Как биогенез, так и абиогенез – это теории на сегодня не подтвержденные экспериментально. Гипотеза биохимической эволюции Опарина — Холдейна (гипотеза абиогенеза): в далёком прошлом жизнь возникла абиогенным путём и эволюционировала от простых форм к сложным; в настоящее время процесс возникновения жизни невозможен.
1. Происхождение жизни на Земле
Эту историю, которая длится вот уже сто лет, можно узнать благодаря только что вышедшей на русском языке книге Майкла Маршалла «Великий квест». Книга Маршалла — это безусловно, научно-популярное издание в лучших традициях, из которого любитель биологии и химии в том числе школьник может почерпнуть много нового и полезного. В книге просто и увлекательно обсуждаются важные и отнюдь не простые концепции естественных наук — включая определение жизни, химические реакции, устройство клетки, процессы в ее мембране и даже ряд вопросов, касающихся астрономии и геологической истории Земли. При этом все они помещены в исторический контекст и описываются в связке с яркими персоналиями ученых, открывших или описавших их. Поэтому «Великий квест» — это не только научпоп, но и пример хорошей беллетристики, которая живым языком описывает хитросплетение человеческих судеб. Согласно его гипотезе, первые подобия клеток — коацерваты — возникли сами по себе в древнем океане, который представлял собой насыщенный горячий раствор органики. Удивительно, но впервые свое предположение Опарин высказал не в научном труде, а в скромной научно-популярной брошюре. Она была озаглавлена «Возникновение жизни» и вышла в 1924 году.
Хорошие идеи порой витают в воздухе — и потому могут прийти разом в две светлые головы или более. Так случилось и в этот раз — спустя всего пять лет ничего не знавший об Опарине британский эволюционист и генетик Джон Бердон Сандерсон Холдейн или попросту JBS опубликовал собственную, очень близкую гипотезу абиогенеза. Однако в ней больший акцент сделан на самокопирование протоклеток, а не их обмен веществ. С тех пор эта гипотеза носит имена обоих ученых, Опарина—Холдейна. Таковы первые научные хотя и чрезвычайно наивные по современным меркам взгляды не абиогенез. Однако именно они вдохновили множество других, более сложных гипотез, и в самом скором времени — один простой эксперимент, ставший легендарным. В 1952 году совсем юный и не слишком успешный аспирант Стенли Миллер под руководством нобелевского лауреата Гарольда Юри решил воссоздать в лаборатории условия на юной Земле.
Для этого потребовались всего лишь две запаянные колбы, две трубки, нагреватель и генератор электрических разрядов. За считанные часы и дни из метана, воды, водорода, аммиака и угарного газа самых что ни на есть неорганических соединений экспериментаторы получили целый ряд аминокислот — тех самых, из которых состоят все белки.
В клетке жизнь увековечена, и на этом принципе Пастер основывается на том, чтобы утверждать, что каждое живое существо должно происходить из другого существовавшего ранее..
Мир РНК Роль автокатализа во время абиогенеза имеет решающее значение, поэтому одна из самых известных гипотез о происхождении жизни - это мир РНК, который постулирует начало от простых цепных молекул со способностью к саморепликации.. Это понятие РНК предполагает, что первые биокатализаторы были не молекулами белковой природы, а молекулами РНК - или полимером, подобным этому - со способностью выполнять катализ. Это предположение основано на свойстве РНК синтезировать короткие фрагменты с использованием темперирования, которое направляет процесс, в дополнение к стимулированию образования пептидов, сложных эфиров и гликозидных связей..
Согласно этой теории, наследственная РНК была связана с некоторыми кофакторами, такими как металлы, пиримидины и аминокислоты. По мере развития и усложнения обмена веществ возникает способность синтезировать полипептиды.. Эти среды были заселены архебактериями, организмами, способными расти, развиваться и размножаться в экстремальных условиях, вероятно, очень похожих на пребиотические условия включая низкие концентрации кислорода и высокие уровни СО.
Термостойкость этих сред, защита, которую они обеспечивают от внезапных изменений, и постоянный поток газов - вот некоторые из положительных качеств, которые делают морское дно и вулканические дымоходы подходящими средами для возникновения жизни.. Термины биогенез и абиогенез В 1974 году известный исследователь Карл Саган опубликовал статью, разъясняющую использование терминов биогенез и абиогенез. По словам Сагана, оба термина были неправильно использованы в статьях, связанных с объяснениями происхождения первых живых форм.
Среди этих ошибок - использование термина биогенез в качестве собственного антонима. Таким образом, биогенез используется для описания происхождения жизни от других живых форм, тогда как абиогенез относится к происхождению жизни из неживой материи.. В этом смысле современный биохимический путь считается биогенным, а пребиологический метаболический путь - абиогенным.
Поэтому необходимо уделить особое внимание использованию обоих терминов.. Пролог: структура и организация носителей информации Прежде чем перейти к химическим реакциям получения органических соединений, мы изучим молекулы, условия абиогенного синтеза которых будем искать большую часть статьи. Нуклеиновые кислоты делятся на дезоксирибонуклеиновые ДНК — находятся в хромосомах, митохондриях, хлоропластах, нуклеоидах и рибонуклеиновые РНК — транспортирующие генетическую информацию, обеспечивающие синтез белка, регуляцию генов и сплайсинг.
При построении нуклеиновых кислот рибоза связывается с одним азотистым основанием, образуя молекулу нуклеозида. Такое соединение, вместе с фосфатными группами, образует уже молекулы нуклеотидов рис. Из них и строятся нуклеиновые кислоты присоединением новых нуклеотидов, где две фосфатные группы отделяются, а третья входит в состав цепи [3].
Моносахариды рибоза и дезоксирибоза, как компоненты сахарофосфатного скелета, являются альдозами из-за своей открытой альдегидной группы, с формулами С5H10O5 и С5H10O4. Дезоксирибоза отличается от рибозы лишь отсутствием гидроксильной группы, поэтому у неё она заменена атомом водорода. Производные пурина: Пиримидиновые производные: Таблица 1.
Азотистые основания Фосфатные группы, которые обеспечивают образование фосфодиэфирной связи с другими нуклеотидами, представлены солями фосфорных кислот P-O-P связь и метиленом СН2 , связывающим фосфатные группы с сахаридами. При движении магмы в ядре магнитное поле благоприятствовало осаждению карбонатов и сдерживало целостность атмосферы [1]. Барьер из озона, образовавшийся в процессе реакции действия ультрафиолета фотолиза , создал нужный тепловой баланс к концу архейского эона [2].
Опарин и Д. Холдейн работали над концепцией коацервата. Их интересовало то, каким образом синтезируется сложная органика при разрядах молний, ультрафиолета и извержений вулканов [4].
Идея частично подтвердилась Г. Юри и С. Смесь соединений, имитирующих древнюю атмосферу, запаивалась в замкнутой установке и в колбу с водой пропускали электрический ток.
Спустя две недели, на протяжении которых им периодически приходилось наблюдать за реакциями через стекло, они вскрыли колбу и выяснили, что теперь в ней присутствовали аминокислоты, сахара и органические кислоты [5]. Эксперимент показал реальность синтеза сложной органики из более простых химических веществ. Последующие эксперименты синтезировали производные пурина таблица 1 и расширили список получаемых аминокислот.
Казалось бы, вот же переход от химической эволюции к биологической. Но как это бывает, бронежилет теории не выдерживает обстрела реальности — концепция коацервата имела серьёзные недостатки. Реакция соединения аминокислот в белок или нуклеотиды происходит с выделением воды, и длинные молекулы подвержены распаду [1].
Ещё одной проблемой стал способ размещения вокруг атома углерода связей, которые являются взаимно-зеркальными — хиральными [6]. Аминокислоты чаще представлены левыми изомерами, а рибозы — правыми. Такая характеристика нуклеотидов придаёт спиральную структуру ДНК и РНК, но в синтезе из простых соединений получается равное количество изомеров, поэтому белки такой смеси не способны функционировать.
Если железа много в неживой природе, то меди с марганцем и цинком — не особенно. Парадоксально, но все они содержатся в клетках в намного большей концентрации, чем во внешней среде. Перечисленные металлы характерны в обильном количестве для гидротермальных источников, с которых мы начнём поиск условий для абиогенного синтеза органических соединений.
Воды источников имеют чёрный цвет благодаря сульфидам, сероводороду и другими взвесям [10]. После контакта с океаном гидротермальные воды охлаждаются, а соединения железа, меди и никеля выпадают в осадок. При дальнейшем остывании вод сульфиды цинка и марганца осаждаются на уже сформированный рельеф.
Сульфиды цинка способны к фотохимическому восстановлению, поглощая ультрафиолет и фосфоресцируя.
Маркова превращает необходимость фрагментов в фактор естественного отбора, который может привести к образованию рибозима среди длинных палиндромных молекул. Это частично подтверждает геноцентричный взгляд на эволюцию Ричарда Докинза [22], 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 «слоёный пирог» [9]. 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. На начальных этапах РНК были доступны многие активные одноуглеродные соединения: Муравьиная кислота образуется при фотосинтезе на сульфиде цинка и выносится геотермальными источниками после реакций воды с базальтами.
Формальдегид опадает с дождями, возникая при фотолизе метана. Угарный газ выделяется в составе газов вулкана. Все три случая рассмотрены ранее и внимательный читатель вспомнит их, но именно диоксид углерода стал конечным нужным соединением. Хотя его восстановление без качественных катализаторов медленное, мы помним, что при абиогенном восстановлении реакция происходит под действием ультрафиолета или температуры. Выбор между способами использования углерода в обмене веществ зависит от среды. Рибулозо-монофосфатный цикл питаемый формальдегидом [23] похож на древнейший синтез сахаров, а участие муравьиной кислоты в синтезе пуринов таблица 1 , предполагает формирование этой реакции до появления ферментов фиксации диоксида углерода. Электроны связей молекулы воды смещены из-за большей электроотрицательности кислорода. Вследствие этого, одна сторона молекулы несёт положительный заряд, а другая — отрицательный [27].
Поэтому вещества с полярными молекулами гидрофильные притягиваются и смешиваются с водой, а неполярные молекулы гидрофобные — нет [28]. В живых организмах клетки окружены мембраной из двух слоёв липидов, при смешивании их молекул в воде получается эмульсионная взвесь, а не растворение [29]. Наружная сторона мембраны несёт положительный заряд, а внутренняя — отрицательный. Такой электрический потенциал используется при передаче и хранении энергии, а также транспорта веществ вместе с протонами для компенсации заряда мембраны [30][31]. Вероятно, протоклетки имели примитивные оболочки из липидов, которые пропускали протоны и ионы металлов, но задерживали белки и РНК, поэтому выход из геотермальных водоёмов в среду с высоким содержанием натрия потребовал создания клетками способа его «откачки» [32]. Появления натриевых насосов использующих энергию реакций и освоение новых кислых сред, подтверждает образование мембран в тот период, когда аденозинтрифосфаты уже были в наличии. Реакция превращения рибозы в дезоксирибозу связана с образованием опасных радикалов , поэтому рибозимы не могут её осуществлять. Реакцию проводят ферменты — большие белки, для кодирования которых нужны минимум тысячи нуклеотидов.
Эволюция предковых образований клеток тесно связана с вирусами. Так, П. Фортер считает главной стадией жизни вируса — её активную часть в заражённой клетке [24]. Вирусы образуют кластеры сочетающие клеточные и вирусные белки, где клетки синтезируют копии вируса при контроле вирусного генома. На этом этапе видно, что задача хранения генетической информации осуществляется разными вариациями соединений, но естественным отбором избраны содержащиеся в нынешних клетках. К слову, синтетическая биология достигла больших результатов, создавая альтернативные нуклеотиды. В 2014 году «нуклеотидный алфавит» был расширен до шести букв за счет включения нескольких синтетических пар гидрофобных нуклеиновых оснований [8]. При этом, смена геномного материала сопровождается преобразованием фермента отвечающего за копирование — полимеразы.
Согласно идее П. Фортера , эти реакции происходили в вирусах, а выгодой стало прохождение защитных систем клетки [25]. Белки стали промежуточным звеном построения липидной оболочки, а эволюция плоских структур РНК, превратила их в трёхмерные скопления покрытые мембраной [26].
К началу XXI века биологи смогли очень многое узнать о живой материи и даже научиться ее остроумно использовать для биотехнологий, медицины и не только , однако на месте разгаданных загадок всегда появляются все новые. Примером сложных или даже нерешаемых задач науки о живом можно назвать проблему абиогенеза , то есть самопроизвольного образования живой клетки из исходно неживых компонентов. Разумеется, возникновение Вселенной, живых существ и человека вызывала жгучий интерес у людей с древности, что породило множество замысловатых легенд и мифов-космогоний. Однако ученые, как ни странно, обратили свое внимание на проблему зарождения живого сравнительно недавно — лишь в прошлом веке, начиная с 1924 года, когда была впервые предложена концепция первичного бульона. Она положила начало череде гипотез, споров и экспериментов, за которыми стоят множество ярких личностей — самобытных ученых. Эту историю, которая длится вот уже сто лет, можно узнать благодаря только что вышедшей на русском языке книге Майкла Маршалла «Великий квест».
Книга Маршалла — это безусловно, научно-популярное издание в лучших традициях, из которого любитель биологии и химии в том числе школьник может почерпнуть много нового и полезного. В книге просто и увлекательно обсуждаются важные и отнюдь не простые концепции естественных наук — включая определение жизни, химические реакции, устройство клетки, процессы в ее мембране и даже ряд вопросов, касающихся астрономии и геологической истории Земли. При этом все они помещены в исторический контекст и описываются в связке с яркими персоналиями ученых, открывших или описавших их. Поэтому «Великий квест» — это не только научпоп, но и пример хорошей беллетристики, которая живым языком описывает хитросплетение человеческих судеб. Разумеется, Майкл Маршалл начинает рассказ с хрестоматийного первичного бульона Александра Опарина, колоритного советского биохимика с противоречивой биографией. Согласно его гипотезе, первые подобия клеток — коацерваты — возникли сами по себе в древнем океане, который представлял собой насыщенный горячий раствор органики. Удивительно, но впервые свое предположение Опарин высказал не в научном труде, а в скромной научно-популярной брошюре. Она была озаглавлена «Возникновение жизни» и вышла в 1924 году. Хорошие идеи порой витают в воздухе — и потому могут прийти разом в две светлые головы или более.
Так случилось и в этот раз — спустя всего пять лет ничего не знавший об Опарине британский эволюционист и генетик Джон Бердон Сандерсон Холдейн или попросту JBS опубликовал собственную, очень близкую гипотезу абиогенеза.
Что такое абиогенез? Сущность гипотезы, сторонники концепции и эксперименты
| Абиогенез и естественный отбор | Главная» Новости» Оценка доказательности доводов креационизм абиогенез биогенез. |
| Теория биогенеза объясняет возникновение жизни на земле - 90 фото | Абиогенез и биогенез — две научные теории, пытающиеся объяснить происхождение жизни на Земле. |
| Особенности и теория биогенеза / биология | Thpanorama - Сделайте себя лучше уже сегодня! | В 1870 году Хаксли, как новый президент Британской ассоциации развития науки, выступил с речью, озаглавленной «Биогенез и абиогенез». |
| Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры | До биогенеза общепринятой теорией, объясняющей происхождение живых существ, был абиогенез. |
Биогенез - Biogenesis
Абиогенез биогенез зарождения жизни теории. 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). 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). Все многообразие точек зрения ученых-материалистов о происхождении живого на Земле без участия божественной силы сводится к двум противоположным позициям: биогенезу и абиогенезу.
Абиогенез и естественный отбор
Абиогенез, автотрофность, биогенез, коацерваты, открытые системы, первичная атмосфера Земли. Сторонники теории биогенеза (от греч. bios — «жизнь» и genesis — «происхождение») считают, что все живое происходит от живого, тогда как сторонники абиогенеза (греч. a — частица отрицания и «биогенез») считают возможным происхождение живого из неживой материи. АБИОГЕНЕЗ — (от а и биогенез), термин относится к теории происхождения жизни на Земле: процесс образования органических соединений в условиях первичной бескислородной атмосферы в результате неорганических (абиологич.) реакций, т. е. без участия живых.
Теория биогенеза
Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ. Гипотеза биохимической эволюции Опарина — Холдейна (гипотеза абиогенеза): в далёком прошлом жизнь возникла абиогенным путём и эволюционировала от простых форм к сложным; в настоящее время процесс возникновения жизни невозможен. Все многообразие точек зрения ученых-материалистов о происхождении живого на Земле без участия божественной силы сводится к двум противоположным позициям: биогенезу и абиогенезу. это процесс, который позволил неживой материи стать живыми клетками в источнике всех других форм жизни.
Возникновение жизни на Земле
Abiogenesis утверждал, что живые существа возникают спонтанно. Например, черви, появившиеся на трупах людей и животных, считались результатом самопроизвольного зарождения процесса гниения. Многие ученые в то время сомневались в абиогенезе. Луи Пастер был ответственен за окончательное свержение абиогенеза.
Однако, пока это не произойдет, несколько ученых проводят эксперименты, чтобы доказать и укрепить каждую из теорий. В настоящее время биогенез является общепринятой теорией, объясняющей, как живые существа появились на Земле. Абиогенез x Биогенез: защитники Первой возникла теория абиогенеза.
Таким образом, его защитники уходят корнями в прошлое. Абиогенез х Биогенез: эксперименты В 1668 году Франческо Реди первым поставил под сомнение теорию абиогенеза. Для этого он провел эксперимент с кусками сырого мяса в закрытых и открытых банках.
Через несколько дней личинки появлялись только в открытых колбах.
Но белки живых организмов состоят только из L- аминокислот. Возникает закономерный вопрос: каким образом возникли белки, состоящие исключительно из L- аминокислот? На него до сих пор так и не был получен удовлетворительный ответ. Во-вторых, факты говорят о том, что концентрации аминокислот в «первобытном бульоне» должны были бы быть слишком маленькими. Химик Дональд Халл подсчитал, что концентрация самой простой аминокислоты, встречающейся в живых организмах - глицина, - не должна была быть больше 10-12 моля. Он пишет: «Даже максимально вероятное содержание аминокислоты является безнадежно низким, чтобы служить отправной точкой для самопроизвольного зарождения жизни». Hull D. Thermodynamics and kinetics of spontaneous generation.
Nature 186:693, 694. Такие низкие концентрации ставят под сомнение идею самопроизвольного образования даже самых простых белковых молекул. Вероятность же самосборки сложных белков, состоящих из сотен L- аминокислот, соединённых между собой в определённой последовательности, - ещё меньше. Чтобы понять, какова она, приведём один весьма наглядный пример. Предположим, мы хотим получить белковую молекулу из ста аминокислот в результате хаотичного, самопроизвольного возникновения в «первобытном бульоне». Сколько времени для этого необходимо? Как известно, природные белки состоят из двадцати аминокислот. Вероятность того, что мы случайно отберём из двадцати аминокислот строго определённую - один шанс из двадцати или 0. Если мы хотим получить белок, аналогичный природному, - то все аминокислоты, входящие в него, должны быть L-изомерами.
Вероятность того, что отобранная аминокислота будет именно L-изомером - один шанс из двух 0. Присоединение аминокислот к растущей пептидной цепочке возможно с двух её концов, следовательно, вероятность присоединения аминокислоты с «нужного» конца - один шанс из двух 0. Таким образом, для того, чтобы найти вероятность появления одной определённой L-изомерной формы аминокислоты в нужном месте белка, нам необходимо просто перемножить все найденные нами три вероятности. Искомое число будет - один шанс из восьмидесяти 0. Вероятность того, что две L-формы конкретных аминокислот расположатся в нужной последовательности в белке - один шанс из шести тысяч четырехсот или 0. Для ста аминокислот вероятность их случайного попадания в строго определённое место белка составляет один шанс из 4.
Однако сегодня известно, что эта жизненная сила на самом деле является химической реакцией органических соединений. Теория перестала иметь смысл после исследований ученого Франческо Рейде, которому удалось доказать, что личинки, обнаруженные в разлагающихся трупах, не появляются спонтанно. Из эксперимента с органическими веществами в процессе разложения Рейде удалось демонстрируют, что найденные личинки произошли от яиц мух, которые подошли к мясу в разложение. Защитники абиогенеза Аристотель, Исаак Ньютон, Святой Августин и Рене Декарт - примеры философов и исследователей, которые верили в теорию абиогенеза и оказали на нее влияние. Узнать больше о Абиогенез. Теория биогенеза Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ.
Микробы выросли, и он предложил это как пример самозарождения. В 1768 году Лаззаро Спалланцани повторил эксперимент Нидхема, но удалил из колбы весь воздух. Роста не произошло. В 1854 году Генрих Г. Шредер 1810—1885 и Теодор фон Душ , а в 1859 году только Шредер повторили эксперимент по фильтрации Гельмгольца и показали, что живые частицы можно удалить из воздуха, фильтруя его через вату. В 1864 году Луи Пастер наконец объявил о результатах своих научных экспериментов. В серии экспериментов, подобных тем, которые были выполнены ранее Нидхэмом и Спалланцани, Пастер продемонстрировал, что жизнь не возникает в областях, которые не были загрязнены существующей жизнью.
Теория биогенеза и абиогенеза презентация
Дарвинистам просмотр категорически противопоказан! Опасно! Можно заразиться здравым смыслом!Почему физика – это наука, а биология – нет? Какую веру под видом. концепция, утверждающая, что между живой и неживой материей лежит непреодолимая преграда, а следовательно, всё живое может происходить лишь от живого. Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и (согласно сторонникам абиогенеза) происходило в результате ступенчатой химической и молекулярной эволюции на протяжении миллионов лет. В главное отличие между абиогенезом и биогенезом заключается в том, что абиогенез не подтвержден научными экспериментами, тогда как биогенез доказан научными экспериментами.
Биогенез — определение, суть теории, примеры и сторонники
| Теория биогенеза и абиогенеза презентация | 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]. |
| Что такое биогенез? Сущность теории, ее сторонники и эксперименты. Особенности и теория биогенеза | Биогенез и абиогенез. |
| Что означает абиогенный путь возникновения жизни на земле кратко | Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ. |
| Что такое абиогенез? Сущность гипотезы, сторонники концепции и эксперименты | 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]. |