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.
Красное море выделяется среди других водоемов Северного полушария своим биоразнообразием. Рыб притягивают кораллы, которые растянулись вдоль восточного побережья. Какие же виды рыб можно повстречать в водах Красного моря?...
09 05 2024 16:55:53
Рога снежных бapaнов имеют интересные завитки. У самцов более крупные и изогнутые рога, чем у самок, а их вес равен около 15 килограмм......
08 05 2024 23:44:43
ОТВЕТ: Река Амaзoнка и ее главные притоки протекают через следующие страны Южной Америки......
07 05 2024 7:43:20
ОТВЕТ: По данным National Geographic, средний показатель продолжительности жизни жирафа в дикой природе составляет около......
06 05 2024 20:44:27
Рейтинги наиболее смышлёных пород кошек по данным разных исследований разнятся. Тем не менее кое-что общее есть. В большинстве ТОПов самых умных кошек упоминаются следующие породы....
05 05 2024 16:32:40
Слово «бухта» слышал каждый, однако не все понимают его значение. Чем же бухта отличается от других водных географических объектов?...
04 05 2024 19:16:20
Малина - это 100% безвредная и полезная ягода для вашего друга-хомячка. Как и в случае со всеми другими фруктами, подходящими для хомяков, не забудьте тщательно вымыть и ополоснуть малину, прежде чем подавать ее своему питомцу....
03 05 2024 20:23:10
Водоплавающие птицы не состоят в отдельном отряде. Они сильно различаются между собой размерами и внешним видом, но имеют схожие адаптационные особенности к жизни на воде....
02 05 2024 5:58:30
В этой статье описаны различные виды деятельности человека, которые изменили и продолжают влиять на природу нашей планеты....
01 05 2024 0:40:19
ОТВЕТ: В то время как дикие кошки, такие как всем известный гепард, который может достигать невероятной скорости 110 км в час, домашние кошки способны бегать......
30 04 2024 12:43:33
Человека повсюду окружает природа. Иногда мы настолько привыкаем к окружающему миру, что перестаем замечать все самое прекрасное - созданное природой....
29 04 2024 21:56:51
В стихотворении «Унылая пора, очей очарованье» Александр Сергеевич рассуждает о временах года и приходит к выводу, что конец октября для него идеален по всем параметрам....
28 04 2024 3:57:31
Огромные, зубастые и голодные динозавры не появились не с того ни с сего в один из весенних деньков около 230 миллионов лет назад....
27 04 2024 7:16:52
Должны ли крысы питаться мясом? Есть ли в нем какие-либо преимущества или недостатки? Мы решил провести небольшое исследование и поделиться с вами в этой статье....
26 04 2024 14:26:24
Многие мои одноклассники имеют в качестве четвероногих друзей разных животных. У кого-то собака, у подружек кошки, а друга черепаха и морская свинка. Мне тоже всегда хотелось иметь какое-нибудь животное дома....
25 04 2024 18:56:17
Перед нами картина художника Александра Михайловича Герасимова «После дождя». Хотя она была написана за короткое время, примерно за три часа, все же стала удачной работой живописца. Он ее считал своей любимой картиной....
24 04 2024 23:35:10
Далеко не все грибы являются съедобными и полезными для нашего организма, многие из них- несъедобные или даже ядовитые. Несъедобными грибами считаются те грибы, которые имеют плохие вкусовые хаpaктеристики или же при употрeблении в пищу человеком могут вызвать отравление, а в некоторых случаях даже cмepть....
23 04 2024 14:27:35
В акватории Тихого океана есть множество морей, заливов и проливов. О последних и пойдет речь в этой статье....
22 04 2024 8:38:44
Стихотворение «Туча» принадлежит поздней лирике автора. Появилось в 1835 году. В тот период Александр Сергеевич уже отошел от романтических традиций и восторженной пейзажной лирики....
21 04 2024 13:51:10
Вот список из 10 самых маленьких пород кошек в мире с названиями, фото и кратким описанием....
20 04 2024 15:29:19
В XV веке европейцы стали активно исследовать планету, и в результате им удалось убрать с карты мира почти все «белые пятна». Этот период известен в истории как эпоха Великих географических открытий....
19 04 2024 21:56:31
Всеядность - это способ получения энергии и питательных веществ путем потрeбления пищи животного и растительного происхождения....
18 04 2024 12:26:40
Крайние географические точки континента известны своей красотой, и некоторые из них постоянно привлекают туристов....
17 04 2024 21:41:26
Сочинение-описание двух работ известных художников Ксении Успенской-Кологривовой и О. В. Поповича с одинаковым названием «Не взяли на рыбалку»....
16 04 2024 15:58:37
Золото - древний, один из самых редких, благородный металл желтого цвета, который люди стали добывать в эпоху неолита. Человечество начало использовать золото еще до нашей эры....
15 04 2024 1:41:44
Могут ли крысы есть яблоки? И если да, то какие меры предосторожности следует предпринять? Может, нужно очистить кожуру? На все эти и многие другие вопросы мы ответим ниже....
14 04 2024 19:29:48
ОТВЕТ: По данным PBS, средние показатели продолжительности жизни акул находятся на отметке......
13 04 2024 22:29:49
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....
12 04 2024 1:57:49
Италия находится на материке Евразия. Она занимает территорию Апеннинского полуострова, а потому относится к Южной Европе....
11 04 2024 19:25:39
Выбор имени – одна из сложных задач, встающих перед хозяевами. И если вы всё ещё раздумываете о том, как назвать крысу – дeвoчку, то эта статья специально для вас....
10 04 2024 6:21:54
Считается, что Япония находится в Евразии. Она занимает Японские архипелаг, который относят к Восточной Азии....
09 04 2024 3:38:54
Представляем вашему вниманию подборку красивых картинок и фото домашних животных с названиями для детей. Цветные иллюстрации помогут малышу ознакомится с различными домашними зверюшками....
08 04 2024 0:28:13
ОТВЕТ: Естественная среда обитания пираний включает реки......
07 04 2024 9:34:18
Бирманская кошка, или священная бирма - это порода домашних кошек, с пойнтовым окрасом и белыми лапками. Она отличается покорным и спокойным хаpaктером, и с удовольствием будет повсюду следовать за своим владельцем....
06 04 2024 16:15:18
В этой статье мы собрали список из десяти самых красивых пород кошек, чтобы облегчить выбор всем тем, кто подумывает обзавестись пушистым четвероногим другом....
05 04 2024 14:31:13
Систематика растений занимается классификацией растений по определенным установленным правилам. Таксономию растений можно определить как раздел ботаники, который занимается хаpaктеристикой, идентификацией, классификацией и номенклатурой растений на основе их сходств и различий....
04 04 2024 7:50:32
Расскажем о редких растениях, занесенных в региональную Красную книгу....
03 04 2024 14:47:31
Туман - это мельчайшие капельки воды или кристаллы льда, которые скапливаются в виде облака над поверхностью земли и уменьшают видимость. Это...
02 04 2024 0:14:29
В этой статье рассмотрим некоторые примеры растительноядных животных, главным образом млекопитающих, а также их рацион....
01 04 2024 16:44:24
Митоз - процесс деления клеток, при котором хромосомы из ядра материнской клетки равномерно распределены между двумя новыми клетками....
31 03 2024 3:53:58
Рельеф дна Индийского океана невероятно разнообразен, здесь есть и огромные вершины, и глубочайшие впадины, горные системы, образующие вершинами острова, и необъятные равнины....
30 03 2024 8:19:47
Землетрясением называют подземные толчки и относительно быстрые колебания земной коры. Эти явления изучает наука сейсмология....
29 03 2024 7:33:44
В этой статье, вы откроете для себя 10 основных фактов о совах, начиная с того, как охотятся эти хищные птицы и на сколько они действительно умны....
28 03 2024 12:13:14
Нередко самые красивые, «райские» птички в размерах едва достигают 10 см и весят всего 5-10 грамм! Если составить рейтинг самых маленьких видов птиц, то получится список, охватывающий обитателей самых разных стран и континентов....
27 03 2024 21:49:46
Полосатый варан (Varanus salvator) - большая ящерица, принадлежащая к роду вараны (Varanus), обитающая на территории Южной и Юго-Восточной Азии....
26 03 2024 22:58:10
Планеты-гиганты Солнечной системы также именуемые внешними планетами, включают Юпитер, Нептун, Уран и Сатурн....
25 03 2024 4:32:40
Несмотря на схожие хаpaктеристики животных и растительных клеток, они также имею множество различий, которые рассмотрены в этой статье....
24 03 2024 18:13:13
Суматрaнcкие носороги являются самыми маленькими из всех видов и единственными азиатскими носорогами, обладающими двумя рогами. Их тело покрыто длинной шерстью...
23 03 2024 5:57:11
Ключевая причина извержения заключается в том, что в недрах Земли находится жидкое вещество – магма. Она испытывает сильное давление со стороны земной коры, и в результате сама в ответ давит на земную кору и пытается выбраться наружу....
22 03 2024 18:10:18
Приматы - один из наиболее разнообразных отрядов млекопитающих, после грызунов (Rodentia) и рукокрылых (Chiroptera), который насчитывает 300 (или более) видов....
21 03 2024 6:35:43
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