Теория Опарина — Холдейна

В 1924 годубудущийакадемикОпаринопубликовал статью «Происхождение жизни», которая в 1938 году была переведена на английский и возродила интерес к теориисамозарождения. Опарин предположил, что в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышеннойконцентрации, которые относительно отделены отвнешней средыи могут поддерживать обмен с ней. Он назвал ихКоацерватные капли, или простокоацерваты.

Согласно его теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:

• Возникновение органических веществ

• Возникновение белков

• Возникновение белковых тел

Астрономические исследования показывают, что как звёзды, так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. Наряду сметалламии их оксидами в нём содержалисьводород,аммиак, вода и простейшийуглеводород—метан.

Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента появления первичного океана(бульона). В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнениямолекулмогли образоваться более сложные органические вещества, а именноуглеводы.

Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты, но и другие органические вещества.^[2][3]Согласно теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образованиекоацерватныхкапель. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала чёткие границы и отделяла молекулу от окружающегораствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты.

Коацерватные капли также могли возникать при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под оптическим микроскопом капли.

Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении в коацерватные капли различных катализаторов(в том числе иферментов) в них происходили различныереакции, в частности полимеризация поступающих из внешней средымономеров. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты могли расти,размножаться, осуществлятьобмен веществ.

Далее коацерватные капли подвергались естественному отбору, что обеспечило их эволюцию.

Подобные взгляды также высказывал британский биолог Джон Холдейн.

Проверил теорию Стэнли Миллерв 1953 году вэксперименте Миллера — Юри. Он поместил смесь H₂O, NH₃, CH₄, CO₂, CO в замкнутый сосуд и стал пропускать через неё электрические разряды (при температуре 80°С). Оказалось, что образуются аминокислоты^[4]. Позднее в разных условиях были получены другие сахара и нуклеотиды^[2]. Он сделал вывод, что эволюция может произойти при фазовообособленном состоянии из раствора (коацерватов). Однако, такая система не может сама себя воспроизводить.

Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путём случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. Однако, было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путем, и они могли вступить всимбиозс «живыми растворами» — колониями самовоспроизводящихся молекулРНК, среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назватьорганизмом

29 билет БИОСФЕРА.НООСФЕРА

Биосфе́ра(отдр.-греч.βιος— жизнь иσφαῖρα— сфера, шар) — оболочкаЗемли, заселённая живымиорганизмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальнаяэкосистемаЗемли.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».

Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламаркв начале XIX в. впервые предложил по сути дела концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологомЭдуардом Зюссомв1875 году^[1].

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Существует и другое, более широкое определение: Биосфера — область распространения жизнина космическом теле. При том, что существованиежизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутникаЮпитераЕвропы.

Ноосфе́ра(греч.νόος—разумиσφαῖρα—шар) —сфераразума; сфера взаимодействияобществаиприроды, в границах которойразумнаячеловеческаядеятельностьстановится определяющим факторомразвития(эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «биосфера», «биотехносфера»)^[1].

Ноосфера — предположительно новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитиемобщества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы. СогласноВ. И. Вернадскому,«в биосфере существует великая геологическая, быть может, космическая сила, планетное действие которой обычно не принимается во внимание в представлениях о космосе… Эта сила естьразумчеловека, устремленная и организованнаяволяего как существа общественного»^[1].

30 билет ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТЕОРИЯ ДАРВИНА

Эволюционная теория Дарвина – учение согласно основной движущей силой эволюции является естественный отбор. Суть эволюционной теории по Дарвину состоит в реализации целенаправленного процесса размножения – уничтожения. При размножении возникают новые живые организмы, при уничтожении они гибнут и удаляются из процесса в соответствии с правилами естественного отбора. Элементарной единицей эволюции является не отдельная особь, а популяция.

Движущими силами эволюции являются: наследственность и изменчивость, борьба за существование и естественный отбор.

Эволюционная теория Дарвина в настоящей момент является основной концепцией теории эволюции и разделяется большинством биологов, хотя и не всеми. Ее идеи используются в эволюционном моделировании и при реализации генетических алгоритмов, методы которых, в свою очередь, используются при автоматизации параметрического и структурно-параметрического синтеза.

31 билет СИНТЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ

В 1930—1940-е годы быстро произошел широкий синтез генетики и дарвинизма. Генетические идеи проникли в систематику, палеонтологию, эмбриологию, биогеографию. Термин «современный» или «эволюционный синтез» происходит из названия книги Дж. Хаксли «Evolution: The Modern synthesis» (1942). Выражение «синтетическая теория эволюции» в точном приложении к данной теории впервые было использованоДж. Симпсономв 1949 году.

Синтетическая теория эволюции(такжесовременный эволюционный синтез) — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего,генетикиидарвинизма. СТЭ также опирается напалеонтологию,систематику, молекулярную биологию и другие

32 билет КЛЕТКА.ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

Кле́тка— элементарная единица строения и жизнедеятельности всехживыхорганизмов(кромевирусов, 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 многоклеточныеживотные,растенияигрибы, состоят из множества клеток, либо, как многиепростейшиеибактерии, являютсяодноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил названиецитологии. В последнее время принято также говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.

Химический состав клетки

1 группа (до 98 %) (органогены)

• Углерод

• Водород

• Кислород

• Азот

• Фосфор

2 группа (1,5—2 %) (макроэлементы)

• Калий

• Натрий

• Кальций

• Магний

• Хлор

• Железо

3 группа (>0,01 %) (микроэлементы)

• Цинк

• Марганец

• Медь

• Фтор

• Йод

• Кобальт

• Молибден

4 группа (>0,00001 %) (ультрамикроэлементы)

• Уран

• Радий

• Золото