Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. Креационисты не мешкая напоминают эволюционистам, что абиогенез и эволюция описывают события, которые вступают в прямое противоречие с установленным законом. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез.
Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле
это процесс, который позволил неживой материи стать живыми клетками в источнике всех других форм жизни. Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и (согласно сторонникам абиогенеза) происходило в результате ступенчатой химической и молекулярной эволюции на протяжении миллионов лет. Как биогенез, так и абиогенез – это теории на сегодня не подтвержденные экспериментально. и -генез), — процесс превращения неживой природы в живую. К 1861 году ему, наконец, удалось утвердить биогенез как твердую теорию, а не спорную гипотезу.
Основные сведения о происхождении жизни в биологии
При этом существует некая неживая природа. В то же время не представляется возможным превратить неорганическую химию в полноценную органическую. Подтверждение теории абиогенеза В 19 столетии ученые смогли провести процесс синтеза липидов из неорганики. Спустя некоторое время химик Бутлеров открыл такое удивительное явление, как синтез углеводов, сахаров из формальдегида. В результате появилась автокаталитическая реакция Бутлерова. За счет этого специалисты поняли, что не существует никакой четкой грани и органические вещества вполне можно получать из неорганических. Теория абиогенеза была окончательно подтверждена.
Спустя некоторое время после этого появился еще один вопрос. Какие условия должны были присутствовать на ранней Земле или в космосе и какие ситуации должны были произойти, чтобы получилось запустить процесс синтеза органических веществ. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности: Первый этап предполагает процесс синтеза из неорганики максимально простых органических соединений. На втором этапе могут происходить более серьезные процессы, в которых принимают участие сложные органические вещества. Именно они стали основой для создания первой жизни. Третий этап абиогенеза предполагает образование самых первых репликаторов.
Важно то, что увеличение количества собственных копий способствует не только копированию, но и превращению простых органических веществ в нуклеотиды. В совокупности это знаменует появление обмена веществ, где реакции происходят при контроле ферментов. 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.
Кроме того, это относится к любому процессу, подобному форме жизни, который может порождать другие формы жизни. So, we can elaborate as life can only emerge from living organisms. История Большинство ученых скептически относились к гипотезе самозарождения, особенно в последующие десятилетия. В 1858 году Рудольф Вирхов задумался над гипотезой биогенеза, но никаких опытов, подтверждающих ее, у него не было. После этого в 1859 году Луи Пастер поставил свои показательные эксперименты, чтобы доказать биогенез на бактериальном уровне изучения. К 1861 году ему, наконец, удалось утвердить биогенез как твердую теорию, а не спорную гипотезу. 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.
Однако между взглядами на проблему происхождения жизни и на возможность существования эволюции нет прямой связи. Многократно наблюдавшиеся случаи загнивания питательных сред, предварительно прокипяченных, вновь и вновь давали пищу для предположений о возможности самозарождения. В ту пору еще не было известно, что некоторые бактерии или их споры например, сибирской язвы выдерживают длительное кипячение. Впрочем, немецкий натурфилософ Лоренц Окен еще в своей книге «Зарождение» 1805 выступил убежденным сторонником биогенеза[211]. Окен был одним из провозвестников клеточной теории. Задолго до В. Вернадского он писал о том, что масса живого вещества на Земле есть величина постоянная. Окен заключил «Зарождение» словами: Nullum vivum ex ovo! Нет живого не из яйца! Все живое от живого. С новой силой разгорелись споры вокруг проблемы самозарождения в середине XIX в. Пуше повторил опыты предшественников и настаивал на том, что в присутствии «жизненной силы» возможно самозарождение микроорганизмов. Как уже говорилось, в разгар спора в том же 1859 г. Французская академия назначила специальную премию за окончательное разрешение вопроса о возможности самозарождения жизни. Эту премию в 1862 г. Пастер провел эксперимент, соперничающий по своей простоте со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня о возражениях виталистов против опытов Спалланцани, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной S-образно изогнутой трубкой. Споры микроорганизмов оседали на стенках тонкой S-образной трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождение микроорганизмов, хотя доступ воздуха а с ним и пресловутой «жизненной силы» был обеспечен. Витализму был нанесен сокрушительный удар. Блестящий экспериментатор, Пастер не был склонен к теоретизированию. Он считал, что смог точным экспериментом разрушить безосновательные домыслы Пуше.
Возникновение жизни на Земле
Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности. В 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез». Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого. Дарвинистам просмотр категорически противопоказан! Опасно! Можно заразиться здравым смыслом!Почему физика – это наука, а биология – нет? Какую веру под видом. На протяжении многих лет были разработаны многочисленные теории, пытающиеся выяснить происхождение живых существ, такие как абиогенез (спонтанное зарождение) и биогенез (жизнь возникает из другой формы жизни), но ни одна из них не могла удовлетворительно объяснить. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности.
Презентация, доклад Представления о возникновении жизни на Земле
Реди в 1668 году показал, что личинки мух в гниющем мясе появляются только из отложенных мухами яиц. Опыты Ф. Реди «Убеждённость была бы тщетной, если бы её нельзя было подтвердить экспериментом. Поэтому в середине июля я взял четыре больших сосуда с широким горлом, поместил в один из них змею, в другой — немного рыбы, в третий — угрей из Арно, в четвёртый — кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми... Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней, после того как в них была положена дохлая рыба». Франческо Реди, 1688 год. Сто лет спустя, в 1770 г. Спалланцани установил, что в прокипяченных бульонах микроорганизмы не развиваются. Окончательно это доказал в 1861 году французский учёный Л.
Пастер , опыты которого не отрицают, однако, возможности абиогенного зарождения жизни в прежние геологические эпохи.
Биогенез возник из экспериментов ученого Луи Пастера, которому удалось доказать, что самопроизвольное поколение абиогенеза не существовало. В его наблюдении было доказано, что рождение живых существ происходит от воспроизводства других ранее существовавших живых существ. Однако в теории все еще есть пробел, поскольку биогенез не объясняет, как могло возникнуть первое живое существо на Земле. Биогенез - это теория, принятая в настоящее время наукой для объяснения рождения живых существ.
Смотрите больше о биогенезе.
Как создаются клеточные мембраны? Липиды — это молекулы, которые составляют слой клеточной мембраны. Как стало ясно из эксперимента Миллера — Юри, липиды могут спонтанно образовываться при определенных атмосферных условиях. Они имеют гидрофильную и гидрофобную стороны. В то время как гидрофильная сторона может взаимодействовать с водой, гидрофобная сторона — нет, и поэтому они образуют кластеры в воде. Гидрофильная сторона, обращена наружу, а гидрофобная — внутрь. Это похоже на то, как масло в лавовой лампе никогда не смешивается с жидкостью.
В липидном бислое молекулы ориентированы таким образом, что их полярные части направлены в сторону водной фазы и формируют две гидрофильные стороны, а неполярные «хвосты» формируют гидрофобную внутри бислоя. Это препятствует прохождению воды между ними и образует мембрану клетки. Вода из клетки не выходит наружу, и вода снаружи клетки не проникает внутрь. Из-за структуры липида он может спонтанно собираться в бислой в присутствии воды. Зная все это, можно предположить, что некоторые из первых структур РНК были заключены в примитивную клетку, состоящую из липидного бислоя, заполненного водой, неорганическими и органическими молекулами. Эти примитивные клетки затем дали начало первым живым клеткам. Другие гипотезы Хотя научные доказательства абиогенеза являются авторитетной научной теорией, некоторые ученые сформулировали другие гипотезы для объяснения происхождения жизни на Земле. Одной из таких гипотез является панспермия , которая утверждает, что жизнь прибыла на Землю из космоса и, следовательно, возникла в других частях галактики.
На начальных этапах РНК были доступны многие активные одноуглеродные соединения: Муравьиная кислота образуется при фотосинтезе на сульфиде цинка и выносится геотермальными источниками после реакций воды с базальтами.
Формальдегид опадает с дождями, возникая при фотолизе метана. Угарный газ выделяется в составе газов вулкана. Все три случая рассмотрены ранее и внимательный читатель вспомнит их, но именно диоксид углерода стал конечным нужным соединением. Хотя его восстановление без качественных катализаторов медленное, мы помним, что при абиогенном восстановлении реакция происходит под действием ультрафиолета или температуры. Выбор между способами использования углерода в обмене веществ зависит от среды. Рибулозо-монофосфатный цикл питаемый формальдегидом [23] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов таблица 1 , предполагает формирование этой реакции до появления ферментов фиксации диоксида углерода. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода. Вследствие этого, одна сторона молекулы несёт положительный заряд, а другая — отрицательный [27]. Поэтому вещества с полярными молекулами гидрофильные притягиваются и смешиваются с водой, а неполярные молекулы гидрофобные — нет [28].
В живых организмах клетки окружены мембраной из двух слоёв липидов, при смешивании их молекул в воде получается эмульсионная взвесь, а не растворение [29]. Наружная сторона мембраны несёт положительный заряд, а внутренняя — отрицательный. Такой электрический потенциал используется при передаче и хранении энергии, а также транспорта веществ вместе с протонами для компенсации заряда мембраны [30][31]. Вероятно, протоклетки имели примитивные оболочки из липидов, которые пропускали протоны и ионы металлов, но задерживали белки и РНК, поэтому выход из геотермальных водоёмов в среду с высоким содержанием натрия потребовал создания клетками способа его «откачки» [32]. Появления натриевых насосов использующих энергию реакций и освоение новых кислых сред, подтверждает образование мембран в тот период, когда аденозинтрифосфаты уже были в наличии. Реакция превращения рибозы в дезоксирибозу связана с образованием опасных радикалов , поэтому рибозимы не могут её осуществлять. Реакцию проводят ферменты — большие белки, для кодирования которых нужны минимум тысячи нуклеотидов. Эволюция предковых образований клеток тесно связана с вирусами. Так, П.
Фортер считает главной стадией жизни вируса — её активную часть в заражённой клетке [24]. 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.
1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез
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. Если бы марля отсутствовала, на мясе росли личинки. Если бы присутствовала марля, личинки не росли на мясе, а появлялись на марле. Реди наблюдал, как мухи откладывают яйца настолько близко к источнику пищи, насколько это возможно. Микроскопическая спонтанная генерация Спустя столетие эксперимент, проведенный Лаззаро Спалланцани в 1768 году, показал биогенез на микроскопическом уровне. Спалланзани хотел избежать загрязнения, заварив мясной бульон в запечатанном контейнере. Проблема с этим подходом состояла в том, что воздух в контейнере мог разрушить контейнер при нагревании. Поэтому он эвакуировал контейнер после запечатывания его закрытым.
Бульон впоследствии не затуманивался ростом бактерий, что подтверждает теорию биогенеза. Критики утверждают, что воздух необходим для жизни.
Белки или полипептиды , представляют собой цепочки аминокислот , линейно связанные друг с другом через пептидные связи. Такие цепочки сворачиваются за счет тех или иных взаимодействий между отстоящими друг от друга не некотором расстоянии аминокислотами и приобретают специфические пространственные конформации , уникальные для каждого белка см. Фолдинг белка. В таком виде они могут выполнять в клетках самые разнообразные функции: структурную, каталитическую, регуляторную. Эти функции у современных организмов почти полностью лежат именно на белках, хотя, по-видимому, первоначально, в пребиотическом мире, они выполнялись главным образом молекулами РНК — это допущение известно как «гипотеза мира РНК». Оно предполагает, что белки или какие-то их предшественники — короткие полимеры, включающие в себя аминокислоты сначала формировались путем случайного объединения мономеров и выполняли какие-то вспомогательные функции, к примеру — стабилизируя цепочки РНК этот сценарий описывается, например, в статье M. Vitas, A. И лишь после того, как появилось нечто вроде матричного синтеза белка по определенному генетическому коду то есть возникла трансляция , стало возможным наследование последовательностей аминокислот и их эволюционная оптимизация к выполнению тех или иных более сложных функций при содействии естественного отбора.
История белков, предшествовавшая появлению генетического кода, представляется пока очень смутно. В этой области гораздо больше догадок и спекуляций, чем конкретных данных. В исследованиях последних нескольких лет см. Sakata et al. Effects of pH and temperature on dimerization rate of glycine: Evaluation of favorable environmental conditions for chemical evolution of life , I. Mamajanov et al. 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?
Пасынский, Т.
В основе теории А. Опарина лежало представление о коацерватах как предшественниках первых клеток; коацерваты — мельчайшие капли концентрированных растворов полимеров коллоидных растворов , изолированные от внешней среды полупроницаемыми мембранами. В дальнейшем С. Фокс экспериментальным путем получил микросферы — капельки концентрированных растворов искусственно полученных белков протеиноидов.
Последователи Опарина больше внимания уделяли происхождению матричных процессов, в т. Мёллер, С. Фокс, Г. Основные этапы абиогенеза 1.
Синтез органических мономеров: органических кислот, аминокислот, углеводов, азотистых оснований. Для этого на Земле имелись все условия: обилие воды, метана, аммиака и цианидов, отсутствие кислорода и других окислителей атмосфера носила восстановительный характер , избыток свободной энергии в виде ультрафиолетового света, электрических разрядов и вулканической деятельности. Синтез органических полимеров из имеющихся мономеров с участием неорганических катализаторов ионы металлов и неорганические матрицы в виде частиц глины. В присутствии воды образуются коацерваты или микросферы.
Образование нуклеопротеидов комплексов белков и нуклеиновых кислот , появление реакций матричного типа, появление липидных мембран. Этот этап завершается появлением молекулярно-генетических систем управления и естественного отбора. Вероятно, первичными нуклеиновыми кислотами были различные типы РНК, которые обеспечивали все матричные процессы; ДНК как основной носитель генетической информации возникла значительно позже. Появление первых биологических систем — пробионтов.
Опарин считал пробионтов еще неживыми существами, но его последователи считают их уже живыми. Вероятно, пробионты обладали уже всеми свойствами жизни, но системы гомеостаза и гомеореза еще не сформировались. Появление архебионтов по терминологии А.
Основные свойства жизни — активное противостояние процессам разрушения. Основные свойства жизни — соподчинение биологических систем, наличие устойчивых динамических связей между биологическими объектами. Концепции абиогенеза Все теории абиогенеза, в основном, являются геоцентрическими химическими: жизнь возникла именно на Земле в результате появления новых химических веществ и новых химических реакций. Концепция абиогенеза базируется на следующих положениях: 1. Живое отличается от неживого особенностями химического состава биологических систем и обмен веществ. Такие теории происхождения жизни называются биохимическими. Жизнь возникла именно на Земле естественным путем из неорганических веществ с затратой свободной энергии.
Жизнь возникла в результате появления новых химических веществ и новых химических реакций, при этом сложные органические соединения образуются из неорганических веществ. Такие теории происхождения жизни называются геоцентрическими. К основным свойствам и признакам жизни относятся: обмен веществ; самовоспроизведение, передача и реализация наследственной информации; изменчивость наследственной информации и её дифференциальное воспроизведение естественный отбор. Остальные подходы к определению жизни являются дополняющими, причем, наиболее важную роль играют генетический и эволюционный подходы, а термодинамическому и экологическому — отводится второстепенная роль [4-6]. Одна из первых геоцентрических химических теорий была разработана Э. Геккелем последователем Ч. В ХХ веке наиболее популярной стала теория Александра Ивановича Опарина 1924 , в пользу которой свидетельствовали опыты по абиогенному синтезу органических веществ из неорганических — воды, аммиака, цианидов и других С. Миллер, А. Пасынский, Т. В основе теории А.
Опарина лежало представление о коацерватах как предшественниках первых клеток; коацерваты — мельчайшие капли концентрированных растворов полимеров коллоидных растворов , изолированные от внешней среды полупроницаемыми мембранами. В дальнейшем С. Фокс экспериментальным путем получил микросферы — капельки концентрированных растворов искусственно полученных белков протеиноидов [8].
Биогенез и абиогенез
- Абиогенез и биогенез: основные различия
- Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
- Теория биогенеза - Наука 2024
- Сравнительная таблица
- 1. Происхождение жизни на Земле
Биогенез и абиогенез
- 1С:Урок - Биогенез и абиогенез
- Особенности и теория биогенеза / биология
- Биогенез и абиогенез презентация
- Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез
- Разница между биогенезом и абиогенезом | fissi
- Разница между биогенезом и абиогенезом | fissi
Разница между абиогенезом и биогенезом
Термин биогенез был придуман Генри Чарльтоном Бастианом для обозначения возникновения жизни из неживой материи, но Томас Генри Хаксли выбрал термин абиогенез и переопределил биогенез, чтобы обозначить жизнь, возникшую из ранее существовавшей жизни. концепция, утверждающая, что между живой и неживой материей лежит непреодолимая преграда, а следовательно, всё живое может происходить лишь от живого. В 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез». Сторонники теории биогенеза (от греч. bios — «жизнь» и genesis — «происхождение») считают, что все живое происходит от живого, тогда как сторонники абиогенеза (греч. a — частица отрицания и «биогенез») считают возможным происхождение живого из неживой материи.
1. Происхождение жизни на Земле
Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. Термин биогенез был придуман Генри Чарльтон Бастиан означать создание формы жизни из неживых материалов; тем не мение, Томас Генри Хаксли выбрал термин абиогенез и пересмотрели биогенез жизни, возникшей из существовавшей ранее жизни.[4]. Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции. Биогенез и абиогенез Параграф 52. 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. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел.
БИОГЕНЕЗ: ХАРАКТЕРИСТИКА И ТЕОРИЯ - БИОЛОГИЯ - 2024
Они смешали простые соединения и элементы из теории в воздухе и выпустили искры через смесь. 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.
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.
Их сходство с аэробными бактериями и пластидами стало первым этапом понимания происхождения эукариот. Пластиды и митохондрии образуются только в процессе деления, указывающего на происхождение от бактериальных симбионтов , попавших в цитоплазму [26]. В 2015 году найдены археи, близкие к эукариотам во множестве компонентов рис. Экспедиция, изучавшая геотермальные поля в Северной Атлантике, после сбора осадков, населенных бактериями и археями, провела анализ их ДНК. Он показал преобладание в той локации вида архей, относящегося к некультивируемой группе глубоководных архей deep-sea Archaea group [27].
Кроме того, это относится к любому процессу, подобному форме жизни, который может порождать другие формы жизни. So, we can elaborate as life can only emerge from living organisms. История Большинство ученых скептически относились к гипотезе самозарождения, особенно в последующие десятилетия. В 1858 году Рудольф Вирхов задумался над гипотезой биогенеза, но никаких опытов, подтверждающих ее, у него не было. После этого в 1859 году Луи Пастер поставил свои показательные эксперименты, чтобы доказать биогенез на бактериальном уровне изучения. К 1861 году ему, наконец, удалось утвердить биогенез как твердую теорию, а не спорную гипотезу. 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.
Абиогенез также называют гипотеза спонтанного зарождения. Это одно из наиболее широко распространенных явлений о возникновении жизни. В главное отличие между абиогенезом и биогенезом заключается в том, что абиогенез не подтвержден научными экспериментами, тогда как биогенез доказан научными экспериментами.. Таким образом, биогенез - это общепринятый в настоящее время феномен возникновения жизни. Ключевые области покрыты 1. Что такое абиогенез - Определение, явление, примеры 2. Что такое биогенез - Определение, явление, примеры 3. Каковы сходства между абиогенезом и биогенезом? 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.