В главное отличие между абиогенезом и биогенезом заключается в том, что абиогенез не подтвержден научными экспериментами, тогда как биогенез доказан научными экспериментами. Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и (согласно сторонникам абиогенеза) происходило в результате ступенчатой химической и молекулярной эволюции на протяжении миллионов лет.
Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко
Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. А панспермия не отрицает абиогенез, просто меняет его локализацию. А панспермия не отрицает абиогенез, просто меняет его локализацию. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. 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. Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле.
Биогенез: характеристика и теория
Эти теории носят название физических. Термодинамическая противостояние энтропии и системная соподчинение и устойчивые динамические связи составляющая — это главные свойства и признаки жизни. Жизнь возникла во Вселенной, а биосфера Земли — проявление живой части Космоса. Эти теории называют космическими. Биогенез, таким образом, это космоцентрические физические теории происхождения жизни. Современные воззрения Современная наука придерживается точки зрения, которая объединяет все концепции в единую систему знаний о том, как неживая материя превратилась в живую. Как наиболее вероятный путь происхождения живого современная наука признает, что начальный этап — это абиогенез. И состоит он из 3 начальных этапов: Появление биологических мономеров. Образование биологических полимеров.
Появление мембранных структур и первичных простейших организмов — протобионтов. Дальше развитие жизни на земле шло уже легче — по эволюционным механизмам Ч. Дарвина наследственность, изменчивость и отбор. Небиологическое образование органики Химическая эволюция или добиологический абиогенез - это возникновение органических веществ из неорганических. В 1924 году русский академик А. Опарин 1894-1980 предположил, что в насыщенных высокомолекулярными соединениями растворах самопроизвольно образуются зоны повышенных концентраций коацерваты или коацерватные капли , которые обособлены от окружающей среды, но поддерживают с ней обмен. Теорию Опарина в 1929 году поддержал английский ученый Джон Холдейн 1892-1964 , и в науку прочно вошла теория коацерватов, которая предполагает самозарождение органических веществ на ранних этапах развития нашей планеты с уникальными физическими условиями. Доказательства гипотезы абиогенеза Поначалу доказать возможность самопроизвольного синтеза органических веществ из неорганических не представлялось возможным.
Однако сегодня уже пройдены определенные этапы и получены результаты.
В 1854 г. Генрих Г. Шредер 1810—1885 и Теодор фон Душ , и в 1859 году только Шредер повторил Гельмгольца фильтрационный эксперимент [12] и показал, что живые частицы можно удалить из воздуха, фильтруя его через вату. В 1864 г.
Луи Пастер наконец огласил результаты своих научных экспериментов. В серии экспериментов, подобных тем, которые были выполнены ранее Нидхэмом и Спалланцани, Пастер продемонстрировал, что жизнь не возникает в областях, которые не были загрязнены существующей жизнью.
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]. Вероятно, протоклетки имели примитивные оболочки из липидов, которые пропускали протоны и ионы металлов, но задерживали белки и РНК, поэтому выход из геотермальных водоёмов в среду с высоким содержанием натрия потребовал создания клетками способа его «откачки» [32]. Появления натриевых насосов использующих энергию реакций и освоение новых кислых сред, подтверждает образование мембран в тот период, когда аденозинтрифосфаты уже были в наличии.
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. 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 [8]. 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.
Опыт Пастера В 1860 году проблемой происхождения жизни занялся Луи Пастер. К этому времени он уже многое сделал в области микробиологии и сумел разрешить проблемы, угрожавшие шелководству и виноделию. Он показал также, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом.
В результате ряда экспериментов, в основе которых лежали методы Спалланцани, Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг гипотезы спонтанного зарождения. Пастер придал своим заключениям исключительную убедительность благодаря прекрасно задуманным и осуществлённым им экспериментам. Эти эксперименты имели целью не только доказать правильность положений автора, но и выявить ошибки его противников и вскрыть причины отдельных неудач его предшественников. Пастер заполнял баллон питательной средой, а шейке колбы придавал S-образную форму.
Кипячением из баллона выгонялся воздух, который при остывании жидкости возвращался обратно. Микроорганизмы из воздуха при этом оседали на изгибе шейки, и жидкость в баллоне оставалась стерильной неопределённо долго. Стоило только отрезать шейку колбы, как через несколько дней в жидкости появлялись бактерии. Появления их можно было также добиться, наклоняя баллон и смывая микроорганизмы, осевшие в изгибе трубки.
Работы Пастера явились переломным моментом в истории учения о происхождении жизни.
Возникновение жизни на Земле
Уильям Харви 1578—1657 был одним из первых сторонников того, что вся жизнь начинается с яйца, omne vivum ex ovo. Франческо Реди , итальянский врач, еще в 1668 году доказал, что высшие формы жизни не возникли спонтанно, продемонстрировав, что личинки происходят из яиц мух. Но сторонники спонтанного зарождения утверждали, что это не относится к микробам, и продолжали считать, что они могут возникать спонтанно. Попытки опровергнуть спонтанное зарождение жизни из неживого продолжались в начале 19 века наблюдениями и экспериментами Теодора Шванна. В 1745 году Джон Нидхэм добавил куриный бульон в колбу и вскипятил его. Затем он дал ему остыть и стал ждать. Микробы выросли, и он предложил это как пример самозарождения.
До XIX в. Основоположник систематики, шведский учёный Карл Линней считал, что все виды растений и животных существуют со времени сотворения мира и созданы Богом независимо друг от друга. Французский анатом и палеонтолог Жорж Кювье полагал, что после божественного акта творения в течение истории Земли происходили обширные катастрофы землетрясения, потопы, извержения вулканов , после которых опустошённые места заселялись организмами, пережившими катаклизмы в отдалённых местах. Эту гипотезу Кювье называют теорией катастроф. Учёные — сторонники креационизма: а — Карл Линней ; б — Жорж Кювье. И Линней, и Кювье отрицали также изменение видов и их эволюцию. Они считали, что виды сразу были сотворены совершенными и всегда оставались такими, какими были созданы. Другие, более поздние последователи креационизма соглашались с существованием эволюционного процесса, но считали, что начало эволюции было связано с актом творения. Так как концепцию креационизма невозможно ни доказать, ни опровергнуть, её нельзя рассматривать в качестве научной гипотезы и следует относить к вопросам веры. Однозначный ответ на вопрос о возникновении жизни не может дать даже современная наука, поскольку гипотетическое знание носит вероятный, а не достоверный характер и требует обоснований. В ходе рассмотрения и доказательства одни из гипотез ложатся в основу научных теорий, другие уточняются и видоизменяются, а третьи отбрасываются, если не выдерживают проверки. Это интересно: научный факт, гипотеза, теория Гипотеза от др. Гипотезы высказываются на основе наблюдений. Затем гипотезу доказывают, собирая дополнительные научные факты. Если гипотезу удаётся проверить и доказать, она ложится в основу научной теории. Если факты не подтверждают гипотезу, то гипотеза опровергается, признаётся ложным утверждением. Пример научной гипотезы: происхождение Вселенной в результате Большого взрыва. Научный факт от лат. Примеры научных фактов: Земля имеет форму шара, зелёный цвет клеткам растений придаёт содержащийся в них хлорофилл. Научная теория от др. В основу научной теории ложатся многократно наблюдаемые научные факты и подтверждённые гипотезы. Теории не только объясняют все известные науке факты, но и дают возможность прогнозировать, то есть предсказывать какие-то явления, процессы. Пример научной теории: гелиоцентрическая от имени др. Существует несколько научных гипотез о происхождении жизни. Все эти гипотезы формировались на основе двух противоположных идей. Идея биогенеза от греч. Идея абиогенеза от лат. Гипотеза стационарного состояния Эта гипотеза утверждает, что Земля и жизнь на ней никогда не возникали, а существуют вечно. При этом живое может произойти только от живого идея биогенеза , а у всех живущих видов есть две возможности развития: поддержание численности или вымирание. Эта гипотеза опровергнута данными астрономических наблюдений, геологических и палеонтологических исследований и всерьёз наукой не рассматривается. Гипотеза панспермии Согласно гипотезе панспермии от др. Такое объяснение не предлагает решения проблемы происхождения жизни в целом, например во всей Вселенной, а лишь объясняет её появление на нашей планете. Летящий метеорит реконструкция. Главный аргумент сторонников этой гипотезы состоит в том, что некоторые микроорганизмы, а особенно их споры, могут сохранять жизнеспособность при очень жёстких воздействиях — в отсутствие воды, при очень низких или высоких температурах, при радиоактивном облучении. При этом до сих пор никаких форм жизни в космосе обнаружено не было, однако при изучении метеоритов и марсианского грунта были найдены органические молекулы. Предполагается, что их синтез осуществлялся абиогенным путём из неорганических веществ. Гипотеза самозарождения жизни Эта гипотеза — о возникновении жизни абиогенным путём — существовала с древности, параллельно с креационистскими представлениями о сотворении живых организмов. Сторонники гипотезы самозарождения считали, что условия, необходимые для возникновения жизни, имелись в далёком прошлом, поскольку они имеются и в настоящее время. Так, знаменитый древнегреческий учёный Аристотель считал, что лягушки родятся из ила; из домашней пыли образуется моль; из гниющего мяса появляются черви и мухи; роса, сгущаясь на листьях капусты, порождает гусениц, которые, в свою очередь, порождают бабочек-капустниц. Так же обстоит дело и у растений: лишь некоторые из них развиваются из семян, но многие под действием сил природы возникают из определённых частей растений, разлагающейся земли и гниющей травы. Он поместил в тёмную кладовую глиняный горшок с грязной одеждой, пшеничными зёрнами и горстью пыли. Через три недели исследователь обнаружил в кладовой мышей. Ван Гельмонт предположил, что при определённых условиях — в темноте, при наличии зерна и грязного белья — мыши способны самозарождаться. Активным началом в процессе самозарождения ван Гельмонт считал человеческий пот. Эксперимент Яна ван Гельмонта. Опровержение самозарождения личинок мух: опыт Франческо Реди Итальянский учёный Франческо Реди в 1668 г. Он оставлял гнить куски мяса и рыбы в разных сосудах — открытых или затянутых тонкой материей — и доказал, что в закрытых от мух сосудах никогда не происходит самозарождения червей червями он называл личинок мух. На основании этого опыта Реди выдвинул новую гипотезу: мухи и черви не зарождаются самопроизвольно в гниющих продуктах, они выводятся из яичек, отложенных туда другими мухами. Эксперимент Франческо Реди. После опытов Франческо Реди и его последователей научное сообщество стало склоняться к мысли, что самозарождение относительно крупных животных головастиков, червей, насекомых , скорее всего, не происходит. Примерно в то же время, когда Реди проводил эксперименты, учёные начали активно использовать новое изобретение — микроскоп. Наблюдения в микроскоп доказали существование микромира — мира крошечных живых организмов. Стало известно, например, что в настое сена или в мясном бульоне через некоторое время обнаруживается большое число микроорганизмов их называли анималькулями — от лат. Сторонники самозарождения жизни считали, что эти микроорганизмы возникали в жидкостях благодаря существованию в воздухе «жизненной силы», превращающей неживое вещество в живую материю. Учёный считал, что микроорганизмы возникают не из воздуха, а от других микроорганизмов. Было известно, что при кипячении микроорганизмы погибают, поэтому Спалланцани разлил мясной бульон по стеклянным колбам и прокипятил их. Контрольные колбы он оставил открытыми, а экспериментальные — запаял. В результате микроорганизмы появились только в открытых колбах то есть они были занесены туда из воздуха , что позволило учёному сделать вывод о невозможности их самозарождения. Однако противники Спалланцани не сдавались. По их мнению, во время кипячения вместе с микроорганизмами в колбах была убита и та самая «жизненная сила», а анималькули не могут возникнуть там, где этой силы нет. Окончательное опровержение самозарождения микроорганизмов: опыты Луи Пастера Окончательно разрешил вопрос возможности самозарождения французский биолог Луи Пастер. Это произошло только во второй половине XIX в.
Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В. Толковый словарь.
Таким образом, если бы газы использовались в правильных пропорциях в качестве ранней атмосферы, аминокислоты могли не образовываться в колбе. Что такое биогенез Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь возникла из существовавшей ранее живой материи. Эта концепция была впервые описана Луи Пастером. Он заключил, что живые существа могут появиться только из уже существующих живых существ посредством воспроизводства. Теория обобщена во фразе Omne vivum ex vivo, что на латыни означает «вся жизнь от жизни». Это утверждение является одним из ключевых утверждений теории клеток. Эксперимент Пастера 1864 Луи Пастер выполнил эксперимент, подобный Нидхэму и Спалланцани, продемонстрировав появление бактерий в питательном бульоне. Отвары хранили в сосудах с протоками шейки лебедя и кипятили для стерилизации. Рост бактерий можно было наблюдать только в сосудах со сломанной шеей. Таким образом, рост бактерий может быть вызван загрязнением. Рисунок 3: Эксперимент Пастера Поскольку это научно доказано, биогенез является широко распространенным явлением происхождения жизни на земле за последние 150 лет. Сходства между абиогенезом и биогенезом И абиогенез, и биогенез - это философии, которые описывают происхождение жизни на земле.
Биогенез: характеристика и теория
| Биогенез и абиогенез презентация | Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза. |
| Особенности и теория биогенеза / биология | Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: После возникновения Земля представляла собой знойную и горячую сферу без жизни. Спустя же 4,5 миллиарда лет природа. |
| Возникновение жизни на Земле. Абиогенез - YouTube | Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. |
Биогенез — определение, суть теории, примеры и сторонники
| Миф об абиогенезе - современная критика | На протяжении многих лет было разработано множество теорий, пытающихся выяснить происхождение живых существ, таких как абиогенез (самозарождение) и биогенез (Жизнь возникает из другой формы жизни). |
| 1С:Урок - Биогенез и абиогенез | Дарвинистам просмотр категорически противопоказан! Опасно! Можно заразиться здравым смыслом!Почему физика – это наука, а биология – нет? Какую веру под видом. |
| Абиогенез и алгоритмы естественного отбора / Хабр | 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. |
| Биогенез и Абиогенез. — Религия и вера (Лёха Тканев) — NewsLand | Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле. |
Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле
А панспермия не отрицает абиогенез, просто меняет его локализацию. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и (согласно сторонникам абиогенеза) происходило в результате ступенчатой химической и молекулярной эволюции на протяжении миллионов лет.
Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле
Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными. Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. В этой статье дается определение термина "абиогенез" и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез. Биогенез и абиогенез. 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: ХАРАКТЕРИСТИКА И ТЕОРИЯ - БИОЛОГИЯ - 2024
| Разница между абиогенезом и биогенезом - Бизнес 2024 | Абиогенез и биогенез Абиогенез — возникновение живого из неживого в процессе эволюции образование органических веществ, распространенных в живой природе вне организма. |
| Абиогенез и естественный отбор | Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. |
| Разница между абиогенезом и биогенезом | Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы. |
Происхождение жизни
Проверил теорию Стэнли Миллер в 1953 году в эксперименте Миллера — Юри. Оказалось, что образуются аминокислоты [11]. Позднее в разных условиях были получены также сахара и нуклеотиды [9]. Он сделал вывод, что эволюция может произойти при фазовообособленном состоянии из раствора коацерватов. Однако такая система не может сама себя воспроизводить. Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путём случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул например, эффективные катализаторы , обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении , то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. Однако было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путём, и они могли вступить в симбиоз с «живыми растворами» — колониями самовоспроизводящихся молекул РНК , среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назвать организмом [12].
Однако Ричард Докинз в своём « Эгоистичном гене », где он излагает геноцентрический взгляд на эволюцию [en] , предположил, что в первичном бульоне возникли не коацерватные капли, а первые молекулы- репликаторы , способные создавать копии самих себя. Такой молекуле было достаточно возникнуть единожды и копировать себя в дальнейшем, используя органические соединения из окружающей среды насыщенного органикой «бульона». Сразу после появления репликатора он стал распространять свои копии по всем морям, пока более мелкие молекулы, которые стали «строительными блоками», не стали дефицитными, что вынудило первичные репликаторы бороться за выживание друг с другом и эволюционировать. Зарождение жизни в горячей воде[ править править код ] Гипотезу о возникновении жизни вблизи подводных вулканов высказал Л. Мухин в начале 1970-х [13]. Научные исследования показывают, что зарождение жизни в минеральной воде и, в особенности, гейзерах, наиболее вероятно [14]. В 2009 г. Армен Мулкиджанян [d] и Михаил Гальперин на основе анализа содержания элементов в клетке также пришли к выводу, что, вероятно, жизнь зародилась не в океане [16].
Дейвид Уард доказал, что в горячей минеральной воде появились и сейчас образуются строматолиты [17]. Самые древние строматолиты были обнаружены в Гренландии. Их возраст насчитывает 3,5 миллиарда лет. В 2011 г. Тадаси Сугавара создал протоклетку в горячей воде [18]. Лауреат Нобелевской премии биолог Джек Шостак отметил, что мы можем легче представить себе накопление органических соединений в первичных озёрах, чем в океане. Такого же мнения — группа учёных под руководством Евгения Кунина [20]. Основная статья: Химическая эволюция Химическая эволюция или пребиотическая эволюция — первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические , пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу развёртывания процессов самоорганизации, свойственных всем относительно сложным системам, к которым относится большинство углеродосодержащих молекул.
Это уникальные потоки на дне океана, возникающие не у срединно-океанических хребтов как черные курильщики , а в местах, где происходит серпентинизация — специфическое преобразование горных пород. Несмотря на загадочность и привлекательность гипотезы гидротерм, в настоящее время ее все чаще называют несостоятельной. Это предположение вполне оправдано, ведь молекула рибонуклеиновой кислоты может выполнять множество функций — от каталитической до кодирующей — и порой успешно заменяет собой ДНК и белки. Однако энергичные попытки ученых воспроизвести эту « прародительскую РНК » с основными свойствами живого так и не принесли результата. Чтобы справиться с этим ограничением, ученые предложили гипотезы первичной пиццы и первичного майонеза. Согласно первой, изолированные скопления биомолекул возникали в глине, согласно второй — в пузырьках из жироподобных соединений. Подводя итог, нам стоит признать, что великий квест — попытки человечества узнать тайну зарождения жизни — отнюдь на завершен и в наши дни. Однако нет сомнений, что в этом вопросе наметился большой прогресс, связанный с новым подходом — с ним исследователи абиогенеза связывают особые надежды. Он предполагает, что все основные компоненты клетки — нуклеиновые кислоты, белки и липидные оболочки — возникли одновременно, были вместе с самого начала и помогали друг другу уцелеть в не самых уютных условиях юной Земли.
Более того, первые клетки тоже могли быть не вполне автономны, иметь проницаемую оболочку и жить своеобразной «коммуной». Не исключено, что благодаря этому они обменивались друг с другом продуктами обмена и получали взаимную поддержку. Итак, исследования зарождения жизни имеют богатую вековую историю, и история эта продолжается. Познакомиться с ней — а заодно узнать много любопытного о ее основных действующих лицах — можно на страницах книги Майкла Маршалла «Великий квест». Читателю предстоит встреча с замечательными учеными, исследователями абиогенеза и не только. Он может подняться в Альпы в компании Луи Пастера, держащего в руках колбу с мочой и свекольным соком; вместе с экипажем научно-исследовательского суда «Кнорр» открыть в темных глубинах океана небывалую жизнь гидротерм; вместе с британским школьником Роджером Мейсоном случайно обнаружить древние остатки многоклеточного существа и многое другое. Все эти истории, пережитые вместе с учеными — «гениями и чудаками» согласно оригинальному заглавию книги — заставляют науку ожить и дают понять, до чего же это увлекательное занятие. Гранты и гранты КакВасТам.
К идеям Вэхтерсхойзера примыкают взгляды Майкла Рассела и его единомышленников — так называемых «глубоководников». Согласно их гипотезе щелочных гидротерм, первая жизнь обзавелась метаболизмом посреди насыщенных соединениями серы и другими солями горячих вод белых курильщиков. Это уникальные потоки на дне океана, возникающие не у срединно-океанических хребтов как черные курильщики , а в местах, где происходит серпентинизация — специфическое преобразование горных пород. Несмотря на загадочность и привлекательность гипотезы гидротерм, в настоящее время ее все чаще называют несостоятельной. Это предположение вполне оправдано, ведь молекула рибонуклеиновой кислоты может выполнять множество функций — от каталитической до кодирующей — и порой успешно заменяет собой ДНК и белки. Однако энергичные попытки ученых воспроизвести эту « прародительскую РНК » с основными свойствами живого так и не принесли результата. Чтобы справиться с этим ограничением, ученые предложили гипотезы первичной пиццы и первичного майонеза. Согласно первой, изолированные скопления биомолекул возникали в глине, согласно второй — в пузырьках из жироподобных соединений. Подводя итог, нам стоит признать, что великий квест — попытки человечества узнать тайну зарождения жизни — отнюдь на завершен и в наши дни. Однако нет сомнений, что в этом вопросе наметился большой прогресс, связанный с новым подходом — с ним исследователи абиогенеза связывают особые надежды. Он предполагает, что все основные компоненты клетки — нуклеиновые кислоты, белки и липидные оболочки — возникли одновременно, были вместе с самого начала и помогали друг другу уцелеть в не самых уютных условиях юной Земли. Более того, первые клетки тоже могли быть не вполне автономны, иметь проницаемую оболочку и жить своеобразной «коммуной». Не исключено, что благодаря этому они обменивались друг с другом продуктами обмена и получали взаимную поддержку. Итак, исследования зарождения жизни имеют богатую вековую историю, и история эта продолжается. Познакомиться с ней — а заодно узнать много любопытного о ее основных действующих лицах — можно на страницах книги Майкла Маршалла «Великий квест». Читателю предстоит встреча с замечательными учеными, исследователями абиогенеза и не только. Он может подняться в Альпы в компании Луи Пастера, держащего в руках колбу с мочой и свекольным соком; вместе с экипажем научно-исследовательского суда «Кнорр» открыть в темных глубинах океана небывалую жизнь гидротерм; вместе с британским школьником Роджером Мейсоном случайно обнаружить древние остатки многоклеточного существа и многое другое.
Разумеется, Майкл Маршалл начинает рассказ с хрестоматийного первичного бульона Александра Опарина, колоритного советского биохимика с противоречивой биографией. 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. 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.
Абиогенез и биогенез - что это такое?
Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. На протяжении многих лет были разработаны многочисленные теории, пытающиеся выяснить происхождение живых существ, такие как абиогенез (спонтанное зарождение) и биогенез (жизнь возникает из другой формы жизни), но ни одна из них не могла удовлетворительно объяснить.
Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле
Сходства между абиогенезом и биогенезом И абиогенез, и биогенез - это философии, которые описывают происхождение жизни на земле. И абиогенез, и биогенез обсуждались в течение длительного периода времени. Разница между абиогенезом и биогенезом Определение Абиогенез: Абиогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь возникла из неорганических или неодушевленных веществ. Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь возникла из существовавшей ранее живой материи. Значимость Абиогенез: Абиогенез утверждает, что жизнь на Земле происходит из неживых соединений. Биогенез: Биогенез утверждает, что жизнь на Земле происходит из ранее существовавших живых форм. Научное доказательство Абиогенез: Абиогенез научно не доказан. Биогенез подтверждается научными экспериментами. На основе Абиогенез: Абиогенез основан на наблюдениях и национальных мыслях. Вывод Абиогенез и биогенез - два явления, которые описывают происхождение жизни на земле. Абиогенез описывает, что жизнь возникла из неживых веществ.
Тем не менее, биогенез описывает, что жизнь возникла из уже существующих живых организмов путем размножения.
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. 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 [8]. 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. Вид обладает большим набором сигнальных белков, которые в эукариотах регулируют: перестроение цитоскелета, сигналы между мембраной, цитоплазмой и ядром, деление клеток и другие функции. Рисунок 4.
Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» В ходе эволюции эукариотам пришлось подчинить себе внутриклеточные симбиотические бактерии, вслед за тем, появился новый биохимический путь. После симбиоза с митохондриями аэробное дыхание повышает эффективность использования пищи. Десятки кластеров глубоководных организмов независимо друг от друга приручили бактерии, окисляющие сероводород или метан [1]. Благодаря этому, эукариоты приобрели функции фиксации азота, разложения целлюлозы, синтеза витаминов и пр. Но не надо захлёбываться серотониновой пеной, ведь такой вектор эволюции кажется эгоистичным. Сложно сказать, существуют ли живые организмы только для пользы репликации генома или нет. Но, в сравнении с короткой жизнью всего организма, часть информации нуклеиновых кислот существует невероятно продолжительное время передаваясь при размножении и создавая новую структуру носителя [22]. Заключение: Нами были описаны места возможного возникновения абиогенного синтеза органических соединений с содержанием нужных для этого веществ.
В конце прошлого столетия ученые открыли огромное количество механизмов прохождения каждого отдельного этапа столь трудного и невероятно долгого процесса, когда из неживой материи образовалась самая первая живая система. Сегодня синтез простого типа органических веществ из неорганики вполне может без особого труда происходить в естественной обстановке. Ученые отмечают, что для процесса даже не требуется планета, ведь он может происходить даже в космическом пространстве из наиболее простых молекул. В качестве катализаторов будут выступать более сложные частицы, в составе которых могут присутствовать никель и железо. В конечном результате произойдет образование простой органики. Достаточно давно удалось установить, что весьма неплохим реактором для запуска производства органики могут выступать разнообразные гидротермальные источники. Еще в 2012 году провели исследование, которое продемонстрировало, что это самые вероятные места, где особенно активно происходил процесс синтеза веществ органического происхождения. Соответственно, именно в гидротермальных источниках и могло произойти зарождение жизни. При этом они должны были находиться в мелководных водоемах, расположенных на континентах, а не в морях или океанах, где для преобразования неорганики в органику невозможно из-за неподходящего ионного состава раствора. Вопрос относительно зарождения жизни на Земле достаточно сложный, и поэтому сегодня все еще проводятся исследования, чтобы получить точный ответ. Развивайтесь и изучайте новое. Тренируйте мозг и укрепляйте когнитивные функции с помощью тренажеров Викиум. Читайте нас в Telegram - wikium 2078.
Опровержение самозарождения личинок мух: опыт Франческо Реди Итальянский учёный Франческо Реди в 1668 г. Он оставлял гнить куски мяса и рыбы в разных сосудах — открытых или затянутых тонкой материей — и доказал, что в закрытых от мух сосудах никогда не происходит самозарождения червей червями он называл личинок мух. На основании этого опыта Реди выдвинул новую гипотезу: мухи и черви не зарождаются самопроизвольно в гниющих продуктах, они выводятся из яичек, отложенных туда другими мухами. Эксперимент Франческо Реди. После опытов Франческо Реди и его последователей научное сообщество стало склоняться к мысли, что самозарождение относительно крупных животных головастиков, червей, насекомых , скорее всего, не происходит. Примерно в то же время, когда Реди проводил эксперименты, учёные начали активно использовать новое изобретение — микроскоп. Наблюдения в микроскоп доказали существование микромира — мира крошечных живых организмов. Стало известно, например, что в настое сена или в мясном бульоне через некоторое время обнаруживается большое число микроорганизмов их называли анималькулями — от лат. Сторонники самозарождения жизни считали, что эти микроорганизмы возникали в жидкостях благодаря существованию в воздухе «жизненной силы», превращающей неживое вещество в живую материю. Учёный считал, что микроорганизмы возникают не из воздуха, а от других микроорганизмов. Было известно, что при кипячении микроорганизмы погибают, поэтому Спалланцани разлил мясной бульон по стеклянным колбам и прокипятил их. Контрольные колбы он оставил открытыми, а экспериментальные — запаял. В результате микроорганизмы появились только в открытых колбах то есть они были занесены туда из воздуха , что позволило учёному сделать вывод о невозможности их самозарождения. Однако противники Спалланцани не сдавались. По их мнению, во время кипячения вместе с микроорганизмами в колбах была убита и та самая «жизненная сила», а анималькули не могут возникнуть там, где этой силы нет. Окончательное опровержение самозарождения микроорганизмов: опыты Луи Пастера Окончательно разрешил вопрос возможности самозарождения французский биолог Луи Пастер. Это произошло только во второй половине XIX в. Пастер использовал колбы с горизонтальным S-образным горлышком. В открытое горлышко из воздуха могла проникать «жизненная сила», а споры микроорганизмов оседали на изгибе трубки и не попадали в колбу. Питательный бульон в колбе оставался стерильным, микроорганизмы в нём не возникали. В результате ряда экспериментов Пастер окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения жизни и доказал справедливость теории биогенеза: «всё живое от живого». Луи Пастер а и колба Пастера с S-образным горлышком б Это интересно: Пастер, пастеризация, асептика и антисептика За эксперимент, доказавший невозможность самозарождения микроорганизмов, Луи Пастеру была вручена специальная премия Французской академии наук. Именно благодаря трудам этого учёного появились антисептики и асептики, открывшие дорогу современной хирургии. Впоследствии этот способ получил название в честь своего изобретателя — пастеризация. Пастер выяснил, что некоторые бактерии очень устойчивы к воздействию высоких температур и уничтожить их можно только путём длительного кипячения, или нагревания под давлением, или прокаливания, или с помощью специальных химических растворов. Уничтожение всех микроорганизмов и их спор называется стерилизацией от лат. Антисептика от лат. При антисептических процедурах используют механические, физические и химические методы воздействия. Термин был введён английским хирургом Дж. Принглом, описавшем антисептическое действие хинина — вещества, извлекаемого из коры хинного дерева. Похожим словом — антисептики — называются обеззараживающие вещества: различные спирты, раствор йода, соединения фенола и др. Аcептика — это мероприятия, направленные на предупреждение попадания микроорганизмов в рану путём обеззараживания рук хирурга, хирургических инструментов и перевязочного материала. Методики обеззараживания — кипячение, прокаливание, обработка химическими веществами раствором хлорной извести, этиловым спиртом. До осознания врачами того, что всё, что соприкасается с раной, должно быть стерильно, хирурги не делали операций, связанных со вскрытием полостей человеческого тела, поскольку такие вмешательства обычно вызывали быструю гибель пациента. Внедрение асептики и антисептики в хирургию стало одним из величайших достижений медицины XIX века. Александр Иванович Опарин. В 1924 г. Учёный предположил, что под влиянием солнечного излучения, мощных электрических разрядов молний и извержений вулканов в атмосфере древней Земли 4—4,5 млрд лет назад из неорганических веществ могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для появления жизни. Самоорганизация сгустков органических молекул в водах древнего океана привела к появлению первых примитивных одноклеточных существ, похожих на современных бактерий. Условия древней Земли: а — частые грозы; б — жёсткое ультрафиолетовое солнечное излучение; в — бурная вулканическая деятельность; г — безжизненный океан. Одновременно с А. Опариным подобные взгляды на возможность зарождения жизни были высказаны американским учёным Джоном Холдейном. Их гипотеза возродила интерес учёных к идеям самозарождения абиогенеза. Узнать больше: вероятный механизм абиогенного происхождения жизни 9—11 кл. Гипотеза абиогенеза основывается на данных науки о формировании Земли примерно 4,5 млрд лет назад. После образования планеты как твёрдого тела и её постепенного остывания происходила конденсация водяного пара в первичной атмосфере Земли. Дождевая вода с растворёнными в ней веществами накапливалась в углублениях рельефа. Первичная атмосфера Земли содержала углекислый газ, сероводород, метан, аммиак и пары воды; кислород почти полностью отсутствовал, следовательно, не существовало озонового слоя, поглощающего жёсткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Энергию для образования и разрыва химических связей поставляли такие источники, как ультрафиолетовое излучение Солнца, электрические разряды при грозах молнии , ядерные реакции уровень естественной радиоактивности был очень высок , высокая температура вследствие мощной вулканической деятельности. По мнению А. Опарина, на протяжении миллионов лет вода на поверхности Земли насыщалась органическими соединениями, самопроизвольно образующимися в атмосфере. Часть этих веществ разрушалась, однако некоторые из них могли скапливаться в определённых местах, образуя более сложные органические вещества. Например, из скоплений жирных кислот и спиртов образовывались липиды, а из аминокислот — пептиды. Далее из этих веществ образовывались обособленные сгустки — зоны повышенной концентрации органического вещества. 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.
Происхождение жизни
Дарвинистам просмотр категорически противопоказан! Опасно! Можно заразиться здравым смыслом!Почему физика – это наука, а биология – нет? Какую веру под видом. Гипотеза биохимической эволюции Опарина — Холдейна (гипотеза абиогенеза): в далёком прошлом жизнь возникла абиогенным путём и эволюционировала от простых форм к сложным; в настоящее время процесс возникновения жизни невозможен. Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции.