22. Эволюционные идеи в химии. Три основных направления исследований.

Эволюционная химия зародилась в 1950 - 1960 гг.  

И. Берцелиус, шведский химик (1779-1848 г.): основа химии живого - каталитические химические реакции, т.е. биокатализ.

А. Е. Арбузов, русский химик, (1877-1968 г.): «Подражание живой природе есть химизм будущего!»

Основная цель эволюционной химии: использование принципов, заложенных эволюцией в химизм живой природы, для развития химической науки и технологии.

Одна из задач эволюционной химии: понять, как из неорганической материи возникает жизнь.

Основные направления эволюционной химии

1. Исследование ферментов и раскрытие тонких механизмов их действия.

Луи Пастер XIX век - идея о ведущей роли ферментов в процессе жизнедеятельности.

Ферменты — это белковые молекулы, синтезируемые живыми клетками, биологические катализаторы.

2. Функциональный подход.

Детальное изучение химической эволюции, т.е. самопроизвольного, без участия человека, синтеза новых химических соединений.

В 1960 г. открыто явление самосовершенствования катализаторов в ходе реакции.

3. Субстратный подход.

Исследование химического естественного отбора веществ: К участию в живой материи природа отобрала ограниченный набор элементов и соединений.

В основе живых систем (97,4%) только 6 из 112 химических элементов – органогены:

углерод (С), водород (Н), кислород (О),

азот (N), фосфор (Р), cepa (S).

Признаки «естественного отбора» элементов:

а) способность образовывать прочные, энергоемкие химические связи,

б) связи должны быть лабильными, т.е. перестраиваемыми, изменчивыми.

Из более 170 аминокислот в составе белка 20.

23. Эволюционные идеи в биологии. Концепции происхождения жизни на Земле.

Шесть концепций происхождения жизни

1. Креационизм.

Креационизм (от лат. creatio, род. п. creationis — творение) — теологическая и мировоззренческая концепция, в рамках которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом.

2. Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества.

Луи Пастер, французский биолог, ХIX век – невозможность самозарождения простых организмов (пастеризация).

3. Концепция стационарного состояния жизни.

Сторонники вечного существования жизни считают, что на вечно существующей Земле некоторые виды вынуждены были вымереть или резко изменить численность в тех или иных местах планеты из-за изменения внешних условий. Четкой концепции на этом пути не выработано, поскольку в палеонтологической летописи Земли есть некоторые разрывы и неясности.

3. Концепция случайного однократного зарождения жизни.

Герман Миллер, американский генетик (1890-1967 г.) гипотеза случайного возникновения молекулы живого в результате взаимодействия простейших веществ.

5. Концепция панспермии.

Г. Рихтер, немецкий врач в 1865 г. выдвинул гипотезу о занесении живых существ на Землю из Космоса.

С. Аррениус, шведский химик, 1908 г. – зародыши жизни вечно существуют во Вселенной, движутся под влиянием космических лучей и оседают на поверхности планет.

Джеймс Джинс, английский астрофизик (1877-1946 г.): «жизнь — это плесень, возникающая на поверхности небесных тел».

Майо Гринберг, голландский профессор : «Жизнь на Землю занесли кометы. Это в их газовых хвостах зародились первые живые клетки».

Гринберг воспроизвел в своей лаборатории «кометные условия» и получил сложные органические соединения.

6. Концепция биохимической эволюции.

Химическая эволюция или пребиотическая эволюция — первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические, пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу развертывания процессов самоорганизации, свойственных всем относительно сложным системам, которыми бесспорно являются все углерод-содержащие молекулы.

Рассматривая проблему возникновения жизни естественным путем, ученые выделяют три основных этапа предположительного перехода от "неживого" к "живому":

• этап синтеза исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы и состояния поверхности ранней Земли;

• этап формирования в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липоидов, углеводородов;

• самоорганизация сложных органических соединений, возникновение на их основе и эволюционное совершенствование процессов обмена веществом и воспроизводства органических структур данного состава, завершающееся образованием простейшей клетки.