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). Абиогенез, автотрофность, биогенез, коацерваты, открытые системы, первичная атмосфера Земли. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате размножения другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, как только атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
Абиогенез и биогенез - что это такое?
И только сейчас немецкие ученые смогли воссоздать условия в которых появились элементарные инструменты живых клеток — везикулы, необходимые для транспортировки питательных веществ. Суть эксперимента такова: в лабораторной емкости были воспроизведены условия, которые были на Земле 3,8 миллиардов лет назад в земной коре. Емкость была наполнена жидкостью, состав которой соответствовал «первичному бульону» раствор множества микроэлементов, необходимых для появления органических веществ. Температура жидкости варьировалась от 40 — 80 градусов Цельсия при повышенном давлении. Ученые предполагают, что именно в таких условиях зародилась жизнь на Земле. Со временем, в емкости стали образовываться везикулы, при чем некоторые из них пережили смену поколений вобрав в себя элементы химического состава первичного «бульона».
Источник: pixabay. Основная задача биологии - изучение жизни. По этой причине одним из самых захватывающих и интригующих неизвестных для биологов является выдвижение теорий и формулирование гипотез, раскрывающих происхождение этого явления.
Существует бесконечное количество теорий, которые пытаются разгадать эту загадку. Ниже мы опишем две теории происхождения жизни, предшествовавшие теории биогенеза, чтобы получить историческую перспективу по этому вопросу. Теория особого творения Первоначально считалось, что жизнь была создана божественным творцом. Созданные формы были совершенными и неизменными. Эта точка зрения, основанная исключительно на религиозной мысли, перестала быть убедительной для исследователей того времени. Теория абиогенеза Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза. Эта идея сохранялась учеными с греческих времен, а затем была изменена до 19 века. Было принято думать, что жизнь возникла из неживой материи.
Таким образом, идея возникновения жизни из неодушевленной материи получила название «самозарождение». Среди наиболее ярких постулатов теории - происхождение таких животных, как улитки, рыбы и земноводные, из грязи. Невероятно, но считалось, что мыши могли появиться из грязной одежды после того, как оставили их на улице примерно на три недели. То есть теория не ограничивалась происхождением жизни в древности. 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?
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. 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.
РНК — это рибонуклеиновая кислота, которая может выступать в качестве генетической библиотеки и катализировать реакции. Эта способность делает РНК идеальным кандидатом для зарождения первой жизни на Земле. Так откуда же взялась РНК?
Может ли РНК самопроизвольно образовываться? Если они могут быть синтезированы самопроизвольно в условиях ранней Земли, тогда можно будет решить большую часть головоломки о том, как зародилась жизнь. И вот, недавно было обнаружено, что некоторые молекулы действительно могут образовывать все четыре нуклеотида в присутствии ультрафиолетового излучения или солнечного света.
Первые клетки Итак, если органические молекулы и РНК могут спонтанно образовываться, то как насчет клеток? Как создаются клеточные мембраны? Липиды — это молекулы, которые составляют слой клеточной мембраны.
Как стало ясно из эксперимента Миллера — Юри, липиды могут спонтанно образовываться при определенных атмосферных условиях. Они имеют гидрофильную и гидрофобную стороны. В то время как гидрофильная сторона может взаимодействовать с водой, гидрофобная сторона — нет, и поэтому они образуют кластеры в воде.
Гидрофильная сторона, обращена наружу, а гидрофобная — внутрь. Это похоже на то, как масло в лавовой лампе никогда не смешивается с жидкостью. В липидном бислое молекулы ориентированы таким образом, что их полярные части направлены в сторону водной фазы и формируют две гидрофильные стороны, а неполярные «хвосты» формируют гидрофобную внутри бислоя.
Миф об абиогенезе - современная критика
Биогенез - Теория Втеория абиогенеза был подвергнут сомнению итальянским физиком Франческо Реди в столетии. XVII 1668 г. XVIII 1776 г. Только в 1862 году, когда французский химик Луа Пастер провел эксперименты, доказавшие отсутствие самозарождения, Теория абиогенеза уступила место теории биогенеза, которую защищал Реди. Он работал со стерилизованными воздушными шарами, куда помещал питательный бульон. После этого он нагрел горлышко воздушного шара, придав ему несколько изгибов.
Затем питательную жидкость кипятили. При охлаждении водяные пары конденсировались на изгибах воздушного шара «лебединая шея», препятствуя проникновению пыли и микробов. Позже он обнаружил, что воздушные шары не отображают жизни. Затем он сломал трубки некоторых воздушных шаров и обнаружил, что через 24 часа питательный бульон был покрыт микробами, в то время как в целых шариках все еще не было жизни. Пастер показал, что воздух является источником микроорганизмов.
Благодаря этому опыту теория биогенеза была окончательно «навязана», а критика, которую сделали защитники абиогенеза, заявив, что кипячение питательного бульона разрушило его действующее начало, была брошена на землю ». Биогенез - Концепции Раньше популярным было понятие самозарождения. Люди, в том числе выдающиеся научные мыслители, такие как Аристотель, считали, что крысы могут появиться из хранимого зерна и в отсутствие каких-либо биологических родителей. Аристотель писал в своей книге «История животных», что некоторые животные могут возникнуть от своих родителей, а другие могут вырасти спонтанно, а не одного типа. Следовательно, животное может происходить из разлагающейся земли или растительного вещества.
Принцип самозарождения утверждает, что неодушевленные предметы могут производить живые существа. Иногда это называют абиогенезом. Эта теория больше не пользуется широкой поддержкой по сей день. С появлением лабораторных инструментов и микробиологических методов научные эксперименты, подобные эксперименту Луи Пастера, доказали, что живые существа не могут возникать спонтанно из неодушевленных предметов. Только живые существа способны воспроизвести другую жизнь.
Таким образом, теория спонтанного зарождения устарела, а теория биогенеза получила более широкое признание.
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.
В свою очередь, белки участвуют в процессах биосинтеза нуклеиновых кислот. Таким образом, для синтеза белков в клетках нужны нуклеиновые кислоты, а для биосинтеза нуклеиновых кислот - белки. Как разрешить это противоречие? Высказывались предположения, что первыми могли возникнуть самовоспроизводящиеся РНК.
Жизнь возникла в результате появления новых химических веществ и новых химических реакций, при этом сложные органические соединения образуются из неорганических веществ. Такие теории происхождения жизни называются геоцентрическими. К основным свойствам и признакам жизни относятся: обмен веществ; самовоспроизведение, передача и реализация наследственной информации; изменчивость наследственной информации и её дифференциальное воспроизведение естественный отбор. Остальные подходы к определению жизни являются дополняющими, причем, наиболее важную роль играют генетический и эволюционный подходы, а термодинамическому и экологическому — отводится второстепенная роль. Одна из первых геоцентрических химических теорий была разработана Э. Геккелем последователем Ч. В ХХ веке наиболее популярной стала теория Александра Ивановича Опарина 1924 , в пользу которой свидетельствовали опыты по абиогенному синтезу органических веществ из неорганических — воды, аммиака, цианидов и других С. Миллер, А. Пасынский, Т.
В основе теории А. Опарина лежало представление о коацерватах как предшественниках первых клеток; коацерваты — мельчайшие капли концентрированных растворов полимеров коллоидных растворов , изолированные от внешней среды полупроницаемыми мембранами. В дальнейшем С. Фокс экспериментальным путем получил микросферы — капельки концентрированных растворов искусственно полученных белков протеиноидов. Последователи Опарина больше внимания уделяли происхождению матричных процессов, в т. Мёллер, С. Фокс, Г. Основные этапы абиогенеза 1. Синтез органических мономеров: органических кислот, аминокислот, углеводов, азотистых оснований.
Для этого на Земле имелись все условия: обилие воды, метана, аммиака и цианидов, отсутствие кислорода и других окислителей атмосфера носила восстановительный характер , избыток свободной энергии в виде ультрафиолетового света, электрических разрядов и вулканической деятельности. Синтез органических полимеров из имеющихся мономеров с участием неорганических катализаторов ионы металлов и неорганические матрицы в виде частиц глины.
Теория перестала иметь смысл после исследований ученого Франческо Рейде, которому удалось доказать, что личинки, обнаруженные в разлагающихся трупах, не появляются спонтанно. Из эксперимента с органическими веществами в процессе разложения Рейде удалось демонстрируют, что найденные личинки произошли от яиц мух, которые подошли к мясу в разложение.
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 и абиогенез презентация
Смотреть что такое "Абиогенез" в других словарях: абиогенез — абиогенез … Орфографический словарь-справочник Абиогенез — Абиогенез образование органических соединений, распространённых в живой природе, вне организма без участия ферментов. В широком смысле абиогенез возникновение живого из неживого, т. В широком смысле А.
Эксперименты итальянского врача и биолога Франческо Реди и Луи Пастера окончательно похоронили теорию абиогенеза. Вбиогенез это относится к процессу, в результате которого одно живое существо происходит из другого живого существа, в частности того же самого. Вбиогенез раньше это не было широко распространено. Широкую популярность получила теория самозарождения, которая предполагала, что жизнь может происходить из неодушевленных предметов или неживых существ.
Раньше люди верили, что личинки могут спонтанно появляться из гниющей плоти - что такой сложный живой организм, как крысы, можно произвести из неодушевленной материи. Вбиогенез это производство новых живых организмов или органелл. Закон биогенеза, приписываемый Луи Пастеру, - это наблюдение, что живые существа происходят только от других живых существ посредством воспроизводства. То есть жизнь не возникает из неодушевленной материи, которую занимало самозарождение. Термин биогенез был введен Генри Чарльтоном Бастианом для обозначения создания формы жизни из неживых материалов. Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни.
Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и предполагается, что это произошло по крайней мере один раз в истории Земли или в истории Вселенной, когда впервые появилась жизнь. Терминбиогенез он также может относиться к биохимическим процессам производства в живых организмах. Что такое биогенез? Биогенезэто производство жизни. На латыни био означает жизнь, а генезис означает начало или происхождение. На протяжении всей истории человечество считало, что биогенез часто происходил путем спонтанного зарождения из земли или растительного вещества, наряду с воспроизводством, что, как мы теперь знаем, является единственным способом, которым биогенез никогда не происходит.
Анаксимен и Анаксагор, доаристотелевские греческие натурфилософы, считали, что биогенез может происходить в результате воздействия Солнца на изначальную земную грязь, комбинацию воды и земли. Связанная с этим идея - это ксеногенез, который утверждает, что один тип формы жизни может возникнуть из другой, совершенно другой формы жизни. Около 343 г. Аристотель написал книгу «История животных», в которой обосновал теорию самозарождения. Помимо подробных описаний бесчисленных видов рыб, ракообразных и других животных, книга также знакомит с теорией происхождения животных. Аристотель считал, что разные животные могут спонтанно возникать из разных форм неодушевленной материи - моллюсков и гребешков, устриц в песке в грязи, а также ракушек и блюдец в полостях скал.
Ученые из университета Дуйсбурга-Эссена смогли повторить появление жизни на Земле. 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. Долгое время, вплоть до 20-х годов прошлого века, ученые верили, что жизнь на Земле появилась в результате самозарождения из гнилого мяса, тины или грязи. Хотя в средневековье считали, что тараканы и мухи сами рождаются от грязи и бытовых отходов] Хотя р Долгое время, под влиянием различных религий, исследователи считали, что жизнь появилась под воздействием «активного начала» или «жизненной силы» которые помогали появлению живых существ. В 1924 году русский ученый биолог Александр Опарин предположил, что жизнь на Земле могла появиться в результате химических процессов и концентрации в определенных местах микроэлементов, необходимых для появления органических веществ, белков и белковых тел, этаких фундаментальных кирпичиков для примитивных клеток, которые видоизменялись под воздействием ультрафиолета Солнца.
В дальнейшем, теории академика Опарина неоднократно подтверждались в ходе различных экспериментов.
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. В 1768 году Лаззаро Спалланцани повторил эксперимент Нидхема, но удалил из колбы весь воздух.
Абиогенез и естественный отбор
Креационисты не мешкая напоминают эволюционистам, что абиогенез и эволюция описывают события, которые вступают в прямое противоречие с установленным законом. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. 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 биогенез зарождения жизни теории. 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.
Абиогенез - это что такое?
| Теория биогенеза - Наука 2024 | Хотя Левенгук сам не вступал в спор между сторонниками теорий биогенеза и абиогенеза, его наблюдения стимулировали новые исследования со стороны других ученых. |
| Возникновение жизни на Земле. Абиогенез - YouTube | 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). |
| Биогенез - Biogenesis | биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. |
| Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается | Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. |
| Биогенез: характеристика и теория - Наука - 2024 | Если поставить на одну чашу весов "абиогенез" и "биогенез", то вероятнее всего жизнь пришла на Землю из космоса, что упорно доказывает теория панспермии. |
Биогенез и Абиогенез.
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). 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. 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). В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
Основные этапы абиогенеза
Для работы генома требуются молекулярные машины синтеза белка рибосомы , синтеза ДНК ферменты и белки репликационной вилки , энергоснабжения ферменты гликолиза. Науке неизвестны биологические системы проще бактериальной клетки, способные к самостоятельному воспроизведению. Механизм воспроизведения вирусных частиц проще, но они не способны к самостоятельному самокопированию: вирусы размножаются только в живых клетках. Приблизительная оценка времени, необходимого для случайного образования сложно устроенной первой клетки из смеси органических веществ, превосходит время существования Земли, а по некоторым оценкам — даже возраст Вселенной. Проблема хиральной чистоты Все известные в настоящее время живые организмы содержат только определённые оптические изомеры аминокислот и сахаров: L-аминокислоты и D-сахара. Противоположные изомеры встречаются в клетках крайне редко, например в клеточной стенке бактерий. Это свойство живых систем называется хиральной чистотой. Она поддерживается за счёт пространственного соответствия молекул ферментов биологических катализаторов химических реакций только одному из оптических изомеров. В неживых системах большинство химических реакций протекает с участием изомеров обеих форм с равной вероятностью. Проблема отсутствия восстановителя в первичной атмосфере По данным современной науки, концентрации водорода и угарного газа в атмосфере древней Земли были незначительными. Изучение газов, заключённых в пузырьках древнейших магматических пород, позволило уточнить состав древней атмосферы.
Экспериментально показано также, что такой состав газовой смеси приводит к малой эффективности процесса синтеза органических веществ из-за отсутствия восстановителей. Свернуть Узнать больше: гипотеза РНК-мира 9—11 кл. РНК-мир, по мнению современных учёных, мог быть первым этапом возникновения жизни на Земле. РНК — единственные известные молекулы, способные выполнять функцию хранения генетической информации и катализа химических реакций. Возможно, из ассоциаций молекул РНК возникли первые самовоспроизводящиеся системы, а затем первые клетки — ДНК-РНК-белковые системы, обособленные мембранными оболочками от внешней среды. Эта гипотеза находит всё больше подтверждений в настоящее время. Ещё в 1982 г. Затем были искусственно получены самовоспроизводящиеся РНК, то есть молекулы, способные катализировать синтез своих копий. Подобный процесс наблюдается в современных клетках: при биосинтезе белка на рибосомах каталитическая роль принадлежит рибосомной РНК. РНК участвует в критически важных процессах жизнедеятельности современных клеток.
Основной носитель энергии в клетках — это АТФ рибонуклеотид. Биосинтез белка осуществляется с помощью различных видов РНК. Многие вирусы хранят свой генетический материал в виде РНК. Все эти факты говорят в пользу того, что именно РНК выполняла все биологически значимые функции в первых живых системах, а уже затем часть функций перешла к ДНК хранение наследственной информации и белкам катализ, структурные функции. Это предположение называется гипотезой РНК-мира и пользуется поддержкой среди современных учёных. Свернуть Существует несколько гипотез возникновения жизни на Земле. Концепция креационизма: многообразие современных форм органического мира является результатом сотворения их Богом. Гипотеза самозарождения жизни: в далёком прошлом жизнь возникла абиогенным путём — так же, как некоторые живые организмы возникают из неживой материи в настоящее время. Опровергнута результатами опытов Ф. Реди, Л.
Спалланцани, Л. Гипотеза стационарного состояния: Земля и жизнь на ней никогда не возникали, они существуют вечно. Опровергнута палеонтологическими находками. Гипотеза панспермии: жизнь занесена на Землю из космоса. Не имеет прямых доказательств. 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. Имеет экспериментальные доказательства: результаты опытов Миллера — Юри, палеонтологические данные. Этапы химической и начала биологической эволюции 9—11 кл. Абиогенный синтез простых органических соединений. Образование биополимеров.
Установление связей между биополимерами образование коацерватов. Возникновение мембран, которые отделяли тела протобионтов — первых древних примитивных живых структур — от окружающей среды. Появление у протобионтов способности к самовоспроизведению. Возникновение аэробности, автотрофного питания, хищничества: формирование разных экологических групп организмов и связей между ними; появление первых экосистем. Словарь темы Эукариоты от др. Эукариотами являются животные, растения и грибы. Прокариоты от др. Прокариотами являются бактерии и археи. Автотрофы, или автотрофные организмы от др. Источником углерода для построения автотрофами органических соединений является углекислый газ, источником энергии — энергия солнечных лучей фототрофы или химических реакций неорганических соединений хемотрофы.
Иногда резкой границы между автотрофами и гетеротрофами нет. Например, эвглена зелёная на свету питается автотрофно, а в темноте — гетеротрофно. Гетеротрофы, или гетеротрофные организмы от др. К гетеротрофам относятся все многоклеточные животные в том числе человек , грибы, паразитические бесхлорофилльные растения и многие бактерии. Среди одноклеточных организмов есть как строго гетеротрофные виды, так и миксотрофные от др. Хищные растения непентенс, венерина мухоловка, росянка тоже являются миксотрофами. Голозойный от др. Свойственен большинству животных и хищным растениям. Противопоставляется осмотрофному голофитному способу питания, при котором организм поглощает только растворимые питательные вещества. Голофитный тип питания характерен для растений, грибов и большинства микроорганизмов.
Осмотрофное от др.
Последователи Опарина больше внимания уделяли происхождению матричных процессов, в т. Мёллер, С. Фокс, Г. Основные этапы абиогенеза 1. Синтез органических мономеров: органических кислот, аминокислот, углеводов, азотистых оснований. Для этого на Земле имелись все условия: обилие воды, метана, аммиака и цианидов, отсутствие кислорода и других окислителей атмосфера носила восстановительный характер , избыток свободной энергии в виде ультрафиолетового света, электрических разрядов и вулканической деятельности.
Синтез органических полимеров из имеющихся мономеров с участием неорганических катализаторов ионы металлов и неорганические матрицы в виде частиц глины. В присутствии воды образуются коацерваты или микросферы. Образование нуклеопротеидов комплексов белков и нуклеиновых кислот , появление реакций матричного типа, появление липидных мембран. Этот этап завершается появлением молекулярно-генетических систем управления и естественного отбора. Вероятно, первичными нуклеиновыми кислотами были различные типы РНК, которые обеспечивали все матричные процессы; ДНК как основной носитель генетической информации возникла значительно позже. Появление первых биологических систем — пробионтов. Опарин считал пробионтов еще неживыми существами, но его последователи считают их уже живыми.
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 [1,3,4].
Сейчас придётся хрустеть коркой головного мозга, но чтобы было проще, обратимся к рисунку 3 ниже, который будет иллюстрировать ход реакций. Как можем видеть, первоначальные соединения представлены: цианоацетиленом, цианамидом, глицеральдегидом и гликольальдегидом. Рисунок 3. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата.
Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов. Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты вместо цианоацетилена. Всего из четырёх простых соединений получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот. Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках. Этот момент станет сюжетной пружиной повествования. До того времени РНК считалась только связующим элементом ДНК и белков, но последующие исследования показали способность РНК заменять белки в качестве катализаторов реакций, а также их ключевое значение в организации синтеза белка. Появилась гипотеза «РНК мира».
Согласно этой теории, реплицирующиеся рибозимы стали первыми органическими соединениями, начавшими эволюцию. Спустя поколения репликаторы предоставили каталитические функции белкам, а хранение генома практически полностью — ДНК [7]. Однако без клеточных систем получение полноценных белков в водной среде невозможно. Вопрос решается нахождением условий, где участие воды в реакции снижено или у неё отсутствуют химически свободные молекулы — благо, примеры таких локаций мы уже с вами рассмотрели в предыдущих главах. В условиях липидно-нуклеотидного раствора уже рассмотренных грязевых котлов образуются последовательности РНК в 50-100 нуклеотидов. Липиды , к которым мы вернёмся позже, при высыхании образуют слои и длинные цилиндры, где последовательности РНК упорядоченно накапливаются и сохраняют подвижность. При естественном отборе преимущество получают те последовательности, которые служат фрагментами для создания собственных копий — палиндромные цепи РНК [21].
Эта идея А. Маркова превращает необходимость фрагментов в фактор естественного отбора, который может привести к образованию рибозима среди длинных палиндромных молекул. Это частично подтверждает геноцентричный взгляд на эволюцию Ричарда Докинза [22], ведь палиндромный способ упаковки молекул наблюдается и в последовательностях соединений нынешних транспортных РНК. Устойчивость к ультрафиолету тоже может быть признаком отбора, при котором выживали более длинные цепи. В таких молекулах защита соседних соединений осуществлялась за счет параллельных связей азотистых оснований — стэкинг-взаимодействия , похожего на «слоёный пирог» [9]. Важно то, что увеличение количества собственных копий способствует не только копированию, но и превращению простых органических веществ в нуклеотиды. В совокупности, это знаменует появление обмена веществ, где реакции происходят при контроле ферментов.
На начальных этапах РНК были доступны многие активные одноуглеродные соединения: Муравьиная кислота образуется при фотосинтезе на сульфиде цинка и выносится геотермальными источниками после реакций воды с базальтами. Формальдегид опадает с дождями, возникая при фотолизе метана. Угарный газ выделяется в составе газов вулкана. Все три случая рассмотрены ранее и внимательный читатель вспомнит их, но именно диоксид углерода стал конечным нужным соединением. Хотя его восстановление без качественных катализаторов медленное, мы помним, что при абиогенном восстановлении реакция происходит под действием ультрафиолета или температуры. Выбор между способами использования углерода в обмене веществ зависит от среды.
Лана Магальяйнс Профессор биологии Теория биогенеза допускает, что все живые существа произошли от других ранее существовавших живых существ. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез. Abiogenesis утверждал, что живые существа возникают спонтанно. Например, черви, появившиеся на трупах людей и животных, считались результатом самопроизвольного зарождения процесса гниения.
Многие ученые в то время сомневались в абиогенезе. Луи Пастер был ответственен за окончательное свержение абиогенеза. Однако, пока это не произойдет, несколько ученых проводят эксперименты, чтобы доказать и укрепить каждую из теорий. В настоящее время биогенез является общепринятой теорией, объясняющей, как живые существа появились на Земле. Абиогенез x Биогенез: защитники Первой возникла теория абиогенеза. Таким образом, его защитники уходят корнями в прошлое. Абиогенез х Биогенез: эксперименты В 1668 году Франческо Реди первым поставил под сомнение теорию абиогенеза.
БИОГЕНЕЗ: ХАРАКТЕРИСТИКА И ТЕОРИЯ - БИОЛОГИЯ - 2024
Все самое интересное и актуальное по теме "Абиогенез". Discover the magic of the internet at Imgur, a community powered entertainment destination. Lift your spirits with funny jokes, trending memes, entertaining gifs, inspiring stories, viral videos, and so much more from users like culoeajhzl. Ключевые слова: абиогенез, биогенез, эксперимент Миллера-Юри., Происхождение Жизни, Эксперимент Пастера, Изначальный Суп, Гипотеза Спонтанного Поколения.
Биогенез: характеристика и теория
В 2017 году Пакорн Айессакун и Арис Кацууракис из Оксфордского университета в Великобритании опубликовали статью в Nature Communications, в которой пришли к выводу, что «ретровирусы возникли вместе со своими позвоночными хозяевами в океане» по меньшей мере 460 миллионов лет назад. Они также установили, что связанные объекты демонстрируют интересные модели. Когда организмы-хозяева превращаются в новые виды, их вирусные аналоги трансформируются аналогичным образом. Массовые вымирания и Кембрийский взрыв Появление таких ретровирусов, вероятно предшествует Кембрийскому взрыву, периоду, когда на Земле внезапно и беспрецедентно быстро возникло биологическое разнообразие сложных форм жиз н и.
Они также появляются на сцене вскоре после массового вымирания в конце периода Эдиакарий, случившемуся 542 миллиона лет назад. Авторы объясняют эти процессы таким образом: массовое вымирание Эдиакария было скорее всего вызвано кометами, которые принесли с собой сложные ретровирусы. Также именно ретровирусы были основным фактором, спровоцировавшим Кембрийский взрыв.
Они интегрировались в геномы бесчисленных наземных видов, вводя в них новый генетический материал, что привело к взрыву разнообразия живых форм. Ретровирусы интегрировались быстро и легко, в очень короткое время , потому что они прибыли на Землю уже готовые для этого. Это связано с тем, что гипотеза панспермии подразумевает космическую биологию, при которой, как пишут исследователи, «вся галактика и, возможно, локальная группа галактик представляет собой одну связанную биосферу».
Согласно этой точке зрения, вся жизнь, как наземная, так и внеземная, связана общей биосферой. Существует базовое биохимическое единство всей жизни, отличающееся только тем, что в ее основе могут использовать разные изотопы важных элементов для жизни в разных частях Вселенной. Мысль о том, что абиогенез произошел на ничем не примечательной Земле в крайне короткий промежуток времени, в лучшем случае делает его маловероятным событием.
Жизнь на других планетах Солнечной системы Ученых спросили, если их теория верна, почему мы не обнаружили явных признаков микробной жизни в других местах в Солнечной системе? Они ответили, что такие доказательства фактически найдены. Они ссылаются на работу Гилберта Левина, главного исследователя миссии «Викинг» 1976 года, работавшей на Марсе.
Результаты, полученные от «Викинга» указывали на наличие метаболизма в марсианских почвах, но не смогли обнаружить какой-либо органический материал. Результат был получен интересный, но неубедительный. Авторы также настаивают на том, что ископаемые микробы уже были найдены в различных метеоритах, включая знаменитый Мурчисонский метеорит, который упал в штате Виктория, Австралия, в 1969 году.
Опять же, доказательства наличия в этом метеорите внеземных форм жизни весьма являются спорными.
Создание органических молекул предполагает наличие теплого бульона, который содержит вещества, необходимые для появления этих органических молекул. Элементы и простые соединения, такие как водород, углерод, фосфаты и сахара, должны присутствовать вместе. Подобные условия могли существовать 3,5 миллиона лет назад, когда считалось, что жизнь на Земле началась. Абиогенез подробно описывает механизмы того, как это могло произойти.
Материалы по теме: Луи Пастер: биография, изобретения, эксперименты и факты Абиогенез не спонтанное поколение Как абиогенез, так и спонтанное поколение предполагают, что жизнь может происходят из неживой материи, но детали двух совершенно разные. В то время как абиогенез является достоверной теорией, которая не была опровергнута, самопроизвольная генерация является устаревшей верой, которая, как было показано, неверна. Эти две теории отличаются тремя основными способами. Теория абиогенеза утверждает, что: Теория самопроизвольной генерации утверждает, что: Раньше ученые верили в самозарождение, но сегодня даже широкая публика больше не верит, что мухи происходят из гнилого мяса, а мыши - из мусора. Некоторые ученые также задаются вопросом, является ли абиогенез действительной теорией, но они не смогли предложить лучшую альтернативу.
Теоретические основы абиогенеза Как могла зародиться жизнь, впервые предложил русский ученый Александр Опарин в 1924 году, а затем - британский биолог Дж. Холдейн в 1929 году. Оба предположили, что на ранней Земле была среда, богатая аммиаком, углекислым газом, водородом и углеродом, строительными блоками органических молекул.
В то же время биологи отмечают, что присутствует наследственная изменчивость. Любой автокаталитический процесс условно предполагает размножение. Даже если с определенной точки зрения рассматривать реакцию Бутлерова. Основная проблема заключается в том, что данная изменчивость не передается по наследству, ведь состав полученной смеси продуктов не может полностью зависеть от катализаторов, которые стали причиной их образования. 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.
Наши предки не видели в этом никакой проблемы, ведь считали, что жизнь способна самостоятельно зародиться из неживой материи. Данное предположение спустя некоторое время опровергли с помощью опытов и исследований. Ученые не хотели применять гипотезу о сверхъестественном, и поэтому они поставили перед собой сложную задачу. Нужно было дать объяснение тому, как же появилась жизнь на нашей планете. В самом начале казалось, что ответ на этот вопрос никогда не найти, а в середине 19 столетия еще не умели получать органические вещества из неорганических. Поэтому большинство предполагало, что на самом деле есть какая-то непонятная химическая пропасть, существуют органические вещества, которые могут присутствовать исключительно в живых организмах. При этом существует некая неживая природа. 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.