close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Возникновение жизни на Земле

код для вставкиСкачать
Возникновение жизни
на Земле
Научный взгляд на проблему
А в чем, собственно, проблема?
•Что такое жизнь?
•Была ли она вечно, или однажды
зародилась?
•Если зародилась, то как?
•А может, она и сейчас способна сама
зарождаться?
Какие же существовали взгляды
на этот вопрос?
•жизнь была создана сверхъестественным существом в
определенное время (креационизм).
•жизнь возникала неоднократно из неживого вещества
(самозарождение).
•жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния).
•жизнь занесена на нашу планету извне (теория панспермии).
•жизнь возникла однажды в результате процессов,
подчиняющихся химическим и физическим законам
(биохимическая эволюция).
1
Креациони́ зм —
концепция, в рамках
которой основные
формы органического
мира (жизнь),
человечество, планета
Земля, а также мир в
целом,
рассматриваются как
непосредственно
созданные Творцом
или Богом.
В христианском креационизме существует множество различных
течений, расходящихся в интерпретации естественнонаучных данных. По степени
расхождения с общепринятыми в науке воззрениями на прошлое Земли и
Вселенной среди них различают:
•Буквалистский (младоземельный) креационизм настаивает на буквальном
следовании Книге Бытия Ветхого Завета, то есть что мир был создан в точности так,
как это описано в Библии — за 6 дней и около 6000 лет назад.
•Метафорический (староземельный) креационизм : в нём одному «дню творения»
соответствуют миллионы или миллиарды реальных лет, поскольку в Библии слово
«день» означает не только сутки, а часто указывает на неопределённый отрезок
времени .
•Среди метафорических креационистов в настоящее время наиболее часто
встречаются:
•
Креационизм постепенного творения : согласно этой концепции, Бог
непрерывно направляет процесс изменения биологических видов и их
появления. Представители данного направления полностью отвергают теорию
эволюции и видообразование путём естественного отбора.
Теистический эволюционизм (эволюционный креационизм) признаёт теорию
эволюции, однако утверждает, что эволюция является орудием Бога-Творца в
осуществлении его замысла.
2
Теория самозарождения
С древних времён человечество решало вопросы
происхождения жизни довольно однозначно. В том, что живое
или, по крайней мере, низшие его представители, способны
зарождаться сами по себе буквально из ничего, не было
никаких сомнений. Сведения о том, как различные живые
существа появляются из воды, грязи и гниющих остатков,
можно найти в древних китайских и индийских рукописях, об
этом также рассказывают египетские иероглифы и клинописи
Древнего Вавилона. К примеру, народ Древнего Египта свято
верил в существовавшее тогда убеждение о том, что лягушки,
жабы, змеи и даже более крупные животные, такие как,
например, крокодилы, рождаются не иначе как из слоя ила,
остающегося на берегах Нила после его сезонных разливов. А
в Древнем Китае люди полагали, что тля возникает сама по
себе на молодых побегах бамбука. Причём немаловажное
значение в этом процессе придавалось теплу, влаге и
солнечному свету. В Вавилоне же люди верили, что черви
появляются сами по себе в каналах.
Убеждения в спонтанном зарождении живых существ из неживых материалов было
воспринято философами Древней Греции и Рима, как нечто само собой разумеющееся. В
какой-то момент под идею о самозарождении стали подводить определённую
теоретическую основу, толкуя её с материалистических или идеалистических позиций.
К примеру, древнегреческий философ — Фалес Милетский (конец VII-начало VI в. до
н. э.), придерживавшийся стихийно-материалистических позиций, полагал, что жизнь есть
свойство, присущее материи. Подобным материальным первоначалом, из которого
естественным образом возник мир, по мнению Фалеса Милетского, была вода. Также
придерживался материалистических принципов толкования самозарождения жизни
другой древнегреческий философ Демокрит (460—370 гг. до н. э.), основатель
атомистической теории. Он полагал, что всё на свете состоит из множества мельчайших
неделимых частиц — атомов, а жизнь зарождается за счёт взаимодействия между собой
сил природы — к примеру, за счёт взаимодействия атомов огня и влажной земли.
А древнегреческий философ-материалист Эмпедокл (485—425 гг. до н. э.) считал, что
первые в мире живые организмы (а это, как он полагал, были растения), зародились в
речном иле под влиянием внутреннего тепла Земли. Вслед за растениями появляются
части животных: «головы выходили без шей, двигались руки без ног, очи блуждали без
лбов», из соединения которых впоследствии появились первые животные организмы".
Само же соединение происходило так: «Влекомые силой Любви эти части искали друг
друга и слагались в целые живые существа, причём соединения частей происходили
случайно, так что образовались чудовища в виде животных с человеческими головами,
многоголовые создания и т. д. Но эти уродливые твари, по учению Эмпедокла, были
неспособны к продолжительному существованию и волею Вражды должны были
погибнуть, уступив место более гармонично устроенным организмам. С течением времени
по законам Любви и Вражды получились формы, приспособленные к среде и способные к
размножению». Примерно об этом же (только в форме художественного произведения)
писал древнеримский поэт Лукреций Кар (ок. 98—55 гг. до н. э.) в поэме «О природе
вещей».
Для Средних веков характерен значительный регресс научного
знания, связанный, в основном, с колоссальной властью церкви над
всеми отраслями человеческой деятельности, а также с развитием
христианской философии и формированием соответствующего,
религиозного образа жизни и мышления. В Европе очень надолго
воцарилось мнение о том, что всех живых существ создал Бог в
процессе единого акта творения . Подобно тому, как Бог в виде
исключения создал вино прямо из воды, Бог так же в виде
исключения может заставить рождаться организмы прямо из земли»,
а точнее «Он может заставить их рождаться от семени или
происходить из неживой материи, где заложены невидимые
„духовные семена“ . К примеру, Ян Баптиста ван Гельмонт,
голландский учёный, предложил вот такой рецепт получения
мышей: открытый кувшин нужно набить нижним бельём,
загрязнённым потом и добавить туда некоторое кол-во пшеницы, и
приблизительно через 3 недели появится мышь, «поскольку
закваска, находившаяся в белье, проникает через пшеничную
шелуху и превращает пшеницу в мышь». А Фома Аквинский (1225—
1274 гг.), будучи известным средневековым демонологом, полагал,
что большинство паразитов и других животных, вредных для
сельского хозяйства, зарождаются по воле дьявола, который
стремится таким изощрённым образом нанести вред человеку.
«Даже те черви, которые в аду мучают грешников, возникают там в
результате гниения их грехов.»
К XVI веку теория самозарождения живых
организмов достигла своего апогея. В эпоху
Возрождения в научном мире активно
распространилась заимствованная из иудаизма
легенда о големе или гомункулюсе-искусственно
созданном из глины, земли или другой неживой
материи при помощи магических заклинаний и
обрядов . Парацельс (1493—1541 гг.) предлагал
вот такой рецепт изготовления гомункула: взять
«известную человеческую жидкость» (сперму) и
заставить её гнить сначала 7 суток в запечатанной
тыкве, а затем в течение сорока недель в
лошадином желудке, ежедневно добавляя
человеческую кровь. И в результате «произойдёт
настоящий живой ребёнок, имеющий все члены,
как дитя, родившееся от женщины, но только
весьма маленького роста.»
Итальянский врач Франческо Реди (1626—1698 гг.) был первым
человеком, документально доказавшим ошибочность теории
самозарождения. Он произвёл ряд опытов, доказывавших, что
мухи, вопреки бытовавшему в ту пору мнению, не могут
зарождаться сами по себе в гниющем мясе. Реди брал два куска
мяса, раскладывал их в глиняные горшочки, и один из них
накрывал тончайшей неаполитанской кисеёй(пленкой). Через
какое-то время он снимал кисею, и что же он видел? Никаких
мух или даже их личинок в мясе не было. Из этого учёный
сделал вполне закономерный вывод: мухи садятся на гниющее
мясо и откладывают в него личинки, в результате чего
рождаются новые мухи. Рождаются, а не появляются сами по
себе.. Следовательно, «большинство насекомых и червей не
самозарождается».
Опыты Реди серьёзно поколебали господствовавшую идею о
самозарождении жизни. Однако его выводы не были сразу
приняты наукой и обществом. Это был только первый шаг на
долгом и трудном пути опровержения теории самозарождения —
ведь даже сам Реди «…в отношение других случаев вполне
допускал возможность самозарождения; так, например, он
считал, что кишечные и древесные черви возникают сами собой
из гниющих материалов».
Франческо
Реди
3
Теория стационарного
состояния
Теория стационарного состояния
Некоторые ученые, среди которых был и В.И. Вернадский,
заявляли, что жизнь на Земле (как и сама Земля) никогда не
возникала, а существовала всегда и была занесена из
Космоса. В разные геологические эпохи менялись лишь
формы жизни. Также считается, что живые виды никогда не
возникали, а существовали всегда, что у каждого вида есть
лишь две возможности – изменение численности или
вымирание.
Сторонники этой точки зрения исходят из принципа Реди,
утверждающего, что все живое происходит только от живого,
а также из отсутствия экспериментов, подтверждающих
возможность зарождения живого из неживого. Кроме того, в
их пользу говорили научные данные, все дальше
отодвигавшие время появления нашей планеты. Если Ашер
оценивал возраст Земли
в 6 тысяч лет, то в наши дни он увеличился до 4,5 млрд лет.
Также немногочисленные сторонники этой концепции
истолковывают в свою пользу неясные аспекты эволюции,
разрывы в палеонтологической летописи жизни.
В.И. Вернадский (1863-1945) крупнейший русский ученый
XX века. В круг его интересов
входили геология и
кристаллография,
минералогия и геохимия,
организаторская деятельность
в науке и общественная
деятельность, радиогеология
и биология, биогеохимия и
философия. Деятельность
Вернадского оказала
огромное влияние на развитие
наук о Земле, на становление
и рост Академии наук СССР, на
мировоззрение многих людей,
познакомившихся с его
трудами, насчитывающими
более 700 наименований.
4
Жизнь завезена к
нам из космоса
Теория панспермии
Если попытаться кратко охарактеризовать
панспермию, суть ее можно свести к следующему:
существуют зародыши жизни, рассеянные по всей
Вселенной и в принципе способные заселить
любую планету, если условия на ней окажутся
пригодными для развития жизни. Было бы крайне
заманчиво объяснить происхождение жизни и на
Земле именно таким образом-заражением нашей
планеты микроорганизмами, либо случайно
попавшими в момент наибольшего сближения с
какой-то другой планетой или залетевшими с
метеоритными частицами, либо специально
посланными высокоразвитой цивилизацией. Идею
панспермии высказывали еще Аристотель, а
позднее Г. Лейбниц, но только в начале XX столетия
от общефилософских рассуждений перешли к
конкретным научным моделям.
РАДИАЦИОННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.
В 1908 году известный шведский физико-химик С. Аррениус
разработал концепцию одной из разновидностей панспермии,
названную радиационной панспермией. По мысли ученого, в
результате миграции по Вселенной, вызванной давлением солнечного
света (или давлением света другой звезды), споры бактерий в итоге
достигали и Земли. Аррениус предполагал, что споры термостойких
бактерий, к примеру, могли попасть на Землю с Венеры в момент
наибольшего сближения этих планет. Незадолго до этого известный
русский физик П. Н. Лебедев экспериментально доказал наличие
светового давления и продемонстрировал его действие на спорах
плауна (ликоподий).
Сторонниками радиационной панспермии были такие ученые, как
Ферд. Кон, Ю. Либих, Г. Гельмгольц, Дж. Томсон и др. В настоящее
время эту идею возрождают английские астрофизики Ф. Хойл и С.
Викремасинг. Радиационную панспермию критиковали на том
основании, что при длительной миграции по космосу споры бактерий
должны получать дозы космических излучений, заведомо губительные
для них. Сам же космический вакуум, как считалось, не препятствует
пребыванию спор бактерий при температуре, близкой к абсолютному
нулю, ибо в этих условиях они находятся в состоянии заторможенной
жизнедеятельности (анабиоза) и оживают, лишь попав на Землю.
НАПРАВЛЕННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.
В 1973 году известный английский физик Ф. Крик и
американский биохимик Л. Оргел выдвинули
предположение, что происхождение жизни на Земле следствие целенаправленной деятельности внеземной
цивилизации, существовавшей задолго до образования
нашей планеты и с помощью космического аппарата
пославшей на Землю "семена" жизни. По их мнению,
один из аргументов в пользу космического
происхождения земной жизни - наличие во всех ее
формах редких для Земли металлов (в частности,
молибдена). В качестве другого аргумента использована
универсальность генетического кода для всего живого на
Земле. Поскольку теории, объясняющей возникновение
генетического кода, еще не существует, авторы
постулировали происхождение всех форм жизни от
одного-единственного микроорганизма, привезенного на
Землю из космоса. Однако серьезных доводов в пользу
посещений Земли инопланетянами в настоящее время
нет. Вот почему ни доказать, ни опровергнуть эту теорию
пока практически нельзя.
ОБРАТНАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ПАНСПЕРМИЯ
Интересное следствие направленной панспермии - теория
обратной направленной панспермии, впервые также
сформулированная Криком и Оргелом и получившая более
полное развитие в работах американских ученых М. Меотнера и
Дж. Матлоф-фа. Суть ее заключается в отправке земного
генетического материала на планетные системы других звездмишеней. Основная предпосылка этого проекта, как считают его
авторы, необходимость сохранить уникальный земной
генетический материал, поскольку существует угроза
термоядерной катастрофы на Земле. Согласно проекту,
специализированные космические аппараты, использующие в
качестве двигателей солнечный "парус", будут направляться с
околосветными скоростями к выбранным заранее звездаммишеням и нести до 10 кг полезного груза каждый. Такая
"посылка" будет содержать различных земные
микроорганизмы , находящихся во время полета в состоянии
анабиоза. Если каждый микроорганизм весит около 10~12 г, то
в сумме они составят 1 кг. Остальная масса пойдет на создание
радиационной защиты микроорганизмов от космических
излучений (пленки алюминия, хрома и других металлов
толщиной 1000 А). Экспедиции продлятся в среднем 1 млн. лет.
По мнению американского ученого М. Авернера и других,
синезеленые водоросли или штамм, сочетающий необходимые
характеристики нескольких видов водорослей, могли бы,
вероятно, успешно размножаться на Марсе. Подготовительная
стадия "исправления" климата на Марсе с помощью земных
микроорганизмов схематически представляется в следующем
виде. Сначала на Марс должны быть направлены такие
микроорганизмы, которые, питаясь неорганическими
веществами грунта и обосновавшись в его подповерхностном
слое, способствовали бы созданию органической биомассы.
Вслед за ними на Марс будут доставлены микроорганизмы, чья
жизнедеятельность обеспечит выработку аммиака и других
малых газовых добавок к атмосфере планеты. Все это должно
привести к усилению "парникового" эффекта в атмосфере и
повышению температуры до плюсовой, при которой вода на
поверхности планеты сможет устойчиво существовать в
жидком состоянии.
Когда в результате жизнедеятельности микроорганизмов
условия на планете приблизятся к земным, на Марс можно
будет направить сине-зеленые водоросли, лишайники и те
растения, которые помогут сформировать кислород, а затем и
защитный озонный слой в атмосфере.
По мнению американских ученых, благодаря веществу под названием формальдегид
астероиды смогли "принести" на Землю углерод, водород и кислород. По версии
ученых из Института Карнеги (США) формальдегид стал одним из основных
компонентов в формировании астероидов и комет, которые и "принесли" на Землю
органический материал, необходимый для возникновения жизни (углерод, водород и
кислород).
Формальдегид - это газообразное бесцветное вещество. Во время его растворения в
воде и метиловом спирте получается жидкость под названием формалин, которая
широко используется в промышленности. Формальдегид является токсичным
веществом, его молекулы крайне неустойчивы, однако в космосе эта молекула имеет
большую устойчивость.
Исследователи поставили эксперимент, в ходе которого синтезировали ряд
органических веществ на основе формальдегида, входящих в состав метеоритов.
Полученная в результате опытов субстанция оказалась близка по своему
химическому составу содержимому метеоритов.
Авторы работы предлагают такую гипотезу: раньше Земля находилась в
расплавленном состоянии, и все необходимые элементы (водород, вода, углерод),
попадая на ее поверхность, сразу же исчезали в космосе. Возможно, что органическое
вещество на основе формальдегида смогло преодолеть высокие температуры на
нашей планете и таким образом осталось "нетронутым".
Для проверки своей гипотезы исследователи нагрели полученное на основе
формальдегида органическое вещество до 1400 градусов по Цельсию, и оно осталась
невредимым. Интересно, что другие полимеры на основе углерода не выдерживали
таких высоких температур.
Одним из современных апостолов гипотезы внеземного
происхождения жизни является известный английский
ученый, лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Крик. Вместе с
американским исследователем Лесли Оргелом Крик
опубликовал статью, озаглавленную «Управляемая
панспермия». По мнению авторов, «некая примитивная форма
жизни была сознательно занесена на Землю другой
цивилизацией». Если люди на Земле способны занести жизнь
на другие планеты, почему бы не допустить, что сама жизнь на
Земле есть продукт транспорта другой развитой цивилизации,
которая существовала до нас за 4 млрд. лет. Интересно, не
правда ли? После американских исследований Марса по
программе «Викинг» по обнаружению жизни на этой планете
(абсолютно никаких следов жизни не было обнаружено)
известный американский писатель, автор научнофантастических произведений, Рэй Бредбери остроумно писал:
«Все-таки следует принять, что отныне на Марсе есть жизнь,
та, которую человек донес до Марса, и теперь на Марсе есть
наша жизнь!»
Гипотеза
панспермии
5. Биохимическая
эволюция
В 1923 г. Советский биохимик А.И. Опарин, исходя из
теоретических соображений, высказал мнение, что
органические вещества, белки и углеводы, могли
создаваться в океане из более простых соединений ,
например из аминокислот.
Энергию для этих процессов поставляла интенсивная
солнечная радиация, главным образом
ультрафиолетовое излучение, падавшее на Землю до
того, как образовался слой озона, который стал
задерживать большую ее часть.
Так в океанах постепенно накопились органические
вещества и образовался «первичный бульон», в
котором могла возникнуть жизнь.
Американский химик Стенли Миллер стремился доказать на
опыте, что миллиарды лет назад в неживой среде было
возможно ‛случайное‛ образование аминокислот,
являющихся строительным материалом белка. В своем
опыте Миллер использовал газовую смесь,
состоящую из аммиака, метана, водорода и
водяного пара (по предположению Миллера, эта
смесь преобладала в первичной атмосфере
Земли). Так как эти газы не могли вступить в реакцию в
естественных условиях, он пропускал через них
электрический ток , имитируя грозовые разряды, от
которых, как предполагалось, была получена энергия в
ранней атмосфере. При температуре 1000С смесь кипятилась
в течении недели, систематично подвергаясь воздействию
электрических разрядов. Проведенный в конце недели
анализ показал, что из двадцати аминокислот,
составляющих основу любого белка, образовались три вида
аминокислот .
Стенли Миллер проводит опыты по
воспроизведению аминокислот
Опарин полагал, что решающая роль в
превращении неживого в живое принадлежала
белкам. Благодаря амфотерности белковых
молекул они способны к образованию коллоидных
гидрофильных комплексов -притягивают к себе
молекулы воды, создающие вокруг них оболочку.
Слияние таких комплексов друг с другом приводит
к отделению коллоидов от водной среды - процесс,
называемый коацервацией (от лат. coacervus сгусток или куча).
Богатые коллоидами коацерваты, возможно, были
способны обмениваться с окружающей средой
веществами и избирательно накапливать
различные соединения, в особенности
кристаллоиды.
Предполагается, что в самих коацерватах входящие
в их состав вещества вступали в дальнейшие
химические реакции; при этом происходило
поглощение коацерватами ионов металлов и
образование ферментов. На границе между
коацерватами и внешней средой выстраивались
молекулы липидов (сложные углеводороды), что
приводило к образованию примитивной клеточной
мембраны, обеспечивавшей концерватам
стабильность. В результате могла возникнуть
примитивная клетка.
Такая предположительная последовательность
событий должна была привести к возникновению
примитивного самовоспроизводящегося
гетеротрофного организма, питавшегося
органическими веществами первичного бульона.
Академик А.И. Опарин
Абиогенные аминокислоты - это аминокислоты , полученные
в условиях , воспроизводящих условия первобытной Земли , то
есть вне живых организмов.
Полипептиды — молекулы, в состав которых входит около десяти
аминокислот.
Соединения, содержащие более ста аминокислотных остатков,
называются белками
Ферме́нты или энзи́ мы—белковые молекулы или их комплексы,
ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых
организмах.
А.И. Опарин наблюдал, как в растворах полипептидов, полисахаридов, РНК и
других высокомолекулярных соединений при определенных условиях
образуются сгустки объемом от 10-8 степени до 10-6 степени куб.см. Эти
сгустки называются коацерватными каплями, или коацерватами. Вокруг
капель имеется граница раздела, хорошо видимая в микроскоп. Коацерваты
способны адсорбировать различные вещества. В них осмотически могут
поступать из окружающей среды химические соединения и идти синтез
новых соединений. Под действием механических сил коацерватные капли
дробятся. Но коацерваты - еще не живые существа. Это лишь простейшие
модели пробионтов, проявляющие лишь внешнее сходство с такими
свойствами живого, как рост и обмен веществ с окружающей средой.
Кле́тка — элементарная единица строения и
жизнедеятельности всех живых организмов (кроме
вирусов, о которых нередко говорят как о
неклеточных формах жизни), обладающая
собственным обменом веществ, способная к
самостоятельному существованию,
самовоспроизведению и развитию. Все живые
организмы либо, как многоклеточные животные,
растения и грибы, состоят из множества клеток,
либо, как многие простейшие и бактерии, являются
одноклеточными организмами. Раздел биологии,
занимающийся изучением строения и
жизнедеятельности клеток, получил название
цитологии. В последнее время принято также
говорить о биологии клетки, или клеточной
биологии
Клетка растений
Молекулярный состав клетки
Соединения
Неорганические
Вода
70—80 %
Минеральные
1,0—1,5 %
соли
Органические
Белки
Углеводы
Жиры
Нуклеиновые
кислоты
АТФ, соли и
др. вещества
10—20 %
0,2—2,0 %
1—5 %
1,0—2,0 %
0,1—
Суть теории Опарина заключается в следующем:
На стыке моря, суши и воздуха создавались благоприятные условия для образования
сложных органических соединений. В концентрированных растворах белков,
нуклеиновых кислот могут образовываться сгустки подобно водным растворам
желатина. А. И. Опарин назвал эти сгустки коацерватными каплями или
коацерватами.
Коацерваты – это обособленные в растворе органические
многомолекулярные структуры. Это еще не живые существа. Их возникновение
рассматривают как стадию развития преджизни. Наиболее важным этапом в
происхождении жизни было возникновение механизма воспроизведения себе
подобных и наследования свойств предыдущих поколений. Это стало возможным
благодаря образованию сложных комплексов нуклеиновых кислот и белков.
Нуклеиновые кислоты, способные к самовоспроизведению, стали
контролировать синтез белков, определяя в них порядок аминокислот. А
белки – ферменты осуществляли процесс создания новых копий
нуклеиновых кислот. Так возникло главное свойство, характерное для
жизни – способность к воспроизведению подобных себе молекул.
Сильная стороны абиогенетической гипотезы – её эволюционный характер, жизнь –
закономерный этап эволюции материи и возможность экспериментальной
проверки основных положений гипотезы.
У теории Опарина имеются существенные
недостатки – она не объясняла механизма
возникновения из коацерватов
полноценной клетки и их способности к
самовоспроизведению. Существует и ряд
других проблем – каким образом
аминокислоты без участия ферментов
могли образовать белковые структуры, как
образовались первые ферменты и т.д. Для
объяснения этих моментов теория
модифицировалась, и этот процесс
продолжается до сегодняшнего дня.
6.Современный
взгляд на
возникновение
жизни.
Элементарными «кирпичиками» живого являются такие
химические элементы как углерод, кислород, азот и водород.
В живой клетке по весу содержится 70 процентов кислорода,
17 процентов углерода, 10 процентов водорода, 3 процента
азота, затем идут фосфор, калий, хлор, сера, кальций, натрий,
магний, железо. Первичная атмосфера Земли содержала
метан, аммиак, водяной пар и водород. По мнению ученых,
содержащие азот и углерод вещества возникли в
расплавленных глубинах Земли и выносились на поверхность
при вулканической деятельности
Первый шаг на пути к возникновению жизни заключается в
образовании органических веществ из неорганических. Из
сравнительно небольшого числа соединений , содержащихся
в условиях первичной Земли , возникли простые
органические вещества – аминокислоты , нуклеиды и.т.д. и
образовали «первичный бульон» гидросферы.
Второй шаг в возникновении соединений связан с возникновением в
первичном океане Земли упорядоченных сложных веществ – биополимеров:
нуклеиновых кислот, белков. Как осуществлялось формирование
биополимеров?
Сравнительно несложные органические соединения начали объединяться в
крупные биологические молекулы. Образовались ферменты – белковые
вещества-катализаторы, которые способствуют возникновению или распаду
молекул. В результате активности ферментов возникли важнейшие
«первоэлементы жизни» — нуклеиновые кислоты, сложные полимерные
вещества. Мономеры в нуклеиновых клетках расположены таким
образом, что несут определенную информацию, код, заключающийся
в том, что каждой аминокислоте, входящей в белок, соответствует
определенный набор из трех нуклеотидов, так называемый триплет
нуклеиновой кислоты. На основе нуклеиновых кислот уже могут строиться
белки и происходить обмен с внешней средой веществом и энергией.
Эта стадия, по-видимому, была отправной,
переломной в возникновении жизни на Земле.
Молекулы нуклеиновых кислот приобрели свойства
самовоспроизведения себе подобных, стали
управлять процессом образования белковых
веществ.
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Биополимеры, состоящие из остатков фосфорной кислоты, сахаров и азотистых
оснований (пуринов и пиримидинов). Имеют фундаментальное биологическое значение,
поскольку содержат в закодированном виде всю генетическую информацию любого
живого организма, от человека до бактерий и вирусов, передаваемую от одного
поколения другому. Нуклеиновые кислоты были впервые выделены из клеток гноя человека
и спермы лосося швейцарским врачом и биохимиком Ф.Мишером между 1869 году.
Впоследствии было установлено, что существует два типа нуклеиновых
кислот: рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК), однако их
функции долго оставались неизвестными. В 1945 микробиолог О.Эвери из
Рокфеллеровского института в Нью-Йорке сделал важное открытие: он показал, что
способность к генетической трансформации обусловлена переносом ДНК из одной клетки в
другую, а следовательно, генетический материал представляет собой ДНК. В 1940-1950 Дж.
Бидл и Э. Тейтум из Станфордского университета (шт. Калифорния) обнаружили, что синтез
белков, в частности ферментов, контролируется специфическими генами. В 1942 Т.Касперсон
в Швеции и Ж.Браше в Бельгии открыли, что нуклеиновых кислот особенно много в клетках,
активно синтезирующих белки. Все эти данные наводили на мысль, что
генетический материал - это нуклеиновая кислота и что она
участвует в синтезе белков. Однако в то время многие полагали, что молекулы
нуклеиновых кислот, несмотря на их большую длину, имеют слишком простую периодически
повторяющуюся структуру, чтобы нести достаточно информации и служить генетическим
материалом. Но в конце 1940-х годов Э. Чаргафф в США и Дж. Уайатт в Канаде, используя
метод распределительной хроматографии на бумаге, показали, что структура ДНК не столь
проста и эта молекула может служить носителем генетической информации.
Тела всех растений и животных состоят из основных единиц жизни – клеток.
Живое содержание клетки – протоплазма. Современные ученые пришли к
выводу, что первые организмы на Земле были одноклеточными
прокариотами – организмами, лишенными ядра («карио» — в переводе с
греческого «ядро»). По своему строению они напоминают ныне бактерии или
сине-зеленые водоросли.
Для существования первых «живых» молекул, прокариотов необходим, как
для всего живого, приток энергии извне. Каждая клетка – маленькая
«энергетическая станция». Непосредственным источником энергии для
клеток служит аденозинтрифосфорная кислота и другие соединения,
содержащие фосфор. Энергию клетки получают с пищей, они способны не
только тратить, но и запасать энергию .
Приблизительно 2 млрд. лет тому назад в живых клетках появилось ядро. Из
прокариотов возникли эукариоты – одноклеточные организмы с ядром. Их на
Земле насчитывается 25—30 видов. Самые простые из них – амебы. У
эукариотов существует в клетке оформленное ядро с веществом,
содержащим код синтеза белка. Приблизительно к этому времени наметился
«выбор» растительного или животного образа жизни. Основное различие
этих образов жизни связано со способом питания, с возникновением такого
важного для жизни на Земле процесса, как фотосинтез. Фотосинтез
заключается в создании органических веществ, например, сахаров, из
углекислоты и воды при использовании энергии света. Благодаря
фотосинтезу растения вырабатывают органические вещества, за счет
которого происходит наращивание массы растений.
Эукариоты
- организмы, клетки которых содержат оформленные ядра. К
эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные
и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие. Эукариоты, в отличие от
прокариот, обладают ограниченными мембраной клеточными
органоидами - хлоропластами, митохондриями.
1. Предковые прокариотические клетки.
2. Предэукариотическая клетка с обособленным ядром.
3. Аэробная бактерия (предшественник митохондрии).
4. Цианобактерия (предшественник хлоропласта).
5. Ядро.
6. Митохондрия.
7. Хлоропласт
Схема возникновения животного и
растительного мира
Заключение.
Теория эволюции дает возможность понять оптимальную стратегию
взаимоотношения человека и окружающей живой природы, позволяет
ставить вопрос о разработке принципов управляемой эволюции. Отдельные
элементы такой управляемой эволюции уже сегодня просматриваются,
например, в попытках не простого промыслового использования, а
хозяйственного управления эволюцией отдельных видов животных и
растений.
Изучение процессов эволюции важно для охраны окружающей среды.
Человек, вторгаясь в природу, еще не научился предвидеть и предупреждать
нежелательные последствия своего вмешательства. Человек использует для
борьбы с вредителями гексахлоран, ртутные препараты и многие другие
ядовитые вещества. Это немедленно ведет к эволюционному «ответу»
природы – возникновению устойчивых к пестицидам раснасекомых,
«суперкрыс», устойчивых к антикоагулянтам и т. п.
Часто таким же катастрофическим становится промышленное загрязнение.
Миллионы тонн стиральных порошков, попадая в сточные воды, убивают
высшие организмы и вызывают невиданное прежде развитие цианей и
некоторых микроорганизмов. Эволюция в этих случаях приобретает
уродливые формы, и не исключено, что в будущем человечество столкнется
с неожиданной «эволюционной угрозой» со стороны каких-нибудь
суперустойчивых к промышленным загрязнениям микроорганизмов,
бактерии и цианей, которые смогут изменить облик нашей планеты в
нежелательном направлении.
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
201
Размер файла
2 157 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа