Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. новостей и на странице Марка на [1] (см. также [2]. На протяжении многих лет было разработано множество теорий, пытающихся выяснить происхождение живых существ, таких как абиогенез (самозарождение) и биогенез (Жизнь возникает из другой формы жизни). В главное отличие между абиогенезом и биогенезом заключается в том, что абиогенез не подтвержден научными экспериментами, тогда как биогенез доказан научными экспериментами. 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. Основное различие между абиогенезом и биогенезом состоит в том, что абиогенез не был доказан научными экспериментами, тогда как биогенез был доказан научными экспериментами.
Разница между абиогенезом и биогенезом
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. На протяжении многих лет было разработано множество теорий, пытающихся выяснить происхождение живых существ, таких как абиогенез (самозарождение) и биогенез (Жизнь возникает из другой формы жизни). Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле. Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы. 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. теория, утверждающая, что всё живое происходит только от живого (Ю. Либих, Л. Пастер, Г. Гельмгольц, Ф. Реди,)Абиогенез (a - отрицание) - теория возникновения.
БИОГЕНЕЗ: ХАРАКТЕРИСТИКА И ТЕОРИЯ - БИОЛОГИЯ - 2024
Суть эксперимента такова: в лабораторной емкости были воспроизведены условия, которые были на Земле 3,8 миллиардов лет назад в земной коре. Емкость была наполнена жидкостью, состав которой соответствовал «первичному бульону» раствор множества микроэлементов, необходимых для появления органических веществ. Температура жидкости варьировалась от 40 — 80 градусов Цельсия при повышенном давлении. Ученые предполагают, что именно в таких условиях зародилась жизнь на Земле.
Со временем, в емкости стали образовываться везикулы, при чем некоторые из них пережили смену поколений вобрав в себя элементы химического состава первичного «бульона». Далее, ученые стали разрушать некоторые везикулы для проверки передачи наследственной информации.
Согласно гипотезе биогенеза, жизнь возникла из живых организмов. Первым гипотезу выдвинул Р. Вихров, но он не проводил экспериментов, подтверждающих ее сущность. Позже Л.
Небиологическое образование органики Химическая эволюция или добиологический абиогенез - это возникновение органических веществ из неорганических. В 1924 году русский академик А. Опарин 1894-1980 предположил, что в насыщенных высокомолекулярными соединениями растворах самопроизвольно образуются зоны повышенных концентраций коацерваты или коацерватные капли , которые обособлены от окружающей среды, но поддерживают с ней обмен. Теорию Опарина в 1929 году поддержал английский ученый Джон Холдейн 1892-1964 , и в науку прочно вошла теория коацерватов, которая предполагает самозарождение органических веществ на ранних этапах развития нашей планеты с уникальными физическими условиями. Доказательства гипотезы абиогенеза Поначалу доказать возможность самопроизвольного синтеза органических веществ из неорганических не представлялось возможным. Однако сегодня уже пройдены определенные этапы и получены результаты. А началось все в 1953 году, когда химики Стенли Миллер и Гарольд К. Юри провели эксперимент с первичным бульоном среда, похожая на предбиотическую на Земле.
Приток энергии до 60 тысяч В под давлением и при температуре 80 градусов по Цельсию привел к образованию жирных кислот, мочевины и нескольких аминокислот мономеров белка. А уже в 2008 году американские биологи создали «протоклетку» с мембраной, в 2011 году японские биологи опубликовали работы по созданию везикулы с оболочкой и способностью к делению. Шаткость позиций Не смотря на успехи биологов в экспериментальных попытках подтверждения теории Опарина-Холдейна о зарождении жизни на планете в коацерватах, всё же все полученные структуры далеки от строения живой клетки. Мировое сообщество не признает эти опыты как неоспоримое доказательство именно такого зарождения жизни. Как биогенез, так и абиогенез — это теории на сегодня не подтвержденные экспериментально. Учитывая, что путь от неорганических молекул к живой клетке был долгим, со множеством развилок и остановок, ученым остается пока только строить гипотезы, как мог быть пройден данный путь. Но все эти гипотезы не доказывают, что все именно так и случилось на Земле много миллиардов лет назад. Вероятность совершенно невероятна Случайность возникновения живой клетки в первичном бульоне подсчитана математически.
Британский математик Фред Холл с использованием современных компьютеров подсчитал вероятность случайного образования белка амебы. Напомним, что это при некоторых идеальных условиях.
Возникновение жизни из неживой материи называется абиогенезом, и считается, что этот процесс происходил по крайней мере один раз в истории Земли, когда жизнь впервые возникла. Ионная и хиральная асимметрии как физические факторы биогенеза и онтогенеза В основе разработанного подхода лежит общий физический принцип формирования закономерностей эволюции Вселенной и жизни на Земле через серию возникновения и разрушения новых симметричных и асимметричных состояний сложных систем. Предлагается и обосновывается гипотеза, в которой филогенетический закон Геккеля «каждый биологический вид повторяет свою эволюционную историю в ходе своего онтологического развития» может быть распространен на два процесса, сравнимых с точки зрения биофизики, — процесс возникновения дискретные предшественники живых клеток в древнем море и на начальных стадиях эмбриогенеза.
Обосновано новое положение: первоначальные процессы, связанные с формированием двух фундаментальных асимметрий клеточной ионной и молекулярной хиральной , подобны и представляют собой сопряженные бифуркации, дающие начало жизни на древней Земле и индивидуальной жизни многоклеточного организма. Немного предыстории Давайте вернемся немного назад. Во что верили люди в течение 200 лет после открытия Левенгука? Ответ: в так называемом спонтанном зарождении, когда живое просто появляется, обычно благодаря пище. На самом деле раньше люди думали, что дело не только в микроорганизмах.
Например, если оставить еду в углу дома, появятся мыши. Их появление объясняли как спонтанное зарождение, то есть они буквально появились там. Когда были открыты микроорганизмы, мало кто верил, что животные высшего порядка, такие как мыши, произошли от спонтанного зарождения. Однако почти 200 лет существовало мнение, что микробы образовались именно таким образом. Эксперимент Реди Этот учёный разработал эксперимент, чтобы продемонстрировать, что насекомые не размножаются спонтанно.
Для этого он поместил восемь разных видов мяса в восемь стеклянных банок, оставив четыре из них совершенно открытыми, а другую половину накрыв марлей, которая пропускала воздух, но не насекомые. Через несколько дней на открытой плоти были обнаружены личинки, но покрытые не выглядели живыми. Результат эксперимента показал, что для появления других видов мухи должны откладывать яйца в мясо. Это эксперимент, связанный с теорией биогенеза, и он был бы успешным, если бы не вытеснил самопроизвольное зарождение, если бы не открытия голландца Антона Ван Левенгука, отца микробиологии. Левенгук через несколько лет после того, как итальянец провел свои исследования, повторил эксперимент Реди, но на этот раз исследовал мясо под микроскопом.
Микроорганизмы можно было наблюдать как в обнаженной, так и в покрытой плоти, что делало возможной идею самопроизвольного зарождения, по крайней мере, для этих живых организмов. Теория биогенеза и ее актуальность Как было сказано, теория биогенеза не таит в себе много загадок, хотя в случае рождения животных это легко увидеть, в других областях, например, в гниении, разобраться было не так просто. Однако теория биогенеза не объясняет происхождения жизни, поскольку не может указать, каким был первый живой организм. По этой причине существуют и другие теории происхождения, многие из которых являются абиогенезом, то есть зарождение жизни произошло из неорганической материи, но только в принципе. Существуют даже теории экзогенеза, согласно которым жизнь пришла из-за пределов планеты Земля.
Несмотря на это, происхождение жизни остается загадкой. Теория биогенеза Некоторые ученые скептически относились к гипотезе самозарождения, особенно в более поздний период. В 1858 году учёный Рудольф Вирхов выдвинул контргипотезу, утверждая, что жизнь может возникнуть только из жизни.
Разница между абиогенезом и биогенезом
Их можно разделить на две группы: теории биогенеза происхождение живого от живого и абиогенеза происхождение живого из неживого. Теория стационарного состояния: Сторонники этой теории Вернадский утверждали, что Земля и жизнь на ней никогда не возникали, а существовали вечно. У всех живых существ есть два возможных пути развития: поддержание численности или вымирание 3.
Окончательно это доказал в 1861 году французский учёный Л. Пастер , опыты которого не отрицают, однако, возможности абиогенного зарождения жизни в прежние геологические эпохи. Опыт Пастера В 1860 году проблемой происхождения жизни занялся Луи Пастер. К этому времени он уже многое сделал в области микробиологии и сумел разрешить проблемы, угрожавшие шелководству и виноделию. Он показал также, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом. В результате ряда экспериментов, в основе которых лежали методы Спалланцани, Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг гипотезы спонтанного зарождения.
Пастер придал своим заключениям исключительную убедительность благодаря прекрасно задуманным и осуществлённым им экспериментам. Эти эксперименты имели целью не только доказать правильность положений автора, но и выявить ошибки его противников и вскрыть причины отдельных неудач его предшественников. Пастер заполнял баллон питательной средой, а шейке колбы придавал S-образную форму. Кипячением из баллона выгонялся воздух, который при остывании жидкости возвращался обратно. Микроорганизмы из воздуха при этом оседали на изгибе шейки, и жидкость в баллоне оставалась стерильной неопределённо долго. Стоило только отрезать шейку колбы, как через несколько дней в жидкости появлялись бактерии.
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. Сначала мы обсудим эксперименты, которые подтвердили биогенез, а затем вернемся к этому вопросу. Эксперименты, подтвердившие теорию биогенеза Эксперименты, которые поддерживали спонтанное зарождение, не касались стерилизации используемого материала или хранения контейнера, в котором проводился эксперимент, закрытым. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что ошибочно интерпретировалось как спонтанное зарождение жизни. Эти исследователи думали, что они были свидетелями появления живых органических существ из безжизненной материи.
Хотя в средневековье считали, что тараканы и мухи сами рождаются от грязи и бытовых отходов] Хотя р Долгое время, под влиянием различных религий, исследователи считали, что жизнь появилась под воздействием «активного начала» или «жизненной силы» которые помогали появлению живых существ. В 1924 году русский ученый биолог Александр Опарин предположил, что жизнь на Земле могла появиться в результате химических процессов и концентрации в определенных местах микроэлементов, необходимых для появления органических веществ, белков и белковых тел, этаких фундаментальных кирпичиков для примитивных клеток, которые видоизменялись под воздействием ультрафиолета Солнца. В дальнейшем, теории академика Опарина неоднократно подтверждались в ходе различных экспериментов. И только сейчас немецкие ученые смогли воссоздать условия в которых появились элементарные инструменты живых клеток — везикулы, необходимые для транспортировки питательных веществ. Суть эксперимента такова: в лабораторной емкости были воспроизведены условия, которые были на Земле 3,8 миллиардов лет назад в земной коре. Емкость была наполнена жидкостью, состав которой соответствовал «первичному бульону» раствор множества микроэлементов, необходимых для появления органических веществ.
Особенности и теория биогенеза
Все самое интересное и актуальное по теме "Абиогенез". две основные концепции, объясняющие происхождение жизни на Земле. «Ответ пользователю @unawareof #христианскийтикток #вера #65доказательств #наукаибог #библия #биогенез #креационизм» от автора счастье в голове с композицией «Drivin» (исполнитель Willow Avalon). Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции. Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого. Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза.
Миф об абиогенезе - современная критика
Тем не менее, Томас Генри Хаксли выбрал термин «абиогенез» и переопределил биогенез до жизни, возникающей из существовавшей ранее жизни. две теории биологии, которые по-разному объясняют возникновение живых существ. Биогенез и абиогенез. А панспермия не отрицает абиогенез, просто меняет его локализацию. В этой статье дается определение термина "абиогенез" и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого.
Биогенез: резюме, значение, защитники и абиогенез
| Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото | В 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез». |
| Основные сведения о происхождении жизни в биологии | Креационисты не мешкая напоминают эволюционистам, что абиогенез и эволюция описывают события, которые вступают в прямое противоречие с установленным законом. |
| Теория биогенеза и абиогенеза презентация | Луи Пастер 70-е годы XIX века Опыты Луи Пастера доказали несостоятельность позиций абиогенеза, утвердив идеи биогенеза. |
| Биогенез и Абиогенез. | Гипотезы о происхождении жизни абиогенез и биогенез. |
Биогенез и Абиогенез.
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]. Абиогенез и биогенез Абиогенез — возникновение живого из неживого в процессе эволюции образование органических веществ, распространенных в живой природе вне организма. биогенез — БИОГЕНЕЗ — одна из теорий происхождения жизни на Земле, согласно которой зародыши живых существ были занесены в состоянии анабиоза с более древних небесных тел. Если поставить на одну чашу весов "абиогенез" и "биогенез", то вероятнее всего жизнь пришла на Землю из космоса, что упорно доказывает теория панспермии.
Происхождение жизни
Некоторые ученые предполагают, что первая клетка могла возникнуть из протоклеток, которые образовались при слиянии органических молекул. Другие считают, что первая клетка могла возникнуть через процессы самоорганизации молекул в примитивных мембранах. Независимо от того, какая именно теория образования первой клетки окажется верной, изучение этой темы имеет большое значение для понимания происхождения жизни на Земле и возможности ее существования в других частях Вселенной. Раздел 3: Основные различия между биогенезом и абиогенезом Основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в идеях, которые определяют процесс возникновения жизни и организмов. Биогенез — это теория, согласно которой жизнь возникает только из предшествующей жизни. Она подразумевает, что все организмы имеют общего предка и происходят от него посредством размножения. Однако, биогенез не объясняет, каким образом жизнь возникла впервые. Абиогенез, напротив, предлагает идею, что жизнь может возникнуть из неживой материи.
Эта теория предполагает, что простые органические соединения могут сформироваться самопроизвольно из неорганических веществ под влиянием различных факторов, таких как энергия и химические реакции. Абиогенез не исключает возможности существования других механизмов возникновения жизни, однако подразумевает, что они менее вероятны. Таким образом, основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в идеях о том, откуда происходит жизнь. В то время как биогенез подразумевает, что жизнь возникает только из предшествующей жизни, абиогенез считает возможным появление жизни из неживой материи. Происхождение жизни из существующего живого организма Идея происхождения жизни из существующего живого организма была подтверждена большим количеством экспериментов и наблюдений. Наиболее известным и значимым из них является эксперимент Стэнли Миллера, проведенный в 1952 году. Миллер смешал в пробирке аммиак, метан, воду и молнию.
В результате имитации условий древней атмосферы Земли, он получил большое количество органических соединений, включая аминокислоты — основные строительные блоки белков, которые считаются важнейшими элементами жизни. Это открытие свидетельствовало в пользу идеи биогенеза и опровергало абиогенез. Хотя идея абиогенеза все еще обсуждается и некоторые люди придерживаются этой теории, научное сообщество считает, что биогенез является более вероятной идеей, объясняющей происхождение жизни из существующего живого организма. Спонтанное возникновение жизни из неживой материи Различие между биогенезом и абиогенезом Основное различие между биогенезом и абиогенезом заключается в понимании того, откуда появилась жизнь на Земле. Биогенез утверждает, что жизнь возникла из живой материи, то есть из предшествующих организмов. Такая идея подтверждается современными научными открытиями и экспериментами, которые показывают, что жизнь может возникнуть только из жизни. Абиогенез же предполагает, что жизнь может возникнуть прямо из неживой материи, без участия живых организмов.
Это обобщено во фразе Omne vivum ex vivo, что на латыни означает «все живое [исходит] от жизни». Похожее утверждение - Omnis cellula e cellula, «все клетки [происходят] из клеток»; этот вывод является одним из центральных утверждений клеточной теории. Содержание 2 Спонтанное образование и его опровержение 3 См. Термин биогенез может также относиться к биохимическим процессам производства в живых организмах см. Самопроизвольное зарождение и его опровержение Древние греки считали, что живые существа могут спонтанно возникать из неживой материи, и что богиня Гайя может заставить жизнь возникать спонтанно из камни - процесс, известный как Generatio spontanea.
Аристотель не соглашался, но он все еще верил, что существа могут возникнуть из разных организмов или из почвы. Варианты концепции спонтанного зарождения существовали еще в XVII веке, но к концу XVII века началась серия наблюдений и аргументов, которые в конечном итоге дискредитировали такие идеи.
Фортера , эти реакции происходили в вирусах, а выгодой стало прохождение защитных систем клетки [25]. Белки стали промежуточным звеном построения липидной оболочки, а эволюция плоских структур РНК, превратила их в трёхмерные скопления покрытые мембраной [26].
Независимость от сульфида цинка была ещё невозможна, но появились пузыревидные структуры напоминающие вирусы не только механизмами репликации, но и размерами геномов. Эти кислоты использовали протоклетки позволяющие увеличивать размер и стабильность генома. Изобретение ДНК и совершенствование её копирования во множестве линий вирусов, привело к обильному разнообразию ферментов работающих с ней. Углубляясь в опыт прошлых глав, можно подытожить — надёжная репликация ДНК знаменует скорое объединение генетических элементов в большие геномы и последующий исход из источников возникновения не заставит себя ждать.
Форму эукариота поддерживает цитоскелет из тонких и толстых белковых трубочек, а моторные белки перемещают компоненты клетки и обеспечивают её подвижность. Деление и слияние мембран регулируется специальными белками. Благодаря этому, большинство эукариот способны к фагоцитозу — поглощению частиц внешней среды внутрь. Ещё одними важными органеллами являются митохондрии, которые имеют собственную генетическую систему.
Их сходство с аэробными бактериями и пластидами стало первым этапом понимания происхождения эукариот. Пластиды и митохондрии образуются только в процессе деления, указывающего на происхождение от бактериальных симбионтов попавших в цитоплазму [34]. В 2015 году найдены археи близкие к эукариотам во множестве компонентов рис. Экспедиция, изучавшая геотермальные поля в Северной Атлантике, после сбора осадков населённых бактериями и археями, провела анализ их ДНК.
Он показал преобладание в той локации вида архей относящегося к некультивируемой группе глубоководных архей deep-sea Archaea group [35]. После сбора и прочтения генома средствами вычислительной биологии, установленный вид оказался ближе к эукариотам, чем все известные ранее. Вид обладает большим набором сигнальных белков, которые в эукариотах регулируют: перестроение цитоскелета, сигналы между мембраной, цитоплазмой и ядром, деление клеток и другие функции. Рисунок 4.
Источник: собственная иллюстрация на основе материала книги Михаила Никитина «От туманности до клетки» В ходе эволюции эукариотам пришлось подчинить себе внутриклеточные симбиотические бактерии, вслед за тем, появился новый биохимический путь. После симбиоза с митохондриями аэробное дыхание повышает эффективность использования пищи. Десятки кластеров глубоководных организмов независимо друг от друга приручили бактерии, окисляющие сероводород или метан [1]. Благодаря этому, эукариоты приобрели функции фиксации азота, разложения целлюлозы, синтеза витаминов и пр.
Но не надо захлёбываться серотониновой пеной, ведь такой вектор эволюции кажется эгоистичным. Сложно сказать, существуют ли живые организмы только для пользы репликации генома или нет. Но, в сравнении с короткой жизнью всего организма, часть информации нуклеиновых кислот существует невероятно продолжительное время передаваясь при размножении и создавая новую структуру носителя [22]. Заключение: Нами были описаны места возможного возникновения абиогенного синтеза органических соединений с содержанием нужных для этого веществ.
А также на молекулярном уровне разобраны реакции получения органических соединений из простых микроэлементов на примерах работ А. Опарина и Д. Дальнейшую же эволюцию полученных биомолекул объясняют рассмотренные теории А. Маркова и П.
Фортера, которые позже подтверждаются исследованиями в геотермальных полях Северной Атлантики. На протяжении всего текста можно было наблюдать уникальную биохимическую эволюцию и усложнение переносимой информации, закономерности которой описываются лишь свойствами химических веществ. Закончу статью словами эволюционного биолога Ричарда Докинза: «Все живое эволюционирует в результате дифференциального выживания реплицирующихся единиц». Литература: 1 — Михаил Никитин: «От туманности до клетки.
Более того, как и в живых организмах, функционирование этих систем может поддерживаться только потоком энергии и вещества через них. В отличие от машин, созданных руками человека, которые предназначены для демонстрации особых структур и функций, эти структуры развиваются спонтанно - они самоорганизуются.... Множественные диссипативные структуры Эта теория постулирует, что отличительной чертой происхождения и эволюции жизни является микроскопическое диссипативное структурирование органических пигментов и их распространение по всей поверхности Земли. Современная жизнь увеличивает производство энтропии Земли в ее солнечной среде, рассеивая ультрафиолетовые и видимые фотоны в тепло через органические пигменты в воде. Затем это тепло катализирует множество вторичных диссипативных процессов, таких как круговорот воды , океан и ветровые течения, ураганы и т. Самоорганизация с помощью диссипативных структур Илья Пригожин 1977c Физик XIX века Людвиг Больцман впервые осознал, что борьба за существование живых организмов идет не из-за сырья или энергия , но вместо этого имело отношение к производству энтропии , полученному в результате преобразования солнечного спектра в тепло этими системами.
Таким образом, Больцман понял, что живые системы, как и все необратимые процессы , зависят от диссипации обобщенного химического потенциала для своего существования. В своей книге «Что такое жизнь» физик 20 века Эрвин Шредингер подчеркнул важность глубокого понимания Больцманом необратимой термодинамической природы живых систем, предполагая, что это были физика и химия, лежащие в основе происхождения и эволюция жизни. Однако необратимые процессы, а тем более живые системы, не могли быть удобно проанализированы с этой точки зрения, пока Ларс Онсагер , а позже Илья Пригожин не разработал элегантный математический формализм для рассмотрения «самоорганизации» материала под действием обобщенного химического потенциала. Этот формализм стал известен как классическая необратимая термодинамика, и Пригожин был удостоен Нобелевской премии по химии в 1977 году «за свой вклад в неравновесную термодинамику , в частности теорию диссипативных структур. Анализ, проведенный Пригожиным, показал, что если системе дать возможность развиваться под наложенным внешним потенциалом, материал может спонтанно организоваться снизить свою энтропию , образуя то, что он назвал «диссипативными структурами», которые будут увеличить диссипацию внешнего навязанного потенциала увеличить производство глобальной энтропии. С тех пор неравновесная термодинамика успешно применялась для анализа живых систем, от биохимического производства АТФ до оптимизации бактериальных метаболических путей и завершенных экосистем.
Текущая жизнь, результат абиогенеза. С этим определением несколько разошлись хотя и следует тем же основным принципам , потому что разные учебники биологии определяют жизнь по-разному.
Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры
| 1С:Урок - Биогенез и абиогенез | 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]. |
| Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото | Все самое интересное и актуальное по теме "Абиогенез". |
| Миф об абиогенезе - современная критика | 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. |
Абиогенез и естественный отбор
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. Благодаря этому, большинство эукариот способны к фагоцитозу — поглощению частиц внешней среды внутрь. Ещё одними важными органеллами являются митохондрии, которые имеют собственную генетическую систему. Их сходство с аэробными бактериями и пластидами стало первым этапом понимания происхождения эукариот. Пластиды и митохондрии образуются только в процессе деления, указывающего на происхождение от бактериальных симбионтов попавших в цитоплазму [34].
В 2015 году найдены археи близкие к эукариотам во множестве компонентов рис.
При добавлении гидроксиапатита в такую смесь на его поверхности откладывается рибоза [8] , [9] , а соли молибдена превращают разветвленные сахара в линейные, увеличивая синтез. Почувствуйте, как густые и горячие знания стекают вам на шею, ведь грязевые котлы обогащены всеми вышеописанными ранее элементами [10] , потому и представляются одними из самых вероятных мест появления жизни, имея несколько преимуществ сразу: Условия, богатые необходимыми микроэлементами. Источник тепла с постоянными условиями. Пористые минеральные осадки, работающие в качестве катализаторов, и локации для репликации органических соединений. Испарение на местах при концентрации веществ, солей и кислот, где происходит образование цепочек РНК.
Несколько путей получения органических молекул. Фотохимические реакции и расположенные рядом защищенные поры. Нагрев пор, где накапливаются нуклеотиды и РНК в высоких концентрациях. 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].
Во второй бутыли подогрейте бульон и закупорьте колбу и подождите. Наблюдение Подождав некоторое время, он заметил, что: В первой части был некоторый рост и появились живые организмы вроде микробов. Во второй части, в принципе, роста не было. Итак, открываем колбу и микроорганизмы растут. Конечный результат Ладзаро Спалланцани пришел к выводу, что, хотя один час кипячения стерилизует суп, нескольких минут кипячения недостаточно, чтобы убить имеющиеся бактерии. 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.
Эта извилистая конструкция удерживала бактерии в изгибе, поэтому они не могли добраться до говяжьего бульона, хотя воздух мог проникнуть внутрь. В совокупности эти эксперименты опровергли спонтанное зарождение и подтвердили теорию биогенеза. Работа Луи Пастера стала значительным вкладом в научное сообщество, а биогенез стал видной теорией в микробиологии. Эксперименты, подтверждающие теорию биогенеза Эксперименты, подтверждающие самопроизвольное зарождение, не удосужились ни стерилизовать используемый материал, ни держать контейнер, в котором проводился эксперимент, закрытым.. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что ошибочно интерпретировалось как самопроизвольное зарождение жизни. Эти исследователи полагали, что стали свидетелями рождения живых органических существ из безжизненной материи. К числу наиболее выдающихся экспериментов, в которых удалось дискредитировать абиогенез, относятся работы Франческо Реди и Луи Пастера.. Опыты Франческо Реди Франческо Реди был врачом из Италии, который интересовался самопроизвольным зарождением жизни. Чтобы попытаться опровергнуть это убеждение, Реди разработал серию контролируемых экспериментов, чтобы продемонстрировать, что жизнь может возникнуть только из существующей жизни.. В конструкции эксперимента использовалась серия банок с кусочками мяса внутри, запечатанных марлей. Роль марли заключалась в том, чтобы пропускать воздух, исключая проникновение насекомых и откладывание яиц. На самом деле в банках, закрытых марлей, следов животных обнаружено не было, а яйца мух оказывались на поверхности марли. Однако для сторонников самозарождения этих доказательств было недостаточно, чтобы исключить его — до прихода Пастера. Эксперименты Луи Пастера Один из самых известных экспериментов был разработан Луи Пастером в середине девятнадцатого века, когда ему удалось полностью исключить концепцию самозарождения. Эти доказательства смогли убедить ученых в том, что вся жизнь произошла от другого существовавшего существа, подтвердив теорию биогенеза.. В гениальном эксперименте использовались бутылки с гусиным горлышком. По мере продвижения вверх по горлышку S-образной колбы оно становится все уже. 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.
Разница между абиогенезом и биогенезом
| Происхождение жизни и развитие органического мира. Эволюция | две основные концепции, объясняющие происхождение жизни на Земле. |
| Этапы абиогенеза и происхождение жизни на Земле - Блог Викиум | Абиогенез, автотрофность, биогенез, коацерваты, открытые системы, первичная атмосфера Земли. |