Существует две основных концепции возникновения жизни на Земле: концепция абиогенеза и концепция биогенеза. Если поставить на одну чашу весов "абиогенез" и "биогенез", то вероятнее всего жизнь пришла на Землю из космоса, что упорно доказывает теория панспермии. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез.
Что такое абиогенез? Сущность гипотезы, сторонники концепции и эксперименты
Сходства между абиогенезом и биогенезом Разница между абиогенезом и биогенезом Определение Абиогенез: Абиогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из неорганических или неодушевленных веществ. Биогенез: Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из ранее существовавшей живой материи. Значение Абиогенез: Абиогенез утверждает, что жизнь на Земле происходит из неживых соединений. Биогенез: Биогенез утверждает, что жизнь на Земле произошла от ранее существовавших живых форм. Научное доказательство Абиогенез: Абиогенез научно не доказан.
Биогенез: Биогенез подтвержден научными экспериментами. На основе Абиогенез: Абиогенез основан на наблюдениях и национальных размышлениях. Заключение Абиогенез и биогенез - два явления, которые описывают происхождение жизни на Земле. Абиогенез описывает, что жизнь произошла из неживых веществ.
Однако биогенез описывает, что жизнь произошла от ранее существовавших живых организмов посредством воспроизводства. Основное различие между абиогенезом и биогенезом заключается в зарождении жизни в каждом явлении. Ссылка: 1. Bright Hub, 6 марта 2017 г.
Изображение предоставлено: 1.
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.
Группа ученых университета Дуйсбурга-Эссена в земле Северный Рейн-Вестфалия, ФРГ в ходе лабораторных экспериментов создали условия, в которых появилась первая, примитивная форма жизни, доказывая тем самым абиогенез. Долгое время, вплоть до 20-х годов прошлого века, ученые верили, что жизнь на Земле появилась в результате самозарождения из гнилого мяса, тины или грязи. Хотя в средневековье считали, что тараканы и мухи сами рождаются от грязи и бытовых отходов] Хотя р Долгое время, под влиянием различных религий, исследователи считали, что жизнь появилась под воздействием «активного начала» или «жизненной силы» которые помогали появлению живых существ.
В 1924 году русский ученый биолог Александр Опарин предположил, что жизнь на Земле могла появиться в результате химических процессов и концентрации в определенных местах микроэлементов, необходимых для появления органических веществ, белков и белковых тел, этаких фундаментальных кирпичиков для примитивных клеток, которые видоизменялись под воздействием ультрафиолета Солнца. В дальнейшем, теории академика Опарина неоднократно подтверждались в ходе различных экспериментов. И только сейчас немецкие ученые смогли воссоздать условия в которых появились элементарные инструменты живых клеток — везикулы, необходимые для транспортировки питательных веществ.
Например, тепло например, от геотермальных процессов является стандартным источником энергии для химии. Среди других примеров - солнечный свет и электрические разряды молния. На самом деле, молния является вероятным источником энергии для зарождения жизни, учитывая, что только в тропиках молния ударяет около 100 миллионов раз в год.
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.
Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
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.
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. Отсутствие в атмосфере свободного кислорода благоприятствовало протеканию реакций. Химическими опытами впервые в 1953 г. Миллер и Г. Юри , моделирующих условия древней Земли, была доказана возможность абиогенного синтеза органических веществ из неорганических. При пропускании электрических разрядов через газовую смесь, имитировавшую первобытную атмосферу, в присутсвии паров воды были получены аминокислоты, органические кислоты, азотистые основания, АТФ и др.
Следует отметить, что в древней атмосфере Земли простейшие органические вещества могли образовываться не только абиогенно. Они также заносились из космоса, содержались в вулканической пыли. Причем это могли быть достаточно большие количества органики. Низкомолекулярные органические соединения накапливались в океане, создавая так называемый первичный бульон. Вещества адсорбировались на поверхности глинистых отложений, что повышало их концентрацию. В определенных условиях древней Земли например на глине, склонах остывающих вулканов могла происходить полимеризация мономеров. Так образовались белки и нуклеиновые кислоты — биополимеры, ставшие в последствии химической основой жизни. В водной среде полимеризация маловероятна, так как в воде обычно происходит деполимеризация. Опытом была доказана возможность синтеза полипептида из аминокислот, соприкасающихся с кусками горячей лавы. Далее биополимеры могли смываться дождями в первичный бульон.
Это предохраняло их от разрушения под действием ультрафиолетового излучения озонового слоя еще не было. Следующий важный шаг на пути происхождения жизни — образование в воде коацерватных капель коацерватов из полипептидов, полинуклеотидов, других органических соединений. Подобные комплексы снаружи могли иметь слой, имитировавший мембрану и сохраняющий их стабильность. Опытным путем в коллоидных растворах были получены коацерваты. Белковые молекулы амфотерны. Они притягивают к себе молекулы воды так, что вокруг них образуется оболочка.
Узнайте больше об эксперименте Redi. Однако в 1745 году Джон Нидхэм снова укрепил теорию абиогенеза. Он провел эксперимент, в котором в пробирках разогревал питательные бульоны с едой. Пробирки были закрыты, чтобы предотвратить попадание воздуха и повторного нагрева форм жизни. Со временем внутри пробирок появились микроорганизмы. Нидхэм пришел к выводу, что эти существа возникли путем спонтанного зарождения, потому что при нагревании труб все живые формы были уничтожены. Он пришел к выводу, что существует «жизненная сила», которая ответственна за появление микроорганизмов. Таким образом, теория абиогенеза вернулась, чтобы набраться сил. Узнайте больше об абиогенезе. В 1770 году Лаззаро Спалланцани поставил под сомнение эксперимент Нидхема. Он провел тот же эксперимент, что и Нидхэм, но поместил питательный бульон в герметичные воздушные шары и сварил их.
Все живое от живого. С новой силой разгорелись споры вокруг проблемы самозарождения в середине XIX в. Пуше повторил опыты предшественников и настаивал на том, что в присутствии «жизненной силы» возможно самозарождение микроорганизмов. Как уже говорилось, в разгар спора в том же 1859 г. Французская академия назначила специальную премию за окончательное разрешение вопроса о возможности самозарождения жизни. Эту премию в 1862 г. Пастер провел эксперимент, соперничающий по своей простоте со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня о возражениях виталистов против опытов Спалланцани, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной S-образно изогнутой трубкой. Споры микроорганизмов оседали на стенках тонкой S-образной трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождение микроорганизмов, хотя доступ воздуха а с ним и пресловутой «жизненной силы» был обеспечен. Витализму был нанесен сокрушительный удар. Блестящий экспериментатор, Пастер не был склонен к теоретизированию. Он считал, что смог точным экспериментом разрушить безосновательные домыслы Пуше. Сама проблема возникновения жизни на Земле не слишком волновала Пастера. Выводы за него нередко делали другие. К числу тех, кто делал выводы за Пастера, принадлежал Д. Писарев 1840—1868. В своей статье «Подвиги европейских авторитетов» 1865 Писарев с характерным для него жаром полемиста и блеском популяризатора науки обрушился на критиков концепции абиогенеза, на Л. Пастера, на членов комиссии Парижской академии, в состав которой входили такие крупные ученые, как зоолог, анатом и физиолог Анри Мильн-Эдвардс 1800—1885 , палеоботаник Адольф Броньяр 1801—1876 — сын одного из создателей геохронологии, уже упоминавшегося нами Александра Броньяра, физиолог Клод Бернар 1813—1878. Выступление Пастера и Французской академии против абиогенеза, т. Мы видим, что... Когда мы видим, наконец, что академии, зараженные кумовством, непотизмом и предрассудками, превращаются в замкнутые касты жрецов, тогда мы начинаем понимать, до какой степени нелепо и непозволительно было бы с нашей стороны ссылаться на авторитеты в тех делах, в которых заинтересовано наше собственное, личное или общественное благосостояние»[212].
Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле
| Основные этапы абиогенеза | Дарвинистам просмотр категорически противопоказан! Опасно! Можно заразиться здравым смыслом!Почему физика – это наука, а биология – нет? Какую веру под видом. |
| Биогенез и Абиогенез. — Религия и вера (Лёха Тканев) — NewsLand | А панспермия не отрицает абиогенез, просто меняет его локализацию. |
| Абиогенез | это... Что такое Абиогенез? | Креационизм, абиогенез и биогенез — основные концепции, которые по-разному трактуют начало жизни на планете. |
| Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко | две основные концепции, объясняющие происхождение жизни на Земле. |
| Презентация, доклад Представления о возникновении жизни на Земле | В этой статье дается определение термина "абиогенез" и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. |
Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко
биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. Абиогенез, автотрофность, биогенез, коацерваты, открытые системы, первичная атмосфера Земли. Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза. Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри.
Происхождение жизни
| Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле | Биогенез и абиогенез. |
| Разница между абиогенезом и биогенезом | «Ответ пользователю @unawareof #христианскийтикток #вера #65доказательств #наукаибог #библия #биогенез #креационизм» от автора счастье в голове с композицией «Drivin» (исполнитель Willow Avalon). |
| Абиогенез и естественный отбор | Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. |
Теория биогенеза
- Происхождение жизни
- Особенности и теория биогенеза
- Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
- Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается | Naked Science | Дзен
- Биогенез - Biogenesis
- 1. Происхождение жизни на Земле
Разница между абиогенезом и биогенезом
- Теории появления жизни на Земле: первые живые организмы и люди
- Раздел 1: Биогенез
- Теория биогенеза
- Эксперимент Реди
Биогенез и абиогенез
В чем разница между абиогенезом и биогенезом? Даже после того, как Дарвин сосредоточился на происхождении видов, некоторые ученые пытались описать эволюцию с помощью абиогенеза. Гипотеза «Первозданного супа» 1924 г. Русский биохимик Александр Опарин предположил, что жизнь на Земле постепенно возникла из неживых веществ в результате последовательности химических реакций. Атмосферные газы примитивной земли были вызваны молнией и другими источниками энергии, чтобы вступить в реакцию друг с другом, образуя простые органические соединения мономеры. Эти соединения накапливались в «исконном бульоне» с высокими концентрациями в некоторых точках, таких как океанические жерла и береговые линии.
Последующая самосборка этих простых органических соединений сформировала сложные органические соединения полимеры , такие как углеводы и белки. Они, в свою очередь, могут сами организовываться в живые клетки. Рисунок 1: Александр Опарин справа в своей лаборатории Эксперимент Миллера-Юри 1953 Стэнли Миллер и Гарольд Юри провели эксперимент, пытаясь смоделировать условия примитивной земной атмосферы. На дне колбы кипятили воду, превращая ее в пар, а затем пар пропускали через устройство, соединяя с газами водорода, аммиака и метана. Полученную смесь подвергали искровому разряду 50 000 вольт.
Затем смесь охлаждали и собирали образовавшееся смолообразное вещество. Они нашли строительные блоки жизни, такие как аминокислоты, в смолоподобном веществе. Рисунок 2: Эксперимент Миллера-Юри Этот эксперимент продемонстрировал, как органические соединения образуются спонтанно; таким образом, он решительно поддерживает гипотезу об изначальном супе Опарина. Но кислородный газ, присутствующий на исконной земле, может препятствовать образованию органических соединений.
В своем эксперименте они использовали аппарат с колбой, наполненной водой и химическими веществами, которые, как считалось, существовали на ранней Земле. Ученые обнаружили, что эти химические вещества при определенных условиях спонтанно образуют органические молекулы. Эксперимент предполагает, что органические молекулы могли самопроизвольно образоваться на молодой Земле, став фундаментом для появления первых живых существ. Некоторые ученые считают, что условия эксперимента Миллера — Юри не соответствовали реальным, но последующие эксперименты с измененной атмосферой показали аналогичные результаты спонтанного образования аминокислот, липидов и нуклеотидов. ДНК служит основным средством хранения генетической информации.
РНК — это рибонуклеиновая кислота, которая может выступать в качестве генетической библиотеки и катализировать реакции. Эта способность делает РНК идеальным кандидатом для зарождения первой жизни на Земле. Так откуда же взялась РНК? Может ли РНК самопроизвольно образовываться? Если они могут быть синтезированы самопроизвольно в условиях ранней Земли, тогда можно будет решить большую часть головоломки о том, как зародилась жизнь. И вот, недавно было обнаружено, что некоторые молекулы действительно могут образовывать все четыре нуклеотида в присутствии ультрафиолетового излучения или солнечного света. Первые клетки Итак, если органические молекулы и РНК могут спонтанно образовываться, то как насчет клеток? Как создаются клеточные мембраны? Липиды — это молекулы, которые составляют слой клеточной мембраны.
Как стало ясно из эксперимента Миллера — Юри, липиды могут спонтанно образовываться при определенных атмосферных условиях.
Он решил эту проблему, поставив свои собственные эксперименты для проверки. Биогенез Теория биогенеза утверждает, что новые живые организмы могут возникнуть только из других ранее существовавших живых организмов в результате размножения. В основном размножение может происходить половым или бесполым путем, поэтому жизнь может возникнуть только из живых клеток. 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.
Когда они проанализировали полученные химические продукты реакции, они смогли обнаружить аминокислоты, созданные во время моделирования, Это доказательство того, что первая часть теории была правильной, подтверждается последующими экспериментами, в которых пытались создать реплицирующиеся молекулы из аминокислот.
Эти эксперименты оказались безуспешными. Последующие исследования показали, что в пребиотической атмосфере ранней Земли было больше кислорода и меньше других ключевых веществ, чем в образце, использованном в эксперименте Миллера-Юри. Это привело к сомнению, были ли выводы еще действительными. С тех пор в некоторых экспериментах с использованием скорректированного состава атмосферы также были обнаружены органические молекулы, такие как аминокислоты, что подтверждает первоначальные выводы. Материалы по теме: Естественный отбор: определение, теория Дарвина, примеры и факты Дальнейшие теоретические объяснения абиогенеза Даже когда установлено, что условия для генерации простых органических соединений присутствовали на пребиотик земляПуть к живым клеткам был спорным. Существует три возможных способа, которыми относительно простые соединения, такие как аминокислоты, могут в конечном итоге стать самостоятельной жизнью: Переход от включения аминокислот был серьезной проблемой, и ни один из различных теоретических путей, по состоянию на май 2019 года, не был успешно смоделирован. Специфические проблемы со второй частью абиогенеза Нет сомнений, что моделирование ранней атмосферы Земли может производить сравнительно сложные молекулы, которые являются строительными блоками органических молекул, найденных в живых клетках. Однако существует несколько проблем, связанных с переходом от сложных молекул к реальным формам жизни. Они включают: Если абиогенез не происходит так, как описывает теория, альтернативные идеи должны быть рассмотрены.
Первая жизнь: альтернативные теории происхождения жизни на Земле Поскольку прогресс в области абиогенеза, по-видимому, заблокирован, были предложены альтернативные теории происхождения жизни. Жизнь, возможно, зародилась так же, как теория абиогенеза, но в геотермальные вентиляционные отверстия под морем или в пределах Земной корыи это могло случиться несколько раз в разных местах.
Биогенез и Абиогенез.
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. Он предложил использовать термин биогенез вместо спонтанного зарождения.
Позже Томас Генри Хаксли 1825-1895 предложил использовать термин «абиогенез» для обозначения процесса спонтанного зарождения, а термин «биогенез» - для процесса, в котором жизнь возникает из подобной жизни.
Фундаментальное расхождение между ними состоит в том, что согласно абиогенезу живые существа произошли от неживой материи. Биогенез, с другой стороны, утверждает, что живые существа возникают из воспроизводимых других живых существ. Теория абиогенеза Абиогенез, также называемый Теория спонтанного зарождения, определил, что живые существа происходят из безжизненной материи и процессов разложения. Органические реакции разложения материи могли бы породить формы жизни, что было названо жизненной силой. Например, считалось, что крысы возникли из грязной ткани, а жабы - из грязи во влажной среде. Однако сегодня известно, что эта жизненная сила на самом деле является химической реакцией органических соединений.
Вирусы образуют кластеры сочетающие клеточные и вирусные белки, где клетки синтезируют копии вируса при контроле 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 [8]. 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 [25].
Белки стали промежуточным звеном построения липидной оболочки, а эволюция плоских структур РНК, превратила их в трёхмерные скопления покрытые мембраной [26]. Независимость от сульфида цинка была ещё 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 её копирования во множестве линий вирусов, привело к обильному разнообразию ферментов работающих с ней. Углубляясь в опыт прошлых глав, можно подытожить — надёжная репликация ДНК знаменует скорое объединение генетических элементов в большие геномы и последующий исход из источников возникновения не заставит себя ждать. Форму эукариота поддерживает цитоскелет из тонких и толстых белковых трубочек, а моторные белки перемещают компоненты клетки и обеспечивают её подвижность. Деление и слияние мембран регулируется специальными белками.
Благодаря этому, большинство эукариот способны к фагоцитозу — поглощению частиц внешней среды внутрь. Ещё 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 [34]. В 2015 году найдены археи близкие к эукариотам во множестве компонентов рис. Экспедиция, изучавшая геотермальные поля в Северной Атлантике, после сбора осадков населённых 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 [35].
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. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» В ходе эволюции эукариотам пришлось подчинить себе внутриклеточные симбиотические бактерии, вслед за тем, появился новый биохимический путь. После симбиоза с митохондриями аэробное дыхание повышает 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 захлёбываться 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 [22]. Заключение: Нами были описаны места возможного возникновения абиогенного синтеза органических соединений с содержанием нужных для этого веществ. А также на молекулярном уровне разобраны реакции получения органических соединений из простых микроэлементов на примерах работ А. Опарина и Д.
Сравнительная характеристика гипотез возникновения жизни. Возникновение жизни на земле биология. Основные точки зрения на происхождение жизни. Гипотезы возникновения жизни на земле биология.
Положения абиогенеза. Гипотеза абиогенеза Автор. Гипотеза абиогенеза основные положения. Сторонники биогенеза и абиогенеза. Гипотезы абиогенеза и биогенеза. Основные точки зрения на происхождение жизни на земле. Теория абиогенеза презентация. Теории абиогенеза и биогенеза таблица. Биогенез и абиогенез таблица. Теория абиогенеза и теория биогенеза.
Теории возникновения жизни на земле биогенез и абиогенез. Абиогенез презентация. Биогенез теория зарождения жизни. Основные гипотезы происхождения жизни на земле биогенез и. Гипотезы происхождения жизни на земле биогенез. Гипотеза зарождения жизни биогенез. Биогенез и абиогенез различия. Теория абиогенеза ученые. Гипотеза биогенеза. Абиогенез картинки для презентации.
Биогенез темы презентаций. Биогенез презентация. Доказательства абиогенеза кратко. Гипотезы абиогенеза самозарождение. Абиогенез теория самозарождения жизни. Абиогенез гипотезы о происхождении. ДНК Архей. Группа абиогенез. Абиогенез картинки. Теория биогенеза имена ученых.
Абиогенез ученые. Франческо реди абиогенез.
Теория абиогенеза
- Теория биогенеза
- Биогенез и абиогенез . Развитие эволюционных идей в биологии
- 1. Происхождение жизни на Земле
- Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
- Содержание
- Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа - Возникновение жизни
Теория биогенеза и абиогенеза презентация
Это видение, также называемое теорией хемосинтеза Опарин-Халдана, предполагает, что в пребиотической среде Земля обладала атмосферой, в которой не было кислорода и было много водяных паров, метана, аммиака, углекислого газа и водорода, поэтому она сильно снижала. В этой среде были разные силы, такие как электрические разряды, солнечная радиация и радиоактивность. Эти силы действовали на неорганические соединения, порождая более крупные молекулы, создавая органические молекулы, известные как пребиотические соединения.. Миллер и Юри эксперимент В середине 1950-х годов исследователям Стэнли Л. Миллеру и Гарольду С.
Юри удалось создать гениальную систему, которая имитировала предполагаемые наследственные условия атмосферы на земле, следуя теории Опарина-Холдейна.. Формирование полимера Хотя ранее упомянутые эксперименты предлагают правдоподобный путь, по которому возникли биомолекулы, являющиеся частью живых систем, они не предлагают какого-либо объяснения процесса полимеризации и увеличения сложности. Есть несколько моделей, которые пытаются выяснить этот вопрос. Первый включает твердые минеральные поверхности, где повышенная площадь поверхности и силикаты могут действовать как катализаторы для молекул углерода..
В глубинах океана гидротермальные жерла являются подходящим источником катализаторов, таких как железо и никель. Согласно экспериментам в лабораториях, эти металлы участвуют в реакциях полимеризации. Примиряя результаты Миллера и Пастера Следуя порядку идей, обсуждаемых в предыдущих разделах, мы имеем, что эксперименты Пастера доказали, что жизнь не возникает из инертных материалов, в то время как свидетельства Миллера и Юри показывают, что если это происходит, но на молекулярном уровне. Чтобы иметь возможность согласовать оба результата, необходимо иметь в виду, что состав земной атмосферы сегодня полностью отличается от пребиотической атмосферы..
В клетке жизнь увековечена, и на этом принципе Пастер основывается на том, чтобы утверждать, что каждое живое существо должно происходить из другого существовавшего ранее.. Мир РНК Роль автокатализа во время абиогенеза имеет решающее значение, поэтому одна из самых известных гипотез о происхождении жизни - это мир РНК, который постулирует начало от простых цепных молекул со способностью к саморепликации.. Это понятие РНК предполагает, что первые биокатализаторы были не молекулами белковой природы, а молекулами РНК - или полимером, подобным этому - со способностью выполнять катализ. Это предположение основано на свойстве РНК синтезировать короткие фрагменты с использованием темперирования, которое направляет процесс, в дополнение к стимулированию образования пептидов, сложных эфиров и гликозидных связей..
Согласно этой теории, наследственная РНК была связана с некоторыми кофакторами, такими как металлы, пиримидины и аминокислоты. По мере развития и усложнения обмена веществ возникает способность синтезировать полипептиды.. Эти среды были заселены архебактериями, организмами, способными расти, развиваться и размножаться в экстремальных условиях, вероятно, очень похожих на пребиотические условия включая низкие концентрации кислорода и высокие уровни СО. Термостойкость этих сред, защита, которую они обеспечивают от внезапных изменений, и постоянный поток газов - вот некоторые из положительных качеств, которые делают морское дно и вулканические дымоходы подходящими средами для возникновения жизни..
Термины биогенез и абиогенез В 1974 году известный исследователь Карл Саган опубликовал статью, разъясняющую использование терминов биогенез и абиогенез. По словам Сагана, оба термина были неправильно использованы в статьях, связанных с объяснениями происхождения первых живых форм. Среди этих ошибок - использование термина биогенез в качестве собственного антонима. Таким образом, биогенез используется для описания происхождения жизни от других живых форм, тогда как абиогенез относится к происхождению жизни из неживой материи..
В этом смысле современный биохимический путь считается биогенным, а пребиологический метаболический путь - абиогенным. Поэтому необходимо уделить особое внимание использованию обоих терминов.. Пролог: структура и организация носителей информации Прежде чем перейти к химическим реакциям получения органических соединений, мы изучим молекулы, условия абиогенного синтеза которых будем искать большую часть статьи. Нуклеиновые кислоты делятся на дезоксирибонуклеиновые ДНК — находятся в хромосомах, митохондриях, хлоропластах, нуклеоидах и рибонуклеиновые РНК — транспортирующие генетическую информацию, обеспечивающие синтез белка, регуляцию генов и сплайсинг.
При построении нуклеиновых кислот рибоза связывается с одним азотистым основанием, образуя молекулу нуклеозида. Такое соединение, вместе с фосфатными группами, образует уже молекулы нуклеотидов рис. Из них и строятся нуклеиновые кислоты присоединением новых нуклеотидов, где две фосфатные группы отделяются, а третья входит в состав цепи [3]. Моносахариды рибоза и дезоксирибоза, как компоненты сахарофосфатного скелета, являются альдозами из-за своей открытой альдегидной группы, с формулами С5H10O5 и С5H10O4.
Дезоксирибоза отличается от рибозы лишь отсутствием гидроксильной группы, поэтому у неё она заменена атомом водорода. Производные пурина: Пиримидиновые производные: Таблица 1. Азотистые основания Фосфатные группы, которые обеспечивают образование фосфодиэфирной связи с другими нуклеотидами, представлены солями фосфорных кислот P-O-P связь и метиленом СН2 , связывающим фосфатные группы с сахаридами. При движении магмы в ядре магнитное поле благоприятствовало осаждению карбонатов и сдерживало целостность атмосферы [1].
Барьер из озона, образовавшийся в процессе реакции действия ультрафиолета фотолиза , создал нужный тепловой баланс к концу архейского эона [2]. Опарин и Д. Холдейн работали над концепцией коацервата. Их интересовало то, каким образом синтезируется сложная органика при разрядах молний, ультрафиолета и извержений вулканов [4].
Идея частично подтвердилась Г. Юри и С. Смесь соединений, имитирующих древнюю атмосферу, запаивалась в замкнутой установке и в колбу с водой пропускали электрический ток. Спустя две недели, на протяжении которых им периодически приходилось наблюдать за реакциями через стекло, они вскрыли колбу и выяснили, что теперь в ней присутствовали аминокислоты, сахара и органические кислоты [5].
Эксперимент показал реальность синтеза сложной органики из более простых химических веществ. Последующие эксперименты синтезировали производные пурина таблица 1 и расширили список получаемых аминокислот.
Forsythe et al. Surveying the sequence diversity of model prebiotic peptides by mass spectrometry , D. Doran et al. Emergence of Function and Selection from Recursively Programmed Polymerisation Reactions in Mineral Environments было установлено, что спонтанные реакции полимеризации без участия ферментов в смесях, содержащих аминокислоты или иные простые органические молекулы, осуществимы при переменном увлажнении-высушивании реакционной смеси и при соблюдении некоторых дополнительных условий в частности, нужны достаточно высокая температура, определенный уровень pH, присутствие некоторых неорганических катализаторов.
Водная среда обеспечивает диффузию молекул, благодаря которой они могут встречаться и сталкиваться друг с другом, высушивание же обеспечивает концентрирование компонентов реакционной смеси и тем самым благоприятствует образованию химических связей между мономерами. Недавно вышли две публикации, описывающие результаты экспериментов американских ученых, направленных на проверку некоторых предположений, касающихся этого этапа химической эволюции. Первая из них вышла в журнале PNAS в августе этого года. Часть участвовавших в экспериментах исследователей — сотрудники NASA. Не секрет, что эта организация живо интересуется темой условий возникновения жизни, не теряя надежды однажды отыскать нечто подобное за пределами Земли. Целью работы было выяснить, что определило набор аминокислот, которые используются для построения белков в живых организмах.
Этих аминокислот всего 20, хотя, собственно, разнообразие аминокислот как таковых гораздо выше. Руководитель группы — Рам Кришнамурти Ramanarayanan Krishnamurthy , лаборатория которого вот уже 5 лет концентрируется на проблеме ранней эволюции белков. В своей последней работе, о которой мы рассказываем, исследователи сосредоточились на группе аминокислот, обладающих катионными свойствами — то есть имеющих положительно заряженные группы. Предполагается, что именно такие аминокислоты могли в первую очередь оказаться вовлечены в пребиотическую эволюцию на этапе «мира РНК», поскольку положительный заряд предрасполагает к взаимодействию с нуклеиновыми кислотами, имеющими в своем составе группы с отрицательным зарядом а именно, остатки фосфорной кислоты. В природе существует всего 6 аминокислот, несущих положительный заряд: лизин Lys , гистидин His , аргинин Arg , орнитин Orn , диаминобутановая кислота Dab , диаминопропионовая кислота Dpr. Их структура показана на рис.
Строение молекул, которые были использованы в экспериментах. А — аминокислоты, которые имеют положительный заряд и входят в состав белковых молекул живых клеток. Б — аминокислоты, также имеющие положительный заряд и встречающиеся в живых клетках, но не входящие в состав белков. В — альфа-гидроксикислоты, способные образовывать полимеры, соединяясь с аминокислотами в линейные или разветвленные цепочки при определенных условиях. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS Наличие положительного заряда всех этих аминокислот определяется наличием более одного атома азота в их составе. Один атом азота есть у любой аминокислоты в составе альфа-аминогруппы —NH2 , участвующей в формировании пептидной связи в белках.
Эта группа связана в аминокислоте с тем же атомом углерода, к которому присоединена кислотная группа —COOH на рис. У положительно заряженных аминокислот имеется дополнительный атом азота в составе бокового радикала. Примечательно, что лишь первые три из перечисленных аминокислот входят в состав белков. Три другие аминокислоты встречаются только в свободном виде и в гораздо меньших количествах, чем аминокислоты белков. Отсюда следует логичный вопрос: почему же катионными аминокислотами в составе белков стали именно Lys, His и Arg? Это тем более удивительно, что в силу более простой химической структуры, в реакциях бесферментного синтеза выход Orn, Dab и Dpr значительно выше, чем Lys, His и Arg.
А значит, они, вероятнее всего, преобладали на ранней Земле. McKee et al. В реакционную смесь кроме аминокислот добавляли одну из двух органических кислот: гликолевую или молочную в пропорции 5:1 к аминокислотам. Эти два достаточно простых соединения являются альфа-гидрокси кислотами. То есть у них имеется при одном из атомов углерода альфа кислотная группа —COOH , а также гидрокси-группа —OH — в отличие от аминокислот, в которых на этом месте находится аминогруппа. В сущности, гликолевая кислота является гидрокси-замещенным аналогом аминокислоты глицина, а молочная — аланина.
По представлениям химиков, эти соединения вполне могли формироваться на ранней Земле в тех же условиях, что и аминокислоты. В публикации 2016 года группа Кришнамурти показала, что в водных растворах, содержащих смеси аминокислот и гидроксикислот, эфирные связи с участием гидрокси- и карбоксигрупп образуются более эффективно, чем амидные связи S. Yu et al. Kinetics of prebiotic depsipeptide formation from the ester-amide exchange reaction. При последующем нагревании и высушивании эфирные связи могут замещаться на амидные, благодаря чему и формируются депсипептиды полимеры, содержащие как эфирные, так и амидные связи. Доля амидных связей может расти со временем, теоретически, вплоть до формирования чистых полипептидов рис.
Кстати, как отмечают авторы, та же реакция образования сначала эфирной связи с последующим замещением ее на амидную происходит и при наращивании цепочки полипептида в ходе трансляции в P-сайте рибосомы.
Эти агрегаты сумели адекватно размножиться и развили метаболизм - замечательные характеристики существ, которые мы считаем «живыми». Однако мы уже собрали доказательства того, что живые существа не могут возникнуть из неживой материи.
Итак, как нам разрешить этот очевидный парадокс? Первобытная атмосфера Земли сильно отличалась от того, что есть сейчас. Концентрация кислорода была чрезвычайно низкой, наблюдалась молния, вулканическая активность, постоянные бомбардировки метеоритов и приход ультрафиолетового излучения был более интенсивным.
В этих условиях может произойти химическая эволюция, которая через значительный период времени привела к появлению первых форм жизни.. Почему абиогенез невозможен. Творческое исследовательское общество ежеквартально, 36 4.
Pross, A. Происхождение жизни: что мы знаем, что мы знаем и что мы никогда не узнаем. Открытая биология, 3 3 , 120190.
Садава, Д. Жизнь: наука биологии. Panamericana Medical.
Саган, C. На терминах «биогенез» и «абиогенез». Истоки жизни и эволюция биосфер, 5 3 , 529-529.
Шмидт М. Ксенобиология: новая форма жизни как основной инструмент биобезопасности. Bioessays, 32 4 , 322-331.
Теория Опарина-Холдейна : Процессы возникновения жизни делятся на три этапа: 1 Абиогенное возникновение биологических мономеров. Образование первичного бульона.
Абиогенез - это что такое?
К 1861 году ему, наконец, удалось утвердить биогенез как твердую теорию, а не спорную гипотезу. Гипотеза биохимической эволюции Опарина — Холдейна (гипотеза абиогенеза): в далёком прошлом жизнь возникла абиогенным путём и эволюционировала от простых форм к сложным; в настоящее время процесс возникновения жизни невозможен. АБИОГЕНЕЗ — (от а и биогенез), термин относится к теории происхождения жизни на Земле: процесс образования органических соединений в условиях первичной бескислородной атмосферы в результате неорганических (абиологич.) реакций, т. е. без участия живых.
Биогенез - Biogenesis
В 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез». 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. Абиогенез, автотрофность, биогенез, коацерваты, открытые системы, первичная атмосфера Земли. Узнайте больше о значении абиогенеза и разнице между абиогенезом и биогенезом.