Происхождение жизни на Земле Концепции возникновения жизни

Происхождение жизни на Земле

Концепции возникновения жизни • • • 1) креационизм – божественное сотворение живого; 2) концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества (ее придерживался еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы); 3) концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда; 4) концепция панспермии – внеземного происхождения жизни; 5) концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам. У этой концепции в историческом прошлом два варианта: первый: происхождение жизни – результат случайного образования единичной «живой молекулы» , в строении которой был заложен весь план дальнейшего развития живого. второй: происхождение жизни – результат закономерной эволюции материи. Ни одна из концепций (за исключением креационизма) вплоть до XIX века не смогла сформировать единую биологическую картину мира и тем самым дать приемлемое объяснение происхождению жизни. Но последние две все же наиболее популярны в 20 и 21 вв.

Концепция панспермии • Концепция панспермии, согласно которой жизнь была занесена на Землю извне, опиралась на обнаружение при изучении метеоритов и комет «предшественников живого» – органических соединений, которые возможно сыграли роль «семян» . • Впервые гипотеза была высказана в 1865 г. немецким ученым Г. Рихтером. Концепцию панспермии разделяли такие крупные ученые, как С. Аррениус, Г. Гельмгольц, В. И. Вернадский, что способствовало ее широкому распространению среди ученых. • В 1908 г. шведский химик Сванте Аррениус поддержал гипотезу происхождения жизни из космоса. Он высказал мысль, что жизнь на Земле началась тогда, когда на нашу планету из космоса попали зародыши жизни. «Частицы жизни» , носящиеся в бескрайних просторах космоса, переносимые давлением света от звезд, оседали то здесь, то там, осеменяя ту или иную планету

• • • В 20 -х гг. появилась концепция, исходящей из идеи развития живого из неживого (абиогенез), сформулированной в 20 -х гг. ХХ столетия независимо друг от друга английским биологом Дж. Холдейном (1860 -1936) и русским биохимиком А. И. Опариным (1894 -1980), вступившей в противоречие с общепринятым тогда мнением. Опарин А. И. и его соратники выступили с утверждением, что монополия биотического синтеза органических веществ характерна лишь для современной эпохи существования нашей планеты. В начале же своего существования, когда Земля была безжизненной, на ней осуществлялись абиотические синтезы углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. Совершалось постепенное усложнение этих соединений, формирование из них индивидуальных фазовообособленных систем, превращение их в протобионты, а затем и в первичные живые существа. Книга Опарина «Происхождение жизни» была опубликована еще в 1924 г. , хотя пик исследований опаринской школы приходится на 50 – 60 -е годы.

Концепция абиогенного появления жизни на Земле (два варианта) Теория А. И. Опарина (1894 -1980) Голобиоз (1924 г. ) 1. 2. Дж. Холдейн (1860 -1936) Генобиоз (1929 г. ) первична структура типа клеточной (субстратный подход) 1. первична макромолекулярная система ( «голый ген» ) с протоклетка > ген 2. В период древней Земли: функциями генетического кода РНК > белок > ДНК 3. В настоящее время: ДНК > РНК > белок * РНК присутствует во всех организмах, тогда как ДНК нет, например, в вирусах.

Биохимическая эволюция Химическая эволюция: 1. Синтез низкомолеклярных органических соединений из газов первичной атмосферы 2. Полимеризация мономеров с образованием цепей белков и нуклеиновых кислот 3. Образование фазовообособленных систем органических веществ от внешней среды мембранами Начало биологической эволюции: 4. Возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого: передача наследственных свойств, репродуктивный аппарат и т. д.

Этапы эволюции жизни на Земле Абиогенез (4, 0 – 3, 5*109 лет назад) Прокариоты –безъядерные (3, 4 * 109 лет назад) Эукариоты (1, 8 * 109 лет назад)- высшие животные и растения

Возможно, раскрыть проблему таинственного скачка от неживой материи к живой будет решена в концепции открытых каталитических систем Руденко А. П. (профессор МГУ, 1964 г. ), являющейся общей теорией химической эволюции и биогенеза. Она решает вопросы о движущих силах и механизмах эволюционного процесса, то есть о законах химической эволюции, об отборе элементов и структур и их причинной обусловленности, о высоте химической организации и иерархии химических систем как следствии эволюции.

В подтверждение возможности абиогенного синтеза разными учеными был проведен следующий эксперимент: • смесь газов + электрические разряды (молнии) + ультрафиолетовое облучение - получали сложные органические вещества, входящие в состав белков. • Миллер С. (амер. Уч. ) в 1953 г. синтезировал ряд аминокислот. • Опарин А. И. тоже синтезировал аминокислоты подобным образом. • Шрам – 1958 г. • И. Эльпинер – все 20 аминокислот синтезировал. • Д. Оро (1963 г. ) – абиогенно получил рибозу и дезоксирибозу. • С. Поннампериум (1963 г. ) – аналогичные опыты.

А. И. Опарин Алекса ндр Ива нович Опа рин (18 февраля (2 марта) 1894), Углич — 21 апреля 1980, Москва) — русский биолог и биохимик, создавший теорию возникновения жизни на Земле из абиотических компонентов, академик АН СССР, Герой Социалистического Труда (1969).

• Мир РНК — гипотетическая стадия возникновения жизни на Земле, в которую функции как хранения генетической информации, так и катализа химических реакций выполняли ансамбли молекул РНК. Впоследствии из их ассоциаций возникла современная ДНК-РНК-белковая жизнь, обособленная мембраной от внешней среды. Идея РНК мира была впервые высказана Карлом Вёзе в 1968 году, позже развита Л. Оргелем и окончательно сформулирована Уолтером Гильбертом в 1986 году.

Мир РНК 1. В начале 1980 -х гг. в лаборитории Т. Чека и С. Олтмана в США была открыта каталитическая способность РНК 2. РНК-катализаторы были названы рибозимами. 3. РНК способны создавать двойную цепочку и саморегулироваться. Таким образом, они могут существовать автономно. 4. За это открытие ученым присуждена Нобелевская премия в 1989 г.