Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы. Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза. Исследователи предполагают, что абиогенез происходил не на Земле, а источник генетического разнообразия не обусловлен выбором мутаций. Дарвинистам просмотр категорически противопоказан! Опасно! Можно заразиться здравым смыслом!Почему физика – это наука, а биология – нет? Какую веру под видом. На протяжении многих лет были разработаны многочисленные теории, пытающиеся выяснить происхождение живых существ, такие как абиогенез (спонтанное зарождение) и биогенез (жизнь возникает из другой формы жизни), но ни одна из них не могла удовлетворительно объяснить.
Разница между абиогенезом и биогенезом
В 1861 году Луи Пастер решил эту проблему, проведя собственные эксперименты по проверке гипотезы биогенеза. Его эксперименты оказались успешными, поэтому биогенез теперь является солидной теорией, а не просто гипотезой. Эксперименты Пастера были призваны доказать, что микроорганизмы живут в воздухе и могут загрязнять пищу и жидкости, но сам воздух не является первоначальным источником этих микробов. Они не появляются просто так.
Сначала он сварил говяжий бульон в нескольких разных емкостях. В то время люди уже знали, что тепло убивает микроскопические организмы, и опыты Пастера подтвердили это. После того как бульон закипел, Пастер немедленно запечатал некоторые емкости, а другие оставил открытыми для охлаждения.
В закрытых емкостях микробы не развивались, а появлялись в открытых. На другом этапе этого эксперимента Пастер разработал специальную колбу с S-образным отверстием, которое препятствовало проникновению бактерий, даже если она была открыта для воздуха. Горлышко фляги было резко изогнуто, очень похоже на шею лебедя.
Эта извилистая конструкция удерживала бактерии в изгибе, поэтому они не могли добраться до говяжьего бульона, хотя воздух мог проникнуть внутрь. В совокупности эти эксперименты опровергли спонтанное зарождение и подтвердили теорию биогенеза. Работа Луи Пастера стала значительным вкладом в научное сообщество, а биогенез стал видной теорией в микробиологии.
Эксперименты, подтверждающие теорию биогенеза Эксперименты, подтверждающие самопроизвольное зарождение, не удосужились ни стерилизовать используемый материал, ни держать контейнер, в котором проводился эксперимент, закрытым.. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что ошибочно интерпретировалось как самопроизвольное зарождение жизни. Эти исследователи полагали, что стали свидетелями рождения живых органических существ из безжизненной материи.
К числу наиболее выдающихся экспериментов, в которых удалось дискредитировать абиогенез, относятся работы Франческо Реди и Луи Пастера.. Опыты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, который интересовался самопроизвольным зарождением жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых экспериментов, чтобы продемонстрировать, что жизнь может возникнуть только из существующей жизни..
В конструкции эксперимента использовалась серия банок с кусочками мяса внутри, запечатанных марлей. Роль марли заключалась в том, чтобы пропускать воздух, исключая проникновение насекомых и откладывание яиц. На самом деле в банках, закрытых марлей, следов животных обнаружено не было, а яйца мух оказывались на поверхности марли.
Однако для сторонников самозарождения этих доказательств было недостаточно, чтобы исключить его — до прихода Пастера. Эксперименты Луи Пастера Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине девятнадцатого века, когда ему удалось полностью исключить концепцию самозарождения. Эти доказательства смогли убедить ученых в том, что вся жизнь произошла от другого существовавшего существа, подтвердив теорию биогенеза..
В гениальном эксперименте использовались бутылки с гусиным горлышком.
Предположим, мы хотим получить белковую молекулу из ста аминокислот в результате хаотичного, самопроизвольного возникновения в «первобытном бульоне». Сколько времени для этого необходимо? Как известно, природные белки состоят из двадцати аминокислот. Вероятность того, что мы случайно отберём из двадцати аминокислот строго определённую - один шанс из двадцати или 0. Если мы хотим получить белок, аналогичный природному, - то все аминокислоты, входящие в него, должны быть L-изомерами. Вероятность того, что отобранная аминокислота будет именно L-изомером - один шанс из двух 0. Присоединение аминокислот к растущей пептидной цепочке возможно с двух её концов, следовательно, вероятность присоединения аминокислоты с «нужного» конца - один шанс из двух 0. Таким образом, для того, чтобы найти вероятность появления одной определённой L-изомерной формы аминокислоты в нужном месте белка, нам необходимо просто перемножить все найденные нами три вероятности. Искомое число будет - один шанс из восьмидесяти 0.
Вероятность того, что две L-формы конкретных аминокислот расположатся в нужной последовательности в белке - один шанс из шести тысяч четырехсот или 0. Для ста аминокислот вероятность их случайного попадания в строго определённое место белка составляет один шанс из 4. Bradley WL. Information and the origin of life. In: Moreland JP, editor. The creation hypothesis: science evidence for an intelligent designer. Downers Grove, III. Оценочные расчёты, выполненные с целью определения примерного количества атомов в наблюдаемой части Вселенной, показывают, что вероятность найти конкретный атом методом проб и ошибок среди всех атомов Вселенной намного выше вероятности спонтанного возникновения белка из ста аминокислот, идентичного натуральному образующемуся в живом организме. Crick F. Life itself: its origin and nature.
New York: Simon and Schuster, p. Дело ещё больше усложняется, если мы попытаемся обсудить вероятность самопроизвольного возникновения нуклеиновых кислот ДНК и РНК. В 1953 году это тот же самый год, когда были обнародованы результаты экспериментов Стенли Миллера Джим Уотсон и Фрэнсис Крик установили, что ДНК молекула, носитель информации о живом организме образует в живых системах двойную спираль, в которой нуклеотиды располагаются друг напротив друга. Было подсчитано, что вероятность того, что самопроизвольно образуется только одна пара нуклеотидов в нуклеиновой кислоте, с учётом всех возможных сочетаний атомов входящих в их состав, составляет 10-87.
Лаззаро Спалланцани повторил эксперимент Нидхема, но удалил из колбы весь воздух. Роста не произошло. В 1854 г.
Генрих Г. Шредер 1810—1885 и Теодор фон Душ , и в 1859 году только Шредер повторил Гельмгольца фильтрационный эксперимент [12] и показал, что живые частицы можно удалить из воздуха, фильтруя его через вату. В 1864 г.
Слайд 6 Ян Баптиста ван Гельмонт 1580 - 1644 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. Слайд 7 Ф.
Реди 1626-1697 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.
Презентация, доклад Представления о возникновении жизни на Земле
Биогенез - Концепции Раньше популярным было понятие самозарождения. Люди, в том числе выдающиеся научные мыслители, такие как Аристотель, считали, что крысы могут появиться из хранимого зерна и в отсутствие каких-либо биологических родителей. Аристотель писал в своей книге «История животных», что некоторые животные могут возникнуть от своих родителей, а другие могут вырасти спонтанно, а не одного типа. Следовательно, животное может происходить из разлагающейся земли или растительного вещества. Принцип самозарождения утверждает, что неодушевленные предметы могут производить живые существа.
Иногда это называют абиогенезом. Эта теория больше не пользуется широкой поддержкой по сей день. С появлением лабораторных инструментов и микробиологических методов научные эксперименты, подобные эксперименту Луи Пастера, доказали, что живые существа не могут возникать спонтанно из неодушевленных предметов. Только живые существа способны воспроизвести другую жизнь.
Таким образом, теория спонтанного зарождения устарела, а теория биогенеза получила более широкое признание. Однако устаревший абиогенез, по-видимому, имеет тот же основополагающий принцип, что и современная гипотеза абиогенеза происхождения жизни. Они отличаются тем, что современная гипотеза абиогенеза остается принятой и сегодня. Фактически, это одна из широко распространенных теорий, описывающих историю жизни.
Следовательно, изначальная Земля была убежищем для первых форм жизни, возникших из неживой материи, например, органических соединений. Эти примитивные живые существа не были такими сложными, как те живые существа, которые мы знаем сегодня. Они менее продуманы по форме, структуре и функциям. Появление живых существ из неживых существ происходило постепенно и медленно, на протяжении миллионов лет.
По мере того, как живые существа продолжают разнообразиться, они в конечном итоге становятся более сложными с точки зрения физических и генетических атрибутов. Таким образом, в то время как современная гипотеза абиогенеза требует миллионов лет, спонтанное зарождение описывает процесс, который включает относительно более короткий период времени например, минуты, часы, дни или годы. Биогенез относится к процессу, в котором жизнь возникает из одинаковых форм жизни. Принцип биогенеза противоположен принципу спонтанного зарождения.
Человек, который первым придумал термин биогенез, был Генри Чарльтон Бастиан 1837-1915 гг.
Впрочем, немецкий натурфилософ Лоренц Окен еще в своей книге «Зарождение» 1805 выступил убежденным сторонником биогенеза[211]. Окен был одним из провозвестников клеточной теории. Задолго до В. Вернадского он писал о том, что масса живого вещества на Земле есть величина постоянная. Окен заключил «Зарождение» словами: Nullum vivum ex ovo!
Нет живого не из яйца! Все живое от живого. С новой силой разгорелись споры вокруг проблемы самозарождения в середине XIX в. Пуше повторил опыты предшественников и настаивал на том, что в присутствии «жизненной силы» возможно самозарождение микроорганизмов. Как уже говорилось, в разгар спора в том же 1859 г. Французская академия назначила специальную премию за окончательное разрешение вопроса о возможности самозарождения жизни.
Эту премию в 1862 г. Пастер провел эксперимент, соперничающий по своей простоте со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня о возражениях виталистов против опытов Спалланцани, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной S-образно изогнутой трубкой. Споры микроорганизмов оседали на стенках тонкой S-образной трубки и не могли проникнуть в питательную среду.
Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождение микроорганизмов, хотя доступ воздуха а с ним и пресловутой «жизненной силы» был обеспечен. Витализму был нанесен сокрушительный удар. Блестящий экспериментатор, Пастер не был склонен к теоретизированию. Он считал, что смог точным экспериментом разрушить безосновательные домыслы Пуше. Сама проблема возникновения жизни на Земле не слишком волновала Пастера. Выводы за него нередко делали другие.
К числу тех, кто делал выводы за Пастера, принадлежал Д.
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. Переходя к 1859 году, французский биолог Луи Пастер окончательно опроверг спонтанное зарождение. Он варил говяжий бульон в бутылке с гусиной шеей. Гусиная шея позволяла летать в воздухе, но не позволяла, как говорили рассуждать, крошечные частицы воздуха.
Эксперимент показал, что рост микробов в баллоне не происходил до тех пор, пока баллон не вращался так, что частицы могли выпасть из кривых, и в этот момент водяное пятно быстро становилось мутным, что указывало на присутствие микроорганизмов. Спустя 2000 лет теория спонтанного зарождения биогенеза была окончательно остановлена. Сегодня на смену ей пришла клеточная биология и репродуктивная биология. Биогенез - Теория Втеория абиогенеза был подвергнут сомнению итальянским физиком Франческо Реди в столетии. XVII 1668 г.
Термодинамическая противостояние энтропии и системная соподчинение и устойчивые динамические связи составляющая — это главные свойства и признаки жизни. Жизнь возникла во Вселенной, а биосфера Земли — проявление живой части Космоса. Эти теории называют космическими. Биогенез, таким образом, это космоцентрические физические теории происхождения жизни. Современные воззрения Современная наука придерживается точки зрения, которая объединяет все концепции в единую систему знаний о том, как неживая материя превратилась в живую. Как наиболее вероятный путь происхождения живого современная наука признает, что начальный этап — это абиогенез. И состоит он из 3 начальных этапов: Появление биологических мономеров. Образование биологических полимеров. Появление мембранных структур и первичных простейших организмов — протобионтов. Дальше развитие жизни на земле шло уже легче — по эволюционным механизмам Ч. Дарвина наследственность, изменчивость и отбор. Небиологическое образование органики Химическая эволюция или добиологический абиогенез - это возникновение органических веществ из неорганических. В 1924 году русский академик А. Опарин 1894-1980 предположил, что в насыщенных высокомолекулярными соединениями растворах самопроизвольно образуются зоны повышенных концентраций коацерваты или коацерватные капли , которые обособлены от окружающей среды, но поддерживают с ней обмен. Теорию Опарина в 1929 году поддержал английский ученый Джон Холдейн 1892-1964 , и в науку прочно вошла теория коацерватов, которая предполагает самозарождение органических веществ на ранних этапах развития нашей планеты с уникальными физическими условиями. Доказательства гипотезы абиогенеза Поначалу доказать возможность самопроизвольного синтеза органических веществ из неорганических не представлялось возможным. Однако сегодня уже пройдены определенные этапы и получены результаты. А началось все в 1953 году, когда химики Стенли Миллер и Гарольд К.
Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция
Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. Биогенез и абиогенез. Действия: Запустить. Биогенез и абиогенез. Описание ресурса. Характеристика основных групп гипотез происхожения жизни. Приверженцы абиогенеза и биогенеза сходились во мнении, что кипячение воды убивало любые живые существа, которые могли в ней находиться.
Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
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: Первый этап предполагает процесс синтеза из неорганики максимально простых органических соединений.
Появления натриевых насосов, использующих энергию реакций, и освоение новых кислых сред подтверждает образование мембран в тот период, когда аденозинтрифосфаты уже были в наличии. Я отвечу, что реакция превращения рибозы в дезоксирибозу связана с образованием опасных радикалов , поэтому рибозимы не могут ее 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 — ее активную часть в зараженной клетке [22]. Вирусы образуют кластеры, сочетающие клеточные и вирусные белки, где клетки синтезируют копии вируса под контролем вирусного генома. На этом этапе видно, что задача хранения генетической информации осуществляется разными вариациями соединений, но естественным отбором избраны содержащиеся в нынешних клетках. К слову, синтетическая биология достигла больших результатов, создавая альтернативные нуклеотиды. В 2014 году, «нуклеотидный алфавит» был расширен до шести букв за счет включения нескольких синтетических пар гидрофобных нуклеиновых оснований [23]. При этом, смена геномного материала сопровождается преобразованием фермента отвечающего за копирование — полимеразы. Согласно идее П. Фортера, эти реакции происходили в вирусах, а выгодой стало прохождение защитных систем клетки [24]. Эволюция РНК: увеличение масштаба генома С появлением белкового синтеза в результате отбора, РНК-полимераза сняла с рибозимов обязанность репликации и позволила увеличить количество генетической информации. Белки стали промежуточным звеном построения липидной оболочки, а эволюция плоских структур РНК превратила их в трехмерные скопления, покрытые мембраной [25]. Независимость от сульфида цинка была еще невозможна, но появились пузыревидные структуры напоминающие вирусы не только механизмами репликации, но и размерами геномов. Эти кислоты использовали протоклетки , позволяющие увеличивать размер и стабильность генома. Изобретение ДНК и совершенствование ее копирования во множестве линий вирусов привело к обильному разнообразию ферментов, работающих с ней. Углубляясь в опыт прошлых глав, можно подытожить — надежная репликация ДНК знаменует скорое объединение генетических элементов в большие геномы, и последующий исход из источников возникновения не заставит себя ждать. Дальнейшая эволюция: происхождение эукариот Остался неразрешенный вопрос перехода количества в качество — о структуре клетки. Форму эукариота поддерживает цитоскелет из тонких и толстых белковых трубочек, а моторные белки перемещают компоненты клетки и обеспечивают ее подвижность. Деление и слияние мембран регулируется специальными белками. Благодаря этому большинство эукариот способны к фагоцитозу — поглощению частиц внешней среды. Еще одними важными органеллами являются митохондрии, которые имеют собственную генетическую систему. Их сходство с аэробными бактериями и пластидами стало первым этапом понимания происхождения эукариот. Пластиды и митохондрии образуются только в процессе деления, указывающего на происхождение от бактериальных симбионтов , попавших в цитоплазму [26]. В 2015 году найдены археи, близкие к эукариотам во множестве компонентов рис. Экспедиция, изучавшая геотермальные поля в Северной Атлантике, после сбора осадков, населенных бактериями и археями, провела анализ их ДНК. Он показал преобладание в той локации вида архей, относящегося к некультивируемой группе глубоководных архей deep-sea Archaea group [27]. После сбора и прочтения генома средствами вычислительной биологии установленный вид оказался ближе к эукариотам, чем все известные ранее. Вид обладает большим набором сигнальных белков, которые в эукариотах регулируют: перестроение цитоскелета, сигналы между мембраной, цитоплазмой и ядром, деление клеток и другие функции. Рисунок 4. Происхождение функций белковых доменов в клетках эукариот иллюстрация автора статьи на основе [1] В ходе эволюции эукариотам пришлось подчинить себе внутриклеточные симбиотические бактерии, вслед за тем появился новый биохимический путь. После симбиоза с митохондриями аэробное дыхание повысило эффективность использования пищи. Десятки кластеров глубоководных организмов независимо друг от друга приручили бактерии, окисляющие сероводород или метан [1]. Благодаря этому эукариоты приобрели функции фиксации азота, разложения целлюлозы, синтеза витаминов и пр. Но не надо захлебываться серотониновой пеной, ведь такой вектор эволюции кажется эгоистичным. Сложно сказать, существуют ли живые организмы только для пользы репликации генома или нет. Но в сравнении с короткой жизнью всего организма, часть информации нуклеиновых кислот существует невероятно продолжительное время, передаваясь при размножении и создавая новую структуру носителя [16]. Заключение Нами были описаны места возможного возникновения абиогенного синтеза органических соединений с содержанием нужных для этого веществ.
Коацервация — расслоение коллоидной системы с образованием коллоидных скоплений коацерватов в виде двух жидких слоев или капель Открытые системы - организмы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды они обменивается веществом и энергией с внешним по отношению к системе миром Первичная атмосфера Земли - газовая оболочка, состоящая из метана, аммиака и углекислого газа, окружающая планету Земля, одна из геосфер. Пробионты или протобионты: от греч. Основная и дополнительная литература по теме урока точные библиографические данные с указанием страниц ; Обязательная литература: Учебник «Биология. Беляева и профессора Г. Дымшиц и О. Дополнительные источники: 1. Красновидова, С. Павлов, А. Павлов, - М. Просвещение, 2000г. Общая биология 10-11 классы: подготовка к ЕГЭ.
После этого он разместил оба набора колб первый и второй в разных местах. Наблюдение Через несколько дней он заметил, что: Пыль собиралась на горлышках колб. В первом наборе колб рост микробов не наблюдался. Во втором наборе колб также наблюдался микробный рост. Конечный результат Таким образом, он доказал, что микробы также присутствуют в воздухе, но не возникают из воздуха или пыли. В обоих наборах колб он кипятил бульон одинаково, но первый набор колб был запечатан, а второй набор оставлен открытым для проникновения, размножения и размножения микробов. Это как: от абиогенеза к спонтанному зарождению жизни могут исходить неживые существа. Процедура Взял две бутылки и бульон жидкая среда, содержащая белки и другие питательные вещества в каждой из двух отдельных бутылок. В первой бутылке подогрейте отвар и охладите его через некоторое время. 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.
Особенности и теория биогенеза
Это кажется довольно очевидным, не так ли? Ну, так было не всегда. Действительно, происхождение микроорганизмов стало предметом серьезных дискуссий с момента их открытия в 1670-х годах Антонисом ван Левенгуком. И только в 1850-х и 1860-х годах, почти 200 лет спустя, учёные пришли к выводу, что все живые организмы происходят от других живых организмов.
Эта теория называется биогенезом био означает «жизнь», а генезис означает «начало». Биогенез — это теория, согласно которой живой организм должен произойти от родительского организма, подобного ему самому. Термин биогенез может также относиться к биохимическим процессам, происходящим в живых организмах.
Термин биогенез был придуман Генри Чарльтоном Бастианом для обозначения возникновения жизни из неживой материи, но Томас Генри Хаксли выбрал термин абиогенез и переопределил биогенез, чтобы обозначить жизнь, возникшую из ранее существовавшей жизни. Возникновение жизни из неживой материи называется абиогенезом, и считается, что этот процесс происходил по крайней мере один раз в истории Земли, когда жизнь впервые возникла. Ионная и хиральная асимметрии как физические факторы биогенеза и онтогенеза В основе разработанного подхода лежит общий физический принцип формирования закономерностей эволюции Вселенной и жизни на Земле через серию возникновения и разрушения новых симметричных и асимметричных состояний сложных систем.
Предлагается и обосновывается гипотеза, в которой филогенетический закон Геккеля «каждый биологический вид повторяет свою эволюционную историю в ходе своего онтологического развития» может быть распространен на два процесса, сравнимых с точки зрения биофизики, — процесс возникновения дискретные предшественники живых клеток в древнем море и на начальных стадиях эмбриогенеза. Обосновано новое положение: первоначальные процессы, связанные с формированием двух фундаментальных асимметрий клеточной ионной и молекулярной хиральной , подобны и представляют собой сопряженные бифуркации, дающие начало жизни на древней Земле и индивидуальной жизни многоклеточного организма. Немного предыстории Давайте вернемся немного назад.
Во что верили люди в течение 200 лет после открытия Левенгука? Ответ: в так называемом спонтанном зарождении, когда живое просто появляется, обычно благодаря пище. На самом деле раньше люди думали, что дело не только в микроорганизмах.
Например, если оставить еду в углу дома, появятся мыши. Их появление объясняли как спонтанное зарождение, то есть они буквально появились там. Когда были открыты микроорганизмы, мало кто верил, что животные высшего порядка, такие как мыши, произошли от спонтанного зарождения.
Однако почти 200 лет существовало мнение, что микробы образовались именно таким образом. Эксперимент Реди Этот учёный разработал эксперимент, чтобы продемонстрировать, что насекомые не размножаются спонтанно. Для этого он поместил восемь разных видов мяса в восемь стеклянных банок, оставив четыре из них совершенно открытыми, а другую половину накрыв марлей, которая пропускала воздух, но не насекомые.
Через несколько дней на открытой плоти были обнаружены личинки, но покрытые не выглядели живыми. Результат эксперимента показал, что для появления других видов мухи должны откладывать яйца в мясо. Это эксперимент, связанный с теорией биогенеза, и он был бы успешным, если бы не вытеснил самопроизвольное зарождение, если бы не открытия голландца Антона Ван Левенгука, отца микробиологии.
Левенгук через несколько лет после того, как итальянец провел свои исследования, повторил эксперимент Реди, но на этот раз исследовал мясо под микроскопом.
Здесь глицин смешивали с четырьмя компонентами: хлоридами натрия и калия, а также гидроксидами калия и натрия. Оценка эффективности полимеризации глицина при разных условиях реакции. Во всех случаях глицин находился в смеси из хлорида натрия, хлорида калия, гидроксида натрия и гидроксида калия. Циклы режимов влажности RH — relative humidity указаны на левом графике.
На правом графике черная линия повторяет голубую линию левого графика. По горизонтальной оси отложено число циклов и дней реакции, по вертикальной оси — доля молекул глицина, которые вошли в состав полипептидных цепочек. График справа наглядно демонстрирует, насколько эффективнее идет реакция в такого рода системе по сравнению с простым приливанием внушительного объема воды здесь — 20 мл. При таком подходе, имитирующем «дождь», эффективность реакции, фактически, приближается к нулю. На каждом цикле после этапа высушивания экспериментаторы отбирали пробы для анализа полученных продуктов, который проводили с использованием методов жидкостной хроматографии и МАЛДИ масс-спектрометрии.
Их интересовало, во-первых, насколько большая доля аминокислоты войдет в состав полипептидов, а во-вторых, насколько длинные цепочки будут получены при тех или иных условиях. В следующей серии экспериментов результаты которых показаны на рис. Первая соль образует раствор во влажной атмосфере, а вторая — нет. График слева отчетливо показывает, что этот фактор критически сказывается на результате: полипептиды образуются почти исключительно в смеси с гидрофосфатом калия. Это, в общем-то, вполне ожидаемый результат, но в науке принято проверять все теоретические ожидания, даже достаточно очевидные.
График справа отображает наращивание цепочек полипептида по мере добавления циклов высушивания-увлажнения в присутствии гидрофосфата калия. И хотя преобладающими оставались всегда дипептиды, можно заметить, что после десяти циклов реакции формировались также цепочки длиной вплоть до 11 аминокислотных остатков. На сегодняшний день это действительно рекорд! Формирование полипептидных цепочек из глицина в циклах высушивания-увлажнения смесей аминокислоты с солью. Слева — сравнение эффективности реакции в смеси с гидрофосфатом натрия и калия только вторая соль обладает свойством переходить в раствор во влажной атмосфере.
Справа — результаты реакции полимеризации глицина в смеси с гидрофосфатом калия. Столбики отражают долю молекул глицина, вошедших в цепочки разной длины на разных циклах реакции. Из графика видно, что самые длинные цепочки включали 5 аминокислотных остатков после одного и двух циклов, 6 — после трех, девять — после пяти, и 11 — после десяти циклов. RH — относительная влажность. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications Фосфаты здесь решили взять неспроста: фосфатные группы играют особую роль в клеточной биохимии и, вероятно, в той среде, где начиналась предыстория клеточной жизни, этих солей должно было присутствовать достаточно много.
Тот факт, что именно калийная соль дает желаемый результат тоже примечателен, поскольку во всех современных клетках в цитоплазме стабильно поддерживается высокая концентрация ионов калия и низкая концентрация ионов натрия — клетка постоянно тратит большое количество энергии в виде АТФ, чтобы поддерживать именно такой баланс. Есть сильный соблазн предположить, что результаты эксперимента и указанные факты из клеточной физиологии — не просто совпадение! Но, конечно, чтобы утверждать что-то действительно уверенно, потребуется получить больше доказательств. Пока остается лишь строить догадки, что все это значит на самом деле. Интересно, как соотносятся представленные здесь результаты с другими работами, посвященными теме пребиотической эволюции.
Предполагается следующее объяснение: в растворах с низкой активностью воды то есть с высокой концентрацией соли полипептиды, образованные аминокислотами с одинаковой хиральностью, оказываются значительно более устойчивыми, так как в них могут формироваться спирали, стабилизированные большим количеством водородных связей между аминокислотами. Этот фактор «отбора» на химическом уровне перестает работать при высокой активности воды. В своей недавно опубликованной статье A Prerequisite for Life ученый приводит эти соображения в качестве дополнительного аргумента в пользу все более популярной версии наземных гидротермальных источников как наиболее вероятных «колыбелей» пребиотической эволюции эта гипотеза активно разрабатывается в настоящее время международным российско-американским коллективом авторов, в котором большую роль играет российский ученый Армен Мулкиджанян, см. Ведь как раз здесь могут формироваться насыщенные растворы и кристаллы солей, поднимаемых из недр источника, а также, собственно, аминокислоты и другие низкомолекулярные органические соединения, необходимые для последующего формирования компонентов будущих клеток. Теперь же у нас в руках есть еще один козырь в пользу этой теории.
Кроме того, согласно данным, которые предоставляют геологи, в гидротермальных источниках и вообще на ранней Земле формируются условия с весьма кислой средой низкими значениями pH. Авторы одной из недавних работ H. S Bernhardt, W. Tate, 2012. Primordial soup or vinaigrette: did the RNA world evolve at acidic pH?
Все эти факты красиво складываются в мозаику, позволяя выстроить представление о вероятных условиях зарождения жизни и о той вероятной последовательности шагов, которые привели к этому поразительному событию. Haynes, Martin C, Anton S.
В реакционную смесь кроме аминокислот добавляли одну из двух органических кислот: гликолевую или молочную в пропорции 5:1 к аминокислотам. Эти два достаточно простых соединения являются альфа-гидрокси кислотами. То есть у них имеется при одном из атомов углерода альфа кислотная группа —COOH , а также гидрокси-группа —OH — в отличие от аминокислот, в которых на этом месте находится аминогруппа. В сущности, гликолевая кислота является гидрокси-замещенным аналогом аминокислоты глицина, а молочная — аланина. По представлениям химиков, эти соединения вполне могли формироваться на ранней Земле в тех же условиях, что и аминокислоты.
В публикации 2016 года группа Кришнамурти показала, что в водных растворах, содержащих смеси аминокислот и гидроксикислот, эфирные связи с участием гидрокси- и карбоксигрупп образуются более эффективно, чем амидные связи S. Yu et al. Kinetics of prebiotic depsipeptide formation from the ester-amide exchange reaction. При последующем нагревании и высушивании эфирные связи могут замещаться на амидные, благодаря чему и формируются депсипептиды полимеры, содержащие как эфирные, так и амидные связи. Доля амидных связей может расти со временем, теоретически, вплоть до формирования чистых полипептидов рис. Кстати, как отмечают авторы, та же реакция образования сначала эфирной связи с последующим замещением ее на амидную происходит и при наращивании цепочки полипептида в ходе трансляции в P-сайте рибосомы. Слева — варианты цепочек, образуемых при полимеризации органических молекул с участием карбокси-, гидрокси- и аминогрупп.
В полипептидах есть только пептидные связи амидные через азот альфа-аминогруппы , в эфирах — только эфирные связи через кислород , депсипептиды сочетают в себе эфирные и амидные связи. Справа — предполагаемый переход от эфиров или депсипептидов к пептидам, обусловленный замещением эфирных связей на амидные. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS Итак, проведя реакцию полимеризации в смеси аминокислот и гидроксикислот, авторы приступили к изучению полученных продуктов. Для этого использовали метод масс-спектрометрии. Однако в экспериментальной реакции формировались и нелинейные продукты полимеризации, обусловленной участием в реакциях атомов азота боковых радикалов. И вот тут-то и выяснилось то, что, вероятно, дает ответ на поставленный вопрос: частота формирования «нежелательных» связей через боковые радикалы оказалась весьма низкой для стандартных белковых аминокислот, но гораздо более высокой для трех небелковых. А кроме того, стандартные белковые аминокислоты в отличие от Orn и Dab отличились и отсутствием склонности к формированию лактамов — зацикленных соединений, возникающих в результате реакции кислотной и аминогруппы внутри одной и той же молекулы аминокислоты.
Полученные данные приведены на рис. Результаты анализа продуктов реакции в разных смесях. ND — соединение не определялось в ходе исследование его выход был ниже порога чувствительности методики Таким образом, среди шести проанализированных катионных аминокислот, именно три стандартных белковых аминокислоты оказываются наиболее «удачными» кирпичиками для синтеза «правильных» полипептидов в условиях абиогенного синтеза. Интересно, что разница еще более увеличивалась, если в смесь добавляли сразу две аминокислоты, одна из которых — типично белковая, другая — небелковая. Белковые аминокислоты еще чаще формировали пептидные связи, а небелковые еще чаще давали «неправильные» продукты с участием боковых радикалов. В заключение авторы говорят о том, что в последующем они рассчитывают проверить способность депсипептидов формировать «мутуалистические» ансамбли с другими молекулами — РНК и жирными кислотами. Согласно нынешним моделям, формирование таких ансамблей стало ключевым этапом на пути к возникновению полноценной живой клетки, способной размножаться и поддерживать гомеостаз внутренней среды благодаря наличию отграничивающей мембраны, молекулы нуклеиновой кислоты, от которой зависит передача наследственных свойств и белков, стабилизирующих структуру всех компонентов клетки, а также участвующих в метаболических реакциях в качестве высокоэффективных катализаторов.
Результаты второй серии экспериментов, проведенных коллективом под руководством Пола Брэйчера Paul J. Ученые задались целью уже не первые, как можно заметить установить реалистичные условия для синтеза полипептидов, такие, которые бы действительно могли иметь место на ранней Земле. Отталкивались от все той же идеи: для полимеризации требуется переменное увлажнение и высушивание смеси химических соединений при высоких температурах. Где, как и почему могли бы возникать требуемые циклы увлажнения-высушивания на древней Земле? Вероятно, высушивание могло происходить где-то на участках обнаженной суши в жаркие солнечные дни, источником же влаги могли быть, к примеру, дожди или приливные волны. Но в такого рода сценариях воды получается очень много — пожалуй, слишком много, чтобы обеспечить формирование и сколько-нибудь устойчивое существование длинных пептидных цепочек. Во всех более ранних работах, попытки добиться полимеризации аминокислот напрямую , были крайне малоэффективны — фактически, удавалось получить цепочки всего из двух ковалентно связанных аминокислот дипептиды , да и то лишь с очень маленьким выходом.
Повторение этапов смачивания-высушивания не помогало добиться формирования более длинных цепочек, если только в смеси не добавляли гидроксикислоты, как в вышеописанной работе. Все потому, что вода, присутствуя в избытке, действует разрушительно по отношению к пептидным связям. Авторы предложили рассмотреть совершенно новый оригинальный сценарий. Идея в следующем. У некоторых не любых минеральных солей есть способность при превышении определенного порога относительной влажности атмосферного воздуха поглощать водяной пар по-английски это свойство солей называют термином deliquescence. Самопроизвольная гидратация этих солей приводит к переходу их из кристаллического состояния в насыщенный водный раствор. При понижении влажности происходит обратный процесс — раствор отдает влагу в атмосферу, и соль кристаллизуется.
Возможно, если аминокислоты окажутся в смеси с такими солями, и эта смесь будет периодически высушиваться и увлажняться, то поглощаемой солью влаги будет достаточно для формирования пептидных цепочек?
Гипотезы биогенеза живое — только от живого. Все многообразие. Теории абиогенеза продержались много столетий. В начале ХIII.
Презентации по биологии 11 класс. Апельсин: Биогенез. Современная теория происхождения жизни основана на идее о том, что. Теории возникновения жизни на Земле. Креационизм; Идеи биогенеза и абиогенеза.
Теория происхождения жизни. Иллюстративная презентация по трем основным линиям романа. Скачать презентацию. Слайд 1 из презентации «Теория панспермии» к урокам биологии на тему. В чем же основные отличия биогенеза от абиогенеза?
В результате освоения. Тема 3... Идеи биогенеза и абиогенеза. Слайд: 4, Презентация: Теории происхождения жизни. Основные понятия:клеточная теория,разнообразие клеток и тканей...
Опорные знания: теория биогенеза, абиогенез, коацерваты ,. Роль биологических теорий, идей, гипотез в формировании... Биогенез и абиогенез. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле; Теория. Презентации по биологии для учителей..
Указываются основные теории происхождения: пасп.. Самопроизвольное зарождение жизни Концепция абиогенеза Концепция биогенеза Креационизм Стационарное состояние. При этом изложение основных положений, теорий и прикладных... Теория биогенеза — все живое происходит только от живого. Теория абиогенеза — возможность происхождения живого из неживого мертвого..
Презентацию выполнила Комарова Татьяна Владимировна. Абиогенез — возникновение живого из неживого в процессе эволюции;. Биогенез — возникновение живого из живого в процессе эволюции. Теории биогенеза и абиогенеза.. Презентация посвящена рассказу об историческом развитии.
Обосновывать биогенеза и абиогенез, суждения по проблеме. Презентация «История. Слайд 13 из презентации «Возникновение жизни на Земле» к урокам биологии. Оборудование: учебник, презентация, демонстрация опыта. Геоцентрические химические теории абиогенеза.
Космоцентрические физические теории биогенеза С. Здесь нет "идеальных" конспектов или презентаций, весь материал постоянно. Первая: в качестве источника биогенеза предлагается причина.. Однако как теория происхождения жизни - биогенез несостоятелен, поскольку. Абиогенез - идея о происхождении живого из неживого - исходная.
Их происхождение и выращивание. Развитие органического мира. Теория биогенеза, абиогенеза, теория витализма. Использование компьютерных презентаций на лекции. Презентации студентов [60].
Презентации созданные.
Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
| Биогенез - Biogenesis | Исследователи предполагают, что абиогенез происходил не на Земле, а источник генетического разнообразия не обусловлен выбором мутаций. |
| Абиогенез | это... Что такое Абиогенез? | Абиогенез, процесс, посредством которого жизнь возникает в результате размножения другой жизни, вероятно, предшествовал биогенезу, который стал невозможен, как только атмосфера Земли приобрела свой нынешний состав. |
Абиогенез - это что такое?
| Биогенез и Абиогенез. | Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ. |
| Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция | Таким образом, проблема биогенеза или абиогенеза, активно обсуждавшаяся и предшественниками, и современниками Дарвина, вряд ли может войти в круг тех направлений, синтез которых привел к становлению дарвинизма. |
| 1С:Урок - Биогенез и абиогенез | Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. |
| Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры | 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]. |
| Возникновение жизни на Земле | теория, утверждающая, что всё живое происходит только от живого (Ю. Либих, Л. Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди,)Абиогенез (a - отрицание) - теория возникновения. |
Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез
Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. Таким образом, проблема биогенеза или абиогенеза, активно обсуждавшаяся и предшественниками, и современниками Дарвина, вряд ли может войти в круг тех направлений, синтез которых привел к становлению дарвинизма. Хотя Левенгук сам не вступал в спор между сторонниками теорий биогенеза и абиогенеза, его наблюдения стимулировали новые исследования со стороны других ученых.
1. Происхождение жизни на Земле
Биогенез и абиогенез» на канале «Рисование с эмоцией: идеи для рисунка» в хорошем качестве и бесплатно, опубликованное 22 декабря 2023 года в 2:35, длительностью 00:06:27, на видеохостинге RUTUBE. На протяжении многих лет были разработаны многочисленные теории, пытающиеся выяснить происхождение живых существ, такие как абиогенез (спонтанное зарождение) и биогенез (жизнь возникает из другой формы жизни), но ни одна из них не могла удовлетворительно объяснить. Как только начинается работа с реальными условиями сразу же абиогенез идет как по маслу и сложнейшие переходы оказываются тривиальными.