А панспермия не отрицает абиогенез, просто меняет его локализацию. новостей и на странице Марка на [1] (см. также [2]. 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).
Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез
Читайте также: Класс опасности аммиака все что вам нужно знать Теории образования первой клетки Основное различие между теориями биогенеза и абиогенеза состоит в том, откуда происходит первая клетка. В теории биогенеза утверждается, что первая клетка возникла из живых организмов, тогда как в теории абиогенеза предполагается, что первая клетка сформировалась из неживой материи. Теории образования первой клетки существуют уже много лет, но до сих пор не было достигнуто окончательное согласие. В поддержку теории биогенеза говорят многочисленные эксперименты, которые показали, что жизнь может возникать только из живой материи. Однако в поддержку теории абиогенеза приводятся аргументы, основанные на исследованиях геологии и астрономии, в которых обнаруживаются условия, способствующие образованию и развитию жизни. Существуют различные гипотезы о том, каким образом могла возникнуть первая живая клетка. Некоторые ученые предполагают, что первая клетка могла возникнуть из протоклеток, которые образовались при слиянии органических молекул.
Другие считают, что первая клетка могла возникнуть через процессы самоорганизации молекул в примитивных мембранах. Независимо от того, какая именно теория образования первой клетки окажется верной, изучение этой темы имеет большое значение для понимания происхождения жизни на Земле и возможности ее существования в других частях Вселенной. Раздел 3: Основные различия между биогенезом и абиогенезом Основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в идеях, которые определяют процесс возникновения жизни и организмов. Биогенез — это теория, согласно которой жизнь возникает только из предшествующей жизни. Она подразумевает, что все организмы имеют общего предка и происходят от него посредством размножения. Однако, биогенез не объясняет, каким образом жизнь возникла впервые.
Абиогенез, напротив, предлагает идею, что жизнь может возникнуть из неживой материи. Эта теория предполагает, что простые органические соединения могут сформироваться самопроизвольно из неорганических веществ под влиянием различных факторов, таких как энергия и химические реакции. Абиогенез не исключает возможности существования других механизмов возникновения жизни, однако подразумевает, что они менее вероятны. Таким образом, основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в идеях о том, откуда происходит жизнь. В то время как биогенез подразумевает, что жизнь возникает только из предшествующей жизни, абиогенез считает возможным появление жизни из неживой материи. Происхождение жизни из существующего живого организма Идея происхождения жизни из существующего живого организма была подтверждена большим количеством экспериментов и наблюдений.
Наиболее известным и значимым из них является эксперимент Стэнли Миллера, проведенный в 1952 году. Миллер смешал в пробирке аммиак, метан, воду и молнию. В результате имитации условий древней атмосферы Земли, он получил большое количество органических соединений, включая аминокислоты — основные строительные блоки белков, которые считаются важнейшими элементами жизни.
Возникает закономерный вопрос: каким образом возникли белки, состоящие исключительно из L- аминокислот? На него до сих пор так и не был получен удовлетворительный ответ. Во-вторых, факты говорят о том, что концентрации аминокислот в «первобытном бульоне» должны были бы быть слишком маленькими. Химик Дональд Халл подсчитал, что концентрация самой простой аминокислоты, встречающейся в живых организмах - глицина, - не должна была быть больше 10-12 моля. Он пишет: «Даже максимально вероятное содержание аминокислоты является безнадежно низким, чтобы служить отправной точкой для самопроизвольного зарождения жизни». Hull D. Thermodynamics and kinetics of spontaneous generation.
Nature 186:693, 694. Такие низкие концентрации ставят под сомнение идею самопроизвольного образования даже самых простых белковых молекул. Вероятность же самосборки сложных белков, состоящих из сотен L- аминокислот, соединённых между собой в определённой последовательности, - ещё меньше. Чтобы понять, какова она, приведём один весьма наглядный пример. Предположим, мы хотим получить белковую молекулу из ста аминокислот в результате хаотичного, самопроизвольного возникновения в «первобытном бульоне». Сколько времени для этого необходимо? Как известно, природные белки состоят из двадцати аминокислот. Вероятность того, что мы случайно отберём из двадцати аминокислот строго определённую - один шанс из двадцати или 0. Если мы хотим получить белок, аналогичный природному, - то все аминокислоты, входящие в него, должны быть L-изомерами. Вероятность того, что отобранная аминокислота будет именно L-изомером - один шанс из двух 0.
Присоединение аминокислот к растущей пептидной цепочке возможно с двух её концов, следовательно, вероятность присоединения аминокислоты с «нужного» конца - один шанс из двух 0. Таким образом, для того, чтобы найти вероятность появления одной определённой L-изомерной формы аминокислоты в нужном месте белка, нам необходимо просто перемножить все найденные нами три вероятности. Искомое число будет - один шанс из восьмидесяти 0. Вероятность того, что две L-формы конкретных аминокислот расположатся в нужной последовательности в белке - один шанс из шести тысяч четырехсот или 0. Для ста аминокислот вероятность их случайного попадания в строго определённое место белка составляет один шанс из 4. Bradley WL.
Похожее утверждение - Omnis cellula e cellula, «все клетки [происходят] из клеток»; этот вывод является одним из центральных утверждений клеточной теории. Содержание 2 Спонтанное образование и его опровержение 3 См. Термин биогенез может также относиться к биохимическим процессам производства в живых организмах см.
Самопроизвольное зарождение и его опровержение Древние греки считали, что живые существа могут спонтанно возникать из неживой материи, и что богиня Гайя может заставить жизнь возникать спонтанно из камни - процесс, известный как Generatio spontanea. Аристотель не соглашался, но он все еще верил, что существа могут возникнуть из разных организмов или из почвы. Варианты концепции спонтанного зарождения существовали еще в XVII веке, но к концу XVII века началась серия наблюдений и аргументов, которые в конечном итоге дискредитировали такие идеи. Этот прогресс в научном понимании встретил большое сопротивление, поскольку личные убеждения и индивидуальные предрассудки часто заслоняли факты.
Гипотеза А. Опарина заключается в том, что жизнь на Земле возникла из примитивных органических соединений, которые образовались в атмосфере Земли в результате химических реакций под воздействием энергии солнечного света и грозовых разрядов.
Он предположил, что эти органические соединения могли собираться в более сложные молекулы, которые со временем стали эволюционировать в живые организмы. Доказательством теории возникновения жизни путем абиогенеза стали опыты С.
1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез
Биогенез - концепция, утверждающая, что между живой и неживой материей лежит непреодолимая преграда, а следовательно, всё живое может происходить лишь от живого. Остальные ответы Константин Соколов Гуру 3903 6 лет назад Теория абиогенеза утверждает возможность происхождения живого из неживого. К ним относят гипотезу самозарождения, креационизм, теорию биохимической эволюции А.
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. 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.
Реди, Абиогенез a - отрицание - теория возникновения живых существ из веществ неорганической природы Аристотель, Эмпедокл, А. Опарин Слайд 3 Теории возникновения жизни Креационизм - концепция, согласно которой основные формы органического мира жизнь , человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом. Гипотеза самозарождения — спонтанное появление живых существ из неживой материи. Слайд 5 Аристотель 384 - 322 гг. Слайд 6 Ян Баптиста ван Гельмонт 1580 - 1644 Описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей.
Сегодня широко известно, что живые организмы происходят только от других организмов - например, вы произошли от своей матери, а ваше домашнее животное тоже родилось от их матери. Но давайте вернемся к примитивной среде, в которой зародилась жизнь. В настоящее время биологи поддерживают гипотезу о том, что жизнь на Земле возникла из неживых веществ, которые образовали молекулярные агрегаты. Эти агрегаты сумели адекватно воспроизвести и развить метаболизм - замечательные характеристики существ, которых мы считаем «живыми». Однако мы уже собрали доказательства того, что живое не может возникнуть из неживой материи. Так как же разрешить этот очевидный парадокс? Ранняя атмосфера Земли сильно отличалась от нынешней. Концентрация кислорода была чрезвычайно низкой, наблюдались молнии, вулканическая активность, постоянная бомбардировка метеоритами и приход ультрафиолетового излучения был более интенсивным.
В этих условиях могла произойти химическая эволюция, которая по прошествии значительного периода времени привела к появлению первых форм жизни. Ссылки Бергман, Дж. Почему абиогенез невозможен. Ежеквартальный журнал 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. Саган, К. О терминах «биогенез» и «абиогенез».
Теория биогенеза и абиогенеза презентация
К 1861 году ему, наконец, удалось утвердить биогенез как твердую теорию, а не спорную гипотезу. После своего возникновения Земля представляла знойную и горячую сферу без жизни. Спустя же 4,5 миллиарда лет фауна и флора оказались представлены многочисленными формами ныне живущих организмов. Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле. Их можно разделить на две группы: теории биогенеза(происхождение живого от живого) и абиогенеза (происхождение живого из неживого).
Теория биогенеза
Работы Пастера явились переломным моментом в истории учения о происхождении жизни. Вопрос о самозарождении в том виде, в каком он был поставлен, разрешился в отрицательном смысле, и принцип «всё живое — из живого» для всех известных существ мог по праву считаться справедливым и не знающим ни одного исключения. Вопрос о происхождении жизни, однако, не был разрешён опытами Пастера — он был только заново поставлен. Коль скоро для возникновения живого организма необходим другой живой организм, то откуда же взялся самый первый живой организм? Только теория стационарного состояния не требует ответа на этот вопрос, а во всех других теориях подразумевается, что на какой-то стадии истории жизни произошёл переход от неживого к живому. Было ли это первичным самозарождением? Одна из распространённых теорий абиогенеза — теория биохимической эволюции — принадлежит российскому учёному А. В настоящее время большинство учёных считают, что возникновение жизни — длительный процесс, происходивший на Земле в отдалённые геологические эпохи, когда условия температура, химический состав газовой, жидкой и твёрдой оболочек Земли, режим излучения и др.
Концепция биогенеза В основе некоторых представлений о биогенезе лежат противопоставление живого неживому и идея вечности жизни. Другие сторонники биогенеза предполагали, что зародыши живых существ были занесены на Землю с других, более древних небесных тел, — теория панспермии. Её поддерживали немецкий химик Ю. Либих , физик и физиолог Г.
Вероятно, пробионты обладали уже всеми свойствами жизни, но системы гомеостаза и гомеореза еще не сформировались. Появление архебионтов по терминологии А.
Опарина — протобионтов — предшественников современных организмов. Архебионты характеризовались наличием основных компонентов клетки: плазмалеммы, цитоплазмы и генетического аппарата. Существовали системы обмена веществ электрон—транспортные цепи и системы воспроизведения, передачи и реализации наследственной информации репликация нуклеиновых кислот и биосинтез белка на основании генетического кода. Формирование современных клеток и групп организмов: архебактерий, эубактерий, мезокариот и эукариот. Первые три этапа рассматриваются как этапы предбиологической химической эволюции, а последние три этапа — как этапы биологической эволюции. Концепции биогенеза Идеи биогенеза базируются, в первую очередь, на термодинамическом и экологическом подходах к определению границы между живым и неживым.
Генетический и эволюционный подходы играют второстепенную роль, а биохимический подход практически игнорируется. Концепции биогенеза базируются на следующих положениях: 1. Живое и неживое есть два состояния материи. Ни одно из этих состояний не может быть выведено из другого. Такие теории называются физическими. Основные свойства и признаки жизни: активное противостояние процессам разрушения термодинамические аспекты ; соподчинение биологических систем, наличие устойчивых динамических связей между биологическими объектами системные аспекты.
Жизнь возникает не на Земле, а во Вселенной. Тогда биосфера Земли есть конкретное проявление живой части Космоса в земных условиях. Такие теории происхождения жизни называются космическими. Таким образом, концепции биогенеза объединяют, в основном, космоцентрические физические гипотезы происхождения жизни. С этой точки зрения, биосфера Земли есть конкретное проявление живой части Космоса в земных условиях. Реди была доказана невозможность самозарождения жизни на Земле в современных условиях.
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. Это, в общем-то, вполне ожидаемый результат, но в науке принято проверять все теоретические ожидания, даже достаточно очевидные. График справа отображает наращивание цепочек полипептида по мере добавления циклов высушивания-увлажнения в присутствии гидрофосфата калия. И хотя преобладающими оставались всегда дипептиды, можно заметить, что после десяти циклов реакции формировались также цепочки длиной вплоть до 11 аминокислотных остатков.
Оценочные расчёты, выполненные с целью определения примерного количества атомов в наблюдаемой части Вселенной, показывают, что вероятность найти конкретный атом методом проб и ошибок среди всех атомов Вселенной намного выше вероятности спонтанного возникновения белка из ста аминокислот, идентичного натуральному образующемуся в живом организме. Crick F. Life itself: its origin and nature. New York: Simon and Schuster, p. Дело ещё больше усложняется, если мы попытаемся обсудить вероятность самопроизвольного возникновения нуклеиновых кислот ДНК и РНК. В 1953 году это тот же самый год, когда были обнародованы результаты экспериментов Стенли Миллера Джим Уотсон и Фрэнсис Крик установили, что ДНК молекула, носитель информации о живом организме образует в живых системах двойную спираль, в которой нуклеотиды располагаются друг напротив друга. Было подсчитано, что вероятность того, что самопроизвольно образуется только одна пара нуклеотидов в нуклеиновой кислоте, с учётом всех возможных сочетаний атомов входящих в их состав, составляет 10-87. Число нуклеотидных пар в ДНК человека превышает 3 миллиарда, а для некоторых цветковых растений может достигать десятков миллиардов. Понятно, что вероятность случайного возникновения строго определённой последовательности ДНК из миллиарда конкретных нуклеотидов несуразно мала. Для сравнения, можно напомнить, что в 4,5 миллиардах лет, столько обычно отводят на эволюцию на нашей планете , всего 1025 секунд. Заметим, что условия, которые должны были бы сопутствовать появлению в «первобытном бульоне» сахаров сахара рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот и аминокислот компонентов белков различны. Аминокислоты образуются в кислой среде, которая непригодна для образования сахаров. Переход от простого набора биополимеров к функционирующему живому организму, пускай даже очень простому, представляется ещё более сложной проблемой, чем спонтанный синтез белков и нуклеиновых кислот. Об этом говорят биохимики-эволюционисты Дэвид Грин и Роберт Гольдберг: «Переход от макромолекул к клетке является скачком фантастических масштабов, который лежит за пределами поддающейся проверке гипотезы. В этой области всё является предположением. Доступные факты не дают основания постулировать, что на этой планете возникли клетки». Green D. Molecular insights into the living process. Morowitz H. Energy flow in biology: biological organization as a problem in thermal physics. Компоненты живой клетки, функционируя как единое целое, находятся в сложном взаимодействии друг с другом. В клетках белковые молекулы образуются в результате реакций матричного синтеза, которые протекают в соответствии с информацией, заложенной в молекуле ДНК. В этом сложном процессе может участвовать несколько сот специфических белков, и отсутствие одного из них делает матричный синтез просто невозможным.
Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
Их можно разделить на две группы: теории биогенеза(происхождение живого от живого) и абиогенеза (происхождение живого из неживого). Термин биогенез был придуман Генри Чарльтоном Бастианом для обозначения возникновения жизни из неживой материи, но Томас Генри Хаксли выбрал термин абиогенез и переопределил биогенез, чтобы обозначить жизнь, возникшую из ранее существовавшей жизни. В теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с ранее существовавших живых существ. Биогенез и абиогенез. Канал видеоролика: Репетитор по биологии. 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез. Смотреть видео: Свежая информация для ЕГЭ и ОГЭ по Биологии (листай). Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности. Одной из проблем при разработке научных моделей абиогенеза является объяснение того, как молекулы превращаются в клетки, которые стали самовоспроизводящимися.
1. Происхождение жизни на Земле
Первым гипотезу выдвинул Р. Вихров, но он не проводил экспериментов, подтверждающих ее сущность. Позже Л. Пастер провел эксперименты на группе микроорганизмов и смог доказать теорию биогенеза.
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.
Вопрос о самозарождении в том виде, в каком он был поставлен, разрешился в отрицательном смысле, и принцип «всё живое — из живого» для всех известных существ мог по праву считаться справедливым и не знающим ни одного исключения. Вопрос о происхождении жизни, однако, не был разрешён опытами Пастера — он был только заново поставлен. Коль скоро для возникновения живого организма необходим другой живой организм, то откуда же взялся самый первый живой организм? Только теория стационарного состояния не требует ответа на этот вопрос, а во всех других теориях подразумевается, что на какой-то стадии истории жизни произошёл переход от неживого к живому. Было ли это первичным самозарождением? Одна из распространённых теорий абиогенеза — теория биохимической эволюции — принадлежит российскому учёному А.
В настоящее время большинство учёных считают, что возникновение жизни — длительный процесс, происходивший на Земле в отдалённые геологические эпохи, когда условия температура, химический состав газовой, жидкой и твёрдой оболочек Земли, режим излучения и др. Концепция биогенеза В основе некоторых представлений о биогенезе лежат противопоставление живого неживому и идея вечности жизни. Другие сторонники биогенеза предполагали, что зародыши живых существ были занесены на Землю с других, более древних небесных тел, — теория панспермии.
Холдейн работали над концепцией коацервата. Их интересовало, каким образом синтезируется сложная органика при разрядах молний, воздействии ультрафиолета и извержений вулканов [3]. Идею частично подтвердили Г. Юри и С. Смесь соединений, имитирующих древнюю атмосферу, запаивали в замкнутой установке и через колбу с водой пропускали электрический ток.
Спустя две недели, на протяжении которых им периодически приходилось наблюдать за реакциями через стекло, они вскрыли колбу и выяснили, что теперь в ней присутствовали аминокислоты, сахара и органические кислоты [4]. Эксперимент показал реальность синтеза сложной органики из более простых химических веществ. Последующие эксперименты синтезировали производные пурина табл. Казалось бы, нужно ликовать — вот он, переход от химической эволюции к биологической! Но как это бывает зачастую, бронежилет теории не выдерживает обстрела реальности — концепция коацервата имела серьезные недостатки. Реакция соединения аминокислот в белок или нуклеотиды происходит с выделением воды, и длинные молекулы подвержены распаду [1]. Еще одной проблемой стал способ размещения связей вокруг атома углерода, которые являются взаимно-зеркальными — хиральными. Аминокислоты чаще представлены левыми изомерами , а рибозы — правыми.
Такая характеристика нуклеотидов придает спиральную структуру ДНК и РНК, но в синтезе из простых соединений получается равное количество изомеров, поэтому белки такой смеси не способны функционировать. Теория условий: гидротермальные источники Высокое содержание железа, цинка, марганца и меди — особенность живых клеток. Если железа много в неживой природе, то меди с марганцем и цинком не особенно. Парадоксально, но все они содержатся в клетках в намного большей концентрации, чем во внешней среде. Перечисленные металлы характерны в обильном количестве для гидротермальных источников, с которых мы начнем поиск условий для абиогенного синтеза органических соединений. Воды источников имеют черный цвет благодаря сульфидам, сероводороду и другим взвесям [5]. После контакта с океаном, гидротермальные воды охлаждаются, а соединения железа, меди и никеля выпадают в осадок. При дальнейшем остывании вод сульфиды цинка и марганца осаждаются на уже сформированный рельеф.
Сульфиды цинка способны к фотохимическому восстановлению, поглощая ультрафиолет и фосфоресцируя. В таком состоянии возбужденный электрон восстанавливает соединения диоксида углерода до муравьиной и других органических кислот, а при ультрафиолете восстанавливает азот до аммиака. При этом он защищает органические молекулы от ультрафиолета эффективней слоя воды в десятки метров. Именно поэтому первые организмы могли укрываться в минеральных осадках, имея доступ к продуктам фотохимических реакций [1]. Осадки образуются из мелких частиц и имеют много пор. Подобные условия являются удобными для репликации органики из-за относительной изоляции. Откладывающиеся сульфидные минералы становятся катализаторами химических реакций для синтеза органических соединений [6]. При этом 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 [7]. Теория условий: синтез в грязевых котлах Важным веществом клетки является фосфор, содержащийся в фосфорилированных органических молекулах, входящих в состав нуклеиновых кислот, аденозинтрифосфатов и др. 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. При кипении минеральных вод растворенные соединения разделяются, поэтому часть испаряется с водой и выходит в грязевых котлах. При 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 [8] , [9] , а соли молибдена превращают разветвленные сахара в линейные, увеличивая синтез.
Почувствуйте, как густые и горячие знания стекают вам на шею, ведь грязевые котлы обогащены всеми вышеописанными ранее элементами [10] , 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.
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. По мере накопления веществ коацерваты росли, а при достижении критических размеров распадались на части, каждая из которых сохраняла черты исходной организации. В самих коацерватах могли происходить химические реакции. При поглощении коацерватами ионов металлов могли образовываться ферменты. В процессе эволюции остались лишь такие системы, которые были способны к саморегуляции и самовоспроизведению. Это знаменовало наступление следующего этапа происхождения жизни — возникновение протобионтов по некоторым источникам это то же самое, что коацерваты — тел, имеющие сложный химический состав и ряд свойств живых существ. Протобионты можно рассматривать как наиболее устойчивые и удачно получившиеся коацерваты.
Мембрана могла образоваться следующим образом. Жирные кислоты соединялись со спиртами и образовывали липиды. Липиды формировали пленки на поверхности водоемов. Их заряженные головки обращены в воду, а неполярные концы — наружу. Плавающие в воде белковые молекулы притягивались к головкам липидов, в результате чего образовывались двойные липопротеиновые пленки. От ветра такая пленка могла изгибаться, и образовывались пузырьки. В эти пузырьки могли быть случайно захвачены коацерваты.
Происхождение жизни
Биогенез и абиогенез. Действия: Запустить. Биогенез и абиогенез. Описание ресурса. Характеристика основных групп гипотез происхожения жизни. Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. 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). В главное отличие между абиогенезом и биогенезом заключается в том, что абиогенез не подтвержден научными экспериментами, тогда как биогенез доказан научными экспериментами.
Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
В широком смысле А. В широком смысле абиогенез возникновение живого из неживого одна из современных… … Энциклопедический словарь абиогенез — abiogenesis абиогенез. Oбразование вне организма свойственных живой природе органических веществ: в широком понимании А.
Для зарождения жизни, которая могла бы развиваться дальше в соответствии с дарвиновским эволюционным механизмом, должна была также образоваться специальная система с размножением, а также изменчивостью, которая могла бы передаваться дальше по наследству. Если говорить более простым языком, то должен был появиться первый репликатор. Существует также четвертый этап абиогенеза, который предполагает дальнейшее появление всего остального. Разнообразные системы для синтеза белка, для трансляции и транскрипции могли возникнуть значительно позже. Многие специалисты говорят о том, что дарвиновский эволюционный механизм был запущен сразу же после того, как возник самый первый репликатор. За счет того, что он обладал такими характеристиками, как наследственность, изменчивость, а также избирательное размножение определенных вариаций, он смог с помощью естественного отбора добиться совершенствования возникшей живой системы. Данный механизм очень тщательно изучили многие биологи, и поэтому можно с уверенностью сказать о том, что он невероятно мощный и вполне может принимать участие в создании очень сложных структур.
Главным при этом остается его старт. 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.
Один из основных принципов биогенеза заключается в том, что жизнь возникает только при определенных условиях. Например, для жизни необходима наличие воды, органических молекул и энергии. Эти условия обеспечивают наличие необходимых реакций и потенциальное синтез биомолекул. Также, биогенез предполагает наличие генетического материала, такого как ДНК или РНК, который передается от предыдущего поколения к следующему. Это позволяет наследовать информацию и приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. Другим важным принципом биогенеза является эволюция. Живые организмы способны изменяться со временем под воздействием естественного отбора и случайных генетических мутаций. Это позволяет им адаптироваться к новым условиям и выживать. Таким образом, основное различие между идеями биогенеза и абиогенеза заключается в источнике жизни — живые организмы или неживая материя. Биогенез основывается на принципах возникновения жизни из жизни, подчинения определенным условиям, наличии генетического материала и способности к эволюции. Раздел 2: Абиогенез Основное различие между идеями биогенеза и абиогенеза заключается в том, что первая предполагает, что жизнь происходит от жизни, в то время как последняя утверждает, что жизнь может возникать самостоятельно из неорганических веществ и химических реакций. Одной из основных идей абиогенеза является идея о протобионтах — простейших молекулярных структурах, которые могли образоваться из неорганических компонентов, таких как аминокислоты и нуклеотиды. Эти протобионты могли эволюционировать и превратиться в первые живые организмы. Другой идеей абиогенеза является гипотеза о примитивной химической эволюции, которая утверждает, что химические реакции и структуры могли развиваться в более сложные формы, позволяя возникновению жизни. Биогенез Жизнь возникает только из предшествующей жизни Жизнь может возникать самостоятельно из неорганических веществ Процесс происходит через репродукцию и наследование генетической информации Процесс происходит через химические реакции и структуры Абиогенная химия и происхождение органических соединений Происхождение органических соединений является одной из главных тем абиогенеза. Основное отличие абиогенеза от биогенеза заключается в том, что в первом случае органические соединения образуются без участия живых организмов, а во втором — результатом метаболической активности организмов. Одной из основных идей абиогенеза является идея о том, что жизнь на Земле возникла за счет сложного химического взаимодействия органических молекул, таких как аминокислоты, нуклеотиды и другие, а также минеральных веществ и энергии. Основные различия между биогенезом и абиогенезом Биогенез Образование органических соединений происходит в живых организмах Образование органических соединений происходит без участия живых организмов Результат метаболической активности организмов Результат химических реакций и физических процессов Проще рассматривать как эволюцию жизни Проще рассматривать как эволюцию химии Таким образом, абиогенная химия изучает процессы и механизмы образования органических соединений без участия живых организмов. Идеи абиогенеза и биогенеза представляют собой разные подходы к объяснению происхождения жизни на Земле и позволяют углубленно изучать различные аспекты этого вопроса. Читайте также: Класс опасности аммиака все что вам нужно знать Теории образования первой клетки Основное различие между теориями биогенеза и абиогенеза состоит в том, откуда происходит первая клетка. В теории биогенеза утверждается, что первая клетка возникла из живых организмов, тогда как в теории абиогенеза предполагается, что первая клетка сформировалась из неживой материи. Теории образования первой клетки существуют уже много лет, но до сих пор не было достигнуто окончательное согласие.
Пастер , опыты которого не отрицают, однако, возможности абиогенного зарождения жизни в прежние геологические эпохи. 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.