Современные концепции возникновения жизни

Обзор научной литературы. Гипотеза Крика–Оргела О возможностях случайного посева. Теории возникновения жизни Ю.А.Колясникова, У.Мартина и М.Рассела. Гипотеза Сванте Аррениуса и А.И.Опарина. Исследование: абиотический синтез биомономеров и полимеров.

Рубрика Биология и естествознание
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 11.11.2007
Размер файла 321,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

При дальнейших исследованиях были выявлены два очень интересных свойства протеиноидов: во-первых, то, что они обладают известной внутримолекулярной упорядоченностью, повторяющейся последовательностью аминокислотных остатков, и, во-вторых, име-ют хотя и слабую, но вполне экспериментально обнару-живаемую ферментативную активность (катализ гидро-лиза, декарбоксилирования, аминирования и дезамннирования).

Из многочисленных работ по синтезу полипептидов в водной среде следует назвать следующие: поликонден-сацию глицина при его нагревании в водном растворе аммония, при ?-облучении; ацетилглицин при термаль-ной обработке растворов цианистого аммония, при на-гревании смеси HCN, NH3, при полимеризации аминоацетонитрила, цианамида и дицианамида.

Очень важным вопросом при синтезе полипептидов и белковоподобных соединений является та последова-тельность, с которой аминокислотные остатки связыва-ются между собой в полипептидные цепи. При совре-менном биологическом синтезе белков эта характерная для каждого индивидуального белка последователь-ность (первичная структура) определяется нуклеиновым кодом, но, как указывалось выше, уже при термальном синтезе Фокса, в отсутствие нуклеиновых кислот создался некоторый постоянный порядок соседствования аминокислот.

Штейнман присоединял первую в ряду аминокисло-ту к гранулам высокомолекулярного полимера (хлорметилированного полистирола) и таким образом получал смолу с присоединенной к ней одной аминокислотой. За-тем он исследовал относительную эффективность при-соединения к ней ряда других аминокислот с незащи-щенной аминогруппой.

Экспериментально определяя выходы различных дипептидов, Штейнман сопоставлял эти результаты с ча-стотой аминокислотных пар, определенных по «Атласу белковых структур» в современных белках, и обнару-жил значительное совпадение. Кальвин в своей книге «Химическая эволюция» дает модель системы воспроиз-ведения полипептида без матрицы, на основании конт-роля со стороны растущего конца. Интересно сопоста-вить эти высказывания Кальвина с замечательным син-тезом полипептида (грамицидина С), осуществленным Липманном.

В более сложных и довольно трудновоспроизводимых в природе условиях были синтезированы и поли-меры нуклеотидов, образующие цепочки, аналогичные молекулам нуклеиновых кислот современных орга-низмов.

Замечательные работы Корнберга и другие показали возможность синтеза нуклеиновых кислот in vitro. Одна-ко эти биосинтезы могут проходить только в присутст-вии соответствующего специфического фермента, и по-этому они не могут служить моделью для абиогенных процессов на примитивной Земле.

Некоторая вероятность такого синтеза была впервые намечена Шраммом в его работах с полифосфорным эфиром. В дальнейшем было показано, что цитидинфосфат может конденсироваться в олигонуклеотиды с по-мощью полифосфорной кислоты. В модельных опытах, более приближающихся к условиям первичной Земли, была показана способность карбодиимида стимулиро-вать образование ди- и тринуклеотидов из смеси нуклеозидов и нуклеотидов в разведенных водных растворах (Оргель и сотр.).

Особую роль в процессах первичной полимеризации играют, по-видимому, фосфорные соединения. При температурах около 300° С и выше фосфорная кислота полностью конденсируется с образованием полифосфатов. Поэтому на поверхности примитивной Земли, с ее широко идущим локальным разогревом, полифосфаты и их органические соединения должны были образовываться в довольно широком масштабе.

В настоящее время неорганические полифосфаты об-наружены в значительных количествах у низших орга-низмов: у бактерий, водорослей, грибов и некоторых простейших. Это линейные полимеры ортофосфорной кислоты с молекулярным весом 30 000--100 000. Из ряда объектов выделены также циклические тримета- и тетраметафосфаты.

Как было показано Н. С. Кулаевым и другими, не-органические полифосфаты играют существенную роль в энергетическом обмене низших организмов в противо-положность высокоорганизованным живым существам, для которых они не являются характерными.

Все это позволяет думать, что на заре возникнове-ния жизни на Земле неорганические полифосфаты впол-не могли участвовать в образовании простейших меха-низмов сопряжения энергодающих и энергопотребляю-щих реакций, т. е. играть ту роль в предбиологическом и раннем биологическом обмене, которая сейчас осу-ществляется аденозинтрифосфорной кислотой.

Поннамперума, Саган и Маринер использовали этилметафосфат для модельных опытов по синтезу нуклеотидных компонентов. При этом необходимым источни-ком энергии им служил ультрафиолетовый свет с дли-ной волны 2400--2900 А, который был вполне доступен примитивной земной поверхности. Синтезы велись в вод-ных растворах аденина, аденозина, адениловой кислоты, рибозы и этилметафосфата. Смеси освещались ультрафиолетовым светом с длиной волны 2537 А при 40°С. При этом было установлено превращение аденина в аденозин, аденозина в аденозинмонофосфат (АМФ), АМФ в аденозиндифосфат (АДФ) и наконец АДФ в аденозинтрифосфат (АТФ). Таким образом, была доказана возможность абиотического синтеза в условиях доактуалистической земной поверхности аденозинтрифосфорной кислоты - этой основной «энергетической валюты» современных высших организмов.

Итак, широко развернувшиеся в настоящее время мо-дельные опыты по абиотическому синтезу органических веществ в условиях, имитирующих примордиальные зем-ные условия, позволяют нам с известной долей вероят-ности представить себе последовательный ход химиче-ской эволюции от простейших углеродистых соединений к высокополимерным веществам, из которых образова-лись те «организованные элементы» или примитивные организмы, остатки которых мы обнаруживаем в отло-жениях земной коры.

На этом этапе развития материи и произошел на нашей планете переход от химической эволюции к био-логической, когда из гомогенного раствора органических веществ обособились индивидуальные целостные систе-мы -- пробионты, а затем и первичные живые существа.

Мы можем составить представление об этом перехо-де путем сопоставления современных данных сравни-тельной биохимии с лабораторными модельными опыта-ми.

Заключение.

Зарождение жизни - точка отсчета для развития всего живого мира на Земле. Именно в этот момент начали функционировать фундаментальные законы существования живых организмов, которые с ходом поступательного развития жизни становились только более многоуровневыми и дифференцированными. Не поняв существа этих базисных законов, мы лишаем себя возможности осмыслить целый ряд важнейших аспектов в эволюционной биологии, цитологии, микробиологии, экологии, учении о биосфере и других науках, включая медицину и валеологию. Можно сказать, что понимание причины и механизма возникновения первичных живых форм является тем ключом, который облегчит проникновение в тайны существования растений, животных и человека, и поможет найти оптимальные подходы к их гармоничному, или органичному, сосуществованию. Именно поэтому «ориджинология» - наука о возникновении жизни, должна занять достойное место в ряду других наук.

Кроме познавательного аспекта, ориджинология имеет важнейшее практическое значение. В настоящее время на планете быстрыми темпами развиваются глобальные изменения, связанные, прежде всего с ухудшением состояния экосистем и здоровья населения планеты. Многие ученые сходятся во мнении, что главным резервом, на который человечество может опираться в своем дальнейшем существовании, является системный ресурс биосферы. Другим резервом, является системный ресурс самого человека, его огромные потенциальные возможности, которые могут развертываться в трудных ситуациях. В решении обоих этих проблем могут быть использованы знания, накопленные учеными в ходе исследований, посвященных возникновению жизни на Земле.

Сравнивая первые теории, выдвинутые несколько десятилетий назад Опариным, Холдейном и Берналом - первопроходцами в этой области исследований, - с положениями, достигнутыми к настоящему времени, мы видим, как из набора слабо обоснованных фактами гипотез, выросла современная теория, как неизмеримо увеличились наши знания. Мы знаем теперь слабые места исходных гипотетических построений. На многих примерах мы поняли, какие из этих построений надо отбросить, какие заслуживают сохранения. В результате отпали многие неясности, мы смогли точнее представить себе, как возникла жизнь.

Даже сейчас, не ожидая новых открытий, которые, несомненно, появятся в будущем, мы с высокой степенью вероятности можем утверждать, что жизнь развилась естественным путем из некоей преджизни, состоявшей из «органических» соединений, созданных в результате неорганических процессов.. эта теория хорошо согласуется с большим числом проверенных научных фактов и наблюдений, полученных специалистами в самых разных естественных науках. В этом ее преимущество перед более ранними гипотезами, в которых было немало противоречий и несуразиц, тем более если включать в их число постулаты о внеземном, а то и сверхъестественном происхождении жизни. Сейчас эти постулаты признаются не только недостоверными, но и просто излишними; наука их отбрасывает. Жизнь на Земле могла возникнуть естественным путем, и, судя по известным фактам, именно так она и возникла.

Список литературы

1. Камшилов М. М. Эволюция биосферы. М.: «Наука», 1974. 57-69, 87, 90-91, 94-96, 117-120, 240с.

2. Колясников Ю. А. К тайнам мироздания. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 1997. 225 с.

3. Компаниченко В. Н. Возникновение жизни в глубинах гидротермальных систем. Хабаровск, 1996, 24-38, 98-100с.

4. Калвин В. Химическая эволюция. М.: «Наука», 1971 - 10-14, 25-33, 45-49, 58-60 с.;

5. Опарин А.И. Материя - Жизнь - Интеллект. М.: «Наука», 1977, 5-6, 96-117 с.

6. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие. - М.: Гардарики, 2000. - 115-124с.

7. Мотылёва Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов - СПб.: Издательство Союз, 2000. - 228-237с


Подобные документы

  • Проблема происхождения жизни. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни. Этапы химической и предбиологической эволюции на пути к жизни. Гипотеза о роли малых молекул в первичном зарождении белково-нуклеиновых систем.

    реферат [26,0 K], добавлен 02.01.2008

  • Краткое описание теории Опарина о самозарождении жизни под воздействием физико-химических процессов, протекающих в условиях первобытной Земли. Гипотеза образования коацерватов. Условия и этапы возникновения белковых тел. Искусственный синтез аминокислот.

    презентация [887,2 K], добавлен 18.04.2016

  • Характеристика основных гипотез о происхождении жизни: креационизм, абиогенез, гипотеза стационарного состояния (этернизм), панспермия, биохимическая эволюция (гипотеза Опарина). Спорные доказательства абиогенного механизма возникновения жизни (РНК-мира).

    презентация [2,0 M], добавлен 08.06.2011

  • Условия появления жизни (наличие воды, углерода, внешней энергии), основные концепции ее возникновения. Гипотеза происхождения жизни Опарина. Первые живые организмы. Геологические эры и эволюция жизни. Химический состав нашей планеты в разные периоды.

    презентация [244,0 K], добавлен 25.04.2014

  • Характеристика и специфика теории Опарина, постепенное усложнение химической структуры и морфологического облика предшественников жизни на пути к живым организмам как ее основная идея. Этапы зарождения жизни в разные периоды существования планеты.

    доклад [13,7 K], добавлен 24.04.2010

  • Гипотеза Опарина о постепенном возникновении жизни на Земле из неорганических веществ путем длительной абиогенной (небиологической) молекулярной эволюции. Роль появления коацерватов и химической эволюции в развитии клетки и ходе биологической эволюции.

    статья [12,4 K], добавлен 18.05.2009

  • Первая теория о жизни на земле, которую создал советский биохимик А.И. Опарин, ее содержание. Этапы развития жизни на Земле по гипотезе Опарина—Холдейна. Искусственный синтез биологических мономеров. Мировоззренческое значение эволюционного учения.

    презентация [864,2 K], добавлен 13.03.2017

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.