Содержание

Происхождение жизни на Земле: теория Опарина простыми словами

На большинство вопросов, касающихся развития жизни на Земле, отвечает эволюционное учение Дарвина — ученого, произведшего переворот в научном мире еще два века назад. Однако Дарвин не давал точного ответа на вопрос, как появился первый живой организм. По его мнению, самозарождение бактерии произошло случайно, исходя из ряда благоприятных условий и наличия необходимого материала для клетки. Но вот незадача: простейшая бактерия состоит из двух тысяч ферментов. Исходя из таких факторов, ученые подсчитали: вероятность появления простейшего живого организма за миллиард лет равна 10¯39950%. Чтобы понимать, насколько это несущественно, можно привести простой пример с разбитым телевизором. Если две тысячи деталей от телевизора положить в коробку и хорошенько ее потрясти, то возможность того, что в коробке рано или поздно окажется собранный телевизор, примерно равна вероятности зарождения жизни. И в таком примере даже не учитываются неблагоприятные факторы окружающей среды. Если детали все-таки выстроились в правильном порядке, это еще не значит, что собранный телевизор, например, не расплавится из-за слишком высокой температуры, которая его ожидает за пределами коробки.

Эволюционизм и креационизм

Тем не менее жизнь на Земле появилась, а загадка ее происхождения не дает покоя лучшим умам человечества. В начале XX века вывод о происхождении жизни на Земле определялся наличием или отсутствием веры в Бога. Большинство атеистов придерживались теории случайного зарождения первой клетки и ее эволюционного пути развития, а верующие сводили тайну жизни к замыслу и творению Божьему. Для креационистов (так называют сторонников разумного замысла) не оставалось непонятных вопросов или загадок: все, начиная от первой клетки, заканчивая глубинами космоса, создал Всевышний Творец.

Первичный бульон

В 1924 году ученый Александр Опарин опубликовал книгу, в которой принес научному миру новую гипотезу возникновения первого простейшего организма. В 1929 году теория Опарина о происхождении жизни заинтересовала ученого Джона Холдейна. Британский исследователь занимался аналогичным изучением и пришел к выводам, подтверждавшим доктрину советского ученого. Общая трактовка теорий Опарина и Холдейна сводилась к следующему принципу:

  • Молодая Земля имела атмосферу из аммиака и метана, лишенную кислорода.
  • Грозы, воздействующие на атмосферу, привели к формированию органических веществ.
  • Органические вещества в огромном количестве и разнообразии накапливались в больших водоемах, что получило название «первичного бульона».
  • В определенных местах сконцентрировалось большое количество молекул, достаточных для зарождения жизни.
  • Взаимодействие между ними привело к образованию белков и нуклеиновых кислот.
  • Белки и нуклеиновые кислоты образуют генетический код.
  • Соединения молекул и генетического кода образовали живую клетку.
  • Клетка получала питательную среду из первичного бульона.
  • Когда из питательной среды пропали необходимые вещества, клетка научились пополнять их самостоятельно.
  • У клетки появился собственный обмен веществ.
  • Развились новые живые организмы.

Теория Опарина-Холдейна ответила на главный вопрос сторонников теории Дарвина о том, как мог появиться первый живой организм.

Опыт Миллера

Научное сообщество заинтересовалось экспериментальной проверкой гипотезы первичного бульона. Для подтверждения теории Опарина химик Миллер придумал уникальное устройство. В нем он смоделировал не только первобытную атмосферу Земли (аммиак с метаном), но и предполагаемый состав первичного бульона, из которого состояли моря и океаны. К устройству подавались пар и имитация молнии — исковой разряд. В ходе эксперимента Миллеру удалось получить аминокислоты, которые являются строительной основой всех белков. Благодаря этому теория Опарина приобрела еще большую популярность и значимость в мире науки.

Неоправданность теории

Опыт, проведенный Миллером, в течение тридцати лет представлял собой научную ценность. Однако в 80-е годы ученые выяснили, что первичная атмосфера Земли состояла не из аммиака и метана, как говорилось в теории Опарина, а из азота и двуокиси углерода. Более того, химик пренебрег тем, что вместе с аминокислотами образовались вещества, нарушающие функции живого организма.

Это стало плохой новостью для химиков по всему миру, придерживающихся, как им тогда казалось, самой фундаментальной теории. Как же тогда зародилась жизнь, если взаимодействие азота и двуокиси углерода образует недостаточное количество органических соединений? Ответа у Миллера не было, а теория Опарина потерпела крах.

Жизнь — это загадка вселенной

Сторонники эволюции снова остались без предположений о том, как могла появиться первая бактерия. Каждый последующий эксперимент подтверждал, что живая клетка имеет настолько сложное строение, что ее случайное появление возможно только в фантастической литературе.

Несмотря на научное опровержение, теория Опарина часто встречается в современных книгах по биологии и химии, потому как такой опыт имел историческую ценность в научной среде.

fb.ru

Теории развития жизни | Дистанционные уроки

31-Мар-2015 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ, с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

Ф. Энгельс.

 

 

 

Автор статьи — Саид Лутфуллин

Биологию, как науку о жизни, волнуют вопросы, связанные с зарождением и развитием жизни. На вопросы, касающиеся развития, нам дает ответы эволюционное учение.

 

А вот  возникновение жизни – это явление, находящиеся вне компетенции синтетической теории эволюции, важно это понимать.

 

Понимать, что эволюция изучает развитие жизни, а не ее возникновение.

 

На сегодняшний день известны разнообразные идеи о возникновении жизни. Заметим, именно «идеи», а не теории. Так как не все идеи научны и имеют право называться теориями.

 

Есть, например, гипотеза стационарного состояния жизни.

Согласно ей, жизнь на земле никогда не возникала, а существовала вечно, то есть она находится в так называемом стационарном состоянии.

 

Почему эта гипотеза является несостоятельной? В настоящее время наука установила: планета земля не существовала вечно, она образовалась четыре с половиной миллиарда лет назад. Следовательно, жизнь не могла существовать всегда на объекте, который существовал не всегда. О какой стационарности здесь может идти речь?

 

Эта нестыковка устраняется  теорией панспермии.

 

Немецкий ученый Герман Рихтер

в середине девятнадцатого века предположил, что микроскопические споры организмов, впоследствии давшее начало всей жизни, были занесены на землю с других небесных тел вместе с метеоритами.

Подразумевается, что жизни переходит с одной планеты на другую. Но главный вопрос, откуда и как она возникла, остается открытым. И факт того, что в соответствии с современными научными представлениями, вселенная тоже не существовала всегда, а возникла в результате большого взрыва, не позволяет сделать допущение о том, что и жизнь не существовала всегда (а это подразумевается в рамках теории панспермии).

 

Интересный факт — теории панспермии придерживался академик В. И. Вернадский.

 

 

Некогда существовало учение, согласно которому живые клетки (и даже целые организмы) постоянно образуются из неживой материи: учение о самозарождении жизни

. Например, из пшеницы и грязи «создаются» мыши; из гниющего мяса – опарыши и так далее.

 

Сейчас нам понятно, что мыши и опарыши не создавались из неживого материала.

 

Проводили опыт: мясо закрывали марлей. В этом случае мухи не имели доступа к нему, следовательно, не могла отложить яйца: опарыши не появлялись.

 

По идее самозарождения нанес серьезный удар эксперимент Луи Пастера.

 

Люди заметили, что мясной бульон, если его оставить на воздухе закиснет. А если его прокипятить и не допускать контакта с воздухом, то закисать не будет. Но даже кипяченый бульон скиснет на воздухе. Приверженцы идеи самозарождения утверждали, что кипячение лишает питательную среду некой «жизненной энергии». В герметичном сосуде бульон не скисает, потому что жизненной энергии неоткуда поступить. А в не герметичном закисает, так как жизненная энергия, содержащаяся в воздухе, проникает в питательную среду. И там зарождается жизнь.

 

Пастер поместил в колбу с S-образным горлышком стерильную питательную среду, воздух с нее спокойно проникал. Но так как споры микроорганизмов оседали в изгибе и не достигали питательной среды, бульон не скисал. Стоило отломать S-образное горлышко, как бульон начинал закисать.

 

 

 

Это доказывало, что микроорганизмы, вызывающие закисание бульона развиваются не из питательной среды, а из спор, занесенных в эту среду.

 

То есть жизнь не возникает из неживого, а заносится спорами.

 

Учение, согласно которому живые организмы обладают некой особой «жизненной силой», «жизненной энергией» называется витализм. От латинского vitalis – жизненный. От этого же корня образован термин витамин.

 

С развитием науки с накоплением биологических знаний учение о постоянном самозарождении жизни было отвергнуто.

 

Это отразилось в дополнении Вирхова к клеточной теории Шванна – Шлейдена: «omnis cellula ex cellula».

 

Это истолковывается: «каждая клетка развивается только из материнской клетки«.

 

Становилось все отчетливее ясно, что жизнь – это очень сложная система. Она не может вот так в мгновение ока возникнуть из мертвой материи. Но то, что это однажды произошло, очевидно. Тогда в умах ученых созрело представление о том, что подобно тому, как из примитивных прокариотических организмов за миллиарды лет эволюции смогли сформироваться сложные многоклеточные организмы, как мы, могли и органические молекулы при определенных условиях дать начало клетке.

 

Это вполне логичная мысль, только развиться сразу ей не давали много «но» и «если». Это и то, что до поры до времени научное сообщество было очень религиозным, что, понятное дело, накладывает некоторые ограничения на свободомыслие в таких областях знания, как изучение возникновения жизни, ее развития и так далее. Это и мнение о том, что органические молекулы могут рождаться только живых организмах, некогда существовавшие и впоследствии опровергнуто методом эксперимента.

 

Возникновение жизни из неживой материи называется абиогенез.

 

Мы постепенно подходим к современным представлениям.

 

В первой половине двадцатого века независимо друг от друга к одинаковым выводам пришли советский ученый Александр Иванович Опарин и английский биолог Джон Бердон Сандерсон Холдейн.

 

Что потом вошло в историю, как теория абиотического возникновения жизни Опарина – Холдейна.

 

 

Изложение теории: атмосфера молодой земли была образована аммиаком, угарным газом, метаном, водородом и парами воды. Под действием ультрафиолетового излучения, молний, высоких температур из этого набора веществ образовывались органические вещества: аминокислоты, нуклеотиды, азотистые основания и так далее.

 

Кажется невероятным этот процесс? Таким же он показался американским ученым Стэнли Миллеру и Гарольду Юри.

 

Они провели эксперимент.

 

Смесь газов, которая, вероятно, была близка по составу с атмосферой молодой земли пропускали через сосуд, внутри которого были помещены два электрода, между которыми возникали электрические разряды (имитируются молнии на молодой земле). После конденсации водяного пара, полученная жидкость вновь кипятилась, и пар снова пропускался через этот сосуд. Получился цикл. После нескольких дней работы этой циклической системы, жидкость из нее содержала сложные органические вещества.

 

 

Эксперимент Миллера – Юри стал важным практическим подтверждением возможности появления сложных органических веществ из неорганики.

 

Продолжительное время на молодой земле накапливались сложные органические вещества. Поверхность земли покрывал океан, в котором растворялись образовывавшиеся органические вещества.
Далее, согласно теории Опарина – Холдейна, находившиеся в коллоидном растворе органические вещества усложнялись и начали образовывать сгустки, как мелкие капельки ртути на ровной поверхности сливаются и образуют одну большую каплю, это характерно для таких соединений, что были растворены в океане молодой земли.

 

Этот коллоидный раствор называется первичный бульон, такое название дал ему профессор Опарин. А сгустки органических веществ, образовывавшиеся в первичном бульоне, он назвал  коацерватными каплями (или просто коацерватами)

.

 

Они имели четкую структуру: отчетливое  разграничение внешней среды и внутреннего содержимого. Имели липидную мембрану (что-то  вроде цитоплазматической мембраны).

 

Этот процесс преобразования и усложнения органики носит название биохимической эволюции.

 

В результате нее коацерваты превратились в протобионты. Эти тела, имевшие более сложную структуру, нежели коацерваты, можно рассматривать как прародители живых клеток.

 

Протобионты, возможно, уже имели способность к самовоспроизведению и примитивной регуляции обмена веществ с внешней средой.

 

Примерно три миллиарда лет назад из протобионтов появилась настоящая жизнь – первые прокариотические организмы.

 

Биохимическая эволюция постепенно переросла в биологическую.

 

Этапы возникновения жизни по Опарину – Холдейну:

 

  1. Появление органических веществ.
  2. Усложнение органических веществ.
  3. Появление белков.
  4. Появление белковых тел.
  5. Возникновение способности белковых тел к размножению и обмену веществ.
  6. Появление первых клеток.

 

Согласно теории Опарина – Холдейна начальным этапом абиогенеза было образование белков, но непонятно как эти белки образовывались без РНК и ферментов.

 

В двадцать первом веке обрела популярность теория РНК-мира, согласно которой первичными биополимерами были не белки, а РНК-подобные молекулы, имевшие способность к саморепликации.

 

В целом теорию Опарина – Холдейна нельзя назвать в корне ошибочной. Скорее следует считать ее положения устаревшими.

 

Теория РНК-мира внесла большей ясности в понимании вопросов возникновения жизни.

 

Основные идеи теории Опарина – Холдейна: возникновение органических веществ из неорганических под действием погодных условий молодой земли, биохимическая эволюция, – остаются актуальными по сей день.

 

По всей видимости, мы в ожидании более совершенной теории. Она ответит на вопросы, на которые не могут ответить теории Опарина – Холдейна и РНК-мира.

 

Как когда-то Дарвинская теория эволюции была дополнена новыми данными, вследствие чего сформировалось современное эволюционное учение – синтетическая теория эволюции.

 

А пока достаточно белых пятен и вопрос об абиогенезе остается открытом.

 

Интересный факт: во времена лысенковщены многие лженаучные ошибочные идеи обрели второе дыхание (правда, искусственное). Например, одна из соратниц Трофима Лысенко по уничтожению советской биологии – Ольга Борисовна Лепешинская всерьез утверждала, что клетки ткани человеческого организма способны к самозарождению из межклеточного вещества.

 

Возвращаясь к ЕГЭ…

 

Нужно знать (то есть не наизусть учить определения, а понимать о чем идет речь) следующие термины:

 

  • коацерватные капли,
  • первичный бульон,
  • абиогенез,
  • теория Опарина – Холдейна,
  • помнить опыт Пастера,
  • знать, чем Опарин заслужил место в школьном курсе биологии.

 

Задание С1:

 

что представляют собой полученные в лаборатории коацерваты.

 

Ответ: коацерваты содержат низкомолекулярные органические вещества: мочевину, аминокислоты и т. д., которые при высокой концентрации могут соединяться и образовывать более сложные органические вещества.

 

Еще на эту тему:

Обсуждение: «Теории развития жизни»

(Правила комментирования)

distant-lessons.ru

Теория происхождения жизни на Земле А. И. Опарина

Теория происхождения жизни на Зем­ле, предложенная в 1924 г. выдающимся российским учёным, впоследствии академиком А. И. Опариным (1894— 1980; рис. 78) получила широкую извест­ность.

Первый этап, согласно этой теории, состоял в образовании органи­ческих веществ из неорганических. Реальность этого этапа экспери­ментально подтвердили американские учёные С. Миллер (1930—2007) и Г. Юри (1893—1981) в 1953 г. Воздействуя электрическими заря­дами на вещества, характерные для ранней атмосферы Земли, они по­лучили целую смесь из нескольких десятков органических соедине­ний — органических кислот (в том числе аминокислот), азотистых оснований, углеводов и др. Ещё активней стимулировало синтез орга­нических веществ из неорганических ультрафиолетовое излучение. В результате Мировой океан ранней Земли стал представлять собой «первичный бульон», т. е. раствор органических веществ в воде. Одна­ко сами эти вещества — ещё не жизнь. Её химическую основу, напом­ним, составляют биополимеры — белки, нуклеиновые кислоты, поли­сахариды и их производные, которые слагаются из аминокислот, ну­клеотидов и моносахаридов. Для того чтобы возникли биополимеры, необходимы процессы, идущие с затратой энергии (например, при участии АТФ), а также ДНК, РНК и ферменты, которые сами являют­ся продуктами такого процесса.

Рис. 78. Александр Иванович Опарин
Рис. 79. Две руки: а — правая; б — левая

Второй этап, по теории Опарина, — это этап возникновения жизни. Так, он показал, что в растворах органических соединений образуются коацерваты — маленькие капельки, ограниченные полупроницаемой оболочкой — первичной мембраной. В коацерватах могут концентри­роваться органические вещества, в них быстрее идут реакции и обмен веществ с окружающей средой. Они способны даже делиться, как бак­терии. Экспериментально это предположение Опарина было подтверж­дено американским исследователем С. Фоксом (1912—1998), который назвал эти капельки микросферами. Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Третий этап, по мнению Опарина, состоял в том, что в коацерватах мог сформироваться первичный ген, несущий информацию о первом белке. Вероятно, таким капелькам-коацерватам были присущи свой­ства наследственности и даже естественного отбора, потому что выжи­вали более приспособленные и усовершенствованные из них. В резуль­тате такого отбора жизнь на Земле выбрала асимметрические органические молекулы аминокислот и сахаров. Такие молекулы называют также хиральными. Они похожи друг на друга, как правая рука чело­века на левую (рис. 79), т. е. являются зер­кальными отражениями друг друга. Их так и назвали — правыми и левыми. Аминокисло­ты, из которых состоят белки земных орга­низмов, всегда левые, а углеводы (рибоза и дезоксирибоза), входящие в состав нуклеиновых кислот, всегда правые. Экспериментально доказано, что коацерваты-микросферы из асимме­тричных биополимеров росли быстрее симметричных и вытесняли их. Однако, как подчеркнул А. Эйнштейн, то, что аминокислоты у нас ле­вые, а углеводы правые, можно объяснить простой случайностью.

Нетрудно заметить, что предположение о первых этапах возникно­вения жизни на Земле, по теории Опарина, доказано эксперименталь­но, а вот последний этап носит гипотетический характер. На заключи­тельном этапе возник биосинтез белка — процесс, который характерен даже для самых примитивных микроорганизмов. Механизм его не ме­нялся за всю историю Земли.

На этой странице материал по темам:

  • Буонаротти

  • Этапы возникновения жизни по теории а.и опарина кратко

  • Вода-колиска життя

  • Краткий конспект на тему теория апарина

  • Как организованы белки и полисахариды с точки зрения асимметрии и почему

Вопросы по этому материалу:

  • Назовите основные положения теории происхождения жизни на Земле А. И. Опа­рина.

  • Что такое коацерваты?

  • Какую роль асимметрия играет в организации живой мате­рии?

  • Как организованы белки и полисахариды с точки зрения асимме­трии и почему именно так?

doklad-referat.ru

помогите написать основные этапы теории А. И. Опарина (общая биология)

Теория, предложенная А. И. Опариным в первой половине ХХ века, основана на предположении о химической эволюции, которая постепенно переходит к биохимической, а затем к биологической эволюции. Образование клетки явилось сложнейшим явлением. Но оно и положило начало развитию жизни и всему ее многообразию. Абиогенез — идея о происхождении живого из неживого — исходная гипотеза современной теории происхождения жизни. Это привело к возрождению теории самозарождения. Новая версия получила название теория химической эволюции.
Разрабатывая теоретические основы биологии, А. И. Опарин выдвинул теорию возникновения жизни на Земле. На основе фактических материалов из области астрономии, химии, геологии и биологии А. И. Опарин предложил гипотезу развития материи, объясняющую возникновение жизни на Земле. Проблему происхождения жизни он рассматривал с материалистической позиции и объяснял возникновение жизни как определенный и закономерный качественный этап в историческом развитии материи.
Появление жизни А. И. Опарин рассматривал как единый естественный процесс, который состоял из протекавшей в условиях ранней Земли первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень — биохимическую эволюцию.
1. Первобытная Земля имела разреженную (то есть лишенную кислорода) атмосферу. Когда на эту атмосферу стали воздействовать различные естественные источники энергии — например, грозы и извержения вулканов — то при этом начали самопроизвольно формироваться основные химические соединения, необходимые для органической жизни.
2. С течением времени молекулы органических веществ накапливались в океанах, пока не достигли консистенции горячего разбавленного бульона. Однако в некоторых районах концентрация молекул, необходимых для зарождения жизни, была особо высокой, и там образовались нуклеиновые кислоты и протеины.
По однотипным правилам синтезировались в «первичном бульоне» гидросферы Земли полимеры всех типов: аминокислоты, полисахариды, жирные кислоты, нуклеиновые кислоты, смолы, эфирные масла и др. Это предположение было проверено экспериментально в 1953 году на установке Стэнли Миллера.
3. Первые клетки были гетеротрофами, они не могли воспроизводить свои компоненты самостоятельно и получали их из бульона. Но со временем многие соединения стали исчезать из бульона, и клетки были вынуждены воспроизводить их самостоятельно. Так клетки развивали собственный обмен веществ для самостоятельного воспроизводства.
4. Некоторые из этих молекул оказались способны к самовоспроизводству. Взаимодействие между возникшими нуклеиновыми кислотами и протеинами, в конце концов, привело к возникновению генетического кода.
В ходе естественного отбора выжили системы, имевшие особое строение белковых полимеров, что обусловило появление третьего качества живого — наследственности (специфичной формы передачи информации) .

Слабой стороной концепции А. И. Опарина является допущение возможности самовоспроизведения коацерватных структур в отсутствие систем, обеспечивающих генетическое кодирование. Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. В рамках концепции Опарина не решена главная проблема — о движущих силах саморазвития химических систем и перехода от химической эволюции к биологической, о причине таинственного скачка от неживой материи к живой.
А. И. Опарин, выдвинув ряд тезисов в 30 годах, пытался доказать случайность и спонтанность возникновения живой клетки, но его труды не увенчаются успехом и он будет вынужден признаться: «К сожалению происхождение клетки является самым туманным вопросом, охватывающим теорию эволюции в целом. «

otvet.mail.ru

2. Биохимическая гипотеза возникновения и развития жизни на Земле

В основе современных научных представлений о происхождении жизни лежит гипотеза биохимической эволюции Опарина — Холдейна.

 

  Александр Опарин                   Джон Холдейн

 

Согласно теории биохимической эволюции формирование жизни на Земле шло в три этапа:

  • абиогенный синтез органических веществ;
  • образование биополимеров;
  • формирование мембранных структур и появление самовоспроизведения.

Абиогенный синтез органических веществ

Согласно теории Опарина возникновение жизни на Земле возможно было только в условиях древней атмосферы и отсутствия живых организмов.

 

На первых этапах своего существования наша Земля представляла собой раскалённый шар.

По мере её остывания постепенно формировалась первичная атмосфера, состоящая из аммиака, метана, углекислого газа, цианистого водорода и паров воды. Ни кислорода, ни озона в атмосфере древней Земли не было.

 

При дальнейшем понижении температуры образовался первичный океан. Под действием различных видов энергии (электрические разряды, ядерные реакции, солнечная радиация, извержения вулканов) образовались простые органические соединения: формальдегид, спирты, муравьиная кислота, аминокислоты и т. д. 

 

Окисление образовавшихся веществ не происходило, так как отсутствовал свободный кислород. Синтезированные вещества в течение десятков миллионов лет постепенно накапливались в древнем океане. Их накопление в итоге привело к образованию однородной массы —  «первичного бульона». По мнению Опарина, именно в «первичном бульоне» и возникла жизнь.

 

Этот этап биохимической эволюции был подтверждён экспериментально биохимиками С. Миллером, Дж. Оро и другими учёными. В экспериментальных установках, моделирующих условия первобытной Земли, ими были получены альдегиды, аминокислоты, простые сахара, пуриновые и пиримидиновые основания, нуклеотиды.

Образование биополимеров

Из простых органических веществ при определённых условиях синтезировались биополимеры. Аминокислоты соединялись в полипептиды, простые сахара превращались в полисахариды, а нуклеотиды — в нуклеиновые кислоты. Карбоновые кислоты, соединяясь со спиртами, могли образовать липиды, которые покрывали поверхность водоёмов жирной плёнкой.

 

Возникшие белки формировали коллоидные комплексы, притягивающие к себе молекулы воды. Так появились коацерваты — сгустки органических веществ, обособленные от остальной массы воды. В коацерваты постоянно поступали органические соединения, в результате чего происходил синтез более сложных веществ. Они могли сливаться и увеличиваться в размерах.

 

 

Слияние коацерватных капель  

 

Образование биополимеров и коацерватов в условиях древней Земли подтверждено экспериментально работами Л. Орджела и С. Акабюры. Ими были получены простейшие белки и нуклеотидные цепи.

Формирование мембранных структур и появление самовоспроизведения  

Из липидных пленок на поверхности коацерватов могла сформироваться биологическая мембрана.

  

Объединение коацерватов с нуклеиновыми кислотами привело к образованию примитивных  самовоспроизводящихся живых организмов — пробионтов. Эти первичные организмы были анаэробами и гетеротрофами и питались веществами «первичного бульона».

  

Таким образом, около \(3,5\) млрд лет назад, согласно этой гипотезе, завершилось зарождение жизни на Земле.

 

www.yaklass.ru

Биохимическая эволюция [Абиогенез, Теория Опарина, Возникновение жизни, Зарождение, Происхождение, Появление]

Условия возникновения жизни

По утверждению Дарвина, жизнь может зародиться только в условиях её отсутствия. Вновь образовавшиеся органические ве­щества немедленно уничтожаются гетеротрофными микроорганиз­мами. Именно поэтому в настоящее время невозможно самозарож­дение жизни.

Вторым необходимым условием зарождения жизни на Земле является отсутствие кислорода в первичной атмосфере, так как наличие кислорода привело бы к расщеплению вновь образующихся органических веществ.

Этапы возникновения жизни

Основными этапами биохимической эволюции жизни считаются следующие.

  • Образование простых органических веществ в результате химических реакций.
  • Образование полимеров типа полипептидов и полинуклео­тидов из мономеров.
  • Образование коацерватов путём концентрации высокомолеку­лярных соединений.
  • Образование элементарных мембран, окружающих коацерваты.
  • Возникновение процесса обмена веществ.
  • Возникновение процессов самовоспроизведения на основе матричного синтеза (рис. 59).

Химическая эволюция

Первые органические вещества

Водород, азот, углерод, кислород, которые содержались в первичной атмосфере Земли, вступали в реакции взаимодействия и при этом образовывали такие простые органические соединения, как аммиак, метан, оксиды углерода, сероводород и водяные пары (рис. 56). Свободный кислород, бывший вначале в очень малых количествах, полностью вошёл в состав соединений. Биологические мономеры синтезировались абиогенным путём. В результате охлаждения Земли возникли первичные океаны. За счёт кислорода, который содержался в молекулах воды, про­исходило окисление простых органических веществ и образовались спирты, альдегиды, аминокислоты, и первичный океан все более и более насыщался сложными органическими веществами.

Коацерваты

По мнению А. И. Опарина, белковые молекулы образовывали коллоидные соединения, которые превращались в коацерватные капли (коацерваты — от лат. coacervus — накопленный, собранный — это коллоидные гидрофильные комплексы белков). Коацерваты могли присоединять к себе различные вещества из воды и постепенно стали приобретать различные свойства, в них проис­ходили химические реакции, из них выделялись ненужные вещества. Однако коацерваты ещё не могут быть названы живыми существами.

Первичные клетки (протобионты)

На последующих этапах химической эволюции коацерваты начали расти, в них начало происходить нечто, подобное обмену веществ у живых существ. Предполагается, что коацерваты были окружены мембраной и приобрели способность делиться (рис. 58). Такие коацерваты называются протобионтами или первичными клетками.

Протобионты также ещё не являются законченной формой жизни. Предполагается, что у них постепенно абиогенным путём появлялись соединения, подобные ферментам (коферменты, собственно ферменты), АТФ.

Возникновение клетки (матричный синтез)

В превращении протобионтов в настоящие клетки большую роль сыграло возникновение матричного синтеза в результате взаимного приспособления и слияния функций белков и нуклеиновых кислот.

Матричный синтез — это биологический синтез белковых молекул на основе информации, содержащейся в нуклеиновых кислотах.

С возникновением процесса матричного синтеза химическая эволюция уступила место биологической. Развитие жизни продолжалось теперь путём биологической эволюции.

Экспериментальные доказательства теории

А. И. Опарин первым выдвинул идею экспериментального изучения возникновения жизни. И действительно, С. Миллер (1953) создал опытную модель первичных условий Земли. Воздействуя на нагретый метан, аммиак, водород и водяные пары электрическим разрядом, он осуществил синтез таких аминокислот, как аспарагин, глицин, глутамин (в такой системе газы имитировали атмосферу, электрический разряд — молнии; рис. 57).

Д. Оро, нагревая цианистый водород, аммиак и воду, осуществил синтез аденина. Путём воздействия на метан, аммиак и воду иони­зирующими излучениями были синтезированы рибоза и дезокси­рибоза. Результаты подобных опытов подтвердились многочислен­ными исследованиями. В процессе эволюции мономеры постепенно превращались в биологические полимеры (полипептиды, полинук­леотиды), что также подтвердилось опытным путём. Так, в опытах С. Фокса были синтезированы протеиноиды (белковообразные вещества) путём нагревания смеси аминокислот. Впоследствии в опытах были синтезированы полимеры нуклеотидов.

Соединения, подобные коацерватам, были синтезированы опытным путём и досконально изучены А. И. Опариным и его учениками. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Генетическая гипотеза (РНК мир)

Однако было неизвестно, что в ходе биохимической эволюции жизни возникло прежде: белки или нуклеиновые кислоты. Согласно теории А. И. Опарина, первыми появились молекулы белка. Сторонники генетической гипотезы, наоборот, считали, что сначала возникли нуклеиновые кислоты. Такое предположение было выдвинуто в 1929 г. Г. Миллером. Лабораторные исследования доказали возможность репликации нуклеиновых кислот и без воздействия ферментов. По мнению учёных, первичные рибосомы состояли только из РНК, и свойство синтезировать белок у них могло появиться впоследствии. Позже были получены новые данные, подтверждающие это предположение. Репликация рибонуклеиновой кислоты без участия ферментов, обратная транскрипция, т. е. возможность синтеза ДНК на основе РНК — все это является доказательством генетической гипотезы.

Биологическая эволюция

см. Биологическая эволюция, История жизни на Земле

Картинки (фото, рисунки)

  • Рис. 56. Возникновение жизни на Земле: 1 — первичная атмосфера; 2 — образование органических веществ; 3 — образование коацерватов; 4 — простое брожение; 5 — образование нуклеиновых кислот; 6 — образование фотосинтеза и процессов дыхания
  • Рис. 57. Опыт Миллера: 1 — электроды; 2 — образование элект­рического разряда; 3 — вытекание воды; 4 — охлаждающее устройство; 5 — по­ступление воды; 6 — охлаждённая вода, содержащая органические вещества; 7 — сифон; 8 — кипящая вода
  • Рис. 58. Образование коацерватных капель
  • Рис. 59. Схема пе­рехода от хими­ческой эволюции к биологической
На этой странице материал по темам:

  • Неорганическая эволюция

  • Теория биохимической эволюции факты

  • Этапы возникновения жизни сообщение этапы

  • Теория биохимической эволюции гипотеза опарина

  • Какие молекулы ов сыграли решающую роль в эволюции протобионтов

Вопросы к этой статье:

  • Кем была создана теория биохимической эволюции?

  • Возможно ли возникновение жизни абиогенным путём в нынешних условиях?

  • Перечислите основные этапы химической эволюции жизни.

  • Что такое коацерваты?

  • Объясните процесс образования коацерватов.

  • Укажите свойства коацерватов.

  • Как называются первичные клетки?

  • Какие данные подтверждают абиогенный синтез — синтез органических веществ из неорганических?

  • Определите факты, подтверждающие, что первыми образовались нуклеиновые кислоты.

  • Когда началась биологическая эволюция жизни?

wikiwhat.ru

3. Биохимическая эволюция теории академика Опарина. Представления о зарождении жизни на Земле

Похожие главы из других работ:

Биосферная роль океана

1.2.3 Биохимическая энергия

В океане существует замечательная среда для поддержания жизни, в состав которой входят питательные вещества, соли и другие минералы. Содержащийся в воде кислород питает всех морских животных: от самых маленьких до самых больших…

Биохимия возникновения жизни на Земле

1.5 Биохимическая эволюция

Александр Иванович Опарин — создатель всемирно признанной теории происхождения жизни, положения которой блестяще выдержали более чем полувековую проверку временем; один из крупнейших советских биохимиков…

Возбудитель сибирской язвы

2. Эволюция

Вопрос о происхождении и эволюционных связях Bac. anthracis с другими почвенными спорообразующими бациллами, в том число и с Вас. cereus, остается дискуссионным…

Гипотезы о происхождении жизни и человека на Земле

1.5 Биохимическая эволюция

Среди астрономов, геологов и биологов принято считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5—5 млрд. лет. По мнению многих биологов, в далеком прошлом состояние нашей планеты было мало похоже на нынешнее: по всей вероятности…

Значение изучения предковых форм для современной селекции

Глава 2 — Учение академика Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений

Учение о центрах происхождения культурных растений возникло в связи с потребностью в исходном материале для селекции и улучшения сортов культурных растений. Этому учению дал начало Чарльз Дарвин, идеями в своих работах…

Основные гипотезы о возникновении жизни на Земле

5. ТЕОРИЯ А. И. ОПАРИНА.

Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А. И. Опарин (г.р. 1894). В 1924 г. он опубликовал работы, в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле…

Основные понятия современного естествознания

10. Опишите основные этапы развития биосферы. Как представляет наука начало жизни на Земле? Каковы стадии происхождения жизни по концепции Опарина? Почему жизнь пока обнаружена только на нашей планете? Каковы современные представления о происхождения жизни? Суть идей Эйгена

Биосфера не раз переходила в новое эволюционное состояние. Это было, например, в кембрии, когда появились крупные организмы с кальциевыми скелетами, или в третичное время -15-80 млн. лет тому назад, когда возникли леса и степи…

Понятие об эволюции и история эволюционной теории

1.3. Эволюция и революция

Это противоположение наряду с первым является одним из наиболее ходячих, и всем известно, что многие противники политических и социальных революций любят основываться на том, что революция биологически неестественна…

Понятие об эволюции и история эволюционной теории

1.4. Эволюция и эманация

Это едва ли не наиболее философское противоположение пользуется почти полным игнорированием в биологических кругах. Эйзлер дает определение эволюции как «развитие низшей, простейшей в высшую…

Происхождение жизни на Земле

1. Основные подходы к проблеме происхождения жизни. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни.

Вначале в науке вообще не существовало проблемы возник-новения жизни. Допускалась возможность постоянного зарождения живого из неживого. Великий Аристотель (IV в. до н.э.) не сомневался в самозарождении лягушек, мышей. В III в. н.э…

Развитие естествознания в XVIII-XIX вв. Космологические модели Вселенной. Происхождение человека

3.2 Эволюция человека

Признаком отделяющим человекообразных обезьян от людей считается масса мозга, равная 750 г. Именно при такой массе мозга овладевает речью ребенок. Речь древних людей была очень примитивной…

Разнообразие змей

Эволюция

Полагается, что современные змеи (подотряд Serpentes) произошли от ящериц в раннем меловом периоде, но нет точного и неопровержимого доказательства связи между двумя этими подотрядами. К сожалению…

Современная классификация отряда приматов

1.1 Эволюция приматов

Данные молекулярной биологии оказали существенную помощь в реставрации родословного дерева приматов. В итоге предстоящего проведения работ в Африке, на местности Кении и Уганды, найдено около 1000 ископаемых приматов древностью 22-17 млн лет…

Черные дыры

3.Эволюция звезд

Звездные останки могут быть трех разновидностей: это белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Природа белых карликов как «мертвых» звезд стала достаточно ясна после пионерской работы С. Чандрасекара в начале 1930-х годов…

Эволюция животного мира

1. Естественная эволюция

Все животные ведут борьбу за выживание: им необходимо искать пищу, заботиться о том, чтобы не быть съеденными или выжить во враждебной среде. Случайная естественная изменчивость отдельных особей позволяет им более успешно решать эти задачи и…

bio.bobrodobro.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *