Биогенез и абиогенез. Действия: Запустить. Биогенез и абиогенез. Описание ресурса. Характеристика основных групп гипотез происхожения жизни. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции.
Абиогенез и естественный отбор
концепция, утверждающая, что между живой и неживой материей лежит непреодолимая преграда, а следовательно, всё живое может происходить лишь от живого. новостей и на странице Марка на [1] (см. также [2]. На протяжении многих лет было разработано множество теорий, пытающихся выяснить происхождение живых существ, таких как абиогенез (самозарождение) и биогенез (Жизнь возникает из другой формы жизни). 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.
1. Происхождение жизни на Земле
Во вторую S-образную колбу добавили приготовленный бульон, вскипятили и открыли. 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.
Такой сценарий, без катастрофических событий вроде дождей и приливных волн, кажется более подходящим для постепенного устойчивого формирования все более и более длинных пептидных цепочек. Гипотеза красивая. Осталось проверить, насколько хорошо все это будет работать в реальном эксперименте. Для этого надо было ответить на следующие вопросы: 1 Действительно ли эффект гидратации соли за счет атмосферной влаги может обеспечить достаточную меру увлажнения реакционной смеси после полного высушивания?
Авторы провели эксперименты во множестве вариантов. Во-первых, были проверены разные соли. Как можно видеть, часть солей проявили нужное свойство — при достижении определенного уровня влажности в атмосфере сухая соль превращалась в насыщенный раствор. Проверка способности различных солей переходить в раствор во влажной атмосфере. Красными рамками выделены лунки, в которых наблюдался данный процесс лунки с жидким раствором выглядят темными, а сухие соли светлые. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications Во всех экспериментах в смесь добавляли аминокислоту глицин — это наиболее простая по структуре аминокислота, и реакции спонтанной полимеризации с ней проходят более эффективно, чем с другими аминокислотами. Надо отметить, что здесь в реакционную смесь не добавлялись какие-либо дополнительные органические соединения вроде гидроксикислот, как это было в работе, которая обсуждалась выше. Пожалуй, наиболее заметным отличием этой работы от всех предшествующих является то, что эксперимент длился достаточно продолжительное время 10 суток и предусматривал многократные ежедневные повторения циклов смачивания и высушивания. Каждый цикл длился 24 часа.
Авторы отмечают, что, хотя в условиях ранней Земли 4 миллиарда лет назад смена дня и ночи происходила в несколько раз чаще по расчетам астрофизиков, сутки тогда длились около 6 часов , 24-часовой цикл позволил исследователям обеспечить необходимый контроль хода эксперимента и регулярно забирать пробы для анализа. Результаты одной из серий экспериментов по полимеризации аминокислоты показаны на рис. 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!
Ответ: На данный момент существует три основные теории возникновения жизни на нашей планете. Божественная теория жизнь создана богом или каким-то другим сверхразумом ; Панспермия жизнь попала на Землю из космоса ; Теория абиогенеза жизнь возникла из химических веществ ; Основные теории возникновения жизни: божественная, панспермия, абиогенез Все три теории имеют право на существование, однако наиболее научной и проработанной является последняя из них - теория абиогенеза. Про неё я и постараюсь коротко вам рассказать. Теория абиогенеза Согласно современным научным представлениям жизнь на нашей планете зародилась примерно 4. Первобытный океан. Коллаж, созданный с помощью нейросети Состав атмосферы и гидросферы в те времена сильно отличался от нынешнего.
Поскольку самокопирование не было идеальным, то и дело возникали различные отклонения, а те формы молекул, которые могли эффективнее поддерживать этот процесс, получали энергетическое преимущество над остальными в борьбе за ресурсы химические вещества, необходимые для воспроизводства. Процесс кристаллизации под микроскопом Таким образом была запущена химическая эволюция, в результате которой образовались макромолекулы белков и других соединений, ставших основой для первых живых организмов. Критика Несмотря на критику и явные пробелы в теории абиогенеза учёные до сих пор полностью не восстановили схему перехода от простых химических соединений к самовоспроизводящимся молекулам , она считается наиболее проработанной и вероятной, поскольку позволяет экспериментально проверить свои выводы.
Видеоформат Спасибо друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
БИОГЕНЕЗ: ХАРАКТЕРИСТИКА И ТЕОРИЯ - БИОЛОГИЯ - 2024
Однако в ней больший акцент сделан на самокопирование протоклеток, а не их обмен веществ. С тех пор эта гипотеза носит имена обоих ученых, Опарина—Холдейна. Таковы первые научные хотя и чрезвычайно наивные по современным меркам взгляды не абиогенез. Однако именно они вдохновили множество других, более сложных гипотез, и в самом скором времени — один простой эксперимент, ставший легендарным. В 1952 году совсем юный и не слишком успешный аспирант Стенли Миллер под руководством нобелевского лауреата Гарольда Юри решил воссоздать в лаборатории условия на юной Земле. Для этого потребовались всего лишь две запаянные колбы, две трубки, нагреватель и генератор электрических разрядов. За считанные часы и дни из метана, воды, водорода, аммиака и угарного газа самых что ни на есть неорганических соединений экспериментаторы получили целый ряд аминокислот — тех самых, из которых состоят все белки.
Однако сейчас понятно, что эффектный и чрезвычайно удачный эксперимент Миллера—Юри не воспроизводит условия на ранней Земле. Первичная атмосфера не была настолько восстановительной и имела другой газовый состав. Значит, и простого образования аминокислотного коктейля на ней скорее всего не происходило. Тот стремился вывести простую методологию Миллера и Юри «нагреть и посмотреть, что выйдет» на следующий уровень и добиться самопроизвольной сборки белков из свободных аминокислот. Полученные протеиноиды Фокса обладали целым рядом удивительных свойств, в том числе ускоряли химические реакции, однако они очень мало походили на белки и едва ли были прародителями живой клетки. Тем временем биология перешла на новый уровень развития: в 1953 году мир узнал о структуре и механизмах работы ДНК — главного хранилища генетической информации и основе всего живого.
Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы… В итоге в рядах исследователей абиогенеза, который ранее казался простым и почти понятым процессом, наступил хаос и даже раскол. Возникли непримиримые конкурирующие лагери — сторонников первичности белков, ДНК или липидной мембраны и так далее. Наступил кризис, однако, как это часто бывает в подобных ситуациях, кризис обернулся открывшимися возможностями. Пришло время новых смелых предположений и новых действующих лиц.
Сульфиды цинка способны к фотохимическому восстановлению, поглощая ультрафиолет и фосфоресцируя. В таком состоянии возбуждённый электрон восстанавливает соединения диоксида углерода до муравьиной и других органических кислот, а при ультрафиолете восстанавливает азот до аммиака. При этом он защищает органические молекулы от ультрафиолета эффективней слоя воды в десятки метров. Именно поэтому первые организмы могли укрываться в минеральных осадках, имея доступ к продуктам фотохимических реакций [1]. Осадки образуются из мелких частиц и имеют много пор. Подобные условия являются удобными для репликации органики из-за относительной изоляции. Откладывающиеся сульфидные минералы становятся катализаторами химических реакций для синтеза органических соединений [11]. Градиенты температур разделяют хиральные формы соединений. В таких условиях термодиффузии РНК и белки накапливаются в одной локации, например — в вышеупомянутых порах, где происходит концентрация в миллиарды раз [12]. Источниками достаточного количества этого вещества являются вулканы и горячие геотермальные источники. Они содержат фосфиты, пирофосфаты, или оксиды фосфора. При растворении эти соединения дают молекулы в пригодной для сахарофосфатов и нуклеотидов форме. В условиях кипения минеральных вод растворённые соединения разделяются, поэтому часть испаряется с водой и выходит в грязевых котлах. В виду подобной сепарации металлов поднимающийся пар магмы содержит бораты, калий, натрий и соли молибдена в концентрации такой же, как в органической клетке. При добавлении гидроксиапатита в такую смесь на его поверхности откладывается рибоза [18][19], а соли молибдена превращают разветвлённые сахара в линейные, увеличивая синтез. Почувствуйте, как густые и горячие знания стекают вам на шею, ведь грязевые котлы обогащены всеми вышеописанными ранее элементами [15], потому и представляются одними из самых вероятных мест появления жизни, имея несколько преимуществ сразу: Условия, богатые необходимыми микроэлементами; Источник тепла с постоянными условиями; Пористые минеральные осадки, работающие в качестве катализаторов и локации для репликации органических соединений; Испарение на местах при концентрации веществ, солей и кислот, где происходит образование цепочек РНК; Несколько путей получения органических молекул; Фотохимические реакции и расположенные рядом защищённые поры; Нагрев пор, где накапливаются нуклеотиды и РНК в высоких концентрациях. Нагрев происходил за счёт реакций в глубине твёрдых пород, поэтому метан и кислоты этих вод образуются абиогенно, а изотопный состав углерода в них такой же, как в углекислом газе [16]. В атмосфере древнего мира метан реагировал с азотом, водой и углекислым газом, образуя формальдегид. Соединения фотолиза метана не накапливались, а выпадали с дождём рис. Синильная кислота и формальдегид растворимы в воде, поэтому они вымывались и на поверхность поступали формальдегид, цианамид и цианид — являющиеся прекурсорами для азотистых оснований и РНК [17]. Рисунок 2. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Реакция получения нуклеотидов с помощью таких соединений была получена в 2009 году в Манчестере, во время работы Д. Сазерленда и его коллег [20]. Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путём смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис. Сейчас придётся хрустеть коркой головного мозга, но чтобы было проще, обратимся к рисунку 3 ниже, который будет иллюстрировать ход реакций. Как можем видеть, первоначальные соединения представлены: цианоацетиленом, цианамидом, глицеральдегидом и гликольальдегидом. Рисунок 3. Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата. Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов. Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты вместо цианоацетилена. Всего из четырёх простых соединений получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот.
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. По мере продвижения вверх по горлышку S-образной колбы оно становится все уже.
Например, паук откладывает яйца, которые становятся другими пауками. Эта предпосылка исторически контрастировала с древней верой в самопроизвольное поколение, согласно которой некоторые неорганические вещества, оставленные в покое, дают начало жизни например, бактерии, мыши и личинки в считанные дни. Предположение о биогенезе подозревалось задолго до того, как было окончательно продемонстрировано. Демонстрационный эксперимент, который показал биогенез вплоть до уровня бактерий, был разработан Луи Пастером в 1859 году. Вера в спонтанное поколение Спонтанное поколение также известно как аристотелевский абиогенез, после его древнегреческого сторонника. Скрытность и невидимость таких организмов, как мухи, мыши и бактерии, позволяли вере в самопроизвольную генерацию господствовать в течение тысячелетий. Новаторское использование все еще нового микроскопа в 18 веке стало подрывать его авторитет; видение яиц мух и бактерий под микроскопом помогло демистифицировать их природу. Ко времени Пастера эксперименты защищали биогенез на макроскопическом уровне. Осталось доказать только микроскопический биогенез. Макроскопическое Спонтанное Поколение В 1668 году Франческо Реди обратился к вопросу о макроскопической спонтанной генерации, когда он опубликовал результаты эксперимента, в котором он поместил гниющее мясо в контейнер и покрыл отверстие контейнера марлей.
Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
РНК: вещественный обмен Обмен веществ у первых органических структур развивался гетеротрофно, от сложных исходных соединений, как рибоза и азотистые основания, к более простым [1]. На начальных этапах РНК были доступны многие активные одноуглеродные соединения: Муравьиная кислота образуется при фотосинтезе на сульфиде цинка и выносится геотермальными источниками после реакций воды с базальтами. Формальдегид опадает с дождями, возникая при фотолизе метана. Угарный газ выделяется в составе газов вулкана. Все три случая рассмотрены ранее и внимательный читатель вспомнит их, но именно диоксид углерода стал конечным нужным соединением. Хотя его восстановление без качественных катализаторов медленное, мы помним, что при абиогенном восстановлении реакция происходит под действием ультрафиолета или температуры. Выбор между способами использования углерода в обмене веществ зависит от среды. Рибулозо-монофосфатный цикл, питаемый формальдегидом [18] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов табл. РНК: энергия липидной мембраны Возвратимся к теме липидов. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода.
Вследствие этого одна сторона молекулы несет положительный заряд, а другая — отрицательный. Поэтому вещества с полярными молекулами гидрофильные притягиваются и смешиваются с водой, а неполярные молекулы гидрофобные — нет [19]. В живых организмах клетки окружены мембраной из двух слоев липидов, при смешивании их молекул в воде получается эмульсионная взвесь, а не растворение. Наружная сторона мембраны несет положительный заряд, а внутренняя — отрицательный. Такой электрический потенциал используется при передаче и хранении энергии, а также транспорта веществ вместе с протонами для компенсации заряда мембраны [20]. Вероятно, протоклетки имели примитивные оболочки из липидов, которые пропускали протоны и ионы металлов, но задерживали белки и РНК, поэтому выход из геотермальных водоемов в среду с высоким содержанием натрия потребовал создания клетками способа его «откачки» [21]. 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.
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. Число нуклеотидных пар в ДНК человека превышает 3 миллиарда, а для некоторых цветковых растений может достигать десятков миллиардов. Понятно, что вероятность случайного возникновения строго определённой последовательности ДНК из миллиарда конкретных нуклеотидов несуразно мала. Для сравнения, можно напомнить, что в 4,5 миллиардах лет, столько обычно отводят на эволюцию на нашей планете , всего 1025 секунд. Заметим, что условия, которые должны были бы сопутствовать появлению в «первобытном бульоне» сахаров сахара рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот и аминокислот компонентов белков различны. Аминокислоты образуются в кислой среде, которая непригодна для образования сахаров.
Переход от простого набора биополимеров к функционирующему живому организму, пускай даже очень простому, представляется ещё более сложной проблемой, чем спонтанный синтез белков и нуклеиновых кислот. Об этом говорят биохимики-эволюционисты Дэвид Грин и Роберт Гольдберг: «Переход от макромолекул к клетке является скачком фантастических масштабов, который лежит за пределами поддающейся проверке гипотезы. В этой области всё является предположением. Доступные факты не дают основания постулировать, что на этой планете возникли клетки». Green D. Molecular insights into the living process. Morowitz H. Energy flow in biology: biological organization as a problem in thermal physics. Компоненты живой клетки, функционируя как единое целое, находятся в сложном взаимодействии друг с другом. В клетках белковые молекулы образуются в результате реакций матричного синтеза, которые протекают в соответствии с информацией, заложенной в молекуле ДНК.
В этом сложном процессе может участвовать несколько сот специфических белков, и отсутствие одного из них делает матричный синтез просто невозможным. В свою очередь, белки участвуют в процессах биосинтеза нуклеиновых кислот. Таким образом, для синтеза белков в клетках нужны нуклеиновые кислоты, а для биосинтеза нуклеиновых кислот - белки. Как разрешить это противоречие? Высказывались предположения, что первыми могли возникнуть самовоспроизводящиеся РНК. Но никаких экспериментальных подтверждений получено до сих пор не было.
Главная их особенность состояла в способности самовоспроизводиться и создавать собственные копии из других химических веществ, находящихся поблизости. Эта белковая молекула обладает способностью к самовоспроизведению Чуть больше про прионы можно почитать тут.
Поскольку самокопирование не было идеальным, то и дело возникали различные отклонения, а те формы молекул, которые могли эффективнее поддерживать этот процесс, получали энергетическое преимущество над остальными в борьбе за ресурсы химические вещества, необходимые для воспроизводства. Процесс кристаллизации под микроскопом Таким образом была запущена химическая эволюция, в результате которой образовались макромолекулы белков и других соединений, ставших основой для первых живых организмов. Критика Несмотря на критику и явные пробелы в теории абиогенеза учёные до сих пор полностью не восстановили схему перехода от простых химических соединений к самовоспроизводящимся молекулам , она считается наиболее проработанной и вероятной, поскольку позволяет экспериментально проверить свои выводы. Видеоформат Спасибо друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле.
Это также предназначалось для объяснения происхождения современных органических существ, начиная с неодушевленных веществ. Биогенез: теория и характеристика Согласно теории биогенеза, жизнь произошла от других уже существовавших форм жизни. Эту теорию поддержали несколько ученых, в том числе Франсиско Реди, Луи Пастер, Хаксли и Лаззаро Спалланцани; Все эти исследователи выделяются своим огромным вкладом в биологические науки. Однако теория биогенеза предполагает, что все живое кажется живым. Поэтому мы должны спросить себя, где и как появилась эта первая форма жизни? Чтобы добиться этого слабого - и замкнутого - аргумента, мы должны обратиться к теориям возникновения жизни. Этот вопрос разрешили несколько исследователей, в том числе А. Опарин и Дж. Сначала мы обсудим эксперименты, которые подтвердили биогенез, а затем вернемся к этому вопросу. Эксперименты, подтвердившие теорию биогенеза Эксперименты, которые поддерживали спонтанное зарождение, не касались стерилизации используемого материала или хранения контейнера, в котором проводился эксперимент, закрытым. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что было ошибочно интерпретировано как самозарождение жизни. Эти исследователи думали, что они были свидетелями появления живых органических существ из безжизненной материи. Среди наиболее известных экспериментов, которые сумели дискредитировать абиогенез, можно отметить вклад Франческо Реди и Луи Пастера. Эксперименты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, которому было интересно узнать о спонтанном зарождении жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых опытов, чтобы показать, что жизнь может появиться только из существующей жизни. Схема эксперимента включала серию банок с кусками мяса внутри, запечатанных марлей. Роль марли заключалась в том, чтобы пропускать воздух, исключая попадание насекомых и откладывание яиц. Действительно, в банках, покрытых марлей, никаких следов животных обнаружено не было, а яйца мух застряли на поверхности марли. Однако для сторонников спонтанного зарождения этого свидетельства было недостаточно, чтобы его исключить - до прибытия Пастера. Луи Пастер эксперименты Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине 19 века, ему удалось полностью исключить концепцию спонтанного зарождения.
Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко
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. По мере продвижения вверх по горлышку S-образной колбы оно становится все уже. В каждую из этих колб Пастера помещали равные количества питательного бульона.
Содержимое кипятили, чтобы добиться уничтожения находившихся там микроорганизмов.. Пастер разрезал трубку в одной из колб и быстро начал процесс разложения, заражаясь микроорганизмами из окружающей среды. Таким образом, благодаря Реди и, наконец, Пастеру, можно убедительно доказать, что жизнь происходит из жизни, и этот принцип суммирован знаменитой латинской фразой: Omne vivum ex vivo «Вся жизнь происходит из жизни». Но откуда появилось первое живое существо?? Давайте вернемся к нашему первоначальному вопросу.
Сегодня общеизвестно, что живые организмы происходят только от других организмов — например, вы произошли от своей матери, а ваш питомец в равной степени родился от соответствующей матери. Но давайте перенесем этот вопрос на первобытную среду, где произошло зарождение жизни. Биологи в настоящее время поддерживают гипотезу о том, что жизнь на Земле возникла из неживой материи, образовавшей молекулярные агрегаты. Эти агрегаты были способны адекватно размножаться и имели развитый обмен веществ — замечательные характеристики существ, которых мы считаем «живыми». Однако мы уже собрали доказательства того, что живое не может возникнуть из неживой материи.
Так как же нам разрешить этот очевидный парадокс? Первобытная атмосфера Земли сильно отличалась от той, что есть сейчас. Концентрация кислорода была чрезвычайно низкой, были молнии, вулканическая активность, постоянные метеоритные бомбардировки, а ультрафиолетовое излучение было более интенсивным. В этих условиях могло происходить химическое развитие, которое через значительный период привело к появлению первых форм жизни.. Биогенез: теория и особенности Согласно теории биогенеза, жизнь возникла из других уже существовавших форм жизни.
Однако теория биогенеза предполагает, что вся жизнь зарождается в жизни. Поэтому мы должны спросить себя, откуда взялась эта первая форма жизни или как она возникла?? Чтобы прийти к этому слабому и замкнутому аргументу, мы должны обратиться к теориям о том, как началась жизнь. На этот вопрос ответили несколько исследователей, в том числе А. Опарин и Дж.
Остальные ответы Константин Соколов Гуру 3903 6 лет назад Теория абиогенеза утверждает возможность происхождения живого из неживого. К ним относят гипотезу самозарождения, креационизм, теорию биохимической эволюции А. Опарина и Дж.
Микробы выросли, и он предложил это как пример самозарождения. В 1768 году Лаззаро Спалланцани повторил эксперимент Нидхема, но удалил из колбы весь воздух. Роста не произошло. В 1854 году Генрих Г. Шредер 1810—1885 и Теодор фон Душ , а в 1859 году только Шредер повторили эксперимент по фильтрации Гельмгольца и показали, что живые частицы можно удалить из воздуха, фильтруя его через вату. В 1864 году Луи Пастер наконец объявил о результатах своих научных экспериментов. В серии экспериментов, подобных тем, которые были выполнены ранее Нидхэмом и Спалланцани, Пастер продемонстрировал, что жизнь не возникает в областях, которые не были загрязнены существующей жизнью.
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.
Проблема возникновения жизни (рассказывает профессор Улдис Калениекс)
- Креационизм
- История воззрений
- Пролог: структура нуклеиновых кислот
- Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез
- Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко
Ранняя Земля
- Эксперимент Реди
- Абиогенез. Верна ли его современная теория? - Живой Космос
- Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция - презентация онлайн
- 1. Происхождение жизни на Земле
- Абиогенез - это что такое?
Биогенез и Абиогенез.
Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ. Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало. Ключевые слова: абиогенез, биогенез, эксперимент Миллера-Юри., Происхождение Жизни, Эксперимент Пастера, Изначальный Суп, Гипотеза Спонтанного Поколения. Теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с уже существующих живых существ. Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза.
Биогенез и абиогенез
и -генез), — процесс превращения неживой природы в живую. В главное отличие между абиогенезом и биогенезом заключается в том, что абиогенез не подтвержден научными экспериментами, тогда как биогенез доказан научными экспериментами. 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.
Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото
В широком смысле абиогенез возникновение живого из неживого одна из современных… … Энциклопедический словарь абиогенез — abiogenesis абиогенез. Oбразование вне организма свойственных живой природе органических веществ: в широком понимании А. Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов».
Таким образом, идея возникновения жизни из неодушевленной материи получила название «самозарождение». Среди наиболее ярких постулатов теории - происхождение таких животных, как улитки, рыбы и земноводные, из грязи. Невероятно, но считалось, что мыши могли появиться из грязной одежды после того, как оставили их на улице примерно на три недели. То есть теория не ограничивалась происхождением жизни в древности. Это также предназначалось для объяснения происхождения современных органических существ, начиная с неодушевленных веществ. Биогенез: теория и характеристика Согласно теории биогенеза, жизнь произошла от других уже существовавших форм жизни. Эту теорию поддержали несколько ученых, в том числе Франсиско Реди, Луи Пастер, Хаксли и Лаззаро Спалланцани; Все эти исследователи выделяются своим огромным вкладом в биологические науки.
Однако теория биогенеза предполагает, что все живое кажется живым. Поэтому мы должны спросить себя, где и как появилась эта первая форма жизни? Чтобы добиться этого слабого - и замкнутого - аргумента, мы должны обратиться к теориям возникновения жизни. Этот вопрос разрешили несколько исследователей, в том числе А. Опарин и Дж. Сначала мы обсудим эксперименты, которые подтвердили биогенез, а затем вернемся к этому вопросу. Эксперименты, подтвердившие теорию биогенеза Эксперименты, которые поддерживали спонтанное зарождение, не касались стерилизации используемого материала или хранения контейнера, в котором проводился эксперимент, закрытым. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что было ошибочно интерпретировано как самозарождение жизни. Эти исследователи думали, что они были свидетелями появления живых органических существ из безжизненной материи.
Среди наиболее известных экспериментов, которые сумели дискредитировать абиогенез, можно отметить вклад Франческо Реди и Луи Пастера. Эксперименты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, которому было интересно узнать о спонтанном зарождении жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых опытов, чтобы показать, что жизнь может появиться только из существующей жизни. Схема эксперимента включала серию банок с кусками мяса внутри, запечатанных марлей.
Он предположил, что эти органические соединения могли собираться в более сложные молекулы, которые со временем стали эволюционировать в живые организмы.
Доказательством теории возникновения жизни путем абиогенеза стали опыты С. Миллера, который получил простейшие органические вещества. Согласно гипотезе биогенеза, жизнь возникла из живых организмов.
Сначала мы обсудим эксперименты, которые подтвердили биогенез, а затем вернемся к этому вопросу. Эксперименты, подтвердившие теорию биогенеза Эксперименты, которые поддерживали спонтанное зарождение, не касались стерилизации используемого материала или хранения контейнера, в котором проводился эксперимент, закрытым.
По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что ошибочно интерпретировалось как спонтанное зарождение жизни. Эти исследователи думали, что они были свидетелями появления живых органических существ из безжизненной материи. Среди наиболее известных экспериментов, которые сумели дискредитировать абиогенез, - работы Франческо Реди и Луи Пастера. Эксперименты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, который интересовался спонтанным зарождением жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых опытов, чтобы показать, что жизнь может появиться только из существующей жизни.
Схема эксперимента включала серию банок с кусками мяса внутри, запечатанных марлей. Роль марли заключалась в том, чтобы позволить воздуху проникать внутрь, исключая попадание насекомых и откладывание яиц. Действительно, в банках, покрытых марлей, никаких следов животных обнаружено не было, а яйца мух застряли на поверхности марли. Однако для сторонников спонтанного зарождения этого свидетельства было недостаточно, чтобы его исключить - до прибытия Пастера. Луи Пастер эксперименты Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине девятнадцатого века, ему удалось полностью устранить концепцию спонтанного зарождения.
Эти свидетельства сумели убедить исследователей в том, что вся жизнь происходит от другого ранее существовавшего живого существа, и поддержали теорию биогенеза. В гениальном эксперименте использовались бутылки с лебединым горлышком. По мере того, как мы поднимаемся на горлышко колбы S-образной формы, она становится все уже и уже. В каждую из этих колб Пастер поместил равное количество питательного бульона. Содержимое нагревали до кипения, чтобы уничтожить присутствующие в нем микроорганизмы.
Полученные результаты:конец самозарождения Со временем в колбах не было обнаружено никаких организмов. Пастер разрезал пробирку в одной из колб и быстро начал процесс разложения, заражаясь микроорганизмами из окружающей среды. Таким образом, благодаря Реди и, наконец, Пастеру, с неопровержимыми доказательствами можно доказать, что жизнь происходит от жизни, принцип, который резюмируется в известной латинской фразе: Omne vivum ex vivo «Вся жизнь исходит из жизни».