Абиогенез. Возникновение жизни на Земле
АБИОГИНЕЗ.
Существовало множество теорий о происхождении жизни на Земле. Часть ученых считала, что жизнь была создана Творцом, другие же полагали, что существуют некие Влсемена жизниВ», переносимые с планеты на планету метеоритами - Влтеория панспермииВ». Третья группа ученых считала, что жизнь зародилась сама собой, благодаря Влжизненной силеВ». По их мнению, эта Влжизненная силаВ» существует везде. Идея виталистов господствовала в средние века. Теория самозарождения включала в себя то, что рыбы могли зарождаться из ила, черви из почвы, мыши из грязи, мухи из мяса и т. д.
Против этой теории выступил Франческо Реди, который на основе опытов доказал не возможность существования мифической Влсилы жизниВ». Но виталисты не сдавались, утверждая, что в опыте Реди не было доступа кислорода, а следовательно не могла проникнуть и Влжизненная силаВ».
Независимо от Франческо Реди французский ученый Луи Постер, принимая во внимание утверждения виталистов, проделал эксперимент : он взял две колбы с S-образными горлышками, в которых содержалась питательная среда, после длительного кипячения, при котором погибали не только микроорганизмы, но их споры. Колба с целым горлом долго оставалась стерильной, а в сосуде с удаленным S-горлом быстро появились микроорганизмы, этот опыт показал, что Влживительная силаВ» не существует.
Были и такие, которые считали, что жизнь зародилась из неживого - теория абиогинеза. Основоположником этой теории был Опарин, который в 1924г. высказал предположение, что при мощных электрических разрядах в земной атмосфере, которая 4,5 млрд. лет назад состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни.
Это предположение, на опытной основе, доказал американский исследователь С. Миллер.
Таким образом, всё множество теорий и гипотез о возникновении жизни на Земле сводятся к двум взаимоисключающим друг друга точкам зрения:
- биогенез: теория возникновения живого из живого
- абиогенез: возникновения живого из неживого.
Современная наука рассматривает абиогенное возникновение жизни на Земле, считая эту теорию наиболее вероятной.
Абиогенез состоит из 3-х основных этапов развития жизни:
- Абиогенное возникновение биологических мономеров.
- Образование биологических полимеров.
- Формирование мембранных структур и первичных организмов (пробионтов).
Абиогенное, или небиологическое, возникновение органических молекул из неорганических доказывали ещё в 1924г. русский учёный академик Александр Иванович Опарин (1894 тАУ 1980) и в 1929г. английский естествоиспытатель Джон Холдейн (1892 тАУ 1964). Они исходили из того, что на первых этапах формирования Земля имела очень высокую температуру. По мере остывания планеты тяжелые металлы перемещались к ее центру, а более легкие оставались на поверхности. Атмосфера состояла из свободного водорода и его соединений (H2O, CH4, NH3, HCN), что служило предпосылкой возникновению органических молекул небиологическим путем. До начала 20в. многие ученые предполагали, что такие соединения могут возникать только в живых организмах, их называли органическими веществами в противоположность веществам неживой природы тАУ минералам, названным неорганическими соединениями.
В 1953г. американский ученый Стенли Ллойд Миллер, пропуская электрические разряды напряжением до 60000В. через смесь H2O, CH4, NH3 , H2 под давлением в несколько Па и температуре 80С получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную, муравьиную кислоты и несколько аминокислот тАУ вещества, из которых строятся молекулы белков. Возможность абиогенного синтеза органических соединений подтверждается также тем, что они обнаружены в космическом пространстве.
Образование биологических полимеров. По мере смягчения условий на Земле стало возможным образование сложных органических соединений тАУ полимеров. Не исключено, что синтез полимеров катализировался на поверхности минеральных глин. Экспериментально показано, что раствор аминокислоты аланина в водной среде в присутствии особого вида глинозема и АТФ может давать полимерные цепочки полиаланина. Органические молекулы имеют большую молекулярную массу и сложную пространственную конфигурацию. Такие высокомолекулярные комплексы, окруженные водной оболочкой, могут объединяться в коацерваты. Дальнейшая прогрессивная эволюция предбиологических структур могла происходить только при усложнении обменных процессов и в условиях пространственного разделения различных синтетических и энергетических процессов внутри коацерватов. Более прочную изоляцию внутренней среды от внешних воздействий могла осуществить лишь биологическая мембрана.
Формирование мембранных структур и первичных организмов (пробионтов). Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои липидов, отделивших коацерват от окружающей водной среды. Липиды преобразовались в ходе эволюции в наружную мембрану, существенно повысившую жизнеспособность и устойчивость организмов. Возникновение мембраны, обладающей способностью к избирательной проницаемости, содействовало развитию все более совершенных саморегулирующихся систем вплоть до возникновения первых клеток. Появляются первые примитивные безъядерные клетки тАУ прокариоты. Первые живые организмы были гетеротрофными, они использовали в качестве энергии (пищи) органические соединения, находящиеся в растворенном виде в водах первичного океана.
Развитие жизни на Земле. Биологическая эволюция на Земле длится более 3 млрд. лет. С момента возникновения первых примитивных клеточных организмов благодаря естественному отбору появилось бесчисленное множество форм живых организмов. Историю Земли принято делить на промежутки времени тАУ эры и периоды, границами которых являются крупные геологические события, связанные с историей развития планеты как космического тела. Геохронологическая история Земли состоит из 5 эр.
Список используемой литературы:
- Общая биология (Рувинский)
- Общая биология (М.; Просвещение 1993г., Д.К. Белясов)
- Биология для школьников и поступающих в ВУЗы (М.;1999г., Дрофа)
Вместе с этим смотрят:
Алкоголизация обществаАллигаторыАмурский тигрАнатомия костистых рыб