Биогенез возник после абиогенеза и противоположным образом объяснял появление живых существ. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате размножения другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, как только атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. Термин биогенез был придуман Генри Чарльтоном Бастианом для обозначения возникновения жизни из неживой материи, но Томас Генри Хаксли выбрал термин абиогенез и переопределил биогенез, чтобы обозначить жизнь, возникшую из ранее существовавшей жизни.
Биогенез и Абиогенез.
Миллер и Юри эксперимент В середине 1950-х годов исследователям Стэнли Л. Миллеру и Гарольду С. Юри удалось создать гениальную систему, которая имитировала предполагаемые наследственные условия атмосферы на земле, следуя теории Опарина-Холдейна.. Формирование полимера Хотя ранее упомянутые эксперименты предлагают правдоподобный путь, по которому возникли биомолекулы, являющиеся частью живых систем, они не предлагают какого-либо объяснения процесса полимеризации и увеличения сложности. Есть несколько моделей, которые пытаются выяснить этот вопрос. Первый включает твердые минеральные поверхности, где повышенная площадь поверхности и силикаты могут действовать как катализаторы для молекул углерода.. В глубинах океана гидротермальные жерла являются подходящим источником катализаторов, таких как железо и никель.
Согласно экспериментам в лабораториях, эти металлы участвуют в реакциях полимеризации. Примиряя результаты Миллера и Пастера Следуя порядку идей, обсуждаемых в предыдущих разделах, мы имеем, что эксперименты Пастера доказали, что жизнь не возникает из инертных материалов, в то время как свидетельства Миллера и Юри показывают, что если это происходит, но на молекулярном уровне. Чтобы иметь возможность согласовать оба результата, необходимо иметь в виду, что состав земной атмосферы сегодня полностью отличается от пребиотической атмосферы.. 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].
В широком смысле абиогенез возникновение живого из неживого одна из современных… … Энциклопедический словарь абиогенез — abiogenesis абиогенез.
Oбразование вне организма свойственных живой природе органических веществ: в широком понимании А. Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов».
Реакция получения нуклеотидов с помощью таких соединений была получена в 2009 году в Манчестере, во время работы Д. Сазерленда и его коллег [20]. Они синтезировали пиримидиновые нуклеотиды путём смешения в одной установке предшественников сахаров и нуклеотидов с фосфатами рис. Сейчас придётся хрустеть коркой головного мозга, но чтобы было проще, обратимся к рисунку 3 ниже, который будет иллюстрировать ход реакций.
Как можем видеть, первоначальные соединения представлены: цианоацетиленом, цианамидом, глицеральдегидом и гликольальдегидом. Фосфат в реакции не только облегчает синтез нуклеотидов, подавляя побочные реакции, но и направляет соединение цианамида с гликольальдегидом в сторону аминооксазола. А уже его соединение с глицеральдегидом образует арабинозо-аминооксазолин. В реакции же аминооксазолина с цианоацетиленом снова фосфат помогает реакции — он поддерживает кислотность и создаёт условия для получения арабинозо-ангидронуклеозида. После, достаточно подогреть реакционную смесь для получения циклического цитидин-монофосфата. Такой раствор освещается ультрафиолетом, чтобы превратить часть цитозина в урацил и избавиться от побочных продуктов.
Аналогичным способом получены пуриновые нуклеотиды при добавлении синильной кислоты вместо цианоацетилена. Всего из четырёх простых соединений получаются все нуклеотиды и десять из двадцати белковых аминокислот. Но главное, в реакциях почти не образуется соединений, не встречающихся в клетках. Этот момент станет сюжетной пружиной повествования. В условиях липидно-нуклеотидного раствора уже рассмотренных грязевых котлов образуются последовательности РНК в 50-100 нуклеотидов. Липиды, к которым мы вернёмся позже, при высыхании образуют слои и длинные цилиндры, где последовательности РНК упорядоченно накапливаются и сохраняют подвижность.
При естественном отборе преимущество получают те последовательности, которые служат фрагментами для создания собственных копий — палиндромные цепи РНК [21]. Эта идея А. 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. 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]. 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. При этом, смена геномного материала сопровождается преобразованием фермента отвечающего за копирование — полимеразы.
Согласно идее П. Фортера, эти реакции происходили в вирусах, а выгодой стало прохождение защитных систем клетки [25]. Белки стали промежуточным звеном построения липидной оболочки, а эволюция плоских структур РНК, превратила их в трёхмерные скопления покрытые мембраной [26]. Независимость от сульфида цинка была ещё невозможна, но появились пузыревидные структуры напоминающие вирусы не только механизмами репликации, но и размерами геномов. Эти кислоты использовали протоклетки позволяющие увеличивать размер и стабильность генома. Изобретение ДНК и совершенствование её копирования во множестве линий вирусов, привело к обильному разнообразию ферментов работающих с ней.
Углубляясь в опыт прошлых глав, можно подытожить — надёжная репликация ДНК знаменует скорое объединение генетических элементов в большие геномы и последующий исход из источников возникновения не заставит себя ждать.
Микроорганизмы можно было наблюдать как в обнаженной, так и в покрытой плоти, что делало возможной идею самопроизвольного зарождения, по крайней мере, для этих живых организмов. Теория биогенеза и ее актуальность Как было сказано, теория биогенеза не таит в себе много загадок, хотя в случае рождения животных это легко увидеть, в других областях, например, в гниении, разобраться было не так просто. Однако теория биогенеза не объясняет происхождения жизни, поскольку не может указать, каким был первый живой организм. По этой причине существуют и другие теории происхождения, многие из которых являются абиогенезом, то есть зарождение жизни произошло из неорганической материи, но только в принципе. Существуют даже теории экзогенеза, согласно которым жизнь пришла из-за пределов планеты Земля. Несмотря на это, происхождение жизни остается загадкой. Теория биогенеза Некоторые ученые скептически относились к гипотезе самозарождения, особенно в более поздний период. В 1858 году учёный Рудольф Вирхов выдвинул контргипотезу, утверждая, что жизнь может возникнуть только из жизни. Однако у него не было экспериментов, подтверждающих это.
В 1861 году Луи Пастер решил эту проблему, проведя собственные эксперименты по проверке гипотезы биогенеза. Его эксперименты оказались успешными, поэтому биогенез теперь является солидной теорией, а не просто гипотезой. Эксперименты Пастера были призваны доказать, что микроорганизмы живут в воздухе и могут загрязнять пищу и жидкости, но сам воздух не является первоначальным источником этих микробов. Они не появляются просто так. Сначала он сварил говяжий бульон в нескольких разных емкостях. В то время люди уже знали, что тепло убивает микроскопические организмы, и опыты Пастера подтвердили это. После того как бульон закипел, Пастер немедленно запечатал некоторые емкости, а другие оставил открытыми для охлаждения. В закрытых емкостях микробы не развивались, а появлялись в открытых. На другом этапе этого эксперимента Пастер разработал специальную колбу с S-образным отверстием, которое препятствовало проникновению бактерий, даже если она была открыта для воздуха. Горлышко фляги было резко изогнуто, очень похоже на шею лебедя.
Эта извилистая конструкция удерживала бактерии в изгибе, поэтому они не могли добраться до говяжьего бульона, хотя воздух мог проникнуть внутрь. В совокупности эти эксперименты опровергли спонтанное зарождение и подтвердили теорию биогенеза. Работа Луи Пастера стала значительным вкладом в научное сообщество, а биогенез стал видной теорией в микробиологии. Эксперименты, подтверждающие теорию биогенеза Эксперименты, подтверждающие самопроизвольное зарождение, не удосужились ни стерилизовать используемый материал, ни держать контейнер, в котором проводился эксперимент, закрытым.. По этой причине прилетали мухи или другие животные например, мыши и откладывали яйца, что ошибочно интерпретировалось как самопроизвольное зарождение жизни. Эти исследователи полагали, что стали свидетелями рождения живых органических существ из безжизненной материи. К числу наиболее выдающихся экспериментов, в которых удалось дискредитировать абиогенез, относятся работы Франческо Реди и Луи Пастера..
Происхождение жизни
После своего возникновения Земля представляла знойную и горячую сферу без жизни. Спустя же 4,5 миллиарда лет фауна и флора оказались представлены многочисленными формами ныне живущих организмов. На протяжении многих лет были разработаны многочисленные теории, пытающиеся выяснить происхождение живых существ, такие как абиогенез (спонтанное зарождение) и биогенез (жизнь возникает из другой формы жизни), но ни одна из них не могла удовлетворительно объяснить. Стоит отметить, что абиогенез делится на несколько важных этапов, каждый из которых имеет свои определенные особенности. Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого.
Биогенез - Biogenesis
Существует две основных концепции возникновения жизни на Земле: концепция абиогенеза и концепция биогенеза. Споры между сторонниками абиогенеза(происхождение живого от живого) и биогенеза(происхождение живого от неживого) продолжались в XVIII веке и в I половине XIX века. Все многообразие точек зрения ученых-материалистов о происхождении живого на Земле без участия божественной силы сводится к двум противоположным позициям: биогенезу и абиогенезу. новостей и на странице Марка на [1] (см. также [2]. На протяжении многих лет было разработано множество теорий, пытающихся выяснить происхождение живых существ, таких как абиогенез (самозарождение) и биогенез (Жизнь возникает из другой формы жизни). В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
Теория биогенеза
В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения. Если поставить на одну чашу весов "абиогенез" и "биогенез", то вероятнее всего жизнь пришла на Землю из космоса, что упорно доказывает теория панспермии. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате размножения другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, как только атмосфера Земли приняла свой нынешний состав. Как биогенез, так и абиогенез – это теории на сегодня не подтвержденные экспериментально.
Особенности и теория биогенеза
В теория биогенеза предлагает происхождение жизни, начиная с ранее существовавших живых существ. Биогенез и абиогенез. Канал видеоролика: Репетитор по биологии. 1.2 Опыт Реди. Биогенез и абиогенез. Смотреть видео: Свежая информация для ЕГЭ и ОГЭ по Биологии (листай). Креационизм, абиогенез и биогенез — основные концепции, которые по-разному трактуют начало жизни на планете. В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения. Возникновение жизни из неживого материала называется абиогенезом, и (согласно сторонникам абиогенеза) происходило в результате ступенчатой химической и молекулярной эволюции на протяжении миллионов лет.
Биогенез и Абиогенез.
концепция, утверждающая, что между живой и неживой материей лежит непреодолимая преграда, а следовательно, всё живое может происходить лишь от живого. Теория биогенеза и абиогенеза Биогенез Абиогенез Утверждение, что все живое происходит только от живого. Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: После возникновения Земля представляла собой знойную и горячую сферу без жизни. Спустя же 4,5 миллиарда лет природа.
Основные этапы абиогенеза
Все это происходило на протяжении еще многих миллионов лет, пока баланс между сушей и водой не начал приходить в норму. Образование баланса между сушей и водой Наконец-то влаги в облаках стало намного меньше, и они постепенно начали рассеиваться, позволяя Солнцу освещать Землю своим светом. Дожди закончились, океан обрел свои границы, заняв почти всю поверхность планеты. Соли и различные минеральные вещества постепенно вымывались с суши и уносились в океан, из-за чего он стал соленым. Вода с его поверхности начала испаряться, превращаясь в облака, и на Земле стали появляться кристаллические вещества. Они постепенно росли и подпитывались другими составляющими.
Солнечные лучи и атмосферные молнии подпитывали их энергией и, возможно, из этих веществ и появились самые первые живые существа Земли — прокариоты. Прокариоты описываются как предки современных бактерий. Это одноклеточные организмы, у которых отсутствует ядро. Питались они анаэробным способом, но дышали не кислородом, так как в то время ему было еще неоткуда взяться в атмосфере. Обитали прокариоты либо на океанском дне, либо на влажных участках суши.
Возможно, они действительно были предками всех современных простейших микроорганизмов. Но теорий возникновения жизни на Земле достаточно много и некоторые из них утверждают, что прокариоты появились и развивались независимо от бактерий. Настало время наконец поговорить об этих предположениях, а именно о десяти самых популярных из них. Прокариоты Кометы и метеориты Данную теорию о возникновении жизни на Земле выдвинул палеонтолог, профессор Техасского технологического университета Санкар Чаттерджи. Впервые он рассказал о ней на 125-ом собрании американского геологического общества.
Профессор собрал огромную базу информации о раннем периоде жизни нашей планеты, сопоставил их с различными теориями эволюции и выдвинул свое предположение о том, как могла появиться жизнь на Земле — с помощью комет и метеоритов. Как утверждают многие геологии, самый интенсивный период падения метеоритов на Землю проходил около 4 миллиардов лет назад. Согласно теории Чаттерджи, первые формы жизни на нашей планете зародились в кратерах от упавших космических тел во времена той самой масштабной «бомбардировки» планеты кометами и метеоритами. Предположение ученого схоже с Моделью Ниццы, которая говорит о том, что Земля в то время подвергалась большому количеству падений различных космических тел, и ее поверхность была вся усыпана кратерами, примерно, как Луна. Лишь она спасла нашу планету от полного уничтожения, перетянув часть объектов на себя.
Появление жизни на Земле с помощью комет и метеоритов Чаттерджи полагает, что из-за постоянных «атак» метеоритов на Землю в океане зародилась жизнь в виде первых простейших организмов. На эту тему проводилось множество различных исследований, которые утверждают, что воды на Земле намного больше, чем должно было быть. Ученые связывают это именно с падением метеоритов, прилетевших на нашу планету из облака Оорта. Обледенелые кометы врезались в поверхность планеты, таяли и пополняли ее водой. Панспермия Долгие столетия люди пытались понять, как появилась жизнь на Земле.
Не то что бы на все остальные вопросы уже найдены ответы, просто этот — один из самых интересных. По этой теме было представлено множество предположений, в том числе теория панспермии. Она заключается в том, что жизнь на нашей планете не появилась, а просто эволюционировала, так как на ней сформировались идеальные условия для этого. Где же эта самая жизнь тогда зародилась? В космосе.
Уникальный дизайн позволял атмосфере проникать в колбу, но предотвращал попадание в нее частиц. Абиогенез Еще до времен древних греков люди думали, что мыши пришли из соломы, что гниющее мясо превратится прямо в мух, и что блохи были созданы из песка. Спонтанное поколение — это термин, который использовался для описания сотворения жизни таким образом. Греческий ученый и философ Аристотель 384-322 гг. Хотя в лаборатории никогда не наблюдалось абиогенеза, некоторый механизм с его участием, вероятно, был связан с созданием более простых молекул липидов, углеводов, белков и т. Одной из проблем при разработке научных моделей абиогенеза является объяснение того, как молекулы превращаются в клетки, которые стали самовоспроизводящимися. Одна теория включает протоклетки, которые представляют собой организованные коллекции липидов, которые образуют сферическую форму.
Несмотря на весь шум, окружающий эксперименты по "происхождению жизни", никто еще не "сотворил жизнь" и даже не подошел близко к этому. Фактически, лабораторные опыты даже отдаленно не приблизились к синтезу жизни из неживого, и крайне ограниченные результаты, которых удалось достичь к этому времени, зависят от искусственно созданных условий, которые совершенно невероятны. Коровы производят коров, птицы - птиц, тюльпаны - тюльпаны, кукуруза - кукурузу и т. Однако, в последние годы некоторые эволюционисты стали утверждать, что закон биогенеза это вовсе не "закон", но всего лишь "принцип" или "теория" или "афоризм". Эта новая терминология предлагается эволюционистами, потому что они пришли к полному осознанию того, что подразумевает закон биогенеза - но не потому, что в этом законе были обнаружены противоречия или исключения. В девятнадцатом столетии научные тексты называли биогенез законом. Однако, в последнее время этот термин заменили новыми словами, предназначение которых в том, чтобы "смягчить" воздействие биогенеза на эволюционные представления. Однако, роза под любым другим названием остается розой, как говорится в одном известном изречении.
И не может быть сомнений в том, что биогенез отражает словами доктора Халла "актуальную систему в природе", так как никогда не было ни единого задокументированного случая самопроизвольного зарождения жизни. И все-таки некоторые современные эволюционисты предпочитают употреблять другой термин, говоря о биогенезе. Под заголовком "Биогенеза, принцип" один известный биологический словарь предлагает следующее определение: "Биологическое правило, что живое существо может произойти только от родителя или родителей в целом схожих с ним самим. Он отрицает самопроизвольное зарождение... Аберкромби, 1961, с. Другие последовали этому примеру. Симп-сон и Бек в работе, которая цитировалась выше, утверждали: "Мы принимаем биогенез как основополагающий принцип воспроизводства на основе экспериментальных свидетельств, а также теоретических рассуждений" 1965, с. Креационисты не мешкая напоминают эволюционистам, что абиогенез и эволюция описывают события, которые вступают в прямое противоречие с установленным законом.
Закон биогенеза гласит, что жизнь возникает только от ранее существовавшей жизни, абиогенез гла- сит, что жизнь зародилась от мертвых химикалий; эволюция утверждает, что формы жизни дают начало новым, улучшенным и отличным от них формам жизни, закон биогенеза утверждает, что виды воспроизводят только себе подобные виды. Эволюционисты не забывают об этом законе. Они попросту его оспаривают. Они говорят, что самопроизвольное зарождение было опровергнуто при условиях экспериментальных моделей Пастера, Реди и Спалланцани. Это, как они утверждают, не исключает возможности самопроизвольного образования жизни при иных условиях. На это креационист отвечает, что даже при искусственно созданных условиях и вооруженных разумом действиях опытов по абиогенезу жизнь все еще не "зародилась самопроизвольно". Креационисты настаивают, что, пока не настанет время, когда можно будет сказать, что жизнь зарождается самопроизвольно, закон биогенеза имеет смысл! Как еще можно назвать биогенез, кроме как законом?
Мур и Слашер в учебнике "Биология: поиск порядка в сложности" писали: "Исторически, точка зрения на то, что жизнь происходит только от жизни, настолько прочно установилась посредством фактов, полученных в результате экспериментов, что ее стали называть законом биогенеза". В примечании авторы пишут: "Некоторые философы назвают это принципом вместо закона, но это вопрос определения, а определения произвольны. Некоторые ученые называют это суперзаконом, или законом о законах. Вне зависимости от терминологии, биогенез занимает самое высокое место в этих уровнях обобщений" 1974, с. Поистине, как отметил доктор Кирк цитированный выше , это изречение "стало догмой современной биологии, от которой, как представляется, не может отойти ни один разумный человек". Более того, интересно обратиться к научному словарю и отметить определение слова "принцип", которое так часто употребляется в нынешней полемике. Лапедиз, 1978, с. Причина, по которой некоторые ученые называют биогенез суперзаконом, имеет отношение к тому факту, что иногда от него выводятся другие законы законы генетики Менделя вряд ли могли иметь действие без того, что основополагающий "принцип" является правильным.
Если принцип определяется как закон, и о биогенезе говорят как о "принципе биогенеза", что еще мы можем сказать? Как отметил сам Кирк: "Гораздо более всеохватные парадигмы, - те, от которых в упорядоченной форме могут быть установлены самые большие и разнообразные блоки биологической информации, - иногда называются "принципами" биологии" 1975, с. В других областях науки, помимо биологии, нередко можно услышать, как ученые говорят о твердо установленных и широко признанных законах как о "принципах". Часто речь ведут о "принципах" термодинамики или "принципе" силы тяжести, вместо "законов" термодинамики или "закона" силы тяжести. Однако, никто не станет оспаривать эти общие и основополагающие законы науки. Даже в биологии мы пользуемся такой терминологией например, мы говорим о "принципах" генетики Менделя , и при этом никто не ставит под сомнение основную сущность этих научных законов. Тогда почему утверждается, что к биогенезу слово "закон" более неприменимо?
Эти организмы получили название экстремофилы. Они оседают где-то в облаках космической пыли, на астероидах и прочих каменистых объектах, которые переносят их по космосу. Падая вместе с метеоритом на поверхность очередной планеты, эти организмы могут начать эволюционировать, если там существуют подходящие для этого условия. На Земле они как раз и есть. Теория панспермии Ученые, занимающиеся этим вопросом, долго исследуют различные космические тела на предмет наличия там подходящих условий для существования подобных организмов. И некоторые исследования состава метеоритов и прочих подобных объектов действительно косвенно подтверждают вероятность этой теории. Поэтому, возможно, жизнь на нашу планету «занесли» из космоса. Биогенез и абиогенез Биогенез и абиогенез — две стороны одной медали. Первая теория утверждает, что все живые организмы на Земле произошли от простейших существ, то есть от уже живых. Вторая же говорит, что жизнь появилась из неорганической материи, которая вследствие химических реакций получила возможность эволюционировать. Теория абиогенеза даже получила некоторые косвенные доказательства в пятидесятых годах прошлого века в результате эксперимента американских ученых Стэнли Миллера и Гарольда Юри. Он получил соответствующее название — «Эксперимент Миллера — Юри». В ходе работы исследователи пропускали электрические разряды сквозь смесь газов, в результате получив несколько аминокислот, которые являются основным строительным материалом для клеток живых организмов. Они предположили, что в подобных условиях вполне могли появиться простейшие органические соединения, которые в свою очередь стали материалом для формирования первых живых организмов. Креационизм Гипотеза того, что жизнь на Земле создана «высшими силами» не нова. Согласно учению креационизма, все живое создал Бог Творец, святой дух и т. Исключением не стали и люди. Никакой эволюции жизни в этом случае не рассматривается — люди появились сразу такими, какие они есть сейчас. Первых людей, созданных Творцом, звали Адам и Ева. Из земного праха Бог создал мужчину, а потом отнял у него одно ребро и сотворил из него женщину. Гипотезу об Адаме и Еве поддерживают последователи разных религий: христиане, мусульмане, иудеи. Бог создавал Вселенную семь дней, и люди в ней появились только на шестой. Седьмой день оставлен для отдыха. Но с понедельника Адам и Ева должны были уже начать трудиться, ухаживая за деревьями в райском саду. В центре сада располагались два дерева: древо познания добра и жизни. Людям нельзя было есть плоды с первого дерева, но они ослушались указа Творца. Кто первым пошел против божьих правил, неизвестно. Мусульмане говорят, что Адам, христиане — что Ева. Как бы то ни было, Бог простил их и сохранил им жизни, но оба были изгнаны на Землю за свой проступок. Так на нашей планете и появилась жизнь, согласно гипотезе креационизма. Микеланджело Буонарроти - "Сотворение Адама" Органика Теория органического происхождения живых существ на Земле говорит о том, что простейшие организмы начали появляться на нашей планете примерно 3,5 миллиарда лет назад.
Биогенез — определение, суть теории, примеры и сторонники
В 1924 г. Учёный предположил, что под влиянием солнечного излучения, мощных электрических разрядов молний и извержений вулканов в атмосфере древней Земли 4—4,5 млрд лет назад из неорганических веществ могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для появления жизни. Самоорганизация сгустков органических молекул в водах древнего океана привела к появлению первых примитивных одноклеточных существ, похожих на современных бактерий. Условия древней Земли: а — частые грозы; б — жёсткое ультрафиолетовое солнечное излучение; в — бурная вулканическая деятельность; г — безжизненный океан.
Одновременно с А. Опариным подобные взгляды на возможность зарождения жизни были высказаны американским учёным Джоном Холдейном. Их гипотеза возродила интерес учёных к идеям самозарождения абиогенеза.
Узнать больше: вероятный механизм абиогенного происхождения жизни 9—11 кл. Гипотеза абиогенеза основывается на данных науки о формировании Земли примерно 4,5 млрд лет назад. После образования планеты как твёрдого тела и её постепенного остывания происходила конденсация водяного пара в первичной атмосфере Земли.
Дождевая вода с растворёнными в ней веществами накапливалась в углублениях рельефа. Первичная атмосфера Земли содержала углекислый газ, сероводород, метан, аммиак и пары воды; кислород почти полностью отсутствовал, следовательно, не существовало озонового слоя, поглощающего жёсткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Энергию для образования и разрыва химических связей поставляли такие источники, как ультрафиолетовое излучение Солнца, электрические разряды при грозах молнии , ядерные реакции уровень естественной радиоактивности был очень высок , высокая температура вследствие мощной вулканической деятельности.
По мнению А. Опарина, на протяжении миллионов лет вода на поверхности Земли насыщалась органическими соединениями, самопроизвольно образующимися в атмосфере. Часть этих веществ разрушалась, однако некоторые из них могли скапливаться в определённых местах, образуя более сложные органические вещества.
Например, из скоплений жирных кислот и спиртов образовывались липиды, а из аминокислот — пептиды. Далее из этих веществ образовывались обособленные сгустки — зоны повышенной концентрации органического вещества. Эти сгустки Опарин назвал коацерватными каплями, или коацерватами от лат.
Такое состояние древнего океана учёный назвал «первичным бульоном», имея в виду его насыщенность органическим веществом, создавшимся абиогенным путём. Схема образования коацерватных капель. Позднее экспериментально было доказано, что липиды склонны к самопроизвольному образованию однослойных на поверхности воды и двухслойных в толще воды жировых плёнок.
Плёнки, напоминающие бислой цитоплазматической мембраны, могли окружать сгустки, состоящие из белковых молекул пептидов и других органических веществ. Цитоплазматическая мембрана современных клеток — двойной слой липидов. Для дальнейшей эволюции жизни важны были те коацерваты, которые содержали в себе белково-нуклеиновые комплексы.
Биологические мембраны, организовавшиеся на основе жировых плёнок, обеспечивали коацерватам защиту и независимое существование, создавая упорядоченность биохимических процессов. Такие сложные коацерватные капли были способны поглощать вещества из окружающей среды. Если в коацерватные капли попадали катализаторы например, ферменты , то в них происходили химические реакции, в том числе полимеризация мономеров, поступающих из внешней среды.
За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и массе. В дальнейшем сохранялись только те простейшие живые структуры, которые были способны к саморегуляции и самовоспроизводству. Так появились первые живые клетки — пробионты, или протобионты от др.
Так закончилась химическая эволюция и наступило время биологической эволюции живой материи. Свернуть Узнать больше: вероятное начало биологической эволюции 9—11 кл. В начале биологической эволюции источником питания, вероятно, служили запасы органических веществ, созданных абиогенным путём.
Первые клетки были, скорее всего, анаэробными осмотрофными гетеротрофами, поскольку атмосфера древней Земли не содержала кислорода, а «первичный бульон» отличался высокой концентрацией органических веществ. Протобионты не были способны производить вещества своих тел самостоятельно и поглощали их из «первичного бульона». Со временем запасы органических соединений, накопившиеся за миллионы лет в виде «бульона», истощились, и организмы были вынуждены начать синтез необходимых органических веществ из неорганических внутри клетки.
Так появились автотрофные организмы — хемотрофы и фототрофы. Самые древние остатки живых существ принадлежат фотосинтезирующим организмам. Это окаменевшие цианобактериальные маты — строматолиты от др.
Современные строматолиты на побережье Австралии а ; спил древнего строматолита б — видны слои, образованные микроорганизмами. Жизнедеятельность фотосинтезирующих организмов вызвала накопление в атмосфере кислорода и появление озонового слоя. Количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, уменьшилось, это затрудняло абиогенный синтез органических веществ и их накопление в древнем океане.
Но плотность организмов в водной среде увеличилась, поэтому часть гетеротрофов получила возможность перейти от осмотрофного питания к хищничеству, то есть поглощению других клеток. Молекулярный кислород ядовит для анаэробных организмов, а обитатели древней Земли были анаэробами. Учёные считают, что насыщение атмосферы кислородом стало первой глобальной экологической катастрофой, которая привела к вымиранию многих организмов.
Выжившие приспособились, выработав системы защиты от действия кислорода, а некоторые научились использовать его для окисления органических веществ. Так появилось и распространилось кислородное дыхание, а анаэробные формы жизни сохранились только в тех местах, где наблюдается недостаток кислорода на дне океана, в воде горячих источников. Использование кислорода позволило получать дополнительную энергию по сравнению с бескислородным обменом веществ, поэтому аэробы получили конкурентное преимущество.
Между разными группами организмов сформировались экологические связи: пищевые взаимоотношения хищников и жертв, выделение кислорода фотосинтетиками и поглощение его аэробами и др. Так появились первые экосистемы. Постепенно благодаря спонтанным изменениям наследственного материала мутациям и процессу естественного отбора появились все живые организмы, существующие на Земле.
Именно от аэробных организмов произошло большинство современных видов, а озоновый слой, поглощающий жёсткое ультрафиолетовое излучение, позволил жизни выйти на сушу. Свернуть Узнать больше: гипотеза о хемотрофах-первопроходцах 9—11 кл. В настоящее время учёные склоняются к тому, что первыми живыми организмами на Земле были не гетеротрофные, а хемотрофные прокариоты.
Они жили на дне морей и окисляли неорганические соединения без участия кислорода, а полученную энергию использовали для синтеза органических веществ из углекислого газа. Гетеротрофы и фототрофы, согласно этой гипотезе, возникли позднее. Узнать больше: эксперименты Миллера — Юри и их последователей 9—11 кл.
В середине ХХ в. Опарина и Дж. Холдейна получила экспериментальное подтверждение.
Установка состояла из двух колб «океана» и «атмосферы» , соединённых трубками.
Он заключил, что живые существа могут возникнуть только из ранее существовавших живых существ посредством воспроизводства. Теория резюмируется во фразе Omne vivum ex vivo, что на латыни означает «все живое [исходит] от жизни». Это утверждение является одним из ключевых утверждений клеточной теории. Эксперимент Пастера 1864 г. Луи Пастер провел эксперимент, похожий на Нидхема и Спалланцани, продемонстрировав появление бактерий в питательном бульоне. Бульоны хранили в сосудах с протоками лебединой шеи и кипятили для стерилизации.
Рост бактерий можно было наблюдать только в сосудах со сломанной шейкой. Таким образом, рост бактерий мог произойти из-за заражения. Рисунок 3: Эксперимент Пастера Поскольку это научно доказано, биогенез является широко признанным явлением происхождения жизни на Земле за последние 150 лет. Сходства между абиогенезом и биогенезом Разница между абиогенезом и биогенезом Определение Абиогенез: Абиогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из неорганических или неодушевленных веществ. Биогенез: Биогенез относится к теории происхождения жизни, описывающей, что жизнь произошла из ранее существовавшей живой материи. Значение Абиогенез: Абиогенез утверждает, что жизнь на Земле происходит из неживых соединений. Биогенез: Биогенез утверждает, что жизнь на Земле произошла от ранее существовавших живых форм.
Научное доказательство Абиогенез: Абиогенез научно не доказан. Биогенез: Биогенез подтвержден научными экспериментами.
Гипотеза А. Опарина заключается в том, что жизнь на Земле возникла из примитивных органических соединений, которые образовались в атмосфере Земли в результате химических реакций под воздействием энергии солнечного света и грозовых разрядов. Он предположил, что эти органические соединения могли собираться в более сложные молекулы, которые со временем стали эволюционировать в живые организмы. Доказательством теории возникновения жизни путем абиогенеза стали опыты С.
На латыни био означает жизнь, а генезис означает начало или происхождение. На протяжении всей истории человечество считало, что биогенез часто происходил путем спонтанного зарождения из земли или растительного вещества, наряду с воспроизводством, что, как мы теперь знаем, является единственным способом, которым биогенез никогда не происходит. Анаксимен и Анаксагор, доаристотелевские греческие натурфилософы, считали, что биогенез может происходить в результате воздействия Солнца на изначальную земную грязь, комбинацию воды и земли. Связанная с этим идея - это ксеногенез, который утверждает, что один тип формы жизни может возникнуть из другой, совершенно другой формы жизни. Около 343 г. Аристотель написал книгу «История животных», в которой обосновал теорию самозарождения. Помимо подробных описаний бесчисленных видов рыб, ракообразных и других животных, книга также знакомит с теорией происхождения животных. Аристотель считал, что разные животные могут спонтанно возникать из разных форм неодушевленной материи - моллюсков и гребешков, устриц в песке в грязи, а также ракушек и блюдец в полостях скал. Однако никто, похоже, не утверждал, что люди могут возникнуть из спонтанного зарождения, будучи высшими существами, которые, по-видимому, могут быть произведены только путем прямого воспроизводства другими людьми. Еще в 1668 году итальянский врач Франческо Реди предположил, что высшие формы жизни микробы не возникают спонтанно, и эта идея стала более популярной, но сторонники спонтанного зарождения все еще утверждали, что микробы возникли с помощью этих средств. В 1745 году Джон Нидхэм, английский биолог и римско-католический священник, добавил куриный бульон в неоткрытую кипяченую банку, которая, как он надеялся, затем наблюдала рост микробов, указывая на это как на пример спонтанного зарождения. В 1768 году Лаззаро Спалланцани повторил тот же эксперимент, но удалил из колбы весь воздух, и микробы не выросли внутри нее. Это, должно быть, был один из старейших экспериментов, окончательно опровергающих спонтанное зарождение, но идея о том, что спонтанное зарождение было ложным, в то время не получила распространения. Переходя к 1859 году, французский биолог Луи Пастер окончательно опроверг спонтанное зарождение. Он варил говяжий бульон в бутылке с гусиной шеей. Гусиная шея позволяла летать в воздухе, но не позволяла, как говорили рассуждать, крошечные частицы воздуха. Эксперимент показал, что рост микробов в баллоне не происходил до тех пор, пока баллон не вращался так, что частицы могли выпасть из кривых, и в этот момент водяное пятно быстро становилось мутным, что указывало на присутствие микроорганизмов. Спустя 2000 лет теория спонтанного зарождения биогенеза была окончательно остановлена. Сегодня на смену ей пришла клеточная биология и репродуктивная биология. Биогенез - Теория Втеория абиогенеза был подвергнут сомнению итальянским физиком Франческо Реди в столетии. XVII 1668 г. XVIII 1776 г.
Разница между абиогенезом и биогенезом
Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот. Слайд 7 Ф. Реди 1626-1697 установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе - это личинки мух; проведя ряд экспериментов, он получил данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни. Слайд 8 Антони ван Левенгук 1632 - 1723 изобрел микроскоп, благодаря чему стал известен мир простейших и бактерий; Слайд 9 Луи Пастер 1822 - 1895 Доказал, что бактерии вездесущи,.
Образование нуклеопротеидов комплексов белков и нуклеиновых кислот , появление реакций матричного типа, появление липидных мембран. Этот этап завершается появлением молекулярно-генетических систем управления и естественного отбора. Вероятно, первичными нуклеиновыми кислотами были различные типы РНК, которые обеспечивали все матричные процессы; ДНК как основной носитель генетической информации возникла значительно позже. Появление первых биологических систем — пробионтов. Опарин считал пробионтов еще неживыми существами, но его последователи считают их уже живыми. Вероятно, пробионты обладали уже всеми свойствами жизни, но системы гомеостаза и гомеореза еще не сформировались.
Появление архебионтов по терминологии А. Опарина — протобионтов — предшественников современных организмов. Архебионты характеризовались наличием основных компонентов клетки: плазмалеммы, цитоплазмы и генетического аппарата. Существовали системы обмена веществ электрон—транспортные цепи и системы воспроизведения, передачи и реализации наследственной информации репликация нуклеиновых кислот и биосинтез белка на основании генетического кода. Формирование современных клеток и групп организмов: архебактерий, эубактерий, мезокариот и эукариот. Первые три этапа рассматриваются как этапы предбиологической химической эволюции, а последние три этапа — как этапы биологической эволюции.
Концепции биогенеза Идеи биогенеза базируются, в первую очередь, на термодинамическом и экологическом подходах к определению границы между живым и неживым. Генетический и эволюционный подходы играют второстепенную роль, а биохимический подход практически игнорируется. Концепции биогенеза базируются на следующих положениях: 1. Живое и неживое есть два состояния материи. Ни одно из этих состояний не может быть выведено из другого. Такие теории называются физическими.
Основные свойства и признаки жизни: активное противостояние процессам разрушения термодинамические аспекты ; соподчинение биологических систем, наличие устойчивых динамических связей между биологическими объектами системные аспекты. Жизнь возникает не на Земле, а во Вселенной.
Теперь исследователям абиогенеза приходилось разбираться еще и с самопроизвольным появлением этой уникальной биомолекулы… В итоге в рядах исследователей абиогенеза, который ранее казался простым и почти понятым процессом, наступил хаос и даже раскол. Возникли непримиримые конкурирующие лагери — сторонников первичности белков, ДНК или липидной мембраны и так далее. Наступил кризис, однако, как это часто бывает в подобных ситуациях, кризис обернулся открывшимися возможностями. Пришло время новых смелых предположений и новых действующих лиц. Среди них Майкл Маршалл удостоил внимания Грэма Кернса-Смита , шотландского химика и художника с непростой судьбой.
Кернс-Смит обратил внимание на хрупкость и капризность биологических молекул, которые даже в условиях лабораторной пробирки быстро разрушаются. Как же они смогли уцелеть на юной Земле — раскаленной и выжженной ультрафиолетом? Это вдохновило Кернса-Смита на « глиняную гипотезу » — согласно ей, первые «организмы» представляли собой глину, обладающую свойствами живого, в том числе способную копировать себя. Полагая первоосновой жизни метаболизм, Вэхтерсхойзер задался вопросом: откуда черпала энергию самая древняя живая клетка? Ученый предположил, что ее источником могла быть широко распространенная на Земле и выделяющая много тепла реакция образования пирита, известного также как сульфид железа II и «золото дураков». На кристалле пирита, по мысли Вэхтерсхойзера, как раз и разворачивались первые события в истории жизни на Земле. К идеям Вэхтерсхойзера примыкают взгляды Майкла Рассела и его единомышленников — так называемых «глубоководников».
Согласно их гипотезе щелочных гидротерм, первая жизнь обзавелась метаболизмом посреди насыщенных соединениями серы и другими солями горячих вод белых курильщиков. Это уникальные потоки на дне океана, возникающие не у срединно-океанических хребтов как черные курильщики , а в местах, где происходит серпентинизация — специфическое преобразование горных пород. Несмотря на загадочность и привлекательность гипотезы гидротерм, в настоящее время ее все чаще называют несостоятельной. Это предположение вполне оправдано, ведь молекула рибонуклеиновой кислоты может выполнять множество функций — от каталитической до кодирующей — и порой успешно заменяет собой ДНК и белки. Однако энергичные попытки ученых воспроизвести эту « прародительскую РНК » с основными свойствами живого так и не принесли результата.
Например, тепло например, от геотермальных процессов является стандартным источником энергии для химии.
Среди других примеров - солнечный свет и электрические разряды молния. На самом деле, молния является вероятным источником энергии для зарождения жизни, учитывая, что только в тропиках молния ударяет около 100 миллионов раз в год. Компьютерное моделирование также предполагает, что кавитация в изначальном водохранилища, такие как морские волны, ручьи и океаны, могут потенциально привести к синтезу биогенных соединений. Неблагоприятные реакции также могут быть вызваны очень благоприятными, как в случае химии железа и серы. Например, это, вероятно, было важно для фиксации углерода преобразования углерода из его неорганической формы в органическую. Поверхности, содержащие железо-серу, которые в изобилии встречаются около гидротермальных источников, также способны производить небольшие количества аминокислот и других биологических метаболитов.
Самоорганизация Герман Хакен Дисциплина синергетики изучает себя -организация в физических системах. В своей книге Синергетика Герман Хакен указал, что разные физические системы можно рассматривать одинаково. Он приводит в качестве примеров самоорганизации несколько типов лазеров, нестабильности в гидродинамике, включая конвекцию, а также химические и биохимические колебания. В своем предисловии он упоминает происхождение жизни, но только в общих чертах: Спонтанное образование хорошо организованных структур из микробов или даже из хаоса - одно из самых захватывающих явлений и самых сложных проблем, с которыми сталкиваются ученые. Такие явления - это опыт нашей повседневной жизни, когда мы наблюдаем рост растений и животных. Думая о гораздо более крупных временных масштабах, ученые сталкиваются с проблемами эволюции и, в конечном итоге, происхождения живой материи.
Когда мы пытаемся объяснить или понять в некотором смысле эти чрезвычайно сложные биологические явления, возникает естественный вопрос, могут ли процессы самоорганизации обнаруживаться в гораздо более простых системах неодушевленного мира.