- •Концепция современного естествознания
- •Теория относительности. Принцип относительности.
- •Гравитация влияет на течение времени.
- •Обратимые и необратимые процессы
- •[Править]Самозарождение жизни
- •[Править]Теория стационарного состояния
- •[Править]Теория Опарина — Холдейна
- •[Править]Современные научные представления
- •[Править]Генобиоз и голобиоз
- •[Править]Мир рнк как предшественник современной жизни
- •[Править]Мир полиароматических углеводородов как предшественник мира рнк
- •Альтернативные концепции Панспермия
- •Основные химические соединения клеток живых организмов.
- •Роль планеты Земля в развитии живого.
[Править]Современные научные представления
-
Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.
Основная статья: Химическая эволюция
[Править]Генобиоз и голобиоз
В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни:
Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода.
Голобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.
[Править]Мир рнк как предшественник современной жизни
Основная статья: Гипотеза мира РНК
К XXI веку теория Опарина—Холдейна, предполагающая изначальное возникновение белков, практически уступила место[3] более современной. Толчком к её разработке послужило открытиерибозимов — молекул РНК, обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК, то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков и ДНК, а прообразом их мог стать автокаталитический цикл, образованный теми самыми рибозимами, способными катализировать синтез своих собственных копий.[4]
[Править]Мир полиароматических углеводородов как предшественник мира рнк
Основная статья: Гипотеза мира полиароматических углеводородов
Гипотеза мира полиароматических углеводородов пытается ответить на вопрос, как возникли первые РНК, предлагая вариант химической эволюции от полициклических ароматических углеводородов до РНК-подобных цепочек.
Альтернативные концепции Панспермия
Основная статья: Панспермия
Согласно теории Панспермии, предложенной в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером и окончательно сформулированной шведским ученым Аррениусом в 1895 году, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа.
Фрэнсис Крик и Лесли Оргел предложили в 1973 году другой вариант — управляемую панспермию, то есть намеренное «заражение» Земли (наряду с другими планетными системами) микроорганизмами, доставленными на непилотируемых космических аппаратах развитой инопланетной цивилизацией, которая, возможно, находилась перед глобальной катастрофой или же просто надеялась произвести терраформирование других планет для будущей колонизации[5]. В пользу своей теории они привели два основных довода — универсальность генетического кода (известные другие вариации кода используются в биосфере гораздо реже и мало отличаются от универсального) и значительную роль молибдена в некоторых ферментах. Молибден — очень редкий элемент для всей Солнечной системы. По словам авторов, первоначальная цивилизация, возможно, обитала возле звезды, обогащённой молибденом.
Против возражения о том, что теория панспермии (в том числе управляемой) не решает вопрос о зарождении жизни, они выдвинули следующий аргумент: на планетах другого неизвестного нам типа вероятность зарождения жизни изначально может быть намного выше, чем на Земле, например, из-за наличия особенных минералов с высокой каталитической активностью.
В 1981 году Ф. Крик написал книгу «Life itself: its origin and nature»[6], в которой он более подробно, чем в статье, и в популярной форме излагает гипотезу управляемой панспермии.
Современные взгляды о механизме перехода от неживого к живому.
Но главный вопрос - механизм перехода от неживого к живому - теория Опарина все же оставляет открытым. Предполагается, что это выглядело следующим образом.
Г лавная роль принадлежала белкам - они образовывали коллоидные гидрофильные комплексы с молекулами окружающей их воды.
Эти комплексы формировали своеобразные мицеллы. Слияние таких комплексов друг с другом приводило к их отделению от водной среды, что получило название коацервации.
Капли-коацерваты могли обмениваться веществами с окружающей средой и накапливать различные соединения. Различие состава коацерватов открывало возможности для биохимического естественного отбора. В самих каплях происходили дальнейшие химические превращения попавших туда веществ. На границе капель с внешней средой выстраивались молекулы жиров (липиды), образуя примитивную мембрану, повышающую стабильность всей системы.
|
|
|
|
При включении в коацерват или при образовании внутри него первой молекулы, способной к самовоспроизведению тем или иным путем, появлялась первая клеткоподобная структура. Коацерватные капли могли расти и даже размножаться - капли, ставшие большими, делились на две или больше частей. Такие образования А.И.Опарин называет "протобионтами", т.е. предшественниками живых организмов.
Р ост размеров коацерватов и их деление, еще статистическое, могло привести к образованию идентичных копий коацерватов. Они также поглощали компоненты окружающей среды, и процесс продолжался. Таким путем мог возникнуть первый гетеротрофный организм, использовавший для питания органические вещества "первичного бульона".
Экспериментальные подтверждения теории Опарина - Холдейна – Бернала о происхождении жизни на Земле.
В 1953 г. Стенли Миллер поставил эксперимент: в камеру с "атмосферой" (смесь газообразного водорода, аммиака и метана) и водой были вмонтированы электроды для получения электрических разрядов, имитировавших молнии, - возможный источник энергии для химических реакций на первобытной Земле. Потребовалась всего неделя, чтобы в "океане" обнаружилось много различных органических соединений, в том числе аминокислоты, аденин, рибоза, другие простые сахара...
В схожем опыте Орджелом были получены короткие НК (олигонуклеотиды).
В результате этих исследований стало понятно, что основные органические вещества-мономеры, необходимые для возникновения полимерных молекул НК и белков, действительно могли быть химически (вернее, электрохимически) получены в условиях пребиотического мира, т.е. мира, еще лишенного жизни.
В отсутствие кислорода, который мог бы их разрушить, а также бактерий и грибов, которые использовали бы их в качестве пищи, эти вещества действительно должны были накапливаться в первобытном океане до консистенции бульона.
При нагревании сухой смеси аминокислот получают цепи аминокислот, которые были названы протеноидами (т.е. белкоподобными веществами).
Некоторые протеноиды способны, подобно ферментам, катализировать определенные химические реакции; возможно, именно эта способность была главной чертой, определившей их последующую эволюцию вплоть до возникновения настоящих ферментов.
Смешанные в воде разные виды полимеров могли объединиться и образовать более крупные структуры.
Чтобы превратиться в клетку, этот агрегат должен был обладать хотя бы зачатками свойств клетки:
Роль химических реакций в происхождении жизни.
Некоторые протеноиды способны, подобно ферментам, катализировать определенные химические реакции; возможно, именно эта способность была главной чертой, определившей их последующую эволюцию вплоть до возникновения настоящих ферментов.
Смешанные в воде разные виды полимеров могли объединиться и образовать более крупные структуры.
Чтобы превратиться в клетку, этот агрегат должен был обладать хотя бы зачатками свойств клетки:
наличие
л ипидно-белковой мембраны, отделяющей клетку от окружающей среды и осуществляющей обмен различными веществами между клеткой и средой,
белков, способствующих этому обмену со средой, выполняющих роль структурных элементов и катализирующих бесчисленные биохимические реакции в клетке;
нуклеиновых кислот, содержащих информацию для синтеза совершенно определенных белков.
Эти агрегаты действительно обнаруживают какие-то следы всех упомянутых признаков.