Что такое абиогенез? Сущность гипотезы, сторонники концепции и эксперименты
Содержание
- Определение
- Ранняя Земля
- Теория Опарина — Холдейна
- Эксперимент Миллера — Юри
- РНК пришла первой
- Первые клетки
- Другие гипотезы
- Подведение итогов
В этой статье дается определение термина “абиогенез” и рассматриваются доказательства, подтверждающие эту теорию. Мы также обсудим раннюю Землю и возможности для зарождения первой жизни на планете с чисто научной точки зрения.
Определение
Как возникла жизнь на Земле? Когда все началось? Эти вопросы оставались загадкой на протяжении тысячелетий человеческой истории. Мы знаем, что возраст Земли составляет около 4,5 миллиардов лет, и что первые бактерии уже обитали на нашей планет более 3,5 миллиард лет назад. Теория эволюции дает нам объяснение того, как жизнь началась с одноклеточных бактерий и распространилась на миллионы видов животных, растений, грибов и бактерий. Но откуда взялась первая живая клетка?
Абиогенез — это научная теория, утверждающая, что жизнь на Земле появилась спонтанным естественным путем благодаря существующим в то время условиям. Другими словами, живая материя возникла из неживой.
Абиогенез предполагает, что первые созданные формы жизни были очень примитивными и постепенно становились все более сложными. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав.
Ранняя Земля
Представьте себе безжизненную Землю: постоянные извержения вулканов, мощные грозы, кипящие океаны, частые землетрясения и атмосфера с высоким уровнем токсичных газов.
Так как же и почему возникла жизнь в этих условиях? Эта тема интересовала многих ученых, которые хотели найти достоверный ответ на столь важный вопрос.
Теория Опарина — Холдейна
В 20-х годах прошлого века британский ученый Холдейн, Джон Бёрдон Сандерсон и русский биохимик Александр Опарин независимо друг от друга выдвинули схожие идеи относительно условий, необходимых для возникновения жизни на Земле. Оба считали, что органические молекулы могут быть образованы из абиогенных материалов в присутствии внешнего источника энергии (например, ультрафиолетового излучения), и что примитивная атмосфера была с очень низким количеством свободного кислорода и содержала аммиак, водяной пар, водород и метан.
Оба также подозревали, что первые формы жизни появились в теплом примитивном океане и были гетеротрофными (получая предварительно сформированные питательные вещества из соединений, существовавших на ранней Земле), а не автотрофными (синтезирующими питательные вещества из солнечного света или неорганических веществ).
Опарин считал, что жизнь возникла из коацерватов, микроскопических спонтанно сформированных сферических агрегатов липидных молекул, которые удерживаются вместе за счет электростатических сил и, возможно, были предшественниками клеток. Работа Опарина с коацерватами подтвердила, что ферменты, лежащие в основе биохимических реакций метаболизма, функционируют более эффективно, когда они содержатся в мембраносвязанных сферах, чем когда они свободны в водных растворах.
Холдейн, незнакомый с коацерватами Опарина, полагал, что сначала образуются простые органические молекулы, а в присутствии ультрафиолетового света они становятся все более сложными, в конечном итоге формируя клетки. Идеи Холдейна и Опарина легли в основу многих исследований абиогенеза, проводившихся в последующие десятилетия.
Эксперимент Миллера — Юри
В 1953 году американские химики Гарольд Клейтон Юри и Стэнли Миллер проверили теорию Опарина — Холдейна. В своем эксперименте они использовали аппарат с колбой, наполненной водой и химическими веществами, которые, как считалось, существовали на ранней Земле. Ученые обнаружили, что эти химические вещества при определенных условиях спонтанно образуют органические молекулы. Эксперимент предполагает, что органические молекулы могли самопроизвольно образоваться на молодой Земле, став фундаментом для появления первых живых существ.
Некоторые ученые считают, что условия эксперимента Миллера — Юри не соответствовали реальным, но последующие эксперименты с измененной атмосферой показали аналогичные результаты спонтанного образования аминокислот, липидов и нуклеотидов.
РНК пришла первой
В течение многих лет ученые спорили о том, что важнее — ДНК или РНК. ДНК служит основным средством хранения генетической информации. РНК — это рибонуклеиновая кислота, которая может выступать в качестве генетической библиотеки и катализировать реакции. Эта способность делает РНК идеальным кандидатом для зарождения первой жизни на Земле.
Так откуда же взялась РНК? Может ли РНК самопроизвольно образовываться? Сначала рассмотрим структуру РНК, состоящую из четырех нуклеотидных оснований:
- Аденин
- Гуанин
- Цитозин
- Урацил
Эти четыре нуклеотида являются строительными блоками РНК. Если они могут быть синтезированы самопроизвольно в условиях ранней Земли, тогда можно будет решить большую часть головоломки о том, как зародилась жизнь. И вот, недавно было обнаружено, что некоторые молекулы действительно могут образовывать все четыре нуклеотида в присутствии ультрафиолетового излучения или солнечного света.
Первые клетки
Итак, если органические молекулы и РНК могут спонтанно образовываться, то как насчет клеток? Как создаются клеточные мембраны?
Липиды – это молекулы, которые составляют слой клеточной мембраны. Как стало ясно из эксперимента Миллера — Юри, липиды могут спонтанно образовываться при определенных атмосферных условиях. Они имеют гидрофильную и гидрофобную стороны. В то время как гидрофильная сторона может взаимодействовать с водой, гидрофобная сторона – нет, и поэтому они образуют кластеры в воде. Гидрофильная сторона, обращена наружу, а гидрофобная – внутрь. Это похоже на то, как масло в лавовой лампе никогда не смешивается с жидкостью.
В липидном бислое молекулы ориентированы таким образом, что их полярные части направлены в сторону водной фазы и формируют две гидрофильные стороны, а неполярные «хвосты» формируют гидрофобную внутри бислоя. Это препятствует прохождению воды между ними и образует мембрану клетки. Вода из клетки не выходит наружу, и вода снаружи клетки не проникает внутрь. Из-за структуры липида он может спонтанно собираться в бислой в присутствии воды. Зная все это, можно предположить, что некоторые из первых структур РНК были заключены в примитивную клетку, состоящую из липидного бислоя, заполненного водой, неорганическими и органическими молекулами. Эти примитивные клетки затем дали начало первым живым клеткам.
Другие гипотезы
Хотя научные доказательства абиогенеза являются авторитетной научной теорией, некоторые ученые сформулировали другие гипотезы для объяснения происхождения жизни на Земле. Одной из таких гипотез является панcпepмия, которая утверждает, что жизнь прибыла на Землю из космоса и, следовательно, возникла в других частях галактики. Это интересная гипотеза, но ее трудно проверить.
Подведение итогов
Теория абиогенеза говорит, что жизнь возникла спонтанно при определенных условиях из неживой материи. Как ученые пришли к этой гипотезе? Эксперименты показывают, что органические молекулы, нуклеотиды РНК и клеточные мембраны могут самопроизвольно образовываться в условиях, схожих на раннюю Землю. РНК – это нуклеиновая кислота, которая может действовать как генетическая библиотека и катализировать реакции, поэтому, вероятно, первая жизнь на Земле была способна функционировать исключительно с РНК. За миллионы лет эти молекулы РНК развили новые каталитические способности и в конечном итоге превратились в сложные клетки, которые мы знаем сегодня.
Почва – это особое вещество с точки зрения естествознания. Почему его называют природным телом?...
09 05 2024 1:18:24
Человека повсюду окружает природа. Иногда мы настолько привыкаем к окружающему миру, что перестаем замечать все самое прекрасное - созданное природой....
08 05 2024 21:31:48
Материк расположен в Северном и Западном полушариях. Общая протяженность береговой линии составляет 75,5 тыс. км. Площадь без островов - 20,3 млн. км²....
07 05 2024 11:22:13
Давайте узнаем, как процесс выделения отходов жизнедеятельности происходит у растений и животных....
06 05 2024 2:57:39
Классификация основных видов вулканов по их строению, типу извержения, составу, расположению, с примерами, кратким описанием и фото....
05 05 2024 23:39:19
В центре картины изображены две плывущие по синему морю ладьи. Они выполнены с использованием творчества заморских гостей. Скорее всего это варяги, которые плывут не с войной, а с миром, для заключения торговых соглашений....
04 05 2024 16:52:24
Художник умело подбирает теплые тона красок: желтую, красную, оранжевую, и хотя день пасмурный, картина как бы светится всеми цветами радуги....
03 05 2024 9:16:56
Почти в каждом городе есть парк, и в нашем он тоже имеется. Это любимое место отдыха всех наших горожан. Он почти никогда не пустеет, в любое время года много людей....
02 05 2024 12:35:24
Среди работ Шишкина хочется обратить внимание на картину «Сосновый лес». Это уголок леса, который заметил художник, находясь недалеко от дачного поселка возле Петербурга....
01 05 2024 14:36:33
Флора Московской области представлена лесной и лесостепной растительностью. На севере и в центральной части региона преобладают южнотаежные хвойные и хвойно-широколиственные леса....
30 04 2024 15:31:53
Выделение - это жизненно важный процесс, который помогает в нормальном функционировании человеческого организма....
29 04 2024 19:50:31
Есть на Земле континент, который омывают воды всех четырех океанов планеты. Что же это за материк?...
28 04 2024 20:21:41
Каждый хоть раз пробовал лисички или шампиньоны, ел белые грибы или подберезовики. Но почему одни грибы можно употрeбллять в пищу, а другие нельзя? Как отличить съедобные грибы от несъедобных или ядовитых? Как правильно готовить грибы?...
27 04 2024 12:18:48
Аменсализм - это отношения между организмами разных видов, в которых один организм ингибируется или разрушается, в то время как другой организм остается незатронутым....
26 04 2024 8:55:20
Летучие рыбы способны выпрыгивать из воды, виляя хвостом со стороны в сторону около 70 раз в секунду. Они наращивают скорость под водой, а плавники плотно прижаты к обтекаемому телу....
25 04 2024 20:52:30
Волк — представитель семейства псовых. Ночной охотник. Осторожный и умный зверь. Эти млекопитающие населяют большую часть северного полушария, хотя из-за деятельности человека их численность сократились....
24 04 2024 5:41:49
Европа традиционно считается одним из наиболее развитых регионов мира. Для многих мечтой является «жизнь по европейским стандартам»....
23 04 2024 23:56:12
Полиэтиленовые пакеты не подлежат биологическому разложению. Они вылетают из мусоровозов и свалок, а затем загрязняют окружающую среду....
22 04 2024 5:41:28
Paкообразные (Crustacea) - подтип члeнистоногих, который включает в себя следующие наиболее известных животных: крабов, омаров, креветок, криль, paков, мокриц и усоногих....
21 04 2024 11:53:55
В этой статье вы узнаете о биогенезе, важной теории в биологии. Мы рассмотрим саму теорию и краткую историю о том, как эта она возникла....
20 04 2024 15:24:41
Индийский океан омывает берега 4 континентов и более чем 30 государств мира....
19 04 2024 16:56:14
Климат имеет большое значение в жизни человека и развитии нашей цивилизации. Много видов хозяйственной деятельности человека связано с использованием климата себе во благо либо с защитой от его негативного воздействия....
18 04 2024 20:26:40
В этой статье вы узнаете о 10 самых удивительных растений тропического леса, которые взбудоражат ваш разум и помогут познакомиться ближе с удивительной природой нашей планеты....
17 04 2024 18:37:36
Бактериофаги - это «пожиратели бактерий», поскольку они относятся к вирусами, которые заражают и поражают бактерии....
16 04 2024 22:18:37
Рассматривая пейзаж можно сразу же понять, что на картине изображен ясный, пронизанный лучами солнца день, об этом напоминают яркие краски, и блики от деревьев....
15 04 2024 7:55:21
Любое домашнее животное должно обладать кое-чем очень важным – именем. И на этом этапе у многих хозяев могут возникнуть сложности. Мы собрали список кличек для хомяков девочек, чтобы облегчить вам эту задачу....
14 04 2024 5:44:41
Биом тайги, известный также как бореальные леса - это увлекательное экологическое явление, опоясывает северные широты земного шара от Северной Америки до Евразии....
13 04 2024 10:40:22
ОТВЕТ: Более 70 процентов современных видов змей откладывают яйца, но не все......
12 04 2024 2:49:56
С наступлением зимы большинство птиц летят к жилищам людей. Поэтому мы видим в городе лесных птиц: синичек, снегирей, поползней и свиристелей....
11 04 2024 12:25:30
Современные виды птиц, не сравнимы со своими предками, но среди них также встречаются очень крупные представители....
10 04 2024 21:27:37
В последнее время всё чаще можно услышать опасения экологов относительно будущего лесных массивов. Какие же факторы негативно влияют на них?...
09 04 2024 2:49:23
В каждом улье есть матка, рабочие пчелы, трутни и т.д. Продолжительность жизни пчелы во многом определяется именно тем, какую роль она играет в улье....
08 04 2024 19:54:12
Фагоцитоз - это процесс, при котором клетка связывается с необходимой частицей на поверхности, а затем обволакивает и погружает ее в внутрь....
07 04 2024 3:57:44
Обитателям нашей планеты являются более 9000 видов двустворчатых моллюсков, объеденных в 106 семейств, которые в своем большинстве проживают на......
06 04 2024 22:17:47
Пейзаж «У омута» напоминает сказку, в которой как бы завуалированы опасности. Близится вечер. На заднем фоне стеной стоит летний лиственный лес. Деревья все имеют разную высоту, они одеты в пышную листву....
05 04 2024 2:37:52
Данакиль усеян лавовыми озерами, которые пузырятся внутри вулканического кратера Даллол, а горячие источники и гидротермальные бассейны проникают в воздух с отчетливым запахом серы или тухлых яиц....
04 04 2024 22:57:33
Животноводство – это одна из отраслей сельского хозяйства. Благодаря нему люди получают мясо, яйца, молоко и многие другие продукты питания, а также шерсть, меха, шкуры животных и другие важные ресурсы....
03 04 2024 17:31:41
В этой статье, с научной точки зрения открывается 10 самых интересных фактов о динозаврах, которые необходимо знать, как взрослым, так и детям....
02 04 2024 19:59:19
В этой статье собраны 10 пород собак, которые имеют наибольший потенциал для взаимодействия с детьми....
01 04 2024 20:22:35
В некоторых странах существует поверье ‒ трёхцветная кошка приносит удачу. При желании завести живой талисман не составит труда: такие кошки встречаются довольно часто, в том числе среди породистых....
31 03 2024 20:28:33
Жираф (Giraffa camelopardalis) — парнокопытное млекопитающее из семейства жирафовые (Giraffidae). Самое высокое сухопутное животное на Земле....
30 03 2024 12:21:23
Коала (Phascolarctos cinereus) – небольшое млекопитающее, которое населяет эвкалиптовые леса юго-восточной Австралии....
29 03 2024 1:55:36
Биоценозом называют совокупность живых существ, которые населяют определенную территорию, отличающуюся от других по ряду показателей....
28 03 2024 3:43:34
Континент омывается водами двух океанов, двух морей, а также многочисленных заливов и проливов....
27 03 2024 10:48:28
Лес – одно из важнейших богатств мира. Невозможно оценить то значение и важность, которую имеют леса среди других экосистем планеты. Лес даёт пристанище многообразному зверью, живущему под его покровом....
26 03 2024 1:47:25
Эндоцитоз - процесс, с помощью которого происходит перемещение веществ в клетку. Существует три основных типа эндоцитоза: фагоцитоз, пиноцитоз и рецепторно-опосредованный эндоцитоз....
25 03 2024 17:54:19
Меня радует и удивляет белый снег, который в морозную погоду, искрясь на солнце падает узорчатыми снежинками. Если рассматривать их на рукавичке, то каждая......
24 03 2024 10:48:42
Двумя типами клеток эукариот являются гаплоидные и диплоидные клетки, основное отличие которых заключается в количестве наборов хромосом в их ядрах....
23 03 2024 22:10:44
Сапрофиты (др.-греч. σαπρός — «гниль» и φυτόν — «растение») - это сапротрофные растения, которые из-за отсутствия хлорофилла не могут осуществлять процесс фотосинтеза и получают питательные вещества из отмерших останков или экскрементов других организмов....
22 03 2024 9:10:48
Режимом реки называют суточные, сезонные и многолетние циклы изменения хаpaктеристик реки, обусловленные физико-географическими свойствами ее водосборного бассейна, в первую очередь климатической зоной....
21 03 2024 12:58:32
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 ::
Размножение и развитие животных (3 класс, окружающий мир)
Природные зоны России — карта, названия, географическая хаpaктеристика и таблица
Русско-японская война 1904-1905 гг кратко даты и события в таблице
Стадии антропогенеза в таблице (11 класс, биология)
Самая краткая биография Андерсена
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Основные природные зоны Канады
Богатство (обществознание, 5 класс)
Самые большие равнины на территории России: названия, карта, границы, климат и фото
Ганс Христиан Андерсен биография кратко для детей и интересные факты
Teaching approaches: The grammartranslation method
Взаимоотношения между организмами – примеры, хаpaктеристика и таблица
Модификационная изменчивость – значение в жизни организма, примеры и особенности
Таблица “Природные зоны климатических поясов”, особенности климата мира
Внутреннее строение млекопитающих – таблица кратко
Разряды местоимений- таблица видов с примерами в русском языке
Местоимения 3 лица в русском языке, единственного и множественного числа
Самая краткая биография Грига
Страны Азии и их столицы – список и таблица
Булат Окуджава биография, кратко о творчестве и личной жизни
Какие бывают природные зоны, их основные особенности
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Лица глаголов, как определить – таблица для 1, 2, 3 лица в русском языке
Непроизводные и производные междометия, таблица с примерами
Самая краткая биография Марко Поло
Морфологический разбор причастия – примеры морфемного разбора слова по составу
Предлоги места в английском языке в таблице (4 класс)
Спряжения глаголов – как определить, таблица 1 и 2 спряжения в русском языке, правило и исключения
Природная зона Санкт-Петербурга – в какой находится