Абиогенез биогенез зарождения жизни теории. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез. Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого.
Пролог: структура нуклеиновых кислот
- Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле - Блог Викиум
- Ионная и хиральная асимметрии как физические факторы биогенеза и онтогенеза
- Креационизм
- Абиогенез и биогенез: основные различия
- Миф об абиогенезе - современная критика
- Миф об абиогенезе - современная критика
Биогенез и абиогенез презентация
Так, ещё в XVII веке верили в самозарождение червей, рыб, лягушек и даже мышей из росы, ила, грязи. Однако итальянский учёный Ф. Реди в 1668 году показал, что личинки мух в гниющем мясе появляются только из отложенных мухами яиц. Опыты Ф. 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.
С этим определением несколько разошлись хотя и следует тем же основным принципам , потому что разные учебники биологии определяют жизнь по-разному.
Джеймс Гулд: Большинство словарей определяют жизнь как свойство, которое отличает живых от мертвых, и определяют мертвых как лишенных жизни. Эти необычно круглые и неудовлетворительные определения не дают нам ни малейшего представления о том, что у нас общего с простейшими и растениями. Это различие также можно найти в книгах о происхождении жизни. Джон Касти дает одно предложение: По более или менее общему мнению, в настоящее время сущность считается «живой», если она способна выполнять три основных функциональных действия: метаболизм, самовосстановление и репликацию. Дирк Шульце-Макух и Луи Ирвин, напротив, проводят всю первую главу своей книги на эту тему. Ферментация Цикл лимонной кислоты Общая диаграмма химических реакций метаболизма в цикл лимонной кислоты можно распознать как кружок чуть ниже середины рисунка Альберт Ленингер примерно в 1970 году заявил, что ферментация, включая гликолиз, является подходящим примитивным источником энергии для зарождения жизни.
Поскольку живые организмы, вероятно, впервые возникли в атмосфере, лишенной кислорода, анаэробная ферментация является самым простым и наиболее примитивным типом биологического механизма получения энергии из молекул питательных веществ. Ферментация включает гликолиз, который довольно неэффективно преобразует химическую энергию сахара в химическую энергию АТФ. Хемиосмос Окислительное фосфорилирование Хемиосмотическое связывание митохондрий Поскольку Ферментация была выяснена примерно в 1970 году, в то время как механизм окислительного фосфорилирования не был выяснен, и некоторые споры все еще существуют, ферментация могло показаться слишком сложным для исследователей происхождения жизни в то время. Хемиосмос Питера Митчелла теперь общепризнан как правильный. Даже сам Питер Митчелл предполагал, что брожение предшествовало хемиосмосу. Однако хемиосмос встречается в жизни повсеместно.
И дыхание митохондриями, и фотосинтез в хлоропластах используют хемиосмос для генерации большей части их АТФ.
Биогенез Жизнь возникает только из предшествующей жизни Жизнь может возникать самостоятельно из неорганических веществ Процесс происходит через репродукцию и наследование генетической информации Процесс происходит через химические реакции и структуры Абиогенная химия и происхождение органических соединений Происхождение органических соединений является одной из главных тем абиогенеза. Основное отличие абиогенеза от биогенеза заключается в том, что в первом случае органические соединения образуются без участия живых организмов, а во втором — результатом метаболической активности организмов. Одной из основных идей абиогенеза является идея о том, что жизнь на Земле возникла за счет сложного химического взаимодействия органических молекул, таких как аминокислоты, нуклеотиды и другие, а также минеральных веществ и энергии. Основные различия между биогенезом и абиогенезом Биогенез Образование органических соединений происходит в живых организмах Образование органических соединений происходит без участия живых организмов Результат метаболической активности организмов Результат химических реакций и физических процессов Проще рассматривать как эволюцию жизни Проще рассматривать как эволюцию химии Таким образом, абиогенная химия изучает процессы и механизмы образования органических соединений без участия живых организмов. Идеи абиогенеза и биогенеза представляют собой разные подходы к объяснению происхождения жизни на Земле и позволяют углубленно изучать различные аспекты этого вопроса. Читайте также: Класс опасности аммиака все что вам нужно знать Теории образования первой клетки Основное различие между теориями биогенеза и абиогенеза состоит в том, откуда происходит первая клетка.
В теории биогенеза утверждается, что первая клетка возникла из живых организмов, тогда как в теории абиогенеза предполагается, что первая клетка сформировалась из неживой материи. Теории образования первой клетки существуют уже много лет, но до сих пор не было достигнуто окончательное согласие. В поддержку теории биогенеза говорят многочисленные эксперименты, которые показали, что жизнь может возникать только из живой материи. Однако в поддержку теории абиогенеза приводятся аргументы, основанные на исследованиях геологии и астрономии, в которых обнаруживаются условия, способствующие образованию и развитию жизни. Существуют различные гипотезы о том, каким образом могла возникнуть первая живая клетка. Некоторые ученые предполагают, что первая клетка могла возникнуть из протоклеток, которые образовались при слиянии органических молекул. Другие считают, что первая клетка могла возникнуть через процессы самоорганизации молекул в примитивных мембранах.
Независимо от того, какая именно теория образования первой клетки окажется верной, изучение этой темы имеет большое значение для понимания происхождения жизни на Земле и возможности ее существования в других частях Вселенной. Раздел 3: Основные различия между биогенезом и абиогенезом Основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в идеях, которые определяют процесс возникновения жизни и организмов. Биогенез — это теория, согласно которой жизнь возникает только из предшествующей жизни. Она подразумевает, что все организмы имеют общего предка и происходят от него посредством размножения. Однако, биогенез не объясняет, каким образом жизнь возникла впервые. Абиогенез, напротив, предлагает идею, что жизнь может возникнуть из неживой материи. Эта теория предполагает, что простые органические соединения могут сформироваться самопроизвольно из неорганических веществ под влиянием различных факторов, таких как энергия и химические реакции.
Абиогенез не исключает возможности существования других механизмов возникновения жизни, однако подразумевает, что они менее вероятны. Таким образом, основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в идеях о том, откуда происходит жизнь.
При охлаждении водяные пары конденсировались на изгибах воздушного шара «лебединая шея», препятствуя проникновению пыли и микробов. Позже он обнаружил, что воздушные шары не отображают жизни. Затем он сломал трубки некоторых воздушных шаров и обнаружил, что через 24 часа питательный бульон был покрыт микробами, в то время как в целых шариках все еще не было жизни. Пастер показал, что воздух является источником микроорганизмов. Благодаря этому опыту теория биогенеза была окончательно «навязана», а критика, которую сделали защитники абиогенеза, заявив, что кипячение питательного бульона разрушило его действующее начало, была брошена на землю ». Биогенез - Концепции Раньше популярным было понятие самозарождения. Люди, в том числе выдающиеся научные мыслители, такие как Аристотель, считали, что крысы могут появиться из хранимого зерна и в отсутствие каких-либо биологических родителей.
Аристотель писал в своей книге «История животных», что некоторые животные могут возникнуть от своих родителей, а другие могут вырасти спонтанно, а не одного типа. Следовательно, животное может происходить из разлагающейся земли или растительного вещества. Принцип самозарождения утверждает, что неодушевленные предметы могут производить живые существа. Иногда это называют абиогенезом. Эта теория больше не пользуется широкой поддержкой по сей день. С появлением лабораторных инструментов и микробиологических методов научные эксперименты, подобные эксперименту Луи Пастера, доказали, что живые существа не могут возникать спонтанно из неодушевленных предметов. Только живые существа способны воспроизвести другую жизнь. Таким образом, теория спонтанного зарождения устарела, а теория биогенеза получила более широкое признание. Однако устаревший абиогенез, по-видимому, имеет тот же основополагающий принцип, что и современная гипотеза абиогенеза происхождения жизни.
Они отличаются тем, что современная гипотеза абиогенеза остается принятой и сегодня. Фактически, это одна из широко распространенных теорий, описывающих историю жизни. Следовательно, изначальная Земля была убежищем для первых форм жизни, возникших из неживой материи, например, органических соединений. Эти примитивные живые существа не были такими сложными, как те живые существа, которые мы знаем сегодня. Они менее продуманы по форме, структуре и функциям. Появление живых существ из неживых существ происходило постепенно и медленно, на протяжении миллионов лет.
Презентация, доклад Представления о возникновении жизни на Земле
| Теория биогенеза и абиогенеза презентация - Imgur | Креационизм, абиогенез и биогенез — основные концепции, которые по-разному трактуют начало жизни на планете. |
| Абиогенез - это что такое? | теория, утверждающая, что всё живое происходит только от живого (Ю. Либих, Л. Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди,)Абиогенез (a - отрицание) - теория возникновения. |
| Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается | В этой статье дается определение термина "абиогенез" и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. |
| Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко | В главное отличие между абиогенезом и биогенезом заключается в том, что абиогенез не подтвержден научными экспериментами, тогда как биогенез доказан научными экспериментами. |
| Абиогенез - это что такое? | Исследователи предполагают, что абиогенез происходил не на Земле, а источник генетического разнообразия не обусловлен выбором мутаций. |
Теория биогенеза и абиогенеза презентация
Эволюция предковых образований клеток тесно связана с вирусами. Так, П. Фортер считает главной стадией жизни вируса — ее активную часть в зараженной клетке [22]. Вирусы образуют кластеры, сочетающие клеточные и вирусные белки, где клетки синтезируют копии вируса под контролем вирусного генома. На этом этапе видно, что задача хранения генетической информации осуществляется разными вариациями соединений, но естественным отбором избраны содержащиеся в нынешних клетках. К слову, синтетическая биология достигла больших результатов, создавая альтернативные нуклеотиды. В 2014 году, «нуклеотидный алфавит» был расширен до шести букв за счет включения нескольких синтетических пар гидрофобных нуклеиновых оснований [23]. 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 [24]. Эволюция РНК: увеличение масштаба генома С появлением белкового синтеза в результате отбора, РНК-полимераза сняла с рибозимов обязанность репликации и позволила увеличить количество генетической информации. Белки стали промежуточным звеном построения липидной оболочки, а эволюция плоских структур РНК превратила их в трехмерные скопления, покрытые мембраной [25]. Независимость от сульфида цинка была еще 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 ее копирования во множестве линий вирусов привело к обильному разнообразию ферментов, работающих с ней. Углубляясь в опыт прошлых глав, можно подытожить — надежная репликация ДНК знаменует скорое объединение генетических элементов в большие геномы, и последующий исход из источников возникновения не заставит себя ждать. Дальнейшая эволюция: происхождение эукариот Остался неразрешенный вопрос перехода количества в качество — о структуре клетки.
Форму эукариота поддерживает цитоскелет из тонких и толстых белковых трубочек, а моторные белки перемещают компоненты клетки и обеспечивают ее подвижность. Деление и слияние мембран регулируется специальными белками. Благодаря этому большинство эукариот способны к фагоцитозу — поглощению частиц внешней среды. Еще 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 [26]. В 2015 году найдены археи, близкие к эукариотам во множестве компонентов рис. Экспедиция, изучавшая геотермальные поля в Северной Атлантике, после сбора осадков, населенных 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 [27]. 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. Рисунок 4. Происхождение функций белковых доменов в клетках эукариот иллюстрация автора статьи на основе [1] В ходе эволюции эукариотам пришлось подчинить себе внутриклеточные симбиотические бактерии, вслед за тем появился новый биохимический путь. После симбиоза с митохондриями аэробное дыхание повысило 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 захлебываться 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 [16]. 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.
Так, ещё в XVII веке верили в самозарождение червей, рыб, лягушек и даже мышей из росы, ила, грязи. Однако итальянский учёный Ф. Реди в 1668 году показал, что личинки мух в гниющем мясе появляются только из отложенных мухами яиц. Опыты Ф. 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.
Все теории данного направления называют биохимическим абиогенезом. 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.
Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы… В итоге в рядах исследователей абиогенеза, который ранее казался простым и почти понятым процессом, наступил хаос и даже раскол. Возникли непримиримые конкурирующие лагери — сторонников первичности белков, ДНК или липидной мембраны и так далее. Наступил кризис, однако, как это часто бывает в подобных ситуациях, кризис обернулся открывшимися возможностями. Пришло время новых смелых предположений и новых действующих лиц. 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.
1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез
Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. Основное различие между абиогенезом и биогенезом состоит в том, что абиогенез не был доказан научными экспериментами, тогда как биогенез был доказан научными экспериментами. 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 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез». две основные концепции, объясняющие происхождение жизни на Земле. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез.
Абиогенез и биогенез: основные различия
| Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры | В теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с ранее существовавших живых существ. |
| Возникновение жизни на Земле • Биология, Эволюция • Фоксфорд Учебник | Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности. |
| Биогенез, Теория, Жизнь, Что это такое, Абиогенез Биогенез - Биология - 2024 | В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения. |
| Биогенез: характеристика и теория - Наука - 2024 | 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. |
| Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез - Биология 2024 | 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). |
Происхождение жизни
Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало. 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. Как биогенез, так и абиогенез – это теории на сегодня не подтвержденные экспериментально. 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 биогенез зарождения жизни теории. Абиогенез биогенез зарождения жизни теории.
Абиогенез и биогенез: основные различия
Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными. 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). две основные концепции, объясняющие происхождение жизни на Земле. Креационизм, абиогенез и биогенез — основные концепции, которые по-разному трактуют начало жизни на планете.
Последние вопросы
- Макроскопическое Спонтанное Поколение
- Теория абиогенеза
- Биогенез - Biogenesis - Википедия
- Откуда берутся живые организмы?
Разница между биогенезом и абиогенезом
Опарина заключается в том, что жизнь на Земле возникла из примитивных органических соединений, которые образовались в атмосфере Земли в результате химических реакций под воздействием энергии солнечного света и грозовых разрядов. Он предположил, что эти органические соединения могли собираться в более сложные молекулы, которые со временем стали эволюционировать в живые организмы. Доказательством теории возникновения жизни путем абиогенеза стали опыты С. Миллера, который получил простейшие органические вещества.
Вторая придерживается мнения, что живое может возникнуть только от живого — это биогенез. В чем отличие теорий биогенеза от абиогенеза, попробуем разобраться в данной статье. История воззрений Представления о происхождении жизни четко коррелируют с уровнем знаний конкретной эпохи. В древние времена, когда уровень знаний был еще мал, теории происхождения живого поражают своей фантастичностью. Приведем некоторые воззрения философов и натуралистов прошлого.
Например, Эмпедокл V в. Аристотель IV в. Эти воззрения самозарождения жизни как таковой существовали вплоть до середины XVII века, когда английский философ Ф. Бекон 1561-1626 теоретически, а итальянский врач Ф. Реди 1626-1698 и Луи Пастер 1822-1895 практически доказали невозможность самозарождения жизни. Именно тогда начали формироваться эти два противоположных лагеря, две взаимоисключающие теории возникновения жизни - биогенез и абиогенез. Немного теории Под абиогенезом от греческой приставки отрицания — a, bio - жизнь и genesis - возникновение понимают теорию возникновения органических структур из неорганических и вне живого организма. В широком смысле абиогенез - это теория о происхождении живого из неживого.
И тут необходимо уточнение, что считать жизнью и когда неживое становится живым. И поскольку и сегодня определение жизни трактуется по разному и с различных точек зрения, сторонников как абиогенеза, так и биогенеза остается множество. Жизнь в теории абиогенеза В данной концепции наиболее важными считаются генетические и эволюционные критерии, определяющие жизнь. Все остальные критерии — термодинамический и экологический — признаются второстепенными. Положения концепции гипотезы абиогенеза следующие: Живое и неживое различаются по химическому составу и его особенностям обмену веществ.
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. Однако нет сомнений, что в этом вопросе наметился большой прогресс, связанный с новым подходом — с ним исследователи абиогенеза связывают особые надежды. Он предполагает, что все основные компоненты клетки — нуклеиновые кислоты, белки и липидные оболочки — возникли одновременно, были вместе с самого начала и помогали друг другу уцелеть в не самых уютных условиях юной Земли. Более того, первые клетки тоже могли быть не вполне автономны, иметь проницаемую оболочку и жить своеобразной «коммуной».
Не исключено, что благодаря этому они обменивались друг с другом продуктами обмена и получали взаимную поддержку. Итак, исследования зарождения жизни имеют богатую вековую историю, и история эта продолжается. Познакомиться с ней — а заодно узнать много любопытного о ее основных действующих лицах — можно на страницах книги Майкла Маршалла «Великий квест». Читателю предстоит встреча с замечательными учеными, исследователями абиогенеза и не только. Он может подняться в Альпы в компании Луи Пастера, держащего в руках колбу с мочой и свекольным соком; вместе с экипажем научно-исследовательского суда «Кнорр» открыть в темных глубинах океана небывалую жизнь гидротерм; вместе с британским школьником Роджером Мейсоном случайно обнаружить древние остатки многоклеточного существа и многое другое. Все эти истории, пережитые вместе с учеными — «гениями и чудаками» согласно оригинальному заглавию книги — заставляют науку ожить и дают понять, до чего же это увлекательное занятие.
Определение 1 Происхождение жизни означает появление наследуемого и эволюционирующего самовоспроизводства. Теория о происхождении жизни является темой биологии в 9 классе. Теория большого взрыва о происхождении Вселенной дала новые представления о теме биологической эволюции. Была выдвинута гипотеза о том, что сложные формы жизни на Земле, включая людей, возникли в течение определенного периода времени из простых бактерий, таких как крошечные клетки. Произошло это в результате процесса самоорганизации, сродни эволюции Вселенной путем самоорганизации простых материальных структур то есть фундаментальных частиц, созданных большим взрывом , до все более и более сложных структур. Существует несколько вариантов происхождения жизни. Гипотеза стационарного развития Определение 2 Гипотеза стационарного развития — это теория, выдвинутая немецким физиологом XIX века Тьерри Уильямом Прейером. Согласно данной гипотезе, жизнь на Земле, как и сама наша планета, существовала всегда во Вселенной.
Самой эволюции также не существовало, таким образом, Прейер и его сторонники постулировали вечную жизнь на Земле, возникновение всех видов одновременно. Виды живых существ не развивались, более того, они будут существовать в неизменном виде всегда. Меняется только численность популяции данных видов. Появление новых видов живых существ исключено. Эту теорию поддерживали ученый-естествоиспытатель Владимир Вернадский и зоолог Жорж Кювье. Вернадский поставил под сомнение абиогенез, как только начал создавать свою собственную концепцию биосферы. Он принял противоположную идею о неслучайности природы жизни в системе материальных и энергетических отношений в биосфере. Если иметь в виду фундаментальный уровень, то живая материя необходима для преобразования энергии в земные химические соединения.
Таким образом, Вернадский связал геологические и биологические явления и процессы причинно-следственными связями. Такой подход выводит законы биосферы на планетарный и даже космологический уровень. 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.
Смысл современности
- Разница между абиогенезом и биогенезом - Новости 2024
- Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается | Naked Science | Дзен
- Откуда берутся живые организмы?
- ЗАКОН БИОГЕНЕЗА
Абиогенез и биогенез: основные различия
Абиогенез, автотрофность, биогенез, коацерваты, открытые системы, первичная атмосфера Земли. Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции. Биогенез и абиогенез Параграф 52.
Особенности и теория биогенеза
Существует две основных концепции возникновения жизни на Земле: концепция абиогенеза и концепция биогенеза. В теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с ранее существовавших живых существ. Хотя Левенгук сам не вступал в спор между сторонниками теорий биогенеза и абиогенеза, его наблюдения стимулировали новые исследования со стороны других ученых. Креационизм, абиогенез и биогенез — основные концепции, которые по-разному трактуют начало жизни на планете. и -генез), — процесс превращения неживой природы в живую.
Биогенез и абиогенез презентация
Для этого он поместил разные виды мяса в восемь стеклянных банок, оставив четыре из них полностью открытыми, а другая половина накрыла их марлей, которая пропускала воздух, но не насекомых. Через несколько дней в открытом мясе появились личинки, а в закрытом, по-видимому, не было жизни. Результат эксперимента показал, что мухам необходимо откладывать яйца в мясо, чтобы появились другие представители их вида. Это эксперимент, связанный с теорией биогенеза, и он был бы успешным в вытеснении спонтанного зарождения, если бы не открытия голландца Антона Ван Левенгука, отца микробиологии. Левенгук через несколько лет после того, как итальянец провел свое исследование, повторил эксперимент Реди, но на этот раз он исследовал мясо под микроскопом. Как в открытом, так и в закрытом мясе можно было наблюдать микроорганизмы, и в результате идеи спонтанного зарождения оставались возможными, по крайней мере, для этих живых организмов.
Осознание того, что животные могут исчезнуть Джордж Кювье был первым человеком, который задался таким вопросом. В 1796 году он написал статью о слонах, в которой описал африканские и азиатские разновидности. Также он упомянул о третьем типе слонов, известному науке только по его костям. Кювье отметил ключевые отличия в форме челюсти третьего слона и предположил, что этот вид должен быть совершенно отдельным. Ученый назвал его мастодонтом, но где же тогда живые особи?
По мнению Кювье, «все эти факты находятся в соответствии между собой и не противоречат ни одному другому сообщению, поэтому мне кажется возможным доказать существование мира, предшествующего нашему и разрушенному вследствие своего рода катастрофы». Он не остановился только на этой революционной идее. Кювье изучил окаменелости других древних животных — попутно введя термин «птеродактиль» — и выяснил, что некогда рептилии были доминирующим видом. Минусы и недостатки абиогенеза В те далёкие времена наука была на начальных стадиях развития — очень многое ещё только предстояло узнать, а большинство утверждений и взглядов на жизнь были не просто ошибочными, а даже абсурдными. Сейчас даже ученики начальной школы знают, что живое не может появиться из мёртвого.
Опыты, якобы доказывающие состоятельность теории самозарождения, были проведены в ненадлежащих условиях, некоторые факторы не учитывались, из-за этого и сложилось ошибочное мнение о происхождении жизни на земле. Тем не менее и в те далекие времена были люди, считавшие эту концепцию абсурдной и старавшиеся привести опыты, опровергающие её. Франческо Реди провёл ряд опытов в этой целью. Так он два одинаковых свежих куска мяса клал в глиняные горшочки, один из которых накрывал кисеей, а другой — нет. Соответственно, во втором он нашёл некие живые организмы, а в первом — нет.
Это значительно пошатнуло данное учение, но мир еще не был готов принять это. Его дело продолжали такие учёные, как Спалланцани и Пастер. Они сделали огромный вклад в науку, опровергнув в итоге теорию самозарождения. После всех проведённых опытов возникает следующий вопрос: если все живое появляется из живого, то откуда взялся первичный, самый изначальный материал? К сожалению, человечеству уже не удастся узнать, что происходило на нашей планете миллиарды лет назад.
Но существуют некоторые предположения по этому вопросу. Считают, что в самом начале атмосфера Земли состояла из водяного пара, углекислого газа и аммиака, и органические соединения образовались в результате действия атмосферного электричества. Итак, теория самозарождения жизни — это очень сильная и состоятельная концепция, хоть и опровергнутая. Но она имеет некий смысл и имеет место быть в истории, причем довольно продолжительное время. Её можно назвать одной из самых влиятельных теорий происхождения жизни на нашей планете.
Ссылки Бергман, Дж. Почему невозможен абиогенез. Ежеквартальное издание Creation Research Society, 36 4. Просс, А. Происхождение жизни: что мы знаем, что можем знать и чего никогда не узнаем.
Открытая биология, 3 3 , 120190. Садава Д. Жизнь: наука биология. Panamerican Medical Ed. Саган, К.
О терминах «биогенез» и «абиогенез». 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.
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. Холдейн работали над концепцией коацервата.
Их интересовало то, каким образом синтезируется сложная органика при разрядах молний, ультрафиолета и извержений вулканов [4]. Идея частично подтвердилась Г. Юри и С. Смесь соединений, имитирующих древнюю атмосферу, запаивалась в замкнутой установке и в колбу с водой пропускали электрический ток. Спустя две недели, на протяжении которых им периодически приходилось наблюдать за реакциями через стекло, они вскрыли колбу и выяснили, что теперь в ней присутствовали аминокислоты, сахара и органические кислоты [5].
Эксперимент показал реальность синтеза сложной органики из более простых химических веществ. Последующие эксперименты синтезировали производные пурина таблица 1 и расширили список получаемых аминокислот. Казалось бы, вот же переход от химической эволюции к биологической. Но как это бывает, бронежилет теории не выдерживает обстрела реальности — концепция коацервата имела серьёзные недостатки. Реакция соединения аминокислот в белок или нуклеотиды происходит с выделением воды, и длинные молекулы подвержены распаду [1].
Ещё одной проблемой стал способ размещения вокруг атома углерода связей, которые являются взаимно-зеркальными — хиральными [6]. Аминокислоты чаще представлены левыми изомерами, а рибозы — правыми. Такая характеристика нуклеотидов придаёт спиральную структуру ДНК и РНК, но в синтезе из простых соединений получается равное количество изомеров, поэтому белки такой смеси не способны функционировать.
В виду подобной сепарации металлов поднимающийся пар магмы содержит бораты, калий, натрий и соли молибдена в концентрации такой же, как в органической клетке.
При добавлении гидроксиапатита в такую смесь на его поверхности откладывается рибоза [18][19], а соли молибдена превращают разветвлённые сахара в линейные, увеличивая синтез. Почувствуйте, как густые и горячие знания стекают вам на шею, ведь грязевые котлы обогащены всеми вышеописанными ранее элементами [15], потому и представляются одними из самых вероятных мест появления жизни, имея несколько преимуществ сразу: Условия, богатые необходимыми микроэлементами; Источник тепла с постоянными условиями; Пористые минеральные осадки, работающие в качестве катализаторов и локации для репликации органических соединений; Испарение на местах при концентрации веществ, солей и кислот, где происходит образование цепочек РНК; Несколько путей получения органических молекул; Фотохимические реакции и расположенные рядом защищённые поры; Нагрев пор, где накапливаются нуклеотиды и РНК в высоких концентрациях. Нагрев происходил за счёт реакций в глубине твёрдых пород, поэтому метан и кислоты этих вод образуются абиогенно, а изотопный состав углерода в них такой же, как в углекислом газе [16]. В атмосфере древнего мира метан реагировал с азотом, водой и углекислым газом, образуя формальдегид.
Соединения фотолиза метана не накапливались, а выпадали с дождём рис. Синильная кислота и формальдегид растворимы в воде, поэтому они вымывались и на поверхность поступали формальдегид, цианамид и цианид — являющиеся прекурсорами для азотистых оснований и РНК [17]. Рисунок 2. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Реакция получения нуклеотидов с помощью таких соединений была получена в 2009 году в Манчестере, во время работы Д.
Сазерленда и его коллег [20]. Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путём смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис. Сейчас придётся хрустеть коркой головного мозга, но чтобы было проще, обратимся к рисунку 3 ниже, который будет иллюстрировать ход реакций. Как можем видеть, первоначальные соединения представлены: цианоацетиленом, цианамидом, глицеральдегидом и гликольальдегидом.
Рисунок 3. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида.
После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата. Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов. Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты вместо цианоацетилена. 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.
В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата.
Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов. Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты вместо цианоацетилена. Всего из четырёх простых соединений получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот.
Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках. Этот момент станет сюжетной пружиной повествования. До того времени РНК считалась только связующим элементом ДНК и белков, но последующие исследования показали способность РНК заменять белки в качестве катализаторов реакций, а также их ключевое значение в организации синтеза белка.
Появилась гипотеза «РНК мира». Согласно этой теории, реплицирующиеся рибозимы стали первыми органическими соединениями, начавшими эволюцию. Спустя поколения репликаторы предоставили каталитические функции белкам, а хранение генома практически полностью — ДНК [7].
Однако без клеточных систем получение полноценных белков в водной среде невозможно. Вопрос решается нахождением условий, где участие воды в реакции снижено или у неё отсутствуют химически свободные молекулы — благо, примеры таких локаций мы уже с вами рассмотрели в предыдущих главах. В условиях липидно-нуклеотидного раствора уже рассмотренных грязевых котлов образуются последовательности РНК в 50-100 нуклеотидов.
Липиды , к которым мы вернёмся позже, при высыхании образуют слои и длинные цилиндры, где последовательности РНК упорядоченно накапливаются и сохраняют подвижность. При естественном отборе преимущество получают те последовательности, которые служат фрагментами для создания собственных копий — палиндромные цепи РНК [21]. Эта идея А.
Маркова превращает необходимость фрагментов в фактор естественного отбора, который может привести к образованию рибозима среди длинных палиндромных молекул. Это частично подтверждает геноцентричный взгляд на эволюцию Ричарда Докинза [22], ведь палиндромный способ упаковки молекул наблюдается и в последовательностях соединений нынешних транспортных РНК. Устойчивость к ультрафиолету тоже может быть признаком отбора, при котором выживали более длинные цепи.
В таких молекулах защита соседних соединений осуществлялась за счет параллельных связей азотистых оснований — стэкинг-взаимодействия , похожего на «слоёный пирог» [9]. Важно то, что увеличение количества собственных копий способствует не только копированию, но и превращению простых органических веществ в нуклеотиды. В совокупности, это знаменует появление обмена веществ, где реакции происходят при контроле ферментов.
На начальных этапах РНК были доступны многие активные одноуглеродные соединения: Муравьиная кислота образуется при фотосинтезе на сульфиде цинка и выносится геотермальными источниками после реакций воды с базальтами. Формальдегид опадает с дождями, возникая при фотолизе метана. Угарный газ выделяется в составе газов вулкана.
Все три случая рассмотрены ранее и внимательный читатель вспомнит их, но именно диоксид углерода стал конечным нужным соединением. Хотя его восстановление без качественных катализаторов медленное, мы помним, что при абиогенном восстановлении реакция происходит под действием ультрафиолета или температуры. Выбор между способами использования углерода в обмене веществ зависит от среды.
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].
Разница между абиогенезом и биогенезом
Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых опытов, чтобы продемонстрировать, что жизнь может появиться только из существующей жизни.. Дизайн эксперимента включал в себя серию банок с кусочками мяса внутри и запечатанных марлей. Роль марли состояла в том, чтобы позволить входу воздуха, исключая любое насекомое, которое могло войти и поместить их яйца. Действительно, в банках, покрытых марлей, никаких следов животных обнаружено не было, и яйца мух оказались на поверхности марли.
Однако для сторонников самозарождения этого доказательства было недостаточно, чтобы исключить его - до прибытия Пастера. Эксперименты Луи Пастера Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине девятнадцатого века, когда ему удалось полностью устранить концепцию самозарождения. Эти свидетельства сумели убедить исследователей в том, что вся жизнь происходит из другого существующего ранее существа, и поддержали теорию биогенеза..
В гениальном эксперименте использовались бутылки с лебединой шеей. Когда мы поднимаемся в горловине колбы в форме буквы «S», она становится все более узкой. В каждую из этих колб Пастера включали равные количества питательного бульона.
Содержимое нагревали до кипения, чтобы добиться уничтожения присутствующих там микроорганизмов.. Пастер разрезал трубку в одной из колб и быстро начал процесс разложения, становясь загрязненным микроорганизмами из окружающей среды. Таким образом, благодаря Redi и, наконец, Пастеру можно убедительно доказать, что жизнь происходит от жизни, принцип, который резюмируется известной латинской фразой: Omne vivum ex vivo «Вся жизнь исходит от жизни».
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.
С тех пор в некоторых экспериментах с использованием скорректированного состава атмосферы также были обнаружены органические молекулы, такие как аминокислоты, что подтверждает первоначальные выводы. Материалы по теме: Естественный отбор: определение, теория Дарвина, примеры и факты Дальнейшие теоретические объяснения абиогенеза Даже когда установлено, что условия для генерации простых органических соединений присутствовали на пребиотик земляПуть к живым клеткам был спорным. Существует три возможных способа, которыми относительно простые соединения, такие как аминокислоты, могут в конечном итоге стать самостоятельной жизнью: Переход от включения аминокислот был серьезной проблемой, и ни один из различных теоретических путей, по состоянию на май 2019 года, не был успешно смоделирован.
Специфические проблемы со второй частью абиогенеза Нет сомнений, что моделирование ранней атмосферы Земли может производить сравнительно сложные молекулы, которые являются строительными блоками органических молекул, найденных в живых клетках. Однако существует несколько проблем, связанных с переходом от сложных молекул к реальным формам жизни. Они включают: Если абиогенез не происходит так, как описывает теория, альтернативные идеи должны быть рассмотрены. Первая жизнь: альтернативные теории происхождения жизни на Земле Поскольку прогресс в области абиогенеза, по-видимому, заблокирован, были предложены альтернативные теории происхождения жизни.
Жизнь, возможно, зародилась так же, как теория абиогенеза, но в геотермальные вентиляционные отверстия под морем или в пределах Земной корыи это могло случиться несколько раз в разных местах. Ни одна из этих теорий не имеет более надежной поддержки данных, чем классический абиогенез. В другой теории, которая полностью отказывается от абиогенеза, ученые предположили, что сложные органические соединения или полные формы жизни, такие как вирусы, могли быть доставлены на Землю метеориты или кометы, Ранняя Земля примитивная Земля подвергалась сильной бомбардировке в гадейское время около 4—4,6 миллиардов лет назад , когда могла начаться жизнь. Без более точных данных, единственный вывод состоит в том, что как именно возникла жизнь на Земле, до сих пор остается загадкой.
Кроме того, предлагается ряд различных сценариев, где начало жизни может начаться с неорганических молекул. Как правило, эти условия являются экстремальными и отличаются от текущих условий Земли. Эти предполагаемые пребиотические условия часто воспроизводятся в лаборатории, чтобы попытаться генерировать органические молекулы, такие как знаменитый эксперимент Миллера и Юри.. Происхождение жизни: теории Происхождение жизни было одной из самых спорных тем учеными и философами со времен Аристотеля. Согласно этому важному мыслителю, разлагающаяся материя может быть превращена в животных с жизнью благодаря стихийному действию природы. Затем довольно большое количество моделей, теорий и предположений пытались выяснить условия и процессы, которые привели к возникновению жизни.. Ниже мы опишем наиболее выдающиеся теории, как с исторической, так и с научной точки зрения, которые пытались объяснить происхождение первых живых систем: Теория самозарождения В начале 17-го века было постулировано, что формы жизни могут возникать из безжизненных элементов. Теория самозарождения была широко принята мыслителями того времени, поскольку имела поддержку католической церкви. Таким образом, живые существа могут прорасти как своих родителей, так и неживой материи..
Среди наиболее известных примеров, использованных в поддержку этой теории, - появление червей и других насекомых в разложившейся плоти, лягушек, появившихся из грязи, и мышей, появившихся из грязной одежды и пота.. На самом деле были рецепты, которые обещали создание живых животных. Например, чтобы иметь возможность создавать мышей из неживого материала, мы должны были комбинировать зерна пшеницы с грязной одеждой в темной среде и с течением дней появляются живые грызуны.. Сторонники этой смеси утверждали, что человеческий пот в одежде и брожение пшеницы были агентами, которые направляли формирование жизни.. Опровержение самопроизвольной генерации В семнадцатом веке стали замечать недостатки и пробелы в положениях теории самозарождения. Лишь в 1668 году итальянский физик Франческо Реди изобрел адекватный экспериментальный дизайн, чтобы отвергнуть его.. В своих контролируемых экспериментах Реди поместил мелко нарезанные кусочки мяса, завернутые в муслин, в стерильные контейнеры. Эти банки были надлежащим образом покрыты марлей, поэтому ничто не могло соприкасаться с мясом. Кроме того, эксперимент рассказал с другой серией бутылок, которые не были покрыты. С течением времени черви наблюдались только в обнаруженных кувшинах, поскольку мухи могли свободно проникать и откладывать яйца.
В случае банок с крышкой яйца помещали прямо в марлю. Таким же образом исследователь Лаззаро Спалланцани разработал серию экспериментов, чтобы отвергнуть предпосылки самопроизвольной генерации. Для этого он разработал серию бульонов, которые он подвергал длительному кипению, чтобы уничтожить любой микроорганизм, который там будет жить.. 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..
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. На этом этапе видно, что задача хранения генетической информации осуществляется разными вариациями соединений, но естественным отбором избраны содержащиеся в нынешних клетках. К слову, синтетическая биология достигла больших результатов, создавая альтернативные нуклеотиды. В 2014 году «нуклеотидный алфавит» был расширен до шести букв за счет включения нескольких синтетических пар гидрофобных нуклеиновых оснований [8]. 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. Рисунок 4. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» 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.
Разница между биогенезом и абиогенезом
| Основные сведения о происхождении жизни в биологии | 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. |
| БИОГЕНЕЗ: ХАРАКТЕРИСТИКА И ТЕОРИЯ - БИОЛОГИЯ - 2024 | это процесс, который позволил неживой материи стать живыми клетками в источнике всех других форм жизни. |
| Происхождение жизни | Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ. |
| 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез | Все самое интересное и актуальное по теме "Абиогенез". |