Теория опарина холдейна

Теория Опарина–Холдейна о происхождении жизни

Советский академик Александр Иванович Опарин, в книге «Происхождение жизни», впервые (1924г.) сформулировал научную концепцию происхождения жизни, в результате биохимической эволюции материи. тем самым он разработал материалистическую теорию возникновения жизни.

Согласно этой теории, в ходе длительной химической эволюции на поверхности первобытной без кислородной Земли, абиогенно образовались органические вещества и биополимеры.В океанах накопились органические вещества, и образовался, «первичный бульон», в котором могла возникнуть жизнь.

Первичный океан постепенно насыщался белками, углеводами и липидами, а также нуклеиновыми кислотами. В разбавленных водных растворах родственные молекулы объединялись и образовали сгустки. Эти сгустки были открытыми, т.е. имели способность к обмену веществ и энергии с окружающей средой. Опарин этих сгустков назвал «коацерватными каплями».

Коацервация особенно активно происходит в условиях пространственной взаимодополняемости (комплементарности ) поверхностей взаимодействующих молекул. Коацерваты – это мельчайшие сферические коллоидные частицы, обладающие осмотическими свойствами. Коацерваты обладают рядом свойств, которые сближают их с простейшими живыми системами. Например, они поглощают мелкие органические вещества из окружающей среды. За счет них коацерваты могут увеличиваться в размере. В коацерватах могут, происходить процессы выделения продуктов распада, т.е. обладали свойством метаболизма. Первоначальные коацерваты выстраивали вокруг себя молекулы воды и тем самым создали поверхность раздела. Затем, в ходе эволюции коацерваты создали вокруг себя биологические мембраны из белков и липидов. Опарин считает, что решающую роль в превращении неживого в живое сыграли белки .

Английский биолог и генетик Дж. С. Холдейн в 1929 году, развивая теорию Опарина, пришел к выводу о том, что «коацерватные капли» содержали рибонуклеиновые кислоты (РНК). Он выдвинул гипотезу о том, что жизнь началась с возникновения самовоспроизводящих молекул – РНК, затем появились белки. РНК, по всей вероятности, абиогенно формировалась в условиях первобытной Земли. Поэтому теория происхождения жизни называется теорией Опарина — Холдейна. Согласно этой теории, коацерваты обладали свойством метаболизма и самовоспроизведения путем деления. Это происходило около 4 млрд. лет назад в водных средах. Так возникли простейшие живые системы, которых называют протобионтами (протос – простой и биос — жизнь).

Вопросы для самоконтроля

1. Кто и когда опубликовал книгу «Происхождения жизни»?

2. Кто впервые сформулировал научную концепцию происхождения жизни?

3. В каких растворах родственные молекулы объединяются и образуют сгустки?

4. Какой способностью обладали сгустки из биополимеров?

5. Кто, сгустки из биополимеров, назвал «коацерватными каплями»?

6. Что такое коацерваты?

7. Какими свойствами обладают коацерваты?

8. Из чего создали коацерваты вокруг себя биологические мембраны?

9. Кто и когда пришел к выводу о том, что коацерваты содержали рибонуклеиновой кислоты (РНК)?

10. Какую теорию называют теорией Опарина – Холдейна?

11. Как называют простейшие живые системы?

12. Что означает протобионт?

13. Когда и где возникли протобионты?

Теория Опарина — Холдейна

В 1924 году будущий академик Опарин опубликовал статью «Происхождение жизни», которая в 1938 году была переведена на английский и возродила интерес к теории самозарождения. Опарин предположил, что в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации, которые относительно отделены отвнешней среды и могут поддерживать обмен с ней. Он назвал их Коацерватные капли. или просто коацерваты .

Согласно его теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:

  • Возникновение органических веществ
  • Возникновение белков
  • Возникновение белковых тел

Проверил теорию Стэнли Миллер в 1953 году в эксперименте Миллера — Юри. Он поместил смесь H2 O, NH3. CH4. CO2. CO в замкнутый сосуд и стал пропускать через неё электрические разряды (при температуре 80°С). Оказалось, что образуются аминокислоты [4]. Позднее в разных условиях были получены другие сахара и нуклеотиды [2]. Он сделал вывод, что эволюция может произойти при фазовообособленном состоянии из раствора (коацерватов). Однако, такая система не может сама себя воспроизводить.

Эволюционная теория
Основоположником теории эволюции, считается Чарльз Дарвин. В основе этой гипотезы происхождения жизни на земле лежит концепция естественного отбора. Эта теория предполагает постепенное эволюционирование организмов от простейших форм к более сложным формам, что означает наличие «общего предка» для всех живых существ.

Безусловно, современные воззрения сторонников этой доктрины очень отличаются от «классической» теории Дарвина. Но, несмотря на это в её основе лежит вся та, же концепция изменчивости видов, под влиянием воздействий окружающей среды.

Гипотеза панспермии
Согласно этой доктрине жизнь была занесена на нашу планету из космоса. И основана она на возможности некоторых простейших организмов переносить такие неблагоприятные условия, как: температура близкая к абсолютному нулю, глубокий вакуум, радиация и ряд других факторов. Это теория не отрицает возможность умышленного «занесения» жизни на планету какими-то инопланетными существами.

К этой же теории можно отнести и гипотезу о том, что жизнь во вселенной образовалась в результате большого взрыва, то есть возникла вместе с самой вселенной.

Креационизм
У этой концепции, вероятнее всего, наиболее древние корни. Основным положением этой гипотезы происхождения жизни на земле лежит теория создания всего сущего единым высшим существом, то есть Богом. Если верить этой теории, то все живые существа были сотворены в таком же виде, в каком существуют и сейчас.

Она утверждает, что процесс сотворения мира произошёл единожды, а поэтому не доступен для наблюдения. Фундаментальный креационизм, согласно христианской традиции, изложенной в книге Бытия, утверждает, что ни о каком естественном отборе не может быть и речи. Тех же самых взглядов придерживаются и фундаментальные исламисты.

4.16. Происхождение млекопитающих (гипотезы Э. Геккеля и И. Мечникова)
1. Геккель — теория гастреи

Опираясь на результаты эмбриологических исследований А.О. Ковалевского, Э. Геккель (1834-1919) выдвинул теорию гастреи (1874 г.).
Он утверждал, что общий предок всех многоклеточных животных походил на однослойный зародыш — бластулу. В ходе дальнейшей эволюции передняя стенка этого однослойного образования впячивалась внутрь, и таким образом возник аналог двухслойного зародыша (гаструлы) — гастрея.
Основываясь на колониях простейших (Volvox), Геккель (1874) построил гастрейную теорию происхождения Metazoa, которая принимается многими зоологами. Геккель утверждал, что отдаленным предком многоклеточных была шаровидная колония простейших. Он опирался на данные эмбриологии, говорящие о том, что в онтогенезе внутренний зародышевый пласт (энтодерма) часто образуется путем впячивания (инвагинации) стенки однослойного зародыша ( бластулы ), в результате чего получается двухслойная стадия ( гаструла ). Геккель полагал, что и в процессе эволюции (филогенеза) одна половина шаровидного бластулообразного организма впятилась в другую, и таким образом возникла первичная кишечная полость, открывающаяся наружу ротовым отверстием. Такой гипотетический двухслойный организм плавал с помощью жгутиков, размножался половым путем и стал предком всех многоклеточных животных. Геккель назвал его » гастреей «. Принятие гастрейной теории подводит нас непосредственно к низшим двухслойным Metazoa ( гидра ).

2. Мечников — теория фагоцителлы
И.И. Мечников, проанализировав процесс образования гаструлы у низших многоклеточных, пришел к выводу, что гаструляция путем впячивания — позднее эволюционное образование; он разработал теорию фагоцителлы. Согласно И.И. Мечникову, первичный колониальный организм состоял из одинаковых клеток, образующих шаровидное скопление — аналог бластулы. Переход к двухслойному состоянию был связан с тем, что клетки, захватившие пищу, теряли жгутик и перемещались вглубь колонии. Постепенно разделение на внешний — движущий и внутренний — питающий слои закрепилось и стало постоянным. От фагоцителлы произошли губки и бескишечные турбелярии.
Гипотеза происхождения многоклеточных животных, предложенная И. И. Мечниковым в 1879–86. Согласно теория фагоцителлы, исходной формой многоклеточных является гипотетическое животное – фагоцителла (др. название – паренхимелла). Фагоцителла состоит (подобно личинке современных низших многоклеточных – паренхимуле из слоя поверхностных клеток – эктодермы, или кинобласта, и внутренней клеточной массы – паренхимы, или фагоцитобласта. Кинобласт выполняет функции отграничения, внешнего обмена и движения; фагоцитобласт – внутреннего обмена, внутриклеточного пищеварения (см. Фагоцитоз). Из кинобласта и фагоцитобласта в ходе эволюции возникло всё многообразие форм тканей многоклеточных животных организмов.

Происхождение жизни. Теория Опарина — Холдейна.

Существуют разные точки зрения на проблему возникновения жизни на Земле. Например по мнению Вернадского — она появилась одновременно с образованием Земли. Рихтер считал, что жизнь занесена из космоса (концепция панспермии). В настоящее время, широкое признание получила гипотеза, сформулированная советским ученым акад. А. И. Опариным и английским ученым Дж. Холдейном. Она исходит из предположения о постепенном возникновении жизни на Земле из неоргани­ческих веществ путем длительной абиогенной (небиологической) молекулярной эволюции. Взгляды этих ученых представляют собой обобщение доказательств возникновения жизни на Земле в результате закономерного процесса перехода химической формы движения материи в биологическую (Образование простых органич. соединений.) Для обоснования этого они рассматривают условия, существовавшие на планете несколько миллиардов лет назад: На начальных этапах своей истории Земля представляла раскаленную планету. Вследствие вращения при постепенном сниже­нии t атомы тяжелых элементов перемещались к центру, а на поверхности концентрировались атомы легких элемен­тов (водорода, углерода, кислорода, азота). При дальнейшем охлаждении планеты появились химические соединения: метан, углекислый газ, аммиак, циа­нистый водород, кислород, азот и д.р. Физич. и химич. св-ва воды и углерода позволили именно им выделится и оказатся у колы­бели жизни. На этих начальных этапах сложилась и первичная атмосфера, которая носила восстанови­тельный характер, после на ее месте образовалась вторая атмосфера, состоящая из наиболее химически активных газов. Дальнейшее снижение температуры обусловило переход ряда га­зообразных соединений в жидкое и твердое состояние, т.е. обра­зование земной коры. В результате активной вулканической деятельности из внутренних слоев Земли на поверхность выносилось много раскаленной массы, содержащей углерод. Она попадала в океан и образовывала углеводородные соедине­ния. Так на поверхности накапливались простейшие органические соеди­нения и в конечном итоге под действием синтеза, энергии Солнца они образовали первичный бульон в котором и смогла возникнуть жизнь.

Происхождение жизни. Теория панспермии. Теория вечности жизни.

Существуют несколько гипотез, поразному объясняющих появление жизни на Земле: 1.Креационизм – божественное сотворение живого;2. концепция многократного спонтанного зарождения жизни из неживого вещества (сторонником ее был Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы); 3. концепция происх-ния жизни в результате процессов, подчиняющихся физич. и хим. законам; 4. концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь сущ. вечно; 5. концепция панспермии – внеземного происхождения жизни. Особое место в естествознании отводится двум последним. Согласно гипотезе панспермии . жизнь занесена из космоса либо в виде спор микроорганизмов, либо путем намеренного «заселения» планеты разумными пришельцами из других миров. Прямых свидетельств в пользу этого нет. Да и сама теория панспермии не предлагает никакого механизма для объяснения первич. возникновения жизни и переносит проблему в другое место Вселенной. Либих считал, что атмосферы небесных тел, а также вращающихся космических туманностей можно рассматривать как вековечные хранилища оживленной формы, как вечные плантации органич. зародышей, откуда жизнь рассеивается в виде этих зародышей во Вселенной. В 1865 г. немецкий врач Г.Рихтер выдвинул гипотезу космозоев (космических зачатков), в соответст­вии с которой жизнь является вечной и зачатки, населяющие миро­вое пространство, могут переноситься с одной планеты на другую. Его гипотеза была поддержана многими выдающимися учеными. Подобным образом мыслили Кельвин, Гельмгольц и др. в начале нашего века с идеей радиопанспермии выступил Аррениус. Он описывал, как с населенных др. существами планет уходят в мировое пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной за счет светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями для жизни, эти споры начинают на ней новую жизнь. Для обоснования панспермии обычно используют наскальные рисунки, напоминающие живые организмы, или появления НЛО. Сторонники же теории вечности жизни (де Шарден и др.) считают, что на всегда существующей Земле некоторые виды вынуждены были вымереть или резко изменить численность в тех или иных местах планеты из-за изменения внешних условий. Четкой концепции на этом пути не выработано, поскольку в палеонтологической летописи Земли есть некоторые разрывы и неясности. Согласно Шардену, в момент возникновения вселенной Бог слился с материей и дал ей вектор развития. Т.о. мы видим, что эта концепция тесно взаимодействует с креоционизмом.

Наиболее полно разработанной, аргументированной и имеющей широкое признание следует признать гипотезу происхождения жизни путем биохимической эволюции, или «гипотеза Опарина—Холдейна ».

А. И. Опарин, русский биохимик, академик, еще в 1924 г. опубликовал свою первую книгу по данной проблеме. Дж. Холдейн, английский генетик и биохимик, с 1929 г. развивал идеи, созвучные представлениям А. И. Опарина.

Она постулирует, что жизнь возникла на Земле именно из неживой материи, в условиях, имевших место на планете миллиарды лет назад. Эти условия включали наличие источников энергии, определенного температурного режима, воды и других неорганических веществ — предшественников органических соединений. Атмосфера тогда была бескислородной (источником кислорода в настоящее время являются растения, а тогда их не было).

В рамках данной теории можно выделить пять основных этапов на пути к возникновению жизни, которые приведены в табл. 1.

Этапы развития жизни на Земле по гипотезеОпарина—Холдейна

Этапы возникновения жизни

События, происходящие на Земле

3,5 млрд лет тому назад

Образование первичной атмосферы, содержащей метан, аммиак, углекислый газ, водород, окись углерода и пары воды

Охлаждение планеты (ниже температуры +100 °С на ее поверхности); конденсация паров воды; образование первичного океана; растворение в его воде газов и минеральных веществ; мощные грозы

Синтез простых органических соединений — аминокислот, сахаров, азотистых оснований — в результате действия мощных электрических разрядов (молний) и ультрафиолетовой радиации

Образование простейших белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, жиров; коацерватов

3 млрд лет тому назад

Образование протобионтов, способных к самовоспроизведению и регулируемому обмену веществ, в результате возникновения мембран с избирательной проницаемостью и взаимодействий нуклеиновых кислот и белков

3 млрд лет тому назад

Возникновение организмов, имеющих клеточное строение (первичных прокариот-бактерий)

Идеи о формировании и составе первичной атмосферы Земли базируются на объективных данных разных наук, на изучении газовых оболочек других планет Солнечной системы. Весьма убедительные доказательства возможности осуществления 2-го и 3-го этапов развития жизни получены в результате многочисленных экспериментов по искусственному синтезу биологических мономеров. Так, впервые в 1953 г. С. Миллер (США) создал достаточно простую установку, на которой ему удалось из смеси газов и паров воды под действием ультрафиолетового облучения и электрических разрядов синтезировать ряд аминокислот и других органических соединений (рис. 1).

Теория опарина холдейна

Рис. 1.Установка Стэнли Миллера, в которой он синтезировал аминокислоты из газов, создав условия, предположительно существовавшие в атмосфере первобытной Земли. Газы и водяные пары, циркулировавшие в установке под высоким давлением, подвергали в течение недели воздействию высокого напряжения. После этого вещества, собранные в «ловушке», исследовали методом хроматографии на бумаге. В общей сложности было выделено 15 аминокислот, в том числе глицин, аланин и аспарагиновая кислота

В опыте С. Миллера в его установке были воспроизведены условия, существовавшие на Земле в предполагаемое время. В приборе присутствовала смесь газов: водорода, аммиака, метана и пары воды. В одну из камер были введены электроды для получения разрядов, имитировавших молнии, как возможный источник энергии для химических реакций. В другой камере была налита вода, и эта камера подогревалась (для насыщения газовой смеси парами воды). Еще одна камера подвергалась охлаждению, и здесь вода конденсировалась («дождевые осадки»). Уже через неделю в конденсате и были обнаружены различные органические вещества.

В последующие десятилетия во многих лабораториях мира был осуществлен искусственный синтез разных аминокислот, нуклеотидов, простых сахаров, а затем и более сложных органических соединений. Все это подтверждает возможность образования органических веществ на Земле в отдаленные времена без участия живых организмов. При отсутствии свободного кислорода (который разрушал бы их) и живых организмов (которые могли бы использовать их в виде пищи) эти вещества накапливались в первичном океане в высоких концентрациях.

На следующем этапе происходило образование более сложных соединений — белковоподобных веществ (цепочки из аминокислот) и коротких полинуклеотидных молекул. Вероятность этого многократно подтверждена: сегодня подобное получают экспериментально. При достижении определенной концентрации органических веществ в первичном океане могли возникать сложные агрегаты разнообразных соединений — коацерваты. мелкие шаровидные образования.

Изучение искусственно создаваемых коацерватов (очень широко исследованных А. И. Опариным и его сотрудниками) показало, что они проявляют некоторые свойства живых систем. Имея уплотненный наружный слой, некое подобие клеточной мембраны, коацерваты способны избирательно поглощать разные вещества из окружающей среды, которые участвуют в химических реакциях внутри коацерватных капель, а часть продуктов этих реакций выделяется обратно в среду. Накапливая вещества, коацерваты «растут» и, увеличившись в размерах, могут распадаться на несколько частей — «размножаться».

Коацерваты, различные по своему составу, характеризуются разной степенью устойчивости. Более устойчивые сохраняются, прочие исчезают, разрушаются.

Эти наблюдения дали основание А. И. Опарину предположить возможность действия естественного отбора (см. ниже) уже на этой стадии становления живого.

Тем не менее коацерваты при всей сложности их организации не могут считаться живыми существами прежде всего потому, что у них нет стабильного самовоспроизведения.

На следующем этапе в коацерватах образовались взаимосвязи нуклеиновых кислот и белков. Синтез белков определенного состава стал осуществляться на основе информации, заключенной в нуклеиновых кислотах.

Возникает способность нуклеиновых кислот к самовоспроизведению при участии специфических белков — ферментов. То есть можно говорить уже о появлении протобионтов — первичных форм жизни, не имеющих еще клеточной организации, но способных к самовоспроизведению и обмену веществ.

Дальнейшее развитие протобионтов, усложнение их организации привели к появлению организмов, обладающих клеточным строением, — первичных прокариот. бактерий. С этого момента начинается биологическая эволюция. По-видимому, первоначально существовали гетеротрофные организмы (поскольку в первичном океане содержалось много различных органических веществ). По мере увеличения их числа происходило уменьшение пищевых ресурсов и между ними возрастала конкуренция. Это привело к появлению автотрофов — организмов, синтезирующих необходимые им органические вещества из неорганических.

Вначале появились организмы, которые использовали энергию, полученную в результате окисления минеральных веществ. Этот процесс известен как хемосинтез. а организмы получили название хемосинтетиков. Затем, в ходе последующих эволюционных преобразований, возникли автотрофные организмы, использующие энергию солнечного света, — это фотосинтезирующие организмы (фотосинтетики ). Дальнейшая биологическая эволюция обусловила формирование того многообразного мира живой природы, который мы и видим сегодня.

Разнообразие видов как результат биологической эволюции. Эволюционное учение (теория эволюции) — биологическая дисциплина, исследующая причины и движущие силы, закономерности и механизмы развития живых организмов.

Под биологической эволюцией понимают необратимый и закономерный процесс исторического развития живого от простого к более сложному начиная с момента возникновения первых живых организмов на Земле.

В ходе эволюции одни виды сменялись другими, происходило усложнение и повышение организации живых организмов, увеличивалось их разнообразие, появился человек.

Велико мировоззренческое значение эволюционного учения: оно утверждает идею единства происхождения всего живого, объясняет причины многообразия видов, обитающих на Земле, целесообразность организации живых существ (т. е. соответствие строения и функционирования всех их систем и органов условиям существования), одновременное наличие в природе и простых, и высокоорганизованных организмов.

Эволюционное учение служит теоретической основой современной биологии, объединяя, обобщая результаты, полученные многочисленными частными биологическими науками.

Очевидно его значение и для человека при решении проблем взаимодействия с биосферой.

Наконец, знание законов и механизмов эволюции — база для развития селекции — науки, разрабатывающей методы создания и улучшения сортов культурных растений и пород домашних животных.

История развития представлений о естественном происхождении жизни и эволюции организмов может быть подразделена на три этапа: додарвиновский, дарвиновский и последарвиновский (современный).

Источник: Краснодембский Е. Г.»Общая биология: Пособие для старшеклассников и поступающих в вузы»

Возникновение жизни это:

В разное время относительно возникновения жизни на Земле выдвигались следующие гипотезы:

Самозарождение жизни

Эта теория была распространена в Древнем Китае. Вавилоне и Древнем Египте в качестве альтернативы креационизму. с которым она сосуществовала. Аристотель (384—322 гг. до н. э.), которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарождения жизни. Согласно этой гипотезе, определённые «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете. тине и гниющем мясе.

С распространением христианства теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести, но эта идея все продолжала существовать где-то на заднем плане в течение ещё многих веков.

Известный учёный Ван Гельмонт описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.

В 1668 году итальянский биолог и врач Франческо Реди подошёл к проблеме возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди 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 (концепция биогенеза ).

Эти эксперименты, однако, не привели к отказу от идеи самозарождения, и хотя эта идея несколько отошла на задний план, она продолжала оставаться главной версией зарождения жизни.

В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергли спонтанное зарождение мух, первые микроскопические исследования Антони ван Левенгука усилили эту теорию применительно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюдения под микроскопом давали пищу обеим теориям.

В 1860 году проблемой происхождения жизни занялся французский химик Луи Пастер. Своими опытами он доказал, что бактерии вездесущи, и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом. Учёный кипятил в воде различные среды, в которых могли бы образоваться микроорганизмы. При дополнительном кипячении микроорганизмы и их споры погибали. Пастер присоединил к S-образной трубке запаянную колбу со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипячённая питательная среда оставалась стерильной, в ней не обнаруживалось зарождения жизни, несмотря на то, что доступ воздуха был обеспечен.

В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения [1] .

Теория стационарного состояния

Согласно теории стационарного состояния, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.

Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии. которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется

4,6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой.

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определённых ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводит в качестве примера представителя кистепёрых рыб — латимерию. По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, её сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определённом пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков. Теории самозарождения и стационарного состояния представляют собой только исторический или философский интерес, так как результаты научных исследований противоречат выводам этих теорий.

Теория Опарина — Холдейна

В 1924 году будущий академик Опарин опубликовал статью «Происхождение жизни», которая в 1938 году была переведена на английский и возродила интерес к теории самозарождения. Опарин предположил, что в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации. которые относительно отделены от внешней среды и могут поддерживать обмен с ней. Он назвал их Коацерватные капли . или просто коацерваты .

Теория опарина холдейна

Теория опарина холдейна

Согласно его теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:

  • Возникновение органических веществ
  • Возникновение белков
  • Возникновение белковых тел

Астрономические исследования показывают, что как звёзды. так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. Наряду с металлами и их оксидами в нём содержались водород. аммиак. вода и простейший углеводород  — метан .

Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента появления первичного океана (бульона ). В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы .

Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты. но и другие органические вещества. [2] [3] Согласно теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование коацерватных капель. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала чёткие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты.

Коацерватные капли также могли возникать при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под оптическим микроскопом капли.

Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении в коацерватные капли различных катализаторов (в том числе и ферментов ) в них происходили различные реакции. в частности полимеризация поступающих из внешней среды мономеров. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты могли расти, размножаться. осуществлять обмен веществ .

Далее коацерватные капли подвергались естественному отбору, что обеспечило их эволюцию.

Подобные взгляды также высказывал британский биолог Джон Холдейн .

Проверил теорию Стэнли Миллер в 1953 году в эксперименте Миллера — Юри. Он поместил смесь H2 O, NH3. CH4. CO2. CO в замкнутый сосуд и стал пропускать через неё электрические разряды (при температуре 80°С). Оказалось, что образуются аминокислоты [4]. Позднее в разных условиях были получены другие сахара и нуклеотиды [2]. Он сделал вывод, что эволюция может произойти при фазовообособленном состоянии из раствора (коацерватов). Однако, такая система не может сама себя воспроизводить.

Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путём случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы. обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. Однако, было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путем, и они могли вступить в симбиоз с «живыми растворами» — колониями самовоспроизводящихся молекул РНК. среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назвать организмом [5] .

Зарождение жизни в горячей воде

Научные исследования показывают, что зарождение жизни в минеральной воде и, в особенности, гейзерах наиболее вероятно. В 2005 г. академик Юрий Викторович Наточин высказал предположение, отличное от общепринятой концепции возникновения жизни в море, и аргументировал гипотезу, согласно которой средой возникновения протоклеток были водоемы с преобладанием ионов К +. а не морская вода с доминированием ионов Na + [6]. В 2009 г. Армен Мулкиджанян и Михаил Гальперин на основе анализа содержания элементов в клетке также пришли к выводу, что, вероятно, жизнь зародилась не в океане [7]. Дейвид Уард доказал, что в горячей минеральной воде появились и сейчас образуются строматолиты [8]. Самые древние строматолиты были обнаружены в Гренландии. Их возраст насчитывает 3,8 миллиардов лет. В 2011 г. Тадаши Сугавара создал протоклетку в горячей воде [9]. Исследования Мари-Лор Пон минерала серпентина в геологической формации Исуа, Гренландия, в 2011 г. показали, что жизнь могла зародиться и в грязевых вулканах [10]. Лауреат Нобелевской премии биолог Джек Шостак отметил, что мы можем легче представить себе накопление органических соединений в первичных озёрах, чем в океане.

Современные научные представления

Химическая эволюция или пребиотическая эволюция  — первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические. пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу развертывания процессов самоорганизации, свойственных всем относительно сложным системам, которыми бесспорно являются все углерод-содержащие молекулы.

Также этими терминами обозначается теория возникновения и развития тех молекул. которые имеют принципиальное значение для возникновения и развития живого вещества.

Генобиоз и голобиоз

В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни:

Генобиоз  — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода.

Голобиоз  — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.

Мир РНК как предшественник современной жизни

К XXI веку теория Опарина—Холдейна, предполагающая изначальное возникновение белков. практически уступила место [11] более современной. Толчком к её разработке послужило открытие рибозимов  — молекул РНК. обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК. то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков и ДНК, а прообразом их мог стать автокаталитический цикл. образованный теми самыми рибозимами, способными катализировать синтез своих собственных копий. [12]

Мир полиароматических углеводородов как предшественник мира РНК

Гипотеза мира полиароматических углеводородов пытается ответить на вопрос, как возникли первые РНК, предлагая вариант химической эволюции от полициклических ароматических углеводородов до РНК-подобных цепочек.

Альтернативные концепции

Панспермия

Согласно теории Панспермии, предложенной в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером и окончательно сформулированной шведским ученым Аррениусом в 1895 году. жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с метеоритами 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.

Фрэнсис Крик и Лесли Оргел предложили в 1973 году другой вариант — управляемую панспермию, то есть намеренное «заражение» Земли (наряду с другими планетными системами) микроорганизмами, доставленными на непилотируемых космических аппаратах развитой инопланетной цивилизацией, которая, возможно, находилась перед глобальной катастрофой или же просто надеялась произвести терраформирование других планет для будущей колонизации [13]. В пользу своей теории они привели два основных довода — универсальность генетического кода (известные другие вариации кода используются в биосфере гораздо реже и мало отличаются от универсального) и значительную роль молибдена в некоторых ферментах. Молибден — очень редкий элемент для всей Солнечной системы. По словам авторов, первоначальная цивилизация, возможно, обитала возле звезды, обогащённой молибденом.

Против возражения о том, что теория панспермии (в том числе управляемой) не решает вопрос о зарождении жизни, они выдвинули следующий аргумент: на планетах другого неизвестного нам типа вероятность зарождения жизни изначально может быть намного выше, чем на Земле, например, из-за наличия особенных минералов с высокой каталитической активностью.

В 1981 году Ф. Крик написал книгу «Life itself: its origin and nature» [14]. в которой он более подробно, чем в статье, и в популярной форме излагает гипотезу управляемой панспермии.

Академик РАН А. Ю. Розанов, глава комиссии по астробиологии в Российской академии наук. считает, что жизнь на Землю была занесена из космоса [15] .

Примечания

  1. Morgulis, Sergius; Oparin, Aleksandr Ivanovich The origin of life. — New York: Dover Publications, 2003. — P. 25. — ISBN 0-486-49522-1
  2. 12 Paul F. Lurquin. The origins of life and the universe. Columbia University Press, 2003 p.96-99
  3. H. Rauchfuss Chemical Evolution and the Origin of Life. Springer, 2008. p.85-110
  4. Paul F. Lurquin. The origins of life and the universe. Columbia University Press, 2003 p.96
  5. А. В. Марков. Происхождение жизни
  6. Наточин Ю.В. Роль ионов натрия как стимула в эволюции клеток и многоклеточных животных // Палеонтологический журнал. 2005. № 4. С. 19–24.
  7. Mulkidjanian, A. Y.; Galperin, M. Y. (2009) «1. On the origin of life in the Zinc world. 2. Validation of the hypothesis on the photosynthesizing zinc sulfide edifices as cradles of life on Earth», Biology Direct.
  8. Ward, D. (2010). First Fossil-Makers in Hot Water, Astrobiology magazine
  9. Sugawara, T. et al. (2011). Self-reproduction of supramolecular giant vesicles combined with the amplification of encapsulated DNA, Nature Chemistry, 1127.
  10. Early Archean serpentine mud volcanoes at Isua, Greenland, as a niche for early life, PNAS, Sept. 15.
  11. Клетка для Создателя
  12. Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы / А. В. Марков. — М. Астрель: CORPUS, 2010. — С. 60.
  13. «„Directed Panspermia“ by Francis Crick and Leslie E Orgel in Icarus (1973) Volume 19 pages 341—346»
  14. Crick F. Life itself: its origin and nature. — Simon and Schuster, 1&81. — 1&2 p. — ISBN 0671255622
  15. Круглый стол в Дубне: внеземная жизнь есть. Правда.Ру (26 декабря 2011). Архивировано из первоисточника 5 февраля 2012.Проверено 20 января 2012.

Фильмография

  • «Через червоточину с Морганом Фрименом. Как мы сюда попали?» (англ.   Through the Wormhole with Morgan Freeman. How Did We Get Here? ) — научно-популярный фильм, снятый Discovery в 2010 г.

Смотреть что такое «Возникновение жизни» в других словарях:

Возникновение — жизни Возникновение и эволюция галактик Возникновение млекопитающих Возникновение христианства См. также Происхождение Инициализация Зарождение … Википедия

Возникновение эпидермы и устьичного аппарата — Все органы спорофита высших растений покрыты особым защитным слоем эпидермой (кожицей), состоящей из плотно сомкнутых клеток покровной ткани. Эпидерма предохраняет растения от высыхания, а также от резких температурных колебаний,… … Биологическая энциклопедия

Возникновение и развитие средневековых городов в Европе — Решающей гранью в переходе европейских стран от раннефеодального общества к сложившейся системе феодальных отношений является XI столетие. Характерной чертой развитого феодализма было возникновение и расцвет городов как центров ремесла и торговли … Всемирная история. Энциклопедия

Возникновение христианства — Содержание 1 Маккавеи 2 Римское завоевание 3 Ирод Великий … Википедия

Возникновение земледелия и скотоводства — Совершенно иначе пошла жизнь тех племён, которые ещё каменном веке, используя окружавшие их благоприятные природные условия, перешли от собирательства к земледелию и от охоты на диких зверей к скотоводству. Новые формы хозяйства вскоре в корне… … Всемирная история. Энциклопедия

Возникновение и развитие феодализма в Индо-Китае — В III в. на полуострове Индо Китай было два главных государства, называемых а китайских источниках Линьи и Фунань. Лияьи (Чампа) в III VIII вв. Образование Линьи китайские источники относят к 192 г. Некоторые археологические данные позволяют… … Всемирная история. Энциклопедия

Возникновение искусственного орошения — Первоначальное земледелие, таким образом, всего вероятнее возникло сначала в зоне предгорий, где выпадает необходимое для примитивного земледелия количество дождей. Эта дождевая влага могла быть использована человеком сначала при посевах… … Всемирная история. Энциклопедия

Возникновение чартизма в Англии. Борьба течений в чартизме — Рост классового самосознания английских рабочих вызвал к жизни массовое политическое движение, получившее название чартизма. В 1836 г. группа передовых рабочих и ремесленников организовала «Лондонскую ассоциацию рабочих», которая занялась… … Всемирная история. Энциклопедия

Возникновение земледелия в Южном Прикаспии — Зачатки новой культуры, выраставшей из мезолита, обнаруживаются также и в других местах в Иране и в Средней Азии. На протяжении многих веков в пещере Гар и Камарбанд (в районе Бехшехра, недалеко от южного берега Каспийского миря) жили… … Всемирная история. Энциклопедия

Возникновение рабовладельческого общества — В истории человечества IV тысячелетие отмечено возникновением рабовладельческого общества. К этому вело развитие производительных сил. Первые рабовладельческие общества сложились в Египте и Двуречье. Все те явления, которые мы описали как… … Всемирная история. Энциклопедия

  • Возникновение жизни. Джесси Рассел. Эта книга будет изготовлена в соответствии с Вашим заказом по технологии Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Возникновение жизни или абиогенез — процесс… Подробнее Купить за 1125 руб
  • Логика квантового мира и возникновение жизни на Земле. В книге популярно изложены основные идеи квантовой механики, раскрыта парадоксальность квантового мира, объясняются такие важные понятия, как корпускулярно-волновой дуализм, нелокальность и… Подробнее Купить за 119 руб
  • Логика квантового мира и возникновение жизни на Земле. В. Л. Янчилин. В книге популярно изложены основные идеи квантовой механики, раскрыта парадоксальность квантового мира, объясняются такие важные понятия, как корпускулярно-волновой дуализм, нелокальность и… Подробнее Купить за 102 руб

Другие книги по запросу «Возникновение жизни» >>

Добавить комментарий

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