Сообщение по биологии происхождение жизни
Обновлено: 18.05.2024
Живое и неживое. Основные признаки и свойства, присущие живым организмам. Концепции возникновения жизни. Теория биохимической эволюции. Вещественная основа жизни. Условия протекания абиогенеза. Земля в период возникновения жизни. Начало жизни на Земле.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.04.2010 |
| Размер файла | 16,7 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1. Живое и неживое
2. Концепции возникновения жизни
3. Вещественная основа жизни
4. Земля в период возникновения жизни
5. Начало жизни на Земле
Список использованной литературы
Введение
Одним из наиболее трудных и в то же время интересных в современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Он труден потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания качественно нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.
Ученые не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад.
Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле.
Трудность методологическая -- в невозможности проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использованию основного научного метода).
Вопрос о происхождении жизни интересен не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой отличия живого от неживого, а также связью с проблемой эволюции жизни.
1. Живое и неживое
Издавна человек наблюдал окружающий его мир и видел, что он состоит из живых и неживых тел. Люди, животные, растения - несомненно живые, а камни, песок, вода - нет. Живое, умирая, тоже становится неживым. Накапливая знания о природе, человек стремился определить, что же такое жизнь, каковы ее характерные признаки.
Считалось, что свойствами, присущими живому телу, является способность к движению, дыханию и размножению. Однако ни один из этих признаков не является достаточно полной характеристикой живых существ, выделяющей их из остального мира, и не может служить основой определения жизни.
Способность к движению, которую живое тело утрачивает после смерти, свойственна далеко не всем живым телам: почти все растения - неподвижные живые тела. С другой стороны, движущиеся машины и механизмы, созданные человеком, ни в коей мере не являются живыми.
Характерная для живых организмов способность к дыханию, в процессе которого они потребляют кислород и выделяют углекислый газ, также не является исчерпывающим признаком. Ведь мы ежедневно наблюдаем неживые системы, потребляющие кислород и выделяющие углекислый газ: это и горящие дрова, и бензиновый двигатель, и любая реакция окисления органического вещества. В то же время есть, безусловно, живые организмы (некоторые простейшие и микробы), вообще не потребляющие кислород.
Даже такой, характерный признак живого, как способность к размножению, тоже нельзя считать абсолютно верным и постоянным. Существуют живые организмы, неспособные к воспроизведению потомства: рабочие пчелы, мулы. И вместе с тем созданные руками человека машины могут производить следующие поколения подобных себе машин.
Живое тело представляет собой типичную открытую систему - оно существует до тех пор, пока из внешней среды доставляется энергия и пища, а в окружающую среду выделяются продукты жизнедеятельности. Поскольку живое тело - от простейшего до самого сложного - является открытой системой, эту характеристику, безусловно, следует ввести в определение жизни.
Еще один признак живых тел состоит в их способности автоматически сохранять и поддерживать постоянство своего биохимического состава. Главной и постоянной частью всех без исключения живых тел являются белки. Кроме того, существенной и постоянной составляющей живых тел служат нуклеиновые кислоты. Важно отметить, что живое состояние характеризуется присутствием не любого белка, а белка, сохраняющего свою первичную, вторичную и троичную структуры с присущими ему свойствами. В умершем организме белки утрачивают исходную структуру. Для поддержания белка в характерной для живого состояния природной форме необходим обмен веществ, способствующий созданию и поддержанию условий, при которых природный белок устойчив.
Формы живого мира необычайно многообразны. В настоящее время, как считают ученые, на Земле 1,5 млн. видов животных и 0,5 млн. видов, относящихся к растительному царству, если включить в эту группу также водоросли, грибы и бактерии. Около 10 тыс. новых видов, в основном насекомых, ежегодно описываются специалистами и получают свои строго научные названия. И при этом считается, что по меньшей мере еще 1-2 млн. видов до сих пор не изучены. Живая Природа разнообразна и многолика.
Дать точное, строгое и исчерпывающее определение жизни чрезвычайно трудно, и один из методов ее описания заключается в том, чтобы перечислить основные признаки и свойства, которые присущи живым организмам и отсутствуют у большинства неживых систем, не пытаясь найти единое общее определение.
1. Живые организмы сложны и высокоорганизованны. Сложностью отличается как внутреннее строение живых организмов, так и состав и строение химических веществ, из которых они построены.
2. Все живые организмы способны к обмену веществом и энергией.
3. Универсальным свойством живого является способность реагировать на изменения в окружающей среде.
4. Живые организмы прекрасно соответствуют своему образу жизни, хорошо приспособлены, адаптированы к среде обитания.
5. Способность к самовоспроизведению (размножению) - самая удивительная особенность живых организмов. Их наследственность и изменчивость подчиняются нескольким общим для всех живых существ основным законам.
6. Все органы, микроскопические структуры и молекулы организма выполняют свои, строго определенные функции. Все многообразие живых организмов, приспособленных к определенным условиям существования, возникло в результате эволюции, в ходе естественного отбора. Эволюция - процесс исторического развития, изменения от простого к сложному - присуща всему живому.
2. Концепции возникновения жизни
Существует пять концепций возникновения жизни:
1) креационизм -- божественное сотворение живого;
2) концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества (ее придерживался еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы);
3) концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;
4) концепция панспермии -- внеземного происхождения жизни;
5) концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.
Первая концепция является религиозной и к науке прямого отношения не имеет. Вторую опроверг изучавший деятельность бактерий французский микробиолог XIX века Луи Пастер. Третья из-за своей оригинальности и умозрительности всегда имела немного сторонников.
3. Вещественная основа жизни
Атомы углерода вырабатываются в недрах больших звезд в необходимом для образования жизни количестве. Углерод способен создавать разнообразные (несколько десятков миллионов), подвижные, низкоэлектропроводные, студенистые, насыщенные водой, длинные скрученные цепеобразные структуры. Соединения углерода с водородом, кислородом, азотом, фосфором, серой, железом обладают замечательными каталитическими, строительными, энергетическими, информационными и иными свойствами.
При образовании Земли из космической пыли (частиц железа и силикатов -- веществ, в состав которых входит кремний) и газа весьма вероятно, что на внешних участках Солнечной системы газы могли конденсироваться. Органические соединения могли синтезироваться и на поверхности пылинок. Химические и палеонтологические исследования древнейших докембрийских отложений, и особенно многочисленные модельные эксперименты, воспроизводящие условия, которые господствовали на поверхности первобытной Земли, позволяют понять, как в этих условиях происходило образование все более сложных органических веществ.
Жизнь возможна только при определенных физических и химических условиях (температура, присутствие воды, солей и т.д.). Прекращение жизненных процессов, например, при высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов, не ведет к потере жизнеспособности. Если структура сохраняется неповрежденной, она при возвращении к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.
Также и для возникновения жизни нужны определенные диапазоны температуры, влажности, давления, уровня радиации, определенная направленность развития Вселенной и время. Взаимное удаление галактик приводит к тому, что их электромагнитное излучение приходит к нам сильно ослабленным. Если бы галактики сближались, то плотность радиации во Вселенной была бы столь велика, что жизнь не могла бы существовать. Углерод синтезирован в звездах-гигантах несколько миллиардов лет назад. Если бы возраст Вселенной был меньше, то жизнь также не могла бы возникнуть. Планеты должны иметь определенную массу для того, чтобы удержать атмосферу.
4. Земля в период возникновения жизни
Первичная атмосфера содержала водород и соединения углерода (метан) и азота (аммиак). Отсутствие в атмосфере кислорода было, вероятно, необходимым условием возникновения жизни: лабораторные опыты показывают, что органические вещества гораздо легче создаются в восстановительной среде, чем в атмосфере, богатой кислородом. О том, что атмосфера была именно такой, свидетельствуют самые древние горные породы на Земле.
Существуют разные точки зрения на проблему жизни на Земле. По мнению В.И. Вернадского, жизнь появилась одновременно с образованием Земли. А.И. Опарин считал, что периоду развития жизни предшествовал длительный период химической эволюции Земли, во время которого (3 - 5 млрд. лет назад) образовались сложные органические вещества и протоклетки. Возникновение последних положило начало биохимической эволюции.
Для построения любого сложного органического соединения, входящего в состав живых тел, нужен небольшой набор блоков-мономеров (низкомолекулярных соединений): 29 мономеров (из них 20 аминокислот, 5 азотистых оснований) описывают биохимическое строение любого живого организма. Оно состоит из аминокислот (из которых построены все белки), азотистых соединений (составные части нуклеиновых кислот), глюкозы - источника энергии, жиров - структурного материала, идущего на построение в клетке мембран и запасающего энергию.
Необходимая концентрация веществ для образования биополимеров могла возникнуть в результате осаждения органических соединений на минеральных частицах, например, на глине или гидроокиси железа, образующих ил прогреваемого Солнцем мелководья.
Кроме того, органические вещества могли образовать на поверхности океана тонкую пленку, которую ветер и волны гнали к берегу, где она собиралась в толстые слои. В химии известен также процесс объединения родственных молекул в разбавленных растворах.
В начальный период формирования Земли воды, пропитывающие земной грунт, непрерывно перемещали растворенные в них вещества из мест их образования в места накопления.
Там формировались пробионты - системы органических веществ, способных взаимодействовать с окружающей средой, т.е. расти и развиваться за счет поглощения из окружающей среды разнообразных богатых энергией веществ.
Затем образуются микросферы - шаровидные тела, возникающие при растворении и конденсации абиогенно полученных белковоподобных веществ.
В подтверждение возможности абиогенного синтеза были проведены следующие опыты. Воздействуя на смесь газов электрическими зарядами, имитирующими молнию, и ультрафиолетовым излучением, ученые получали сложные органические вещества, входящие в состав живых белков. Органические соединения, играющие большую роль в обмене веществ, были искусственно получены при облучении водных растворов углекислоты.
Американский ученый С. Миллер в 1953 году синтезировал ряд аминокислот при пропускании электрического заряда через смесь газов, предположительно составлявших первичную земную атмосферу. Были синтезированы и простые нуклеиновые кислоты.
Этими экспериментами было доказано, что абиогенное образование органических соединений во Вселенной могло происходить в результате воздействия тепловой энергии, ионизирующего и ультрафиолетового излучений и электрических разрядов. Первичным источником этих форм энергии служат термоядерные процессы, протекающие в недрах Земли.
Как показывает синергетика, энергия имела для возникновения жизни не меньшее значение, чем вещество.
Разумно предположить, что некоторые из первых стадий эволюции к жизни были связаны с возникновением механизмов, способных поглощать и трансформировать химическую энергию, как бы выталкивая систему в сильно неравновесные условия.
Неравновесные структуры - переход к живому, но еще нет воспроизводства.
Итак, в образовании органических соединений большую роль играло не только вещество космического пространства, но и энергия звезд.
5. Начало жизни на Земле
Начало жизни на Земле - появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков. Переход от сложных органических веществ к простым живым организмам пока неясен. Теория биохимической эволюции предлагает лишь общую схему.
В соответствии с ней на границе между коацерватами - сгустками органических веществ - могли выстраиваться молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность. В результате включения в коацерват молекулы, способной к самовоспроизведению, могла возникнуть примитивная клетка, способная к росту.
Самое трудное для этой гипотезы - объяснить способность живых систем к самовоспроизведению, т.е. сам переход от сложных неживых систем к простым живым организмам.
Несомненно, в модели происхождения жизни будут включаться новые знания, и они будут все более обоснованными. Чем более качественно новое отличается от старого, тем труднее объяснить его возникновение. Поэтому здесь и говорят о моделях и гипотезах, а не о теориях.
Все основные процессы, определяющие поведение живого организма, протекают в клетках.
Тысячи химических реакций происходят одновременно для того, чтобы клетка могла получить необходимые питательные вещества, синтезировать специальные биомолекулы и удалить отходы. Огромное значение для биологических процессов в клетке имеют ферменты. Они обладают часто высокой специализированностью и могут влиять только на одну реакцию.
Принцип их действия в том, что молекулы других веществ стремятся присоединиться к активным участкам молекулы фермента. Тем самым повышается вероятность их столкновения, а следовательно, скорость химической реакции.
Синтез белка осуществляется в цитоплазме клетки. Почти в каждой из клеток человека синтезируется свыше 10000 разных белков. Величина клеток -- от микрометра до более одного метра (у нервных клеток, имеющих отростки). Клетки могут быть дифференцированными (нервные, мышечные и т.д.). Большинство из них обладает способностью восстанавливаться, но некоторые, например нервные, -- нет или почти нет.
Эволюция- это бесконечная цепь событий без начала и конца.
Ученые, занимавшиеся проблемой происхождения жизни на Земле, не допускали заноса каких-либо элементов жизни на Землю с других планет или из Космоса. Признавали зарождение жизни на самой Земле.
Абиогенез происходил в условиях, отличных от ныне существующих на Земле, а именно при первичной бескислородной атмосфере.
В настоящее время вопрос о появлении жизни на Земле сводится к выяснению времени и биогеохимических условий той древней эпохи, когда создалась благоприятная обстановка для превращения органических соединений в биогенные.
Список использованной литературы
1. П.Н. Белкин Концепции современного естествознания Изд. Высшая школа, 2004.
Подобные документы
Проблема происхождения жизни на Земле. Возможности существования жизни в других областях Вселенной. Креационизм. Теория стационарного состояния, самопроизвольного самозарождения, панспермии. Современные возрения на происхождение жизни на Земле.
реферат [2,5 M], добавлен 04.10.2008
История представлений о возникновении жизни на Земле. Гипотезы возникновения жизни на Земле. Образование первичных органических соединений. Что считать жизнью? Эволюция жизни на Земле. Появление высокоорганизованных форм жизни.
реферат [1,1 M], добавлен 17.05.2003
Тайна появления жизни на Земле. Эволюция зарождения жизни на Земле и сущность концепций эволюционной химии. Анализ биохимической эволюции теории академика Опарина. Этапы процесса, приведшего к возникновению жизни на Земле. Проблемы в теории эволюции.
реферат [55,9 K], добавлен 23.03.2012
Содержание и отличительные признаки теорий возникновения и развития жизни на Земле: самозарождения, биохимической эволюции, панспермии, стационарного состояния жизни, креационизма. Преимущества и недостатки каждой теории, история их становления.
презентация [224,2 K], добавлен 17.12.2013
Сравнение основных определений понятия "жизнь". Анализ проблемы происхождения и эволюции жизни на Земле. Общая характеристика современных теорий возникновения жизни, а также процесса эволюции ее форм. Сущность основных законов биологической эволюции.
курсовая работа [302,9 K], добавлен 04.10.2010
Проблема происхождения жизни. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни. Этапы химической и предбиологической эволюции на пути к жизни. Гипотеза о роли малых молекул в первичном зарождении белково-нуклеиновых систем.
реферат [26,0 K], добавлен 02.01.2008
Вопрос о возникновении жизни на Земле - борьба религии и науки, идеализма и материализма. Проблема отличия живого от неживого. Современное двуединое понятие первобытного бульона и самозарождения жизни - теория Опарина-Холдейна о происхождении жизни.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
на тему “Происхождение жизни на Земле. Основные теории”
Расулов Хайрула Рамазанович
Материалисты же, напротив, полагают, что жизнь на Земле возникла из неживой материи путем самозарождения (абиогенез) или была занесена из других миров, т.е. является порождением других живых организмов (биогенез).
По современным научным представлениям, жизнь — это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой. Однако вопрос о происхождении жизни еще окончательно не решен.
В разное время и в разных культурах рассматривались следующие идеи:
креационизм (жизнь была создана Творцом);
самопроизвольное зарождение (самозарождение; жизнь возникала неоднократно из неживого вещества);
гипотеза стационарного состояния (жизнь существовала всегда);
гипотеза панспермии (жизнь занесена на Землю с других планет);
биохимические гипотезы (жизнь возникла в земных условиях в ходе процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам, т.е. в результате биохимической эволюции).
На сегодня биологи признают в качестве научного только последний вариант.
Креационизм
Согласно этой религиозной концепции, имеющей древние корни, всё существующее во Вселенной, в том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом в результате одного или нескольких актов сверхъестественного творения в прошлом. Организмы происходят от сотворенных по отдельности основных типов живых существ. Сотворённые виды были с самого начала превосходно организованы.
Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. В связи с этим концепция творения не может быть однозначно ни доказана, ни опровергнута и существует наряду с научными гипотезами происхождения жизни. Религиозные лидеры настаивают на принятии креационизма в качестве научной гипотезы.
Гипотезы самозарождения
К концу 70-х гг. XIX в. практически все ученые признали, что живые организмы происходят только от других живых организмов, что означало возвращение к первоначальному вопросу: откуда же взялись первые организмы?
Гипотеза стационарного состояния
Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь; виды также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный). Это представление соответствует концепции вечной несотворенной Вселенной, характерной для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. В контексте современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.
Гипотеза панспермии
Гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет неких зародышей жизни получила название панспермии (от греч. pan — весь, всякий и sperma — семя). Эта гипотеза примыкает к гипотезе стационарного состояния. Её приверженцы поддерживают мысль о вечном существовании жизни и выдвигают идею о внеземном ее происхождении. Одним из первых идею о космическом (внеземном) происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер. В связи с этим возникали вопросы, насколько возможно такое перенесение с одной планеты на другую и как это могло быть осуществлено. Ответы искали в первую очередь в физике, и первыми защитниками этих взглядов выступили представители этой науки.
Согласно представлениям Томсона и Гельмгольца, споры бактерий и других организмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Лабораторные исследования подтверждают высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям, в частности к низким температурам.
Биохимическая теория
Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А.И. Опарин. Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли и рассматривается Опариным как закономерный результат химической эволюции соединений углерода во Вселенной.
По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:
возникновение органических веществ;
образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.);
возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов.
Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных.
Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. Опарин полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам.
Современная наука еще далека от исчерпывающего объяснения, как конкретно неорганическое вещество достигло высокого уровня организации. Тем не менее, ясно, что это много ступенчатый процесс, в ходе которого уровень организации вещества шаг за шагом повышался. Восстановить конкретные механизмы этого ступенчатого усложнения — задача будущих научных исследований.
Тем самым доказано, что для создания живого организма из неживой материи не требуется сверхъестественного воздействия. Так что необходимо лишь ответить на вопрос, как этот процесс мог пройти без участия человека, в естественной среде.
С самого раннего момента своего появления человечество наделяло природу особыми свойствами: существовал тотемизм - поклонение какому-либо животному или растению как своему мифическому защитнику. С течением времени появились монотеистические религии, в которых утверждалось, что настоящий мир создан творцом в результате акта сверхъестественного творения.
За всю историю существования человечества сторонниками этой теории не было приведено ни одного подтверждающего доказательства. Справедливо отметить, что и опровергнуть эту теорию невозможно. Основополагающим моментом здесь являются не факты, а вера.
Теория стационарного состояния
Согласно данной теории, жизнь никто и ничто не создал(о) - жизнь, как и Вселенная, существует вечно, не имея точки начала и конца. Отдельные тела в этой системе - галактики, звезды, небесные тела и живые организмы - рождаются и умирают.
Теория панспермии (греч. pan — всё и sperma — семя)
После формирования и остывания нашей планеты на ее поверхности сложились условия благоприятные для развития жизни. Теория панспермии гласит о том, что жизнь на нашу планету была занесена извне, из космоса с падением метеороида или астероида. На Землю попали зачатки живого - споры бактерий, вирусы.
Теория самозарождения
Сторонники этой теории считали (или считают, если такие еще остались)), что жизнь способна самозарождаться из неживого. Еще Аристотель считал, что личинки, из которых появляются мухи, самозарождаются в гниющем мясе. Эти представления были довольно долго распространены и популярны.
Особое внимание обратим на витализм (лат. vitalis — жизненный) - учение о существовании нематериальной сверхъестественной жизненной силы, управляющей жизненными явлениями. Витализм и теория самозарождения тесно взаимосвязаны.
Особенно активно эти идеи обсуждались в конце XVI века, когда апогея достигла легенда о гомункулусе. Свой рецепт "приготовления" гомункулуса Парацельс описывает так: "Возьмите сперму и заставьте ее гнить 7 суток в запечатанной тыкве, а затем в течение 40 недель в лошадином желудке, ежедневно добавляя кровь. В результате произойдет живой ребенок, как дитя, родившееся от женщины".
Кажется что-то таинственное и магическое скрыто за этими древними строками, однако это всего лишь остроумная шутка, на которую попались многие, даже из числа наших современников. Первым аргументированно попытался опровергнуть теорию самозарождения жизни Франческо Реди в 1668 году.
Опыт Франческо Реди состоял в доказательстве того факта, что в плотно закрытых банках, куда не могут попасть мухи, не развиваются и черви - их личинки. В таких банках мясо гниет, но не "производит" червей. Ранее Уильям Гарвей, английский медик, постулировал: "Все живое происходит из яйца".
Казалось бы, теория самозарождения опровергнута - точка. Но хитрые виталисты обвинили Франческо Реди в том, что закрыв банки тканью, он предотвратил доступ в них жизненной силе, и, естественно, жизнь в них не зародилась. Так что теория самозарождения пошатнулась, не более, но выстояла этот удар.
Лишь спустя почти 200 лет - в 1862 году - Луи Пастер нанес сокрушительный удар по виталистам, окончательно развенчав теорию самозарождения. Пастер кипятил в S-образной колбе молоко, в котором находились микроорганизмы. После кипячения колбы оставляли на открытом воздухе. За счет S-образной колбы бактерии оседали на стенках, не достигали молока: процессы брожения и гниения не начинались.
В честь Луи Пастера процесс тепловой обработки пищевых продуктов называется пастеризацией. Она представляет собой нагревание жидких продуктов до 60-70 °C в течение 60 минут, в результате чего болезнетворные микроорганизмы погибают. Это позволяет сохранить продукты свежими на долгое время.
Гипотеза А.И. Опарина абиогенного происхождения жизни
Одним из первых в 1924 году научно пытался обосновать появление жизни на земле советский ученый Опарин, а через 5 лет в - 1929 году - Дж. Холдейн. Согласно теории Опарина, жизнь представляет собой закономерный этап эволюции химических соединений - молекулярных преобразований, их полимеризации, возникновение более сложных по строению веществ. Процессы возникновения жизни по Опарину делятся на 3 этапа:
- Возникновение органических веществ из неорганических. Образование первичного бульона
- Усложнение строения веществ (появление белков, нуклеиновых кислот). Формирование коацерватов - капель с большой концентрацией коллоида
- Возникновение самовоспроизводящихся организмов, появление в них матричного синтеза на основе РНК, затем и ДНК
В результате таких преобразований из первичного бульона возникли первые прокариотические клетки.
Теорию Опарина и Холдейна подверглась проверке на практике. Первые эксперименты провел С. Миллер, пытавшийся синтезировать органические вещества из неорганических. Миллер использовал колбу, в которой непрерывно циркулировали метан, аммиак, водород и угарный газ (CO) - когда-то составлявшие атмосферу Земли (кислород в ее составе отсутствовал).
По итогам эксперимента в системе появились аминокислоты, сахара, жиры и даже предшественники нуклеиновых кислот.
С точки зрения вероятности возникновение жизни весьма маловероятно, однако учитывая очень долгое время (1 млрд. лет от появления Земли) вероятность такого события значительно возрастает.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Краткий конспект "Происхождение жизни на Земле" содержит основные теоретические сведения по изучаемой теме.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Теории возникновения жизни на Земле
Наиболее распространенными теориями возникновения жизни на Земле являются следующие:
Теория креационизма – жизнь была создана богом в определенное время;
Теория самопроизвольного зарождения – жизнь возникала неоднократно из неживого вещества; Эта теория была опровергнута опытами Франческо Реди
Теория стационарного состояния – жизнь существовала;
Теория панспермии – жизнь занесена на нашу планету извне; Была выдвинута немецким учёным Германом Рихтером в 1865 году. Согласно панспермии, рассеянные в мировом пространстве споры микроорганизмов, переносятся с одного небесного тела на другое с метеоритами.
Теория биохимической эволюции (теория абиогенного синтеза А. И. Опарина 1923 г.) – жизнь возникла на Земле в результате биохимических процессов в условиях молодой планеты. Сущность теории: биохимическая эволюция в условиях первичной Земли закономерно привела к абиогенному образованию органических молекул, которые через стадию коацерватов привели к появлению матричного синтеза и появлению первых живых организмов.
Теория биохимической эволюции (теория абиогенного синтеза)
Условия на Земле 4,5 млрд. лет назад:
- безжизненная Земля с атмосферой лишенной кислорода. Первичная атмосфера Земли носила восстановительный характер (отсутствовал свободный кислород);
- жесткое ультрафиолетовое излучение.
Этапы возникновения и развития жизни на Земле
I этап: Абиогенный (без участия живых организмов) синтез органических веществ – мономеров и биополимеров (за счет энергии электрических разрядов, ультрафиолетовых лучей и радиоактивного излучения)
II этап: Полимеризация мономеров с образованием нуклеиновых кислот, белков др. полимеров (слияние органических комплексов и образование коллоидных растворов – коацерватов). В коацерватах началась эволюция молекул РНК, которые были первыми самореплицирующимися катализаторами. Наиболее важным этапом в происхождении жизни было возникновение механизма воспроизведение себе подобных.
Предполагают, что молекулы РНК были первыми полимерами , способные к самовоспроизведению.
Эксперимент Миллера и Юри (1953). Экспериментальный тест гипотезы, высказанной ранее А. Опариным и Дж. Холдейном (1924), о том, что условия, существовавшие на Земле, способствовали химическим реакциям, которые могли привести к синтезу органических молекул из неорганических.
Аппарат включал смесь газов, соответствующую представлениям о составе атмосферы ранней Земли, и пропускавшиеся через неё электрические разряды. Одна колба была заполнена водой, которая при нагревании испарялась и водные пары попадали в верхнюю колбу, куда подавались эл. разряды, имитирующие разряды молний. По охлаждаемой трубке конденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию.
После недели непрерывного цикла обнаружены: аминокислоты, сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот.
III этап: образование предбиологических фазово-обособленных сложных систем – протобионтов, отделенных от внешней среды мембранами и имеющих некоторые свойства живых существ.
IV этап: Возникновение простейших клеток, обладающих всей совокупностью свойств жизни, и их дальнейшая биологическая эволюция.
Первые три этапа относят к периоду химической эволюции, с четвертого начинается биологическая эволюция.
Таким образом, жизнь возникла абиогенным путем. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение).
Биологическая эволюция:
коацерваты → пробионты → прокариоты) → эукариоты (анаэробные) → эукариоты (аэробные): растения, животные, грибы.
Читайте также: