это процесс, который позволил неживой материи стать живыми клетками в источнике всех других форм жизни.
Биогенез и абиогенез
Как представляется, нет никакого физического основания для широко распространенного предположения, подразумеваемого в идее о том, что открытая система это достаточное объяснение сложности жизни. Как мы отмечали прежде, нет ни теоретического, ни экспериментального основания для этой гипотезы. В нашем опыте нет ни од- ного намека на какое-либо механистическое средство обеспечения необходимой конфигурационной энтропии. Однако, обратите внимание на то, что острый край этого критического замечания не в том, чего мы не знаем, но в том, что мы знаем. За прошедшие тридцать лет на свет появилось множество фактов в результате экспериментальных исследований о начале жизни.
С каждым годом критика все усиливалась. Именно развитие науки бросает вызов представлению о том, что жизнь на земле зародилась посредством самопроизвольных в термодинамическом смысле химических реакций. Основной вывод, который следует сделать из этой работы, состоит в том, что неуправляемый поток энергии через первобытную атмосферу и океан является в настоящее время абсолютно неадекватным объяснением невероятной сложности, связанной даже с простыми живыми системами, и, вероятно, ошибочно 1984, с. Как верно заметили эти авторы, вне зависимости от того, каким был тип атмосферы на примитивной земле раскисляющий или окисляющий , единственная проблема потрясающе сложной информационной системы, которая должна быть приобретена живыми организмами, не была решена.
Эволюционист Дуглас Хофстадтер отметил: Естественный и основополагающий вопрос, который возникает при изучении этих невероятным образом сцепленных друг с другом частей программного и технического обеспечения, состоит в следующем: "Как они вообще могли появиться? Необходимо вообразить некое подобие процесса запуска, что-то вроде используемого при разработке нового компьютерного языка - но переход от простых молекул к целым клеткам это практически превосходит границы понимания. Есть разнообразные теории о происхождении жизни. Все они "садятся на мель" из-за самого центрального из всех центральных вопросов: "Каким образом зародился генетический код вместе с механизмами его передачи рибосомами и молекулами РНК?
Лесли Оргел, один из "тяжеловесов" в вопросах изучения происхождения жизни, сделал подобное признание: Мы все еще не понимаем даже общих признаков происхождения генетического кода. Происхождение генетического кода это самый затруднительный аспект проблемы происхождения жизни, и может понадобиться значительный концептуальный или экспериментальный прорыв, прежде чем мы сможем достичь существенного прогресса 1982, с. Креационистов не шокируют такие признания. Несмотря на весь шум, окружающий эксперименты по "происхождению жизни", никто еще не "сотворил жизнь" и даже не подошел близко к этому.
Фактически, лабораторные опыты даже отдаленно не приблизились к синтезу жизни из неживого, и крайне ограниченные результаты, которых удалось достичь к этому времени, зависят от искусственно созданных условий, которые совершенно невероятны. Коровы производят коров, птицы - птиц, тюльпаны - тюльпаны, кукуруза - кукурузу и т. Однако, в последние годы некоторые эволюционисты стали утверждать, что закон биогенеза это вовсе не "закон", но всего лишь "принцип" или "теория" или "афоризм". Эта новая терминология предлагается эволюционистами, потому что они пришли к полному осознанию того, что подразумевает закон биогенеза - но не потому, что в этом законе были обнаружены противоречия или исключения.
В девятнадцатом столетии научные тексты называли биогенез законом. Однако, в последнее время этот термин заменили новыми словами, предназначение которых в том, чтобы "смягчить" воздействие биогенеза на эволюционные представления. Однако, роза под любым другим названием остается розой, как говорится в одном известном изречении. И не может быть сомнений в том, что биогенез отражает словами доктора Халла "актуальную систему в природе", так как никогда не было ни единого задокументированного случая самопроизвольного зарождения жизни.
И все-таки некоторые современные эволюционисты предпочитают употреблять другой термин, говоря о биогенезе. Под заголовком "Биогенеза, принцип" один известный биологический словарь предлагает следующее определение: "Биологическое правило, что живое существо может произойти только от родителя или родителей в целом схожих с ним самим. Он отрицает самопроизвольное зарождение... Аберкромби, 1961, с.
Другие последовали этому примеру. Симп-сон и Бек в работе, которая цитировалась выше, утверждали: "Мы принимаем биогенез как основополагающий принцип воспроизводства на основе экспериментальных свидетельств, а также теоретических рассуждений" 1965, с. Креационисты не мешкая напоминают эволюционистам, что абиогенез и эволюция описывают события, которые вступают в прямое противоречие с установленным законом. Закон биогенеза гласит, что жизнь возникает только от ранее существовавшей жизни, абиогенез гла- сит, что жизнь зародилась от мертвых химикалий; эволюция утверждает, что формы жизни дают начало новым, улучшенным и отличным от них формам жизни, закон биогенеза утверждает, что виды воспроизводят только себе подобные виды.
Эволюционисты не забывают об этом законе. Они попросту его оспаривают. Они говорят, что самопроизвольное зарождение было опровергнуто при условиях экспериментальных моделей Пастера, Реди и Спалланцани. Это, как они утверждают, не исключает возможности самопроизвольного образования жизни при иных условиях.
На это креационист отвечает, что даже при искусственно созданных условиях и вооруженных разумом действиях опытов по абиогенезу жизнь все еще не "зародилась самопроизвольно". Креационисты настаивают, что, пока не настанет время, когда можно будет сказать, что жизнь зарождается самопроизвольно, закон биогенеза имеет смысл!
На дне колбы вода кипела в пар, а затем пар пропускался через аппарат, объединяющийся с водородом, аммиаком и метановыми газами. Полученная смесь была подвергнута искре на 50000 Вольт.
Затем смесь охлаждали и полученное смолоподобное вещество собирали. Они нашли строительные блоки жизни, такие как аминокислоты в смолоподобном веществе. Рисунок 2: Эксперимент Миллера-Юри Этот эксперимент продемонстрировал, как органические соединения образовались спонтанно; тем самым он решительно поддерживает гипотезу об изначальном супе Опарина. Но газообразный кислород, присутствующий в исконной земле, может предотвратить образование органических соединений.
Но в 1950-х годах ученые полагали, что в исконной земле было очень мало кислорода. Тем не менее, геологические данные свидетельствуют о том, что существенные количества кислорода присутствовали в ранней атмосфере. Таким образом, если бы газы использовались в правильных пропорциях в качестве ранней атмосферы, аминокислоты могли не образовываться в колбе. 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.
Однако необратимые процессы, а тем более живые системы, не могли быть удобно проанализированы с этой точки зрения, пока Ларс Онсагер , а позже Илья Пригожин не разработал элегантный математический формализм для рассмотрения «самоорганизации» материала под действием обобщенного химического потенциала. Этот формализм стал известен как классическая необратимая термодинамика, и Пригожин был удостоен Нобелевской премии по химии в 1977 году «за свой вклад в неравновесную термодинамику , в частности теорию диссипативных структур. Анализ, проведенный Пригожиным, показал, что если системе дать возможность развиваться под наложенным внешним потенциалом, материал может спонтанно организоваться снизить свою энтропию , образуя то, что он назвал «диссипативными структурами», которые будут увеличить диссипацию внешнего навязанного потенциала увеличить производство глобальной энтропии. С тех пор неравновесная термодинамика успешно применялась для анализа живых систем, от биохимического производства АТФ до оптимизации бактериальных метаболических путей и завершенных экосистем. Текущая жизнь, результат абиогенеза. С этим определением несколько разошлись хотя и следует тем же основным принципам , потому что разные учебники биологии определяют жизнь по-разному.
Джеймс Гулд: Большинство словарей определяют жизнь как свойство, которое отличает живых от мертвых, и определяют мертвых как лишенных жизни. Эти необычно круглые и неудовлетворительные определения не дают нам ни малейшего представления о том, что у нас общего с простейшими и растениями. Это различие также можно найти в книгах о происхождении жизни. Джон Касти дает одно предложение: По более или менее общему мнению, в настоящее время сущность считается «живой», если она способна выполнять три основных функциональных действия: метаболизм, самовосстановление и репликацию. Дирк Шульце-Макух и Луи Ирвин, напротив, проводят всю первую главу своей книги на эту тему. Ферментация Цикл лимонной кислоты Общая диаграмма химических реакций метаболизма в цикл лимонной кислоты можно распознать как кружок чуть ниже середины рисунка Альберт Ленингер примерно в 1970 году заявил, что ферментация, включая гликолиз, является подходящим примитивным источником энергии для зарождения жизни. Поскольку живые организмы, вероятно, впервые возникли в атмосфере, лишенной кислорода, анаэробная ферментация является самым простым и наиболее примитивным типом биологического механизма получения энергии из молекул питательных веществ. Ферментация включает гликолиз, который довольно неэффективно преобразует химическую энергию сахара в химическую энергию АТФ.
Теория абиогенеза была доработана и дорабатывается другими учеными и по сей день. Главная ее нерешенная проблема — это подробности перехода от сложных неживых систем к простым живым организмам. В 1947 г.
Бернал, на основе разработок Опарина и Холдейна, сформулировал теорию биопоэза, выделив в абиогенезе три стадии: 1 абиогенное возникновение биологических мономеров; 2 образование биополимеров; 3 образование мембран и формирование первичных организмов протобионтов. Абиогенез Ниже в общих чертах описан предположительный сценарий происхождения жизни согласно теории абиогенеза. Возраст Земли составляет около 4,5 млрд.
Жидкая вода на планете, так необходимая для жизни, по оценкам ученых появилась не ранее 4 млрд. При этом 3,5 млрд. Таким образом, первые простейшие организмы возникли относительно быстро — менее чем за 500 млн.
При остывании планеты металлы и углерод как наиболее тяжелые элементы конденсировались и образовывали земную кору. В то же время происходила вулканическая активность, кора двигалась и сжималась, на ней образовывались складки и разрывы. Гравитационные силы приводили к уплотнению коры, при этом выделялась энергия в виде тепла.
Легкие газы водород, гелий, азот, кислород и др. Но в составе других веществ эти элементы оставались. После снижения температуры испарение и конденсация повторялись множество раз, шли сильные ливни с грозами.
Горячая лава и вулканический пепел, оказавшись в воде, создавали разные условия среды. В каких-то могли протекать определенные реакции. Таким образом, физические и химические условия на ранней Земле были благоприятны для образования органических веществ их неорганических.
Атмосфера была восстановительного типа, свободного кислорода и озонового слоя в ней не было. Поэтому на Землю проникали ультрафиолетовое и космическое излучение. Другими источниками энергии были теплота земной коры, которая еще не остыла, извергающиеся вулканы, грозы, радиоактивный распад.
В атмосфере присутсвовали метан, оксиды углерода, аммиак, сероводород, цианистые соединения, а также пары воды. Из них синтезировались ряд простейших органических веществ. Далее могли образовываться аминокислоты, сахара, азотистые основания, нуклеотиды и другие более сложные органические соединения.
Многие из них послужили мономерами для будущих биологических полимеров.
Теория биогенеза
Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. Исследователи предполагают, что абиогенез происходил не на Земле, а источник генетического разнообразия не обусловлен выбором мутаций.
Основные сведения о происхождении жизни в биологии
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. 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.
Жизнь возникла в результате появления новых химических веществ и новых химических реакций, при этом сложные органические соединения образуются из неорганических веществ. Такие теории происхождения жизни называются геоцентрическими. К основным свойствам и признакам жизни относятся: обмен веществ; самовоспроизведение, передача и реализация наследственной информации; изменчивость наследственной информации и её дифференциальное воспроизведение естественный отбор. Остальные подходы к определению жизни являются дополняющими, причем, наиболее важную роль играют генетический и эволюционный подходы, а термодинамическому и экологическому — отводится второстепенная роль. Одна из первых геоцентрических химических теорий была разработана Э.
Геккелем последователем Ч. В ХХ веке наиболее популярной стала теория Александра Ивановича Опарина 1924 , в пользу которой свидетельствовали опыты по абиогенному синтезу органических веществ из неорганических — воды, аммиака, цианидов и других С. Миллер, А. Пасынский, Т. В основе теории А. Опарина лежало представление о коацерватах как предшественниках первых клеток; коацерваты — мельчайшие капли концентрированных растворов полимеров коллоидных растворов , изолированные от внешней среды полупроницаемыми мембранами.
В дальнейшем С. Фокс экспериментальным путем получил микросферы — капельки концентрированных растворов искусственно полученных белков протеиноидов. Последователи Опарина больше внимания уделяли происхождению матричных процессов, в т. Мёллер, С. Фокс, Г. Основные этапы абиогенеза 1.
Синтез органических мономеров: органических кислот, аминокислот, углеводов, азотистых оснований. Для этого на Земле имелись все условия: обилие воды, метана, аммиака и цианидов, отсутствие кислорода и других окислителей атмосфера носила восстановительный характер , избыток свободной энергии в виде ультрафиолетового света, электрических разрядов и вулканической деятельности. Синтез органических полимеров из имеющихся мономеров с участием неорганических катализаторов ионы металлов и неорганические матрицы в виде частиц глины.
Попытки опровергнуть самозарождение жизни из неживого продолжались в начале 19 века наблюдениями и экспериментами Франц Шульце и Теодор Шванн.
Джон Нидхэм добавила в фляжку куриный бульон и вскипятила. Затем он дал ему остыть и стал ждать. Микробы выросли, и он предложил это как пример самозарождения. В 1768 г.
Лаззаро Спалланцани повторил эксперимент Нидхема, но удалил из колбы весь воздух.
Этот прогресс в научном понимании встретил большое сопротивление, поскольку личные убеждения и индивидуальные предрассудки часто заслоняли факты. Уильям Харви 1578—1657 был одним из первых сторонников того, что вся жизнь начинается с яйца, omne vivum ex ovo. Франческо Реди , итальянский врач, еще в 1668 году доказал, что высшие формы жизни не возникли спонтанно, продемонстрировав, что личинки происходят из яиц мух. Но сторонники спонтанного зарождения утверждали, что это не относится к микробам, и продолжали считать, что они могут возникать спонтанно. Попытки опровергнуть спонтанное зарождение жизни из неживого продолжались в начале 19 века наблюдениями и экспериментами Теодора Шванна. В 1745 году Джон Нидхэм добавил куриный бульон в колбу и вскипятил его. Затем он дал ему остыть и стал ждать.
Разница между абиогенезом и биогенезом
В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения. Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: После возникновения Земля представляла собой знойную и горячую сферу без жизни. Спустя же 4,5 миллиарда лет природа. Существует две основных концепции возникновения жизни на Земле: концепция абиогенеза и концепция биогенеза. В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция
| Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото | Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез. |
| Абиогенез - это что такое? | и -генез), — процесс превращения неживой природы в живую. |
Происхождение жизни
| Презентация, доклад Представления о возникновении жизни на Земле | В этой статье дается определение термина "абиогенез" и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. |
| Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается | Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции. |
| Биология. 11 класс | Основное различие между абиогенезом и биогенезом состоит в том, что абиогенез не был доказан научными экспериментами, тогда как биогенез был доказан научными экспериментами. |
| Биогенез - Biogenesis - Википедия | Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез. |
1 | Введение: химический состав архея
- 1 | Введение: химический состав архея
- ЗАКОН БИОГЕНЕЗА
- Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
- Подтверждение теории абиогенеза
- Биогенез и абиогенез основные различия идей
Абиогенез и биогенез: основные различия
Это обобщено во фразе Omne vivum ex vivo, что на латыни означает «все живое [исходит] от жизни». Похожее утверждение - Omnis cellula e cellula, «все клетки [происходят] из клеток»; этот вывод является одним из центральных утверждений клеточной теории. Содержание 2 Спонтанное образование и его опровержение 3 См. Термин биогенез может также относиться к биохимическим процессам производства в живых организмах см. Самопроизвольное зарождение и его опровержение Древние греки считали, что живые существа могут спонтанно возникать из неживой материи, и что богиня Гайя может заставить жизнь возникать спонтанно из камни - процесс, известный как Generatio spontanea.
Аристотель не соглашался, но он все еще верил, что существа могут возникнуть из разных организмов или из почвы. Варианты концепции спонтанного зарождения существовали еще в XVII веке, но к концу XVII века началась серия наблюдений и аргументов, которые в конечном итоге дискредитировали такие идеи.
Компьютерное моделирование также предполагает, что кавитация в изначальном водохранилища, такие как морские волны, ручьи и океаны, могут потенциально привести к синтезу биогенных соединений. Неблагоприятные реакции также могут быть вызваны очень благоприятными, как в случае химии железа и серы. Например, это, вероятно, было важно для фиксации углерода преобразования углерода из его неорганической формы в органическую. Поверхности, содержащие железо-серу, которые в изобилии встречаются около гидротермальных источников, также способны производить небольшие количества аминокислот и других биологических метаболитов.
Самоорганизация Герман Хакен Дисциплина синергетики изучает себя -организация в физических системах. В своей книге Синергетика Герман Хакен указал, что разные физические системы можно рассматривать одинаково. Он приводит в качестве примеров самоорганизации несколько типов лазеров, нестабильности в гидродинамике, включая конвекцию, а также химические и биохимические колебания. В своем предисловии он упоминает происхождение жизни, но только в общих чертах: Спонтанное образование хорошо организованных структур из микробов или даже из хаоса - одно из самых захватывающих явлений и самых сложных проблем, с которыми сталкиваются ученые. Такие явления - это опыт нашей повседневной жизни, когда мы наблюдаем рост растений и животных. Думая о гораздо более крупных временных масштабах, ученые сталкиваются с проблемами эволюции и, в конечном итоге, происхождения живой материи.
Когда мы пытаемся объяснить или понять в некотором смысле эти чрезвычайно сложные биологические явления, возникает естественный вопрос, могут ли процессы самоорганизации обнаруживаться в гораздо более простых системах неодушевленного мира. В последние годы становится все более и более очевидным, что существует множество примеров в физических и химических системах, где хорошо организованные пространственные, временные или пространственно-временные структуры возникают из хаотических состояний. Более того, как и в живых организмах, функционирование этих систем может поддерживаться только потоком энергии и вещества через них. В отличие от машин, созданных руками человека, которые предназначены для демонстрации особых структур и функций, эти структуры развиваются спонтанно - они самоорганизуются....
При растворении эти соединения дают молекулы в пригодной для сахарофосфатов и нуклеотидов форме. В условиях кипения минеральных вод растворённые соединения разделяются, поэтому часть испаряется с водой и выходит в грязевых котлах. В виду подобной сепарации металлов поднимающийся пар магмы содержит бораты, калий, натрий и соли молибдена в концентрации такой же, как в органической клетке. При добавлении гидроксиапатита в такую смесь на его поверхности откладывается рибоза [18][19], а соли молибдена превращают разветвлённые сахара в линейные, увеличивая синтез. Почувствуйте, как густые и горячие знания стекают вам на шею, ведь грязевые котлы обогащены всеми вышеописанными ранее элементами [15], потому и представляются одними из самых вероятных мест появления жизни, имея несколько преимуществ сразу: Условия, богатые необходимыми микроэлементами; Источник тепла с постоянными условиями; Пористые минеральные осадки, работающие в качестве катализаторов и локации для репликации органических соединений; Испарение на местах при концентрации веществ, солей и кислот, где происходит образование цепочек РНК; Несколько путей получения органических молекул; Фотохимические реакции и расположенные рядом защищённые поры; Нагрев пор, где накапливаются нуклеотиды и РНК в высоких концентрациях. Нагрев происходил за счёт реакций в глубине твёрдых пород, поэтому метан и кислоты этих вод образуются абиогенно, а изотопный состав углерода в них такой же, как в углекислом газе [16]. В атмосфере древнего мира метан реагировал с азотом, водой и углекислым газом, образуя формальдегид. Соединения фотолиза метана не накапливались, а выпадали с дождём рис. Синильная кислота и формальдегид растворимы в воде, поэтому они вымывались и на поверхность поступали формальдегид, цианамид и цианид — являющиеся прекурсорами для азотистых оснований и РНК [17]. Реакция получения нуклеотидов с помощью таких соединений была получена в 2009 году в Манчестере, во время работы Д. Сазерленда и его коллег [20]. Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путём смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис. Сейчас придётся хрустеть коркой головного мозга, но чтобы было проще, обратимся к рисунку 3 ниже, который будет иллюстрировать ход реакций. Как можем видеть, первоначальные соединения представлены: цианоацетиленом, цианамидом, глицеральдегидом и гликольальдегидом. Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата. Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов. Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты вместо цианоацетилена. Всего из четырёх простых соединений получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот. Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках. Этот момент станет сюжетной пружиной повествования. В условиях липидно-нуклеотидного раствора уже рассмотренных грязевых котлов образуются последовательности РНК в 50-100 нуклеотидов. Липиды, к которым мы вернёмся позже, при высыхании образуют слои и длинные цилиндры, где последовательности РНК упорядоченно накапливаются и сохраняют подвижность. При естественном отборе преимущество получают те последовательности, которые служат фрагментами для создания собственных копий — палиндромные цепи РНК [21]. Эта идея А. Маркова превращает необходимость фрагментов в фактор естественного отбора, который может привести к образованию рибозима среди длинных палиндромных молекул. Это частично подтверждает геноцентричный взгляд на эволюцию Ричарда Докинза [22], ведь палиндромный способ упаковки молекул наблюдается и в последовательностях соединений нынешних транспортных РНК. На начальных этапах РНК были доступны многие активные одноуглеродные соединения: Муравьиная кислота образуется при фотосинтезе на сульфиде цинка и выносится геотермальными источниками после реакций воды с базальтами. Формальдегид опадает с дождями, возникая при фотолизе метана. Угарный газ выделяется в составе газов вулкана. Все три случая рассмотрены ранее и внимательный читатель вспомнит их, но именно диоксид углерода стал конечным нужным соединением. Хотя его восстановление без качественных катализаторов медленное, мы помним, что при абиогенном восстановлении реакция происходит под действием ультрафиолета или температуры. Выбор между способами использования углерода в обмене веществ зависит от среды. Рибулозо-монофосфатный цикл питаемый формальдегидом [23] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов таблица 1 , предполагает формирование этой реакции до появления ферментов фиксации диоксида углерода. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода. Вследствие этого, одна сторона молекулы несёт положительный заряд, а другая — отрицательный [27]. Поэтому вещества с полярными молекулами гидрофильные притягиваются и смешиваются с водой, а неполярные молекулы гидрофобные — нет [28]. В живых организмах клетки окружены мембраной из двух слоёв липидов, при смешивании их молекул в воде получается эмульсионная взвесь, а не растворение [29]. Наружная сторона мембраны несёт положительный заряд, а внутренняя — отрицательный. Такой электрический потенциал используется при передаче и хранении энергии, а также транспорта веществ вместе с протонами для компенсации заряда мембраны [30][31]. Реакция превращения рибозы в дезоксирибозу связана с образованием опасных радикалов, поэтому рибозимы не могут её осуществлять. Реакцию проводят ферменты — большие белки, для кодирования которых нужны минимум тысячи нуклеотидов. Эволюция предковых образований клеток тесно связана с вирусами. Так, П. Фортер считает главной стадией жизни вируса — её активную часть в заражённой клетке [24].
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. 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 жиз н и. 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.
Основные этапы абиогенеза
Вбиогенез это производство новых живых организмов или органелл. Закон биогенеза, приписываемый Луи Пастеру, - это наблюдение, что живые существа происходят только от других живых существ посредством воспроизводства. То есть жизнь не возникает из неодушевленной материи, которую занимало самозарождение. Термин биогенез был введен Генри Чарльтоном Бастианом для обозначения создания формы жизни из неживых материалов. Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни.
Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и предполагается, что это произошло по крайней мере один раз в истории Земли или в истории Вселенной, когда впервые появилась жизнь. Терминбиогенез он также может относиться к биохимическим процессам производства в живых организмах. Что такое биогенез? Биогенезэто производство жизни.
На латыни био означает жизнь, а генезис означает начало или происхождение. На протяжении всей истории человечество считало, что биогенез часто происходил путем спонтанного зарождения из земли или растительного вещества, наряду с воспроизводством, что, как мы теперь знаем, является единственным способом, которым биогенез никогда не происходит. Анаксимен и Анаксагор, доаристотелевские греческие натурфилософы, считали, что биогенез может происходить в результате воздействия Солнца на изначальную земную грязь, комбинацию воды и земли. Связанная с этим идея - это ксеногенез, который утверждает, что один тип формы жизни может возникнуть из другой, совершенно другой формы жизни.
Около 343 г. Аристотель написал книгу «История животных», в которой обосновал теорию самозарождения. Помимо подробных описаний бесчисленных видов рыб, ракообразных и других животных, книга также знакомит с теорией происхождения животных. Аристотель считал, что разные животные могут спонтанно возникать из разных форм неодушевленной материи - моллюсков и гребешков, устриц в песке в грязи, а также ракушек и блюдец в полостях скал.
Однако никто, похоже, не утверждал, что люди могут возникнуть из спонтанного зарождения, будучи высшими существами, которые, по-видимому, могут быть произведены только путем прямого воспроизводства другими людьми. Еще в 1668 году итальянский врач Франческо Реди предположил, что высшие формы жизни микробы не возникают спонтанно, и эта идея стала более популярной, но сторонники спонтанного зарождения все еще утверждали, что микробы возникли с помощью этих средств. В 1745 году Джон Нидхэм, английский биолог и римско-католический священник, добавил куриный бульон в неоткрытую кипяченую банку, которая, как он надеялся, затем наблюдала рост микробов, указывая на это как на пример спонтанного зарождения. В 1768 году Лаззаро Спалланцани повторил тот же эксперимент, но удалил из колбы весь воздух, и микробы не выросли внутри нее.
Это, должно быть, был один из старейших экспериментов, окончательно опровергающих спонтанное зарождение, но идея о том, что спонтанное зарождение было ложным, в то время не получила распространения.
Этот этап завершается появлением молекулярно-генетических систем управления и естественного отбора. Вероятно, первичными нуклеиновыми кислотами были различные типы РНК, которые обеспечивали все матричные процессы; ДНК как основной носитель генетической информации возникла значительно позже. Появление первых биологических систем — пробионтов. Опарин считал пробионтов еще неживыми существами, но его последователи считают их уже живыми. Вероятно, пробионты обладали уже всеми свойствами жизни, но системы гомеостаза и гомеореза еще не сформировались. Появление архебионтов по терминологии А. Опарина — протобионтов — предшественников современных организмов. Архебионты характеризовались наличием основных компонентов клетки: плазмалеммы, цитоплазмы и генетического аппарата.
Существовали системы обмена веществ электрон—транспортные цепи и системы воспроизведения, передачи и реализации наследственной информации репликация нуклеиновых кислот и биосинтез белка на основании генетического кода. Формирование современных клеток и групп организмов: архебактерий, эубактерий, мезокариот и эукариот. Первые три этапа рассматриваются как этапы предбиологической химической эволюции, а последние три этапа — как этапы биологической эволюции. Концепции биогенеза Идеи биогенеза базируются, в первую очередь, на термодинамическом и экологическом подходах к определению границы между живым и неживым. Генетический и эволюционный подходы играют второстепенную роль, а биохимический подход практически игнорируется. Концепции биогенеза базируются на следующих положениях: 1. Живое и неживое есть два состояния материи. Ни одно из этих состояний не может быть выведено из другого. Такие теории называются физическими.
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.
Он отварил бульон для стерилизации и разделил его на две колбы с лебединой шеей. С течением времени Пастер заметил, что ни в одной колбе ничего не растет. Затем он снял шейку лебедя с одной из колб.
Через несколько часов в бульоне образовалась дымка, что указывало на рост и размножение микробов. Самыми ранними формами жизни на Земле были микроорганизмы, которые впервые появились где-то между 3,8 млрд и 4,3 млрд лет назад. Эти микроорганизмы могли образоваться в горячих тепловых отверстиях в океанах. На изображении выше показана колба с лебединой шеей, которую Луи Пастер использовал в своем знаменитом эксперименте, который помог опровергнуть теорию самозарождения.
Исключением не стали и люди.
Никакой эволюции жизни в этом случае не рассматривается — люди появились сразу такими, какие они есть сейчас. Первых людей, созданных Творцом, звали Адам и Ева. Из земного праха Бог создал мужчину, а потом отнял у него одно ребро и сотворил из него женщину. Гипотезу об Адаме и Еве поддерживают последователи разных религий: христиане, мусульмане, иудеи. Бог создавал Вселенную семь дней, и люди в ней появились только на шестой.
Седьмой день оставлен для отдыха. Но с понедельника Адам и Ева должны были уже начать трудиться, ухаживая за деревьями в райском саду. В центре сада располагались два дерева: древо познания добра и жизни. Людям нельзя было есть плоды с первого дерева, но они ослушались указа Творца. Кто первым пошел против божьих правил, неизвестно.
Мусульмане говорят, что Адам, христиане — что Ева. Как бы то ни было, Бог простил их и сохранил им жизни, но оба были изгнаны на Землю за свой проступок. Так на нашей планете и появилась жизнь, согласно гипотезе креационизма. Микеланджело Буонарроти - "Сотворение Адама" Органика Теория органического происхождения живых существ на Земле говорит о том, что простейшие организмы начали появляться на нашей планете примерно 3,5 миллиарда лет назад. Но эволюция проходила крайне неспешно, пока Земля сама не «подтолкнула» к этому живых существ.
Благоприятные условия на планете позволили им развиваться гораздо быстрее. Органическая эволюция могла происходить как с помощью изменений одного генетического признака существ, так и нескольких. Это значит, что организмы сохраняли свою наследственность, но приобретали новые биохимические, анатомические и даже поведенческие черты, вследствие взаимодействия с окружающей средой. Именно благодаря таким разным, даже случайным эволюционным процессам на Земле сформировалось так много разнообразных живых существ. Молекулярная эволюция Данное предположение гласит о том, что живые организмы на нашей планете появились благодаря химическим реакциям.
Данная теория говорит о том, что ДНК, РНК и другие соединения могли меняться со временем под воздействием некоторых химических преобразований. На эту тему пока было не очень много исследований, так как сама молекулярная эволюция как наука появилась лишь во второй половине двадцатого века. Молекулярная эволюция Глина В восьмидесятых годах прошлого столетия появилась еще одна интересная теория, касающаяся возникновения жизни на Земле. Британский ученый Александр Грэм Кернс-Смит предположил, что первые живые организмы появились из глины. Согласно его теории, между слоями глины попали некоторые органические частицы, которые начали активно взаимодействовать с материалом, перенимая у него способ роста и хранения информации.
Ученый даже говорил о том, что изначально живые существа и глина представляли собой одно целое, но в результате эволюции разделились. Самозарождение Долгие столетия люди не верили, что жизнь на Земле могла появиться случайно. Ученые отвергали эту теорию, потому что вероятность возникновения чего-то живого из неживого не укладывалась у них в голове. Но в современном мире такой вариант вполне могли бы принять. Предположение самозарождения не говорит, что живые существа сами себя создали буквально.
Абиогенез и биогенез: основные различия
| Биогенез и абиогенез презентация | А панспермия не отрицает абиогенез, просто меняет его локализацию. |
| Абиогенез и биогенез - что это такое? | Биогенез и абиогенез. Канал видеоролика: Репетитор по биологии. 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез. Смотреть видео: Свежая информация для ЕГЭ и ОГЭ по Биологии (листай). |
| Биология. 11 класс | В теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с ранее существовавших живых существ. |
Разница между биогенезом и абиогенезом
Так случилось и в этот раз — спустя всего пять лет ничего не знавший об Опарине британский эволюционист и генетик Джон Бердон Сандерсон Холдейн или попросту JBS опубликовал собственную, очень близкую гипотезу абиогенеза. Однако в ней больший акцент сделан на самокопирование протоклеток, а не их обмен веществ. С тех пор эта гипотеза носит имена обоих ученых, Опарина—Холдейна. Таковы первые научные хотя и чрезвычайно наивные по современным меркам взгляды не абиогенез.
Однако именно они вдохновили множество других, более сложных гипотез, и в самом скором времени — один простой эксперимент, ставший легендарным. В 1952 году совсем юный и не слишком успешный аспирант Стенли Миллер под руководством нобелевского лауреата Гарольда Юри решил воссоздать в лаборатории условия на юной Земле. Для этого потребовались всего лишь две запаянные колбы, две трубки, нагреватель и генератор электрических разрядов.
За считанные часы и дни из метана, воды, водорода, аммиака и угарного газа самых что ни на есть неорганических соединений экспериментаторы получили целый ряд аминокислот — тех самых, из которых состоят все белки. Однако сейчас понятно, что эффектный и чрезвычайно удачный эксперимент Миллера—Юри не воспроизводит условия на ранней Земле. Первичная атмосфера не была настолько восстановительной и имела другой газовый состав.
Значит, и простого образования аминокислотного коктейля на ней скорее всего не происходило. Тот стремился вывести простую методологию Миллера и Юри «нагреть и посмотреть, что выйдет» на следующий уровень и добиться самопроизвольной сборки белков из свободных аминокислот. Полученные протеиноиды Фокса обладали целым рядом удивительных свойств, в том числе ускоряли химические реакции, однако они очень мало походили на белки и едва ли были прародителями живой клетки.
Тем временем биология перешла на новый уровень развития: в 1953 году мир узнал о структуре и механизмах работы ДНК — главного хранилища генетической информации и основе всего живого. Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы… В итоге в рядах исследователей абиогенеза, который ранее казался простым и почти понятым процессом, наступил хаос и даже раскол. Возникли непримиримые конкурирующие лагери — сторонников первичности белков, ДНК или липидной мембраны и так далее.
Наступил кризис, однако, как это часто бывает в подобных ситуациях, кризис обернулся открывшимися возможностями.
Это уникальные потоки на дне океана, возникающие не у срединно-океанических хребтов как черные курильщики , а в местах, где происходит серпентинизация — специфическое преобразование горных пород. Несмотря на загадочность и привлекательность гипотезы гидротерм, в настоящее время ее все чаще называют несостоятельной. Это предположение вполне оправдано, ведь молекула рибонуклеиновой кислоты может выполнять множество функций — от каталитической до кодирующей — и порой успешно заменяет собой ДНК и белки. Однако энергичные попытки ученых воспроизвести эту « прародительскую РНК » с основными свойствами живого так и не принесли результата. Чтобы справиться с этим ограничением, ученые предложили гипотезы первичной пиццы и первичного майонеза. Согласно первой, изолированные скопления биомолекул возникали в глине, согласно второй — в пузырьках из жироподобных соединений.
Подводя итог, нам стоит признать, что великий квест — попытки человечества узнать тайну зарождения жизни — отнюдь на завершен и в наши дни. Однако нет сомнений, что в этом вопросе наметился большой прогресс, связанный с новым подходом — с ним исследователи абиогенеза связывают особые надежды. Он предполагает, что все основные компоненты клетки — нуклеиновые кислоты, белки и липидные оболочки — возникли одновременно, были вместе с самого начала и помогали друг другу уцелеть в не самых уютных условиях юной Земли. Более того, первые клетки тоже могли быть не вполне автономны, иметь проницаемую оболочку и жить своеобразной «коммуной». Не исключено, что благодаря этому они обменивались друг с другом продуктами обмена и получали взаимную поддержку. Итак, исследования зарождения жизни имеют богатую вековую историю, и история эта продолжается. Познакомиться с ней — а заодно узнать много любопытного о ее основных действующих лицах — можно на страницах книги Майкла Маршалла «Великий квест».
Читателю предстоит встреча с замечательными учеными, исследователями абиогенеза и не только. Он может подняться в Альпы в компании Луи Пастера, держащего в руках колбу с мочой и свекольным соком; вместе с экипажем научно-исследовательского суда «Кнорр» открыть в темных глубинах океана небывалую жизнь гидротерм; вместе с британским школьником Роджером Мейсоном случайно обнаружить древние остатки многоклеточного существа и многое другое. Все эти истории, пережитые вместе с учеными — «гениями и чудаками» согласно оригинальному заглавию книги — заставляют науку ожить и дают понять, до чего же это увлекательное занятие.
Затем откройте колбу и подождите. Во второй бутыли подогрейте бульон и закупорьте колбу и подождите. Наблюдение Подождав некоторое время, он заметил, что: В первой части был некоторый рост и появились живые организмы вроде микробов. Во второй части, в принципе, роста не было. Итак, открываем колбу и микроорганизмы растут. Конечный результат Ладзаро Спалланцани пришел к выводу, что, хотя один час кипячения стерилизует суп, нескольких минут кипячения недостаточно, чтобы убить имеющиеся бактерии. Также микроорганизмы в колбах с испорченным супом попали в воздух.
Часто задаваемые вопросы о биогенезе Вопрос 1: Каковы сильные стороны биогенеза? Отвечать: The theory of biogenesis explains that living organisms came from other living organisms, as opposed to the theory of spontaneous generation which say that living things came from nonliving matter. So, it is well supported by other investigations. Вопрос 2: Что более принято биогенез или абиогенез? Отвечать: The difference between abiogenesis and biogenesis is that abiogenesis has not been approved by scientific experiments whereas biogenesis has been proved by scientific experiments. So, biogenesis is more accepted. Вопрос 3: Каковы основные аргументы в пользу биогенеза? Отвечать: The theory of biogenesis states that new living organisms can only emerge from other previously existing living organisms as the result of reproduction. Вопрос 4: Что такое мембранный биогенез?
Пример В основном половое и бесполое размножение являются примерами биогенеза. Организмы, которые получают половину своего генетического материала от двух родительских клеток, относятся к половому размножению. С другой стороны, бесполое размножение относится к организмам, которые получают весь свой биогенетический материал от одной-единственной родительской клетки. Спонтанное зарождение против биогенеза В то время разными учеными проводились эксперименты по опровержению теории самозарождения. Процедура Выбрали два больших и чистых стеклянных стакана. В стакан помещали такое же количество мяса. Держите открытым первый стакан. Второй стакан был накрыт или закрыт крышкой. Отложил два стакана в сторону и оставил их в покое на несколько дней. Наблюдение Через несколько дней он заметил, что: В первом стакане без крышки на мясе развилось много личинок, а внутри и вокруг него присутствовали мухи. Во второй мензурке с крышкой не было ни опарышей, ни мух. Конечный результат Весь эксперимент опроверг идею самозарождения всех живых организмов, от мельчайших микробов до гигантских животных. Кроме того, он дал теорию биогенеза. Если говорить о его экспериментах, то он доказал, что микробы происходят от других микробов. Согласно гипотезе Пастера: Все живые организмы возникают из клеток организмов на частицах пыли в воздухе, а не из самого воздуха. Процедура Выбрав несколько уникальных S-образных колб и разделив их на два разных набора, мы приготовили бульон.
Биогенез - Biogenesis
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). 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]. В теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с ранее существовавших живых существ. К 1861 году ему, наконец, удалось утвердить биогенез как твердую теорию, а не спорную гипотезу.
Возникновение жизни на Земле
Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. две теории биологии, которые по-разному объясняют возникновение живых существ. Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности.