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