Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы. Их можно разделить на две группы: теории биогенеза(происхождение живого от живого) и абиогенеза (происхождение живого из неживого). Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза. абиогенез и биогенез сборник картинок |
Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле
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. Итак, как нам разрешить этот очевидный парадокс? Первобытная атмосфера Земли сильно отличалась от того, что есть сейчас.
Концентрация кислорода была чрезвычайно низкой, наблюдалась молния, вулканическая активность, постоянные бомбардировки метеоритов и приход ультрафиолетового излучения был более интенсивным. В этих условиях может произойти химическая эволюция, которая через значительный период времени привела к появлению первых форм жизни.. Почему абиогенез невозможен. Творческое исследовательское общество ежеквартально, 36 4. Pross, A. Происхождение жизни: что мы знаем, что мы знаем и что мы никогда не узнаем. Открытая биология, 3 3 , 120190. Садава, Д. Жизнь: наука биологии.
Нагрев происходил за счет реакций в глубине твердых пород, поэтому метан и кислоты этих вод образуются абиогенно, а изотопный состав углерода в них такой же, как в углекислом газе [11]. В атмосфере древнего мира метан реагировал с азотом, водой и углекислым газом, образуя формальдегид. Соединения фотолиза метана не накапливались, а выпадали с дождем 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 [12]. Рисунок 2. Источники и превращения метана CH4 иллюстрация автора статьи на основе [1] Это была бы вкусная шутка, но реакция получения нуклеотидов с помощью таких соединений была получена в 2009 году в Манчестере во время работы Д. Сазерленда и его коллег [13]. Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путем смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис. Приготовьтесь, сейчас придется немного похрустеть коркой головного мозга. 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. Описание синтеза пиримидиновых нуклеотидов иллюстрация автора статьи на основе [1] Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создает условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата. Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов. Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты, вместо цианоацетилена. Всего из четырех простых соединений, получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот! Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках. Пусть этот момент станет сюжетной пружиной моего повествования. До того времени РНК считалась только связующим элементом ДНК и белков, но последующие исследования показали способность РНК заменять белки в качестве катализаторов реакций, а также их ключевое значение в организации синтеза белка. Появилась гипотеза «РНК мира». Согласно этой теории, реплицирующиеся рибозимы стали первыми органическими соединениями начавшими эволюцию. Спустя поколения, репликаторы предоставили каталитические функции белкам, а хранение генома практически полностью — ДНК [14]. Это стало величайшим прыжком мысли через синаптическую щель, однако без клеточных систем получение полноценных белков в водной среде невозможно. Вопрос решается нахождением условий, где участие воды в реакции снижено или у нее отсутствуют химически свободные молекулы — благо, примеры таких локаций мы уже с вами рассмотрели в предыдущих главах. РНК: естественный отбор палиндромов Двигаемся дальше. В условиях липидно-нуклеотидного раствора уже рассмотренных грязевых котлов, образуются последовательности РНК в 50—100 нуклеотидов. Липиды , к которым мы вернемся позже, при высыхании образуют слои и длинные цилиндры, где последовательности РНК упорядоченно накапливаются и сохраняют подвижность. При естественном отборе преимущество получают те последовательности, которые служат фрагментами для создания собственных копий — палиндромные цепи РНК [15]. Эта идея А. Маркова превращает необходимость фрагментов в фактор естественного отбора, который может привести к образованию рибозима среди длинных палиндромных молекул. Киньте в грудь мне раскаленных углей, если это не подтверждает геноцентричный взгляд на эволюцию Ричарда Докинза [16] , ведь палиндромный способ упаковки молекул наблюдается и в последовательностях соединений нынешних транспортных РНК. Устойчивость к ультрафиолету тоже может быть признаком отбора, при котором выживали более длинные цепи. В таких молекулах защита соседних соединений осуществлялась за счет параллельных связей азотистых оснований — стэкинг-взаимодействия , похожего на «слоеный пирог» [17]. Важно то, что увеличение количества собственных копий способствует не только копированию, но и превращению простых органических веществ в нуклеотиды. В совокупности это знаменует появление обмена веществ, где реакции происходят при контроле ферментов. РНК: вещественный обмен Обмен веществ у первых органических структур развивался гетеротрофно, от сложных исходных соединений, как рибоза и азотистые основания, к более простым [1]. На начальных этапах РНК были доступны многие активные одноуглеродные соединения: Муравьиная кислота образуется при фотосинтезе на сульфиде цинка и выносится геотермальными источниками после реакций воды с базальтами.
Луи Пастер был ответственен за окончательное свержение абиогенеза. Однако, пока это не произойдет, несколько ученых проводят эксперименты, чтобы доказать и укрепить каждую из теорий. В настоящее время биогенез является общепринятой теорией, объясняющей, как живые существа появились на Земле. Абиогенез x Биогенез: защитники Первой возникла теория абиогенеза. Таким образом, его защитники уходят корнями в прошлое. Абиогенез х Биогенез: эксперименты В 1668 году Франческо Реди первым поставил под сомнение теорию абиогенеза. Для этого он провел эксперимент с кусками сырого мяса в закрытых и открытых банках. Через несколько дней личинки появлялись только в открытых колбах. Реди пришел к выводу, что мухи откладывают яйца в открытых банках. Поскольку личинки не появлялись в закрытых колбах, было продемонстрировано, что живые существа не появлялись спонтанно. Эксперимент Реди доказал, что живые организмы могут возникнуть только из другой ранее существовавшей формы жизни.
Рост бактерий можно было наблюдать только в сосудах со сломанной шейкой. Таким образом, рост бактерий мог произойти из-за заражения. Рисунок 3: Эксперимент Пастера Поскольку это научно доказано, биогенез является широко признанным явлением происхождения жизни на Земле за последние 150 лет. Сходства между абиогенезом и биогенезом Разница между абиогенезом и биогенезом Определение Абиогенез: Абиогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из неорганических или неодушевленных веществ. Биогенез: Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из ранее существовавшей живой материи. Значение Абиогенез: Абиогенез утверждает, что жизнь на Земле происходит из неживых соединений. Биогенез: Биогенез утверждает, что жизнь на Земле произошла от ранее существовавших живых форм. Научное доказательство Абиогенез: Абиогенез научно не доказан. Биогенез: Биогенез подтвержден научными экспериментами. На основе Абиогенез: Абиогенез основан на наблюдениях и национальных размышлениях. Заключение Абиогенез и биогенез - два явления, которые описывают происхождение жизни на Земле. Абиогенез описывает, что жизнь произошла из неживых веществ. Однако биогенез описывает, что жизнь произошла от ранее существовавших живых организмов посредством воспроизводства. Основное различие между абиогенезом и биогенезом заключается в зарождении жизни в каждом явлении. Ссылка: 1.
Биогенез - Biogenesis
В 1768 г. Лаззаро Спалланцани повторил эксперимент Нидхема, но удалил из колбы весь воздух. Роста не произошло. В 1854 г. Генрих Г. Шредер 1810—1885 и Теодор фон Душ , и в 1859 году только Шредер повторил Гельмгольца фильтрационный эксперимент [12] и показал, что живые частицы можно удалить из воздуха, фильтруя его через вату.
В начале биологической эволюции источником питания, вероятно, служили запасы органических веществ, созданных абиогенным путём. Первые клетки были, скорее всего, анаэробными осмотрофными гетеротрофами, поскольку атмосфера древней Земли не содержала кислорода, а «первичный бульон» отличался высокой концентрацией органических веществ. Протобионты не были способны производить вещества своих тел самостоятельно и поглощали их из «первичного бульона». Со временем запасы органических соединений, накопившиеся за миллионы лет в виде «бульона», истощились, и организмы были вынуждены начать синтез необходимых органических веществ из неорганических внутри клетки. Так появились автотрофные организмы — хемотрофы и фототрофы.
Самые древние остатки живых существ принадлежат фотосинтезирующим организмам. Это окаменевшие цианобактериальные маты — строматолиты от др. Современные строматолиты на побережье Австралии а ; спил древнего строматолита б — видны слои, образованные микроорганизмами. Жизнедеятельность фотосинтезирующих организмов вызвала накопление в атмосфере кислорода и появление озонового слоя. Количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, уменьшилось, это затрудняло абиогенный синтез органических веществ и их накопление в древнем океане.
Но плотность организмов в водной среде увеличилась, поэтому часть гетеротрофов получила возможность перейти от осмотрофного питания к хищничеству, то есть поглощению других клеток. Молекулярный кислород ядовит для анаэробных организмов, а обитатели древней Земли были анаэробами. Учёные считают, что насыщение атмосферы кислородом стало первой глобальной экологической катастрофой, которая привела к вымиранию многих организмов. Выжившие приспособились, выработав системы защиты от действия кислорода, а некоторые научились использовать его для окисления органических веществ. Так появилось и распространилось кислородное дыхание, а анаэробные формы жизни сохранились только в тех местах, где наблюдается недостаток кислорода на дне океана, в воде горячих источников.
Использование кислорода позволило получать дополнительную энергию по сравнению с бескислородным обменом веществ, поэтому аэробы получили конкурентное преимущество. Между разными группами организмов сформировались экологические связи: пищевые взаимоотношения хищников и жертв, выделение кислорода фотосинтетиками и поглощение его аэробами и др. Так появились первые экосистемы. Постепенно благодаря спонтанным изменениям наследственного материала мутациям и процессу естественного отбора появились все живые организмы, существующие на Земле. Именно от аэробных организмов произошло большинство современных видов, а озоновый слой, поглощающий жёсткое ультрафиолетовое излучение, позволил жизни выйти на сушу.
Свернуть Узнать больше: гипотеза о хемотрофах-первопроходцах 9—11 кл. В настоящее время учёные склоняются к тому, что первыми живыми организмами на Земле были не гетеротрофные, а хемотрофные прокариоты. Они жили на дне морей и окисляли неорганические соединения без участия кислорода, а полученную энергию использовали для синтеза органических веществ из углекислого газа. Гетеротрофы и фототрофы, согласно этой гипотезе, возникли позднее. Узнать больше: эксперименты Миллера — Юри и их последователей 9—11 кл.
В середине ХХ в. Опарина и Дж. Холдейна получила экспериментальное подтверждение. Установка состояла из двух колб «океана» и «атмосферы» , соединённых трубками. В «атмосферу» помещалось устройство, имитирующее молнии, — два электрода, между которыми периодически проходил разряд напряжением около 60 тыс.
В «океане» вода периодически нагревалась до кипения. Установку заполнили газовой смесью, схожей по составу с атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом, аммиаком, азотом, сероводородом. Водорастворимые продукты реакций конденсировались в холодильнике и снова стекали в «океан». Установка Миллера-Юри. Через неделю после начала работы аппарата был исследован состав «океанической воды».
В растворе было обнаружено некоторое количество простейших органических веществ муравьиная и молочная кислоты, мочевина , в том числе аминокислоты — глицин, аланин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Публикация данных эксперимента Миллера — Юри вызвала огромный интерес. Другие учёные стали повторять этот опыт и обнаружили, что видоизменение условий даёт возможность получать другие продукты реакции: четырёх- и пятиуглеродные сахара, жирные кислоты, альдегиды. Если добавить в реакционную смесь цианиды или синильную кислоту, то можно получить пуриновые основания — аденин и гуанин. К 2008 г.
Свернуть Узнать больше: проблемы гипотезы абиогенеза 9—11 кл. Этот материал будет полезен тем, кто готовится к олимпиадам. Проблема сложности известных самовоспроизводящихся систем Даже самые примитивные современные прокариотические клетки очень сложно устроены. Они имеют геном из миллионов нуклеотидов, кодирующий тысячи белков. Для работы генома требуются молекулярные машины синтеза белка рибосомы , синтеза ДНК ферменты и белки репликационной вилки , энергоснабжения ферменты гликолиза.
Науке неизвестны биологические системы проще бактериальной клетки, способные к самостоятельному воспроизведению. Механизм воспроизведения вирусных частиц проще, но они не способны к самостоятельному самокопированию: вирусы размножаются только в живых клетках. Приблизительная оценка времени, необходимого для случайного образования сложно устроенной первой клетки из смеси органических веществ, превосходит время существования Земли, а по некоторым оценкам — даже возраст Вселенной. Проблема хиральной чистоты Все известные в настоящее время живые организмы содержат только определённые оптические изомеры аминокислот и сахаров: L-аминокислоты и D-сахара. Противоположные изомеры встречаются в клетках крайне редко, например в клеточной стенке бактерий.
Это свойство живых систем называется хиральной чистотой. Она поддерживается за счёт пространственного соответствия молекул ферментов биологических катализаторов химических реакций только одному из оптических изомеров. В неживых системах большинство химических реакций протекает с участием изомеров обеих форм с равной вероятностью. Проблема отсутствия восстановителя в первичной атмосфере По данным современной науки, концентрации водорода и угарного газа в атмосфере древней Земли были незначительными. Изучение газов, заключённых в пузырьках древнейших магматических пород, позволило уточнить состав древней атмосферы.
Экспериментально показано также, что такой состав газовой смеси приводит к малой эффективности процесса синтеза органических веществ из-за отсутствия восстановителей. Свернуть Узнать больше: гипотеза РНК-мира 9—11 кл. РНК-мир, по мнению современных учёных, мог быть первым этапом возникновения жизни на Земле. РНК — единственные известные молекулы, способные выполнять функцию хранения генетической информации и катализа химических реакций. Возможно, из ассоциаций молекул РНК возникли первые самовоспроизводящиеся системы, а затем первые клетки — ДНК-РНК-белковые системы, обособленные мембранными оболочками от внешней среды.
Эта гипотеза находит всё больше подтверждений в настоящее время. Ещё в 1982 г.
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. В каждую из этих колб Пастер поместил равное количество питательного бульона.
Когда все началось? Эти вопросы оставались загадкой на протяжении тысячелетий человеческой истории. Мы знаем, что возраст Земли составляет около 4,5 миллиардов лет, и что первые бактерии уже обитали на нашей планет более 3,5 миллиард лет назад. Теория эволюции дает нам объяснение того, как жизнь началась с одноклеточных бактерий и распространилась на миллионы видов животных , растений, грибов и бактерий. Но откуда взялась первая живая клетка? Абиогенез — это научная теория, утверждающая, что жизнь на Земле появилась спонтанным естественным путем благодаря существующим в то время условиям. Другими словами, живая материя возникла из неживой. Абиогенез предполагает, что первые созданные формы жизни были очень примитивными и постепенно становились все более сложными. Биогенезу , в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. Ранняя Земля Представьте себе безжизненную Землю: постоянные извержения вулканов , мощные грозы, кипящие океаны, частые землетрясения и атмосфера с высоким уровнем токсичных газов. Так как же и почему возникла жизнь в этих условиях? Эта тема интересовала многих ученых, которые хотели найти достоверный ответ на столь важный вопрос. Теория Опарина — Холдейна В 20-х годах прошлого века британский ученый Холдейн, Джон Бёрдон Сандерсон и русский биохимик Александр Опарин независимо друг от друга выдвинули схожие идеи относительно условий, необходимых для возникновения жизни на Земле. Оба считали, что органические молекулы могут быть образованы из абиогенных материалов в присутствии внешнего источника энергии например, ультрафиолетового излучения , и что примитивная атмосфера была с очень низким количеством свободного кислорода и содержала аммиак, водяной пар, водород и метан. Оба также подозревали, что первые формы жизни появились в теплом примитивном океане и были гетеротрофными получая предварительно сформированные питательные вещества из соединений, существовавших на ранней Земле , а не автотрофными синтезирующими питательные вещества из солнечного света или неорганических веществ.
Абиогенез - это что такое?
Такие теории происхождения жизни называются геоцентрическими. К основным свойствам и признакам жизни относятся: обмен веществ; самовоспроизведение, передача и реализация наследственной информации; изменчивость наследственной информации и её дифференциальное воспроизведение естественный отбор. Остальные подходы к определению жизни являются дополняющими, причем, наиболее важную роль играют генетический и эволюционный подходы, а термодинамическому и экологическому — отводится второстепенная роль. Одна из первых геоцентрических химических теорий была разработана Э. Геккелем последователем Ч. В ХХ веке наиболее популярной стала теория Александра Ивановича Опарина 1924 , в пользу которой свидетельствовали опыты по абиогенному синтезу органических веществ из неорганических — воды, аммиака, цианидов и других С. Миллер, А. Пасынский, Т. В основе теории А. Опарина лежало представление о коацерватах как предшественниках первых клеток; коацерваты — мельчайшие капли концентрированных растворов полимеров коллоидных растворов , изолированные от внешней среды полупроницаемыми мембранами.
В дальнейшем С. Фокс экспериментальным путем получил микросферы — капельки концентрированных растворов искусственно полученных белков протеиноидов. Последователи Опарина больше внимания уделяли происхождению матричных процессов, в т. Мёллер, С. Фокс, Г. Основные этапы абиогенеза 1. Синтез органических мономеров: органических кислот, аминокислот, углеводов, азотистых оснований. Для этого на Земле имелись все условия: обилие воды, метана, аммиака и цианидов, отсутствие кислорода и других окислителей атмосфера носила восстановительный характер , избыток свободной энергии в виде ультрафиолетового света, электрических разрядов и вулканической деятельности. Синтез органических полимеров из имеющихся мономеров с участием неорганических катализаторов ионы металлов и неорганические матрицы в виде частиц глины.
В присутствии воды образуются коацерваты или микросферы.
Защитники абиогенеза Аристотель, Исаак Ньютон, Святой Августин и Рене Декарт являются примерами философов и исследователей, которые верили и влияли на теорию абиогенеза. Узнайте больше об Абиогенезе. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. Согласно этой теории живые существа могут рождаться только в процессе воспроизводства других живых существ. Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало. В его наблюдении было доказано, что рождение живых существ происходит от воспроизводства других ранее существовавших живых существ.
Красновидова, С. Павлов, А. Павлов, - М. Просвещение, 2000г. Общая биология 10-11 классы: подготовка к ЕГЭ. Биология: общая биология. Каменский, Е. Криксунов, В. Ионцева, А. Торгалов «Биология в схемах и таблицах». Демьянков, А.
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. Ученые задались целью уже не первые, как можно заметить установить реалистичные условия для синтеза полипептидов, такие, которые бы действительно могли иметь место на ранней Земле. Отталкивались от все той же идеи: для полимеризации требуется переменное увлажнение и высушивание смеси химических соединений при высоких температурах. Где, как и почему могли бы возникать требуемые циклы увлажнения-высушивания на древней Земле? Вероятно, высушивание могло происходить где-то на участках обнаженной суши в жаркие солнечные дни, источником же влаги могли быть, к примеру, дожди или приливные волны. Но в такого рода сценариях воды получается очень много — пожалуй, слишком много, чтобы обеспечить формирование и сколько-нибудь устойчивое существование длинных пептидных цепочек. Во всех более ранних работах, попытки добиться полимеризации аминокислот напрямую , были крайне малоэффективны — фактически, удавалось получить цепочки всего из двух ковалентно связанных аминокислот дипептиды , да и то лишь с очень маленьким выходом. Повторение этапов смачивания-высушивания не помогало добиться формирования более длинных цепочек, если только в смеси не добавляли гидроксикислоты, как в вышеописанной работе. Все потому, что вода, присутствуя в избытке, действует разрушительно по отношению к пептидным связям. Авторы предложили рассмотреть совершенно новый оригинальный сценарий. Идея в следующем. У некоторых не любых минеральных солей есть способность при превышении определенного порога относительной влажности атмосферного воздуха поглощать водяной пар по-английски это свойство солей называют термином deliquescence. Самопроизвольная гидратация этих солей приводит к переходу их из кристаллического состояния в насыщенный водный раствор. При понижении влажности происходит обратный процесс — раствор отдает влагу в атмосферу, и соль кристаллизуется. Возможно, если аминокислоты окажутся в смеси с такими солями, и эта смесь будет периодически высушиваться и увлажняться, то поглощаемой солью влаги будет достаточно для формирования пептидных цепочек? В естественной среде циклы смены условий, необходимых для наращивания цепочек могли бы соответствовать, к примеру, сменам дня нагревание, высушивание и ночи охлаждение, увлажнение. Такой сценарий, без катастрофических событий вроде дождей и приливных волн, кажется более подходящим для постепенного устойчивого формирования все более и более длинных пептидных цепочек. Гипотеза красивая. Осталось проверить, насколько хорошо все это будет работать в реальном эксперименте. Для этого надо было ответить на следующие вопросы: 1 Действительно ли эффект гидратации соли за счет атмосферной влаги может обеспечить достаточную меру увлажнения реакционной смеси после полного высушивания? Авторы провели эксперименты во множестве вариантов. Во-первых, были проверены разные соли. Как можно видеть, часть солей проявили нужное свойство — при достижении определенного уровня влажности в атмосфере сухая соль превращалась в насыщенный раствор. Проверка способности различных солей переходить в раствор во влажной атмосфере. Красными рамками выделены лунки, в которых наблюдался данный процесс лунки с жидким раствором выглядят темными, а сухие соли светлые. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications Во всех экспериментах в смесь добавляли аминокислоту глицин — это наиболее простая по структуре аминокислота, и реакции спонтанной полимеризации с ней проходят более эффективно, чем с другими аминокислотами. Надо отметить, что здесь в реакционную смесь не добавлялись какие-либо дополнительные органические соединения вроде гидроксикислот, как это было в работе, которая обсуждалась выше. Пожалуй, наиболее заметным отличием этой работы от всех предшествующих является то, что эксперимент длился достаточно продолжительное время 10 суток и предусматривал многократные ежедневные повторения циклов смачивания и высушивания. Каждый цикл длился 24 часа. Авторы отмечают, что, хотя в условиях ранней Земли 4 миллиарда лет назад смена дня и ночи происходила в несколько раз чаще по расчетам астрофизиков, сутки тогда длились около 6 часов , 24-часовой цикл позволил исследователям обеспечить необходимый контроль хода эксперимента и регулярно забирать пробы для анализа. Результаты одной из серий экспериментов по полимеризации аминокислоты показаны на рис. Здесь глицин смешивали с четырьмя компонентами: хлоридами натрия и калия, а также гидроксидами калия и натрия. Оценка эффективности полимеризации глицина при разных условиях реакции. Во всех случаях глицин находился в смеси из хлорида натрия, хлорида калия, гидроксида натрия и гидроксида калия. Циклы режимов влажности RH — relative humidity указаны на левом графике.
Этапы абиогенеза и происхождение жизни на 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. абиогенез и биогенез сборник картинок | Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом. Абиогенез биогенез зарождения жизни теории. 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). Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными.
Особенности и теория биогенеза
Рисунок 3: Эксперимент Пастера Поскольку это научно доказано, биогенез является широко распространенным явлением происхождения жизни на земле за последние 150 лет. Сходства между абиогенезом и биогенезом И абиогенез, и биогенез - это философии, которые описывают происхождение жизни на земле. И абиогенез, и биогенез обсуждались в течение длительного периода времени. Разница между абиогенезом и биогенезом Определение Абиогенез: Абиогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь возникла из неорганических или неодушевленных веществ. Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь возникла из существовавшей ранее живой материи. Значимость Абиогенез: Абиогенез утверждает, что жизнь на Земле происходит из неживых соединений. Биогенез: Биогенез утверждает, что жизнь на Земле происходит из ранее существовавших живых форм. Научное доказательство Абиогенез: Абиогенез научно не доказан.
Биогенез подтверждается научными экспериментами. На основе Абиогенез: Абиогенез основан на наблюдениях и национальных мыслях. Вывод Абиогенез и биогенез - два явления, которые описывают происхождение жизни на земле. Абиогенез описывает, что жизнь возникла из неживых веществ.
Французский анатом и палеонтолог Жорж Кювье полагал, что после божественного акта творения в течение истории Земли происходили обширные катастрофы землетрясения, потопы, извержения вулканов , после которых опустошённые места заселялись организмами, пережившими катаклизмы в отдалённых местах. Эту гипотезу Кювье называют теорией катастроф. Учёные — сторонники креационизма: а — Карл Линней ; б — Жорж Кювье. И Линней, и Кювье отрицали также изменение видов и их эволюцию. Они считали, что виды сразу были сотворены совершенными и всегда оставались такими, какими были созданы.
Другие, более поздние последователи креационизма соглашались с существованием эволюционного процесса, но считали, что начало эволюции было связано с актом творения. Так как концепцию креационизма невозможно ни доказать, ни опровергнуть, её нельзя рассматривать в качестве научной гипотезы и следует относить к вопросам веры. Однозначный ответ на вопрос о возникновении жизни не может дать даже современная наука, поскольку гипотетическое знание носит вероятный, а не достоверный характер и требует обоснований. В ходе рассмотрения и доказательства одни из гипотез ложатся в основу научных теорий, другие уточняются и видоизменяются, а третьи отбрасываются, если не выдерживают проверки. Это интересно: научный факт, гипотеза, теория Гипотеза от др. Гипотезы высказываются на основе наблюдений. Затем гипотезу доказывают, собирая дополнительные научные факты. Если гипотезу удаётся проверить и доказать, она ложится в основу научной теории. Если факты не подтверждают гипотезу, то гипотеза опровергается, признаётся ложным утверждением.
Пример научной гипотезы: происхождение Вселенной в результате Большого взрыва. Научный факт от лат. Примеры научных фактов: Земля имеет форму шара, зелёный цвет клеткам растений придаёт содержащийся в них хлорофилл. Научная теория от др. В основу научной теории ложатся многократно наблюдаемые научные факты и подтверждённые гипотезы. Теории не только объясняют все известные науке факты, но и дают возможность прогнозировать, то есть предсказывать какие-то явления, процессы. Пример научной теории: гелиоцентрическая от имени др. Существует несколько научных гипотез о происхождении жизни. Все эти гипотезы формировались на основе двух противоположных идей.
Идея биогенеза от греч. Идея абиогенеза от лат. Гипотеза стационарного состояния Эта гипотеза утверждает, что Земля и жизнь на ней никогда не возникали, а существуют вечно. При этом живое может произойти только от живого идея биогенеза , а у всех живущих видов есть две возможности развития: поддержание численности или вымирание. Эта гипотеза опровергнута данными астрономических наблюдений, геологических и палеонтологических исследований и всерьёз наукой не рассматривается. Гипотеза панспермии Согласно гипотезе панспермии от др. Такое объяснение не предлагает решения проблемы происхождения жизни в целом, например во всей Вселенной, а лишь объясняет её появление на нашей планете. Летящий метеорит реконструкция. Главный аргумент сторонников этой гипотезы состоит в том, что некоторые микроорганизмы, а особенно их споры, могут сохранять жизнеспособность при очень жёстких воздействиях — в отсутствие воды, при очень низких или высоких температурах, при радиоактивном облучении.
При этом до сих пор никаких форм жизни в космосе обнаружено не было, однако при изучении метеоритов и марсианского грунта были найдены органические молекулы. Предполагается, что их синтез осуществлялся абиогенным путём из неорганических веществ. Гипотеза самозарождения жизни Эта гипотеза — о возникновении жизни абиогенным путём — существовала с древности, параллельно с креационистскими представлениями о сотворении живых организмов. Сторонники гипотезы самозарождения считали, что условия, необходимые для возникновения жизни, имелись в далёком прошлом, поскольку они имеются и в настоящее время. Так, знаменитый древнегреческий учёный Аристотель считал, что лягушки родятся из ила; из домашней пыли образуется моль; из гниющего мяса появляются черви и мухи; роса, сгущаясь на листьях капусты, порождает гусениц, которые, в свою очередь, порождают бабочек-капустниц. Так же обстоит дело и у растений: лишь некоторые из них развиваются из семян, но многие под действием сил природы возникают из определённых частей растений, разлагающейся земли и гниющей травы. Он поместил в тёмную кладовую глиняный горшок с грязной одеждой, пшеничными зёрнами и горстью пыли. Через три недели исследователь обнаружил в кладовой мышей. Ван Гельмонт предположил, что при определённых условиях — в темноте, при наличии зерна и грязного белья — мыши способны самозарождаться.
Активным началом в процессе самозарождения ван Гельмонт считал человеческий пот. Эксперимент Яна ван Гельмонта. Опровержение самозарождения личинок мух: опыт Франческо Реди Итальянский учёный Франческо Реди в 1668 г. Он оставлял гнить куски мяса и рыбы в разных сосудах — открытых или затянутых тонкой материей — и доказал, что в закрытых от мух сосудах никогда не происходит самозарождения червей червями он называл личинок мух. На основании этого опыта Реди выдвинул новую гипотезу: мухи и черви не зарождаются самопроизвольно в гниющих продуктах, они выводятся из яичек, отложенных туда другими мухами. Эксперимент Франческо Реди. После опытов Франческо Реди и его последователей научное сообщество стало склоняться к мысли, что самозарождение относительно крупных животных головастиков, червей, насекомых , скорее всего, не происходит. Примерно в то же время, когда Реди проводил эксперименты, учёные начали активно использовать новое изобретение — микроскоп. Наблюдения в микроскоп доказали существование микромира — мира крошечных живых организмов.
Стало известно, например, что в настое сена или в мясном бульоне через некоторое время обнаруживается большое число микроорганизмов их называли анималькулями — от лат. Сторонники самозарождения жизни считали, что эти микроорганизмы возникали в жидкостях благодаря существованию в воздухе «жизненной силы», превращающей неживое вещество в живую материю. Учёный считал, что микроорганизмы возникают не из воздуха, а от других микроорганизмов. Было известно, что при кипячении микроорганизмы погибают, поэтому Спалланцани разлил мясной бульон по стеклянным колбам и прокипятил их. Контрольные колбы он оставил открытыми, а экспериментальные — запаял. В результате микроорганизмы появились только в открытых колбах то есть они были занесены туда из воздуха , что позволило учёному сделать вывод о невозможности их самозарождения. Однако противники Спалланцани не сдавались. По их мнению, во время кипячения вместе с микроорганизмами в колбах была убита и та самая «жизненная сила», а анималькули не могут возникнуть там, где этой силы нет. Окончательное опровержение самозарождения микроорганизмов: опыты Луи Пастера Окончательно разрешил вопрос возможности самозарождения французский биолог Луи Пастер.
Это произошло только во второй половине XIX в. Пастер использовал колбы с горизонтальным S-образным горлышком. В открытое горлышко из воздуха могла проникать «жизненная сила», а споры микроорганизмов оседали на изгибе трубки и не попадали в колбу.
Первые идеи, связанные с биогенезом, начали развиваться в семнадцатом веке. Самые важные эксперименты, которые поддерживали теорию биогенеза, были разработаны Франческо Реди и Луи Пастером. Основной задачей биологии является изучение жизни.
По этой причине одним из самых интересных и интригующих неизвестных для биологов является выдвижение теорий и формулировка гипотез, позволяющих выявить происхождение этого явления.. Есть бесконечные теории, которые пытаются решить эту загадку. Далее мы опишем две из теорий о происхождении жизни, которые предшествовали теории биогенеза, чтобы достичь исторической перспективы предмета. Теория специального творчества Первоначально считалось, что жизнь была создана божественным создателем. Созданные формы были совершенными и неизменными. Это видение, основанное строго на религиозной мысли, перестало быть убедительным для исследователей того времени..
Теория абиогенеза Впоследствии была разработана идея спонтанной генерации или абиогенеза. Эта идея была сохранена учеными еще с греческих времен и позже была изменена до 19 века. Было принято думать, что жизнь возникла из неживой материи. Таким образом, эта идея, где жизнь возникает из неодушевленной материи, получила название «спонтанное поколение».. Одним из наиболее ярких постулатов теории является происхождение таких животных, как улитки, рыбы и земноводные, из грязи. Невероятно, но считалось, что мыши могут появиться из грязной одежды, оставив ее на улице около трех недель..
То есть теория не ограничивалась происхождением жизни в наследственные времена. Это также предназначалось для объяснения происхождения современных органических существ из неодушевленных веществ.. Биогенез: теория и особенности Согласно теории биогенеза, жизнь возникла из других форм жизни, которые уже существовали. Эту теорию поддержали несколько ученых, в том числе Франциско Реди, Луи Пастер, Хаксли и Лаззаро Спалланцани; все эти исследователи выделяются своим огромным вкладом в биологические науки. Однако теория биогенеза предполагает, что вся жизнь появляется в жизни.
Теории биогенеза отрицают самопроизвольное зарождение жизни. Основными из них являются гипотеза стационарного состояния жизнь существует вечно и гипотеза панспермии заноса зародышей жизни из космоса. Похожие вопросы.
Разница между абиогенезом и биогенезом
В этой статье дается определение термина "абиогенез" и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. 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). 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. Абиогенез и биогенез Абиогенез — возникновение живого из неживого в процессе эволюции образование органических веществ, распространенных в живой природе вне организма. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез.
Биогенез — определение, суть теории, примеры и сторонники
Луи Пастер был ответственен за окончательное свержение абиогенеза. Однако, пока это не произойдет, несколько ученых проводят эксперименты, чтобы доказать и укрепить каждую из теорий. В настоящее время биогенез является общепринятой теорией, объясняющей, как живые существа появились на Земле. Абиогенез x Биогенез: защитники Первой возникла теория абиогенеза. Таким образом, его защитники уходят корнями в прошлое. Абиогенез х Биогенез: эксперименты В 1668 году Франческо Реди первым поставил под сомнение теорию абиогенеза. Для этого он провел эксперимент с кусками сырого мяса в закрытых и открытых банках. Через несколько дней личинки появлялись только в открытых колбах. Реди пришел к выводу, что мухи откладывают яйца в открытых банках.
Поскольку личинки не появлялись в закрытых колбах, было продемонстрировано, что живые существа не появлялись спонтанно. Эксперимент Реди доказал, что живые организмы могут возникнуть только из другой ранее существовавшей формы жизни.
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. Она была озаглавлена «Возникновение жизни» и вышла в 1924 году. Хорошие идеи порой витают в воздухе — и потому могут прийти разом в две светлые головы или более. Так случилось и в этот раз — спустя всего пять лет ничего не знавший об Опарине британский эволюционист и генетик Джон Бердон Сандерсон Холдейн или попросту JBS опубликовал собственную, очень близкую гипотезу абиогенеза.
Однако в ней больший акцент сделан на самокопирование протоклеток, а не их обмен веществ.
Вплоть до конца XIX века было вполне возможно верить в научную картину мира, а также в библейскую историю сотворения мира, потому что сама наука не имела никакого конкретного представления о сотворении мира. Но за последние 150 лет ученые постепенно собрали воедино свои собственные представления о том, как зародилась жизнь и Вселенная. Эти рассказы существенно отличаются от буквального повествования в книге Бытия. Он выдвинул теорию о том, что вся жизнь развивается в результате процессов «естественного отбора». Согласно Дарвину, жизнь началась с очень простых существ, которые постепенно эволюционировали в течение миллионов лет в более сложные формы.
В конце концов этот процесс привел к появлению людей. Точно так же в XX веке физики и космологи разработали научное объяснение того, как возникла Вселенная. В этом рассказе говорится, что в самом начале — в момент большого взрыва — Вселенная возникла в очень простом состоянии, которое постепенно эволюционировало в течение миллионов лет во все более сложные формы. Опять же, этот процесс происходил не за неделю, а в течение чрезвычайно длительных периодов времени. Научные объяснения биологической и космологической эволюции подкрепляются огромным количеством доказательств и данных. Однако креационисты отвергают это доказательство.
Ученые-креационисты стремятся продемонстрировать с помощью методов самой науки, что их теория о происхождении мира по существу верна. Примечание 2 Ключевым компонентом этих усилий является «геология наводнений потопа ». Некоторые из этих ученых имеют докторскую степень по геологии, изучают геологическую летопись и летопись окаменелостей, и утверждают, что правильная интерпретация доказательств заключается в том, что земле действительно 6000 лет. По их мнению, массивная расщелина Большого каньона свидетельствует о том, что произошло сильное наводнение, как это описано в Библии в рассказе о Ное. Креационизм и изучение эволюции уже несколько десятилетий являются спорными дискуссиями, в результате которых многие люди оказываются на той или иной стороне. Возраст Земли Возраст Земли был спорным, сначала креационисты утверждали, что Земля началась с того, что Бог сначала сотворил небеса и землю.
Некоторые ученые утверждают, что планета уже обладала свойствами для поддержания жизни, с чем согласна Библия. Нигде в Библии не говорится и не предполагается, что у каждого вида было свое собственное творение. Точка зрения, которую решительно поддерживают креационисты, состоит в том, что все живые существа оставались неизменными с течением времени, Бог создал каждое существо точно таким, каким мы видим организмы сегодня. Когда Бог сотворил землю и все, что на ней, Бог сказал, что это хорошо. Креационисты утверждают, что если возникло что-то, что не было совершенным в глазах Бога, у Бога была сила уничтожить это, отсюда и причина потопа. Бог сохранил хорошее и уничтожил плохое.
Эволюционисты занимают иную позицию по этой теме жизни. Никакое упоминание об особом творении не связано с началом жизни. Сама земля обладала особыми свойствами для организации зарождения жизни.
В 1745 году Джон Нидхэм добавил куриный бульон в колбу и вскипятил его. Затем он дал ему остыть и стал ждать. Микробы выросли, и он предложил это как пример самозарождения. В 1768 году Лаззаро Спалланцани повторил эксперимент Нидхема, но удалил из колбы весь воздух. Роста не произошло.
В 1854 году Генрих Г. Шредер 1810—1885 и Теодор фон Душ , а в 1859 году только Шредер повторили эксперимент по фильтрации Гельмгольца и показали, что живые частицы можно удалить из воздуха, фильтруя его через вату.
Происхождение жизни
Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными. Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. Биогенез и абиогенез. Действия: Запустить. Биогенез и абиогенез. Описание ресурса. Характеристика основных групп гипотез происхожения жизни.
Происхождение жизни
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). 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 и биогенез Абиогенез — возникновение живого из неживого в процессе эволюции образование органических веществ, распространенных в живой природе вне организма.