Дарвинистам просмотр категорически противопоказан! Опасно! Можно заразиться здравым смыслом!Почему физика – это наука, а биология – нет? Какую веру под видом. и -генез), — процесс превращения неживой природы в живую. Биогенез и абиогенез. Действия: Запустить. Биогенез и абиогенез. Описание ресурса. Характеристика основных групп гипотез происхожения жизни. Креационизм, абиогенез и биогенез — основные концепции, которые по-разному трактуют начало жизни на планете. Биогенез и абиогенез.
Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
это процесс, который позволил неживой материи стать живыми клетками в источнике всех других форм жизни. Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом. Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле. Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом. Абиогенез биогенез зарождения жизни теории. Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ.
Другие новости
- Последние вопросы
- Биогенез и абиогенез
- Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
- Биогенез и абиогенез презентация
Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
Их структура показана на рис. Строение молекул, которые были использованы в экспериментах. А — аминокислоты, которые имеют положительный заряд и входят в состав белковых молекул живых клеток. Б — аминокислоты, также имеющие положительный заряд и встречающиеся в живых клетках, но не входящие в состав белков. В — альфа-гидроксикислоты, способные образовывать полимеры, соединяясь с аминокислотами в линейные или разветвленные цепочки при определенных условиях.
Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS Наличие положительного заряда всех этих аминокислот определяется наличием более одного атома азота в их составе. Один атом азота есть у любой аминокислоты в составе альфа-аминогруппы —NH2 , участвующей в формировании пептидной связи в белках. Эта группа связана в аминокислоте с тем же атомом углерода, к которому присоединена кислотная группа —COOH на рис. У положительно заряженных аминокислот имеется дополнительный атом азота в составе бокового радикала.
Примечательно, что лишь первые три из перечисленных аминокислот входят в состав белков. Три другие аминокислоты встречаются только в свободном виде и в гораздо меньших количествах, чем аминокислоты белков. Отсюда следует логичный вопрос: почему же катионными аминокислотами в составе белков стали именно Lys, His и Arg? Это тем более удивительно, что в силу более простой химической структуры, в реакциях бесферментного синтеза выход Orn, Dab и Dpr значительно выше, чем Lys, His и Arg.
А значит, они, вероятнее всего, преобладали на ранней Земле. McKee et al. В реакционную смесь кроме аминокислот добавляли одну из двух органических кислот: гликолевую или молочную в пропорции 5:1 к аминокислотам. Эти два достаточно простых соединения являются альфа-гидрокси кислотами.
То есть у них имеется при одном из атомов углерода альфа кислотная группа —COOH , а также гидрокси-группа —OH — в отличие от аминокислот, в которых на этом месте находится аминогруппа. В сущности, гликолевая кислота является гидрокси-замещенным аналогом аминокислоты глицина, а молочная — аланина. По представлениям химиков, эти соединения вполне могли формироваться на ранней Земле в тех же условиях, что и аминокислоты. В публикации 2016 года группа Кришнамурти показала, что в водных растворах, содержащих смеси аминокислот и гидроксикислот, эфирные связи с участием гидрокси- и карбоксигрупп образуются более эффективно, чем амидные связи S.
Yu et al. Kinetics of prebiotic depsipeptide formation from the ester-amide exchange reaction. При последующем нагревании и высушивании эфирные связи могут замещаться на амидные, благодаря чему и формируются депсипептиды полимеры, содержащие как эфирные, так и амидные связи. Доля амидных связей может расти со временем, теоретически, вплоть до формирования чистых полипептидов рис.
Кстати, как отмечают авторы, та же реакция образования сначала эфирной связи с последующим замещением ее на амидную происходит и при наращивании цепочки полипептида в ходе трансляции в P-сайте рибосомы. Слева — варианты цепочек, образуемых при полимеризации органических молекул с участием карбокси-, гидрокси- и аминогрупп. В полипептидах есть только пептидные связи амидные через азот альфа-аминогруппы , в эфирах — только эфирные связи через кислород , депсипептиды сочетают в себе эфирные и амидные связи. Справа — предполагаемый переход от эфиров или депсипептидов к пептидам, обусловленный замещением эфирных связей на амидные.
Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS Итак, проведя реакцию полимеризации в смеси аминокислот и гидроксикислот, авторы приступили к изучению полученных продуктов. Для этого использовали метод масс-спектрометрии. Однако в экспериментальной реакции формировались и нелинейные продукты полимеризации, обусловленной участием в реакциях атомов азота боковых радикалов. И вот тут-то и выяснилось то, что, вероятно, дает ответ на поставленный вопрос: частота формирования «нежелательных» связей через боковые радикалы оказалась весьма низкой для стандартных белковых аминокислот, но гораздо более высокой для трех небелковых.
А кроме того, стандартные белковые аминокислоты в отличие от Orn и Dab отличились и отсутствием склонности к формированию лактамов — зацикленных соединений, возникающих в результате реакции кислотной и аминогруппы внутри одной и той же молекулы аминокислоты. Полученные данные приведены на рис. Результаты анализа продуктов реакции в разных смесях. ND — соединение не определялось в ходе исследование его выход был ниже порога чувствительности методики Таким образом, среди шести проанализированных катионных аминокислот, именно три стандартных белковых аминокислоты оказываются наиболее «удачными» кирпичиками для синтеза «правильных» полипептидов в условиях абиогенного синтеза.
Интересно, что разница еще более увеличивалась, если в смесь добавляли сразу две аминокислоты, одна из которых — типично белковая, другая — небелковая. Белковые аминокислоты еще чаще формировали пептидные связи, а небелковые еще чаще давали «неправильные» продукты с участием боковых радикалов. В заключение авторы говорят о том, что в последующем они рассчитывают проверить способность депсипептидов формировать «мутуалистические» ансамбли с другими молекулами — РНК и жирными кислотами. Согласно нынешним моделям, формирование таких ансамблей стало ключевым этапом на пути к возникновению полноценной живой клетки, способной размножаться и поддерживать гомеостаз внутренней среды благодаря наличию отграничивающей мембраны, молекулы нуклеиновой кислоты, от которой зависит передача наследственных свойств и белков, стабилизирующих структуру всех компонентов клетки, а также участвующих в метаболических реакциях в качестве высокоэффективных катализаторов.
Согласно Дарвину, жизнь началась с очень простых существ, которые постепенно эволюционировали в течение миллионов лет в более сложные формы. В конце концов этот процесс привел к появлению людей. Точно так же в XX веке физики и космологи разработали научное объяснение того, как возникла Вселенная.
В этом рассказе говорится, что в самом начале — в момент большого взрыва — Вселенная возникла в очень простом состоянии, которое постепенно эволюционировало в течение миллионов лет во все более сложные формы. Опять же, этот процесс происходил не за неделю, а в течение чрезвычайно длительных периодов времени. Научные объяснения биологической и космологической эволюции подкрепляются огромным количеством доказательств и данных.
Однако креационисты отвергают это доказательство. Ученые-креационисты стремятся продемонстрировать с помощью методов самой науки, что их теория о происхождении мира по существу верна. Примечание 2 Ключевым компонентом этих усилий является «геология наводнений потопа ».
Некоторые из этих ученых имеют докторскую степень по геологии, изучают геологическую летопись и летопись окаменелостей, и утверждают, что правильная интерпретация доказательств заключается в том, что земле действительно 6000 лет. По их мнению, массивная расщелина Большого каньона свидетельствует о том, что произошло сильное наводнение, как это описано в Библии в рассказе о Ное. Креационизм и изучение эволюции уже несколько десятилетий являются спорными дискуссиями, в результате которых многие люди оказываются на той или иной стороне.
Возраст Земли Возраст Земли был спорным, сначала креационисты утверждали, что Земля началась с того, что Бог сначала сотворил небеса и землю. Некоторые ученые утверждают, что планета уже обладала свойствами для поддержания жизни, с чем согласна Библия. Нигде в Библии не говорится и не предполагается, что у каждого вида было свое собственное творение.
Точка зрения, которую решительно поддерживают креационисты, состоит в том, что все живые существа оставались неизменными с течением времени, Бог создал каждое существо точно таким, каким мы видим организмы сегодня. Когда Бог сотворил землю и все, что на ней, Бог сказал, что это хорошо. Креационисты утверждают, что если возникло что-то, что не было совершенным в глазах Бога, у Бога была сила уничтожить это, отсюда и причина потопа.
Бог сохранил хорошее и уничтожил плохое. Эволюционисты занимают иную позицию по этой теме жизни. Никакое упоминание об особом творении не связано с началом жизни.
Сама земля обладала особыми свойствами для организации зарождения жизни. Эксперименты, проведенные Миллером и Юри, подтверждают утверждение о том, что земля ожидала своего начала в свое время. Органические молекулы, белки, растительная и животная жизнь эволюционировали вместе с нами.
Были обнаружены ископаемые свидетельства, говорящие о том, что жизнь зародилась сразу же на охлажденной земле. Окаменелости показывают разнообразие видов и показывают виды, эволюционирующие в другие виды промежуточные или переходные.
Если бы присутствовала марля, личинки не росли на мясе, а появлялись на марле. Реди наблюдал, как мухи откладывают яйца настолько близко к источнику пищи, насколько это возможно. Микроскопическая спонтанная генерация Спустя столетие эксперимент, проведенный Лаззаро Спалланцани в 1768 году, показал биогенез на микроскопическом уровне. Спалланзани хотел избежать загрязнения, заварив мясной бульон в запечатанном контейнере.
Проблема с этим подходом состояла в том, что воздух в контейнере мог разрушить контейнер при нагревании. Поэтому он эвакуировал контейнер после запечатывания его закрытым. Бульон впоследствии не затуманивался ростом бактерий, что подтверждает теорию биогенеза. Критики утверждают, что воздух необходим для жизни. Таким образом, отсутствие роста бактерий предполагалось из-за недостатка воздуха, а не потому, что бактерии распространяются в результате загрязнения. Эта критика стояла почти столетие, прежде чем Пастер вышел на сцену и опрокинул ее.
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. Итак, как нам разрешить этот очевидный парадокс? Первобытная атмосфера Земли сильно отличалась от того, что есть сейчас.
Концентрация кислорода была чрезвычайно низкой, наблюдалась молния, вулканическая активность, постоянные бомбардировки метеоритов и приход ультрафиолетового излучения был более интенсивным. В этих условиях может произойти химическая эволюция, которая через значительный период времени привела к появлению первых форм жизни.. Немного предыстории Вернемся немного назад.
Во что верили люди в течение 200 лет после открытия Левенгука? Ответ: в так называемое самозарождение, когда живые существа просто появляются, обычно из-за пищи. На самом деле, люди раньше полагали, что это касается не только микроорганизмов.
Например, если оставить в углу дома еду, то появятся мыши. Их появление объяснили как спонтанное зарождение, то есть буквально они там появились. К тому времени, когда были открыты микроорганизмы, мало кто верил, что животные более высокого порядка, такие как мыши, произошли от спонтанного зарождения.
Однако почти 200 лет существовало поверье, что микробы образуются таким образом. Почему абиогенез невозможен. Творческое исследовательское общество ежеквартально, 36 4.
Pross, A. Происхождение жизни: что мы знаем, что мы знаем и что мы никогда не узнаем. Садава, Д.
Жизнь: наука биологии. Panamericana Medical. Саган, C.
На терминах «биогенез» и «абиогенез».
Биогенез и Абиогенез.
Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. две теории биологии, которые по-разному объясняют возникновение живых существ. Существует две основных концепции возникновения жизни на Земле: концепция абиогенеза и концепция биогенеза.
Биогенез и абиогенез презентация
Происхождение жизни произошло именно на Земле, естественным путем и с затратами свободной энергии. Это результат появления сложных органических веществ из простых неорганических с появлением новых химических реакций между ними. Все теории происхождения жизни данного направления называются геоцентрическими. Главные свойства и признаки живого - это обмен веществ, самовоспроизведение себе подобных, наследственность и изменчивость. Таким образом, абиогенез - это геоцентрические и химические теории, объясняющие происхождение живого. Жизнь как результат биогенеза Биогенез во главу угла ставит термодинамические и экологические свойства, отличающие живое от неживого. При этом генетический, эволюционный и биохимический подходы считаются дополнительными. Концепции биогенеза следующие: Живое, как и неживое, — это два взаимосвязанных и неразделимых состояния материи. Эти теории носят название физических.
Термодинамическая противостояние энтропии и системная соподчинение и устойчивые динамические связи составляющая — это главные свойства и признаки жизни. Жизнь возникла во Вселенной, а биосфера Земли — проявление живой части Космоса. Эти теории называют космическими. Биогенез, таким образом, это космоцентрические физические теории происхождения жизни. Современные воззрения Современная наука придерживается точки зрения, которая объединяет все концепции в единую систему знаний о том, как неживая материя превратилась в живую. Как наиболее вероятный путь происхождения живого современная наука признает, что начальный этап — это абиогенез. И состоит он из 3 начальных этапов: Появление биологических мономеров. Образование биологических полимеров.
Появление мембранных структур и первичных простейших организмов — протобионтов.
Оказалось, что скорость передачи жизни не зависит от условий окружающей среды. Размножение вполне может прекратиться, например, из-за недостатка питания и многих других несчастных случаев. Но существует, как мы бы сказали сегодня, программа селекции, определяемая чисто генетической причиной. Таким образом, Вернадский нашел мировые константы, имеющие объективный и абсолютный характер. Изучая Землю, мы обязаны распространить основные особенности ее строения на астрономические тела того же класса. В Солнечной системе к ним относятся планеты земной группы. Общие и наиболее важные особенности их структуры будут заключаться в следующем, говорил Вернадский: они являются твердыми, холодными телами вращения, все имеют геологические оболочки, в первую очередь атмосферу; все они индивидуально различны, и их планетарные оболочки физически и химически различны; для двух планет — Венеры и Марса — мы можем предположить наличие биосферы; атмосферные газы всех планет имеют биогенное происхождение; Отсюда следует, что планеты-гиганты солнечной системы не являются планетами, подчеркивает Вернадский. Они имеют разный состав и структуру. Креационизм Определение 3 Креационизм — это название, данное вере в то, что история сотворения мира в книге Бытия является буквальной правдой о том, как возник мир.
Согласно христианским креационистам, Вселенная и все в ней было создано Богом за шесть дней, в то время, которое, по подсчетам библеистов, было чуть более 6000 лет назад. Вплоть до конца XIX века было вполне возможно верить в научную картину мира, а также в библейскую историю сотворения мира, потому что сама наука не имела никакого конкретного представления о сотворении мира. Но за последние 150 лет ученые постепенно собрали воедино свои собственные представления о том, как зародилась жизнь и Вселенная. Эти рассказы существенно отличаются от буквального повествования в книге Бытия. Он выдвинул теорию о том, что вся жизнь развивается в результате процессов «естественного отбора». Согласно Дарвину, жизнь началась с очень простых существ, которые постепенно эволюционировали в течение миллионов лет в более сложные формы. В конце концов этот процесс привел к появлению людей. Точно так же в XX веке физики и космологи разработали научное объяснение того, как возникла Вселенная. В этом рассказе говорится, что в самом начале — в момент большого взрыва — Вселенная возникла в очень простом состоянии, которое постепенно эволюционировало в течение миллионов лет во все более сложные формы. Опять же, этот процесс происходил не за неделю, а в течение чрезвычайно длительных периодов времени.
Научные объяснения биологической и космологической эволюции подкрепляются огромным количеством доказательств и данных. Однако креационисты отвергают это доказательство. Ученые-креационисты стремятся продемонстрировать с помощью методов самой науки, что их теория о происхождении мира по существу верна. Примечание 2 Ключевым компонентом этих усилий является «геология наводнений потопа ». Некоторые из этих ученых имеют докторскую степень по геологии, изучают геологическую летопись и летопись окаменелостей, и утверждают, что правильная интерпретация доказательств заключается в том, что земле действительно 6000 лет. По их мнению, массивная расщелина Большого каньона свидетельствует о том, что произошло сильное наводнение, как это описано в Библии в рассказе о Ное. Креационизм и изучение эволюции уже несколько десятилетий являются спорными дискуссиями, в результате которых многие люди оказываются на той или иной стороне.
Среди наиболее известных экспериментов, которые сумели дискредитировать абиогенез, можно отметить вклад Франческо Реди и Луи Пастера. Эксперименты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, которому было интересно узнать о спонтанном зарождении жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых опытов, чтобы показать, что жизнь может появиться только из существующей жизни. Схема эксперимента включала серию банок с кусками мяса внутри, запечатанных марлей. Роль марли заключалась в том, чтобы пропускать воздух, исключая попадание насекомых и откладывание яиц. Действительно, в банках, покрытых марлей, никаких следов животных обнаружено не было, а яйца мух застряли на поверхности марли. Однако для сторонников спонтанного зарождения этого свидетельства было недостаточно, чтобы его исключить - до прибытия Пастера. Луи Пастер эксперименты Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине 19 века, ему удалось полностью исключить концепцию спонтанного зарождения. Эти свидетельства смогли убедить исследователей в том, что вся жизнь происходит от другого существующего ранее живого существа, и поддержали теорию биогенеза. В гениальном эксперименте использовались бутылки с лебединым горлышком. По мере того, как мы поднимаемся на горлышко колбы S-образной формы, она становится все уже и уже. В каждую из этих колб Пастер поместил равное количество питательного бульона. Содержимое нагревали до кипения, чтобы уничтожить присутствующие в нем микроорганизмы. Полученные результаты: Со временем в колбах не было обнаружено никаких организмов. Пастер разрезал пробирку в одной из колб и быстро начал процесс разложения, заражаясь микроорганизмами из окружающей среды. Таким образом, можно было доказать неопровержимыми доказательствами, благодаря Реди и, наконец, Пастеру, что жизнь происходит из жизни, принцип, который резюмируется в известной латинской фразе: Omne vivum ex vivo «вся жизнь происходит из жизни». Но откуда появилось первое живое существо? Вернемся к нашему первоначальному вопросу. Сегодня широко известно, что живые организмы происходят только от других организмов - например, вы произошли от своей матери, а ваше домашнее животное тоже родилось от их матери. Но давайте вернемся к примитивной среде, в которой зародилась жизнь.
Вклад Пастера Позже, в 1864 году, французский биолог и химик Луи Пастер решил положить конец постулатам самопроизвольного рождения.. В этих контейнерах Пастер сварил серию бульонов, которые оставались стерильными. Когда шея одного из них сломалась, она стала загрязненной, и микроорганизмы быстро размножались. Доказательства, предоставленные Пастером, были неопровержимы, и ему удалось разрушить теорию, которая длилась более 2500 лет.. Логично, что теория панспермии была окружена множеством противоречий, кроме того, что она не давала объяснения происхождению жизни.. Хемосинтетическая теория Изучая эксперименты Пастера, один из косвенных выводов его доказательств состоит в том, что микроорганизмы развиваются только из других, то есть жизнь может происходить только из жизни. Это явление было названо "биогенез". Следуя этой точке зрения, возникнут теории химической эволюции во главе с русским Александром Опариным и англичанином Джоном Д. Это видение, также называемое теорией хемосинтеза Опарин-Халдана, предполагает, что в пребиотической среде Земля обладала атмосферой, в которой не было кислорода и было много водяных паров, метана, аммиака, углекислого газа и водорода, поэтому она сильно снижала. В этой среде были разные силы, такие как электрические разряды, солнечная радиация и радиоактивность. Эти силы действовали на неорганические соединения, порождая более крупные молекулы, создавая органические молекулы, известные как пребиотические соединения.. Миллер и Юри эксперимент В середине 1950-х годов исследователям Стэнли Л. Миллеру и Гарольду С. Юри удалось создать гениальную систему, которая имитировала предполагаемые наследственные условия атмосферы на земле, следуя теории Опарина-Холдейна.. Формирование полимера Хотя ранее упомянутые эксперименты предлагают правдоподобный путь, по которому возникли биомолекулы, являющиеся частью живых систем, они не предлагают какого-либо объяснения процесса полимеризации и увеличения сложности. Есть несколько моделей, которые пытаются выяснить этот вопрос. Первый включает твердые минеральные поверхности, где повышенная площадь поверхности и силикаты могут действовать как катализаторы для молекул углерода.. В глубинах океана гидротермальные жерла являются подходящим источником катализаторов, таких как железо и никель. Согласно экспериментам в лабораториях, эти металлы участвуют в реакциях полимеризации. Примиряя результаты Миллера и Пастера Следуя порядку идей, обсуждаемых в предыдущих разделах, мы имеем, что эксперименты Пастера доказали, что жизнь не возникает из инертных материалов, в то время как свидетельства Миллера и Юри показывают, что если это происходит, но на молекулярном уровне. Чтобы иметь возможность согласовать оба результата, необходимо иметь в виду, что состав земной атмосферы сегодня полностью отличается от пребиотической атмосферы.. В клетке жизнь увековечена, и на этом принципе Пастер основывается на том, чтобы утверждать, что каждое живое существо должно происходить из другого существовавшего ранее.. Мир РНК Роль автокатализа во время абиогенеза имеет решающее значение, поэтому одна из самых известных гипотез о происхождении жизни - это мир РНК, который постулирует начало от простых цепных молекул со способностью к саморепликации.. Это понятие РНК предполагает, что первые биокатализаторы были не молекулами белковой природы, а молекулами РНК - или полимером, подобным этому - со способностью выполнять катализ. Это предположение основано на свойстве РНК синтезировать короткие фрагменты с использованием темперирования, которое направляет процесс, в дополнение к стимулированию образования пептидов, сложных эфиров и гликозидных связей.. Согласно этой теории, наследственная РНК была связана с некоторыми кофакторами, такими как металлы, пиримидины и аминокислоты. По мере развития и усложнения обмена веществ возникает способность синтезировать полипептиды.. Эти среды были заселены архебактериями, организмами, способными расти, развиваться и размножаться в экстремальных условиях, вероятно, очень похожих на пребиотические условия включая низкие концентрации кислорода и высокие уровни СО. Термостойкость этих сред, защита, которую они обеспечивают от внезапных изменений, и постоянный поток газов - вот некоторые из положительных качеств, которые делают морское дно и вулканические дымоходы подходящими средами для возникновения жизни.. Термины биогенез и абиогенез В 1974 году известный исследователь Карл Саган опубликовал статью, разъясняющую использование терминов биогенез и абиогенез. По словам Сагана, оба термина были неправильно использованы в статьях, связанных с объяснениями происхождения первых живых форм. Среди этих ошибок - использование термина биогенез в качестве собственного антонима. Таким образом, биогенез используется для описания происхождения жизни от других живых форм, тогда как абиогенез относится к происхождению жизни из неживой материи.. В этом смысле современный биохимический путь считается биогенным, а пребиологический метаболический путь - абиогенным. Поэтому необходимо уделить особое внимание использованию обоих терминов.. Пролог: структура и организация носителей информации Прежде чем перейти к химическим реакциям получения органических соединений, мы изучим молекулы, условия абиогенного синтеза которых будем искать большую часть статьи. Нуклеиновые кислоты делятся на дезоксирибонуклеиновые ДНК — находятся в хромосомах, митохондриях, хлоропластах, нуклеоидах и рибонуклеиновые РНК — транспортирующие генетическую информацию, обеспечивающие синтез белка, регуляцию генов и сплайсинг. При построении нуклеиновых кислот рибоза связывается с одним азотистым основанием, образуя молекулу нуклеозида. Такое соединение, вместе с фосфатными группами, образует уже молекулы нуклеотидов рис. Из них и строятся нуклеиновые кислоты присоединением новых нуклеотидов, где две фосфатные группы отделяются, а третья входит в состав цепи [3]. Моносахариды рибоза и дезоксирибоза, как компоненты сахарофосфатного скелета, являются альдозами из-за своей открытой альдегидной группы, с формулами С5H10O5 и С5H10O4. Дезоксирибоза отличается от рибозы лишь отсутствием гидроксильной группы, поэтому у неё она заменена атомом водорода. Производные пурина: Пиримидиновые производные: Таблица 1. Азотистые основания Фосфатные группы, которые обеспечивают образование фосфодиэфирной связи с другими нуклеотидами, представлены солями фосфорных кислот P-O-P связь и метиленом СН2 , связывающим фосфатные группы с сахаридами. При движении магмы в ядре магнитное поле благоприятствовало осаждению карбонатов и сдерживало целостность атмосферы [1]. Барьер из озона, образовавшийся в процессе реакции действия ультрафиолета фотолиза , создал нужный тепловой баланс к концу архейского эона [2]. Опарин и Д.
Содержание
- Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция
- Немного теории
- Креационизм
- Что такое биогенез? Сущность теории, ее сторонники и эксперименты. Особенности и теория биогенеза
Абиогенез и биогенез - что это такое?
Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди, Абиогенез a - отрицание - теория возникновения живых существ из веществ неорганической природы Аристотель, Эмпедокл, А. Опарин Слайд 3 Теории возникновения жизни Креационизм - концепция, согласно которой основные формы органического мира жизнь , человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом. Гипотеза самозарождения — спонтанное появление живых существ из неживой материи.
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. Другими словами, приобретенный генетический материал становится частью генома потомства. Такая способность влиять на геном своих хозяев делает вирусы силой, с которой нужно считаться.
Как писала группа исследователей во главе с микробиологом Мэтью Б Салливаном в 2016 году, «вирусы модулируют функции и эволюцию всех живых существ, но в какой именно степени остается загадкой». Правда состоит в том, что вокруг невероятно много вирусов. Вирусолог Кертис Саттл из Университета Британской Колумбии в Канаде и его коллеги в прошлом году опубликовали исследование о количестве вирусов, осаждаемых на Землю из атмосферы. Цифра колеблется около миллиарда в день на каждый квадратный метр Земли. Вирусы являются вездесущими. 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.
Самыми ранними формами жизни на Земле были микроорганизмы, которые впервые появились где-то между 3,8 млрд и 4,3 млрд лет назад. Эти микроорганизмы могли образоваться в горячих тепловых отверстиях в океанах.
На изображении выше показана колба с лебединой шеей, которую Луи Пастер использовал в своем знаменитом эксперименте, который помог опровергнуть теорию самозарождения. Уникальный дизайн позволял атмосфере проникать в колбу, но предотвращал попадание в нее частиц. Абиогенез Еще до времен древних греков люди думали, что мыши пришли из соломы, что гниющее мясо превратится прямо в мух, и что блохи были созданы из песка. Спонтанное поколение — это термин, который использовался для описания сотворения жизни таким образом. Греческий ученый и философ Аристотель 384-322 гг.
Однако в современной науке концепция Вернадского о вечности и космическом статусе живого материя практически неизвестна. Она по-прежнему стоит особняком, не влияя на развитие наук о Земле. Вернадский основывает концепцию биосферы на первоначальных эмпирических обобщениях. Они не требуют доказательств, потому что проистекают из всего многовекового научного опыта. Приведем их вкратце: никогда не было начала жизни, оно всегда передавалось путем биогенеза; на Земле никогда не было безжизненных геологических эпох; вся жизнь едина в своих основных свойствах; живая материя всегда определяла химическую среду поверхности планеты; количество атомов, захваченных живой материей в биосфере в любой данный момент, никогда не выходило за пределы средних значений, то есть постоянно; энергия, выделяемая живыми организмами, в основном является солнечной.
Именно в вышеупомянутых заключительных книгах Вернадский считал, что законы природы неизменны. Если живая материя стимулирует движение химических соединений на поверхности планеты, то так было на протяжении всей ее геологической истории. Уже в статье 1922 года Вернадский неявно вывел абсолютный научный запрет на происхождение жизни, основанный на геологическом движении. Примечание 1 Биосфера является вторым компонентом высокого уровня, наряду с геосферой, которые вместе составляют систему Земли. Биосфера, вероятно, была изменена человеческой деятельностью даже больше, чем геосфера, и поэтому играет ключевую роль в определении антропоцена. Биосфера — это область земли, которая охватывает все живые организмы: растения, животных и бактерии. Это особенность, которая отличает Землю от других планет Солнечной системы. Непрерывность биологического движения особенно очевидна в наследственности. В этом процессе само продление времени или его течение постоянно обновляется и никогда не прекращается. Вернадский глубоко ценил мысли о непрерывности жизни путем сохранения прошлого, когда в 1925 году он начал воспроизводить организмы.
Основываясь на многих фактах, он вывел эмпирическую формулу для размножения, общую для бактерий, растений и животных. Оказалось, что скорость передачи жизни не зависит от условий окружающей среды. Размножение вполне может прекратиться, например, из-за недостатка питания и многих других несчастных случаев. Но существует, как мы бы сказали сегодня, программа селекции, определяемая чисто генетической причиной. Таким образом, Вернадский нашел мировые константы, имеющие объективный и абсолютный характер. Изучая Землю, мы обязаны распространить основные особенности ее строения на астрономические тела того же класса. В Солнечной системе к ним относятся планеты земной группы. Общие и наиболее важные особенности их структуры будут заключаться в следующем, говорил Вернадский: они являются твердыми, холодными телами вращения, все имеют геологические оболочки, в первую очередь атмосферу; все они индивидуально различны, и их планетарные оболочки физически и химически различны; для двух планет — Венеры и Марса — мы можем предположить наличие биосферы; атмосферные газы всех планет имеют биогенное происхождение; Отсюда следует, что планеты-гиганты солнечной системы не являются планетами, подчеркивает Вернадский. Они имеют разный состав и структуру. Креационизм Определение 3 Креационизм — это название, данное вере в то, что история сотворения мира в книге Бытия является буквальной правдой о том, как возник мир.
Согласно христианским креационистам, Вселенная и все в ней было создано Богом за шесть дней, в то время, которое, по подсчетам библеистов, было чуть более 6000 лет назад.
1. Происхождение жизни на Земле
Во второй части, в принципе, роста не было. Итак, открываем колбу и микроорганизмы растут. Конечный результат Ладзаро Спалланцани пришел к выводу, что, хотя один час кипячения стерилизует суп, нескольких минут кипячения недостаточно, чтобы убить имеющиеся бактерии. Также микроорганизмы в колбах с испорченным супом попали в воздух. Часто задаваемые вопросы о биогенезе Вопрос 1: Каковы сильные стороны биогенеза? Отвечать: The theory of biogenesis explains that living organisms came from other living organisms, as opposed to the theory of spontaneous generation which say that living things came from nonliving matter. So, it is well supported by other investigations. Вопрос 2: Что более принято биогенез или абиогенез?
Отвечать: The difference between abiogenesis and biogenesis is that abiogenesis has not been approved by scientific experiments whereas biogenesis has been proved by scientific experiments. So, biogenesis is more accepted. Вопрос 3: Каковы основные аргументы в пользу биогенеза? Отвечать: The theory of biogenesis states that new living organisms can only emerge from other previously existing living organisms as the result of reproduction. Вопрос 4: Что такое мембранный биогенез? Отвечать: Membrane biogenesis is the process of formation of the biological membrane. It involves the synthesis of cell membranes with the help of proteins and lipids.
Вопрос 5: Как биогенез связан с клеточной теорией?
Именно поэтому первые организмы могли укрываться в минеральных осадках, имея доступ к продуктам фотохимических реакций [1]. Осадки образуются из мелких частиц и имеют много пор. Подобные условия являются удобными для репликации органики из-за относительной изоляции. Откладывающиеся сульфидные минералы становятся катализаторами химических реакций для синтеза органических соединений [11]. Градиенты температур разделяют хиральные формы соединений. В таких условиях термодиффузии РНК и белки накапливаются в одной локации, например — в вышеупомянутых порах, где происходит концентрация в миллиарды раз [12].
Источниками достаточного количества этого вещества являются вулканы и горячие геотермальные источники. Они содержат фосфиты, пирофосфаты, или оксиды фосфора. При растворении эти соединения дают молекулы в пригодной для сахарофосфатов и нуклеотидов форме. В условиях кипения минеральных вод растворённые соединения разделяются, поэтому часть испаряется с водой и выходит в грязевых котлах. В виду подобной сепарации металлов поднимающийся пар магмы содержит бораты, калий, натрий и соли молибдена в концентрации такой же, как в органической клетке. При добавлении гидроксиапатита в такую смесь на его поверхности откладывается рибоза [18][19], а соли молибдена превращают разветвлённые сахара в линейные, увеличивая синтез. Почувствуйте, как густые и горячие знания стекают вам на шею, ведь грязевые котлы обогащены всеми вышеописанными ранее элементами [15], потому и представляются одними из самых вероятных мест появления жизни, имея несколько преимуществ сразу: Условия, богатые необходимыми микроэлементами; Источник тепла с постоянными условиями; Пористые минеральные осадки, работающие в качестве катализаторов и локации для репликации органических соединений; Испарение на местах при концентрации веществ, солей и кислот, где происходит образование цепочек РНК; Несколько путей получения органических молекул; Фотохимические реакции и расположенные рядом защищённые поры; Нагрев пор, где накапливаются нуклеотиды и РНК в высоких концентрациях.
Нагрев происходил за счёт реакций в глубине твёрдых пород, поэтому метан и кислоты этих вод образуются абиогенно, а изотопный состав углерода в них такой же, как в углекислом газе [16]. В атмосфере древнего мира метан реагировал с азотом, водой и углекислым газом, образуя формальдегид. Соединения фотолиза метана не накапливались, а выпадали с дождём рис. Синильная кислота и формальдегид растворимы в воде, поэтому они вымывались и на поверхность поступали формальдегид, цианамид и цианид — являющиеся прекурсорами для азотистых оснований и РНК [17]. Реакция получения нуклеотидов с помощью таких соединений была получена в 2009 году в Манчестере, во время работы Д. Сазерленда и его коллег [20]. Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путём смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис.
Сейчас придётся хрустеть коркой головного мозга, но чтобы было проще, обратимся к рисунку 3 ниже, который будет иллюстрировать ход реакций. Как можем видеть, первоначальные соединения представлены: цианоацетиленом, цианамидом, глицеральдегидом и гликольальдегидом. 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. 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. 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].
Одни говорят, что жизнь зародилась на поверхности, другие — что ее занесли из космоса и т. В этой статье мы рассмотрим несколько самых популярных из подобных теорий. Как развивалась планета Земля Прежде чем перейти к основной части нашего обсуждения, следует поговорить о том, как развивалась планета Земля до возникновения жизни.
Если теорий насчет появления живых организмов существует много, и все они разные, то вариантов формирования самой планеты выдвигается не так много. Наиболее известная и широко признанная теория — появление Земли из облака космической пыли. Такие объекты имеют все необходимые химические элементы и могут спрессовываться со временем, принимая форму раскаленного шара. С поверхности будущей планеты постоянно поднимался горячий пар, который охлаждался и превращался в воду. Это приводило к тому, что на молодой Земле постоянно шли сильные дожди. Попадая на раскаленную поверхность, капли снова превращались в пар и уходили обратно наверх. Так планета существовала в течение долгих миллионов лет. За это время она успела остыть, потеряв большую часть своего тепла. Из-за этого раскаленная разжиженная поверхность начала твердеть, постепенно превращаясь в кору.
Земля до возникновения жизни Остывание поверхности продолжалось еще несколько миллионов лет, пока дождевая вода наконец не перестала полностью превращаться в пар. Это привело к образованию первых водоемов. Температура все снижалась, сильные дожди не прекращались, воды становилось все больше, и начался огромный потоп. Вследствие этого водоемы стали разрастаться, перетекая в огромные впадины, образуя первый доисторический океан. Никакой жизни на планете тогда еще не было, а вода постепенно делала свое дело, размывая горные массивы и создавая равнины. Она начала стекать во все доступные ущелья, образуя реки и ручьи. Все это происходило на протяжении еще многих миллионов лет, пока баланс между сушей и водой не начал приходить в норму. Образование баланса между сушей и водой Наконец-то влаги в облаках стало намного меньше, и они постепенно начали рассеиваться, позволяя Солнцу освещать Землю своим светом. Дожди закончились, океан обрел свои границы, заняв почти всю поверхность планеты.
Соли и различные минеральные вещества постепенно вымывались с суши и уносились в океан, из-за чего он стал соленым. Вода с его поверхности начала испаряться, превращаясь в облака, и на Земле стали появляться кристаллические вещества. Они постепенно росли и подпитывались другими составляющими. Солнечные лучи и атмосферные молнии подпитывали их энергией и, возможно, из этих веществ и появились самые первые живые существа Земли — прокариоты. Прокариоты описываются как предки современных бактерий. Это одноклеточные организмы, у которых отсутствует ядро. Питались они анаэробным способом, но дышали не кислородом, так как в то время ему было еще неоткуда взяться в атмосфере. Обитали прокариоты либо на океанском дне, либо на влажных участках суши. Возможно, они действительно были предками всех современных простейших микроорганизмов.
Но теорий возникновения жизни на Земле достаточно много и некоторые из них утверждают, что прокариоты появились и развивались независимо от бактерий.
В 1924 году советский биохимик Александр Иванович Опарин выступил с предположением, что химическая эволюция с последующим зарождением жизни могла протекать в первобытном океане - «бульоне», который вкупе с первобытной атмосферой содержал воду, аммиак, метан и водород. В 1953 году сотрудник Чикагского университета Стэнли Миллер опубликовал результаты своих экспериментов, в которых он попытался сварить такой «первобытный бульон», воспроизведя в лаборатории условия, которые должны были сопутствовать возникновению жизни. Учёный подверг воздействию электрических разрядов смесь из метана, воды, водорода и аммиака. Действительно, в этих и подобных им экспериментах удалось получить аминокислоты и азотистые основания. Напомним, что первые аминокислоты являются молекулярными кирпичиками, из которых построены белки, а вторые азотистые основания наряду с сахарами рибозой и дезоксирибозой и остатком фосфорной кислоты входят в состав нуклеиновых кислот.
Однако, детальный анализ продуктов спонтанного синтеза, протекающего в лабораторном «первобытном бульоне», вызвал немало вопросов. Во-первых, в ходе этих экспериментов образовывались в равном количестве L- и D- изомеры аминокислот эти формы являются зеркальным отображением друг друга. Но белки живых организмов состоят только из L- аминокислот. Возникает закономерный вопрос: каким образом возникли белки, состоящие исключительно из L- аминокислот? На него до сих пор так и не был получен удовлетворительный ответ. Во-вторых, факты говорят о том, что концентрации аминокислот в «первобытном бульоне» должны были бы быть слишком маленькими.
Химик Дональд Халл подсчитал, что концентрация самой простой аминокислоты, встречающейся в живых организмах - глицина, - не должна была быть больше 10-12 моля. Он пишет: «Даже максимально вероятное содержание аминокислоты является безнадежно низким, чтобы служить отправной точкой для самопроизвольного зарождения жизни». Hull D. Thermodynamics and kinetics of spontaneous generation. Nature 186:693, 694. Такие низкие концентрации ставят под сомнение идею самопроизвольного образования даже самых простых белковых молекул.
Вероятность же самосборки сложных белков, состоящих из сотен L- аминокислот, соединённых между собой в определённой последовательности, - ещё меньше. Чтобы понять, какова она, приведём один весьма наглядный пример. Предположим, мы хотим получить белковую молекулу из ста аминокислот в результате хаотичного, самопроизвольного возникновения в «первобытном бульоне». Сколько времени для этого необходимо? Как известно, природные белки состоят из двадцати аминокислот. Вероятность того, что мы случайно отберём из двадцати аминокислот строго определённую - один шанс из двадцати или 0.
Биогенез и Абиогенез.
Сторонники теории биогенеза (от греч. bios — «жизнь» и genesis — «происхождение») считают, что все живое происходит от живого, тогда как сторонники абиогенеза (греч. a — частица отрицания и «биогенез») считают возможным происхождение живого из неживой материи. Приверженцы абиогенеза и биогенеза сходились во мнении, что кипячение воды убивало любые живые существа, которые могли в ней находиться. К 1861 году ему, наконец, удалось утвердить биогенез как твердую теорию, а не спорную гипотезу. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез.
Национальный парк Серра-да-Капивара
- Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция - презентация онлайн
- Основные этапы абиогенеза — Студопедия
- Креационизм
- Биогенез и Абиогенез.
- Немного теории
- Абиогенез и биогенез: основные различия