Как биогенез, так и абиогенез – это теории на сегодня не подтвержденные экспериментально. это процесс, который позволил неживой материи стать живыми клетками в источнике всех других форм жизни. 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. В 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез». это процесс, который позволил неживой материи стать живыми клетками в источнике всех других форм жизни.
Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
Существует две основных концепции возникновения жизни на Земле: концепция абиогенеза и концепция биогенеза. Теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с уже существующих живых существ. Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными. Биогенез и абиогенез. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. АБИОГЕНЕЗ — (от а и биогенез), термин относится к теории происхождения жизни на Земле: процесс образования органических соединений в условиях первичной бескислородной атмосферы в результате неорганических (абиологич.) реакций, т. е. без участия живых.
Теория особого творения
- Определение
- Откуда берутся живые организмы?
- Абиогенез и алгоритмы естественного отбора / Хабр
- Особенности и теория биогенеза
Абиогенез. Верна ли его современная теория?
| Миф об абиогенезе - современная критика | Абиогенез, процесс, посредством которого жизнь возникает в результате размножения другой жизни, вероятно, предшествовал биогенезу, который стал невозможен, как только атмосфера Земли приобрела свой нынешний состав. |
| 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез — ЭкзаменТВ | Ключевые слова: абиогенез, биогенез, эксперимент Миллера-Юри., Происхождение Жизни, Эксперимент Пастера, Изначальный Суп, Гипотеза Спонтанного Поколения. |
| Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры | 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). |
| Миф об абиогенезе - современная критика | Группа ученых университета Дуйсбурга-Эссена в земле Северный Рейн-Вестфалия, ФРГ в ходе лабораторных экспериментов создали условия, в которых появилась первая, примитивная форма жизни, доказывая тем самым абиогенез. |
| Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры - Наука - 2024 | Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными. |
Разница между биогенезом и абиогенезом
Описание синтеза пиримидиновых нуклеотидов иллюстрация автора статьи на основе [1] 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 создает 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 четырех простых соединений, получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот! Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках. Пусть этот момент станет сюжетной пружиной моего 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 [14].
Это стало величайшим прыжком мысли через синаптическую щель, однако без клеточных систем получение полноценных белков в водной среде невозможно. Вопрос решается нахождением условий, где участие воды в реакции снижено или у нее отсутствуют химически свободные молекулы — благо, примеры таких локаций мы уже с вами рассмотрели в предыдущих главах. РНК: естественный отбор палиндромов Двигаемся дальше. В условиях липидно-нуклеотидного раствора уже рассмотренных грязевых котлов, образуются последовательности РНК в 50—100 нуклеотидов.
Липиды , к которым мы вернемся 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 [15]. Эта идея А. Маркова превращает необходимость фрагментов в фактор естественного отбора, который может привести к образованию рибозима среди длинных палиндромных молекул.
Киньте в грудь мне раскаленных углей, если это не подтверждает геноцентричный взгляд на эволюцию Ричарда Докинза [16] , 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 «слоеный пирог» [17]. 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. РНК: вещественный обмен Обмен веществ у первых органических структур развивался гетеротрофно, от сложных исходных соединений, как рибоза и азотистые основания, к более простым [1]. 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.
Рибулозо-монофосфатный цикл, питаемый формальдегидом [18] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов табл. РНК: энергия липидной мембраны Возвратимся к теме липидов. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода. Вследствие этого одна сторона молекулы несет положительный заряд, а другая — отрицательный.
Поэтому вещества с полярными молекулами гидрофильные притягиваются и смешиваются с водой, а неполярные молекулы гидрофобные — нет [19]. В живых организмах клетки окружены мембраной из двух слоев липидов, при смешивании их молекул в воде получается эмульсионная взвесь, а не растворение. Наружная сторона мембраны несет положительный заряд, а внутренняя — отрицательный.
Эксперимент показал, что рост микробов в баллоне не происходил до тех пор, пока баллон не вращался так, что частицы могли выпасть из кривых, и в этот момент водяное пятно быстро становилось мутным, что указывало на присутствие микроорганизмов.
Спустя 2000 лет теория спонтанного зарождения биогенеза была окончательно остановлена. Сегодня на смену ей пришла клеточная биология и репродуктивная биология. 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.
Эта теория требует, чтобы «первичный суп», из которого возникла самовоспроизводящаяся РНК, сформировался в течение 800 миллионов лет после стабилизации земной коры. Этот интервал времени, по мнению некоторых исследователей, слишком короткий. Несмотря на свои недостатки и нехватку конкретных данных, абиогенез — это компромисс. И единственная признанная наукой на сегодня гипотеза о происхождении жизни. Гипотеза панспермии, однако, оспаривает почти все аспекты этой теории. Гипотеза панспермии Авторы работы утверждают, что «жизнь попала на Землю с метеоритами и кометами. Как только условия на планете позволили бы ей выжить и развиваться. Это произошло около 4,1 миллиарда лет назад.
Живые организмы, такие как устойчивые к космическим условиям бактерии, вирусы, более сложные эукариотические клетки и, возможно, даже оплодотворенные яйцеклетки и семена растений непрерывно падали на Землю. До тех пор, пока условия на ней не позволили запуститься процессу биологической эволюции». Другими словами исследователи предполагают, что абиогенез происходил не на Земле. А основной источник генетического разнообразия не обусловлен выбором естественных полезных мутаций. И, скорее всего, жизнь появилась из-за «дождя» из внеземного живого вещества. Который способствовал горизонтальному переносу генов. Помимо этого, исследование также утверждает, что различные массовые эпидемии связаны с появлением вирусов из космоса и что внеземные ретровирусы спровоцировали кембрийский взрыв. В работе также высказывается предположение, что осьминог может быть инопланетным существом. Можно было бы поддаться искушению посмеяться над такими выводами, если бы не объем убедительных свидетельств, которые предоставляют ученые.
Доказательства Например, ретровирусы невероятно умны. Они являются лучшими специалистами по горизонтальному переносу генов, интегрируя свой собственный генетический материал в геном инфицированного хозяина, чтобы производить еще больше вирусов. Интересно, что если они, например, заражают клетки зародышевого уровня — сперму или яйцеклетку, то организм будет передавать интегрированный ретровирус, известный как провирус, своим потомкам.
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». Далее, ученые стали разрушать некоторые везикулы для проверки передачи наследственной информации.
Возникновение жизни на Земле
Она была озаглавлена «Возникновение жизни» и вышла в 1924 году. Хорошие идеи порой витают в воздухе — и потому могут прийти разом в две светлые головы или более. Так случилось и в этот раз — спустя всего пять лет ничего не знавший об Опарине британский эволюционист и генетик Джон Бердон Сандерсон Холдейн или попросту JBS опубликовал собственную, очень близкую гипотезу абиогенеза. Однако в ней больший акцент сделан на самокопирование протоклеток, а не их обмен веществ. С тех пор эта гипотеза носит имена обоих ученых, Опарина—Холдейна.
Таковы первые научные хотя и чрезвычайно наивные по современным меркам взгляды не абиогенез. Однако именно они вдохновили множество других, более сложных гипотез, и в самом скором времени — один простой эксперимент, ставший легендарным. В 1952 году совсем юный и не слишком успешный аспирант Стенли Миллер под руководством нобелевского лауреата Гарольда Юри решил воссоздать в лаборатории условия на юной Земле. Для этого потребовались всего лишь две запаянные колбы, две трубки, нагреватель и генератор электрических разрядов.
За считанные часы и дни из метана, воды, водорода, аммиака и угарного газа самых что ни на есть неорганических соединений экспериментаторы получили целый ряд аминокислот — тех самых, из которых состоят все белки. Однако сейчас понятно, что эффектный и чрезвычайно удачный эксперимент Миллера—Юри не воспроизводит условия на ранней Земле. Первичная атмосфера не была настолько восстановительной и имела другой газовый состав. Значит, и простого образования аминокислотного коктейля на ней скорее всего не происходило.
Тот стремился вывести простую методологию Миллера и Юри «нагреть и посмотреть, что выйдет» на следующий уровень и добиться самопроизвольной сборки белков из свободных аминокислот. Полученные протеиноиды Фокса обладали целым рядом удивительных свойств, в том числе ускоряли химические реакции, однако они очень мало походили на белки и едва ли были прародителями живой клетки. Тем временем биология перешла на новый уровень развития: в 1953 году мир узнал о структуре и механизмах работы ДНК — главного хранилища генетической информации и основе всего живого.
Эти соединения накапливались в «исконном бульоне» с высокими концентрациями в некоторых точках, таких как океанические жерла и береговые линии. Последующая самосборка этих простых органических соединений сформировала сложные органические соединения полимеры , такие как углеводы и белки. Они, в свою очередь, могут сами организовываться в живые клетки. Рисунок 1: Александр Опарин справа в своей лаборатории Эксперимент Миллера-Юри 1953 Стэнли Миллер и Гарольд Юри провели эксперимент, пытаясь смоделировать условия примитивной земной атмосферы. На дне колбы кипятили воду, превращая ее в пар, а затем пар пропускали через устройство, соединяя с газами водорода, аммиака и метана. Полученную смесь подвергали искровому разряду 50 000 вольт. Затем смесь охлаждали и собирали образовавшееся смолообразное вещество. Они нашли строительные блоки жизни, такие как аминокислоты, в смолоподобном веществе. Рисунок 2: Эксперимент Миллера-Юри Этот эксперимент продемонстрировал, как органические соединения образуются спонтанно; таким образом, он решительно поддерживает гипотезу об изначальном супе Опарина. Но кислородный газ, присутствующий на исконной земле, может препятствовать образованию органических соединений. Но в 1950-х годах ученые считали, что на изначальной Земле было очень мало кислорода. Однако геологические данные свидетельствуют о том, что в ранней атмосфере присутствовало значительное количество кислорода. Таким образом, если бы газы использовались в правильных пропорциях в качестве начальной атмосферы, аминокислоты могли бы не образовываться в колбе. Что такое биогенез Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из ранее существовавшей живой материи. Эта концепция была впервые описана Луи Пастером.
Он отрицает самопроизвольное зарождение... Аберкромби, 1961, с. Другие последовали этому примеру. Симп-сон и Бек в работе, которая цитировалась выше, утверждали: "Мы принимаем биогенез как основополагающий принцип воспроизводства на основе экспериментальных свидетельств, а также теоретических рассуждений" 1965, с. Креационисты не мешкая напоминают эволюционистам, что абиогенез и эволюция описывают события, которые вступают в прямое противоречие с установленным законом. Закон биогенеза гласит, что жизнь возникает только от ранее существовавшей жизни, абиогенез гла- сит, что жизнь зародилась от мертвых химикалий; эволюция утверждает, что формы жизни дают начало новым, улучшенным и отличным от них формам жизни, закон биогенеза утверждает, что виды воспроизводят только себе подобные виды. Эволюционисты не забывают об этом законе. Они попросту его оспаривают. Они говорят, что самопроизвольное зарождение было опровергнуто при условиях экспериментальных моделей Пастера, Реди и Спалланцани. Это, как они утверждают, не исключает возможности самопроизвольного образования жизни при иных условиях. На это креационист отвечает, что даже при искусственно созданных условиях и вооруженных разумом действиях опытов по абиогенезу жизнь все еще не "зародилась самопроизвольно". Креационисты настаивают, что, пока не настанет время, когда можно будет сказать, что жизнь зарождается самопроизвольно, закон биогенеза имеет смысл! Как еще можно назвать биогенез, кроме как законом? Мур и Слашер в учебнике "Биология: поиск порядка в сложности" писали: "Исторически, точка зрения на то, что жизнь происходит только от жизни, настолько прочно установилась посредством фактов, полученных в результате экспериментов, что ее стали называть законом биогенеза". В примечании авторы пишут: "Некоторые философы назвают это принципом вместо закона, но это вопрос определения, а определения произвольны. Некоторые ученые называют это суперзаконом, или законом о законах. Вне зависимости от терминологии, биогенез занимает самое высокое место в этих уровнях обобщений" 1974, с. Поистине, как отметил доктор Кирк цитированный выше , это изречение "стало догмой современной биологии, от которой, как представляется, не может отойти ни один разумный человек". Более того, интересно обратиться к научному словарю и отметить определение слова "принцип", которое так часто употребляется в нынешней полемике. Лапедиз, 1978, с. Причина, по которой некоторые ученые называют биогенез суперзаконом, имеет отношение к тому факту, что иногда от него выводятся другие законы законы генетики Менделя вряд ли могли иметь действие без того, что основополагающий "принцип" является правильным. Если принцип определяется как закон, и о биогенезе говорят как о "принципе биогенеза", что еще мы можем сказать? Как отметил сам Кирк: "Гораздо более всеохватные парадигмы, - те, от которых в упорядоченной форме могут быть установлены самые большие и разнообразные блоки биологической информации, - иногда называются "принципами" биологии" 1975, с. В других областях науки, помимо биологии, нередко можно услышать, как ученые говорят о твердо установленных и широко признанных законах как о "принципах". Часто речь ведут о "принципах" термодинамики или "принципе" силы тяжести, вместо "законов" термодинамики или "закона" силы тяжести. Однако, никто не станет оспаривать эти общие и основополагающие законы науки. Даже в биологии мы пользуемся такой терминологией например, мы говорим о "принципах" генетики Менделя , и при этом никто не ставит под сомнение основную сущность этих научных законов. Тогда почему утверждается, что к биогенезу слово "закон" более неприменимо? Ведь так было в девятнадцатом столетии. Разве его опровергли? Каждое имеющееся в наличии научное свидетельство по-прежнему подтверждает концепцию о том, что жизнь возникает только от ранее существовавшей жизни. Разве биогенез перестал быть "актуальной системой в природе"? Напротив, вся научная информация, которой мы обладаем, показывает, что на самом деле он и есть актуальная система в природе вспомните высказывание доктора Симпсона о том, что "нет серьезных сомнений в том, что биогенез это правило, что жизнь происходит только от другой жизни... Разве биогенез каким-то образом перестал быть экспериментально воспроизводимым? Вряд ли. Почему же тогда эволюционисты настаивают, что биогенез нельзя более называть законом? Ответ, конечно, очевиден. Если эволюционисты примут биогенез как научный закон, - то есть, как актуально существующую систему в природе, - то эволюция вообще не могла бы появиться на свет. Признание закона биогенеза представляло бы полный демонтаж эволюционной теории с первого этажа до последнего.
Сазерленда и его коллег [20]. Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путём смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис. Сейчас придётся хрустеть коркой головного мозга, но чтобы было проще, обратимся к рисунку 3 ниже, который будет иллюстрировать ход реакций. Как можем видеть, первоначальные соединения представлены: цианоацетиленом, цианамидом, глицеральдегидом и гликольальдегидом. Рисунок 3. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата. Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов. Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты вместо цианоацетилена. Всего из четырёх простых соединений получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот. Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках. Этот момент станет сюжетной пружиной повествования. 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.
Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция
Узнать больше: эксперименты Миллера — Юри и их последователей 9—11 кл. В середине ХХ в. Опарина и Дж. Холдейна получила экспериментальное подтверждение. Установка состояла из двух колб «океана» и «атмосферы» , соединённых трубками. В «атмосферу» помещалось устройство, имитирующее молнии, — два электрода, между которыми периодически проходил разряд напряжением около 60 тыс.
В «океане» вода периодически нагревалась до кипения. Установку заполнили газовой смесью, схожей по составу с атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом, аммиаком, азотом, сероводородом. Водорастворимые продукты реакций конденсировались в холодильнике и снова стекали в «океан». Установка Миллера-Юри. Через неделю после начала работы аппарата был исследован состав «океанической воды».
В растворе было обнаружено некоторое количество простейших органических веществ муравьиная и молочная кислоты, мочевина , в том числе аминокислоты — глицин, аланин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Публикация данных эксперимента Миллера — Юри вызвала огромный интерес. Другие учёные стали повторять этот опыт и обнаружили, что видоизменение условий даёт возможность получать другие продукты реакции: четырёх- и пятиуглеродные сахара, жирные кислоты, альдегиды. Если добавить в реакционную смесь цианиды или синильную кислоту, то можно получить пуриновые основания — аденин и гуанин. К 2008 г.
Свернуть Узнать больше: проблемы гипотезы абиогенеза 9—11 кл. Этот материал будет полезен тем, кто готовится к олимпиадам. Проблема сложности известных самовоспроизводящихся систем Даже самые примитивные современные прокариотические клетки очень сложно устроены. Они имеют геном из миллионов нуклеотидов, кодирующий тысячи белков. 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.
Благоприятные условия на планете позволили им развиваться гораздо быстрее. Органическая эволюция могла происходить как с помощью изменений одного генетического признака существ, так и нескольких. Это значит, что организмы сохраняли свою наследственность, но приобретали новые биохимические, анатомические и даже поведенческие черты, вследствие взаимодействия с окружающей средой.
Именно благодаря таким разным, даже случайным эволюционным процессам на Земле сформировалось так много разнообразных живых существ. Молекулярная эволюция Данное предположение гласит о том, что живые организмы на нашей планете появились благодаря химическим реакциям. Данная теория говорит о том, что ДНК, РНК и другие соединения могли меняться со временем под воздействием некоторых химических преобразований. На эту тему пока было не очень много исследований, так как сама молекулярная эволюция как наука появилась лишь во второй половине двадцатого века.
Молекулярная эволюция Глина В восьмидесятых годах прошлого столетия появилась еще одна интересная теория, касающаяся возникновения жизни на Земле. Британский ученый Александр Грэм Кернс-Смит предположил, что первые живые организмы появились из глины. Согласно его теории, между слоями глины попали некоторые органические частицы, которые начали активно взаимодействовать с материалом, перенимая у него способ роста и хранения информации. Ученый даже говорил о том, что изначально живые существа и глина представляли собой одно целое, но в результате эволюции разделились.
Самозарождение Долгие столетия люди не верили, что жизнь на Земле могла появиться случайно. Ученые отвергали эту теорию, потому что вероятность возникновения чего-то живого из неживого не укладывалась у них в голове. Но в современном мире такой вариант вполне могли бы принять. Предположение самозарождения не говорит, что живые существа сами себя создали буквально.
Они появились в результате разложения органических соединений, проще говоря — случайно. Еще в Древней Греции Аристотель говорил, что мухи рождаются из прогнившей еды, а крокодилы — из гниющих на дне рек бревен. Теория спонтанного зарождения жизни, хоть и отвергалась многими, смогла просуществовать вплоть до 19-го века, когда ее опроверг ученый Луи Пастер в ходе своих опытов. Он проводил эксперименты, чтобы понять, как бороться с различными инфекционными болезнями и понял, что спонтанно живые организмы появиться не могут даже при идеальных для этого условиях.
Ученый Луи Пастер Симбиоз В начале двадцатого века ученый Константин Мережковский высказал предположение о том, что появление жизни на Земле было результатом симбиоза некоторых бактерий. Он предположил, что одна клетка просто совместилась с другой, образовав стандартную эукариотическую клетку имеющую ядро. Благодаря этому симбиозу бактерии могли передавать между собой генетический материал и встать на путь эволюции. Космогония Данная теория похожа на панспермию, так как тоже утверждает, что жизнь на Землю «занесли» из космоса.
Однако сторонники космогонии не пытаются объяснить только возникновение жизни на нашей планете. Они пытаются представить теорию о зарождении Солнечной системе и даже целой Вселенной, а появление жизни на Земле — логичным результатом этого. Согласно космогонии, космическая материя заполонила нашу планету, а затем начала эволюционировать. Однако никакой физической модели, которая могла бы правдоподобно описать ранние этапы развития Вселенной все еще нет, поэтому доказать эту теорию тоже невозможно.
Космогония Когда на Земле появились люди? Выясняя возможные причины появления жизни на планете, исследователи также пытаются понять, когда на ней появились первые люди. Согласно последним археологическим раскопкам, проведенным в Эфиопии, человечество существовало на Земле как минимум 2,8 миллиона лет назад. Там исследователи в 2013 году обнаружили человеческую кость.
Реди «Убеждённость была бы тщетной, если бы её нельзя было подтвердить экспериментом. Поэтому в середине июля я взял четыре больших сосуда с широким горлом, поместил в один из них змею, в другой — немного рыбы, в третий — угрей из Арно, в четвёртый — кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми... Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них.
Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней, после того как в них была положена дохлая рыба». Франческо Реди, 1688 год. Сто лет спустя, в 1770 г. Спалланцани установил, что в прокипяченных бульонах микроорганизмы не развиваются.
Окончательно это доказал в 1861 году французский учёный Л. 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.
Открытая биология, 3 3 , 120190. Садава Д. Жизнь: наука биология. Panamerican Medical Ed. Саган, К. О терминах «биогенез» и «абиогенез».
Истоки жизни и эволюция биосфер, 5 3 , 529—529. Шмидт, М. Ксенобиология: новая форма жизни как высший инструмент биобезопасности. Биологические исследования, 32 4 , 322—331. Серафино, Л. Абиогенез как теоретический вызов: некоторые размышления.
Jourфинал теоретической биологии, 402, 18—20. Первые теории эволюции Королевский ботаник В свободное время Ламарк изучал растения и приобрел в этом столь обширные познания, что в 1781 году его назначили главным ботаником французского короля. Здесь он выступал с лекциями, устраивал выставки. Заметив различия между окаменелостями и современными видами животных, Ламарк пришел к выводу, что виды и признаки животных и растений не неизменны, а наоборот, меняются от поколения к поколению. Этот вывод ему подсказали не только окаменелости, но и геологические свидетельства изменений ландшафта Земли за долгие миллионы лет. Ламарк пришел к выводу, что на протяжении жизни особенности животного могут меняться в зависимости от внешних условий.
Он доказал, что эти изменения передаются по наследству. Открытия Дарвина Экспедиция отплыла на корабле «Бигл» и продолжалась 5 лет. За это время исследователи посетили Бразилию, Аргентину, Чили, Перу и Галапагосские острова — десять скалистых островков у побережья Эквадора в Тихом океане, на каждом из которых существует своя фауна. В этой экспедиции Дарвин собрал огромную коллекцию горных пород окаменелостей, составил гербарии и коллекцию чучел животных. Он вел подробный дневник экспедиции и впоследствии воспользовался многими материалами сделанными на Галапагосских островах, при изложении своей теории эволюции. В октябре 1836 г.
В 1858 г. В 1859 г. Книга имела огромный успех и наделала много шума, так как противоречила традиционным представлениям о возникновении жизни на Земле. Одной из самых смелых мыслей было утверждение, что эволюция продолжалась многие миллионы лет. Это противоречило учению Библии о том, что мир был создан за 6 дней и с тех пор неизменен. В наши дни большинство ученых используют модернизированный вариант теории Дарвина для объяснения изменений в живых организмах.
Некоторые же отвергают его теорию по религиозным мотивам. Естественный отбор Дарвин открыл, что организмы борются друг с другом за пищу и среду обитания. Он заметил, что даже в пределах одного вида есть особи с особыми признаками, увеличивающими их шансы на выживание. Потомство таких особей наследует эти признаки, и они постепенно становятся общими. Особи, не имеющие этих признаков, вымирают. Этот процесс называют естественным отбором.
Сперва все мотыльки имели серебристую окраску и были незаметными на ветвях деревьев. Выживали же мотыльки, окрашенные темнее. Эта темная окраска перешла к их потомству и впоследствии распространилась на весь вид. В своем эксперименте они использовали аппарат с колбой, наполненной водой и химическими веществами, которые, как считалось, существовали на ранней Земле. Ученые обнаружили, что эти химические вещества при определенных условиях спонтанно образуют органические молекулы. Эксперимент предполагает, что органические молекулы могли самопроизвольно образоваться на молодой Земле, став фундаментом для появления первых живых существ.
Некоторые ученые считают, что условия эксперимента Миллера — Юри не соответствовали реальным, но последующие эксперименты с измененной атмосферой показали аналогичные результаты спонтанного образования аминокислот, липидов и нуклеотидов. 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. Но откуда появилось первое живое существо??
Абиогенез и биогенез - что это такое?
Приверженцы абиогенеза и биогенеза сходились во мнении, что кипячение воды убивало любые живые существа, которые могли в ней находиться. Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. В теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с ранее существовавших живых существ. Приверженцы абиогенеза и биогенеза сходились во мнении, что кипячение воды убивало любые живые существа, которые могли в ней находиться. Абиогенез, автотрофность, биогенез, коацерваты, открытые системы, первичная атмосфера Земли. 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).
Абиогенез. Верна ли его современная теория?
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.
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. Рибулозо-монофосфатный цикл питаемый формальдегидом [23] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов таблица 1 , предполагает формирование этой реакции до появления ферментов фиксации диоксида углерода. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода.
Вследствие этого, одна сторона молекулы несёт положительный заряд, а другая — отрицательный [27]. Поэтому вещества с полярными молекулами гидрофильные притягиваются и смешиваются с водой, а неполярные молекулы гидрофобные — нет [28]. В живых организмах клетки окружены мембраной из двух слоёв липидов, при смешивании их молекул в воде получается эмульсионная взвесь, а не растворение [29]. Наружная сторона мембраны несёт положительный заряд, а внутренняя — отрицательный. Такой электрический потенциал используется при передаче и хранении энергии, а также транспорта веществ вместе с протонами для компенсации заряда мембраны [30][31]. Вероятно, протоклетки имели примитивные оболочки из липидов, которые пропускали протоны и ионы металлов, но задерживали белки и РНК, поэтому выход из геотермальных водоёмов в среду с высоким содержанием натрия потребовал создания клетками способа его «откачки» [32]. Появления натриевых насосов использующих энергию реакций и освоение новых кислых сред, подтверждает образование мембран в тот период, когда аденозинтрифосфаты уже были в наличии.
Угарный газ выделяется в составе газов вулкана. Все три случая рассмотрены ранее и внимательный читатель вспомнит их, но именно диоксид углерода стал конечным нужным соединением. Хотя его восстановление без качественных катализаторов медленное, мы помним, что при абиогенном восстановлении реакция происходит под действием ультрафиолета или температуры. Выбор между способами использования углерода в обмене веществ зависит от среды. Рибулозо-монофосфатный цикл питаемый формальдегидом [23] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов таблица 1 , предполагает формирование этой реакции до появления ферментов фиксации диоксида углерода. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода. Вследствие этого, одна сторона молекулы несёт положительный заряд, а другая — отрицательный [27]. Поэтому вещества с полярными молекулами гидрофильные притягиваются и смешиваются с водой, а неполярные молекулы гидрофобные — нет [28]. В живых организмах клетки окружены мембраной из двух слоёв липидов, при смешивании их молекул в воде получается эмульсионная взвесь, а не растворение [29]. Наружная сторона мембраны несёт положительный заряд, а внутренняя — отрицательный. Такой электрический потенциал используется при передаче и хранении энергии, а также транспорта веществ вместе с протонами для компенсации заряда мембраны [30][31]. Реакция превращения рибозы в дезоксирибозу связана с образованием опасных радикалов, поэтому рибозимы не могут её осуществлять. Реакцию проводят ферменты — большие белки, для кодирования которых нужны минимум тысячи нуклеотидов. Эволюция предковых образований клеток тесно связана с вирусами. Так, П. Фортер считает главной стадией жизни вируса — её активную часть в заражённой клетке [24]. Вирусы образуют кластеры сочетающие клеточные и вирусные белки, где клетки синтезируют копии вируса при контроле вирусного генома. При этом, смена геномного материала сопровождается преобразованием фермента отвечающего за копирование — полимеразы. Согласно идее П. Фортера, эти реакции происходили в вирусах, а выгодой стало прохождение защитных систем клетки [25]. Белки стали промежуточным звеном построения липидной оболочки, а эволюция плоских структур РНК, превратила их в трёхмерные скопления покрытые мембраной [26]. Независимость от сульфида цинка была ещё невозможна, но появились пузыревидные структуры напоминающие вирусы не только механизмами репликации, но и размерами геномов. Эти кислоты использовали протоклетки позволяющие увеличивать размер и стабильность генома. Изобретение ДНК и совершенствование её копирования во множестве линий вирусов, привело к обильному разнообразию ферментов работающих с ней. Углубляясь в опыт прошлых глав, можно подытожить — надёжная репликация ДНК знаменует скорое объединение генетических элементов в большие геномы и последующий исход из источников возникновения не заставит себя ждать. Форму эукариота поддерживает цитоскелет из тонких и толстых белковых трубочек, а моторные белки перемещают компоненты клетки и обеспечивают её подвижность. Деление и слияние мембран регулируется специальными белками. Благодаря этому, большинство эукариот способны к фагоцитозу — поглощению частиц внешней среды внутрь. Ещё одними важными органеллами являются митохондрии, которые имеют собственную генетическую систему. Их сходство с аэробными бактериями и пластидами стало первым этапом понимания происхождения эукариот. Пластиды и митохондрии образуются только в процессе деления, указывающего на происхождение от бактериальных симбионтов попавших в цитоплазму [34]. В 2015 году найдены археи близкие к эукариотам во множестве компонентов рис. Экспедиция, изучавшая геотермальные поля в Северной Атлантике, после сбора осадков населённых бактериями и археями, провела анализ их ДНК. Он показал преобладание в той локации вида архей относящегося к некультивируемой группе глубоководных архей deep-sea Archaea group [35]. После сбора и прочтения генома средствами вычислительной биологии, установленный вид оказался ближе к эукариотам, чем все известные ранее. Вид обладает большим набором сигнальных белков, которые в эукариотах регулируют: перестроение цитоскелета, сигналы между мембраной, цитоплазмой и ядром, деление клеток и другие функции. В ходе эволюции эукариотам пришлось подчинить себе внутриклеточные симбиотические бактерии, вслед за тем, появился новый биохимический путь. После симбиоза с митохондриями аэробное дыхание повышает эффективность использования пищи. Десятки кластеров глубоководных организмов независимо друг от друга приручили бактерии, окисляющие сероводород или метан [1]. Благодаря этому, эукариоты приобрели функции фиксации азота, разложения целлюлозы, синтеза витаминов и пр. Но не надо захлёбываться серотониновой пеной, ведь такой вектор эволюции кажется эгоистичным. Сложно сказать, существуют ли живые организмы только для пользы репликации генома или нет. Но, в сравнении с короткой жизнью всего организма, часть информации нуклеиновых кислот существует невероятно продолжительное время передаваясь при размножении и создавая новую структуру носителя [22]. Заключение: Нами были описаны места возможного возникновения абиогенного синтеза органических соединений с содержанием нужных для этого веществ. А также на молекулярном уровне разобраны реакции получения органических соединений из простых микроэлементов на примерах работ А. Опарина и Д. Дальнейшую же эволюцию полученных биомолекул объясняют рассмотренные теории А.
Процедура Выбрав несколько уникальных S-образных колб и разделив их на два разных набора, мы приготовили бульон. Приготовленный бульон добавляли в первый набор S-образных колб, затем кипятили и закрывали колбы крышками. Во вторую S-образную колбу добавили приготовленный бульон, вскипятили и открыли. После этого он разместил оба набора колб первый и второй в разных местах. Наблюдение Через несколько дней он заметил, что: Пыль собиралась на горлышках колб. В первом наборе колб рост микробов не наблюдался. Во втором наборе колб также наблюдался микробный рост. Конечный результат Таким образом, он доказал, что микробы также присутствуют в воздухе, но не возникают из воздуха или пыли. В обоих наборах колб он кипятил бульон одинаково, но первый набор колб был запечатан, а второй набор оставлен открытым для проникновения, размножения и размножения микробов. Это как: от абиогенеза к спонтанному зарождению жизни могут исходить неживые существа. Процедура Взял две бутылки и бульон жидкая среда, содержащая белки и другие питательные вещества в каждой из двух отдельных бутылок. В первой бутылке подогрейте отвар и охладите его через некоторое время. Затем откройте колбу и подождите. Во второй бутыли подогрейте бульон и закупорьте колбу и подождите. Наблюдение Подождав некоторое время, он заметил, что: В первой части был некоторый рост и появились живые организмы вроде микробов. Во второй части, в принципе, роста не было.
Основные сведения о происхождении жизни в биологии
Главная» Новости» Оценка доказательности доводов креационизм абиогенез биогенез. Теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с уже существующих живых существ. Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. Термин биогенез был придуман Генри Чарльтон Бастиан означать создание формы жизни из неживых материалов; тем не мение, Томас Генри Хаксли выбрал термин абиогенез и пересмотрели биогенез жизни, возникшей из существовавшей ранее жизни.[4]. Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: После возникновения Земля представляла собой знойную и горячую сферу без жизни. Спустя же 4,5 миллиарда лет природа. Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века.
Теория абиогенеза
- Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
- Миф об абиогенезе - современная критика
- Разница между абиогенезом и биогенезом - Новости 2024
- Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез - Биология 2024
- Немного теории
Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко
теория, утверждающая, что всё живое происходит только от живого (Ю. Либих, Л. Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди,)Абиогенез (a - отрицание) - теория возникновения. 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. Таким образом, проблема биогенеза или абиогенеза, активно обсуждавшаяся и предшественниками, и современниками Дарвина, вряд ли может войти в круг тех направлений, синтез которых привел к становлению дарвинизма. Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза.
Абиогенез, определение и обзор
- Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается | Naked Science | Дзен
- 1С:Урок - Биогенез и абиогенез
- Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез
- Абиогенез x Биогенез: защитники
- Из Википедии — свободной энциклопедии
- Теория биогенеза и абиогенеза презентация
Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле
Небиологическое образование органики Химическая эволюция или добиологический абиогенез - это возникновение органических веществ из неорганических. В 1924 году русский академик А. Опарин 1894-1980 предположил, что в насыщенных высокомолекулярными соединениями растворах самопроизвольно образуются зоны повышенных концентраций коацерваты или коацерватные капли , которые обособлены от окружающей среды, но поддерживают с ней обмен. Теорию Опарина в 1929 году поддержал английский ученый Джон Холдейн 1892-1964 , и в науку прочно вошла теория коацерватов, которая предполагает самозарождение органических веществ на ранних этапах развития нашей планеты с уникальными физическими условиями. Доказательства гипотезы абиогенеза Поначалу доказать возможность самопроизвольного синтеза органических веществ из неорганических не представлялось возможным. Однако сегодня уже пройдены определенные этапы и получены результаты. 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.
Истоки жизни и эволюция биосфер, 5 3 , 529—529. Шмидт, М. Ксенобиология: новая форма жизни как высший инструмент биобезопасности. Биологические исследования, 32 4 , 322—331.
Серафино, Л. Абиогенез как теоретический вызов: некоторые размышления. Jourфинал теоретической биологии, 402, 18—20. Первые теории эволюции Королевский ботаник В свободное время Ламарк изучал растения и приобрел в этом столь обширные познания, что в 1781 году его назначили главным ботаником французского короля. Здесь он выступал с лекциями, устраивал выставки. Заметив различия между окаменелостями и современными видами животных, Ламарк пришел к выводу, что виды и признаки животных и растений не неизменны, а наоборот, меняются от поколения к поколению. Этот вывод ему подсказали не только окаменелости, но и геологические свидетельства изменений ландшафта Земли за долгие миллионы лет.
Ламарк пришел к выводу, что на протяжении жизни особенности животного могут меняться в зависимости от внешних условий. Он доказал, что эти изменения передаются по наследству. Открытия Дарвина Экспедиция отплыла на корабле «Бигл» и продолжалась 5 лет. За это время исследователи посетили Бразилию, Аргентину, Чили, Перу и Галапагосские острова — десять скалистых островков у побережья Эквадора в Тихом океане, на каждом из которых существует своя фауна. В этой экспедиции Дарвин собрал огромную коллекцию горных пород окаменелостей, составил гербарии и коллекцию чучел животных. Он вел подробный дневник экспедиции и впоследствии воспользовался многими материалами сделанными на Галапагосских островах, при изложении своей теории эволюции. В октябре 1836 г.
В 1858 г. В 1859 г. Книга имела огромный успех и наделала много шума, так как противоречила традиционным представлениям о возникновении жизни на Земле. Одной из самых смелых мыслей было утверждение, что эволюция продолжалась многие миллионы лет. Это противоречило учению Библии о том, что мир был создан за 6 дней и с тех пор неизменен. В наши дни большинство ученых используют модернизированный вариант теории Дарвина для объяснения изменений в живых организмах. Некоторые же отвергают его теорию по религиозным мотивам.
Естественный отбор Дарвин открыл, что организмы борются друг с другом за пищу и среду обитания. Он заметил, что даже в пределах одного вида есть особи с особыми признаками, увеличивающими их шансы на выживание. Потомство таких особей наследует эти признаки, и они постепенно становятся общими. Особи, не имеющие этих признаков, вымирают. Этот процесс называют естественным отбором. Сперва все мотыльки имели серебристую окраску и были незаметными на ветвях деревьев. Выживали же мотыльки, окрашенные темнее.
Эта темная окраска перешла к их потомству и впоследствии распространилась на весь вид. В своем эксперименте они использовали аппарат с колбой, наполненной водой и химическими веществами, которые, как считалось, существовали на ранней Земле. Ученые обнаружили, что эти химические вещества при определенных условиях спонтанно образуют органические молекулы. Эксперимент предполагает, что органические молекулы могли самопроизвольно образоваться на молодой Земле, став фундаментом для появления первых живых существ. Некоторые ученые считают, что условия эксперимента Миллера — Юри не соответствовали реальным, но последующие эксперименты с измененной атмосферой показали аналогичные результаты спонтанного образования аминокислот, липидов и нуклеотидов. 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. Но откуда появилось первое живое существо??
Давайте вернемся к нашему первоначальному вопросу. Сегодня широко известно, что живые организмы происходят только от других организмов — например, вы пришли от своей матери, и ваш питомец, в равной степени, родился от их соответствующей матери. Но давайте перенесем этот вопрос в первобытную среду, где произошло начало жизни. В настоящее время биологи поддерживают гипотезу о том, что жизнь на Земле развивалась из неживых веществ, которые образовывали молекулярные агрегаты. Эти агрегаты сумели адекватно размножиться и развили метаболизм — замечательные характеристики существ, которые мы считаем «живыми». Однако мы уже собрали доказательства того, что живые существа не могут возникнуть из неживой материи.
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. Это открытие свидетельствовало в пользу идеи биогенеза и опровергало абиогенез. Хотя идея абиогенеза все еще обсуждается и некоторые люди придерживаются этой теории, научное сообщество считает, что биогенез является более вероятной идеей, объясняющей происхождение жизни из существующего живого организма. Спонтанное возникновение жизни из неживой материи Различие между биогенезом и абиогенезом Основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в понимании того, откуда появилась жизнь на Земле. Биогенез утверждает, что жизнь возникла из живой материи, то есть из предшествующих организмов. Такая идея подтверждается современными научными открытиями и экспериментами, которые показывают, что жизнь может возникнуть только из жизни.
Среди них Майкл Маршалл удостоил внимания Грэма Кернса-Смита , шотландского химика и художника с непростой судьбой. Кернс-Смит обратил внимание на хрупкость и капризность биологических молекул, которые даже в условиях лабораторной пробирки быстро разрушаются. Как же они смогли уцелеть на юной Земле — раскаленной и выжженной ультрафиолетом? Это вдохновило Кернса-Смита на « глиняную гипотезу » — согласно ей, первые «организмы» представляли собой глину, обладающую свойствами живого, в том числе способную копировать себя. Полагая первоосновой жизни метаболизм, Вэхтерсхойзер задался вопросом: откуда черпала энергию самая древняя живая клетка? Ученый предположил, что ее источником могла быть широко распространенная на Земле и выделяющая много тепла реакция образования пирита, известного также как сульфид железа II и «золото дураков». На кристалле пирита, по мысли Вэхтерсхойзера, как раз и разворачивались первые события в истории жизни на Земле. К идеям Вэхтерсхойзера примыкают взгляды Майкла Рассела и его единомышленников — так называемых «глубоководников». Согласно их гипотезе щелочных гидротерм, первая жизнь обзавелась метаболизмом посреди насыщенных соединениями серы и другими солями горячих вод белых курильщиков. Это уникальные потоки на дне океана, возникающие не у срединно-океанических хребтов как черные курильщики , а в местах, где происходит серпентинизация — специфическое преобразование горных пород. Несмотря на загадочность и привлекательность гипотезы гидротерм, в настоящее время ее все чаще называют несостоятельной. Это предположение вполне оправдано, ведь молекула рибонуклеиновой кислоты может выполнять множество функций — от каталитической до кодирующей — и порой успешно заменяет собой ДНК и белки. Однако энергичные попытки ученых воспроизвести эту « прародительскую РНК » с основными свойствами живого так и не принесли результата. Чтобы справиться с этим ограничением, ученые предложили гипотезы первичной пиццы и первичного майонеза. Согласно первой, изолированные скопления биомолекул возникали в глине, согласно второй — в пузырьках из жироподобных соединений. Подводя итог, нам стоит признать, что великий квест — попытки человечества узнать тайну зарождения жизни — отнюдь на завершен и в наши дни.
Биогенез и абиогенез основные различия идей
Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало. концепция, утверждающая, что между живой и неживой материей лежит непреодолимая преграда, а следовательно, всё живое может происходить лишь от живого. Теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с уже существующих живых существ. Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза.