Биохимическая теория возникновения жизни на земле


В современной науке рассматривают несколько теорий возникновения жизни на Земле. Большинство современных моделей свидетельствуют, что органические соединения – первые живые организмы появились на планете приблизительно 4 млрд. лет назад.

  • Развитие представлений о появлении жизни
  • Основные теории зарождения жизни на Земле
  • Альтернативные теории
  • Итог

Развитие представлений о появлении жизни

В определенный исторический период ученые по-разному представляли себе, как появилась жизнь на Земле. До ХХ века огромную роль в научных кругах отыгрывали следующие гипотезы:

  1. Теория самозарождения.
  2. Теория стационарного состояния жизни.
  3. Теория Опарина (частично поддерживается и сейчас).

Теория самозарождения

Биохимическая теория возникновения жизни на земле


trong>. Она существовала вместе с теорией божественного происхождения всех живых организмов на планете.

Древнегреческий научный деятель Аристотель считал, что гипотеза самозарождения является правдивой, тогда как божественная – лишь отклонение от действительности. Он полагал, что жизнь зародилась спонтанно.

Согласно его мыслям, теория самозарождения заключается в том, что некое неизвестное людям «активное начало» при определенных условиях способно создать из неорганического соединения простой организм.

После принятия христианства в Европе и его распространения, данное научное предположение отошло на второй план – его место заняла божественная теория.

Теория стационарного состояния

Согласно этому научному предположению нельзя ответить, когда возникла жизнь на Земле, так как она существовала вечно. Таким образом, последователи теории свидетельствуют о том, что виды никогда не зарождались – они способны только исчезнуть или изменить свою численность (популяцию). Гипотеза стационарного состояния жизни была довольно популярной вплоть до середины XX века.


Так называемая «теория вечности жизни» потерпела всеобщий крах, когда было установлено, что Вселенная тоже не существовала всегда, а была создана после Большого взрыва. Отвечая на вопрос: сколько форм жизни существовало изначально, выплывает ответ, что все четыре, включая вирусы, что противоречит общепризнанной теории эволюции.

По этой причине гипотеза не обсуждается в академических научных кругах. «Теория вечности жизни» представляет собой исключительно философский интерес, так как ее выводы во многом не сходятся с современными достижениями науки.

Теория Опарина

Биохимическая теория возникновения жизни на землеВ ХХ веке внимание ученых привлекла статья академика Опарина, которая вернула интерес к теории самозарождения жизни. Он рассматривал в ней некие «праогранизмы» – коацерватные капли или просто «первичный бульон», как окрестили их в научных кругах.


Эти капли представляли собой белковые шарики, притягивающие молекулы воды и жиры, которые затем связывались. Так были созданы первые носители информации – первые праклетки, в которых содержится ДНК.

Данная гипотеза не дает ответ, откуда вообще появилась ДНК, а потому в академических кругах ее многие опровергают.

Предыдущие теории возникновения жизни на Земле не рассматриваются, как основные в современной научной мысли. Небольшая группа ученых предполагает также, что жизнь могла зародиться в горячей воде, которая окружает подводные вулканы. Данная гипотеза не является основной, но ее пока не опровергли, а потому она достойна упоминания.

Основные теории зарождения жизни на Земле

Основные теории зарождения жизни на Земле появились не так давно, а именно в ХХ веке – периоде, когда человечество совершило больше открытий, нежели за всю свою предыдущую историю.

Современные гипотезы возникновения жизни на Земле в разной мере подтверждены рядом исследований, и являются ключевыми для обсуждения в академических кругах. Среди них можно отметить следующие:

  • биохимическая теория возникновения жизни;
  • гипотеза мира РНК;
  • теория мира ПАУ.

Биохимическая теория

Биохимическая теория возникновения жизни на земле


кая теория возникновения жизни на планете, которой придерживается большинство научных деятелей.

Химическая эволюция предшествовала появлению органической жизни. Именно в ходе этого этапа появляются первые живые организмы, которые возникли в результате химических реакций из неорганических молекул.

Появление органических форм жизни 4 млрд. лет назад в результате реакций весьма вероятно, так как именно тогда существовала наиболее благоприятная среда.

Температура в 1000 градусов считается оптимальной. Содержание кислорода в воздухе было минимальным, ведь в больших количествах он разрушает простые органические соединения.

Мир РНК

Мир РНК является всего лишь гипотезой, которая свидетельствует о том, что до возникновения ДНК генетическую информацию хранили РНК-соединения.

В 1980-х годах было доказано, что РНК-соединения могли существовать автономно и самовоспроизводиться. Миллионы лет жизненного цикла РНК привели к тому, что в ходе мутаций возникли соединения ДНК, которые выступили, как специализированные хранилища генов. Эволюция РНК была доказана множеством экспериментов, которые частично объясняют происхождение жизни на Земле и отвечают на вопрос, как развивалась жизнь на Земле.


Мир ПАУ (полиароматических углеводородов)

Мир ПАУ считается этапом химической эволюции и свидетельствует о том, что из ПАУ возникли первые РНК, что в дальнейшем привело к созданию ДНК и жизни на планете.

ПАУ можно наблюдать и сейчас – они распространены во Вселенной и впервые были обнаружены в туманностях по всему космосу. Ряд исследователей называют ПАУ «семенами жизни».

Альтернативные теории

Так уж сложилось, что самые интересные теории являются альтернативными, а многие научные деятели даже высмеивают их. Достоверность альтернативных предположений подтвердить пока невозможно, и они частично, или во многом противоречат современным научным представлениям, но их упоминание обязательно.

Космическая гипотеза

Биохимическая теория возникновения жизни на землеСогласно данному предположению на Земле никогда не существовало жизни, и она не могла зародиться здесь, так как не было никаких предпосылок. Первые живые организмы появились на планете после падения космического тела, которое принес их на себе из другой галактики.


Данная гипотеза не отвечает на вопрос: сколько форм жизни на нем находились, какими они были, и как дальше они развивались.

Также невозможно установить, когда упало это космическое тело. Но самое главное – ученые не верят в то, что любой организм мог выжить на падающем космическом теле после его вхождения в атмосферу Земли.

В последние годы ученые обнаружили бактерии, которые способны существовать при экстремальных обстоятельствах и даже открытом космосе, но при горении метеорита или астероида они бы точно не выжили.

Гипотеза НЛО

Выделяя самые интересные гипотезы, нельзя не упомянуть о предположении, что жизнь на Земле – это дело рук пришельцев. Приверженцы данной гипотезы считают, что в такой огромной Вселенной вероятность существования других форм разумной жизни очень велика. Наука также не отрицает данного факта, так как люди до сих пор не исследовали 99% космоса.

Последователи гипотезы НЛО говорят, что одна из разумных форм жизни, которых мы называем пришельцами, специально занесла жизнь на Землю. Есть несколько предположений, почему они создали человека.


Одни говорят, что это всего лишь часть эксперимента, в ходе которого они наблюдают за людьми. Приверженцы такого предположения не могут дать достоверного ответа на то, зачем им наблюдать за людьми, и в чем смысл этого эксперимента.

Вторые свидетельствуют о том, что некая раса космических существ занимается распространением жизни во Вселенной, и люди – одна из многих созданных ими рас. Следовательно, существуют некие праотцы всего живого, которых человек мог принять за богов.

Космическая теория происхождения жизни на Земле не отвечает на главный вопрос: где первоначально зародилась жизнь, перед тем как она была занесена на Землю?

Теологическая гипотеза

Биохимическая теория возникновения жизни на землеПриверженцы гипотезы верят в некое всемогущее существо или существ, которых принято называть богами.

В различных религиях у богов разные имена, как и их количество. Христианство говорит только об одном боге, как и ислам, а вот язычники верили в десятки, а то и сотни богов, каждый из которых отвечает за что-то определенное.


К примеру, один бог считается творцом любви, а второй — повелевает морями.

Христиане считают, что Бог создал Землю и жизнь на ней всего за семь дней. Именно он создал первого мужчину и женщину, которые и стали прародителями человечества.

Поскольку миллиарды людей на планете относят себя к определенной религии, они считают, что вся жизнь была создана именно руками бога или богов.

И хотя во многих религиях совпадают одни и те же факты, в научных кругах отрицают существование всемогущего существа, которое создало мир и жизнь в нем, так как данная теория противоречит многим научным достижениям и открытиям.

Также божественная гипотеза не дает возможности установить, когда возникла жизнь на Земле. Некоторые священные писания и вовсе не содержат этой информации, в остальных данные банально не совпадает, что ставит гипотезу под огромные сомнения.

Ни одна из выше названых теорий не является идеальной и не может всесторонне раскрыть вопрос происхождения жизни на планете. Какой теории придерживаться – решать только вам.

Современная теория возникновения жизни на Земле

 

Этапы развития жизни на Земле

Итог

Подытоживая вышесказанное, можно прийти к выводу, что жизнь зародилась 4 млрд. лет назад. Первым этапом развития жизни стал химический, после которого создались РНК и ДНК, а затем и все пять известных форм жизни.


Об ином говорят альтернативные теории, которые не поддерживаются в научных кругах. Среди них стоит отметить космическую и теологическую (божественную). Современные гипотезы возникновения жизни на Земле более прогрессивные, но и старые нельзя сбрасывать со счетов.

Источник: uchim.guru


Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.


Наименование:


Реферат/Курсовая Происхождение жизни на Земле. Теория биохимической эволюции

Информация:

Тип работы: Реферат/Курсовая. Добавлен: 12.02.13. Год: 2012. Страниц: 18. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):

Биохимическая теория возникновения жизни на земле         Московский психолого – социальный институт 
 
 

                                     Реферат 
По дисциплине: КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
На тему:                   «ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ.
                                  ТЕОРИЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ  ЭВОЛЮЦИИ»                                                                                              
 
 
 
 

                                                                           Выполнил студент
                                                                          группы  07/ФЗ – 224
                                                                          Пантелеева  Е. К.
                                                                            Проверил преподаватель
                                                                            Рыбалов Б. Л. 
 
 
 
 

                                                         Муром  2009
     Содержание
Введение

    Отличие живого от неживого.
    Концепция возникновения жизни.
    Вещественная основа жизни.
    Теория биохимической эволюции

Заключение
Список использованной литературы.
 

      Введение 

     Актуальность  темы. Одним из наиболее трудных, и в то же время интересных в современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Он труден потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания качественно нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений. С незапамятных времен происхождение жизни было загадкой для человечества. С момента своего появления благодаря труду человек начинает выделяться среди остальных живых существ. Но способность задать себе вопрос «откуда мы?» человек получает сравнительно недавно-7-8 тыс. лет назад, в начале нового каменного века (неолита). Весьма примечательно, что именно в начале неолита люди выходят из пещер и начинают строить постоянные жилища на открытых местах. Перед взором человека раскрывается мир, который до того был ему известен лишь частично. Картина окружающего мира непрерывно обогащается, так как человеческий разум открывает все новые горизонты. До этого времени человек с трудом отделял себя от других животных (человек был и охотником, и своеобразной дичью), но постепенно он стал отграничивать себя от природы и своим внутренним духовным миром.
     Вопрос  о происхождение жизни на Земле  принадлежит к числу наиболее сложных вопросов науки. Вокруг этого  вопроса на протяжении многих веков  развертывалась борьба религии и  науки, идеализма и материализма. Идеалисты утверждают, что возникновение  жизни на Земле нельзя объяснить  материальными причинами. По их представлениям, в основе жизни лежат не материальные процессы, а не доступное разуму человека сверхъестественное высшее духовное начало — « божественный разум », « мировой дух », «высшие силы » и т.д.1
     Ученые  сегодня не в состоянии воспроизвести  процесс возникновения жизни  с такой же точностью, как это  было несколько миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным рядом факторов, сопровождавших появление живого на Земле. Трудность  методологическая – в невозможности  проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использованию  основного научного метода). Вопрос о происхождении жизни интересен  не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой отличия живого от неживого, а также связью с  проблемой эволюции действовали  при зарождении жизни. В чем сущность живого? Как и насколько механизмы  эволюции действовали при зарождении жизни?
 

      1. Отличие живого от неживого 

     Мир живых существ, включая человека, представлен биологическими системами  различной структурной организации  и разного уровня соподчинения, или  согласованности. Из курса ботаники и зоологии известно, что все живые  организмы состоят из клеток. Как  бактериальная клетка, так и клетка простейших представляет собой целый  организм, способный выполнять все  функции, необходимые для обеспечения  жизнедеятельности. А вот клетки, входящие в состав многоклеточного  организма, специализированны, т.е. могут  осуществлять только одну какую-либо функцию  и не способны самостоятельно существовать вне организма. Элементы организма  – клетки, ткани и органы –  в сумме ещё не представляют собой  целостный организм. Лишь соединение их в исторически сложившемся  в процессе эволюции порядке, их взаимодействие, образует целостный организм.
     Интуитивно  мы все понимаем, что есть живое  и что – мертвое. Однако при  попытке определить сущность живого возникают трудности. Так, один из авторов  предложил следующее «глубокомысленное» определение: живой организм – это  тело, слагаемое из живых объектов; неживое тело – слагаемое из неживых  объектов2.
     Но  кроме подобных, явно бессодержательных  определений, представляющих собой, по сути, тавтологию, имеют и другие, более содержательные. Однако и они  на поверку оказываются неполными  и потому уязвимыми. Широко известно, например, определение, данное Ф.Энгельсом, что жизнь – это способ существования  белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ  с окружающей их внешней природой. И все же живая мышь и горящая свеча с физико-химической точки зрения находятся в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляя кислород и выделяя углекислый газ, но в одном случае – в результате дыхания, а в другом – в процессе горения. Этот простой пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут и мертвые объекты. Таким образом, обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни, впрочем, как и наличие белков.
     Из  всего сказанного можно сделать  вывод, что дать точное определение  жизни весьма непросто. Современная  биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств  живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств  может дать представление о специфике  жизни.
     К числу свойств живого обычно относят  следующие: Живые организмы характеризуются  сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно  выше, чем в неживых системах. Живые организмы получают энергию  из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо  или косвенно использует солнечную  энергию. Живые организмы активно  реагируют на окружающую среду. Способность  реагировать на внешние раздражения  – универсальное свойство всех живых  существ, как растений, так и животных. Живые организмы не только изменяются, но и усложняются. Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность  живых организмов. Причем потомство  и похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей. В этом проявляется  действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы. Сходство потомства с родителями обусловлено ещё одной замечательной особенностью живых организмов – передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах – единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни.
     Из  совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение  сущности живого: жизнь есть форма  существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации  и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые  кислоты3.
     Учитывая  сохраняющуюся дискуссионность  категории жизни, анализ ее признаков  следует дополнить рассмотрением  структуры живого, составляющих его  элементов, частей.
     Есть  несколько фундаментальных отличий  живого от неживого в вещественном, структурном и функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядоченные  макромолекулярные органические соединения, называемые биополимерами, — белки и  нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое  отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых  тел характерно воспроизводство  самих себя. Устойчивость и воспроизведение  есть и в неживых системах. Но в живых телах имеет место  процесс самовоспроизведения. Также  живые тела отличаются от неживых  наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, активной регуляцией своего состава и функций, способностью к движению, раздражимостью, приспособленностью к среде и т.д. Неотъемлемым свойством живого является деятельность, активность. «Все живые существа должны или действовать, или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже растение должно расти»4.
     Многогранность  живого. Предбиологические структуры, представляющие собой гигантские органические макромолекулы, являются пределом химической эволюции вещества. Следующий и принципиально иной уровень сложности в организации материи по сравнению с атомарно-молекулярном уровнем – это живая материя, живая природа, Жизнь во всех ее формах является объектом биологии, поэтому, имея в виду все живое, можно говорить о биологическом уровне организации материи.
     Живая природа (коротко – жизнь) – это  такая форма организации материи  на уровне макромира, которая резко  отличается от других форм сразу многими  признаками. Каждый из этих признаков  может служить для разграничения  живой и неживой природы, а  соответственно – основой для  определения, что есть жизнь. Существенными  оказываются все эти признаки. Ни одним из них нельзя пренебречь.
     Прежде  всего, любой живой объект является системой – совокупностью взаимодействующих  элементов, которая обладает свойствами, отсутствующими у элементов, образующих этот объект.
     Микроскопичность  живого означает, что любой живой  организм, начиная с бактерии, или  же его самостоятельно функционирующая  подсистема должна содержать большое  число атомов. Иначе упорядоченность, необходимая для жизни, разрушилась  бы флуктуациями.
     Гетерогенность  означает, что организм образован  из множества различных веществ.
     Открытость  живой системы проявляется в  непрерывном обмене энергией и веществом  с окружающей средой. Самоорганизация  возможна лишь в открытых сильнонеравновесных  системах.
     Элементный  состав живого определяется главным  образом шестью элементами: кислород, углерод, водород, азот, сера, фосфор. Кроме  того, живые системы содержат совокупность сложных биополимеров, которые для  неживых систем не характерны (белки, нуклеиновые кислоты, ферменты и  др.) Живые системы существуют конечное время. Свойство самовоспроизведения сохраняет биологические виды. Конечность живых систем создает условия их сменяемости и совершенствования.
     Свойство  всего живого – раздражимость  – проявляется в виде реакции  живой системы на информацию, воздействие  извне.
     Живая система обладает дискретностью  – состоит из отдельных (дискретных) элементов, взаимодействующих между  собой. Каждый из них также является живой системой. Наряду с дискретностью  живой системе присуще свойство цельности – все ее элементы функционируют  только благодаря функционированию всей системы в целом.
     Рассмотри подробнее критерии, отличающие живые  системы от объектов неживой природы, и основные характеристики процессов  жизнедеятельности, выделяющие живое  вещество в особую форму существования  материи.
     Особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. Элементный состав неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т.д. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента – углерод, кислород, азот и водород. Однако в живых телах эти элементы участвуют в образовании сложных органических молекул, распространение которых в неживой природе принципиально иное по количеству, как по количеству, так и по существу. Подавляющее большинство органических молекул окружающей среды представляют собой продукты жизнедеятельности организмов.
     Метаболизм. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например смыв почвы, превращение воды в пар или лед.
     Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений  вещества из окружающей среды уподобляются веществами живого организма и из них строится его тело. Эти процессы называются ассимиляцией, или пластическим обменом. Другая сторона обмена веществ  – процессы диссимиляции, в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют энергетическим обменом.
     Единый  принцип структурной  организации. Все живые организмы, к какой бы систематической группе они ни относились, имеют клеточное строение.
     Репродукция. На организменном уровне самовоспроизведение или репродукция, проявляется в виде бесполого или полового размножения особей. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органеллы клеток (митохондрии, пластиды и др.) после деления сходны со своими предшественниками.
     Наследственность. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.
     Изменчивость  Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней, так как при этом изменяются наследственные задатки – гены, определяющие развитие тех или иных признаков. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора, т.е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования в природных условиях, что в свою очередь, приводит е появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
     Рост  и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы
     Раздражимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: извлекает из нее питательные вещества, подвергается воздействию неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими организмами и т.д. В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешние воздействия. Это свойство носит название раздражимости. Организмы, не имеющие нервной системы, например простейшие или растения, лишены и рефлексов. Их реакции, выражающиеся в изменении характера движения или роста, принято называть таксисами или тропизмами, прибавляя при их обозначении название раздражителя. Например, фототаксис – движение в направлении к свету; хемотаксис – перемещение организма по отношению к концентрации химических веществ. Каждый род таксиса может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, действует раздражимость на организм притягивающим или отталкивающим образом. Под тропизмами понимают определенный характер роста, который свойственен растениям. Так, гелиотропизм (от греч. «helios» — Солнце) означает рост наземных частей растений (стебля, листьев) по направлению к Солнцу, а геотропизм (от греч «geo» — Земля) – рост подземных частей (корней) в направлении к центру Земли.
     Дискретность. Само слово дискретность произошло от латинского «discretus», что означат прерывистый, разделенный. Дискретность – всеобщее свойство материи. Так, из курса физики и общей химии известно, что каждый атом состоит из элементарных частиц, что атомы образуют молекулу. Жизнь на Земле также проявляется в виде дискретных форм. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, т.е. обособленных или отграниченных в пространстве, но, тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство.
     Авторегуляция. Это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов – гомеостаз.
     Ритмичность. Периодические изменения в окружающей среде оказывают глубокое влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов. Энергозависимость. Живые тела представляют собой «открытые» для поступления энергии системы. Это понятие заимствовано из физики. Под «открытыми» системами понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Таким образом, живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают энергия и материя в виде пищи из окружающей среды.
     Таким образом, живые организмы резко  отличаются от объектов физики и химии  – неживых систем – своей исключительной сложностью и высокой структурной  функциональной упорядоченностью. Эти  отличия придают жизни качественно  новые свойства. Живое представляет собой особую ступень развития материи.
     Многочисленные  определения сущности жизни можно  свести к двум основным. Согласно первому, жизнь определяется субстратом –  носителем ее свойств, например белком. Вторая группа определений оперирует  совокупностью специфических физико-химических процессов, характерных для живых  систем.  
 
 
 

    2. Концепция возникновения  жизни 

     В настоящее время существует несколько  концепций рассматривающих происхождение  жизни на земле. Остановимся лишь на некоторых главных теориях, помогающих составить довольно полную картину  этого сложного процесса: Креацинизм; Самопроизвольное (спонтанное) зарождение; Гипотеза панспермии; Гипотеза биохимической  эволюции.
     Креационизм (лат. сгеа — создание). Согласно этой концепции, жизнь и все населяющие Землю виды живых существ являются результатом творческого акта высшего существа в какое-то определенное время. Основные положения креационизма изложены в Библии, в Книге Бытия. Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию божественного сотворения за рамки научного исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а поэтому она никогда не будет в состоянии ни доказать, ни отвергнуть эту концепцию.
     Самопроизвольное (спонтанное) зарождение. Идеи происхождения живых существ из неживой матёрии были распространены в Древнем Китае, Вавилоне, Египте. Крупнейший философ Древней Греции Аристотель высказал мысль о том, что определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Ван Гельмонт (1579—1644), голландский врач и натурфилософ, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.
     В ХVII—ХVIII веках благодаря успехам  в изучении низших организмов, оплодотворения и развития животных, а также наблюдениям  и экспериментам итальянского естествоиспытателя Ф. Реди (1626—1697), голландского микроскописта  А. Левенгука (1632—1723), итальянского ученого  Л. Спалланцани (1729—1799), русского микроскописта  М.М. Тереховского (1740—1796) и других вера в самопроизвольное зарождение была основательно подорвана. Однако вплоть до появления в середине Х века работ основоположника микробиологии  Луи Пастера это учение продолжало находить приверженцев. 5
     Развитие  идеи самозарождения относится, по существу, к той эпохе, когда в общественном сознании господствовали религиозные  представления. Те философы и натуралисты, которые не хотели принимать церковного учения о «сотворении жизни», при  тогдашнем уровне знаний легко приходили  к идее ее самозарождения. В той  мере, в какой, в противовес вере в сотворение, подчеркивалась мысль  о естественном возникновении организмов, идея самозарождения имела на определенном этапе прогрессивное значение. Поэтому  против этой идеи часто выступали  Церковь и теологи.
     Гипотеза  панспермии. Согласно этой гипотезе, предложенной в 1865г. немецким ученым Г. Рихтером и окончательно сформулированной шведским ученым Аррёниусом в 1895г., жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с мётеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа.
     Гипотеза  биохимической эволюции. В 1924г. биохимиком А.И. Опариным, а позднее английским ученым Дж. Холдейном (1929) была сформулировала гипотеза, рассматривающая жизнь как результат длительной эволюции углеродных соединений.
     Современная теория возникновения жизни на Земле, называемая теорией биопоэза, была сформулирована в 1947 г. английским ученым Дж. Берналом.
     В настоящее время в процессе становления  жизни условно выделяют четыре этапа:
     1. Синтез низкомолекулярных органических  соединении (биологических мономеров)  из газов первичной атмосферы. 
     2. Образование биологических полимеров. 
     3. Формирование фазообособленных  систем органических веществ,  отделенных от внешней среды  мембранами (протобионтов).
     4. Возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого, в  том числе репродуктивным аппаратом,  обеспечивающим передачу дочерним  клеткам свойств клеток родительских.
     Первые  три этапа относят к периоду  химической эволюции, а с четвертого начинается эволюция биологическая.
     Рассмотрим  более подробно процессы, в результате которых на Земле могла возникнуть жизнь. Согласно современным представлениям, Земля сформировалась около 4,6 млрд. лет назад. Температура ее поверхности  была очень высокой (4000—8000° С), и  по мере остывания планеты и действия гравитационных сил происходило  образование земной коры из соединений раз личных элементов.
     Процессы  дегазации привели к созданию атмосферы, обогащенной, возможно, азотом аммиаком, парами воды, углекислым и  угарным газами. Такая атмосфера  была, по-видимому, восстановительной, о чем свидетельствует наличие  в самых древних горных породах  Земли металлов в восстановленной  форме, таких, как, например, двухвалентное  железо. Важно отметить при этом, что в атмосфере имелись атомы  водорода, углерода, кислорода и  азота, составляющие 99% атомов, входящих в мягкие ткани любого живого организма.
     Однако, чтобы атомы превратились в сложные  молекулы, простых столкновений их было недостаточно. Нужна была дополнительная энергия, которая имелась на Земле  как результат вулканической  деятельности, электрических грозовых разрядов, радиоактивности, ультрафиолетового  излучения Солнца.
     Отсутствие  свободного кислорода было, вероятно, недостаточным условием для возникновения  жизни. Если бы свободный кислород присутствовал  на Земле в добиотический период, то, с одной стороны, он окислял  бы синтезирующиеся органические вещества, а с другой — образуя озоновый слой в верхних горизонтах атмосферы, поглощал бы высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение Солнца. В рассматриваемый период возникновения жизни, длившийся примерно 1000 млн. лет, ультрафиолет был, вероятно, основным источником энергии для синтеза органических веществ.
     Из  водорода, азота и соединений углерода при наличии свободной энергии  на Земле должны были возникать сначала  простые молекулы (аммиак, метан  и подобные простые соединения). В дальнейшем эти несложные молекулы в первичном океане могли вступать в реакции между собой и  с другими веществами, образуя  новые соединения.
     В 1953 году американский исследователь  Стенли Миллер в ряде экспериментов  моделировал условия, существовавшие на Земле приблизительно 4 млрд. лет  назад.
и т.д……………..


Источник: www.webkursovik.ru

Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А.И. Опарин (1894–1980). В 1924 г. он опубликовал работы, в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле. Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли и рассматривается Опариным как закономерный результат химической эволюции соединений углерода во Вселенной.

 

По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:

· возникновение органических веществ;

· образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.);

· возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов.

Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой (до нескольких тысяч градусов). По мере её остывания образовались твёрдая поверхность (земная кора — литосфера).

 

Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100ºС, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время, в соответствии с представлениями А.И. Опарина, состоялся абиогенный синтез, то есть в первичных земных океанах, насыщенных разными простыми химическими соединениями, «в первичном бульоне» под влиянием вулканического тепла, разрядов молний, интенсивной ультрафиолетовой радиации и других факторов среды начался синтез более сложных органических соединений, а затем и биополимеров. Образованию органических веществ способствовало отсутствие живых организмов — потребителей органики — и главного окислителя — кислорода. Сложные молекулы аминокислот случайно объединялись в пептиды, которые, в свою очередь, создали первоначальные белки. Из этих белков синтезировались первичные живые существа микроскопических размеров.

 

Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. Опарин полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом (от лат. coacervus — сгусток, куча) и средой выстраивались молекулы липидов — примитивная клеточная мембрана. Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей средой (прообраз гетеротрофного питания) и накапливать определённые вещества. Ещё один тип молекул обеспечивал способность к самовоспроизведению. Система взглядов А.И. Опарина получила название «коацерватная гипотеза».



 

Гипотеза Опарина была лишь первым шагом в развитии биохимических представлений о возникновении жизни. Следующим шагом стали эксперименты Л.С. Миллера, который в 1953 году показал, как из неорганических составляющих первичной земной атмосферы под воздействием электрических разрядов и ультрафиолетового излучения могут образовываться аминокислоты и другие органические молекулы.

 

Академик РАН В.Н. Пармон и ряд других ученых предлагают различные модели, позволяющие объяснить, как в среде насыщенной органическими молекулами могут протекать автокаталитические процессы, реплицирующие некоторые из этих молекул. Одни молекулы реплицируются успешнее, другие — хуже. Так запускается процесс химической эволюции, которая предшествует эволюции биологической.

 

На сегодняшний день среди биологов преобладает гипотеза РНК-мира, утверждающей, что между химической эволюцией, в которой размножались и конкурировали отдельные молекулы и полноценной жизнью, основанной на модели ДНК—РНК—белок, был промежуточный этап, на котором размножались и конкурировали между собой отдельные молекулы РНК. Уже есть исследования, показывающие, что некоторые молекулы РНК обладают автокаталитическими свойствами и могут обеспечивать самовоспроизведение без участия сложных белковых молекул.

 

Современная наука еще далека от исчерпывающего объяснения, как конкретно неорганическое вещество достигло высокого уровня организации, характерного для процессов жизнедеятельности. Тем не менее, ясно, что это был много ступенчатый процесс, в ходе которого уровень организации вещества шаг за шагом повышался. Восстановить конкретные механизмы этого ступенчатого усложнения — задача будущих научных исследований. Эти исследования идут по два основным направлениям:

· сверху вниз: анализ биообъектов и изучение возможных механизмов образования их отдельных элементов,

· снизу вверх: усложнение «химии» — изучение всё более сложных химических соединений.

Пока добиться полноценного соединения этих двух подходов не удалось. Тем не менее, биоинженеры уже сумели «по чертежам», то есть, по известному генетическому коду и структуре белковой оболочки собрать из биологических молекул простейший живой организм — вирус. Тем самым доказано, что для создания живого организма из неживой материи не требуется сверхъестественного воздействия. Так что необходимо лишь ответить на вопрос, как этот процесс мог пройти без участия человека, в естественной среде.

 

Широкого распространено «статистическое» возражение против абиогенного механизма возникновения жизни. Например, в 1966 г. немецкий биохимик Шрамм подсчитал, что вероятность случайного сочетания 6000 нуклеотидов в РНК-вирусе табачной мозаики: 1 шанс из 102000. Это чрезвычайно низкая вероятность, которая указывает на полную невозможность случайного образования подобной РНК. Однако в действительности это возражение построено некорректно. Оно исходит из предположения, что вирусная молекула РНК должна образоваться «с нуля» из разрозненных аминокислот. В случае ступенчатого усложнения химических и биохимических систем вероятность рассчитывается совершенно иначе. Кроме того, нет никакой необходимости получить именно такой вирус, а не какой-то другой. С учетом этих возражений получается, что оценки вероятность возникновения вирусной РНК занижены до полной неадекватности и не могут рассматриваться как убедительное возражение против абиогенной теории возникновения жизни.

 

 

Источник: studopedia.su

          Исторически эта теория связывается с именем замечательного русского ученого А.И. Опарина: в 1924 Л.И.Опарин опубликовал работы: “От разрозненных элементов к органическим соединениям” и “От органического вещества к живому существу”. Опарин высказал мнение, что в условиях первичной атмосферы Земли, значительно отличающейся от нынешней, мог происходить синтез всех необходимых для зарождения жизни веществ-предшественников. В далекие геологические эпохи условия на поверхности Земли резко отличались от современных.

Биохимическая теория возникновения жизни на земле

Считается, что первичная атмосфера состояла преимущественно из аммиака, воды, метана, окиси и двуокиси углерода. Отсутствие кислорода придавало ей восстановительные свойства. В таких условиях органические вещества (Органические соединения — это химические соединения углерода с другими элементами) могли создаваться гораздо проще и могли сохраняться, не претерпевая распада длительное время. Опарин полагал, что сложные вещества могли синтезироваться из более простых в условиях океана. Через эту атмосферу легко проникала коротковолновая ультрафиолетовая часть солнечного излучения, которая сейчас задерживается в верхних слоях атмосферы озоном. Иными были и температурные условия. В насыщенной водяными парами нагретой атмосфере были нередки электрические разряды. В этих условиях мог произойти и, по-видимому, произошел абиогенный синтез ряда органических соединений. В океанах постепенно накопились органические вещества и образовался, по выражению Опарина, "первичный бульон", в котором затем возникла жизнь.

(См. далее эксперимент Стэнли Миллера). Но главный вопрос — механизм перехода от неживого к живому — теория Опарина все же оставляет открытым.

Предполагается, что это выглядело следующим образом. Главная роль принадлежала белкам — они образовывали коллоидные гидрофильные комплексы с молекулами окружающей их воды. Эти комплексы формировали своеобразные мицеллы. Слияние таких комплексов друг с другом приводило к их отделению от водной среды, что получило название коацервации. Капли-коацерваты могли обмениваться веществами с окружающей средой и накапливать различные соединения. Различие состава коацерватов открывало возможности для биохимического естественного отбора. В самих каплях происходили дальнейшие химические превращения попавших туда веществ. На границе капель с внешней средой выстраивались молекулы жиров (липиды), образуя примитивную мембрану, повышающую стабильность всей системы. При включении в коацерват или при образовании внутри него первой молекулы, способной к самовоспроизведению тем или иным путем, появлялась первая клеткоподобная структура. Коацерватные капли могли расти и даже размножаться – капли, ставшие большими, делились на две или больше частей. Такие образования А.И.Опарин называет "протобионтами", т.е. предшественниками живых организмов.

Рост размеров коацерватов и их деление, еще статистическое, могло привести к образованию идентичных копий коацерватов. Они также поглощали компоненты окружающей среды, и процесс продолжался. Таким путем мог возникнуть первый гетеротрофный организм, использовавший для питания органические вещества "первичного бульона".

          В мире идеи Опарина стали известны в основном из английского перевода его книги . В 1928 г. английский биолог Холдейн (независимо от Опарина) в качестве одного из важнейших факторов он считал ультрафиолетовое излучение Солнца. Под воздействием этого вида энергии в первичной атмосфере Земли формировались самые различные органические соединения. Среди них могли быть сахара и некоторые из аминокислот, необходимые для построения белка. Впоследствии идеи Опарина и Холдейна были объединены английским физиком Берналом в книге "Физические основы жизни" , который подвел под биологические идеи прочный фундамент физики и химии.

 

Таким образом, из изложенного вытекает основное положение: живые организмы произошли из неживой природы (абиогенный процесс), причем биологической эволюции предшествовал длительный период химической эволюции – период образования и усложнения молекул органических соединений.

Это был естественный процесс, связанный с притоком энергии, который проходил в специфических условиях, отсутствующих сейчас на Земле.

Все изложенное требовало экспериментального подтверждения.

          В 1953 г. Стенли Миллер поставил эксперимент: в камеру с "атмосферой" (смесь газообразного водорода, аммиака и метана) и водой были вмонтированы электроды для получения электрических разрядов, имитировавших молнии, – возможный источник энергии для химических реакций на первобытной Земле. Потребовалась всего неделя, чтобы в "океане" обнаружилось много различных органических соединений, в том числе аминокислот, аденин, рибозу, другие простые сахара…

Биохимическая теория возникновения жизни на земле

В схожем опыте Орджелом были получены короткие НК (олигонуклеотиды). В результате этих исследований стало понятно, что основные органические вещества-мономеры, необходимые для возникновения полимерных молекул НК и белков, действительно могли быть химически получены в условиях пребиотического мира, т.е. мира, еще лишенного жизни. В отсутствие кислорода, который мог бы их разрушить, а также бактерий и грибов, которые использовали бы их в качестве пищи, эти вещества действительно должны были накапливаться в первобытном океане до консистенции бульона.

          При нагревании сухой смеси аминокислот получают цепи аминокислот, которые были названы протеноидами (т.е. белкоподобными веществами). Некоторые протеноиды способны, подобно ферментам, катализировать определенные химические реакции; возможно, именно эта способность была главной чертой, определившей их последующую эволюцию вплоть до возникновения настоящих ферментов.

Смешанные в воде разные виды полимеров могли объединиться и образовать более крупные структуры. Чтобы превратиться в клетку, этот агрегат должен был обладать хотя бы зачатками свойств клетки: наличие липидно-белковой мембраны, отделяющей клетку от окружающей среды и осуществляющей обмен различными веществами между клеткой и средой, белков, способствующих этому обмену со средой, выполняющих роль структурных белков и катализирующих бесчисленные биохимические реакции в клетке, и нуклеиновых кислот, содержащих информацию для синтеза совершенно определенных белков. Эти агрегаты действительно обнаруживают какие-то следы всех упомянутых признаков.

Источник: students-library.com


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.