятствовало проникновению бактерий, даже если она была открыта для воздуха. Горлышко фляги было резко изогнуто, очень похоже на шею лебедя. Эта извилистая конструкция удерживала бактерии в изгибе, поэтому они не могли добраться до говяжьего бульона, хотя воздух мог проникнуть внутрь. В совокупности эти эксперименты опровергли спонтанное зарождение и подтвердили теорию биогенеза. Работа Луи Пастера стала значительным вкладом в научное сообщество, а биогенез стал видной теорией в микробиологии. Эксперименты, подтверждающие теорию биогенеза Эксперименты, подтверждающие самопроизвольное зарождение, не удосужились ни стерилизовать используемый материал, ни держать контейнер, в котором проводился эксперимент, закрытым.. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что ошибочно интерпретировалось как самопроизвольное зарождение жизни. Эти исследователи полагали, что стали свидетелями рождения живых органических существ из безжизненной материи. К числу наиболее выдающихся экспериментов, в которых удалось дискредитировать абиогенез, относятся работы Франческо Реди и Луи Пастера.. Опыты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, который интересовался самопроизвольным зарождением жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых экспериментов, чтобы продемонстрировать, что жизнь может возникнуть только из существующей жизни.. В конструкции эксперимента использовалась серия банок с кусочками мяса внутри, запечатанных марлей. Роль марли заключалась в том, чтобы пропускать воздух, исключая проникновение насекомых и откладывание яиц. На самом деле в банках, закрытых марлей, следов животных обнаружено не было, а яйца мух оказывались на поверхности марли. Однако для сторонников самозарождения этих доказательств было недостаточно, чтобы исключить его — до прихода Пастера. Эксперименты Луи Пастера Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине девятнадцатого века, когда ему удалось полностью исключить концепцию самозарождения. Эти доказательства смогли убедить ученых в том, что вся жизнь произошла от другого существовавшего существа, подтвердив теорию биогенеза.. В гениальном эксперименте использовались бутылки с гусиным горлышком. По мере продвижения вверх по горлышку S-образной колбы оно становится все уже. В каждую из этих колб Пастера помещали равные количества питательного бульона. Содержимое кипятили, чтобы добиться уничтожения находившихся там микроорганизмов.. Пастер разрезал трубку в одной из колб и быстро начал процесс разложения, заражаясь микроорганизмами из окружающей среды. Таким образом, благодаря Реди и, наконец, Пастеру, можно убедительно доказать, что жизнь происходит из жизни, и этот принцип суммирован знаменитой латинской фразой: Omne vivum ex vivo «Вся жизнь происходит из жизни». Но откуда появилось первое живое существо?? Давайте вернемся к нашему первоначальному вопросу. Сегодня общеизвестно, что живые организмы происходят только от других организмов — например, вы произошли от своей матери, а ваш питомец в равной степени родился от соответствующей матери.
Поделиться: Особенности и теория биогенеза теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с уже существующих живых существ. Он противоположен старым идеям самозарождения, когда живые организмы могли «родиться» из неодушевленной материи, включая грязь, разлагающуюся плоть и даже грязную одежду.. Первые идеи, связанные с биогенезом, начали развиваться в семнадцатом веке. Самые важные эксперименты, которые поддерживали теорию биогенеза, были разработаны Франческо Реди и Луи Пастером. Основной задачей биологии является изучение жизни. По этой причине одним из самых интересных и интригующих неизвестных для биологов является выдвижение теорий и формулировка гипотез, позволяющих выявить происхождение этого явления.. Есть бесконечные теории, которые пытаются решить эту загадку. Далее мы опишем две из теорий о происхождении жизни, которые предшествовали теории биогенеза, чтобы достичь исторической перспективы предмета. Теория специального творчества Первоначально считалось, что жизнь была создана божественным создателем. Созданные формы были совершенными и неизменными. Это видение, основанное строго на религиозной мысли, перестало быть убедительным для исследователей того времени.. Теория абиогенеза Впоследствии была разработана идея спонтанной генерации или абиогенеза. Эта идея была сохранена учеными еще с греческих времен и позже была изменена до 19 века. Было принято думать, что жизнь возникла из неживой материи. Таким образом, эта идея, где жизнь возникает из неодушевленной материи, получила название «спонтанное поколение».. Одним из наиболее ярких постулатов теории является происхождение таких животных, как улитки, рыбы и земноводные, из грязи. Невероятно, но считалось, что мыши могут появиться из грязной одежды, оставив ее на улице около трех недель.. То есть теория не ограничивалась происхождением жизни в наследственные времена. Это также предназначалось для объяснения происхождения современных органических существ из неодушевленных веществ.. Биогенез: теория и особенности Согласно теории биогенеза, жизнь возникла из других форм жизни, которые уже существовали.
Презентация, доклад Представления о возникновении жизни на Земле
Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и (согласно сторонникам абиогенеза) происходило в результате ступенчатой химической и молекулярной эволюции на протяжении миллионов лет. Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. Их можно разделить на две группы: теории биогенеза(происхождение живого от живого) и абиогенеза (происхождение живого из неживого). Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными.
Происхождение жизни
Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В. Толковый словарь.
Это гипотеза абиогенеза — длительной химической эволюции, которая протекала в особых условиях древней Земли и предшествовала биологической эволюции. При этом из неорганических веществ сначала были синтезированы простые органические, из них более сложные, далее появились биополимеры, следующие этапы более умозрительны и малодоказуемы. Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции. Однако некоторые ее моменты были подтверждены опытным путем. Другие гипотезы происхождения жизни — панспермия занесение жизни из космоса , креационизм сотворение творцом , самопроизвольное зарождение в неживой материи вдруг появляются живые организмы , стационарное состояние жизнь существовала всегда.
Реди — XVII в. Гипотеза панспермии не решает проблему возникновения жизни, а переносит ее с Земли в космическое пространство или на другие планеты. Однако и опровергнуть эту гипотезу сложно, особенно тех ее представителей, которые утверждают, что жизнь была занесена на Землю не метеоритами в этом случае живое могло сгореть в слоях атмосферы, подвергнуться разрушительному действию космической радиации и т. Только вот как они долетели до Земли? С точки зрения физики огромных размеров Вселенной и невозможности преодолеть скорость света это вряд ли возможно. Впервые возможный абиогенез был обоснован А. Опариным 1923-1924 г.
Холдейн 1928 г. Однако мысль, что жизни на Земле могло предшествовать абиогенное образование органических соединений, высказывал еще Дарвин. Теория абиогенеза была доработана и дорабатывается другими учеными и по сей день. Главная ее нерешенная проблема — это подробности перехода от сложных неживых систем к простым живым организмам. В 1947 г. Бернал, на основе разработок Опарина и Холдейна, сформулировал теорию биопоэза, выделив в абиогенезе три стадии: 1 абиогенное возникновение биологических мономеров; 2 образование биополимеров; 3 образование мембран и формирование первичных организмов протобионтов. Абиогенез Ниже в общих чертах описан предположительный сценарий происхождения жизни согласно теории абиогенеза.
Возраст Земли составляет около 4,5 млрд. Жидкая вода на планете, так необходимая для жизни, по оценкам ученых появилась не ранее 4 млрд. При этом 3,5 млрд. Таким образом, первые простейшие организмы возникли относительно быстро — менее чем за 500 млн. При остывании планеты металлы и углерод как наиболее тяжелые элементы конденсировались и образовывали земную кору. В то же время происходила вулканическая активность, кора двигалась и сжималась, на ней образовывались складки и разрывы.
Но откуда взялась первая живая клетка? Абиогенез — это научная теория, утверждающая, что жизнь на Земле появилась спонтанным естественным путем благодаря существующим в то время условиям.
Другими словами, живая материя возникла из неживой. Абиогенез предполагает, что первые созданные формы жизни были очень примитивными и постепенно становились все более сложными. Биогенезу , в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. Ранняя Земля Представьте себе безжизненную Землю: постоянные извержения вулканов , мощные грозы, кипящие океаны, частые землетрясения и атмосфера с высоким уровнем токсичных газов. Так как же и почему возникла жизнь в этих условиях? Эта тема интересовала многих ученых, которые хотели найти достоверный ответ на столь важный вопрос. Теория Опарина — Холдейна В 20-х годах прошлого века британский ученый Холдейн, Джон Бёрдон Сандерсон и русский биохимик Александр Опарин независимо друг от друга выдвинули схожие идеи относительно условий, необходимых для возникновения жизни на Земле. Оба считали, что органические молекулы могут быть образованы из абиогенных материалов в присутствии внешнего источника энергии например, ультрафиолетового излучения , и что примитивная атмосфера была с очень низким количеством свободного кислорода и содержала аммиак, водяной пар, водород и метан.
Оба также подозревали, что первые формы жизни появились в теплом примитивном океане и были гетеротрофными получая предварительно сформированные питательные вещества из соединений, существовавших на ранней Земле , а не автотрофными синтезирующими питательные вещества из солнечного света или неорганических веществ. Опарин считал, что жизнь возникла из коацерватов, микроскопических спонтанно сформированных сферических агрегатов липидных молекул, которые удерживаются вместе за счет электростатических сил и, возможно, были предшественниками клеток. Работа Опарина с коацерватами подтвердила, что ферменты, лежащие в основе биохимических реакций метаболизма, функционируют более эффективно, когда они содержатся в мембраносвязанных сферах, чем когда они свободны в водных растворах. Холдейн, незнакомый с коацерватами Опарина, полагал, что сначала образуются простые органические молекулы, а в присутствии ультрафиолетового света они становятся все более сложными, в конечном итоге формируя клетки. Идеи Холдейна и Опарина легли в основу многих исследований абиогенеза, проводившихся в последующие десятилетия.
Добрый день, расскажите, пожалуйста как появилась жизнь? Интересно, именно в какой момент и как произошёл переход от ничего к первым живым существам.
Ответ: На данный момент существует три основные теории возникновения жизни на нашей планете. Божественная теория жизнь создана богом или каким-то другим сверхразумом ; Панспермия жизнь попала на Землю из космоса ; Теория абиогенеза жизнь возникла из химических веществ ; Основные теории возникновения жизни: божественная, панспермия, абиогенез Все три теории имеют право на существование, однако наиболее научной и проработанной является последняя из них - теория абиогенеза. Про неё я и постараюсь коротко вам рассказать. Теория абиогенеза Согласно современным научным представлениям жизнь на нашей планете зародилась примерно 4.