Существует две основных концепции возникновения жизни на Земле: концепция абиогенеза и концепция биогенеза. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез.
Биогенез и абиогенез основные различия идей
Исследователи предполагают, что абиогенез происходил не на Земле, а источник генетического разнообразия не обусловлен выбором мутаций. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. две теории биологии, которые по-разному объясняют возникновение живых существ. Теория абиогенеза была подтверждена ещё в 1955 году американским учёным Мюллером-Юри. Группа ученых университета Дуйсбурга-Эссена в земле Северный Рейн-Вестфалия, ФРГ в ходе лабораторных экспериментов создали условия, в которых появилась первая, примитивная форма жизни, доказывая тем самым абиогенез. В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
Биогенез и абиогенез основные различия идей
Теория биогенеза предполагает, что живые организмы возникают только из других живых организмов, в то время как теория абиогенеза утверждает, что жизнь может возникнуть из неживой материи. Один из основных принципов биогенеза заключается в том, что жизнь возникает только при определенных условиях. Например, для жизни необходима наличие воды, органических молекул и энергии. Эти условия обеспечивают наличие необходимых реакций и потенциальное синтез биомолекул. Также, биогенез предполагает наличие генетического материала, такого как ДНК или РНК, который передается от предыдущего поколения к следующему. Это позволяет наследовать информацию и приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. Другим важным принципом биогенеза является эволюция.
Живые организмы способны изменяться со временем под воздействием естественного отбора и случайных генетических мутаций. Это позволяет им адаптироваться к новым условиям и выживать. Таким образом, основное различие между идеями биогенеза и абиогенеза заключается в источнике жизни — живые организмы или неживая материя. Биогенез основывается на принципах возникновения жизни из жизни, подчинения определенным условиям, наличии генетического материала и способности к эволюции. Раздел 2: Абиогенез Основное различие между идеями биогенеза и абиогенеза заключается в том, что первая предполагает, что жизнь происходит от жизни, в то время как последняя утверждает, что жизнь может возникать самостоятельно из неорганических веществ и химических реакций. Одной из основных идей абиогенеза является идея о протобионтах — простейших молекулярных структурах, которые могли образоваться из неорганических компонентов, таких как аминокислоты и нуклеотиды.
Эти протобионты могли эволюционировать и превратиться в первые живые организмы. Другой идеей абиогенеза является гипотеза о примитивной химической эволюции, которая утверждает, что химические реакции и структуры могли развиваться в более сложные формы, позволяя возникновению жизни. Биогенез Жизнь возникает только из предшествующей жизни Жизнь может возникать самостоятельно из неорганических веществ Процесс происходит через репродукцию и наследование генетической информации Процесс происходит через химические реакции и структуры Абиогенная химия и происхождение органических соединений Происхождение органических соединений является одной из главных тем абиогенеза. Основное отличие абиогенеза от биогенеза заключается в том, что в первом случае органические соединения образуются без участия живых организмов, а во втором — результатом метаболической активности организмов. Одной из основных идей абиогенеза является идея о том, что жизнь на Земле возникла за счет сложного химического взаимодействия органических молекул, таких как аминокислоты, нуклеотиды и другие, а также минеральных веществ и энергии. Основные различия между биогенезом и абиогенезом Биогенез Образование органических соединений происходит в живых организмах Образование органических соединений происходит без участия живых организмов Результат метаболической активности организмов Результат химических реакций и физических процессов Проще рассматривать как эволюцию жизни Проще рассматривать как эволюцию химии Таким образом, абиогенная химия изучает процессы и механизмы образования органических соединений без участия живых организмов.
Идеи абиогенеза и биогенеза представляют собой разные подходы к объяснению происхождения жизни на Земле и позволяют углубленно изучать различные аспекты этого вопроса. Читайте также: Класс опасности аммиака все что вам нужно знать Теории образования первой клетки Основное различие между теориями биогенеза и абиогенеза состоит в том, откуда происходит первая клетка. В теории биогенеза утверждается, что первая клетка возникла из живых организмов, тогда как в теории абиогенеза предполагается, что первая клетка сформировалась из неживой материи.
Если «жизненная сила» существует, то бороться с болезнями бессмысленно: сколько микробов ни уничтожай, они самозародятся вновь. Если же микробы всегда приходят извне, тогда есть шанс. Учёный кипятил в воде различные среды, в которых могли бы образоваться микроорганизмы.
При дополнительном кипячении микроорганизмы и их споры погибали. Пастер присоединил к S-образной трубке запаянную колбу со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипячённая питательная среда оставалась стерильной, в ней не обнаруживалось зарождения жизни, несмотря на то, что доступ воздуха и «жизненной силы» был обеспечен. Вывод: «жизненной силы» не существует, и в настоящее время микроорганизмы не самозарождаются из неживого субстрата. Эксперимент Пастера доказывает лишь невозможность зарождения микроорганизмов конкретно в тех питательных средах, которые он использовал, при весьма ограниченном диапазоне условий и в течение коротких промежутков времени.
Но он не доказывает невозможность самозарождения жизни в течение сотен миллионов лет химической эволюции , в самых разных средах и при разных условиях особенно при условиях ранней Земли: в бескислородной атмосфере, наполненной метаном , углекислым газом , аммиаком и циановодородом , при пропускании электрических разрядов и т. Этот эксперимент в принципе не может касаться вопроса об изначальном зарождении жизни хотя бы потому, что в своих опытах Пастер использовал мясные и дрожжевые бульоны а также мочевину и кровь [6] , а до зарождения жизни не было ни дрожжей, ни мяса. И тем более эксперимент Пастера никак не опровергает современные научные теории и гипотезы о зарождении жизни в глубоководных горячих гидротермальных источниках , в геотермальных источниках , на минеральных кристаллах, в космическом пространстве, в протопланетной туманности, из которой сформировалась Солнечная система, и в тому подобных местах. Теория стационарного состояния[ править править код ] В статье есть список источников , но не хватает сносок. Без сносок сложно определить, из какого источника взято каждое отдельное утверждение. Вы можете улучшить статью, проставив сноски на источники , подтверждающие информацию.
Сведения без сносок могут быть удалены. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание. Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии , которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетарных систем вокруг звёзд. Поэтому эта гипотеза не рассматривается академической наукой. Сторонники этой гипотезы не признают, что наличие или отсутствие определённых ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистепёрых рыб — латимерию. По палеонтологическим данным кистепёрые вымерли в конце мелового периода.
Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистепёрых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми остатками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, её сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определённом пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.
Джон Нидхэм добавила в фляжку куриный бульон и вскипятила.
Затем он дал ему остыть и стал ждать. Микробы выросли, и он предложил это как пример самозарождения. В 1768 г. Лаззаро Спалланцани повторил эксперимент Нидхема, но удалил из колбы весь воздух. Роста не произошло.
Со временем внутри пробирок появились микроорганизмы. Нидхэм пришел к выводу, что эти существа возникли путем спонтанного зарождения, потому что при нагревании труб все живые формы были уничтожены. Он пришел к выводу, что существует «жизненная сила», которая ответственна за появление микроорганизмов. Таким образом, теория абиогенеза вернулась, чтобы набраться сил. Узнайте больше об абиогенезе. В 1770 году Лаззаро Спалланцани поставил под сомнение эксперимент Нидхема.
Он провел тот же эксперимент, что и Нидхэм, но поместил питательный бульон в герметичные воздушные шары и сварил их. Через несколько дней он заметил, что никаких микроорганизмов нет. Спалланцани пришел к выводу, что Нидхэм недостаточно долго варил питательные бульоны и что микроорганизмы не были полностью уничтожены. Нидхэм ответил, что Спалланцани долгое время варил питательный бульон и уничтожил «жизненную силу». В этих вопросах в перерывах между экспериментами Нидхэм имел преимущество, и абиогенез продолжал укрепляться.
Биогенез и абиогенез основные различия идей
Теория условий: роль метана и лаборатория Манчестера В 2008 году вышло исследование об обнаруженных на дне океана колонн из светлого известняка высотой до 60 метров. Нагрев происходил за счет реакций в глубине твердых пород, поэтому метан и кислоты этих вод образуются абиогенно, а изотопный состав углерода в них такой же, как в углекислом газе [11]. В атмосфере древнего мира метан реагировал с азотом, водой и углекислым газом, образуя формальдегид. Соединения фотолиза метана не накапливались, а выпадали с дождем 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 [12].
Рисунок 2. Источники и превращения метана CH4 иллюстрация автора статьи на основе [1] Это была бы вкусная шутка, но реакция получения нуклеотидов с помощью таких соединений была получена в 2009 году в Манчестере во время работы Д. Сазерленда и его коллег [13]. Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путем смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис.
Приготовьтесь, сейчас придется немного похрустеть коркой головного мозга. 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.
Описание синтеза пиримидиновых нуклеотидов иллюстрация автора статьи на основе [1] 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 создает 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 четырех простых соединений, получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот! Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках.
Пусть этот момент станет сюжетной пружиной моего повествования. До того времени РНК считалась только связующим элементом ДНК и белков, но последующие исследования показали способность РНК заменять белки в качестве катализаторов реакций, а также их ключевое значение в организации синтеза белка. Появилась гипотеза «РНК мира». Согласно этой теории, реплицирующиеся рибозимы стали первыми органическими соединениями начавшими эволюцию.
Спустя поколения, репликаторы предоставили каталитические функции белкам, а хранение генома практически полностью — ДНК [14]. Это стало величайшим прыжком мысли через синаптическую щель, однако без клеточных систем получение полноценных белков в водной среде невозможно. Вопрос решается нахождением условий, где участие воды в реакции снижено или у нее отсутствуют химически свободные молекулы — благо, примеры таких локаций мы уже с вами рассмотрели в предыдущих главах. РНК: естественный отбор палиндромов Двигаемся дальше.
В условиях липидно-нуклеотидного раствора уже рассмотренных грязевых котлов, образуются последовательности РНК в 50—100 нуклеотидов. Липиды , к которым мы вернемся позже, при высыхании образуют слои и длинные цилиндры, где последовательности РНК упорядоченно накапливаются и сохраняют подвижность. При естественном отборе преимущество получают те последовательности, которые служат фрагментами для создания собственных копий — палиндромные цепи РНК [15]. Эта идея А.
Маркова превращает необходимость фрагментов в фактор естественного отбора, который может привести к образованию рибозима среди длинных палиндромных молекул. Киньте в грудь мне раскаленных углей, если это не подтверждает геноцентричный взгляд на эволюцию Ричарда Докинза [16] , ведь палиндромный способ упаковки молекул наблюдается и в последовательностях соединений нынешних транспортных РНК. Устойчивость к ультрафиолету тоже может быть признаком отбора, при котором выживали более длинные цепи. В таких молекулах защита соседних соединений осуществлялась за счет параллельных связей азотистых оснований — стэкинг-взаимодействия , похожего на «слоеный пирог» [17].
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].
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. Сначала мы обсудим эксперименты, которые смогли подтвердить биогенез, а затем вернемся к этому вопросу.. Лишь в 1861 году французский химик Луи Пастер однозначно продемонстрировал ложность этих убеждений и предоставил доказательства в пользу теории биогенеза. Предложенный им эксперимент заключался в наполнении колб с длинным горлом, имеющих длинную S-образную форму. Этот силуэт пропускает воздух, но не микроорганизмы, поскольку они остаются в корзине.
После заполнения колбу нагревали для уничтожения любых микроорганизмов, уже присутствующих в растворе.
Открытия Дарвина Экспедиция отплыла на корабле «Бигл» и продолжалась 5 лет. За это время исследователи посетили Бразилию, Аргентину, Чили, Перу и Галапагосские острова — десять скалистых островков у побережья Эквадора в Тихом океане, на каждом из которых существует своя фауна.
В этой экспедиции Дарвин собрал огромную коллекцию горных пород окаменелостей, составил гербарии и коллекцию чучел животных. Он вел подробный дневник экспедиции и впоследствии воспользовался многими материалами сделанными на Галапагосских островах, при изложении своей теории эволюции. В октябре 1836 г.
В 1858 г. В 1859 г. Книга имела огромный успех и наделала много шума, так как противоречила традиционным представлениям о возникновении жизни на Земле.
Одной из самых смелых мыслей было утверждение, что эволюция продолжалась многие миллионы лет. Это противоречило учению Библии о том, что мир был создан за 6 дней и с тех пор неизменен. В наши дни большинство ученых используют модернизированный вариант теории Дарвина для объяснения изменений в живых организмах.
Некоторые же отвергают его теорию по религиозным мотивам. Естественный отбор Дарвин открыл, что организмы борются друг с другом за пищу и среду обитания. Он заметил, что даже в пределах одного вида есть особи с особыми признаками, увеличивающими их шансы на выживание.
Потомство таких особей наследует эти признаки, и они постепенно становятся общими. Особи, не имеющие этих признаков, вымирают. Этот процесс называют естественным отбором.
Сперва все мотыльки имели серебристую окраску и были незаметными на ветвях деревьев. Выживали же мотыльки, окрашенные темнее. Эта темная окраска перешла к их потомству и впоследствии распространилась на весь вид.
В своем эксперименте они использовали аппарат с колбой, наполненной водой и химическими веществами, которые, как считалось, существовали на ранней Земле. Ученые обнаружили, что эти химические вещества при определенных условиях спонтанно образуют органические молекулы. Эксперимент предполагает, что органические молекулы могли самопроизвольно образоваться на молодой Земле, став фундаментом для появления первых живых существ.
Некоторые ученые считают, что условия эксперимента Миллера — Юри не соответствовали реальным, но последующие эксперименты с измененной атмосферой показали аналогичные результаты спонтанного образования аминокислот, липидов и нуклеотидов. 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.
Но откуда появилось первое живое существо?? Давайте вернемся к нашему первоначальному вопросу. Сегодня широко известно, что живые организмы происходят только от других организмов — например, вы пришли от своей матери, и ваш питомец, в равной степени, родился от их соответствующей матери.
Но давайте перенесем этот вопрос в первобытную среду, где произошло начало жизни. В настоящее время биологи поддерживают гипотезу о том, что жизнь на Земле развивалась из неживых веществ, которые образовывали молекулярные агрегаты. Эти агрегаты сумели адекватно размножиться и развили метаболизм — замечательные характеристики существ, которые мы считаем «живыми».
Однако мы уже собрали доказательства того, что живые существа не могут возникнуть из неживой материи. Итак, как нам разрешить этот очевидный парадокс? Первобытная атмосфера Земли сильно отличалась от того, что есть сейчас.
Концентрация кислорода была чрезвычайно низкой, наблюдалась молния, вулканическая активность, постоянные бомбардировки метеоритов и приход ультрафиолетового излучения был более интенсивным. В этих условиях может произойти химическая эволюция, которая через значительный период времени привела к появлению первых форм жизни.. Немного предыстории Вернемся немного назад.
Во что верили люди в течение 200 лет после открытия Левенгука? Ответ: в так называемое самозарождение, когда живые существа просто появляются, обычно из-за пищи. На самом деле, люди раньше полагали, что это касается не только микроорганизмов.
Например, если оставить в углу дома еду, то появятся мыши. Их появление объяснили как спонтанное зарождение, то есть буквально они там появились. К тому времени, когда были открыты микроорганизмы, мало кто верил, что животные более высокого порядка, такие как мыши, произошли от спонтанного зарождения.
Однако почти 200 лет существовало поверье, что микробы образуются таким образом. Почему абиогенез невозможен.
Позднее в разных условиях были получены также сахара и нуклеотиды [9]. Он сделал вывод, что эволюция может произойти при фазовообособленном состоянии из раствора коацерватов. Однако такая система не может сама себя воспроизводить. Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путём случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул например, эффективные катализаторы , обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении , то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур.
Однако было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путём, и они могли вступить в симбиоз с «живыми растворами» — колониями самовоспроизводящихся молекул РНК , среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назвать организмом [12]. Однако Ричард Докинз в своём « Эгоистичном гене », где он излагает геноцентрический взгляд на эволюцию [en] , предположил, что в первичном бульоне возникли не коацерватные капли, а первые молекулы- репликаторы , способные создавать копии самих себя. Такой молекуле было достаточно возникнуть единожды и копировать себя в дальнейшем, используя органические соединения из окружающей среды насыщенного органикой «бульона». Сразу после появления репликатора он стал распространять свои копии по всем морям, пока более мелкие молекулы, которые стали «строительными блоками», не стали дефицитными, что вынудило первичные репликаторы бороться за выживание друг с другом и эволюционировать. Зарождение жизни в горячей воде[ править править код ] Гипотезу о возникновении жизни вблизи подводных вулканов высказал Л. Мухин в начале 1970-х [13]. Научные исследования показывают, что зарождение жизни в минеральной воде и, в особенности, гейзерах, наиболее вероятно [14]. В 2009 г.
Армен Мулкиджанян [d] и Михаил Гальперин на основе анализа содержания элементов в клетке также пришли к выводу, что, вероятно, жизнь зародилась не в океане [16]. Дейвид Уард доказал, что в горячей минеральной воде появились и сейчас образуются строматолиты [17]. Самые древние строматолиты были обнаружены в Гренландии. Их возраст насчитывает 3,5 миллиарда лет. В 2011 г. Тадаси Сугавара создал протоклетку в горячей воде [18]. Лауреат Нобелевской премии биолог Джек Шостак отметил, что мы можем легче представить себе накопление органических соединений в первичных озёрах, чем в океане. Такого же мнения — группа учёных под руководством Евгения Кунина [20].
Основная статья: Химическая эволюция Химическая эволюция или пребиотическая эволюция — первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические , пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу развёртывания процессов самоорганизации, свойственных всем относительно сложным системам, к которым относится большинство углеродосодержащих молекул. Также этими терминами обозначается теория возникновения и развития тех молекул , которые имеют принципиальное значение для возникновения и развития живого вещества. Генобиоз и голобиоз[ править править код ] В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни: Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода.
Столетие исследованиям абиогенеза: великий квест продолжается
Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез. Биогенез и абиогенез» на канале «Рисование с эмоцией: идеи для рисунка» в хорошем качестве и бесплатно, опубликованное 22 декабря 2023 года в 2:35, длительностью 00:06:27, на видеохостинге RUTUBE. Биогенез и абиогенез. Канал видеоролика: Репетитор по биологии. 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез. Смотреть видео: Свежая информация для ЕГЭ и ОГЭ по Биологии (листай). 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 — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел.
Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле
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. Опарина — протобионтов — предшественников современных организмов. Архебионты характеризовались наличием основных компонентов клетки: плазмалеммы, цитоплазмы и генетического аппарата.
Существовали системы обмена веществ электрон—транспортные цепи и системы воспроизведения, передачи и реализации наследственной информации репликация нуклеиновых кислот и биосинтез белка на основании генетического кода. Формирование современных клеток и групп организмов: архебактерий, эубактерий, мезокариот и эукариот. Первые три этапа рассматриваются как этапы предбиологической химической эволюции, а последние три этапа — как этапы биологической эволюции.
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. Это специальные химические системы, с помощью которых получается катализировать свои же собственные копии. В то же время биологи отмечают, что присутствует наследственная изменчивость.
Гипотеза абиогенеза основывается на данных науки о формировании Земли примерно 4,5 млрд лет назад. После образования планеты как твёрдого тела и её постепенного остывания происходила конденсация водяного пара в первичной атмосфере Земли. Дождевая вода с растворёнными в ней веществами накапливалась в углублениях рельефа. Первичная атмосфера Земли содержала углекислый газ, сероводород, метан, аммиак и пары воды; кислород почти полностью отсутствовал, следовательно, не существовало озонового слоя, поглощающего жёсткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Энергию для образования и разрыва химических связей поставляли такие источники, как ультрафиолетовое излучение Солнца, электрические разряды при грозах молнии , ядерные реакции уровень естественной радиоактивности был очень высок , высокая температура вследствие мощной вулканической деятельности.
По мнению А. Опарина, на протяжении миллионов лет вода на поверхности Земли насыщалась органическими соединениями, самопроизвольно образующимися в атмосфере. Часть этих веществ разрушалась, однако некоторые из них могли скапливаться в определённых местах, образуя более сложные органические вещества. Например, из скоплений жирных кислот и спиртов образовывались липиды, а из аминокислот — пептиды. Далее из этих веществ образовывались обособленные сгустки — зоны повышенной концентрации органического вещества. Эти сгустки Опарин назвал коацерватными каплями, или коацерватами от лат. Такое состояние древнего океана учёный назвал «первичным бульоном», имея в виду его насыщенность органическим веществом, создавшимся абиогенным путём. Схема образования коацерватных капель. Позднее экспериментально было доказано, что липиды склонны к самопроизвольному образованию однослойных на поверхности воды и двухслойных в толще воды жировых плёнок.
Плёнки, напоминающие бислой цитоплазматической мембраны, могли окружать сгустки, состоящие из белковых молекул пептидов и других органических веществ. Цитоплазматическая мембрана современных клеток — двойной слой липидов. Для дальнейшей эволюции жизни важны были те коацерваты, которые содержали в себе белково-нуклеиновые комплексы. Биологические мембраны, организовавшиеся на основе жировых плёнок, обеспечивали коацерватам защиту и независимое существование, создавая упорядоченность биохимических процессов. Такие сложные коацерватные капли были способны поглощать вещества из окружающей среды. Если в коацерватные капли попадали катализаторы например, ферменты , то в них происходили химические реакции, в том числе полимеризация мономеров, поступающих из внешней среды. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и массе. В дальнейшем сохранялись только те простейшие живые структуры, которые были способны к саморегуляции и самовоспроизводству. Так появились первые живые клетки — пробионты, или протобионты от др.
Так закончилась химическая эволюция и наступило время биологической эволюции живой материи. Свернуть Узнать больше: вероятное начало биологической эволюции 9—11 кл. В начале биологической эволюции источником питания, вероятно, служили запасы органических веществ, созданных абиогенным путём. Первые клетки были, скорее всего, анаэробными осмотрофными гетеротрофами, поскольку атмосфера древней Земли не содержала кислорода, а «первичный бульон» отличался высокой концентрацией органических веществ. Протобионты не были способны производить вещества своих тел самостоятельно и поглощали их из «первичного бульона». Со временем запасы органических соединений, накопившиеся за миллионы лет в виде «бульона», истощились, и организмы были вынуждены начать синтез необходимых органических веществ из неорганических внутри клетки. Так появились автотрофные организмы — хемотрофы и фототрофы. Самые древние остатки живых существ принадлежат фотосинтезирующим организмам. Это окаменевшие цианобактериальные маты — строматолиты от др.
Современные строматолиты на побережье Австралии а ; спил древнего строматолита б — видны слои, образованные микроорганизмами. Жизнедеятельность фотосинтезирующих организмов вызвала накопление в атмосфере кислорода и появление озонового слоя. Количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, уменьшилось, это затрудняло абиогенный синтез органических веществ и их накопление в древнем океане. Но плотность организмов в водной среде увеличилась, поэтому часть гетеротрофов получила возможность перейти от осмотрофного питания к хищничеству, то есть поглощению других клеток. Молекулярный кислород ядовит для анаэробных организмов, а обитатели древней Земли были анаэробами. Учёные считают, что насыщение атмосферы кислородом стало первой глобальной экологической катастрофой, которая привела к вымиранию многих организмов. Выжившие приспособились, выработав системы защиты от действия кислорода, а некоторые научились использовать его для окисления органических веществ. Так появилось и распространилось кислородное дыхание, а анаэробные формы жизни сохранились только в тех местах, где наблюдается недостаток кислорода на дне океана, в воде горячих источников. Использование кислорода позволило получать дополнительную энергию по сравнению с бескислородным обменом веществ, поэтому аэробы получили конкурентное преимущество.
Между разными группами организмов сформировались экологические связи: пищевые взаимоотношения хищников и жертв, выделение кислорода фотосинтетиками и поглощение его аэробами и др. Так появились первые экосистемы. Постепенно благодаря спонтанным изменениям наследственного материала мутациям и процессу естественного отбора появились все живые организмы, существующие на Земле. Именно от аэробных организмов произошло большинство современных видов, а озоновый слой, поглощающий жёсткое ультрафиолетовое излучение, позволил жизни выйти на сушу. Свернуть Узнать больше: гипотеза о хемотрофах-первопроходцах 9—11 кл. В настоящее время учёные склоняются к тому, что первыми живыми организмами на Земле были не гетеротрофные, а хемотрофные прокариоты. Они жили на дне морей и окисляли неорганические соединения без участия кислорода, а полученную энергию использовали для синтеза органических веществ из углекислого газа. Гетеротрофы и фототрофы, согласно этой гипотезе, возникли позднее. Узнать больше: эксперименты Миллера — Юри и их последователей 9—11 кл.
В середине ХХ в. Опарина и Дж. Холдейна получила экспериментальное подтверждение. Установка состояла из двух колб «океана» и «атмосферы» , соединённых трубками. В «атмосферу» помещалось устройство, имитирующее молнии, — два электрода, между которыми периодически проходил разряд напряжением около 60 тыс. В «океане» вода периодически нагревалась до кипения. Установку заполнили газовой смесью, схожей по составу с атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом, аммиаком, азотом, сероводородом. Водорастворимые продукты реакций конденсировались в холодильнике и снова стекали в «океан». Установка Миллера-Юри.
Через неделю после начала работы аппарата был исследован состав «океанической воды». В растворе было обнаружено некоторое количество простейших органических веществ муравьиная и молочная кислоты, мочевина , в том числе аминокислоты — глицин, аланин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. Публикация данных эксперимента Миллера — Юри вызвала огромный интерес.
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. Среди них Майкл Маршалл удостоил внимания Грэма Кернса-Смита , шотландского химика и художника с непростой судьбой. Кернс-Смит обратил внимание на хрупкость и капризность биологических молекул, которые даже в условиях лабораторной пробирки быстро разрушаются. Как же они смогли уцелеть на юной Земле — раскаленной и выжженной ультрафиолетом? Это вдохновило Кернса-Смита на « глиняную гипотезу » — согласно ей, первые «организмы» представляли собой глину, обладающую свойствами живого, в том числе способную копировать себя. Полагая первоосновой жизни метаболизм, Вэхтерсхойзер задался вопросом: откуда черпала энергию самая древняя живая клетка? Ученый предположил, что ее источником могла быть широко распространенная на Земле и выделяющая много тепла реакция образования пирита, известного также как сульфид железа II и «золото дураков». На кристалле пирита, по мысли Вэхтерсхойзера, как раз и разворачивались первые события в истории жизни на Земле.
К идеям Вэхтерсхойзера примыкают взгляды Майкла Рассела и его единомышленников — так называемых «глубоководников». Согласно их гипотезе щелочных гидротерм, первая жизнь обзавелась метаболизмом посреди насыщенных соединениями серы и другими солями горячих вод белых курильщиков. Это уникальные потоки на дне океана, возникающие не у срединно-океанических хребтов как черные курильщики , а в местах, где происходит серпентинизация — специфическое преобразование горных пород. Несмотря на загадочность и привлекательность гипотезы гидротерм, в настоящее время ее все чаще называют несостоятельной.
Теория биогенеза
Абиогенез живое из неживого. Теория абиогенеза Опарина. Гипотезы происхождения жизни на земле абиогенез. Идея абиогенеза.
Сторонниками концепции абиогенеза были. Гипотезы биохимической эволюции Миллера. Гипотеза биохимической эволюции Стэнли Миллер.
Биохимическая Эволюция абиогенез. Миллер биохимическая Эволюция. Сущность абиогенеза состоит в.
Сущность теории абиогенеза состоит в. Гипотеза абиогенеза сущность. Биогенез живое из неживого.
Абиогенез и биогенез презентация. Биогенез картинки. Биогенез и абиогенез картинки.
Биохимическая гипотеза Опарина Холдейна. Эволюция Опарина Холдейна. Биохимическая Эволюция Опарина.
Абиогенез гипотеза Опарина. Абиогенез доказательства. Теоретические и практические доказательства абиогенеза.
Основные гипотезы происхождения жизни на земле. Таблица гипотезы происхождения жизни на земле абиогенез. Живое только от живого теория биогенеза.
Гипотеза абиогенеза. Сторонники теории биогенеза. История развития представлений о происхождении жизни.
Развитие представлений о развитии жизни на земле. История представлений о развитии жизни на земле. Развитие представлений о происхождении жизни на земле.
Абиогенез эксперименты. Абиогенез опыт. Опыт абиогенез Миллер.
Эксперимент Ури-Миллера. Приверженцы теории абиогенеза.
Узнайте больше об Абиогенезе. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом. Согласно этой теории живые существа могут рождаться только в процессе воспроизводства других живых существ. 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.
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. 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.
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 и абиогенез презентация
Существует бесконечное количество теорий, которые пытаются разгадать эту загадку. Ниже мы опишем две теории происхождения жизни, которые предшествовали теории биогенеза, чтобы получить историческую перспективу по этому вопросу. Теория особого творения Первоначально считалось, что жизнь была создана божественным творцом. Созданные формы были совершенными и неизменными. Это видение, основанное исключительно на религиозной мысли, стало перестать быть убедительным для исследователей того времени. Теория абиогенеза Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза. Эта идея сохранялась учеными с греческих времен, а затем была видоизменена до 19 века. Было принято думать, что жизнь возникла из неживой материи.
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.
Тем не менее, геологические данные свидетельствуют о том, что существенные количества кислорода присутствовали в ранней атмосфере. Таким образом, если бы газы использовались в правильных пропорциях в качестве ранней атмосферы, аминокислоты могли не образовываться в колбе. Что такое биогенез Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь возникла из существовавшей ранее живой материи. Эта концепция была впервые описана Луи Пастером. Он заключил, что живые существа могут появиться только из уже существующих живых существ посредством воспроизводства. Теория обобщена во фразе Omne vivum ex vivo, что на латыни означает «вся жизнь от жизни». Это утверждение является одним из ключевых утверждений теории клеток. Эксперимент Пастера 1864 Луи Пастер выполнил эксперимент, подобный Нидхэму и Спалланцани, продемонстрировав появление бактерий в питательном бульоне. Отвары хранили в сосудах с протоками шейки лебедя и кипятили для стерилизации. Рост бактерий можно было наблюдать только в сосудах со сломанной шеей. Таким образом, рост бактерий может быть вызван загрязнением. Рисунок 3: Эксперимент Пастера Поскольку это научно доказано, биогенез является широко распространенным явлением происхождения жизни на земле за последние 150 лет.
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. Эти свидетельства смогли убедить исследователей в том, что вся жизнь происходит от другого существующего ранее 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.
Во второй части, в принципе, роста не было. Итак, открываем колбу и микроорганизмы растут. Конечный результат Ладзаро Спалланцани пришел к выводу, что, хотя один час кипячения стерилизует суп, нескольких минут кипячения недостаточно, чтобы убить имеющиеся бактерии. Также микроорганизмы в колбах с испорченным супом попали в воздух. Часто задаваемые вопросы о биогенезе Вопрос 1: Каковы сильные стороны биогенеза? Отвечать: The theory of biogenesis explains that living organisms came from other living organisms, as opposed to the theory of spontaneous generation which say that living things came from nonliving matter. So, it is well supported by other investigations. Вопрос 2: Что более принято биогенез или абиогенез? Отвечать: The difference between abiogenesis and biogenesis is that abiogenesis has not been approved by scientific experiments whereas biogenesis has been proved by scientific experiments. So, biogenesis is more accepted. Вопрос 3: Каковы основные аргументы в пользу биогенеза? Отвечать: The theory of biogenesis states that new living organisms can only emerge from other previously existing living organisms as the result of reproduction. Вопрос 4: Что такое мембранный биогенез? Отвечать: Membrane biogenesis is the process of formation of the biological membrane. It involves the synthesis of cell membranes with the help of proteins and lipids. Вопрос 5: Как биогенез связан с клеточной теорией?
Разница между биогенезом и абиогенезом
«Ответ пользователю @unawareof #христианскийтикток #вера #65доказательств #наукаибог #библия #биогенез #креационизм» от автора счастье в голове с композицией «Drivin» (исполнитель Willow Avalon). Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез. После своего возникновения Земля представляла знойную и горячую сферу без жизни. Спустя же 4,5 миллиарда лет фауна и флора оказались представлены многочисленными формами ныне живущих организмов. Все многообразие точек зрения ученых-материалистов о происхождении живого на Земле без участия божественной силы сводится к двум противоположным позициям: биогенезу и абиогенезу. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и объяснил возникновение живых существ противоположным образом.
Биогенез и Абиогенез.
Одной из проблем при разработке научных моделей абиогенеза является объяснение того, как молекулы превращаются в клетки, которые стали самовоспроизводящимися. Существует две основных концепции возникновения жизни на Земле: концепция абиогенеза и концепция биогенеза. и -генез), — процесс превращения неживой природы в живую. Позже была развита идея самозарождения или абиогенеза.