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. Хотя Левенгук сам не вступал в спор между сторонниками теорий биогенеза и абиогенеза, его наблюдения стимулировали новые исследования со стороны других ученых. Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными. Теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с уже существующих живых существ.
Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
| Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа - Возникновение жизни | Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. |
| 1. Происхождение жизни на Земле | Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и (согласно сторонникам абиогенеза) происходило в результате ступенчатой химической и молекулярной эволюции на протяжении миллионов лет. |
Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез
Креационизм, абиогенез и биогенез — основные концепции, которые по-разному трактуют начало жизни на планете. Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого. Основное различие между абиогенезом и биогенезом состоит в том, что абиогенез не был доказан научными экспериментами, тогда как биогенез был доказан научными экспериментами. Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез. Одной из проблем при разработке научных моделей абиогенеза является объяснение того, как молекулы превращаются в клетки, которые стали самовоспроизводящимися.
Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
Левенхук, спустя несколько лет после того, как итальянец провел свои исследования, повторил эксперимент Реди, но на этот раз он исследовал мясо под микроскопом. Как в непокрытом, так и в покрытом мясе можно было наблюдать микроорганизмы, в результате чего идеи самопроизвольной генерации были осуществимы, по крайней мере, для этих организмов жизни. Синтетическая теория эволюции Когда Дарвин работал над своей теорией, он столкнулся с рядом сложностей, разрешить которые было невозможно без современной генетики. Синтетическая теория эволюции или СТЭ — это современная эволюционная теория, объединившая в себе дарвинизм, генетику и молекулярную биологию. Отчасти она также опирается на исследования в области палеонтологии, которых также не было в распоряжении Дарвина. СТЭ возникла в 1940-х годах как улучшенная версия дарвиновского учения.
Стоит отметить, что она не только дополнила существовавшую теорию, но и подтвердила многие тезисы, которые до этого основывались на предположениях или необъяснимых наблюдениях. Синтетическая теория расширяет список факторов эволюции. Дарвин считал, что основным фактором является внутривидовая и межвидовая конкуренция за ресурсы и выживание в сложных условиях. В СТЭ рассматриваются такие факторы как мутация, изоляция, генетический дрейф, перенос генов между популяциями и прочее. В рамках синтетической теории изучаются две формы эволюции: Микроэволюция.
Это появление и закрепление полезных признаков в рамках одного биологического вида. Это процессы, происходящие на более глобальном уровне: появление и вымирание целых видов. Процессы микроэволюции доступны для наблюдения, а вот макроэволюцию приходится изучать лишь косвенно, пользуясь наработками современной генетики, палеонтологии и других наук. Ключевые тезисы синтетической теории эволюции: основным источником появления новых признаков являются мутации; главный, но не единственный фактор эволюции — естественный отбор; единица эволюции — это популяция, относительно изолированная от других популяций данного вида; пока популяции пересекаются и обмениваются генами, целостность вида сохраняется; изолированная популяция после длительной эволюции образует новый вид; у эволюции нет конечной цели, она лишь помогает популяции приспособиться к актуальным условиям обитания. Абиогенез и биогенез Абиогенез, также известный как Теория Спонтанного Поколения, был первой гипотезой о происхождении жизни с философской и научной точек зрения.
Эта теория просуществовала на протяжении всей античности, а Аристотель был одним из известных сторонников. Сторонники этой идеи утверждали, что жизнь может возникнуть из любого вида органического материала. Упадок абиогенеза начался со знаменитого эксперимента Франческо Реди 1626 — 1697. Итальянский врач использовал колбы, туши животных и кусочки мяса, чтобы доказать, что личинки не были рождены самопроизвольно, как предполагалось в то время. Реди положил мясо в банки, но в некоторых оно закрывало отверстие марлей, а в других оставалось открытым.
В колбах, которые были открыты и подвергались воздействию воздуха, личинки образовались, с другой стороны, в тех, которые были закрыты, изменений не было. Таким образом, ученый отметил, что черви не «выросли» из трупов и плохой пищи, а получили яйца мух, которые приземлились на мясо, и что позже они вылупились. Однако даже после эксперимента Реди некоторые ученые продолжали верить в правдивость абиогенеза. Джон Нидан, например, защитил теорию, заявив, что спонтанное поколение возникло благодаря «жизненной энергии». Спустя годы, в 1860 году, Луи Пастер провел эксперимент , который окончательно опроверг теорию самопроизвольного рождения.
Ученый провел эксперимент, используя стеклянные банки с горлом, похожим на шею лебедя. Внутри каждого флакона был питательный бульон. Флаконы кипятили и оставляли на несколько дней. Из-за формы кусочков микроорганизмы не могли вступать в контакт с бульоном, что делало невозможным образование организмов. Когда Пастер сломался и оставил бульон открытым, через несколько дней в жидкости появились микроорганизмы.
Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом. 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. Опарин считал, что жизнь возникла из коацерватов, микроскопических спонтанно сформированных сферических агрегатов липидных молекул, которые удерживаются вместе за счет электростатических сил и, возможно, были предшественниками клеток.
Работа Опарина с коацерватами подтвердила, что ферменты, лежащие в основе биохимических реакций метаболизма, функционируют более эффективно, когда они содержатся в мембраносвязанных сферах, чем когда они свободны в водных растворах. Холдейн, незнакомый с коацерватами Опарина, полагал, что сначала образуются простые органические молекулы, а в присутствии ультрафиолетового света они становятся все более сложными, в конечном итоге формируя клетки. Идеи Холдейна и Опарина легли в основу многих исследований абиогенеза, проводившихся в последующие десятилетия. В начале: теория самозарождения Дело в том, что нельзя говорить о биогенезе, не упомянув сначала модель, которая вытеснила научную и популярную сцену. Спонтанное зарождение предложило жизнь может быть создана из инертной материи.
Эта идея возникла из наблюдения, что после разложения органического образца появляются насекомые и микроорганизмы, которых раньше не было. То, что теории биогенеза удалось опровергнуть модель, которая долгие годы укоренилась в мировоззрении, было большим достижением. Идея самозарождения восходит к Древней Греции, от руки Аристотеля; философ утверждал, что некоторые формы жизни могли появиться из инертной материи и без того. Например, черви вышли из нагретой солнцем грязи или мухи из гниющего мяса. Эти убеждения, предложенные Аристотелем, пережили многие столетия, не подвергаясь сомнению.
Лишь в семнадцатом веке кто-то захотел опровергнуть эту идею. Это было итальянский натуралист Франческо Реди. Эксперимент Реди Этот исследователь разработал эксперимент, чтобы показать, что насекомые не возникают спонтанно. Для этого он поместил разные виды мяса в восемь стеклянных банок, оставив четыре из них полностью открытыми, а другая половина накрыла их марлей, которая пропускала воздух, но не насекомых. Через несколько дней в открытом мясе появились личинки, а в закрытом, по-видимому, не было жизни.
Результат эксперимента показал, что мухам необходимо откладывать яйца в мясо, чтобы появились другие представители их вида.
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.
Остальные ответы Константин Соколов Гуру 3903 6 лет назад Теория абиогенеза утверждает возможность происхождения живого из неживого. К ним относят гипотезу самозарождения, креационизм, теорию биохимической эволюции А. Опарина и Дж.
Эволюционисты занимают иную позицию по этой теме жизни. Никакое упоминание об особом творении не связано с началом жизни. Сама земля обладала особыми свойствами для организации зарождения жизни.
Эксперименты, проведенные Миллером и Юри, подтверждают утверждение о том, что земля ожидала своего начала в свое время. Органические молекулы, белки, растительная и животная жизнь эволюционировали вместе с нами. Были обнаружены ископаемые свидетельства, говорящие о том, что жизнь зародилась сразу же на охлажденной земле. Окаменелости показывают разнообразие видов и показывают виды, эволюционирующие в другие виды промежуточные или переходные. Например, на западе США ученые смогли проследить путь современной лошади с одним копытом до существа размером с собаку — эохиппа, которое бегало на пяти пальцах. Кроме того, согласно развитию животных и человека, все организмы начинают жизнь в одной и той же форме, в конечном итоге специализируясь на своих конкретных видах. Например, человек развивается подобно рептилии с несколькими модификациями, которые делают человеческий вид уникальным: желточный мешок для рыбьих яиц, наличие хвоста, 3-камерное сердце как у рептилии , 4-камерное сердце, двойной челюстной сустав рептилии, складки кожи жаберные щели , покрытие волос, наличие человеческих характеристик. Одним из аргументов креационистов против ископаемых свидетельств является идея о том, что датировка ископаемых может быть неточной. Датирование ископаемых производится с использованием углерода 14, но для того, чтобы оно имело ценность, количество C-14 всегда должно было быть постоянным.
Если бы интенсивность излучения в частности, космического излучения каким-либо образом отличалась, то система датирования C-14 была бы ошибочной. Ученые обнаружили окаменелости в различных слоях земли в соответствии с периодом времени, которому соответствовали организмы. Нижние слои содержали виды, связанные с началом Земли, в то время как верхние слои содержат более поздние и продвинутые виды, особенно млекопитающих. Эволюционисты считают, что эти результаты убедительно свидетельствуют в пользу эволюции. Креационисты утверждают, что причина того, что окаменелости распределены таким образом, как они есть, кроется в Великом потопе. Креационизм кратко все во Вселенной имеет Бога в качестве своей конечной причины; природа жизни на Земле является прямым результатом творческих действий Бога; альтернативным способом изложения той же идеи является: вселенная и все, что в ней есть, не могли бы возникнуть без того, чтобы высшее существо не заставило это произойти. Креационизм в значительной степени основан на религиозных верованиях. Гипотеза панспермии Греческий философ Анаксагор писал об этой идее в V веке до н. С тех пор другие ученые, в том числе британский астроном сэр Фредерик Хойл 1915—2001 , считали, что панспермия не только объясняет, как здесь возникла жизнь, но и предполагает, что процесс продолжает приносить микробы или другие формы жизни на Землю.
Определение 4 Панспермия — это теория о том, что жизнь может быть доставлена на Землю или любую другую планету путем переноса через космос метеоритами, кометами или астероидами. Панспермия затрагивает вопрос о том, как жизнь могла быть распределена по Галактике, а не о том, как на самом деле зародилась жизнь. Другие считают, что при наличии достаточного количества микробов в пылевом облаке некоторые могли бы выжить в космосе в спящем состоянии. Пример Тихоходки — это крошечные организмы, известные своей способностью выживать в самых суровых условиях, являются одним из примеров жизнеспособных организмов. Различные виды панспермии Литопанспермия.
Миф об абиогенезе - современная критика
К 1861 году ему, наконец, удалось утвердить биогенез как твердую теорию, а не спорную гипотезу. А панспермия не отрицает абиогенез, просто меняет его локализацию. В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения. Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. 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.
Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко
| Биогенез - Biogenesis - Википедия | Абиогенез, автотрофность, биогенез, коацерваты, открытые системы, первичная атмосфера Земли. |
| Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото | Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции. |
Основные сведения о происхождении жизни в биологии
| Абиогенез и естественный отбор | Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы. |
| Абиогенез. Верна ли его современная теория? - Живой Космос | две теории биологии, которые по-разному объясняют возникновение живых существ. |
| 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез — ЭкзаменТВ | Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. |
Основные сведения о происхождении жизни в биологии
Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. 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 — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле. Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез.
Абиогенез и биогенез - что это такое?
Таким образом, биогенез - это общепринятый в настоящее время феномен возникновения жизни. Ключевые области покрыты 1. Что такое абиогенез - Определение, явление, примеры 2. Что такое биогенез - Определение, явление, примеры 3. Каковы сходства между абиогенезом и биогенезом? В чем разница между абиогенезом и биогенезом? Даже после того, как Дарвин сосредоточился на происхождении видов, некоторые ученые пытались описать эволюцию с помощью абиогенеза. Гипотеза «Первозданного супа» 1924 г. Русский биохимик Александр Опарин предположил, что жизнь на Земле постепенно возникла из неживых веществ в результате последовательности химических реакций. Атмосферные газы примитивной земли были вызваны молнией и другими источниками энергии, чтобы вступить в реакцию друг с другом, образуя простые органические соединения мономеры. Эти соединения накапливались в «исконном бульоне» с высокими концентрациями в некоторых точках, таких как океанические жерла и береговые линии.
Последующая самосборка этих простых органических соединений сформировала сложные органические соединения полимеры , такие как углеводы и белки. Они, в свою очередь, могут сами организовываться в живые клетки. Рисунок 1: Александр Опарин справа в своей лаборатории Эксперимент Миллера-Юри 1953 Стэнли Миллер и Гарольд Юри провели эксперимент, пытаясь смоделировать условия примитивной земной атмосферы. На дне колбы кипятили воду, превращая ее в пар, а затем пар пропускали через устройство, соединяя с газами водорода, аммиака и метана.
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. Тем не менее, биогенез описывает, что жизнь возникла из уже существующих живых организмов путем размножения. Основное различие между абиогенезом и биогенезом заключается в возникновении жизни в каждом явлении.
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. Слева — варианты цепочек, образуемых при полимеризации органических молекул с участием карбокси-, гидрокси- и аминогрупп. В полипептидах есть только пептидные связи амидные через азот альфа-аминогруппы , в эфирах — только эфирные связи через кислород , депсипептиды сочетают в себе эфирные и амидные связи. Справа — предполагаемый переход от эфиров или депсипептидов к пептидам, обусловленный замещением эфирных связей на амидные. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS Итак, проведя реакцию полимеризации в смеси аминокислот и гидроксикислот, авторы приступили к изучению полученных продуктов. Для этого использовали метод масс-спектрометрии. Однако в экспериментальной реакции формировались и нелинейные продукты полимеризации, обусловленной участием в реакциях атомов азота боковых радикалов. И вот тут-то и выяснилось то, что, вероятно, дает ответ на поставленный вопрос: частота формирования «нежелательных» связей через боковые радикалы оказалась весьма низкой для стандартных белковых аминокислот, но гораздо более высокой для трех небелковых.
Изгиб в горловине препятствовал попаданию загрязняющих частиц в бульон, в то же время обеспечивая свободную диффузию воздуха. Тот факт, что фляга позволила проходить воздуху, был прорывом в дизайне, который, наконец, обратился к критикам Спалланцани. Колба Пастера оставалась свободной от бактериального роста до тех пор, пока колба оставалась в вертикальном положении. Чтобы показать, где были расположены загрязняющие элементы, он наклонил колбу достаточно, чтобы бульон выместил изгиб в гусиной шее; затем бульон быстро затуманивается при росте бактерий. Общее заблуждение Некоторые креационисты утверждают, что закон биогенеза подрывает эволюционную теорию и теорию о том, что вся жизнь возникла из неорганического материала миллиарды лет назад. Тем не менее, биогенез просто лишает законной силы теорию спонтанного поколения - он говорит о том, что может быть достигнуто в промежутках времени поколений, а не в течение тысяч поколений или миллионов лет. Теории о происхождении жизни принимают во внимание отсутствие хищников и очень различную химическую структуру атмосферы Земли в то время. Они также рассматривают, что может быть достигнуто за миллионы лет методом проб и ошибок. Ни один из них не рассматривается в законе биогенеза. Теория самопроизвольного рождения говорит о сложной жизни, которая кажется полностью сформировавшейся за несколько дней, и теориям происхождения постулата жизни потребовались миллионы лет проб и ошибок, чтобы сформироваться в условиях, которых больше нет на Земле.
Теория биогенеза
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.
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 [1,3,4].
Концепции биогенеза Идеи биогенеза базируются, в первую очередь, на термодинамическом и экологическом подходах к определению границы между живым и неживым.
Биогенез: теория и характеристика Согласно теории биогенеза, жизнь произошла от других уже существовавших форм жизни. Эту теорию поддержали несколько ученых, в том числе Франсиско Реди, Луи Пастер, Хаксли и Лаззаро Спалланцани; Все эти исследователи выделяются своим огромным вкладом в биологические науки. Однако теория биогенеза предполагает, что все живое кажется живым. Поэтому мы должны спросить себя, где и как появилась эта первая форма жизни? Чтобы добиться этого слабого - и замкнутого - аргумента, мы должны обратиться к теориям возникновения жизни.
Этот вопрос разрешили несколько исследователей, в том числе А. Опарин и Дж. Сначала мы обсудим эксперименты, которые подтвердили биогенез, а затем вернемся к этому вопросу. Эксперименты, подтвердившие теорию биогенеза Эксперименты, которые поддерживали спонтанное зарождение, не касались стерилизации используемого материала или хранения контейнера, в котором проводился эксперимент, закрытым. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что ошибочно интерпретировалось как спонтанное зарождение жизни. Эти исследователи думали, что они были свидетелями появления живых органических существ из безжизненной материи.
Среди наиболее известных экспериментов, которые сумели дискредитировать абиогенез, - работы Франческо Реди и Луи Пастера. Эксперименты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, который интересовался спонтанным зарождением 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 позволить воздуху проникать внутрь, 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 девятнадцатого века, ему удалось полностью устранить концепцию спонтанного зарождения. Эти свидетельства сумели убедить исследователей в том, что вся жизнь происходит от другого ранее существовавшего живого существа, и поддержали теорию биогенеза.
Абиогенез подробно описывает механизмы того, как это могло произойти. Материалы по теме: Луи Пастер: биография, изобретения, эксперименты и факты Абиогенез не спонтанное поколение Как абиогенез, так и спонтанное поколение предполагают, что жизнь может происходят из неживой материи, но детали двух совершенно разные.
В то время как абиогенез является достоверной теорией, которая не была опровергнута, самопроизвольная генерация является устаревшей верой, которая, как было показано, неверна. Эти две теории отличаются тремя основными способами. Теория абиогенеза утверждает, что: Теория самопроизвольной генерации утверждает, что: Раньше ученые верили в самозарождение, но сегодня даже широкая публика больше не верит, что мухи происходят из гнилого мяса, а мыши - из мусора. Некоторые ученые также задаются вопросом, является ли абиогенез действительной теорией, но они не смогли предложить лучшую альтернативу. Теоретические основы абиогенеза Как могла зародиться жизнь, впервые предложил русский ученый Александр Опарин в 1924 году, а затем - британский биолог Дж.
Холдейн в 1929 году. Оба предположили, что на ранней Земле была среда, богатая аммиаком, углекислым газом, водородом и углеродом, строительными блоками органических молекул. Ультрафиолетовые лучи и молнии обеспечили энергию для химических реакций, которые позволили бы этим молекулам соединиться. Типичная цепочка реакций будет проходить следующим образом: Хотя теория представляла непротиворечивые и заслуживающие доверия концепции, некоторые из этапов оказались трудными для выполнения в лабораторных условиях, которые пытались имитировать те, что на ранней Земле. Материалы по теме: Элементы нуклеиновых кислот Экспериментальная основа абиогенеза В начале 1950-х годов американский аспирант Стэнли Миллер и его советник по выпуску Гарольд Юри решили проверить теорию абиогенеза Опарина-Холдейна, воссоздав раннюю земную среду.
Как создаются клеточные мембраны? Липиды — это молекулы, которые составляют слой клеточной мембраны. Как стало ясно из эксперимента Миллера — Юри, липиды могут спонтанно образовываться при определенных атмосферных условиях. Они имеют гидрофильную и гидрофобную стороны. В то время как гидрофильная сторона может взаимодействовать с водой, гидрофобная сторона — нет, и поэтому они образуют кластеры в воде. Гидрофильная сторона, обращена наружу, а гидрофобная — внутрь. Это похоже на то, как масло в лавовой лампе никогда не смешивается с жидкостью. В липидном бислое молекулы ориентированы таким образом, что их полярные части направлены в сторону водной фазы и формируют две гидрофильные стороны, а неполярные «хвосты» формируют гидрофобную внутри бислоя.
Это препятствует прохождению воды между ними и образует мембрану клетки. Вода из клетки не выходит наружу, и вода снаружи клетки не проникает внутрь. Из-за структуры липида он может спонтанно собираться в бислой в присутствии воды. Зная все это, можно предположить, что некоторые из первых структур РНК были заключены в примитивную клетку, состоящую из липидного бислоя, заполненного водой, неорганическими и органическими молекулами. Эти примитивные клетки затем дали начало первым живым клеткам. Другие гипотезы Хотя научные доказательства абиогенеза являются авторитетной научной теорией, некоторые ученые сформулировали другие гипотезы для объяснения происхождения жизни на Земле. Одной из таких гипотез является панспермия , которая утверждает, что жизнь прибыла на Землю из космоса и, следовательно, возникла в других частях галактики.
Абиогенез и биогенез - что это такое?
В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения. Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности. Все многообразие точек зрения ученых-материалистов о происхождении живого на Земле без участия божественной силы сводится к двум противоположным позициям: биогенезу и абиогенезу. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности.
Разница между абиогенезом и биогенезом
- Возникновение жизни на Земле • Биология, Эволюция • Фоксфорд Учебник
- Особенности и теория биогенеза
- Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
- Разница между абиогенезом и биогенезом - Бизнес 2024
- 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез — ЭкзаменТВ
- Теория биогенеза и абиогенеза презентация
Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле
С новой силой разгорелись споры вокруг проблемы самозарождения в середине XIX в. Пуше повторил опыты предшественников и настаивал на том, что в присутствии «жизненной силы» возможно самозарождение микроорганизмов. Как уже говорилось, в разгар спора в том же 1859 г. Французская академия назначила специальную премию за окончательное разрешение вопроса о возможности самозарождения жизни. Эту премию в 1862 г.
Пастер провел эксперимент, соперничающий по своей простоте со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня о возражениях виталистов против опытов Спалланцани, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной S-образно изогнутой трубкой.
Споры микроорганизмов оседали на стенках тонкой S-образной трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождение микроорганизмов, хотя доступ воздуха а с ним и пресловутой «жизненной силы» был обеспечен. Витализму был нанесен сокрушительный удар. Блестящий экспериментатор, Пастер не был склонен к теоретизированию.
Он считал, что смог точным экспериментом разрушить безосновательные домыслы Пуше. Сама проблема возникновения жизни на Земле не слишком волновала Пастера. Выводы за него нередко делали другие. К числу тех, кто делал выводы за Пастера, принадлежал Д.
Писарев 1840—1868. В своей статье «Подвиги европейских авторитетов» 1865 Писарев с характерным для него жаром полемиста и блеском популяризатора науки обрушился на критиков концепции абиогенеза, на Л. Пастера, на членов комиссии Парижской академии, в состав которой входили такие крупные ученые, как зоолог, анатом и физиолог Анри Мильн-Эдвардс 1800—1885 , палеоботаник Адольф Броньяр 1801—1876 — сын одного из создателей геохронологии, уже упоминавшегося нами Александра Броньяра, физиолог Клод Бернар 1813—1878. Выступление Пастера и Французской академии против абиогенеза, т.
Мы видим, что... Когда мы видим, наконец, что академии, зараженные кумовством, непотизмом и предрассудками, превращаются в замкнутые касты жрецов, тогда мы начинаем понимать, до какой степени нелепо и непозволительно было бы с нашей стороны ссылаться на авторитеты в тех делах, в которых заинтересовано наше собственное, личное или общественное благосостояние»[212]. Эта цитата показывает, с какой остротой в России воспринимались в дарвиновский период споры о проблеме самозарождения жизни.
После контакта с океаном гидротермальные воды охлаждаются, а соединения железа, меди и никеля выпадают в осадок.
При дальнейшем остывании вод сульфиды цинка и марганца осаждаются на уже сформированный рельеф. Сульфиды цинка способны к фотохимическому восстановлению, поглощая ультрафиолет и фосфоресцируя. В таком состоянии возбуждённый электрон восстанавливает соединения диоксида углерода до муравьиной и других органических кислот, а при ультрафиолете восстанавливает азот до аммиака. При этом он защищает органические молекулы от ультрафиолета эффективней слоя воды в десятки метров.
Именно поэтому первые организмы могли укрываться в минеральных осадках, имея доступ к продуктам фотохимических реакций [1]. Осадки образуются из мелких частиц и имеют много пор. Подобные условия являются удобными для репликации органики из-за относительной изоляции. Откладывающиеся сульфидные минералы становятся катализаторами химических реакций для синтеза органических соединений [11].
Градиенты температур разделяют хиральные формы соединений. В таких условиях термодиффузии РНК и белки накапливаются в одной локации, например — в вышеупомянутых порах, где происходит концентрация в миллиарды раз [12]. Источниками достаточного количества этого вещества являются вулканы и горячие геотермальные источники. Они содержат фосфиты, пирофосфаты, или оксиды фосфора.
При растворении эти соединения дают молекулы в пригодной для сахарофосфатов и нуклеотидов форме. В условиях кипения минеральных вод растворённые соединения разделяются, поэтому часть испаряется с водой и выходит в грязевых котлах. В виду подобной сепарации металлов поднимающийся пар магмы содержит бораты, калий, натрий и соли молибдена в концентрации такой же, как в органической клетке. При добавлении гидроксиапатита в такую смесь на его поверхности откладывается рибоза [18][19], а соли молибдена превращают разветвлённые сахара в линейные, увеличивая синтез.
Почувствуйте, как густые и горячие знания стекают вам на шею, ведь грязевые котлы обогащены всеми вышеописанными ранее элементами [15], потому и представляются одними из самых вероятных мест появления жизни, имея несколько преимуществ сразу: Условия, богатые необходимыми микроэлементами; Источник тепла с постоянными условиями; Пористые минеральные осадки, работающие в качестве катализаторов и локации для репликации органических соединений; Испарение на местах при концентрации веществ, солей и кислот, где происходит образование цепочек РНК; Несколько путей получения органических молекул; Фотохимические реакции и расположенные рядом защищённые поры; Нагрев пор, где накапливаются нуклеотиды и РНК в высоких концентрациях. Нагрев происходил за счёт реакций в глубине твёрдых пород, поэтому метан и кислоты этих вод образуются абиогенно, а изотопный состав углерода в них такой же, как в углекислом газе [16]. В атмосфере древнего мира метан реагировал с азотом, водой и углекислым газом, образуя формальдегид. Соединения фотолиза метана не накапливались, а выпадали с дождём рис.
Синильная кислота и формальдегид растворимы в воде, поэтому они вымывались и на поверхность поступали формальдегид, цианамид и цианид — являющиеся прекурсорами для азотистых оснований и РНК [17]. Рисунок 2. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Реакция получения нуклеотидов с помощью таких соединений была получена в 2009 году в Манчестере, во время работы Д. Сазерленда и его коллег [20].
Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путём смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис. Сейчас придётся хрустеть коркой головного мозга, но чтобы было проще, обратимся к рисунку 3 ниже, который будет иллюстрировать ход реакций. Как можем видеть, первоначальные соединения представлены: цианоацетиленом, цианамидом, глицеральдегидом и гликольальдегидом. Рисунок 3.
Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата.
Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов.
Опарин 1894-1980 предположил, что в насыщенных высокомолекулярными соединениями растворах самопроизвольно образуются зоны повышенных концентраций коацерваты или коацерватные капли , которые обособлены от окружающей среды, но поддерживают с ней обмен. Теорию Опарина в 1929 году поддержал английский ученый Джон Холдейн 1892-1964 , и в науку прочно вошла теория коацерватов, которая предполагает самозарождение органических веществ на ранних этапах развития нашей планеты с уникальными физическими условиями. Доказательства гипотезы абиогенеза Поначалу доказать возможность самопроизвольного синтеза органических веществ из неорганических не представлялось возможным. Однако сегодня уже пройдены определенные этапы и получены результаты. А началось все в 1953 году, когда химики Стенли Миллер и Гарольд К.
Юри провели эксперимент с первичным бульоном среда, похожая на предбиотическую на Земле. Приток энергии до 60 тысяч В под давлением и при температуре 80 градусов по Цельсию привел к образованию жирных кислот, мочевины и нескольких аминокислот мономеров белка. А уже в 2008 году американские биологи создали «протоклетку» с мембраной, в 2011 году японские биологи опубликовали работы по созданию везикулы с оболочкой и способностью к делению. Шаткость позиций Не смотря на успехи биологов в экспериментальных попытках подтверждения теории Опарина-Холдейна о зарождении жизни на планете в коацерватах, всё же все полученные структуры далеки от строения живой клетки. Мировое сообщество не признает эти опыты как неоспоримое доказательство именно такого зарождения жизни. Как биогенез, так и абиогенез — это теории на сегодня не подтвержденные экспериментально.
Учитывая, что путь от неорганических молекул к живой клетке был долгим, со множеством развилок и остановок, ученым остается пока только строить гипотезы, как мог быть пройден данный путь. Но все эти гипотезы не доказывают, что все именно так и случилось на Земле много миллиардов лет назад. Вероятность совершенно невероятна Случайность возникновения живой клетки в первичном бульоне подсчитана математически. Британский математик Фред Холл с использованием современных компьютеров подсчитал вероятность случайного образования белка амебы. Напомним, что это при некоторых идеальных условиях. И это наводит на определенные размышления и дает аргументы сторонникам других теорий и концепций возникновения жизни на нашей планете.
Невероятное вероятно Но, как известно, все относительно.
Он приводит в качестве примеров самоорганизации несколько типов лазеров, нестабильности в гидродинамике, включая конвекцию, а также химические и биохимические колебания. В своем предисловии он упоминает происхождение жизни, но только в общих чертах: Спонтанное образование хорошо организованных структур из микробов или даже из хаоса - одно из самых захватывающих явлений и самых сложных проблем, с которыми сталкиваются ученые. Такие явления - это опыт нашей повседневной жизни, когда мы наблюдаем рост растений и животных. Думая о гораздо более крупных временных масштабах, ученые сталкиваются с проблемами эволюции и, в конечном итоге, происхождения живой материи. Когда мы пытаемся объяснить или понять в некотором смысле эти чрезвычайно сложные биологические явления, возникает естественный вопрос, могут ли процессы самоорганизации обнаруживаться в гораздо более простых системах неодушевленного мира. В последние годы становится все более и более очевидным, что существует множество примеров в физических и химических системах, где хорошо организованные пространственные, временные или пространственно-временные структуры возникают из хаотических состояний. Более того, как и в живых организмах, функционирование этих систем может поддерживаться только потоком энергии и вещества через них. В отличие от машин, созданных руками человека, которые предназначены для демонстрации особых структур и функций, эти структуры развиваются спонтанно - они самоорганизуются.... Множественные диссипативные структуры Эта теория постулирует, что отличительной чертой происхождения и эволюции жизни является микроскопическое диссипативное структурирование органических пигментов и их распространение по всей поверхности Земли.
Современная жизнь увеличивает производство энтропии Земли в ее солнечной среде, рассеивая ультрафиолетовые и видимые фотоны в тепло через органические пигменты в воде. Затем это тепло катализирует множество вторичных диссипативных процессов, таких как круговорот воды , океан и ветровые течения, ураганы и т. Самоорганизация с помощью диссипативных структур Илья Пригожин 1977c Физик XIX века Людвиг Больцман впервые осознал, что борьба за существование живых организмов идет не из-за сырья или энергия , но вместо этого имело отношение к производству энтропии , полученному в результате преобразования солнечного спектра в тепло этими системами. Таким образом, Больцман понял, что живые системы, как и все необратимые процессы , зависят от диссипации обобщенного химического потенциала для своего существования. В своей книге «Что такое жизнь» физик 20 века Эрвин Шредингер подчеркнул важность глубокого понимания Больцманом необратимой термодинамической природы живых систем, предполагая, что это были физика и химия, лежащие в основе происхождения и эволюция жизни.