Гипотеза биохимической эволюции Опарина — Холдейна (гипотеза абиогенеза): в далёком прошлом жизнь возникла абиогенным путём и эволюционировала от простых форм к сложным; в настоящее время процесс возникновения жизни невозможен. В 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез». К 1861 году ему, наконец, удалось утвердить биогенез как твердую теорию, а не спорную гипотезу. Таким образом, проблема биогенеза или абиогенеза, активно обсуждавшаяся и предшественниками, и современниками Дарвина, вряд ли может войти в круг тех направлений, синтез которых привел к становлению дарвинизма.
Миф об абиогенезе - современная критика
- Разница между биогенезом и абиогенезом | fissi
- Гипотеза стационарного развития
- Содержание
- Теории появления жизни на Земле: первые живые организмы и люди
- Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле
- Гипотеза стационарного развития
Биогенез и абиогенез презентация
Первая жизнь: альтернативные теории происхождения жизни на Земле В то время как теория эволюции Чарльза Дарвина посвящена тому, как виды изменяются, чтобы приспособиться к окружающей среде, в ней не рассматривается вопрос о том, как изначально возникла жизнь. В какой-то момент, разумеется, когда планета была еще горячей и расплавленной, на Земле не было жизни, хотя мы знаем, что жизнь эволюционировала позже. Вопрос в том, как возникли ранние формы жизни на Земле? Есть несколько теорий о том, как основные строительные блоки живых организмов возникли. Механизм того, как неживая материя стала самовоспроизводящиеся живые организмы и тогда сложные формы жизни не до конца поняты. Есть некоторые пробелы, но абиогенез разбирается с интересными понятиями и начинает объяснение. Абиогенез, определение и обзор Абиогенез это естественный процесс, благодаря которому живые организмы возникли из неживых органических молекул. Простые элементы, объединенные, чтобы сформировать составы; соединения стали более структурированными и включали разные вещества. В конце концов, простые органические соединения были сформированы и связаны с образованием сложных молекул, таких как аминокислоты. Аминокислоты являются строительными блоками белков, которые составляют основу органических процессов.
Аминокислоты могли бы объединиться в белковые цепи. Эти белки могли стать самовоспроизводящимися и сформировать основу для простых форм жизни.
По горизонтальной оси отложено число циклов и дней реакции, по вертикальной оси — доля молекул глицина, которые вошли в состав полипептидных цепочек. График справа наглядно демонстрирует, насколько эффективнее идет реакция в такого рода системе по сравнению с простым приливанием внушительного объема воды здесь — 20 мл. При таком подходе, имитирующем «дождь», эффективность реакции, фактически, приближается к нулю. На каждом цикле после этапа высушивания экспериментаторы отбирали пробы для анализа полученных продуктов, который проводили с использованием методов жидкостной хроматографии и МАЛДИ масс-спектрометрии. Их интересовало, во-первых, насколько большая доля аминокислоты войдет в состав полипептидов, а во-вторых, насколько длинные цепочки будут получены при тех или иных условиях. В следующей серии экспериментов результаты которых показаны на рис. Первая соль образует раствор во влажной атмосфере, а вторая — нет. График слева отчетливо показывает, что этот фактор критически сказывается на результате: полипептиды образуются почти исключительно в смеси с гидрофосфатом калия.
Это, в общем-то, вполне ожидаемый результат, но в науке принято проверять все теоретические ожидания, даже достаточно очевидные. График справа отображает наращивание цепочек полипептида по мере добавления циклов высушивания-увлажнения в присутствии гидрофосфата калия. И хотя преобладающими оставались всегда дипептиды, можно заметить, что после десяти циклов реакции формировались также цепочки длиной вплоть до 11 аминокислотных остатков. На сегодняшний день это действительно рекорд! Формирование полипептидных цепочек из глицина в циклах высушивания-увлажнения смесей аминокислоты с солью. Слева — сравнение эффективности реакции в смеси с гидрофосфатом натрия и калия только вторая соль обладает свойством переходить в раствор во влажной атмосфере. Справа — результаты реакции полимеризации глицина в смеси с гидрофосфатом калия. Столбики отражают долю молекул глицина, вошедших в цепочки разной длины на разных циклах реакции. Из графика видно, что самые длинные цепочки включали 5 аминокислотных остатков после одного и двух циклов, 6 — после трех, девять — после пяти, и 11 — после десяти циклов. RH — относительная влажность.
Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications Фосфаты здесь решили взять неспроста: фосфатные группы играют особую роль в клеточной биохимии и, вероятно, в той среде, где начиналась предыстория клеточной жизни, этих солей должно было присутствовать достаточно много. Тот факт, что именно калийная соль дает желаемый результат тоже примечателен, поскольку во всех современных клетках в цитоплазме стабильно поддерживается высокая концентрация ионов калия и низкая концентрация ионов натрия — клетка постоянно тратит большое количество энергии в виде АТФ, чтобы поддерживать именно такой баланс. Есть сильный соблазн предположить, что результаты эксперимента и указанные факты из клеточной физиологии — не просто совпадение! Но, конечно, чтобы утверждать что-то действительно уверенно, потребуется получить больше доказательств. Пока остается лишь строить догадки, что все это значит на самом деле. Интересно, как соотносятся представленные здесь результаты с другими работами, посвященными теме пребиотической эволюции. Предполагается следующее объяснение: в растворах с низкой активностью воды то есть с высокой концентрацией соли полипептиды, образованные аминокислотами с одинаковой хиральностью, оказываются значительно более устойчивыми, так как в них могут формироваться спирали, стабилизированные большим количеством водородных связей между аминокислотами. Этот фактор «отбора» на химическом уровне перестает работать при высокой активности воды. В своей недавно опубликованной статье A Prerequisite for Life ученый приводит эти соображения в качестве дополнительного аргумента в пользу все более популярной версии наземных гидротермальных источников как наиболее вероятных «колыбелей» пребиотической эволюции эта гипотеза активно разрабатывается в настоящее время международным российско-американским коллективом авторов, в котором большую роль играет российский ученый Армен Мулкиджанян, см. Ведь как раз здесь могут формироваться насыщенные растворы и кристаллы солей, поднимаемых из недр источника, а также, собственно, аминокислоты и другие низкомолекулярные органические соединения, необходимые для последующего формирования компонентов будущих клеток.
Теперь же у нас в руках есть еще один козырь в пользу этой теории. Кроме того, согласно данным, которые предоставляют геологи, в гидротермальных источниках и вообще на ранней Земле формируются условия с весьма кислой средой низкими значениями pH. Авторы одной из недавних работ H. S Bernhardt, W. Tate, 2012. Primordial soup or vinaigrette: did the RNA world evolve at acidic pH? Все эти факты красиво складываются в мозаику, позволяя выстроить представление о вероятных условиях зарождения жизни и о той вероятной последовательности шагов, которые привели к этому поразительному событию. Haynes, Martin C, Anton S. Petrov, Bradley T. Burcar, Ramanarayanan Krishnamurthy, Nicholas V.
Hud, Luke J. Leman, and Loren Dean Williams. DOI: 10.
Как верно заметили эти авторы, вне зависимости от того, каким был тип атмосферы на примитивной земле раскисляющий или окисляющий , единственная проблема потрясающе сложной информационной системы, которая должна быть приобретена живыми организмами, не была решена. Эволюционист Дуглас Хофстадтер отметил: Естественный и основополагающий вопрос, который возникает при изучении этих невероятным образом сцепленных друг с другом частей программного и технического обеспечения, состоит в следующем: "Как они вообще могли появиться? Необходимо вообразить некое подобие процесса запуска, что-то вроде используемого при разработке нового компьютерного языка - но переход от простых молекул к целым клеткам это практически превосходит границы понимания. Есть разнообразные теории о происхождении жизни. Все они "садятся на мель" из-за самого центрального из всех центральных вопросов: "Каким образом зародился генетический код вместе с механизмами его передачи рибосомами и молекулами РНК?
Лесли Оргел, один из "тяжеловесов" в вопросах изучения происхождения жизни, сделал подобное признание: Мы все еще не понимаем даже общих признаков происхождения генетического кода. Происхождение генетического кода это самый затруднительный аспект проблемы происхождения жизни, и может понадобиться значительный концептуальный или экспериментальный прорыв, прежде чем мы сможем достичь существенного прогресса 1982, с. Креационистов не шокируют такие признания. Несмотря на весь шум, окружающий эксперименты по "происхождению жизни", никто еще не "сотворил жизнь" и даже не подошел близко к этому. Фактически, лабораторные опыты даже отдаленно не приблизились к синтезу жизни из неживого, и крайне ограниченные результаты, которых удалось достичь к этому времени, зависят от искусственно созданных условий, которые совершенно невероятны. Коровы производят коров, птицы - птиц, тюльпаны - тюльпаны, кукуруза - кукурузу и т. Однако, в последние годы некоторые эволюционисты стали утверждать, что закон биогенеза это вовсе не "закон", но всего лишь "принцип" или "теория" или "афоризм". Эта новая терминология предлагается эволюционистами, потому что они пришли к полному осознанию того, что подразумевает закон биогенеза - но не потому, что в этом законе были обнаружены противоречия или исключения.
В девятнадцатом столетии научные тексты называли биогенез законом. Однако, в последнее время этот термин заменили новыми словами, предназначение которых в том, чтобы "смягчить" воздействие биогенеза на эволюционные представления. Однако, роза под любым другим названием остается розой, как говорится в одном известном изречении. И не может быть сомнений в том, что биогенез отражает словами доктора Халла "актуальную систему в природе", так как никогда не было ни единого задокументированного случая самопроизвольного зарождения жизни. И все-таки некоторые современные эволюционисты предпочитают употреблять другой термин, говоря о биогенезе. Под заголовком "Биогенеза, принцип" один известный биологический словарь предлагает следующее определение: "Биологическое правило, что живое существо может произойти только от родителя или родителей в целом схожих с ним самим. Он отрицает самопроизвольное зарождение... Аберкромби, 1961, с.
Другие последовали этому примеру. Симп-сон и Бек в работе, которая цитировалась выше, утверждали: "Мы принимаем биогенез как основополагающий принцип воспроизводства на основе экспериментальных свидетельств, а также теоретических рассуждений" 1965, с. Креационисты не мешкая напоминают эволюционистам, что абиогенез и эволюция описывают события, которые вступают в прямое противоречие с установленным законом. Закон биогенеза гласит, что жизнь возникает только от ранее существовавшей жизни, абиогенез гла- сит, что жизнь зародилась от мертвых химикалий; эволюция утверждает, что формы жизни дают начало новым, улучшенным и отличным от них формам жизни, закон биогенеза утверждает, что виды воспроизводят только себе подобные виды. Эволюционисты не забывают об этом законе. Они попросту его оспаривают. Они говорят, что самопроизвольное зарождение было опровергнуто при условиях экспериментальных моделей Пастера, Реди и Спалланцани. Это, как они утверждают, не исключает возможности самопроизвольного образования жизни при иных условиях.
На это креационист отвечает, что даже при искусственно созданных условиях и вооруженных разумом действиях опытов по абиогенезу жизнь все еще не "зародилась самопроизвольно". Креационисты настаивают, что, пока не настанет время, когда можно будет сказать, что жизнь зарождается самопроизвольно, закон биогенеза имеет смысл! Как еще можно назвать биогенез, кроме как законом? Мур и Слашер в учебнике "Биология: поиск порядка в сложности" писали: "Исторически, точка зрения на то, что жизнь происходит только от жизни, настолько прочно установилась посредством фактов, полученных в результате экспериментов, что ее стали называть законом биогенеза". В примечании авторы пишут: "Некоторые философы назвают это принципом вместо закона, но это вопрос определения, а определения произвольны. Некоторые ученые называют это суперзаконом, или законом о законах. Вне зависимости от терминологии, биогенез занимает самое высокое место в этих уровнях обобщений" 1974, с. Поистине, как отметил доктор Кирк цитированный выше , это изречение "стало догмой современной биологии, от которой, как представляется, не может отойти ни один разумный человек".
Более того, интересно обратиться к научному словарю и отметить определение слова "принцип", которое так часто употребляется в нынешней полемике. Лапедиз, 1978, с.
Стоило только отрезать шейку колбы, как через несколько дней в жидкости появлялись бактерии. Появления их можно было также добиться, наклоняя баллон и смывая микроорганизмы, осевшие в изгибе трубки. Работы Пастера явились переломным моментом в истории учения о происхождении жизни.
Вопрос о самозарождении в том виде, в каком он был поставлен, разрешился в отрицательном смысле, и принцип «всё живое — из живого» для всех известных существ мог по праву считаться справедливым и не знающим ни одного исключения. Вопрос о происхождении жизни, однако, не был разрешён опытами Пастера — он был только заново поставлен. Коль скоро для возникновения живого организма необходим другой живой организм, то откуда же взялся самый первый живой организм? Только теория стационарного состояния не требует ответа на этот вопрос, а во всех других теориях подразумевается, что на какой-то стадии истории жизни произошёл переход от неживого к живому. Было ли это первичным самозарождением?
Одна из распространённых теорий абиогенеза — теория биохимической эволюции — принадлежит российскому учёному А. В настоящее время большинство учёных считают, что возникновение жизни — длительный процесс, происходивший на Земле в отдалённые геологические эпохи, когда условия температура, химический состав газовой, жидкой и твёрдой оболочек Земли, режим излучения и др. Концепция биогенеза В основе некоторых представлений о биогенезе лежат противопоставление живого неживому и идея вечности жизни. Другие сторонники биогенеза предполагали, что зародыши живых существ были занесены на Землю с других, более древних небесных тел, — теория панспермии.
Основные сведения о происхождении жизни в биологии
Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало. Хотя Левенгук сам не вступал в спор между сторонниками теорий биогенеза и абиогенеза, его наблюдения стимулировали новые исследования со стороны других ученых. и -генез), — процесс превращения неживой природы в живую. Биогенез и абиогенез Параграф 52. это процесс, который позволил неживой материи стать живыми клетками в источнике всех других форм жизни. В 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез».
Смотрите также
- Откуда берутся живые организмы?
- Биогенез: характеристика и теория
- Разница между абиогенезом и биогенезом - Бизнес 2024
- Теория особого творения
- Разница между абиогенезом и биогенезом
Абиогенез. Верна ли его современная теория?
Биогенез и абиогенез» на канале «Рисование с эмоцией: идеи для рисунка» в хорошем качестве и бесплатно, опубликованное 22 декабря 2023 года в 2:35, длительностью 00:06:27, на видеохостинге RUTUBE. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности. Их можно разделить на две группы: теории биогенеза(происхождение живого от живого) и абиогенеза (происхождение живого из неживого). На протяжении многих лет были разработаны многочисленные теории, пытающиеся выяснить происхождение живых существ, такие как абиогенез (спонтанное зарождение) и биогенез (жизнь возникает из другой формы жизни), но ни одна из них не могла удовлетворительно объяснить.
Происхождение жизни
Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы. и -генез), — процесс превращения неживой природы в живую. Биогенез и абиогенез. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. Теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с уже существующих живых существ. Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез.
Основные сведения о происхождении жизни в биологии
Хотя идея абиогенеза все еще обсуждается и некоторые люди придерживаются этой теории, научное сообщество считает, что биогенез является более вероятной идеей, объясняющей происхождение жизни из существующего живого организма. Спонтанное возникновение жизни из неживой материи Различие между биогенезом и абиогенезом Основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в понимании того, откуда появилась жизнь на Земле. Биогенез утверждает, что жизнь возникла из живой материи, то есть из предшествующих организмов. Такая идея подтверждается современными научными открытиями и экспериментами, которые показывают, что жизнь может возникнуть только из жизни.
Абиогенез же предполагает, что жизнь может возникнуть прямо из неживой материи, без участия живых организмов. Эта идея была популярна в прошлом, но с развитием науки и открытием законов биологии, абиогенез стал рассматриваться как маловероятное объяснение происхождения жизни. Чем отличаются основные идеи биогенеза и абиогенеза?
Основная идея биогенеза заключается в том, что жизнь возникает только из жизни. Это подтверждается наблюдениями и экспериментами, которые показывают, что все живые организмы произошли от предшествующих живых организмов. Биогенез поддерживается научными доказательствами и является основой современной биологии.
Абиогенез, в свою очередь, предполагает возможность возникновения жизни из неживой материи. Такая идея была популярна в прошлом, особенно вплоть до открытия микроорганизмов. Однако с появлением новых знаний и технологий, большинство ученых отвергают абиогенез как несостоятельную теорию.
В целом, различие между биогенезом и абиогенезом заключается в понимании происхождения жизни. Биогенез утверждает, что жизнь возникает только из жизни, в то время как абиогенез предполагает возможность возникновения жизни из неживой материи. Однако, биогенез является основным представлением в современной биологии и подтверждается множеством научных данных.
Раздел 4: Доказательства биогенеза и абиогенеза Основное различие между абиогенезом и биогенезом заключается в представлении о том, как жизнь возникла. По теории абиогенеза жизнь возникла из неорганических веществ в результате химических реакций. Эта идея подразумевает, что жизнь может возникнуть естественным путем без участия живых организмов.
С другой стороны, теория биогенеза гласит, что жизнь может возникнуть только из других живых организмов или живых компонентов. Существует множество доказательств и аргументов в пользу как абиогенеза, так и биогенеза. Некоторые ученые считают, что абиогенез мог быть основным механизмом возникновения жизни на Земле, и приводят в пример лабораторные эксперименты, в которых удалось создать простейшие жизненные формы из неорганических веществ.
Теория абиогенеза Согласно современным научным представлениям жизнь на нашей планете зародилась примерно 4. Первобытный океан. Коллаж, созданный с помощью нейросети Состав атмосферы и гидросферы в те времена сильно отличался от нынешнего.
На поверхности планеты бушевали огромные бури, а активность тектонических процессов, вулканов и гейзеров просто зашкаливала. Всё это способствовало бурному протеканию химических реакций, постоянно распадались и синтезировались новые химические соединения. Схема эксперимента Миллера - Юри, в ходе которого имитировались условия раннего периода развития Земли для проверки возможности химической эволюции В какой-то момент из простых соединений под действием постоянного притока энергии возникали всё более и более сложные, пока наконец не появились первые самовоспроизводящиеся молекулы или целая экосистема из взаимозависимых молекул.
Широкую популярность получила теория самозарождения, которая предполагала, что жизнь может происходить из неодушевленных предметов или неживых существ. Раньше люди верили, что личинки могут спонтанно появляться из гниющей плоти - что такой сложный живой организм, как крысы, можно произвести из неодушевленной материи. Вбиогенез это производство новых живых организмов или органелл.
Закон биогенеза, приписываемый Луи Пастеру, - это наблюдение, что живые существа происходят только от других живых существ посредством воспроизводства. То есть жизнь не возникает из неодушевленной материи, которую занимало самозарождение. Термин биогенез был введен Генри Чарльтоном Бастианом для обозначения создания формы жизни из неживых материалов.
Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и предполагается, что это произошло по крайней мере один раз в истории Земли или в истории Вселенной, когда впервые появилась жизнь. Терминбиогенез он также может относиться к биохимическим процессам производства в живых организмах.
Что такое биогенез? Биогенезэто производство жизни. На латыни био означает жизнь, а генезис означает начало или происхождение.
На протяжении всей истории человечество считало, что биогенез часто происходил путем спонтанного зарождения из земли или растительного вещества, наряду с воспроизводством, что, как мы теперь знаем, является единственным способом, которым биогенез никогда не происходит. Анаксимен и Анаксагор, доаристотелевские греческие натурфилософы, считали, что биогенез может происходить в результате воздействия Солнца на изначальную земную грязь, комбинацию воды и земли. Связанная с этим идея - это ксеногенез, который утверждает, что один тип формы жизни может возникнуть из другой, совершенно другой формы жизни.
Около 343 г. Аристотель написал книгу «История животных», в которой обосновал теорию самозарождения. Помимо подробных описаний бесчисленных видов рыб, ракообразных и других животных, книга также знакомит с теорией происхождения животных.
Аристотель считал, что разные животные могут спонтанно возникать из разных форм неодушевленной материи - моллюсков и гребешков, устриц в песке в грязи, а также ракушек и блюдец в полостях скал. Однако никто, похоже, не утверждал, что люди могут возникнуть из спонтанного зарождения, будучи высшими существами, которые, по-видимому, могут быть произведены только путем прямого воспроизводства другими людьми. Еще в 1668 году итальянский врач Франческо Реди предположил, что высшие формы жизни микробы не возникают спонтанно, и эта идея стала более популярной, но сторонники спонтанного зарождения все еще утверждали, что микробы возникли с помощью этих средств.
В 1745 году Джон Нидхэм, английский биолог и римско-католический священник, добавил куриный бульон в неоткрытую кипяченую банку, которая, как он надеялся, затем наблюдала рост микробов, указывая на это как на пример спонтанного зарождения.
Однако теория биогенеза предполагает, что все живое кажется живым. Поэтому мы должны спросить себя, где и как появилась эта первая форма жизни? Чтобы добиться этого слабого - и замкнутого - аргумента, мы должны обратиться к теориям возникновения жизни. Этот вопрос разрешили несколько исследователей, в том числе А. Опарин и Дж. Сначала мы обсудим эксперименты, которые подтвердили биогенез, а затем вернемся к этому вопросу. Эксперименты, подтвердившие теорию биогенеза Эксперименты, которые поддерживали спонтанное зарождение, не касались стерилизации используемого материала или хранения контейнера, в котором проводился эксперимент, закрытым. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что было ошибочно интерпретировано как самозарождение жизни. Эти исследователи думали, что они были свидетелями появления живых органических существ из безжизненной материи.
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.
Возникновение жизни на Земле
| Абиогенез — узнай главное на ПостНауке | Биогенез и абиогенез. Действия: Запустить. Биогенез и абиогенез. Описание ресурса. Характеристика основных групп гипотез происхожения жизни. |
| Абиогенез и алгоритмы естественного отбора / Хабр | В этой статье дается определение термина "абиогенез" и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. |
| Абиогенез — узнай главное на ПостНауке | Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности. |
| Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле | биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. |
| БИОГЕНЕЗ: ХАРАКТЕРИСТИКА И ТЕОРИЯ - БИОЛОГИЯ - 2024 | Все многообразие точек зрения ученых-материалистов о происхождении живого на Земле без участия божественной силы сводится к двум противоположным позициям: биогенезу и абиогенезу. |
Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
Попытки опровергнуть самозарождение жизни из неживого продолжались в начале 19 века наблюдениями и экспериментами Франц Шульце и Теодор Шванн. Джон Нидхэм добавила в фляжку куриный бульон и вскипятила. Затем он дал ему остыть и стал ждать. Микробы выросли, и он предложил это как пример самозарождения. В 1768 г. Лаззаро Спалланцани повторил эксперимент Нидхема, но удалил из колбы весь воздух.
Далее биополимеры могли смываться дождями в первичный бульон. Это предохраняло их от разрушения под действием ультрафиолетового излучения озонового слоя еще не было. Следующий важный шаг на пути происхождения жизни — образование в воде коацерватных капель коацерватов из полипептидов, полинуклеотидов, других органических соединений. Подобные комплексы снаружи могли иметь слой, имитировавший мембрану и сохраняющий их стабильность. Опытным путем в коллоидных растворах были получены коацерваты. Белковые молекулы амфотерны. Они притягивают к себе молекулы воды так, что вокруг них образуется оболочка. Получаются коллоидные гидрофильные комплексы, обособленные от водной массы. В результате в воде образуется эмульсия. Далее коллоиды сливаются между собой и образуются коацерваты процесс называется коацервацией. Коллоидный состав коацервата зависел от состава среды, в которой он образовывался. В разных водоемах древней Земли образовывались разные по химическому составу коацерваты. Какие-то из них были более устойчивыми и могли в определенной степени осуществлять избирательный обмен веществ с окружающей средой. Происходил своего рода биохимический естественный отбор. Коацерваты способны избирательно поглощать из окружающей среды некоторые вещества и выделять в нее некоторые продукты протекающих в них химических реакций. Это напоминает обмен веществ. По мере накопления веществ коацерваты росли, а при достижении критических размеров распадались на части, каждая из которых сохраняла черты исходной организации. В самих коацерватах могли происходить химические реакции. При поглощении коацерватами ионов металлов могли образовываться ферменты. В процессе эволюции остались лишь такие системы, которые были способны к саморегуляции и самовоспроизведению. Это знаменовало наступление следующего этапа происхождения жизни — возникновение протобионтов по некоторым источникам это то же самое, что коацерваты — тел, имеющие сложный химический состав и ряд свойств живых существ. Протобионты можно рассматривать как наиболее устойчивые и удачно получившиеся коацерваты. Мембрана могла образоваться следующим образом. Жирные кислоты соединялись со спиртами и образовывали липиды. Липиды формировали пленки на поверхности водоемов.
Она не только вызывает восторг, любопытство и эстетическое удовольствие, но и представляет собой притягательную загадку , которую человеческий ум неутомимо решает уже много веков. К началу XXI века биологи смогли очень многое узнать о живой материи и даже научиться ее остроумно использовать для биотехнологий, медицины и не только , однако на месте разгаданных загадок всегда появляются все новые. Примером сложных или даже нерешаемых задач науки о живом можно назвать проблему абиогенеза , то есть самопроизвольного образования живой клетки из исходно неживых компонентов. Разумеется, возникновение Вселенной, живых существ и человека вызывала жгучий интерес у людей с древности, что породило множество замысловатых легенд и мифов-космогоний. Однако ученые, как ни странно, обратили свое внимание на проблему зарождения живого сравнительно недавно — лишь в прошлом веке, начиная с 1924 года, когда была впервые предложена концепция первичного бульона. Она положила начало череде гипотез, споров и экспериментов, за которыми стоят множество ярких личностей — самобытных ученых. Эту историю, которая длится вот уже сто лет, можно узнать благодаря только что вышедшей на русском языке книге Майкла Маршалла «Великий квест». Книга Маршалла — это безусловно, научно-популярное издание в лучших традициях, из которого любитель биологии и химии в том числе школьник может почерпнуть много нового и полезного. В книге просто и увлекательно обсуждаются важные и отнюдь не простые концепции естественных наук — включая определение жизни, химические реакции, устройство клетки, процессы в ее мембране и даже ряд вопросов, касающихся астрономии и геологической истории Земли. При этом все они помещены в исторический контекст и описываются в связке с яркими персоналиями ученых, открывших или описавших их. Поэтому «Великий квест» — это не только научпоп, но и пример хорошей беллетристики, которая живым языком описывает хитросплетение человеческих судеб. Разумеется, Майкл Маршалл начинает рассказ с хрестоматийного первичного бульона Александра Опарина, колоритного советского биохимика с противоречивой биографией. Согласно его гипотезе, первые подобия клеток — коацерваты — возникли сами по себе в древнем океане, который представлял собой насыщенный горячий раствор органики. Удивительно, но впервые свое предположение Опарин высказал не в научном труде, а в скромной научно-популярной брошюре. Она была озаглавлена «Возникновение жизни» и вышла в 1924 году. Хорошие идеи порой витают в воздухе — и потому могут прийти разом в две светлые головы или более.
Нет сомнения, что все они так или иначе приближают нас к разгадке великой тайны зарождения жизни. Однако вряд ли мы когда-нибудь в точности узнаем, что случилось на юной Земле почти четыре миллиарда лет назад. Но пытаться разобраться с этим, безусловно, стоит! Об этом можно узнать из новой книги Майкла Маршалла «Великий квест», только что вышедшей в переводе на русский язык. Она не только вызывает восторг, любопытство и эстетическое удовольствие, но и представляет собой притягательную загадку , которую человеческий ум неутомимо решает уже много веков. К началу XXI века биологи смогли очень многое узнать о живой материи и даже научиться ее остроумно использовать для биотехнологий, медицины и не только , однако на месте разгаданных загадок всегда появляются все новые. Примером сложных или даже нерешаемых задач науки о живом можно назвать проблему абиогенеза , то есть самопроизвольного образования живой клетки из исходно неживых компонентов. Разумеется, возникновение Вселенной, живых существ и человека вызывала жгучий интерес у людей с древности, что породило множество замысловатых легенд и мифов-космогоний. Однако ученые, как ни странно, обратили свое внимание на проблему зарождения живого сравнительно недавно — лишь в прошлом веке, начиная с 1924 года, когда была впервые предложена концепция первичного бульона. Она положила начало череде гипотез, споров и экспериментов, за которыми стоят множество ярких личностей — самобытных ученых. Эту историю, которая длится вот уже сто лет, можно узнать благодаря только что вышедшей на русском языке книге Майкла Маршалла «Великий квест». Книга Маршалла — это безусловно, научно-популярное издание в лучших традициях, из которого любитель биологии и химии в том числе школьник может почерпнуть много нового и полезного. В книге просто и увлекательно обсуждаются важные и отнюдь не простые концепции естественных наук — включая определение жизни, химические реакции, устройство клетки, процессы в ее мембране и даже ряд вопросов, касающихся астрономии и геологической истории Земли. При этом все они помещены в исторический контекст и описываются в связке с яркими персоналиями ученых, открывших или описавших их. Поэтому «Великий квест» — это не только научпоп, но и пример хорошей беллетристики, которая живым языком описывает хитросплетение человеческих судеб. Согласно его гипотезе, первые подобия клеток — коацерваты — возникли сами по себе в древнем океане, который представлял собой насыщенный горячий раствор органики. Удивительно, но впервые свое предположение Опарин высказал не в научном труде, а в скромной научно-популярной брошюре.
Биогенез и Абиогенез.
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. Результаты второй серии экспериментов, проведенных коллективом под руководством Пола Брэйчера Paul J.
Далее, ученые стали разрушать некоторые везикулы для проверки передачи наследственной информации. Оказалось, что каждое следующее поколение, пришедшее на смену уничтоженного, принимало в свой состав белковую структуру предков, что говорит о классической наследственности. В голове прочно засела связь первичного океана и появления жизни. Ну и значит, решил провести эксперимент.
Налил в стакан воды, и стал ждать, когда оттуда полезут маленькие динозаврики. Через неделю другие дела были, кроме "научных", братва ровеснков на улице ждала заглянул в свою "лабораторию", устроенную в укромном месте, а в стакане сухо, хоть мышь бегай...
Невероятно, но считалось, что мыши могли появиться из грязной одежды после того, как оставили их на улице примерно на три недели. То есть теория не ограничивалась происхождением жизни в древности.
Это также предназначалось для объяснения происхождения современных органических существ, начиная с неодушевленных веществ. Биогенез: теория и характеристика Согласно теории биогенеза, жизнь произошла от других уже существовавших форм жизни. Эту теорию поддержали несколько ученых, в том числе Франсиско Реди, Луи Пастер, Хаксли и Лаззаро Спалланцани; Все эти исследователи выделяются своим огромным вкладом в биологические науки. Однако теория биогенеза предполагает, что все живое кажется живым.
Поэтому мы должны спросить себя, где и как появилась эта первая форма жизни? Чтобы добиться этого слабого - и замкнутого - аргумента, мы должны обратиться к теориям возникновения жизни. Этот вопрос разрешили несколько исследователей, в том числе А. Опарин и Дж.
Сначала мы обсудим эксперименты, которые подтвердили биогенез, а затем вернемся к этому вопросу. Эксперименты, подтвердившие теорию биогенеза Эксперименты, которые поддерживали спонтанное зарождение, не касались стерилизации используемого материала или хранения контейнера, в котором проводился эксперимент, закрытым. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что было ошибочно интерпретировано как самозарождение жизни. Эти исследователи думали, что они были свидетелями появления живых органических существ из безжизненной материи.
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 сейчас понятно, что эффектный и чрезвычайно удачный эксперимент Миллера—Юри не воспроизводит условия на ранней Земле. Первичная атмосфера не была настолько восстановительной и имела другой газовый состав. Значит, и простого образования аминокислотного коктейля на ней скорее всего не происходило. Тот стремился вывести простую методологию Миллера и Юри «нагреть и посмотреть, что выйдет» на следующий уровень и добиться самопроизвольной сборки белков из свободных аминокислот. Полученные протеиноиды Фокса обладали целым рядом удивительных свойств, в том числе ускоряли химические реакции, однако они очень мало походили на белки и едва ли были прародителями живой клетки.
Тем временем биология перешла на новый уровень развития: в 1953 году мир узнал о структуре и механизмах работы ДНК — главного хранилища генетической информации и основе всего живого. 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».
Биогенез: характеристика и теория
Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. Биогенез и абиогенез. Канал видеоролика: Репетитор по биологии. 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез. Смотреть видео: Свежая информация для ЕГЭ и ОГЭ по Биологии (листай). Таким образом, проблема биогенеза или абиогенеза, активно обсуждавшаяся и предшественниками, и современниками Дарвина, вряд ли может войти в круг тех направлений, синтез которых привел к становлению дарвинизма. Термин биогенез был придуман Генри Чарльтон Бастиан означать создание формы жизни из неживых материалов; тем не мение, Томас Генри Хаксли выбрал термин абиогенез и пересмотрели биогенез жизни, возникшей из существовавшей ранее жизни.[4]. абиогенез и биогенез сборник картинок |