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). Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате размножения другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, как только атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. теория, утверждающая, что всё живое происходит только от живого (Ю. Либих, Л. Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди,)Абиогенез (a - отрицание) - теория возникновения. Одной из проблем при разработке научных моделей абиогенеза является объяснение того, как молекулы превращаются в клетки, которые стали самовоспроизводящимися. Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ.
Биогенез: характеристика и теория
Наиболее известная и широко признанная теория — появление Земли из облака космической пыли. Такие объекты имеют все необходимые химические элементы и могут спрессовываться со временем, принимая форму раскаленного шара. С поверхности будущей планеты постоянно поднимался горячий пар, который охлаждался и превращался в воду. Это приводило к тому, что на молодой Земле постоянно шли сильные дожди. Попадая на раскаленную поверхность, капли снова превращались в пар и уходили обратно наверх.
Так планета существовала в течение долгих миллионов лет. За это время она успела остыть, потеряв большую часть своего тепла. Из-за этого раскаленная разжиженная поверхность начала твердеть, постепенно превращаясь в кору. Земля до возникновения жизни Остывание поверхности продолжалось еще несколько миллионов лет, пока дождевая вода наконец не перестала полностью превращаться в пар.
Это привело к образованию первых водоемов. Температура все снижалась, сильные дожди не прекращались, воды становилось все больше, и начался огромный потоп. Вследствие этого водоемы стали разрастаться, перетекая в огромные впадины, образуя первый доисторический океан. Никакой жизни на планете тогда еще не было, а вода постепенно делала свое дело, размывая горные массивы и создавая равнины.
Она начала стекать во все доступные ущелья, образуя реки и ручьи. Все это происходило на протяжении еще многих миллионов лет, пока баланс между сушей и водой не начал приходить в норму. Образование баланса между сушей и водой Наконец-то влаги в облаках стало намного меньше, и они постепенно начали рассеиваться, позволяя Солнцу освещать Землю своим светом. Дожди закончились, океан обрел свои границы, заняв почти всю поверхность планеты.
Соли и различные минеральные вещества постепенно вымывались с суши и уносились в океан, из-за чего он стал соленым. Вода с его поверхности начала испаряться, превращаясь в облака, и на Земле стали появляться кристаллические вещества. Они постепенно росли и подпитывались другими составляющими. Солнечные лучи и атмосферные молнии подпитывали их энергией и, возможно, из этих веществ и появились самые первые живые существа Земли — прокариоты.
Прокариоты описываются как предки современных бактерий. Это одноклеточные организмы, у которых отсутствует ядро. Питались они анаэробным способом, но дышали не кислородом, так как в то время ему было еще неоткуда взяться в атмосфере. Обитали прокариоты либо на океанском дне, либо на влажных участках суши.
Возможно, они действительно были предками всех современных простейших микроорганизмов. Но теорий возникновения жизни на Земле достаточно много и некоторые из них утверждают, что прокариоты появились и развивались независимо от бактерий. Настало время наконец поговорить об этих предположениях, а именно о десяти самых популярных из них. Прокариоты Кометы и метеориты Данную теорию о возникновении жизни на Земле выдвинул палеонтолог, профессор Техасского технологического университета Санкар Чаттерджи.
Впервые он рассказал о ней на 125-ом собрании американского геологического общества. Профессор собрал огромную базу информации о раннем периоде жизни нашей планеты, сопоставил их с различными теориями эволюции и выдвинул свое предположение о том, как могла появиться жизнь на Земле — с помощью комет и метеоритов.
Группа абиогенез. Абиогенез картинки. Теория биогенеза имена ученых. Абиогенез ученые. Франческо реди абиогенез. Теория абиогенеза иллюстрация.
Возникновение жизни на земле абиогенез. Гипотеза абиогенеза доказательства. Абиогенез теории происхождения жизни. Ван Гельмонт теория самозарождения. Гипотеза абиогенеза сущность гипотезы. Гипотеза биохимической эволюции Опарина Холдейна гипотеза. Биохимическая Эволюция Опарина Холдейна. Этапы биохимической эволюции Опарина-Холдейна.
Этапы возникновения жизни согласно теории биохимической эволюции. Гипотеза биохимической эволюции абиогенез. Гипотеза биохимической эволюции презентация. Биохимическая гипотеза возникновения жизни. Идеи абиогенеза гипотезы. Биогенез ученые. Теория биогенеза картинки. Возникновение живого из неживого.
Абиогенез это в биологии. Происхождение жизни. Теории происхождения живого. Биогенез гипотеза происхождения жизни. Основные концепции возникновения жизни. Абиогенез живое из неживого. Теория абиогенеза Опарина. Гипотезы происхождения жизни на земле абиогенез.
Идея абиогенеза. Сторонниками концепции абиогенеза были. Гипотезы биохимической эволюции Миллера. Гипотеза биохимической эволюции Стэнли Миллер. Биохимическая Эволюция абиогенез. Миллер биохимическая Эволюция.
Согласно нынешним моделям, формирование таких ансамблей стало ключевым этапом на пути к возникновению полноценной живой клетки, способной размножаться и поддерживать гомеостаз внутренней среды благодаря наличию отграничивающей мембраны, молекулы нуклеиновой кислоты, от которой зависит передача наследственных свойств и белков, стабилизирующих структуру всех компонентов клетки, а также участвующих в метаболических реакциях в качестве высокоэффективных катализаторов. Результаты второй серии экспериментов, проведенных коллективом под руководством Пола Брэйчера Paul J. Ученые задались целью уже не первые, как можно заметить установить реалистичные условия для синтеза полипептидов, такие, которые бы действительно могли иметь место на ранней Земле. Отталкивались от все той же идеи: для полимеризации требуется переменное увлажнение и высушивание смеси химических соединений при высоких температурах. 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.
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. Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.
Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция
Основная и дополнительная литература по теме урока точные библиографические данные с указанием страниц ; Обязательная литература: Учебник «Биология. Беляева и профессора Г. Дымшиц и О. Дополнительные источники: 1. Красновидова, С. Павлов, А. Павлов, - М. Просвещение, 2000г.
Общая биология 10-11 классы: подготовка к ЕГЭ. Биология: общая биология. Каменский, Е.
Рисунок 1: Александр Опарин справа в своей лаборатории Эксперимент Миллера-Юри 1953 Стэнли Миллер и Гарольд Юри провели эксперимент, пытаясь смоделировать условия первичной земной атмосферы. На дне колбы вода кипела в пар, а затем пар пропускался через аппарат, объединяющийся с водородом, аммиаком и метановыми газами. Полученная смесь была подвергнута искре на 50000 Вольт. Затем смесь охлаждали и полученное смолоподобное вещество собирали. Они нашли строительные блоки жизни, такие как аминокислоты в смолоподобном веществе. Рисунок 2: Эксперимент Миллера-Юри Этот эксперимент продемонстрировал, как органические соединения образовались спонтанно; тем самым он решительно поддерживает гипотезу об изначальном супе Опарина. Но газообразный кислород, присутствующий в исконной земле, может предотвратить образование органических соединений. Но в 1950-х годах ученые полагали, что в исконной земле было очень мало кислорода. Тем не менее, геологические данные свидетельствуют о том, что существенные количества кислорода присутствовали в ранней атмосфере. 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.
Сходства между абиогенезом и биогенезом Разница между абиогенезом и биогенезом Определение Абиогенез: Абиогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из неорганических или неодушевленных веществ. Биогенез: Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из ранее существовавшей живой материи. Значение Абиогенез: Абиогенез утверждает, что жизнь на Земле происходит из неживых соединений. Биогенез: Биогенез утверждает, что жизнь на Земле произошла от ранее существовавших живых форм. Научное доказательство Абиогенез: Абиогенез научно не доказан. Биогенез: Биогенез подтвержден научными экспериментами. На основе Абиогенез: Абиогенез основан на наблюдениях и национальных размышлениях. Заключение Абиогенез и биогенез - два явления, которые описывают происхождение жизни на Земле. Абиогенез описывает, что жизнь произошла из неживых веществ. Однако биогенез описывает, что жизнь произошла от ранее существовавших живых организмов посредством воспроизводства. Основное различие между абиогенезом и биогенезом заключается в зарождении жизни в каждом явлении. Ссылка: 1. Bright Hub, 6 марта 2017 г. Изображение предоставлено: 1.
Биогенез, с другой стороны, утверждает, что живые существа возникают из воспроизводимых других живых существ. Теория абиогенеза Абиогенез, также называемый Теория спонтанного зарождения, определил, что живые существа происходят из безжизненной материи и процессов разложения. Органические реакции разложения материи могли бы породить формы жизни, что было названо жизненной силой. Например, считалось, что крысы возникли из грязной ткани, а жабы - из грязи во влажной среде. Однако сегодня известно, что эта жизненная сила на самом деле является химической реакцией органических соединений. Теория перестала иметь смысл после исследований ученого Франческо Рейде, которому удалось доказать, что личинки, обнаруженные в разлагающихся трупах, не появляются спонтанно.
Основные сведения о происхождении жизни в биологии
две основные концепции, объясняющие происхождение жизни на Земле. Биогенез и абиогенез. Дарвинистам просмотр категорически противопоказан! Опасно! Можно заразиться здравым смыслом!Почему физика – это наука, а биология – нет? Какую веру под видом. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности. А панспермия не отрицает абиогенез, просто меняет его локализацию.
Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез
В то же время не представляется возможным превратить неорганическую химию в полноценную органическую. Подтверждение теории абиогенеза В 19 столетии ученые смогли провести процесс синтеза липидов из неорганики. Спустя некоторое время химик Бутлеров открыл такое удивительное явление, как синтез углеводов, сахаров из формальдегида. В результате появилась автокаталитическая реакция Бутлерова. За счет этого специалисты поняли, что не существует никакой четкой грани и органические вещества вполне можно получать из неорганических. Теория абиогенеза была окончательно подтверждена. Спустя некоторое время после этого появился еще один вопрос.
Какие условия должны были присутствовать на ранней Земле или в космосе и какие ситуации должны были произойти, чтобы получилось запустить процесс синтеза органических веществ. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности: Первый этап предполагает процесс синтеза из неорганики максимально простых органических соединений. На втором этапе могут происходить более серьезные процессы, в которых принимают участие сложные органические вещества. Именно они стали основой для создания первой жизни. Третий этап абиогенеза предполагает образование самых первых репликаторов. Это специальные химические системы, с помощью которых получается катализировать свои же собственные копии.
Это также предназначалось для объяснения происхождения современных органических существ, начиная с неодушевленных веществ. Биогенез: теория и характеристика Согласно теории биогенеза, жизнь произошла от других уже существовавших форм жизни. Эту теорию поддержали несколько ученых, в том числе Франсиско Реди, Луи Пастер, Хаксли и Лаззаро Спалланцани; Все эти исследователи выделяются своим огромным вкладом в биологические науки. Однако теория биогенеза предполагает, что все живое кажется живым. Поэтому мы должны спросить себя, где и как появилась эта первая форма жизни? Чтобы добиться этого слабого - и замкнутого - аргумента, мы должны обратиться к теориям возникновения жизни. Этот вопрос разрешили несколько исследователей, в том числе А.
Опарин и Дж. Сначала мы обсудим эксперименты, которые подтвердили биогенез, а затем вернемся к этому вопросу. 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 ошибочно интерпретировалось как спонтанное зарождение жизни. Эти исследователи думали, что они были свидетелями появления живых органических существ из безжизненной материи. Среди наиболее известных экспериментов, которые сумели дискредитировать абиогенез, - работы Франческо Реди и Луи Пастера. Эксперименты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, который интересовался спонтанным зарождением 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 позволить воздуху проникать внутрь, 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 девятнадцатого века, ему удалось полностью устранить концепцию спонтанного зарождения.
Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало. В его наблюдении было доказано, что рождение живых существ происходит от воспроизводства других ранее существовавших живых существ.
Однако в теории все еще есть пробел, поскольку биогенез не объясняет, как могло возникнуть первое живое существо на Земле. Биогенез - это теория, принятая в настоящее время наукой для объяснения рождения живых существ. Смотрите больше о биогенезе.
Критики утверждают, что воздух необходим для жизни. Таким образом, отсутствие роста бактерий предполагалось из-за недостатка воздуха, а не потому, что бактерии распространяются в результате загрязнения. Эта критика стояла почти столетие, прежде чем Пастер вышел на сцену и опрокинул ее. 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.
Биогенез и Абиогенез.
Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. Биогенез и абиогенез. Действия: Запустить. Биогенез и абиогенез. Описание ресурса. Характеристика основных групп гипотез происхожения жизни. Согласно гипотезе абиогенеза, жизнь возникла из неживой материи, и тем самым объясняет вечное существование Земли и жизни на ней, а все живые существа появились только от живых (биогенез). 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).
Абиогенез и биогенез - что это такое?
Как произошла жизнь на нашей планете? И что вообще такое жизнь? Доминирующей в современной науке является абиогенетическая гипотеза, согласно которой жизнь возникла самопроизвольно из неживой материи миллиарды лет назад. Последующая эволюция стала причиной возникновения всех известных видов растений и животных, а также человека. Согласно этому подходу эволюции биологической предшествовала эволюция химическая, то есть процесс, в результате которого из неорганических молекул образовались органические, которые в свою очередь взаимодействовали друг с другом, пока не образовались биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты. В 1924 году советский биохимик Александр Иванович Опарин выступил с предположением, что химическая эволюция с последующим зарождением жизни могла протекать в первобытном океане - «бульоне», который вкупе с первобытной атмосферой содержал воду, аммиак, метан и водород.
В 1953 году сотрудник Чикагского университета Стэнли Миллер опубликовал результаты своих экспериментов, в которых он попытался сварить такой «первобытный бульон», воспроизведя в лаборатории условия, которые должны были сопутствовать возникновению жизни. Учёный подверг воздействию электрических разрядов смесь из метана, воды, водорода и аммиака. Действительно, в этих и подобных им экспериментах удалось получить аминокислоты и азотистые основания. Напомним, что первые аминокислоты являются молекулярными кирпичиками, из которых построены белки, а вторые азотистые основания наряду с сахарами рибозой и дезоксирибозой и остатком фосфорной кислоты входят в состав нуклеиновых кислот. Однако, детальный анализ продуктов спонтанного синтеза, протекающего в лабораторном «первобытном бульоне», вызвал немало вопросов.
Во-первых, в ходе этих экспериментов образовывались в равном количестве L- и D- изомеры аминокислот эти формы являются зеркальным отображением друг друга. Но белки живых организмов состоят только из L- аминокислот. 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.
При дальнейшем остывании вод сульфиды цинка и марганца осаждаются на уже сформированный рельеф. Сульфиды цинка способны к фотохимическому восстановлению, поглощая ультрафиолет и фосфоресцируя. В таком состоянии возбуждённый электрон восстанавливает соединения диоксида углерода до муравьиной и других органических кислот, а при ультрафиолете восстанавливает азот до аммиака. При этом он защищает органические молекулы от ультрафиолета эффективней слоя воды в десятки метров. Именно поэтому первые организмы могли укрываться в минеральных осадках, имея доступ к продуктам фотохимических реакций [1]. Осадки образуются из мелких частиц и имеют много пор. Подобные условия являются удобными для репликации органики из-за относительной изоляции. Откладывающиеся сульфидные минералы становятся катализаторами химических реакций для синтеза органических соединений [11].
Градиенты температур разделяют хиральные формы соединений. 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.
Защитники абиогенеза Аристотель, Исаак Ньютон, Святой Августин и Рене Декарт - примеры философов и исследователей, которые верили в теорию абиогенеза и оказали на нее влияние. Узнать больше о Абиогенез.
Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ. Согласно этой теории, живые существа могут рождаться только от процесса воспроизводства других живых существ. Биогенез возник в результате экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что спонтанного зарождения абиогенеза не существует. В его наблюдениях было доказано, что рождение живых существ происходит в результате воспроизводства других ранее существовавших живых существ.
Синтетическая теория эволюции Когда Дарвин работал над своей теорией, он столкнулся с рядом сложностей, разрешить которые было невозможно без современной генетики. Синтетическая теория эволюции или СТЭ — это современная эволюционная теория, объединившая в себе дарвинизм, генетику и молекулярную биологию. Отчасти она также опирается на исследования в области палеонтологии, которых также не было в распоряжении Дарвина. СТЭ возникла в 1940-х годах как улучшенная версия дарвиновского учения. Стоит отметить, что она не только дополнила существовавшую теорию, но и подтвердила многие тезисы, которые до этого основывались на предположениях или необъяснимых наблюдениях. Синтетическая теория расширяет список факторов эволюции.
Дарвин считал, что основным фактором является внутривидовая и межвидовая конкуренция за ресурсы и выживание в сложных условиях. В СТЭ рассматриваются такие факторы как мутация, изоляция, генетический дрейф, перенос генов между популяциями и прочее. В рамках синтетической теории изучаются две формы эволюции: Микроэволюция. Это появление и закрепление полезных признаков в рамках одного биологического вида. Это процессы, происходящие на более глобальном уровне: появление и вымирание целых видов. Процессы микроэволюции доступны для наблюдения, а вот макроэволюцию приходится изучать лишь косвенно, пользуясь наработками современной генетики, палеонтологии и других наук. Ключевые тезисы синтетической теории эволюции: основным источником появления новых признаков являются мутации; главный, но не единственный фактор эволюции — естественный отбор; единица эволюции — это популяция, относительно изолированная от других популяций данного вида; пока популяции пересекаются и обмениваются генами, целостность вида сохраняется; изолированная популяция после длительной эволюции образует новый вид; у эволюции нет конечной цели, она лишь помогает популяции приспособиться к актуальным условиям обитания. Абиогенез и биогенез Абиогенез, также известный как Теория Спонтанного Поколения, был первой гипотезой о происхождении жизни с философской и научной точек зрения. Эта теория просуществовала на протяжении всей античности, а Аристотель был одним из известных сторонников. Сторонники этой идеи утверждали, что жизнь может возникнуть из любого вида органического материала.
Упадок абиогенеза начался со знаменитого эксперимента Франческо Реди 1626 — 1697. Итальянский врач использовал колбы, туши животных и кусочки мяса, чтобы доказать, что личинки не были рождены самопроизвольно, как предполагалось в то время. Реди положил мясо в банки, но в некоторых оно закрывало отверстие марлей, а в других оставалось открытым. В колбах, которые были открыты и подвергались воздействию воздуха, личинки образовались, с другой стороны, в тех, которые были закрыты, изменений не было. Таким образом, ученый отметил, что черви не «выросли» из трупов и плохой пищи, а получили яйца мух, которые приземлились на мясо, и что позже они вылупились. Однако даже после эксперимента Реди некоторые ученые продолжали верить в правдивость абиогенеза. Джон Нидан, например, защитил теорию, заявив, что спонтанное поколение возникло благодаря «жизненной энергии». Спустя годы, в 1860 году, Луи Пастер провел эксперимент , который окончательно опроверг теорию самопроизвольного рождения. Ученый провел эксперимент, используя стеклянные банки с горлом, похожим на шею лебедя. Внутри каждого флакона был питательный бульон.
Флаконы кипятили и оставляли на несколько дней. Из-за формы кусочков микроорганизмы не могли вступать в контакт с бульоном, что делало невозможным образование организмов. Когда Пастер сломался и оставил бульон открытым, через несколько дней в жидкости появились микроорганизмы. Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом. 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. В начале: теория самозарождения Дело в том, что нельзя говорить о биогенезе, не упомянув сначала модель, которая вытеснила научную и популярную сцену. Спонтанное зарождение предложило жизнь может быть создана из инертной материи. Эта идея возникла из наблюдения, что после разложения органического образца появляются насекомые и микроорганизмы, которых раньше не было. То, что теории биогенеза удалось опровергнуть модель, которая долгие годы укоренилась в мировоззрении, было большим достижением. Идея самозарождения восходит к Древней Греции, от руки Аристотеля; философ утверждал, что некоторые формы жизни могли появиться из инертной материи и без того. Например, черви вышли из нагретой солнцем грязи или мухи из гниющего мяса. Эти убеждения, предложенные Аристотелем, пережили многие столетия, не подвергаясь сомнению. Лишь в семнадцатом веке кто-то захотел опровергнуть эту идею. Это было итальянский натуралист Франческо Реди.
Эксперимент Реди Этот исследователь разработал эксперимент, чтобы показать, что насекомые не возникают спонтанно. Для этого он поместил разные виды мяса в восемь стеклянных банок, оставив четыре из них полностью открытыми, а другая половина накрыла их марлей, которая пропускала воздух, но не насекомых. Через несколько дней в открытом мясе появились личинки, а в закрытом, по-видимому, не было жизни. Результат эксперимента показал, что мухам необходимо откладывать яйца в мясо, чтобы появились другие представители их вида. Это эксперимент, связанный с теорией биогенеза, и он был бы успешным в вытеснении спонтанного зарождения, если бы не открытия голландца Антона Ван Левенгука, отца микробиологии. Левенгук через несколько лет после того, как итальянец провел свое исследование, повторил эксперимент Реди, но на этот раз он исследовал мясо под микроскопом.
Основные этапы абиогенеза
Сторонники теории биогенеза (от греч. bios — «жизнь» и genesis — «происхождение») считают, что все живое происходит от живого, тогда как сторонники абиогенеза (греч. a — частица отрицания и «биогенез») считают возможным происхождение живого из неживой материи. Ключевые слова: абиогенез, биогенез, эксперимент Миллера-Юри., Происхождение Жизни, Эксперимент Пастера, Изначальный Суп, Гипотеза Спонтанного Поколения. Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. Креационисты не мешкая напоминают эволюционистам, что абиогенез и эволюция описывают события, которые вступают в прямое противоречие с установленным законом. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез. Их можно разделить на две группы: теории биогенеза(происхождение живого от живого) и абиогенеза (происхождение живого из неживого).
Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле
В этой статье дается определение термина "абиогенез" и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез. Как биогенез, так и абиогенез – это теории на сегодня не подтвержденные экспериментально.