Сайт вчителів біології МБОУ Ліцей № 2 міста Воронежа
Сучасні уявлення про виникнення життя на Землі
У 1924 р вітчизняний вчений-біохімік А. І. Опарін опублікував працю "Походження життя", який змусив весь світ по-новому поглянути на питання про походження життя на Землі.
Відповідно до гіпотези, висунутої Опаріним, життя зародилося на Землі, а не привнесена з космосу.
У своїй роботі Опарін підкреслював, що перші попередники організмів (протобіонти) в ході ряду хімічних і фізичних процесів (етап хімічної еволюції), що відбувалися протягом тривалого часу в умовах молодої планети, придбали властивості організмів. Після цього почався етап боротьби за існування і відбору живих істот у відповідності з закономірностями, виявленими Ч. Дарвіном (етап біологічної еволюції).
Великої заслугою А. І. Опаріна є створення теорії еволюції живої матерії. Її основні ідеї: спочатку життя виникла в Світовому океані як результат хімічної еволюції (тобто абиогенно); розвиток живої матерії і поява великої різноманітності форм життя відбулися в процесі біологічної еволюції (тобто біогенної), яка стала другим, який розпочався після хімічної еволюції, найважливішим етапом розвитку життя в історії Землі. Надалі А. І. Опарін неодноразово уточнював і поглиблював свої ідеї, підкріплюючи їх новими дослідницькими матеріалами.
Які ж умови були на Землі в той час, коли виникли перші організми?
Згідно з сучасними науковими даними, Земля утворилася приблизно 4,5-7 млрд. Років тому з скупчення газів і холодних (замерзлих) пилових частинок, що складалися з металів та інших хімічних елементів, що оточували формується молоду зірку - Сонце. Спочатку Земля була газоподібної і холодної, але в міру стиснення пилових хмар, під дією гравітації і під впливом тепла від розпаду радіоактивних елементів її надра збиралися, розігрівалися і розплавлялися. При цьому захоронення всередині планети гази виділилися назовні і утворили первинну газову атмосферу формується Землі.
Первинна атмосфера за своїм складом сильно відрізнялася від сучасної: в ній була присутня значна кількість водню, були молекули води (у вигляді пари), вуглекислого газу, метану й аміаку. Вільного кисню в земній атмосфері не було. Новоутворена Земля мала досить великою масою, що дозволяло їй утримувати в своєму оточенні гази. У той же час вона перебувала на такій відстані від Сонця, щоб одержуваного кількості енергії вистачало для підтримки води в рідкому стані.
Умови виникнення життя на Землі
Вихідні речовини - Первинна атмосфера складалася з газоподібних речовин: СО, СО 2, Н 2 S, NH 3, H 2, NO 2, N 2, CH 4, Н 2 О та ін.
- Чи не було вільного кисню, що впровадить до негайного окислення вихідних і проміжних речовин;
- Не існувало живих систем, які тут же знову руйнували б органічні сполуки або використовували їх. Джерела енергії - Космічна енергія: сонячне світло, включаючи ультрафіолетове випромінювання, і космічні промені;
- Енергія надр Землі: радіоактивність мінералів, тепло вулканів і джерел;
- Енергія атмосфери: електричні розряди. Досить тривалий час - Процес хімічної еволюції почався мінімум за 1 млрд. Років до утворення перших організмів - гетеротрофних прокаріотів клітин.
В результаті розігрівання Земля стала дуже гарячою, і вода, випаровуючись з її поверхні, утворила скупчення густих хмар пара, окутавших наймолодшу планету. Пари води, охолоджуючись на висотах, перетворювалися в рідину і у вигляді злив випадали на гарячу поверхню Землі. Такі зливи йшли тисячоліттями, заповнюючи водою все западини і тріщини земної поверхні, утворюючи Світовий океан і одночасно викликаючи охолодження верхніх шарів планети.
У дощовій воді розчинялися хімічні речовини з атмосфери і земної кори: метан, аміак, ціаністий водень, вуглекислий газ і багато інших. Вода, яка стікала в океани, приносила з собою неорганічні речовини, з їхніх сполук з водою утворилися різні солі. З зливовими дощами в водойми потрапляли і молекули найпростіших органічних речовин, що виникали в атмосфері під впливом ультрафіолетових променів і електричних розрядів блискавок.
Накопичення органічних речовин перетворило води Світового океану в свого роду бульйон, що мав суміш різних органічних молекул. Ці молекули, перебуваючи близько один від одного і вступаючи між собою в різні взаємодії, створювали більш складні з'єднання. Так траплялося незліченну кількість разів протягом дуже тривалого часу, що обчислюється мільярдами років. Серед безлічі утворилися з'єднань виникали окремі складні молекули, в тому числі білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти, цукру та ін., Які потім могли стати "живою" молекулярної системою у вигляді клітки, існуючої в водному середовищі.
Припущення про те, що в водах Світового океану було розчинена велика кількість органічних речовин, отримало підтвердження в ряді експериментів, проведених вченими в наш час.
1. Освіта простих органічних речовин. У 1953 р С. Міллер і Г. Юри , Змоделювавши передбачувані умови древньої Землі (висока температура, ультрафіолетова радіація, електричні розряди), синтезували в лабораторних умовах 15 амінокислот, що входять до складу живого, деякі прості цукри (рибоза).
2. Освіта складних органічних речовин. Іспанська вчений Х. Оро (1960) здійснила біогенний синтез пуринів, піримідинів, рибози і дезоксирибози - компонентів нуклеїнових кислот. Американські вчені абиогенно синтезували АТФ - основну форму накопичення енергії в живих організмах (С. Поннамперума, 1970), а також амінокислоти, поліпептиди і белковоподобние речовини ( С. Фокс , 1969).
3. А. І. Опарін вважав, що головна роль у перетворенні органічних речовин в організмі належить білкам, так як вони здатні утворювати колоїдні комплекси, що притягають до себе воду і тим створюють навколо себе своєрідну оболонку. Інші вчені вважають, що крім білків велику роль в створенні комплексів грали нуклеїнові кислоти. Такі комплекси завдяки дифузії могли злипатися і зливатися один з одним, видаляючи зайву воду. Цей процес був названий вченим коацерваціей, а самі білкові комплекси - коацерватнимікраплями або коацерватами. Згодом у коацерватов з'явилася оболонка і вони виявилися здатними до поглинання речовин, багатих енергією, і завдяки цьому - до збільшення маси і розмірів. Однак досліди, проведені рядом вчених, підтверджують лише саму можливість таких процесів в ті далекі часи.
Коацервати представляли собою перші "організації" молекул.
Збільшуючись в розмірі, коацервати поділялися на більш дрібні частинки - так був позначений шлях розмноження первинних живих організмів. Для підтримки стійкості коацерватам була потрібна енергія, яка, мабуть, була представлена різними хімічними зв'язками. Стійкість деяких коацерватов забезпечувала їм збереження і існування. Можливо, саме такі стійкі структури з часом (а цей процес тривав мільйони років) і дали початок першим живим організмам у вигляді живої клітини, де нуклеїнові кислоти встановили первинний контроль над основними внутрішньоклітинними процесами, в тому числі і такими, як харчування, ріст і розмноження . Вчені вважають, що ці перші форми життя на Землі з'явилися приблизно 3500-3900 млн років тому.
4. Виникнення пробіонтов. В результаті включення в коацерват молекули, здатної до самовідтворення (нуклеїнові кислоти), поглинання іонів металів з утворенням ферментів, внутрішньої перебудови покритого ліпідної оболонкою коацервата виникли пробіонти - попередники клітин. Виникнення і реалізація генетичного коду, мембрани у пробіонтов стало початком біологічної еволюції.
5. Виникнення перших клітин. В результаті тривалої еволюції і природного відбору пробіонти перетворилися в системи більш високого порядку, якими є живі організми. Найімовірніше першими організмами були гетеротрофні прокариотические клітини.
Отже, ідею, висунуту А. І. Опаріним , Коротко можна сформулювати так:
Життя на Землі пройшла тривалий шлях еволюції хімічних речовин: з неорганічних речовин утворилися складні органічні речовини. Накопичення їх протягом мільярдів років в океанах забезпечило можливість складним молекулам концентруватися в коацервати, які стали основою появи елементарних первинних організмів.
Не всі ще зрозуміло в самому моменті переходу від складних органічних речовин в коацерватной краплі до живій клітині, але ясно, що ця еволюція тривала кілька мільйонів років. Експериментально поки ще не відтворено момент, коли складна молекулярна система стає "живою системою". Тому ідеї, висловлені Опаріним , Холдейном , Берналом і іншими вченими, називають гіпотезою, а не теорією, так як вона ще вимагає свого докази.
<Попередня сторінка "Виникнення і розвиток життя"
Наступна сторінка "Початкові етапи розвитку життя">
Календар
« Липень 2019 »Анонімні Пт Сб Нд 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Статистика
Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
Які ж умови були на Землі в той час, коли виникли перші організми?