Discover the magic of the internet at Imgur, a community powered entertainment destination. Lift your spirits with funny jokes, trending memes, entertaining gifs, inspiring stories, viral videos, and so much more from users like culoeajhzl. Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ. Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого. Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза. Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: После возникновения Земля представляла собой знойную и горячую сферу без жизни. Спустя же 4,5 миллиарда лет природа.
Как развивалась планета Земля
- Теория биогенеза
- Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
- Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле
- Абиогенез - это что такое?
- Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция
- Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез - Биология 2024
Биогенез — определение, суть теории, примеры и сторонники
Второй стакан был накрыт или закрыт крышкой. Отложил два стакана в сторону и оставил их в покое на несколько дней. Наблюдение Через несколько дней он заметил, что: В первом стакане без крышки на мясе развилось много личинок, а внутри и вокруг него присутствовали мухи. Во второй мензурке с крышкой не было ни опарышей, ни мух. Конечный результат Весь эксперимент опроверг идею самозарождения всех живых организмов, от мельчайших микробов до гигантских животных. Кроме того, он дал теорию биогенеза. Если говорить о его экспериментах, то он доказал, что микробы происходят от других микробов. Согласно гипотезе Пастера: Все живые организмы возникают из клеток организмов на частицах пыли в воздухе, а не из самого воздуха. Процедура Выбрав несколько уникальных S-образных колб и разделив их на два разных набора, мы приготовили бульон.
Приготовленный бульон добавляли в первый набор S-образных колб, затем кипятили и закрывали колбы крышками. Во вторую S-образную колбу добавили приготовленный бульон, вскипятили и открыли. После этого он разместил оба набора колб первый и второй в разных местах. Наблюдение Через несколько дней он заметил, что: Пыль собиралась на горлышках колб. В первом наборе колб рост микробов не наблюдался. Во втором наборе колб также наблюдался микробный рост. Конечный результат Таким образом, он доказал, что микробы также присутствуют в воздухе, но не возникают из воздуха или пыли.
Он провел эксперимент, в котором в пробирках разогревал питательные бульоны с едой. Пробирки были закрыты, чтобы предотвратить попадание воздуха и повторного нагрева форм жизни.
Со временем внутри пробирок появились микроорганизмы. Нидхэм пришел к выводу, что эти существа возникли путем спонтанного зарождения, потому что при нагревании труб все живые формы были уничтожены. Он пришел к выводу, что существует «жизненная сила», которая ответственна за появление микроорганизмов. Таким образом, теория абиогенеза вернулась, чтобы набраться сил. Узнайте больше об абиогенезе. В 1770 году Лаззаро Спалланцани поставил под сомнение эксперимент Нидхема. Он провел тот же эксперимент, что и Нидхэм, но поместил питательный бульон в герметичные воздушные шары и сварил их. Через несколько дней он заметил, что никаких микроорганизмов нет. Спалланцани пришел к выводу, что Нидхэм недостаточно долго варил питательные бульоны и что микроорганизмы не были полностью уничтожены.
Однако в поддержку теории абиогенеза приводятся аргументы, основанные на исследованиях геологии и астрономии, в которых обнаруживаются условия, способствующие образованию и развитию жизни. Существуют различные гипотезы о том, каким образом могла возникнуть первая живая клетка. Некоторые ученые предполагают, что первая клетка могла возникнуть из протоклеток, которые образовались при слиянии органических молекул.
Другие считают, что первая клетка могла возникнуть через процессы самоорганизации молекул в примитивных мембранах. Независимо от того, какая именно теория образования первой клетки окажется верной, изучение этой темы имеет большое значение для понимания происхождения жизни на Земле и возможности ее существования в других частях Вселенной. Раздел 3: Основные различия между биогенезом и абиогенезом Основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в идеях, которые определяют процесс возникновения жизни и организмов.
Биогенез — это теория, согласно которой жизнь возникает только из предшествующей жизни. Она подразумевает, что все организмы имеют общего предка и происходят от него посредством размножения. Однако, биогенез не объясняет, каким образом жизнь возникла впервые.
Абиогенез, напротив, предлагает идею, что жизнь может возникнуть из неживой материи. Эта теория предполагает, что простые органические соединения могут сформироваться самопроизвольно из неорганических веществ под влиянием различных факторов, таких как энергия и химические реакции. Абиогенез не исключает возможности существования других механизмов возникновения жизни, однако подразумевает, что они менее вероятны.
Таким образом, основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в идеях о том, откуда происходит жизнь. В то время как биогенез подразумевает, что жизнь возникает только из предшествующей жизни, абиогенез считает возможным появление жизни из неживой материи. Происхождение жизни из существующего живого организма Идея происхождения жизни из существующего живого организма была подтверждена большим количеством экспериментов и наблюдений.
Наиболее известным и значимым из них является эксперимент Стэнли Миллера, проведенный в 1952 году. Миллер смешал в пробирке аммиак, метан, воду и молнию. В результате имитации условий древней атмосферы Земли, он получил большое количество органических соединений, включая аминокислоты — основные строительные блоки белков, которые считаются важнейшими элементами жизни.
Это открытие свидетельствовало в пользу идеи биогенеза и опровергало абиогенез. Хотя идея абиогенеза все еще обсуждается и некоторые люди придерживаются этой теории, научное сообщество считает, что биогенез является более вероятной идеей, объясняющей происхождение жизни из существующего живого организма. Спонтанное возникновение жизни из неживой материи Различие между биогенезом и абиогенезом Основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в понимании того, откуда появилась жизнь на Земле.
Биогенез утверждает, что жизнь возникла из живой материи, то есть из предшествующих организмов.
Как произошла жизнь на нашей планете? И что вообще такое жизнь?
Доминирующей в современной науке является абиогенетическая гипотеза, согласно которой жизнь возникла самопроизвольно из неживой материи миллиарды лет назад. Последующая эволюция стала причиной возникновения всех известных видов растений и животных, а также человека. Согласно этому подходу эволюции биологической предшествовала эволюция химическая, то есть процесс, в результате которого из неорганических молекул образовались органические, которые в свою очередь взаимодействовали друг с другом, пока не образовались биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты.
В 1924 году советский биохимик Александр Иванович Опарин выступил с предположением, что химическая эволюция с последующим зарождением жизни могла протекать в первобытном океане - «бульоне», который вкупе с первобытной атмосферой содержал воду, аммиак, метан и водород. В 1953 году сотрудник Чикагского университета Стэнли Миллер опубликовал результаты своих экспериментов, в которых он попытался сварить такой «первобытный бульон», воспроизведя в лаборатории условия, которые должны были сопутствовать возникновению жизни. Учёный подверг воздействию электрических разрядов смесь из метана, воды, водорода и аммиака.
Действительно, в этих и подобных им экспериментах удалось получить аминокислоты и азотистые основания. Напомним, что первые аминокислоты являются молекулярными кирпичиками, из которых построены белки, а вторые азотистые основания наряду с сахарами рибозой и дезоксирибозой и остатком фосфорной кислоты входят в состав нуклеиновых кислот. Однако, детальный анализ продуктов спонтанного синтеза, протекающего в лабораторном «первобытном бульоне», вызвал немало вопросов.
Во-первых, в ходе этих экспериментов образовывались в равном количестве L- и D- изомеры аминокислот эти формы являются зеркальным отображением друг друга. Но белки живых организмов состоят только из L- аминокислот. Возникает закономерный вопрос: каким образом возникли белки, состоящие исключительно из L- аминокислот?
На него до сих пор так и не был получен удовлетворительный ответ. Во-вторых, факты говорят о том, что концентрации аминокислот в «первобытном бульоне» должны были бы быть слишком маленькими. Химик Дональд Халл подсчитал, что концентрация самой простой аминокислоты, встречающейся в живых организмах - глицина, - не должна была быть больше 10-12 моля.
Он пишет: «Даже максимально вероятное содержание аминокислоты является безнадежно низким, чтобы служить отправной точкой для самопроизвольного зарождения жизни». Hull D. Thermodynamics and kinetics of spontaneous generation.
Nature 186:693, 694. Такие низкие концентрации ставят под сомнение идею самопроизвольного образования даже самых простых белковых молекул. Вероятность же самосборки сложных белков, состоящих из сотен L- аминокислот, соединённых между собой в определённой последовательности, - ещё меньше.
Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция
Рисунок 3. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата. Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов. Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты вместо цианоацетилена. Всего из четырёх простых соединений получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот.
Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках. Этот момент станет сюжетной пружиной повествования. До того времени РНК считалась только связующим элементом ДНК и белков, но последующие исследования показали способность РНК заменять белки в качестве катализаторов реакций, а также их ключевое значение в организации синтеза белка. Появилась гипотеза «РНК мира». Согласно этой теории, реплицирующиеся рибозимы стали первыми органическими соединениями, начавшими эволюцию. Спустя поколения репликаторы предоставили каталитические функции белкам, а хранение генома практически полностью — ДНК [7]. Однако без клеточных систем получение полноценных белков в водной среде невозможно.
Вопрос решается нахождением условий, где участие воды в реакции снижено или у неё отсутствуют химически свободные молекулы — благо, примеры таких локаций мы уже с вами рассмотрели в предыдущих главах. В условиях липидно-нуклеотидного раствора уже рассмотренных грязевых котлов образуются последовательности РНК в 50-100 нуклеотидов. Липиды , к которым мы вернёмся позже, при высыхании образуют слои и длинные цилиндры, где последовательности РНК упорядоченно накапливаются и сохраняют подвижность. При естественном отборе преимущество получают те последовательности, которые служат фрагментами для создания собственных копий — палиндромные цепи РНК [21]. Эта идея А. Маркова превращает необходимость фрагментов в фактор естественного отбора, который может привести к образованию рибозима среди длинных палиндромных молекул. Это частично подтверждает геноцентричный взгляд на эволюцию Ричарда Докинза [22], ведь палиндромный способ упаковки молекул наблюдается и в последовательностях соединений нынешних транспортных РНК.
Устойчивость к ультрафиолету тоже может быть признаком отбора, при котором выживали более длинные цепи. В таких молекулах защита соседних соединений осуществлялась за счет параллельных связей азотистых оснований — стэкинг-взаимодействия , похожего на «слоёный пирог» [9]. Важно то, что увеличение количества собственных копий способствует не только копированию, но и превращению простых органических веществ в нуклеотиды. В совокупности, это знаменует появление обмена веществ, где реакции происходят при контроле ферментов. На начальных этапах РНК были доступны многие активные одноуглеродные соединения: Муравьиная кислота образуется при фотосинтезе на сульфиде цинка и выносится геотермальными источниками после реакций воды с базальтами. Формальдегид опадает с дождями, возникая при фотолизе метана. Угарный газ выделяется в составе газов вулкана.
Все три случая рассмотрены ранее и внимательный читатель вспомнит их, но именно диоксид углерода стал конечным нужным соединением. Хотя его восстановление без качественных катализаторов медленное, мы помним, что при абиогенном восстановлении реакция происходит под действием ультрафиолета или температуры. Выбор между способами использования углерода в обмене веществ зависит от среды. Рибулозо-монофосфатный цикл питаемый формальдегидом [23] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов таблица 1 , предполагает формирование этой реакции до появления ферментов фиксации диоксида углерода. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода.
Аристотель не соглашался, но он все еще верил, что существа могут возникнуть из разных организмов или из почвы. Варианты концепции спонтанного зарождения существовали еще в XVII веке, но к концу XVII века началась серия наблюдений и аргументов, которые в конечном итоге дискредитировали такие идеи. Этот прогресс в научном понимании встретил большое сопротивление, поскольку личные убеждения и индивидуальные предрассудки часто заслоняли факты. Уильям Харви 1578—1657 был одним из первых сторонников того, что вся жизнь начинается с яйца, omne vivum ex ovo. Франческо Реди , итальянский врач, еще в 1668 году доказал, что высшие формы жизни не возникли спонтанно, продемонстрировав, что личинки происходят из яиц мух. Но сторонники спонтанного зарождения утверждали, что это не относится к микробам, и продолжали считать, что они могут возникать спонтанно. Попытки опровергнуть спонтанное зарождение жизни из неживого продолжались в начале 19 века наблюдениями и экспериментами Теодора Шванна.
Писарев, четко видел связь проблемы происхождения жизни и самозарождения с эволюционизмом. Как известно, в 1859—1860 гг. Французская академия назначила премию за экспериментальное решение вопроса о возможности самозарождения жизни в наши дни. Эксперименты должны были подвести итог многовековым спорам... Многие ученые средневековья, допускавшие возможность самозарождения, в своих трактатах давали описания зарождения рыб из ила, червей из почвы, мышей из грязи, мух из мяса. Против теории самозарождения выступил Франческо Реди 626—1698 — флорентийский врач, лейб-медик великого герцога Тосканского Фердинанда II Медичи, натуралист и поэт. Положив мясо в закрытый горшок, Реди показал, что в гнилом мясе личинки мясных мух самозародиться не могут. Однако результаты этого опыта не убедили сторонников самозарождения. Они утверждали, что самозарождение личинок не произошло потому, что в закрытый горшок не было необходимого притока свежего воздуха. Тогда Реди в 1668 г. Он поместил кусочки мяса в несколько глубоких сосудов. Часть из них он оставил открытыми, другие прикрыл кисеей. Через некоторое время в открытых сосудах мясо кишело личинками мух, тогда как в банках, обвязанных кисеей, в гнилом мясе никаких мух не было. Опыт Реди произвел большое впечатление на современников. Но никто не волен уйти от образа мыслей своего времени. Сам Реди, ставший одним из основателей паразитологии и гельминтологии, допускал возможность самозарождения мелких паразитических червей. Реди также считал, что мелкие насекомые—орехотворки, живущие в галлах — так называемых «чернильных орешках» — на листьях дуба из галлов делали чернила и они были тогда значительно шире известны, чем сейчас , могут возникнуть из растения. Правда, Реди утешал себя тем, что растение живое и, таким образом, живые насекомые возникают из живого растения. Нидхэм был ведущим биологом-микроскопистом своего времени, работал в Лондоне член Королевского общества , Голландии, Бельгии где основал и возглавил Королевскую академию наук. В Париже он работал вместе с Бюффоном и Л. Добантоном, разделявшими концепцию самозарождения жизни. Они утверждали, что в живых организмах существует особая «жизненная сила». Сторонники этой концепции получили название виталистов, от латинского «vita» — жизнь. По мнению виталистов, «жизненная сила» постоянно присутствует повсюду.
Опариным 1923-1924 г. Холдейн 1928 г. Однако мысль, что жизни на Земле могло предшествовать абиогенное образование органических соединений, высказывал еще Дарвин. Теория абиогенеза была доработана и дорабатывается другими учеными и по сей день. Главная ее нерешенная проблема — это подробности перехода от сложных неживых систем к простым живым организмам. В 1947 г. Бернал, на основе разработок Опарина и Холдейна, сформулировал теорию биопоэза, выделив в абиогенезе три стадии: 1 абиогенное возникновение биологических мономеров; 2 образование биополимеров; 3 образование мембран и формирование первичных организмов протобионтов. Абиогенез Ниже в общих чертах описан предположительный сценарий происхождения жизни согласно теории абиогенеза. Возраст Земли составляет около 4,5 млрд. Жидкая вода на планете, так необходимая для жизни, по оценкам ученых появилась не ранее 4 млрд. При этом 3,5 млрд. Таким образом, первые простейшие организмы возникли относительно быстро — менее чем за 500 млн. При остывании планеты металлы и углерод как наиболее тяжелые элементы конденсировались и образовывали земную кору. В то же время происходила вулканическая активность, кора двигалась и сжималась, на ней образовывались складки и разрывы. Гравитационные силы приводили к уплотнению коры, при этом выделялась энергия в виде тепла. Легкие газы водород, гелий, азот, кислород и др. Но в составе других веществ эти элементы оставались. После снижения температуры испарение и конденсация повторялись множество раз, шли сильные ливни с грозами. Горячая лава и вулканический пепел, оказавшись в воде, создавали разные условия среды. В каких-то могли протекать определенные реакции. Таким образом, физические и химические условия на ранней Земле были благоприятны для образования органических веществ их неорганических. Атмосфера была восстановительного типа, свободного кислорода и озонового слоя в ней не было. Поэтому на Землю проникали ультрафиолетовое и космическое излучение. Другими источниками энергии были теплота земной коры, которая еще не остыла, извергающиеся вулканы, грозы, радиоактивный распад. В атмосфере присутсвовали метан, оксиды углерода, аммиак, сероводород, цианистые соединения, а также пары воды.
Похожие презентации
- Национальный парк Серра-да-Капивара
- Биогенез — определение, суть теории, примеры и сторонники
- Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
- Биогенез и абиогенез презентация
- Абиогенез, определение и обзор
Разница между абиогенезом и биогенезом
Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ. Абиогенез биогенез зарождения жизни теории. Абиогенез, процесс, посредством которого жизнь возникает в результате размножения другой жизни, вероятно, предшествовал биогенезу, который стал невозможен, как только атмосфера Земли приобрела свой нынешний состав. Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. 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. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел.
Миф об абиогенезе - современная критика
Forsythe et al. Surveying the sequence diversity of model prebiotic peptides by mass spectrometry , D. Doran et al. Emergence of Function and Selection from Recursively Programmed Polymerisation Reactions in Mineral Environments было установлено, что спонтанные реакции полимеризации без участия ферментов в смесях, содержащих аминокислоты или иные простые органические молекулы, осуществимы при переменном увлажнении-высушивании реакционной смеси и при соблюдении некоторых дополнительных условий в частности, нужны достаточно высокая температура, определенный уровень pH, присутствие некоторых неорганических катализаторов. Водная среда обеспечивает диффузию молекул, благодаря которой они могут встречаться и сталкиваться друг с другом, высушивание же обеспечивает концентрирование компонентов реакционной смеси и тем самым благоприятствует образованию химических связей между мономерами. Недавно вышли две публикации, описывающие результаты экспериментов американских ученых, направленных на проверку некоторых предположений, касающихся этого этапа химической эволюции. Первая из них вышла в журнале PNAS в августе этого года. Часть участвовавших в экспериментах исследователей — сотрудники NASA. Не секрет, что эта организация живо интересуется темой условий возникновения жизни, не теряя надежды однажды отыскать нечто подобное за пределами Земли. Целью работы было выяснить, что определило набор аминокислот, которые используются для построения белков в живых организмах. Этих аминокислот всего 20, хотя, собственно, разнообразие аминокислот как таковых гораздо выше.
Руководитель группы — Рам Кришнамурти Ramanarayanan Krishnamurthy , лаборатория которого вот уже 5 лет концентрируется на проблеме ранней эволюции белков. В своей последней работе, о которой мы рассказываем, исследователи сосредоточились на группе аминокислот, обладающих катионными свойствами — то есть имеющих положительно заряженные группы. Предполагается, что именно такие аминокислоты могли в первую очередь оказаться вовлечены в пребиотическую эволюцию на этапе «мира РНК», поскольку положительный заряд предрасполагает к взаимодействию с нуклеиновыми кислотами, имеющими в своем составе группы с отрицательным зарядом а именно, остатки фосфорной кислоты. В природе существует всего 6 аминокислот, несущих положительный заряд: лизин Lys , гистидин His , аргинин Arg , орнитин Orn , диаминобутановая кислота Dab , диаминопропионовая кислота Dpr. Их структура показана на рис. Строение молекул, которые были использованы в экспериментах. А — аминокислоты, которые имеют положительный заряд и входят в состав белковых молекул живых клеток. Б — аминокислоты, также имеющие положительный заряд и встречающиеся в живых клетках, но не входящие в состав белков. В — альфа-гидроксикислоты, способные образовывать полимеры, соединяясь с аминокислотами в линейные или разветвленные цепочки при определенных условиях. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS Наличие положительного заряда всех этих аминокислот определяется наличием более одного атома азота в их составе.
Один атом азота есть у любой аминокислоты в составе альфа-аминогруппы —NH2 , участвующей в формировании пептидной связи в белках. Эта группа связана в аминокислоте с тем же атомом углерода, к которому присоединена кислотная группа —COOH на рис. У положительно заряженных аминокислот имеется дополнительный атом азота в составе бокового радикала. Примечательно, что лишь первые три из перечисленных аминокислот входят в состав белков. Три другие аминокислоты встречаются только в свободном виде и в гораздо меньших количествах, чем аминокислоты белков. Отсюда следует логичный вопрос: почему же катионными аминокислотами в составе белков стали именно Lys, His и Arg? Это тем более удивительно, что в силу более простой химической структуры, в реакциях бесферментного синтеза выход Orn, Dab и Dpr значительно выше, чем Lys, His и Arg. А значит, они, вероятнее всего, преобладали на ранней Земле. McKee et al. В реакционную смесь кроме аминокислот добавляли одну из двух органических кислот: гликолевую или молочную в пропорции 5:1 к аминокислотам.
Эти два достаточно простых соединения являются альфа-гидрокси кислотами. То есть у них имеется при одном из атомов углерода альфа кислотная группа —COOH , а также гидрокси-группа —OH — в отличие от аминокислот, в которых на этом месте находится аминогруппа. В сущности, гликолевая кислота является гидрокси-замещенным аналогом аминокислоты глицина, а молочная — аланина. По представлениям химиков, эти соединения вполне могли формироваться на ранней Земле в тех же условиях, что и аминокислоты. В публикации 2016 года группа Кришнамурти показала, что в водных растворах, содержащих смеси аминокислот и гидроксикислот, эфирные связи с участием гидрокси- и карбоксигрупп образуются более эффективно, чем амидные связи S. Yu et al. Kinetics of prebiotic depsipeptide formation from the ester-amide exchange reaction. При последующем нагревании и высушивании эфирные связи могут замещаться на амидные, благодаря чему и формируются депсипептиды полимеры, содержащие как эфирные, так и амидные связи. Доля амидных связей может расти со временем, теоретически, вплоть до формирования чистых полипептидов рис. Кстати, как отмечают авторы, та же реакция образования сначала эфирной связи с последующим замещением ее на амидную происходит и при наращивании цепочки полипептида в ходе трансляции в P-сайте рибосомы.
Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, её сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определённом пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков. Теория стационарного состояния представляет собой только исторический или философский интерес, так как выводы этой теории противоречат научным данным. Теория Опарина — Холдейна[ править править код ] В 1924 году будущий академик Опарин опубликовал статью «Происхождение жизни», которая в 1938 году была переведена на английский и возродила интерес к теории самозарождения. Опарин предположил, что в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации , которые относительно отделены от внешней среды и могут поддерживать обмен с ней.
Он назвал их коацерватные капли , или просто коацерваты. Согласно его теории, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа: Возникновение органических веществ Возникновение белков Возникновение белковых тел Астрономические исследования показывают, что как звёзды , так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. Наряду с металлами и их оксидами в нём содержались водород , аммиак , вода и простейший углеводород — метан. Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента появления первичного океана бульона. В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям.
В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы. Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты , но и другие органические вещества. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала чёткие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты. Коацерватные капли также могли возникать при простом смешивании разнообразных полимеров.
При этом происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под оптическим микроскопом капли. Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении в коацерватные капли различных катализаторов в том числе и ферментов в них происходили различные реакции , в частности полимеризация поступающих из внешней среды мономеров. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты могли расти, размножаться , осуществлять обмен веществ.
Далее коацерватные капли подвергались естественному отбору, что обеспечило их эволюцию. Подобные взгляды также высказывал британский биолог Джон Холдейн. Проверил теорию Стэнли Миллер в 1953 году в эксперименте Миллера — Юри. Оказалось, что образуются аминокислоты [11]. Позднее в разных условиях были получены также сахара и нуклеотиды [9].
Попытки опровергнуть спонтанное зарождение жизни из неживого продолжались в начале 19 века наблюдениями и экспериментами Теодора Шванна. 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.
Происхождение жизни. Теории происхождения живого. Биогенез гипотеза происхождения жизни. Основные концепции возникновения жизни. Абиогенез живое из неживого. Теория абиогенеза Опарина.
Гипотезы происхождения жизни на земле абиогенез. Идея абиогенеза. Сторонниками концепции абиогенеза были. Гипотезы биохимической эволюции Миллера. Гипотеза биохимической эволюции Стэнли Миллер. Биохимическая Эволюция абиогенез. Миллер биохимическая Эволюция. Сущность абиогенеза состоит в.
Сущность теории абиогенеза состоит в. Гипотеза абиогенеза сущность. Биогенез живое из неживого. Абиогенез и биогенез презентация. Биогенез картинки. Биогенез и абиогенез картинки. Биохимическая гипотеза Опарина Холдейна. Эволюция Опарина Холдейна.
Биохимическая Эволюция Опарина. Абиогенез гипотеза Опарина. Абиогенез доказательства. Теоретические и практические доказательства абиогенеза. Основные гипотезы происхождения жизни на земле. Таблица гипотезы происхождения жизни на земле абиогенез. Живое только от живого теория биогенеза. Гипотеза абиогенеза.
Сторонники теории биогенеза. История развития представлений о происхождении жизни. Развитие представлений о развитии жизни на земле. История представлений о развитии жизни на земле. Развитие представлений о происхождении жизни на земле. Абиогенез эксперименты.
Биогенез — определение, суть теории, примеры и сторонники
Существует две основных концепции возникновения жизни на Земле: концепция абиогенеза и концепция биогенеза. Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле. Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого.
Биология. 11 класс
Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности. АБИОГЕНЕЗ — (от а и биогенез), термин относится к теории происхождения жизни на Земле: процесс образования органических соединений в условиях первичной бескислородной атмосферы в результате неорганических (абиологич.) реакций, т. е. без участия живых. Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле. теория, утверждающая, что всё живое происходит только от живого (Ю. Либих, Л. Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди,)Абиогенез (a - отрицание) - теория возникновения. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате размножения другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, как только атмосфера Земли приняла свой нынешний состав.
Биогенез и Абиогенез.
Положения концепции гипотезы абиогенеза следующие: Живое и неживое различаются по химическому составу и его особенностям обмену веществ. Все теории данного направления называют биохимическим абиогенезом. Происхождение жизни произошло именно на Земле, естественным путем и с затратами свободной энергии. Это результат появления сложных органических веществ из простых неорганических с появлением новых химических реакций между ними. Все теории происхождения жизни данного направления называются геоцентрическими.
Главные свойства и признаки живого - это обмен веществ, самовоспроизведение себе подобных, наследственность и изменчивость. Таким образом, абиогенез - это геоцентрические и химические теории, объясняющие происхождение живого. Жизнь как результат биогенеза Биогенез во главу угла ставит термодинамические и экологические свойства, отличающие живое от неживого. При этом генетический, эволюционный и биохимический подходы считаются дополнительными.
Концепции биогенеза следующие: Живое, как и неживое, — это два взаимосвязанных и неразделимых состояния материи. Эти теории носят название физических. Термодинамическая противостояние энтропии и системная соподчинение и устойчивые динамические связи составляющая — это главные свойства и признаки жизни. Жизнь возникла во Вселенной, а биосфера Земли — проявление живой части Космоса.
Эти теории называют космическими. Биогенез, таким образом, это космоцентрические физические теории происхождения жизни. Современные воззрения Современная наука придерживается точки зрения, которая объединяет все концепции в единую систему знаний о том, как неживая материя превратилась в живую. Как наиболее вероятный путь происхождения живого современная наука признает, что начальный этап — это абиогенез.
И состоит он из 3 начальных этапов: Появление биологических мономеров.
Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В. Толковый словарь.
Последующая самосборка этих простых органических соединений образовала сложные органические соединения полимеры , такие как углеводы и белки. Это, в свою очередь, может само по себе стать живыми клетками. Рисунок 1: Александр Опарин справа в своей лаборатории Эксперимент Миллера-Юри 1953 Стэнли Миллер и Гарольд Юри провели эксперимент, пытаясь смоделировать условия первичной земной атмосферы.
На дне колбы вода кипела в пар, а затем пар пропускался через аппарат, объединяющийся с водородом, аммиаком и метановыми газами. Полученная смесь была подвергнута искре на 50000 Вольт. Затем смесь охлаждали и полученное смолоподобное вещество собирали.
Они нашли строительные блоки жизни, такие как аминокислоты в смолоподобном веществе. Рисунок 2: Эксперимент Миллера-Юри Этот эксперимент продемонстрировал, как органические соединения образовались спонтанно; тем самым он решительно поддерживает гипотезу об изначальном супе Опарина. Но газообразный кислород, присутствующий в исконной земле, может предотвратить образование органических соединений.
Но в 1950-х годах ученые полагали, что в исконной земле было очень мало кислорода. Тем не менее, геологические данные свидетельствуют о том, что существенные количества кислорода присутствовали в ранней атмосфере. Таким образом, если бы газы использовались в правильных пропорциях в качестве ранней атмосферы, аминокислоты могли не образовываться в колбе.
По этой причине прибыли мухи или другие животные например, мыши и отложили свои яйца, что было ошибочно истолковано как спонтанное поколение жизни. Эти исследователи думали, что они стали свидетелями рождения живых органических существ из материи без жизни. Среди наиболее выдающихся экспериментов, в которых удалось дискредитировать абиогенез, - работы Франческо Реди и Луи Пастера..
Опыты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, который интересовался спонтанным поколением жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых опытов, чтобы продемонстрировать, что жизнь может появиться только из существующей жизни.. Дизайн эксперимента включал в себя серию банок с кусочками мяса внутри и запечатанных марлей.
Роль марли состояла в том, чтобы позволить входу воздуха, исключая любое насекомое, которое могло войти и поместить их яйца. Действительно, в банках, покрытых марлей, никаких следов животных обнаружено не было, и яйца мух оказались на поверхности марли. Однако для сторонников самозарождения этого доказательства было недостаточно, чтобы исключить его - до прибытия Пастера.
Эксперименты Луи Пастера Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине девятнадцатого века, когда ему удалось полностью устранить концепцию самозарождения. Эти свидетельства сумели убедить исследователей в том, что вся жизнь происходит из другого существующего ранее существа, и поддержали теорию биогенеза.. В гениальном эксперименте использовались бутылки с лебединой шеей.
Когда мы поднимаемся в горловине колбы в форме буквы «S», она становится все более узкой. В каждую из этих колб Пастера включали равные количества питательного бульона. Содержимое нагревали до кипения, чтобы добиться уничтожения присутствующих там микроорганизмов..
Пастер разрезал трубку в одной из колб и быстро начал процесс разложения, становясь загрязненным микроорганизмами из окружающей среды. Таким образом, благодаря Redi и, наконец, Пастеру можно убедительно доказать, что жизнь происходит от жизни, принцип, который резюмируется известной латинской фразой: Omne vivum ex vivo «Вся жизнь исходит от жизни». Но откуда появилось первое живое существо??
Давайте вернемся к нашему первоначальному вопросу. Сегодня широко известно, что живые организмы происходят только от других организмов - например, вы пришли от своей матери, и ваш питомец, в равной степени, родился от их соответствующей матери.
Возникновение жизни на Земле
Температура жидкости варьировалась от 40 — 80 градусов Цельсия при повышенном давлении. Ученые предполагают, что именно в таких условиях зародилась жизнь на Земле. Со временем, в емкости стали образовываться везикулы, при чем некоторые из них пережили смену поколений вобрав в себя элементы химического состава первичного «бульона». Далее, ученые стали разрушать некоторые везикулы для проверки передачи наследственной информации. 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.
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. Образование нуклеопротеидов комплексов белков и нуклеиновых кислот , появление реакций матричного типа, появление липидных мембран. Этот этап завершается появлением молекулярно-генетических систем управления и естественного отбора. Вероятно, первичными нуклеиновыми кислотами были различные типы РНК, которые обеспечивали все матричные процессы; ДНК как основной носитель генетической информации возникла значительно позже. Появление первых биологических систем — пробионтов.
Опарин считал пробионтов еще неживыми существами, но его последователи считают их уже живыми. Вероятно, пробионты обладали уже всеми свойствами жизни, но системы гомеостаза и гомеореза еще не сформировались. Появление архебионтов по терминологии А. Опарина — протобионтов — предшественников современных организмов. Архебионты характеризовались наличием основных компонентов клетки: плазмалеммы, цитоплазмы и генетического аппарата. Существовали системы обмена веществ электрон—транспортные цепи и системы воспроизведения, передачи и реализации наследственной информации репликация нуклеиновых кислот и биосинтез белка на основании генетического кода. Формирование современных клеток и групп организмов: архебактерий, эубактерий, мезокариот и эукариот.
Первые три этапа рассматриваются как этапы предбиологической химической эволюции, а последние три этапа — как этапы биологической эволюции. Концепции биогенеза Идеи биогенеза базируются, в первую очередь, на термодинамическом и экологическом подходах к определению границы между живым и неживым. Генетический и эволюционный подходы играют второстепенную роль, а биохимический подход практически игнорируется. Концепции биогенеза базируются на следующих положениях: 1. Живое и неживое есть два состояния материи. Ни одно из этих состояний не может быть выведено из другого. Такие теории называются физическими.
Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента появления первичного океана бульона. В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы. Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты , но и другие органические вещества. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала чёткие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты. Коацерватные капли также могли возникать при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под оптическим микроскопом капли. Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении в коацерватные капли различных катализаторов в том числе и ферментов в них происходили различные реакции , в частности полимеризация поступающих из внешней среды мономеров.
За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты могли расти, размножаться , осуществлять обмен веществ. Далее коацерватные капли подвергались естественному отбору, что обеспечило их эволюцию. Подобные взгляды также высказывал британский биолог Джон Холдейн. Проверил теорию Стэнли Миллер в 1953 году в эксперименте Миллера — Юри. Оказалось, что образуются аминокислоты [11]. Позднее в разных условиях были получены также сахара и нуклеотиды [9]. Он сделал вывод, что эволюция может произойти при фазовообособленном состоянии из раствора коацерватов. Однако такая система не может сама себя воспроизводить. Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни.
Если спонтанно, путём случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул например, эффективные катализаторы , обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении , то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. Однако было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путём, и они могли вступить в симбиоз с «живыми растворами» — колониями самовоспроизводящихся молекул РНК , среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назвать организмом [12]. Однако Ричард Докинз в своём « Эгоистичном гене », где он излагает геноцентрический взгляд на эволюцию [en] , предположил, что в первичном бульоне возникли не коацерватные капли, а первые молекулы- репликаторы , способные создавать копии самих себя. Такой молекуле было достаточно возникнуть единожды и копировать себя в дальнейшем, используя органические соединения из окружающей среды насыщенного органикой «бульона».
Так случилось и в этот раз — спустя всего пять лет ничего не знавший об Опарине британский эволюционист и генетик Джон Бердон Сандерсон Холдейн или попросту JBS опубликовал собственную, очень близкую гипотезу абиогенеза. Однако в ней больший акцент сделан на самокопирование протоклеток, а не их обмен веществ. С тех пор эта гипотеза носит имена обоих ученых, Опарина—Холдейна. Таковы первые научные хотя и чрезвычайно наивные по современным меркам взгляды не абиогенез.
Однако именно они вдохновили множество других, более сложных гипотез, и в самом скором времени — один простой эксперимент, ставший легендарным. В 1952 году совсем юный и не слишком успешный аспирант Стенли Миллер под руководством нобелевского лауреата Гарольда Юри решил воссоздать в лаборатории условия на юной Земле. Для этого потребовались всего лишь две запаянные колбы, две трубки, нагреватель и генератор электрических разрядов. За считанные часы и дни из метана, воды, водорода, аммиака и угарного газа самых что ни на есть неорганических соединений экспериментаторы получили целый ряд аминокислот — тех самых, из которых состоят все белки. Однако сейчас понятно, что эффектный и чрезвычайно удачный эксперимент Миллера—Юри не воспроизводит условия на ранней Земле. Первичная атмосфера не была настолько восстановительной и имела другой газовый состав. Значит, и простого образования аминокислотного коктейля на ней скорее всего не происходило. Тот стремился вывести простую методологию Миллера и Юри «нагреть и посмотреть, что выйдет» на следующий уровень и добиться самопроизвольной сборки белков из свободных аминокислот. Полученные протеиноиды Фокса обладали целым рядом удивительных свойств, в том числе ускоряли химические реакции, однако они очень мало походили на белки и едва ли были прародителями живой клетки.
Тем временем биология перешла на новый уровень развития: в 1953 году мир узнал о структуре и механизмах работы ДНК — главного хранилища генетической информации и основе всего живого. 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.