новостей и на странице Марка на [1] (см. также [2]. На протяжении многих лет было разработано множество теорий, пытающихся выяснить происхождение живых существ, таких как абиогенез (самозарождение) и биогенез (Жизнь возникает из другой формы жизни). Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности.
Биогенез — определение, суть теории, примеры и сторонники
Ниже мы опишем две теории происхождения жизни, которые предшествовали теории биогенеза, чтобы получить историческую перспективу по этому вопросу. Теория особого творения Первоначально считалось, что жизнь была создана божественным творцом. Созданные формы были совершенными и неизменными. Это видение, основанное исключительно на религиозной мысли, стало перестать быть убедительным для исследователей того времени. Теория абиогенеза Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза.
Эта идея сохранялась учеными с греческих времен, а затем была видоизменена до 19 века. Было принято думать, что жизнь возникла из неживой материи. Таким образом, идея возникновения жизни из неодушевленной материи получила название «самозарождение». Среди наиболее ярких постулатов теории - происхождение таких животных, как улитки, рыбы и земноводные, из грязи.
Невероятно, но считалось, что мыши могли появиться из грязной одежды после того, как оставили их на улице примерно на три недели. То есть теория не ограничивалась происхождением жизни в древности. Это также предназначалось для объяснения происхождения современных органических существ, начиная с неодушевленных веществ. Биогенез: теория и характеристика Согласно теории биогенеза, жизнь произошла от других уже существовавших форм жизни.
Эту теорию поддержали несколько ученых, в том числе Франсиско Реди, Луи Пастер, Хаксли и Лаззаро Спалланцани; Все эти исследователи выделяются своим огромным вкладом в биологические науки. Однако теория биогенеза предполагает, что все живое кажется живым. Поэтому мы должны спросить себя, где и как появилась эта первая форма жизни? Чтобы добиться этого слабого - и замкнутого - аргумента, мы должны обратиться к теориям возникновения жизни.
Этот вопрос разрешили несколько исследователей, в том числе А. Опарин и Дж. Сначала мы обсудим эксперименты, которые подтвердили биогенез, а затем вернемся к этому вопросу.
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. Такая идея подтверждается современными научными открытиями и экспериментами, которые показывают, что жизнь может возникнуть только из жизни. Абиогенез же предполагает, что жизнь может возникнуть прямо из неживой материи, без участия живых организмов. Эта идея была популярна в прошлом, но с развитием науки и открытием законов биологии, абиогенез стал рассматриваться как маловероятное объяснение происхождения жизни.
Чем отличаются основные идеи биогенеза и абиогенеза? Основная идея биогенеза заключается в том, что жизнь возникает только из жизни. Это подтверждается наблюдениями и экспериментами, которые показывают, что все живые организмы произошли от предшествующих живых организмов. Биогенез поддерживается научными доказательствами и является основой современной биологии.
Абиогенез, в свою очередь, предполагает возможность возникновения жизни из неживой материи. Такая идея была популярна в прошлом, особенно вплоть до открытия микроорганизмов. Однако с появлением новых знаний и технологий, большинство ученых отвергают абиогенез как несостоятельную теорию. В целом, различие между биогенезом и абиогенезом заключается в понимании происхождения жизни.
Биогенез утверждает, что жизнь возникает только из жизни, в то время как абиогенез предполагает возможность возникновения жизни из неживой материи. Однако, биогенез является основным представлением в современной биологии и подтверждается множеством научных данных. Раздел 4: Доказательства биогенеза и абиогенеза Основное различие между абиогенезом и биогенезом заключается в представлении о том, как жизнь возникла. По теории абиогенеза жизнь возникла из неорганических веществ в результате химических реакций.
Эта идея подразумевает, что жизнь может возникнуть естественным путем без участия живых организмов.
Некоторые из этих ученых имеют докторскую степень по геологии, изучают геологическую летопись и летопись окаменелостей, и утверждают, что правильная интерпретация доказательств заключается в том, что земле действительно 6000 лет. По их мнению, массивная расщелина Большого каньона свидетельствует о том, что произошло сильное наводнение, как это описано в Библии в рассказе о Ное. Креационизм и изучение эволюции уже несколько десятилетий являются спорными дискуссиями, в результате которых многие люди оказываются на той или иной стороне. Возраст Земли Возраст Земли был спорным, сначала креационисты утверждали, что Земля началась с того, что Бог сначала сотворил небеса и землю.
Некоторые ученые утверждают, что планета уже обладала свойствами для поддержания жизни, с чем согласна Библия. Нигде в Библии не говорится и не предполагается, что у каждого вида было свое собственное творение. Точка зрения, которую решительно поддерживают креационисты, состоит в том, что все живые существа оставались неизменными с течением времени, Бог создал каждое существо точно таким, каким мы видим организмы сегодня. Когда Бог сотворил землю и все, что на ней, Бог сказал, что это хорошо. Креационисты утверждают, что если возникло что-то, что не было совершенным в глазах Бога, у Бога была сила уничтожить это, отсюда и причина потопа.
Бог сохранил хорошее и уничтожил плохое. Эволюционисты занимают иную позицию по этой теме жизни. Никакое упоминание об особом творении не связано с началом жизни. Сама земля обладала особыми свойствами для организации зарождения жизни. 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.
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. А кроме того, стандартные белковые аминокислоты в отличие от Orn и Dab отличились и отсутствием склонности к формированию лактамов — зацикленных соединений, возникающих в результате реакции кислотной и аминогруппы внутри одной и той же молекулы аминокислоты. Полученные данные приведены на рис. Результаты анализа продуктов реакции в разных смесях. ND — соединение не определялось в ходе исследование его выход был ниже порога чувствительности методики Таким образом, среди шести проанализированных катионных аминокислот, именно три стандартных белковых аминокислоты оказываются наиболее «удачными» кирпичиками для синтеза «правильных» полипептидов в условиях абиогенного синтеза. Интересно, что разница еще более увеличивалась, если в смесь добавляли сразу две аминокислоты, одна из которых — типично белковая, другая — небелковая.
Миф об абиогенезе - современная критика
Все самое интересное и актуальное по теме "Абиогенез". «Ответ пользователю @unawareof #христианскийтикток #вера #65доказательств #наукаибог #библия #биогенез #креационизм» от автора счастье в голове с композицией «Drivin» (исполнитель Willow Avalon). Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате размножения другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, как только атмосфера Земли приняла свой нынешний состав.
Основные этапы абиогенеза
Абиогенез биогенез зарождения жизни теории. Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом. это процесс, который позволил неживой материи стать живыми клетками в источнике всех других форм жизни. Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными. Креационизм, абиогенез и биогенез — основные концепции, которые по-разному трактуют начало жизни на планете. концепция, утверждающая, что между живой и неживой материей лежит непреодолимая преграда, а следовательно, всё живое может происходить лишь от живого.
Биогенез и абиогенез презентация
Так появились первые живые клетки — пробионты, или протобионты от др. Так закончилась химическая эволюция и наступило время биологической эволюции живой материи. Свернуть Узнать больше: вероятное начало биологической эволюции 9—11 кл. В начале биологической эволюции источником питания, вероятно, служили запасы органических веществ, созданных абиогенным путём. Первые клетки были, скорее всего, анаэробными осмотрофными гетеротрофами, поскольку атмосфера древней Земли не содержала кислорода, а «первичный бульон» отличался высокой концентрацией органических веществ. Протобионты не были способны производить вещества своих тел самостоятельно и поглощали их из «первичного бульона». Со временем запасы органических соединений, накопившиеся за миллионы лет в виде «бульона», истощились, и организмы были вынуждены начать синтез необходимых органических веществ из неорганических внутри клетки. Так появились автотрофные организмы — хемотрофы и фототрофы. Самые древние остатки живых существ принадлежат фотосинтезирующим организмам. Это окаменевшие цианобактериальные маты — строматолиты от др. Современные строматолиты на побережье Австралии а ; спил древнего строматолита б — видны слои, образованные микроорганизмами.
Жизнедеятельность фотосинтезирующих организмов вызвала накопление в атмосфере кислорода и появление озонового слоя. Количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, уменьшилось, это затрудняло абиогенный синтез органических веществ и их накопление в древнем океане. Но плотность организмов в водной среде увеличилась, поэтому часть гетеротрофов получила возможность перейти от осмотрофного питания к хищничеству, то есть поглощению других клеток. Молекулярный кислород ядовит для анаэробных организмов, а обитатели древней Земли были анаэробами. Учёные считают, что насыщение атмосферы кислородом стало первой глобальной экологической катастрофой, которая привела к вымиранию многих организмов. Выжившие приспособились, выработав системы защиты от действия кислорода, а некоторые научились использовать его для окисления органических веществ. Так появилось и распространилось кислородное дыхание, а анаэробные формы жизни сохранились только в тех местах, где наблюдается недостаток кислорода на дне океана, в воде горячих источников. Использование кислорода позволило получать дополнительную энергию по сравнению с бескислородным обменом веществ, поэтому аэробы получили конкурентное преимущество. Между разными группами организмов сформировались экологические связи: пищевые взаимоотношения хищников и жертв, выделение кислорода фотосинтетиками и поглощение его аэробами и др. Так появились первые экосистемы.
Постепенно благодаря спонтанным изменениям наследственного материала мутациям и процессу естественного отбора появились все живые организмы, существующие на Земле. Именно от аэробных организмов произошло большинство современных видов, а озоновый слой, поглощающий жёсткое ультрафиолетовое излучение, позволил жизни выйти на сушу. Свернуть Узнать больше: гипотеза о хемотрофах-первопроходцах 9—11 кл. В настоящее время учёные склоняются к тому, что первыми живыми организмами на Земле были не гетеротрофные, а хемотрофные прокариоты. Они жили на дне морей и окисляли неорганические соединения без участия кислорода, а полученную энергию использовали для синтеза органических веществ из углекислого газа. Гетеротрофы и фототрофы, согласно этой гипотезе, возникли позднее. Узнать больше: эксперименты Миллера — Юри и их последователей 9—11 кл. В середине ХХ в. Опарина и Дж. Холдейна получила экспериментальное подтверждение.
Установка состояла из двух колб «океана» и «атмосферы» , соединённых трубками. В «атмосферу» помещалось устройство, имитирующее молнии, — два электрода, между которыми периодически проходил разряд напряжением около 60 тыс. В «океане» вода периодически нагревалась до кипения. Установку заполнили газовой смесью, схожей по составу с атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом, аммиаком, азотом, сероводородом. Водорастворимые продукты реакций конденсировались в холодильнике и снова стекали в «океан». Установка Миллера-Юри. Через неделю после начала работы аппарата был исследован состав «океанической воды». В растворе было обнаружено некоторое количество простейших органических веществ муравьиная и молочная кислоты, мочевина , в том числе аминокислоты — глицин, аланин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Публикация данных эксперимента Миллера — Юри вызвала огромный интерес. Другие учёные стали повторять этот опыт и обнаружили, что видоизменение условий даёт возможность получать другие продукты реакции: четырёх- и пятиуглеродные сахара, жирные кислоты, альдегиды.
Если добавить в реакционную смесь цианиды или синильную кислоту, то можно получить пуриновые основания — аденин и гуанин. К 2008 г. Свернуть Узнать больше: проблемы гипотезы абиогенеза 9—11 кл. Этот материал будет полезен тем, кто готовится к олимпиадам. Проблема сложности известных самовоспроизводящихся систем Даже самые примитивные современные прокариотические клетки очень сложно устроены. Они имеют геном из миллионов нуклеотидов, кодирующий тысячи белков. Для работы генома требуются молекулярные машины синтеза белка рибосомы , синтеза ДНК ферменты и белки репликационной вилки , энергоснабжения ферменты гликолиза. Науке неизвестны биологические системы проще бактериальной клетки, способные к самостоятельному воспроизведению. Механизм воспроизведения вирусных частиц проще, но они не способны к самостоятельному самокопированию: вирусы размножаются только в живых клетках. Приблизительная оценка времени, необходимого для случайного образования сложно устроенной первой клетки из смеси органических веществ, превосходит время существования Земли, а по некоторым оценкам — даже возраст Вселенной.
Проблема хиральной чистоты Все известные в настоящее время живые организмы содержат только определённые оптические изомеры аминокислот и сахаров: L-аминокислоты и D-сахара. Противоположные изомеры встречаются в клетках крайне редко, например в клеточной стенке бактерий. Это свойство живых систем называется хиральной чистотой. Она поддерживается за счёт пространственного соответствия молекул ферментов биологических катализаторов химических реакций только одному из оптических изомеров. В неживых системах большинство химических реакций протекает с участием изомеров обеих форм с равной вероятностью. Проблема отсутствия восстановителя в первичной атмосфере По данным современной науки, концентрации водорода и угарного газа в атмосфере древней Земли были незначительными. Изучение газов, заключённых в пузырьках древнейших магматических пород, позволило уточнить состав древней атмосферы. Экспериментально показано также, что такой состав газовой смеси приводит к малой эффективности процесса синтеза органических веществ из-за отсутствия восстановителей. Свернуть Узнать больше: гипотеза РНК-мира 9—11 кл. РНК-мир, по мнению современных учёных, мог быть первым этапом возникновения жизни на Земле.
РНК — единственные известные молекулы, способные выполнять функцию хранения генетической информации и катализа химических реакций.
Теория панспермии: Согласно этой теории, жизнь была занесена из космоса Вероятно попадание организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью,потому что есть данные о высокой устойчивости некоторых организмов к вакууму, радиации, низким температурам Гипотеза не объясняет возникновение жизни в целом, а лишь объясняет появление её на нашей планете. Абиогенез: 1. Теория самопроизвольного зарождения жизни: Сторонники этой теории Аристотель считали, что есть все необходимые условия для зарождения жизни из неживого лягушки могут родиться из ила, моль-из пыли 2.
В конце концов, простые органические соединения были сформированы и связаны с образованием сложных молекул, таких как аминокислоты. Аминокислоты являются строительными блоками белков, которые составляют основу органических процессов. Аминокислоты могли бы объединиться в белковые цепи. Эти белки могли стать самовоспроизводящимися и сформировать основу для простых форм жизни. Такой процесс не может иметь место на Земле сегодня, потому что необходимые условия больше не существуют.
Создание органических молекул предполагает наличие теплого бульона, который содержит вещества, необходимые для появления этих органических молекул. Элементы и простые соединения, такие как водород, углерод, фосфаты и сахара, должны присутствовать вместе. Подобные условия могли существовать 3,5 миллиона лет назад, когда считалось, что жизнь на Земле началась. 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.
Далее коллоиды сливаются между собой и образуются коацерваты процесс называется коацервацией.
Коллоидный состав коацервата зависел от состава среды, в которой он образовывался. В разных водоемах древней Земли образовывались разные по химическому составу коацерваты. Какие-то из них были более устойчивыми и могли в определенной степени осуществлять избирательный обмен веществ с окружающей средой. Происходил своего рода биохимический естественный отбор. Коацерваты способны избирательно поглощать из окружающей среды некоторые вещества и выделять в нее некоторые продукты протекающих в них химических реакций. Это напоминает обмен веществ. По мере накопления веществ коацерваты росли, а при достижении критических размеров распадались на части, каждая из которых сохраняла черты исходной организации. В самих коацерватах могли происходить химические реакции.
При поглощении коацерватами ионов металлов могли образовываться ферменты. В процессе эволюции остались лишь такие системы, которые были способны к саморегуляции и самовоспроизведению. Это знаменовало наступление следующего этапа происхождения жизни — возникновение протобионтов по некоторым источникам это то же самое, что коацерваты — тел, имеющие сложный химический состав и ряд свойств живых существ. Протобионты можно рассматривать как наиболее устойчивые и удачно получившиеся коацерваты. Мембрана могла образоваться следующим образом. Жирные кислоты соединялись со спиртами и образовывали липиды. Липиды формировали пленки на поверхности водоемов. Их заряженные головки обращены в воду, а неполярные концы — наружу.
Плавающие в воде белковые молекулы притягивались к головкам липидов, в результате чего образовывались двойные липопротеиновые пленки. От ветра такая пленка могла изгибаться, и образовывались пузырьки. В эти пузырьки могли быть случайно захвачены коацерваты. Когда такие комплексы снова оказывались на поверхности воды, то покрывались уже вторым липопротеиновым слоем за счет гидрофобных взаимодействий, обращенных друг к другу неполярных концов липидов. Общая схема мембраны сегодняшних живых организмов представляет собой два слоя липидов внутри и два слоя белков, расположенных по краям. Но за миллионы лет эволюции произошло усложнение мембраны за счет включения белков, погруженных в липидный слой и пронизывающих его, выпячивание и впячивание отдельных участков мембраны и др. В коацерваты или протобионты могли попадать уже существующие молекулы нуклеиновых кислот, способные к самовоспроизведению. Далее в некоторых протобионтах могла произойти такая перестройка, что нуклеиновая кислота стала кодировать белок.
Теория биогенеза и абиогенеза презентация
Эти сгустки Опарин назвал коацерватными каплями, или коацерватами от лат. Такое состояние древнего океана учёный назвал «первичным бульоном», имея в виду его насыщенность органическим веществом, создавшимся абиогенным путём. Схема образования коацерватных капель. Позднее экспериментально было доказано, что липиды склонны к самопроизвольному образованию однослойных на поверхности воды и двухслойных в толще воды жировых плёнок. Плёнки, напоминающие бислой цитоплазматической мембраны, могли окружать сгустки, состоящие из белковых молекул пептидов и других органических веществ. Цитоплазматическая мембрана современных клеток — двойной слой липидов.
Для дальнейшей эволюции жизни важны были те коацерваты, которые содержали в себе белково-нуклеиновые комплексы. Биологические мембраны, организовавшиеся на основе жировых плёнок, обеспечивали коацерватам защиту и независимое существование, создавая упорядоченность биохимических процессов. Такие сложные коацерватные капли были способны поглощать вещества из окружающей среды. Если в коацерватные капли попадали катализаторы например, ферменты , то в них происходили химические реакции, в том числе полимеризация мономеров, поступающих из внешней среды. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и массе.
В дальнейшем сохранялись только те простейшие живые структуры, которые были способны к саморегуляции и самовоспроизводству. Так появились первые живые клетки — пробионты, или протобионты от др. Так закончилась химическая эволюция и наступило время биологической эволюции живой материи. Свернуть Узнать больше: вероятное начало биологической эволюции 9—11 кл. В начале биологической эволюции источником питания, вероятно, служили запасы органических веществ, созданных абиогенным путём.
Первые клетки были, скорее всего, анаэробными осмотрофными гетеротрофами, поскольку атмосфера древней Земли не содержала кислорода, а «первичный бульон» отличался высокой концентрацией органических веществ. Протобионты не были способны производить вещества своих тел самостоятельно и поглощали их из «первичного бульона». Со временем запасы органических соединений, накопившиеся за миллионы лет в виде «бульона», истощились, и организмы были вынуждены начать синтез необходимых органических веществ из неорганических внутри клетки. Так появились автотрофные организмы — хемотрофы и фототрофы. Самые древние остатки живых существ принадлежат фотосинтезирующим организмам.
Это окаменевшие цианобактериальные маты — строматолиты от др. Современные строматолиты на побережье Австралии а ; спил древнего строматолита б — видны слои, образованные микроорганизмами. Жизнедеятельность фотосинтезирующих организмов вызвала накопление в атмосфере кислорода и появление озонового слоя. Количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, уменьшилось, это затрудняло абиогенный синтез органических веществ и их накопление в древнем океане. Но плотность организмов в водной среде увеличилась, поэтому часть гетеротрофов получила возможность перейти от осмотрофного питания к хищничеству, то есть поглощению других клеток.
Молекулярный кислород ядовит для анаэробных организмов, а обитатели древней Земли были анаэробами. Учёные считают, что насыщение атмосферы кислородом стало первой глобальной экологической катастрофой, которая привела к вымиранию многих организмов. Выжившие приспособились, выработав системы защиты от действия кислорода, а некоторые научились использовать его для окисления органических веществ. Так появилось и распространилось кислородное дыхание, а анаэробные формы жизни сохранились только в тех местах, где наблюдается недостаток кислорода на дне океана, в воде горячих источников. Использование кислорода позволило получать дополнительную энергию по сравнению с бескислородным обменом веществ, поэтому аэробы получили конкурентное преимущество.
Между разными группами организмов сформировались экологические связи: пищевые взаимоотношения хищников и жертв, выделение кислорода фотосинтетиками и поглощение его аэробами и др. Так появились первые экосистемы. Постепенно благодаря спонтанным изменениям наследственного материала мутациям и процессу естественного отбора появились все живые организмы, существующие на Земле. Именно от аэробных организмов произошло большинство современных видов, а озоновый слой, поглощающий жёсткое ультрафиолетовое излучение, позволил жизни выйти на сушу. Свернуть Узнать больше: гипотеза о хемотрофах-первопроходцах 9—11 кл.
В настоящее время учёные склоняются к тому, что первыми живыми организмами на Земле были не гетеротрофные, а хемотрофные прокариоты. Они жили на дне морей и окисляли неорганические соединения без участия кислорода, а полученную энергию использовали для синтеза органических веществ из углекислого газа. Гетеротрофы и фототрофы, согласно этой гипотезе, возникли позднее. Узнать больше: эксперименты Миллера — Юри и их последователей 9—11 кл. В середине ХХ в.
Опарина и Дж. Холдейна получила экспериментальное подтверждение. Установка состояла из двух колб «океана» и «атмосферы» , соединённых трубками. В «атмосферу» помещалось устройство, имитирующее молнии, — два электрода, между которыми периодически проходил разряд напряжением около 60 тыс. В «океане» вода периодически нагревалась до кипения.
Установку заполнили газовой смесью, схожей по составу с атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом, аммиаком, азотом, сероводородом. Водорастворимые продукты реакций конденсировались в холодильнике и снова стекали в «океан». Установка Миллера-Юри. Через неделю после начала работы аппарата был исследован состав «океанической воды». В растворе было обнаружено некоторое количество простейших органических веществ муравьиная и молочная кислоты, мочевина , в том числе аминокислоты — глицин, аланин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты.
Публикация данных эксперимента Миллера — Юри вызвала огромный интерес. Другие учёные стали повторять этот опыт и обнаружили, что видоизменение условий даёт возможность получать другие продукты реакции: четырёх- и пятиуглеродные сахара, жирные кислоты, альдегиды. Если добавить в реакционную смесь цианиды или синильную кислоту, то можно получить пуриновые основания — аденин и гуанин. К 2008 г. Свернуть Узнать больше: проблемы гипотезы абиогенеза 9—11 кл.
Этот материал будет полезен тем, кто готовится к олимпиадам. Проблема сложности известных самовоспроизводящихся систем Даже самые примитивные современные прокариотические клетки очень сложно устроены. Они имеют геном из миллионов нуклеотидов, кодирующий тысячи белков. Для работы генома требуются молекулярные машины синтеза белка рибосомы , синтеза ДНК ферменты и белки репликационной вилки , энергоснабжения ферменты гликолиза. Науке неизвестны биологические системы проще бактериальной клетки, способные к самостоятельному воспроизведению.
Механизм воспроизведения вирусных частиц проще, но они не способны к самостоятельному самокопированию: вирусы размножаются только в живых клетках.
Аристотель 384—322 гг. Согласно этой гипотезе, определённые «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворённом яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете , тине и гниющем мясе. Вплоть до XIX века в научной среде существовало представление о «жизненной силе» — некой всепроникающей субстанции, заставляющей зарождаться живое из неживого лягушек — из болота, личинок мух — из мяса, червей — из почвы и т. Известный учёный Ван Гельмонт описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот. В 1668 году итальянский биолог и врач Франческо Реди подошёл к проблеме возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе — это личинки мух.
Проведя ряд экспериментов , он получил данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни концепция биогенеза. В горшочках с мясом, накрытых марлей, мухи не заводились. Эти эксперименты, однако, не привели к отказу от идеи самозарождения, и хотя эта идея несколько отошла на задний план, она продолжала оставаться главной версией зарождения жизни. В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергли спонтанное зарождение мух, первые микроскопические исследования Антони ван Левенгука усилили эту теорию применительно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюдения под микроскопом давали пищу обеим теориям. В 1860 году этой проблемой занялся французский химик Луи Пастер. Однако Пастер не ставил перед собой вопрос о происхождении жизни. Он интересовался проблемой самозарождения микробов в связи с возможностью борьбы с инфекционными заболеваниями. Если «жизненная сила» существует, то бороться с болезнями бессмысленно: сколько микробов ни уничтожай, они самозародятся вновь. Если же микробы всегда приходят извне, тогда есть шанс.
Учёный кипятил в воде различные среды, в которых могли бы образоваться микроорганизмы. При дополнительном кипячении микроорганизмы и их споры погибали. Пастер присоединил к S-образной трубке запаянную колбу со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипячённая питательная среда оставалась стерильной, в ней не обнаруживалось зарождения жизни, несмотря на то, что доступ воздуха и «жизненной силы» был обеспечен. Вывод: «жизненной силы» не существует, и в настоящее время микроорганизмы не самозарождаются из неживого субстрата.
Окен заключил «Зарождение» словами: Nullum vivum ex ovo!
Нет живого не из яйца! Все живое от живого. 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.
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. 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. Основные свойства и признаки жизни: активное противостояние процессам разрушения термодинамические аспекты ; соподчинение биологических систем, наличие устойчивых динамических связей между биологическими объектами системные аспекты.
Жизнь возникает не на Земле, а во Вселенной. Тогда биосфера Земли есть конкретное проявление живой части Космоса в земных условиях. Такие теории происхождения жизни называются космическими. Таким образом, концепции биогенеза объединяют, в основном, космоцентрические физические гипотезы происхождения жизни. С этой точки зрения, биосфера Земли есть конкретное проявление живой части Космоса в земных условиях [9].
Реди была доказана невозможность самозарождения жизни на Земле в современных условиях. В течение 100 последних лет это направление развивали многие известные ученые: С. Аррениус, Х. Гюйгенс, Л. Пастер, П.
Кюри, В. Вернадский, Ф.
Абиогенез и естественный отбор
Биогенез и абиогенез Параграф 52. Термин биогенез был придуман Генри Чарльтон Бастиан означать создание формы жизни из неживых материалов; тем не мение, Томас Генри Хаксли выбрал термин абиогенез и пересмотрели биогенез жизни, возникшей из существовавшей ранее жизни.[4]. Абиогенез, процесс, посредством которого жизнь возникает в результате размножения другой жизни, вероятно, предшествовал биогенезу, который стал невозможен, как только атмосфера Земли приобрела свой нынешний состав.
Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
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. Полученную смесь подвергали искровому разряду 50 000 вольт.
Затем смесь охлаждали и собирали образовавшееся смолообразное вещество. Они нашли строительные блоки жизни, такие как аминокислоты, в смолоподобном веществе. Рисунок 2: Эксперимент Миллера-Юри Этот эксперимент продемонстрировал, как органические соединения образуются спонтанно; таким образом, он решительно поддерживает гипотезу об изначальном супе Опарина.
Но кислородный газ, присутствующий на исконной земле, может препятствовать образованию органических соединений. Но в 1950-х годах ученые считали, что на изначальной Земле было очень мало кислорода. Однако геологические данные свидетельствуют о том, что в ранней атмосфере присутствовало значительное количество кислорода.
Таким образом, если бы газы использовались в правильных пропорциях в качестве начальной атмосферы, аминокислоты могли бы не образовываться в колбе. Что такое биогенез Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из ранее существовавшей живой материи.
Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди, Абиогенез a - отрицание - теория возникновения живых существ из веществ неорганической природы Аристотель, Эмпедокл, А. Опарин Слайд 3 Теории возникновения жизни Креационизм - концепция, согласно которой основные формы органического мира жизнь , человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом. Гипотеза самозарождения — спонтанное появление живых существ из неживой материи.
Однако в настоящее время известно, что эта жизненная сила, по сути, является химической реакцией органических соединений. Теория перестала иметь смысл в исследованиях ученого Франческо Рейде, который смог доказать, что личинки, обнаруженные в разлагающихся трупах, не возникли спонтанно.
Из эксперимента с органическим веществом в процессе разложения Рейде удалось продемонстрировать, что найденные личинки произошли из яиц мух, которые приблизились к разлагающейся плоти. Защитники абиогенеза Аристотель, Исаак Ньютон, Святой Августин и Рене Декарт являются примерами философов и исследователей, которые верили и влияли на теорию абиогенеза. Узнайте больше об Абиогенезе. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом.
Так как же разрешить этот очевидный парадокс?
Ранняя атмосфера Земли сильно отличалась от нынешней. Концентрация кислорода была чрезвычайно низкой, наблюдались молнии, вулканическая активность, постоянная бомбардировка метеоритами и приход ультрафиолетового излучения был более интенсивным. В этих условиях могла произойти химическая эволюция, которая по прошествии значительного периода времени привела к появлению первых форм жизни. Ссылки Бергман, Дж. Почему абиогенез невозможен.
Ежеквартальный журнал Creation Research Society, 36 4. Просс, А. Происхождение жизни: что мы знаем, что можем знать и чего никогда не узнаем. Открытая биология, 3 3 , 120190. Садава Д.
Жизнь: наука биология. Panamerican Medical Ed. Саган, К. О терминах «биогенез» и «абиогенез». Истоки жизни и эволюция биосфер, 5 3 , 529—529.
Шмидт, М. Ксенобиология: новая форма жизни как высший инструмент биобезопасности. Биологические исследования, 32 4 , 322—331. Серафино, Л.
Биогенез - Biogenesis
В теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с ранее существовавших живых существ. Биогенез и абиогенез Параграф 52. теория, утверждающая, что всё живое происходит только от живого (Ю. Либих, Л. Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди,)Абиогенез (a - отрицание) - теория возникновения.