Абиогенез это – определение и тест

Абиогенез

Возникнове́ние жи́зни, или абиогене́з (от греч. а — отрицательная частица, био-… и … -генез ), — процесс превращения неживой природы в живую. В узком смысле слова под абиогенезом также понимают образование органических соединений, распространённых в живой природе, вне организма без участия ферментов [1] . Альтернативой зарождению жизни на Земле является панспермия.

Согласно современным моделям, на Земле жизнь возникла около 4,1—3,8 млрд лет назад, притом что сама планета сформировалась примерно 4,5 миллиарда лет назад [2] [3] . Древнейшие известные ископаемые строматолиты имеют возраст 3,7 миллиарда лет [4] .

В разное время относительно возникновения жизни на Земле выдвигались следующие теории:

  • Теория самозарождения
  • Теория стационарного состояния жизни
  • Теория «первичного бульона»

Самозарождение жизни

Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне, Индии и Древнем Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384—322 гг. до н. э.), которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарождения жизни. 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.

С распространением христианства теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести, но эта идея всё продолжала существовать где-то на заднем плане в течение ещё многих веков [ источник не указан 3248 дней ] .

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. д.). 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. [5] Своими опытами он доказал, что бактерии вездесущи, и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом. 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. [6] [7]

Однако этот эксперимент вовсе не доказывает, что живое вообще никогда не может самозарождаться из неживого. Эксперимент Пастера доказывает лишь невозможность зарождения микроорганизмов конкретно в тех питательных средах, которые он использовал, при весьма ограниченном диапазоне условий и в течение коротких промежутков времени. Но он не доказывает невозможность самозарождения жизни в течение сотен миллионов лет химической эволюции, в самых разных средах и при разных условиях (особенно при условиях ранней Земли: в бескислородной атмосфере, наполненной метаном, углекислым газом, аммиаком и циановодородом, при пропускании электрических разрядов и т. д.). Этот эксперимент в принципе не может касаться вопроса об изначальном зарождении жизни хотя бы потому, что в своих опытах Пастер использовал мясные и дрожжевые бульоны (а также мочевину и кровь) [5] , а до зарождения жизни не было ни дрожжей, ни мяса. И тем более эксперимент Пастера никак не опровергает современные научные теории и гипотезы о зарождении жизни в глубоководных горячих гидротермальных источниках, в геотермальных источниках, на минеральных кристаллах, в космическом пространстве, в протопланетной туманности, из которой сформировалась Солнечная система, и в тому подобных местах.

Читайте также:
5 фактов о цветочной анатомии. Анатомия цветов

Теория стационарного состояния

Без сносок сложно определить, из какого источника взято каждое отдельное утверждение. Вы можете улучшить статью, проставив сноски на источники, подтверждающие информацию. Сведения без сносок могут быть удалены. (30 сентября 2020)

Согласно теории стационарного состояния, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.

Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетарных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учёте скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ≈4,6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза не рассматривается академической наукой.

Сторонники этой гипотезы не признают, что наличие или отсутствие определённых ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистепёрых рыб — латимерию. По палеонтологическим данным кистепёрые вымерли в конце мелового периода. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистепёрых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми остатками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, её сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определённом пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков. Теория стационарного состояния представляет собой только исторический или философский интерес, так как выводы этой теории противоречат научным данным.

Теория Опарина — Холдейна

В 1924 году будущий академик Опарин опубликовал статью «Происхождение жизни», которая в 1938 году была переведена на английский и возродила интерес к теории самозарождения. Опарин предположил, что в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации, которые относительно отделены от внешней среды и могут поддерживать обмен с ней. Он назвал их коацерватные капли, или просто коацерваты. Согласно его теории, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:

  • Возникновение органических веществ
  • Возникновение белков
  • Возникновение белковых тел

Астрономические исследования показывают, что как звёзды, так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. Наряду с металлами и их оксидами в нём содержались водород, аммиак, вода и простейший углеводород — метан.

Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента появления первичного океана (бульона). В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы.

Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты, но и другие органические вещества. [8] [9] Согласно теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование коацерватных капель. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала чёткие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты.

Коацерватные капли также могли возникать при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под оптическим микроскопом капли.

Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении в коацерватные капли различных катализаторов (в том числе и ферментов) в них происходили различные реакции, в частности полимеризация поступающих из внешней среды мономеров. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты могли расти, размножаться, осуществлять обмен веществ.

Далее коацерватные капли подвергались естественному отбору, что обеспечило их эволюцию.

Подобные взгляды также высказывал британский биолог Джон Холдейн.

Проверил теорию Стэнли Миллер в 1953 году в эксперименте Миллера — Юри. Он поместил смесь H2O, NH3, CH4, CO2, CO в замкнутый сосуд и стал пропускать через неё электрические разряды (при температуре 80°С). Оказалось, что образуются аминокислоты [10] . Позднее в разных условиях были получены также сахара и нуклеотиды [8] . Он сделал вывод, что эволюция может произойти при фазовообособленном состоянии из раствора (коацерватов). Однако такая система не может сама себя воспроизводить.

Читайте также:
Активный иммунитет - определение и примеры

Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путём случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. Однако было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путём, и они могли вступить в симбиоз с «живыми растворами» — колониями самовоспроизводящихся молекул РНК, среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назвать организмом [11] .

Однако Ричард Докинз в своём «Эгоистичном гене», где он излагает геноцентрический взгляд на эволюцию [en] , предположил, что в первичном бульоне возникли не коацерватные капли, а первые молекулы-репликаторы, способные создавать копии самих себя. Такой молекуле было достаточно возникнуть единожды и копировать себя в дальнейшем, используя органические соединения из окружающей среды (насыщенного органикой «бульона»). Сразу после появления репликатора, он стал распространять свои копии по всем морям, пока более мелкие молекулы, которые стали «строительными блоками», не стали дефицитными, что вынудило первичные репликаторы бороться за выживание друг с другом и эволюционировать.

Зарождение жизни в горячей воде

Гипотезу о возникновении жизни вблизи подводных вулканов высказал Л. М. Мухин в начале 1970-х [12] . Научные исследования показывают, что зарождение жизни в минеральной воде и, в особенности, гейзерах наиболее вероятно [13] . В 2005 году академик Юрий Викторович Наточин высказал предположение, отличное от общепринятой концепции возникновения жизни в море, и аргументировал гипотезу, согласно которой средой возникновения протоклеток были водоёмы с преобладанием ионов К + , а не морская вода с доминированием ионов Na + [14] . В 2009 г. Армен Мулкиджанян [d] и Михаил Гальперин на основе анализа содержания элементов в клетке также пришли к выводу, что, вероятно, жизнь зародилась не в океане [15] . Дейвид Уард доказал, что в горячей минеральной воде появились и сейчас образуются строматолиты [16] . Самые древние строматолиты были обнаружены в Гренландии. Их возраст насчитывает 3,5 миллиарда лет. В 2011 г. Тадаси Сугавара создал протоклетку в горячей воде [17] . Исследования Мари-Лор Пон минерала серпентина в геологической формации Исуа, Гренландия, в 2011 г. показали, что жизнь могла зародиться и в грязевых вулканах [18] . Лауреат Нобелевской премии биолог Джек Шостак отметил, что мы можем легче представить себе накопление органических соединений в первичных озёрах, чем в океане. Такого же мнения группа учёных под руководством Евгения Кунина [19] .

Химическая эволюция или пребиотическая эволюция — первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические, пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу развёртывания процессов самоорганизации, свойственных всем относительно сложным системам, к которым относится большинство углеродосодержащих молекул.

Также этими терминами обозначается теория возникновения и развития тех молекул, которые имеют принципиальное значение для возникновения и развития живого вещества.

Генобиоз и голобиоз

В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни:

Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического а.

Голобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.

Мир РНК как предшественник современной жизни

К XXI веку теория Опарина—Холдейна, предполагающая изначальное возникновение белков, практически уступила место [20] современной гипотезе мира РНК [21] . Толчком к её разработке послужило открытие рибозимов — молекул РНК, обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК, то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков и ДНК, а прообразом их мог стать автокаталитический цикл, образованный рибозимами, способными катализировать синтез своих собственных копий [22] . Сахара, необходимые для синтеза РНК, в частности, рибоза, обнаружены в метеоритах и наверняка присутствовали в то время на Земле [21] .

Мир полиароматических углеводородов как предшественник мира РНК

Гипотеза мира полиароматических углеводородов пытается ответить на вопрос, как возникли первые РНК, предлагая вариант химической эволюции от полициклических ароматических углеводородов до РНК-подобных цепочек.

Читайте также:
Брюшная полость - определение, органы

Панспермия

Согласно теории панспермии, предложенной Ю. Либихом, в 1865 году немецким учёным Германом Эбергардом Рихтером и окончательно сформулированной шведским учёным Аррениусом в 1895 году, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа.

Фрэнсис Крик и Лесли Оргел предложили в 1973 году другой вариант — управляемую панспермию, то есть намеренное «заражение» Земли (наряду с другими планетными системами) микроорганизмами, доставленными на непилотируемых космических аппаратах развитой инопланетной цивилизацией, которая, возможно, находилась перед глобальной катастрофой или же просто надеялась произвести терраформирование других планет для будущей колонизации [23] . В пользу своей теории они привели два основных довода — универсальность генетического а (известные другие вариации а используются в биосфере гораздо реже и мало отличаются от универсального) и значительную роль молибдена в некоторых ферментах. Молибден — очень редкий элемент для всей Солнечной системы. По словам авторов, первоначальная цивилизация, возможно, обитала возле звезды, обогащённой молибденом.

Против возражения о том, что теория панспермии (в том числе управляемой) не решает вопрос о зарождении жизни, они выдвинули следующий аргумент: на планетах другого неизвестного нам типа вероятность зарождения жизни изначально может быть намного выше, чем на Земле, например, из-за наличия особенных минералов с высокой каталитической активностью.

В 1981 году Ф. Крик написал книгу «Life itself: its origin and nature» [24] , в которой он более подробно, чем в статье, и в популярной форме излагает гипотезу управляемой панспермии.

Академик РАН А. Ю. Розанов, глава комиссии по астробиологии в Российской академии наук, считает, что жизнь на Землю была занесена из космоса [25] .

Абиогенез

Печать

Абиогенез – это создание органических молекул силами, отличными от живых организмов. В то время как организмы могут создавать углеродно-углеродные связи относительно легко благодаря ферментам, чтобы сделать это в противном случае требует больших затрат энергии. В начале истории науки этот факт был использован для оспаривания эволюции, поскольку он не мог быть понят, как органические молекулы могут быть получены из неорганических источников. Теория абиогенеза как эволюционная теория получила большое признание, когда Стэнли Миллер провел свой знаменитый эксперимент, пытаясь доказать неорганическое начало жизни.

Миллер объединил различные газы, которые, однако, существовали на самых ранних стадиях Земли. Эти газы были совмещены в камере, и сотрясены с большим количеством электричества на недели одновременно. После суда Миллер проанализировал образцы. Он обнаружил, что молекулы начали процесс объединения в более продвинутые молекулы. Миллер предположил, что в течение миллиардов лет эти молекулы могли объединяться в самореплицирующиеся версии, такие как РНК и ДНК. Дальнейшие лабораторные эксперименты подтвердили эти результаты в последующие десятилетия. Несколько очень точных экспериментов предоставили достаточно доказательств того, что многие молекулярные структуры клеток могут быть созданы из неорганических растворов с подачей энергии. Таким образом синтезированы полипептиды (белки) и РНК.

Синтезе белков и РНК в лаборатории является важной частью доказательства абиогенеза теория. Однако абиогенез этих молекул может привести к самовоспроизводящимся молекулам РНК. Как белки, так и молекулы РНК, как известно, действуют как катализаторы. Эти молекулы, производимые абиогенеза, может стать катализатором важных реакций, которые могут привести к репликации РНК и производственного комплексов, таких как рибосома, которые переводят белки из РНК Сообщений. Образование этих двух молекул через абиогенез доказывает, что первые шаги в теории абиогенеза могли бы иметь место. Из-за большого количества используемой энергии некоторые ученые утверждают, что теория абиогенеза не учитывает количество молнии и других источников энергии в ранней атмосфере.

Теория Абиогенеза

Теория абиогенеза-это теория о том, что вся жизнь началась с неорганических молекул, которые рекомбинировали по-разному из-за энергопотребления. Эти различные формы в конечном итоге образовали самовоспроизводящиеся молекулы, которые могут быть использованы другими молекулами, продуцируемыми абиогенез, чтобы начать создавать основные структуры жизни, такие как клетка.

Точно так же, как популяции изменяются с течением времени в эволюции организмов, эволюция молекул включает в себя изменение молекул с течением времени. Ученый предположил, что первые самовоспроизводящиеся молекулы, вероятно, были молекулами РНК. Некоторые молекулы РНК обладают известной способностью катализировать образование новых молекул РНК, как это видно в рибосомах почти всех существ на Земле. Одна из этих ранних молекул РНК образовалась правильно, так что она произвела молекулу РНК, которая была идентична ей. Концентрация этой молекулы в пробиотическом супе резко возросла, и молекула далее взаимодействовала с ней, а некоторые белки образовались вокруг нее, также через абиогенез.

Читайте также:
Анатомическое Положение - определение и функция

В конце концов, молекула РНК приобрела мутации, которые позволили ей синтезировать белок, который будет производить больше РНК. Другие мутации привели к созданию белков, которые синтезировали нити ДНК из РНК. Таким образом, в геноме современного организма родился. За миллионы лет эволюционной истории, изменения медленно накапливаются в этих молекулах, что приводит к сложности жизни, которую мы видим сегодня. Различные ученые, изучающие теорию абиогенеза, утверждают, что абиогенез переключается на биогенез. Сходные аргументы можно увидеть в случае, являются ли вирусы живыми организмами. Абиогенез, по определению, – это просто создание органических молекул из неорганических источников. Это не обязательно означает, где начинается жизнь.

Родственный Термин Биологии

  • Эволюция – процесс изменения популяциях организмов в течение времени, адаптируя их к окружающей среде.
  • Неорганические – молекулы, содержащей небольшое количество углерода, а не сделанные в живых организмах.
  • Органических молекул, синтезируемых в живых организмах, содержащих много углерода-углеродных связей.
  • Рибосома – один из первых сотовых аппаратов, способных производить белки из молекул РНК и аминокислот.

Проверка, тестирование усвоенных знаний по вопросам и ответам

1. Вирус, прикрепленный к клетке, и вводит ее ДНК в клетку. Протеины и структуры клетки создают протеины от ДНАА, которые создают более вирусную ДНК и случаи протеина. В настоящее время вирусы не считаются “живыми”. Это абиогенез?
А. Да, потому что вирус-это не живые организмы, но это создает белки.
Б. Нет, потому что клетка все-таки несет ответственность за новые материалы.
С. Да, но только если нет углерода в новый материал.

Б является правильным. Одной из причин того, что вирусы не считаются живыми организмами, является то, что они не синтезируют свои собственные новые материалы. Однако живые клетки синтезируют новые материалы. Поэтому это не случай абиогенеза. Присутствие углерода только делает молекулу неорганическим или органическим в зависимости от где молекулы были синтезированы.

2. Что из перечисленного является обоснованной критикой теории абиогенеза?
А. уровни энергии, необходимой для получения самовоспроизводящихся молекул не представляется возможным за пределами лаборатории.
Б. Мы не можем знать, что атмосферой Земли выглядел.
С. Если РНК образуются во-первых, не было никакой причины для ДНК.

Б является правильным. Это часто используется как защита от теории абиогенеза. Хотя существует несколько методов, которые могут изучать скальные образования и химические составы, которые они содержат, чтобы предсказать, какая была атмосфера, невозможно точно знать. Далее, обычно предполагается, что было достаточно времени и энергии от молний, чтобы создать эти молекулы. Между временем, когда сформировалась Земля, и древнейшими живыми организмами, существует более миллиарда лет. Хотя РНК, возможно, сформировались, во-первых, ДНК-это гораздо более стабильная молекула, и есть много преимуществ для организмов, чтобы использовать ДНК для хранения их генетический код.

3. Почему молекулы естественным образом сочетаются в природе?
А. Они, естественно, притягиваются друг к другу.
Б. продукты их реакции более стабильны.
С. Все выше.

З. является правильным. Некоторые молекулы просто имеют тенденцию к объединению. Кислород, например, имеет тенденцию существовать в паре, связанной с другими молекулами кислорода. Атомы натрия и хлора, как правило, притягиваются друг к другу и образуют матрицу атома в природе, называемую солью. Более крупные молекулы подчиняются тем же силам. Одним из ключевых моментов в теории абиогенеза является то, что некоторые молекулы естественным образом объединяются и формируются, просто благодаря физике.

Данная статья размещена исключительно в общих познавательных целях посетителей и не является научным материалом, универсальной инструкцией или профессиональным медицинским советом, и не заменяет приём доктора. За диагностикой и лечением обращайтесь только к квалифицированным врачам, в государственных больницах и частных клиниках.

Если понравилась эта статья, можно легко поделиться с друзьями в соц. сетях или оценить эту запись тут: Поставить оценку:

Здравствуйте. Наша команда врачей авторов и редакторов сайта Simptom-Lechenie.ru, старается создать для Вас максимально качественный контент статей, выискивая и описывая важные медицинские нюансы и вопросы, о симптоматике, диагностике и лечении самых популярных заболеваний, и не очень известных синдромах. Рады помочь, проконсультировать – обращайтесь. Не занимайтесь самолечением, обращайтесь к врачам.

Что такое абиогенез? Сущность гипотезы, сторонники концепции и эксперименты

В этой статье дается определение термина “абиогенез” и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. Мы также обсудим раннюю Землю и возможности для зарождения первой жизни на планете с чисто научной точки зрения.

Определение

Как возникла жизнь на Земле? Когда все началось? Эти вопросы оставались загадкой на протяжении тысячелетий человеческой истории. Мы знаем, что возраст Земли составляет около 4,5 миллиардов лет, и что первые бактерии уже обитали на нашей планет более 3,5 миллиард лет назад. Теория эволюции дает нам объяснение того, как жизнь началась с одноклеточных бактерий и распространилась на миллионы видов животных, растений, грибов и бактерий. Но откуда взялась первая живая клетка?

Читайте также:
Антропометрия - определение, история и применение

Абиогенез — это научная теория, утверждающая, что жизнь на Земле появилась спонтанным естественным путем благодаря существующим в то время условиям. Другими словами, живая материя возникла из неживой.

Абиогенез предполагает, что первые созданные формы жизни были очень примитивными и постепенно становились все более сложными. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав.

Ранняя Земля

Представьте себе безжизненную Землю: постоянные извержения вулканов, мощные грозы, кипящие океаны, частые землетрясения и атмосфера с высоким уровнем токсичных газов.

Так как же и почему возникла жизнь в этих условиях? Эта тема интересовала многих ученых, которые хотели найти достоверный ответ на столь важный вопрос.

Теория Опарина — Холдейна

В 20-х годах прошлого века британский ученый Холдейн, Джон Бёрдон Сандерсон и русский биохимик Александр Опарин независимо друг от друга выдвинули схожие идеи относительно условий, необходимых для возникновения жизни на Земле. Оба считали, что органические молекулы могут быть образованы из абиогенных материалов в присутствии внешнего источника энергии (например, ультрафиолетового излучения), и что примитивная атмосфера была с очень низким количеством свободного кислорода и содержала аммиак, водяной пар, водород и метан.

Оба также подозревали, что первые формы жизни появились в теплом примитивном океане и были гетеротрофными (получая предварительно сформированные питательные вещества из соединений, существовавших на ранней Земле), а не автотрофными (синтезирующими питательные вещества из солнечного света или неорганических веществ).

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.

Эксперимент Миллера — Юри

В 1953 году американские химики Гарольд Клейтон Юри и Стэнли Миллер проверили теорию Опарина — Холдейна. В своем эксперименте они использовали аппарат с колбой, наполненной водой и химическими веществами, которые, как считалось, существовали на ранней Земле. Ученые обнаружили, что эти химические вещества при определенных условиях спонтанно образуют органические молекулы. Эксперимент предполагает, что органические молекулы могли самопроизвольно образоваться на молодой Земле, став фундаментом для появления первых живых существ.

Некоторые ученые считают, что условия эксперимента Миллера — Юри не соответствовали реальным, но последующие эксперименты с измененной атмосферой показали аналогичные результаты спонтанного образования аминокислот, липидов и нуклеотидов.

РНК пришла первой

В течение многих лет ученые спорили о том, что важнее — ДНК или РНК. ДНК служит основным средством хранения генетической информации. РНК — это рибонуклеиновая кислота, которая может выступать в качестве генетической библиотеки и катализировать реакции. Эта способность делает РНК идеальным кандидатом для зарождения первой жизни на Земле.

Так откуда же взялась РНК? Может ли РНК самопроизвольно образовываться? Сначала рассмотрим структуру РНК, состоящую из четырех нуклеотидных оснований:

Эти четыре нуклеотида являются строительными блоками РНК. Если они могут быть синтезированы самопроизвольно в условиях ранней Земли, тогда можно будет решить большую часть головоломки о том, как зародилась жизнь. И вот, недавно было обнаружено, что некоторые молекулы действительно могут образовывать все четыре нуклеотида в присутствии ультрафиолетового излучения или солнечного света.

Первые клетки

Итак, если органические молекулы и РНК могут спонтанно образовываться, то как насчет клеток? 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.

Читайте также:
Живот, Брюшная полость : определение, функция, мышцы

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. Это интересная гипотеза, но ее трудно проверить.

Подведение итогов

Теория абиогенеза говорит, что жизнь возникла спонтанно при определенных условиях из неживой материи. Как ученые пришли к этой гипотезе? Эксперименты показывают, что органические молекулы, нуклеотиды РНК и клеточные мембраны могут самопроизвольно образовываться в условиях, схожих на раннюю Землю. РНК – это нуклеиновая кислота, которая может действовать как генетическая библиотека и катализировать реакции, поэтому, вероятно, первая жизнь на Земле была способна функционировать исключительно с РНК. За миллионы лет эти молекулы РНК развили новые каталитические способности и в конечном итоге превратились в сложные клетки, которые мы знаем сегодня.

Разница между абиогенезом и биогенезом

Разница между абиогенезом и биогенезом

Происхождение жизни на земле была спорной темой в течение длительного времени. Абиогенез и биогенез – две философии, которые описывают происхождение жизни на земле. Абиогенез описывает происхождение жизни от неживых существ, в то время как биогенез описывает происхождение жизни от ранее существовавших живых форм. Абиогенез также называется гипотеза спонтанного поколения, Это один из самых распространенных феноменов возникновения жизни. главное отличие между абиогенезом и биогенезом является то, что абиогенез не был доказан научными экспериментами, тогда как биогенез был доказан научными экспериментами, Таким образом, биогенез является в настоящее время общепринятым феноменом возникновения жизни.

Ключевые области покрыты

1. Что такое абиогенез
– Определение, Феномен, Примеры
2. Что такое биогенез
– Определение, Феномен, Примеры
3. Каковы сходства между абиогенезом и биогенезом
– Краткое описание общих черт
4. В чем разница между абиогенезом и биогенезом
– Сравнение основных различий

Ключевые слова: абиогенез, биогенез, эксперимент Миллера-Юри., Происхождение Жизни, Эксперимент Пастера, Изначальный Суп, Гипотеза Спонтанного Поколения

Что такое абиогенез

Абиогенез относится к теории происхождения жизни, которая утверждает, что жизнь возникла из неорганических или неодушевленных веществ. Даже после того, как Дарвин сосредоточился на происхождении видов, некоторые ученые пытались описать эволюцию посредством абиогенеза.

Гипотеза «Изначальный суп» (1924)

Российский биохимик по имени Александр Опарин предположил, что жизнь на Земле постепенно возникла из неживых веществ в результате последовательности химических реакций. Атмосферные газы первобытной земли индуцировались молнией и другими источниками энергии для взаимодействия друг с другом, образуя простые органические соединения (мономеры). Эти соединения накапливались в «первичном супе» с высокими концентрациями в некоторых точках, таких как океанические жерла и береговые линии. Последующая самосборка этих простых органических соединений образовала сложные органические соединения (полимеры), такие как углеводы и белки. Это, в свою очередь, может само по себе стать живыми клетками.

Рисунок 1: Александр Опарин (справа) в своей лаборатории

Эксперимент Миллера-Юри (1953)

Стэнли Миллер и Гарольд Юри провели эксперимент, пытаясь смоделировать условия первичной земной атмосферы. На дне колбы вода кипела в пар, а затем пар пропускался через аппарат, объединяющийся с водородом, аммиаком и метановыми газами. Полученная смесь была подвергнута искре на 50000 Вольт. Затем смесь охлаждали и полученное смолоподобное вещество собирали. Они нашли строительные блоки жизни, такие как аминокислоты в смолоподобном веществе.

Рисунок 2: Эксперимент Миллера-Юри

Этот эксперимент продемонстрировал, как органические соединения образовались спонтанно; тем самым он решительно поддерживает гипотезу об изначальном супе Опарина. Но газообразный кислород, присутствующий в исконной земле, может предотвратить образование органических соединений. Но в 1950-х годах ученые полагали, что в исконной земле было очень мало кислорода. Тем не менее, геологические данные свидетельствуют о том, что в ранней атмосфере присутствовало значительное количество кислорода. Таким образом, если бы газы использовались в правильных пропорциях в качестве ранней атмосферы, аминокислоты могли не образовываться в колбе.

Что такое биогенез

Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь возникла из существовавшей ранее живой материи. Эта концепция была впервые описана Луи Пастером. Он заключил, что живые существа могут появиться только из уже существующих живых существ посредством воспроизводства. Теория обобщена во фразе Omne vivum ex vivoНа латыни «Вся жизнь – это жизнь». Это утверждение является одним из ключевых утверждений теории клеток.

Читайте также:
Амнион это - определение и функция

Эксперимент Пастера (1864)

Луи Пастер выполнил эксперимент, подобный Нидхэму и Спалланцани, продемонстрировав появление бактерий в питательном бульоне. Отвары хранили в сосудах с протоками шейки лебедя и кипятили для стерилизации. Рост бактерий можно было наблюдать только в сосудах со сломанной шеей. Таким образом, рост бактерий может быть вызван загрязнением.

Рисунок 3: Эксперимент Пастера

Поскольку это научно доказано, биогенез является широко распространенным явлением происхождения жизни на земле за последние 150 лет.

Сходства между абиогенезом и биогенезом

  • И абиогенез, и биогенез – это философии, которые описывают происхождение жизни на земле.
  • И абиогенез, и биогенез обсуждались в течение длительного периода времени.

Разница между абиогенезом и биогенезом

Определение

Абиогенез: Абиогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь возникла из неорганических или неодушевленных веществ.

Биогенез: Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь возникла из существовавшей ранее живой материи.

Предложено

Абиогенез: Абиогенез был предложен Александром Опариным, Стэнли Миллером и Гарольдом Юри.

Биогенез: Биогенез был предложен теорией клеток Теодора Шванна, Матиаса Шлейдена и Рудольфа Вирхова.

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: Биогенез доказан научными экспериментами.

На основе

Абиогенез: Абиогенез основан на наблюдениях и национальных мыслях.

Биогенез: Биогенез основан на практических экспериментах и ​​вещественных доказательствах.

Заключение

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.

Тестовая проверочная работа 11 класс по теме “Гипотезы происхождения жизни на Земле”
тест по биологии (11 класс) по теме

Проверочная работа по теме”Гипотезы происхождения жизни на Земле” составлена в форме ЕГЭ, имеет два вида заданий: с выбором одного правильного ответа, с выборм нескольких ответов.

Скачать:

Вложение Размер
_variant.docx 12.78 КБ
2_variant.docx 13.7 КБ

Предварительный просмотр:

1.Сущность теории биогенеза состоит:

А.происхождении живого из неживого

Б. появление живого из живого

В.сотворение мира богом

2. Опыт Ф. Реди доказал:

Б.занесение семян жизни из космоса

В.появление живого только из живого

3. Опыты С.Миллера доказали возможность

А.синтеза мономеров биополимеров

Б.распада биополимеров до мономеров

В.Синтеза неорганических веществ

4.Учёный, которому принадлежат слова: «Жизнь есть способ существования белковых тел…»

5. Первые на земле возникли :

6. Коацерваты обладали:

В.составом из высокомолекулярных органических веществ

7. Самой древней формой обмена веществ является:

8. Эукариотические клетки произошли в процессе:

9. Этап формирования жизни – предбиологический заключается в:

А.абиогенном возникновении органических молекул

Б. формировании биологических полимеров

В.возникновение первых организмов

10. В состав первичной атмосферы Земли входили смесь газов:

Б.аммиак, кислород, сероводород

В. Углекислый газ, угарный газ, оксид азота

Задание 2Расположите структуры и процессы в последовательности:

4.абиогенный синтез орг. в-в

Соотнесите характерные этапы развития жизни с эрами

Этапы развития: Эра:

А.появление фотосинтеза 1.Архей

Б.появление прокариот 2. Протерозой

В.появление первичных хордовых

Д.возникновение животных с двусторонней симметрией тела

Ж.появление кольчатых червей

Предварительный просмотр:

1.Сущность теории абиогенеза состоит

А-происхождение живого и неживого

Б – появлением живого из неживого

В – занесением живого из космоса

2. Л.Пастер опроверг гипотезу

Б – самозарождения жизни

В – биохимической эволюции

3. А.И.Опарин самым ранним этапом становления жизни считал образование

4. Учёный Д.Бернал сформулировал

А- гипотезу абиогенеза

Б – гипотезу биопоэза

В- гипотезу биохимической эволюции

5. Первые на Земле возникли

6. Пробионты – это

А- предшественники живого организма

Б – предшественники неживого вещества

В – концентрированные растворы неорганических веществ

7. Для современных живых организмов характерно направление потока информации

А. белок – ДНК – РНК

Б. ДНК – белок – РНК

В. ДНК – РНК – белок

8. Эукаритические клетки произошли в процессе

А – впячивания клеточной мембраны

Б – выхода из клеточной мембраны

9. Этап химической эволюции заключается в

А – абиогенном синтезе веществ

Б – биогенном синтезе организмов

10. Источник энергии для первых примитивных форм жизни на Земле

А- энергия солнечных лучей

Б – энергия электрических зарядов

В – химическая энергия органических веществ

Расположите этапы биогенеза в правильной последовательности

  1. Возникновение фотосинтеза
  2. Возникновение мембран у коацерватов
  3. Возникновение кислородного дыхания
  4. Возникновения способности к самозарождению
  5. Возникновение метаболизма

Соотнесите характерные этапы развития жизни с эрами

Этапы развития жизни: Эра:

А. Расцвет зелёных водорослей !. Мезозой

Б. процветание плеченогих животных 2. Палеозой

Читайте также:
Антитело - определение, структура и использование

В. Вымирание трилобитов

Г. Возникновение высших млекопитающих

Д. Расцвет земноводных

Е. Возникновение кистеперых рыб

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Методическая разработка по биологии 9,11 класс по теме: Интегрированный урок биологии, химии и географии для 9,11классов. “Происхождение жизни на Земле”

Происходящие в современном обществе перемены требуют совершенствования образовательного пространства, определения целей образования, учитывающих государственные, социальные и личностные по.

Тестовая проверочная работа по разделу “Земля во Вселенной”

Тестовая проверочная работа составлена к учебнику В.П. Дронова, Л.Е. Савельевой “География. Землеведение. 6 класс”. Проводится после изучения.

Гипотезы происхождения жизни на земле. Биология 11 класс

Гончаров В.Е. Гипотезы происхождения жизни на земле. Биология 11 класс.

тест 11 класс Происхождение жизни на Земле

Итоговая работа для 11 класса по разделу Происхождение жизни на Земле.

проверочная работа 10 класс” Происхождение жизни на земле”

тема ” Происхождение жизни на земле”.

ТЕСТ ПО БИОЛОГИИ для учащихся 10 класса-История о происхождении жизни на Земле

Данный материал можно испоьользовать как текущий контроль , так и при подготовки к ЕГЭ.

Возникновение жизни на Земле. Взгляды и теории о происхождении жизни на Земле

Цели и задачи урока: расширить знания учащихся по проблеме возникновения жизни на Земле; сформировать умение дискутировать; закрепить знания об этапах химической эволюции и её переходе в биологич.

Абиогенез. Верна ли его современная теория?

абиогенез

Исследования космоса

Научный журнал «Progress in Biophysics and Molecular Biology» недавно опубликовал интересную научную статью. Используя работы 33 авторов из самых разных авторитетных университетов и научно-исследовательских институтов, издание сделало невероятное заявление. Если это утверждение правда, оно будет иметь самые серьезные последствия для нашего понимания Вселенной. Жизнь, утверждает журнал, впервые появилась не на планете Земля.

Публикация возрождает самую противоречивую идею о происхождении жизни. Эта идея простирается к временам Древней Греции. Она называется панспермия.

Что такое абиогенез

Официальная позиция науки о происхождении жизни называется абиогенез. Общий смысл теории абиогенеза в том, что в ранней истории Земли наступил момент, когда условия благоприятствовали созданию сложной органической химии. Что, в свою очередь, привело к самоорганизации первых примитивных форм жизни.

Об этом процессе многое известно. Но то, как именно информация кодируется в нуклеиновых кислотах (ДНК и РНК), чтобы сформировать систему генетического наследования, и как все это трансформируется непосредственно в жизнь, остается загадкой. Другой, слегка неудобный для сторонников абиогенеза аспект заключается в том, что процесс этот, по-видимому, произошел в удивительно короткий промежуток времени. Эта теория требует, чтобы «первичный суп», из которого возникла самовоспроизводящаяся РНК, сформировался в течение 800 миллионов лет после стабилизации земной коры. Этот интервал времени, по мнению некоторых исследователей, слишком короткий.

Несмотря на свои недостатки и нехватку конкретных данных, абиогенез — это компромисс. И единственная признанная наукой на сегодня гипотеза о происхождении жизни.

Гипотеза панспермии, однако, оспаривает почти все аспекты этой теории.

Гипотеза панспермии

Авторы работы утверждают, что «жизнь попала на Землю с метеоритами и кометами. Как только условия на планете позволили бы ей выжить и развиваться. Это произошло около 4,1 миллиарда лет назад. Живые организмы, такие как устойчивые к космическим условиям бактерии, вирусы, более сложные эукариотические клетки и, возможно, даже оплодотворенные яйцеклетки и семена растений непрерывно падали на Землю. До тех пор, пока условия на ней не позволили запуститься процессу биологической эволюции».

Другими словами исследователи предполагают, что абиогенез происходил не на Земле. А основной источник генетического разнообразия не обусловлен выбором естественных полезных мутаций. И, скорее всего, жизнь появилась из-за «дождя» из внеземного живого вещества. Который способствовал горизонтальному переносу генов.

Помимо этого, исследование также утверждает, что различные массовые эпидемии связаны с появлением вирусов из космоса и что внеземные ретровирусы спровоцировали кембрийский взрыв.

В работе также высказывается предположение, что осьминог может быть инопланетным существом.

Можно было бы поддаться искушению посмеяться над такими выводами, если бы не объем убедительных свидетельств, которые предоставляют ученые.

Доказательства

Например, ретровирусы невероятно умны. Они являются лучшими специалистами по горизонтальному переносу генов, интегрируя свой собственный генетический материал в геном инфицированного хозяина, чтобы производить еще больше вирусов.

Интересно, что если они, например, заражают клетки зародышевого уровня — сперму или яйцеклетку, то организм будет передавать интегрированный ретровирус, известный как провирус, своим потомкам. Другими словами, приобретенный генетический материал становится частью генома потомства.

Такая способность влиять на геном своих хозяев делает вирусы силой, с которой нужно считаться. Как писала группа исследователей во главе с микробиологом Мэтью Б Салливаном в 2016 году, «вирусы модулируют функции и эволюцию всех живых существ, но в какой именно степени остается загадкой».

Правда состоит в том, что вокруг невероятно много вирусов.

Читайте также:
Вегетативная нервная система это - определение, функция и примеры

Вирусолог Кертис Саттл из Университета Британской Колумбии в Канаде и его коллеги в прошлом году опубликовали исследование о количестве вирусов, осаждаемых на Землю из атмосферы. Цифра колеблется около миллиарда в день на каждый квадратный метр Земли. Вирусы являются вездесущими.

В 2017 году Пакорн Айессакун и Арис Кацууракис из Оксфордского университета в Великобритании опубликовали статью в Nature Communications, в которой пришли к выводу, что «ретровирусы возникли вместе со своими позвоночными хозяевами в океане» по меньшей мере 460 миллионов лет назад. Они также установили, что связанные объекты демонстрируют интересные модели. Когда организмы-хозяева превращаются в новые виды, их вирусные аналоги трансформируются аналогичным образом.

Массовые вымирания и Кембрийский взрыв

Появление таких ретровирусов, вероятно предшествует Кембрийскому взрыву, периоду, когда на Земле внезапно и беспрецедентно быстро возникло биологическое разнообразие сложных форм жизни. Они также появляются на сцене вскоре после массового вымирания в конце периода Эдиакарий, случившемуся 542 миллиона лет назад.

Авторы объясняют эти процессы таким образом: массовое вымирание Эдиакария было скорее всего вызвано кометами, которые принесли с собой сложные ретровирусы. Также именно ретровирусы были основным фактором, спровоцировавшим Кембрийский взрыв. Они интегрировались в геномы бесчисленных наземных видов, вводя в них новый генетический материал, что привело к взрыву разнообразия живых форм.

Ретровирусы интегрировались быстро и легко, в очень короткое время, потому что они прибыли на Землю уже готовые для этого. Это связано с тем, что гипотеза панспермии подразумевает космическую биологию, при которой, как пишут исследователи, «вся галактика (и, возможно, локальная группа галактик) представляет собой одну связанную биосферу». Согласно этой точке зрения, вся жизнь, как наземная, так и внеземная, связана общей биосферой. Существует базовое биохимическое единство всей жизни, отличающееся только тем, что в ее основе могут использовать разные изотопы важных элементов для жизни в разных частях Вселенной.

Мысль о том, что абиогенез произошел на ничем не примечательной Земле в крайне короткий промежуток времени, в лучшем случае делает его маловероятным событием.

Жизнь на других планетах Солнечной системы

Ученых спросили, если их теория верна, почему мы не обнаружили явных признаков микробной жизни в других местах в Солнечной системе? Они ответили, что такие доказательства фактически найдены. Они ссылаются на работу Гилберта Левина, главного исследователя миссии «Викинг» 1976 года, работавшей на Марсе. Результаты, полученные от «Викинга» указывали на наличие метаболизма в марсианских почвах, но не смогли обнаружить какой-либо органический материал. Результат был получен интересный, но неубедительный.

Авторы также настаивают на том, что ископаемые микробы уже были найдены в различных метеоритах, включая знаменитый Мурчисонский метеорит, который упал в штате Виктория, Австралия, в 1969 году. Опять же, доказательства наличия в этом метеорите внеземных форм жизни весьма являются спорными.

Совсем недавно следы отложений углерода, возможно биологического происхождения, были обнаружены в породах, предшествующих по времени возникновению жизни, в период интенсивной бомбардировки Земли кометами и астероидами. Авторы рассматривают это как свидетельство жизни, переносимой на Землю, однако, как предлагают некоторые исследователи, есть и другие причины, по которым может существовать такой углерод.

Более интригующим является открытие бактерий и микробов в маловероятных местах, таких как стратосфера, на расстоянии 30-40 километров над поверхностью планеты, и даже на поверхности Международной космической станции.

Так же увлекательны и астрономические находки, такие как открытие миссией «Розетта» органических соединений на комете 67P / Чурюмов-Герасименко и вокруг нее.

Возможно, самый спорный аспект новой статьи касается истории осьминогов. Обсуждение начинается, как это часто бывает в документе, с некоторых интригующих доказательств.

Осьминоги из космоса

Цефалоподы (группа, состоящая из кальмаров, каракатиц, наутилусов и осьминога) имеют несколько запутанное эволюционное дерево, впервые появившись в поздний кембрийский период и, по-видимому, происходящее от примитивного первобытного наутилоида .

Из них осьминог является самым интересным объектом с уникальными особенностями, такими как сложная нервная система, сложные глаза и способностью к маскировке, которые появляются совершенно неожиданно в его эволюции. Гены, необходимые для такой трансформации, по мнению авторов, отсутствуют в его родословной. Исследователи считают, что «правдоподобно предположить, что эти гены, заимствованы из далекого «будущего» в терминах земной эволюции или, что более реалистично, из космоса».

Интересно, что осьминог имеет некоторые реальные биохимические отличия от наутилуса, предположительно его ближайшего живого родственника. В частности, имеются свидетельства обширных изменений в РНК и, следовательно, белках, обнаруженных в нервных структурах головоногих моллюсков.

Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле

Вопрос происхождения жизни является одной из основных проблем, которые рассматривают естественные науки. Ученые давно хотят разгадать эту тайну, но история слишком запутанная и долгая. Наши предки не видели в этом никакой проблемы, ведь считали, что жизнь способна самостоятельно зародиться из неживой материи. Данное предположение спустя некоторое время опровергли с помощью опытов и исследований.

Читайте также:
Паратиреоидный гормон , паратгормон - регулятор кальция в крови

Ученые не хотели применять гипотезу о сверхъестественном, и поэтому они поставили перед собой сложную задачу. Нужно было дать объяснение тому, как же появилась жизнь на нашей планете. В самом начале казалось, что ответ на этот вопрос никогда не найти, а в середине 19 столетия еще не умели получать органические вещества из неорганических. Поэтому большинство предполагало, что на самом деле есть какая-то непонятная химическая пропасть, существуют органические вещества, которые могут присутствовать исключительно в живых организмах. При этом существует некая неживая природа. В то же время не представляется возможным превратить неорганическую химию в полноценную органическую.

Подтверждение теории абиогенеза

В 19 столетии ученые смогли провести процесс синтеза липидов из неорганики. Спустя некоторое время химик Бутлеров открыл такое удивительное явление, как синтез углеводов, сахаров из формальдегида. В результате появилась автокаталитическая реакция Бутлерова. За счет этого специалисты поняли, что не существует никакой четкой грани и органические вещества вполне можно получать из неорганических. Теория абиогенеза была окончательно подтверждена.

Спустя некоторое время после этого появился еще один вопрос. Какие условия должны были присутствовать на ранней Земле или в космосе и какие ситуации должны были произойти, чтобы получилось запустить процесс синтеза органических веществ. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности:

  1. Первый этап предполагает процесс синтеза из неорганики максимально простых органических соединений.
  2. На втором этапе могут происходить более серьезные процессы, в которых принимают участие сложные органические вещества. Именно они стали основой для создания первой жизни.
  3. Третий этап абиогенеза предполагает образование самых первых репликаторов. Это специальные химические системы, с помощью которых получается катализировать свои же собственные копии. В то же время биологи отмечают, что присутствует наследственная изменчивость.

Любой автокаталитический процесс условно предполагает размножение. Даже если с определенной точки зрения рассматривать реакцию Бутлерова.

Основная проблема заключается в том, что данная изменчивость не передается по наследству, ведь состав полученной смеси продуктов не может полностью зависеть от катализаторов, которые стали причиной их образования. Для зарождения жизни, которая могла бы развиваться дальше в соответствии с дарвиновским эволюционным механизмом, должна была также образоваться специальная система с размножением, а также изменчивостью, которая могла бы передаваться дальше по наследству. Если говорить более простым языком, то должен был появиться первый репликатор.

Существует также четвертый этап абиогенеза, который предполагает дальнейшее появление всего остального. Разнообразные системы для синтеза белка, для трансляции и транскрипции могли возникнуть значительно позже. Многие специалисты говорят о том, что дарвиновский эволюционный механизм был запущен сразу же после того, как возник самый первый репликатор. За счет того, что он обладал такими характеристиками, как наследственность, изменчивость, а также избирательное размножение определенных вариаций, он смог с помощью естественного отбора добиться совершенствования возникшей живой системы.

Данный механизм очень тщательно изучили многие биологи, и поэтому можно с уверенностью сказать о том, что он невероятно мощный и вполне может принимать участие в создании очень сложных структур. Главным при этом остается его старт. В конце прошлого столетия ученые открыли огромное количество механизмов прохождения каждого отдельного этапа столь трудного и невероятно долгого процесса, когда из неживой материи образовалась самая первая живая система.

Сегодня синтез простого типа органических веществ из неорганики вполне может без особого труда происходить в естественной обстановке. Ученые отмечают, что для процесса даже не требуется планета, ведь он может происходить даже в космическом пространстве из наиболее простых молекул. В качестве катализаторов будут выступать более сложные частицы, в составе которых могут присутствовать никель и железо. В конечном результате произойдет образование простой органики.

Достаточно давно удалось установить, что весьма неплохим реактором для запуска производства органики могут выступать разнообразные гидротермальные источники. Еще в 2012 году провели исследование, которое продемонстрировало, что это самые вероятные места, где особенно активно происходил процесс синтеза веществ органического происхождения. Соответственно, именно в гидротермальных источниках и могло произойти зарождение жизни. При этом они должны были находиться в мелководных водоемах, расположенных на континентах, а не в морях или океанах, где для преобразования неорганики в органику невозможно из-за неподходящего ионного состава раствора.

Вопрос относительно зарождения жизни на Земле достаточно сложный, и поэтому сегодня все еще проводятся исследования, чтобы получить точный ответ.

Развивайтесь и изучайте новое. Тренируйте мозг и укрепляйте когнитивные функции с помощью тренажеров Викиум.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: