В каких условиях произошло возникновение жизни на земле?

20 ответов на вопрос “В каких условиях произошло возникновение жизни на земле?”

  1. nattara Ответить

    Современные представления о возникновении жизни на Земле сильно отличаются друг от друга. Но существует одна широко признанная теория. Согласно ей, наша планета сформировалась из космической пыли. Пыльные облака из Галактики содержали в своём составе все химические элементы и постепенно спрессовывались, формируя шар. Он был раскалённым, окутанным клубами водяного пара. В облаках поднимающийся с молодой Земли пар постепенно охлаждался, превращаясь в воду. Атмосферная жидкость вновь возвращалась на поверхность планеты обильными, непрекращающимися дождями. Попадая на раскалённую земную твердь, влага становилась паром и поднималась в атмосферу. Этот процесс продолжался миллионы лет. За долгое время планета Земля потеряла большое количество собственной тепловой энергии. В результате её разжиженная поверхность по мере остывания стала затвердевать, образуя земную кору.
    Спустя несколько миллионов лет поверхность планеты остыла ещё больше. Вода, поступающая на Землю из атмосферы (дожди, ливни), перестала испаряться. На поверхности формировались огромные лужи. Обилие воды сильно повлияло на дальнейшее развитие молодой Земли. На фоне продолжающегося понижения температуры и сильных ливней случился потоп. Вода, которая непрекращающимся потоком извергалась на Землю, стала неотъемлемой частью молодой планеты. Она накапливалась в глубоких впадинах и не успевала полностью испаряться. Появился доисторический океан.
    В то время жизни на планете ещё не существовало, но ливневая вода стала постепенно размывать горы и скалы. Она стекала по ложбинам и ущельям бурными потоками, формируя русла рек и ручьёв. Ещё несколько миллионов лет ушло на то, чтобы на планете появились долины. Баланс воды в атмосфере и на Земле сильно изменился. Планета была ею пресыщена, а в облаках влаги становилось всё меньше.
    Густые облака над планетой постепенно рассеивались, открывая путь на Землю солнечным лучам. Постоянные дожди прекратились, а Земля была практически полностью покрыта водами доисторического океана. Жидкость вымывала из верхних слоёв планеты много солей и растворимых минеральных веществ, унося их в море. Вода с поверхности водоёма постоянно испарялась, а пар превращался в атмосферные облака. Моря постепенно стали солёными. Наша планета в то время существовала в особых условиях, и на ней, по-видимому, сформировались вещества кристаллической формы. Они увеличивались в размерах, создавали новые кристаллы, присоединяли к себе составляющие иной структуры. Солнечные лучи совместно с мощными электрическими зарядами молний из атмосферы давали кристаллам энергию. Возможно, эти элементы и стали предками первых живых существ
    Земли — прокариотов.
    В различных теориях о том, как появилась жизнь на Земле, прокариоты описываются как прототип современных бактерий. В них не было ядра, а тип питания у первых обитателей Земли был анаэробным. Дышали они без участия кислорода (в то время он в атмосфере ещё отсутствовал). Питались прокариоты органическими соединениями, которые в свою очередь появились в результате сочетания нескольких благоприятных факторов (тепло от вулканических извержений, ультрафиолетовое солнечное излучение и грозовые разряды). Жизнеспособные организмы развивались во влажных участках планеты и на дне водоёмов. Прокариоты были защищены тончайшей бактериальной плёнкой. Одноклеточные простейшие микроорганизмы древнего земного мира, вероятно, появились из этих бактерий. Но есть и теории возникновения жизни на Земле, утверждающие, что древнейшие одноклеточные животные формировались и развивались независимо от бактерий.

    Первобытная Земля и её характеристики

    Исследователи со всего мира выдвигают самые невероятные и удивительные гипотезы жизни и возникновения жизни на Земле. Предположения научных умов планеты касаются, в том числе, и времени её существования. Большинство деятелей науки сходятся во мнении, что Земля образовалась больше 4 млрд лет назад. Как она выглядела тогда, без людей, животных, насекомых? Планета, на которой в самом начале развития не было свободного кислорода, возможно, была наполнена лишь свистом ветра и стуком метеоритных камней о поверхность. На Земле не было ни единой живой души, но сама планета жила, развивалась и менялась. Земная кора постоянно двигалась, на ней происходили серьёзные геологические процессы. По этой причине не сохранились горные породы, существовавшие в древности. А ведь по их структуре учёным, возможно, удалось бы узнать больше о том, почему на Земле есть жизнь.
    В нашей статье собраны самые популярные и известные гипотезы возникновения жизни на Земле (таблица).
    Табл. №1 «Гипотезы возникновения жизни на Земле»
    Название гипотезыКраткое описание теорииКометы и метеоритыФормирование ранних форм жизни на Земле происходило при участии твёрдых каменистых космических тел (комет, метеоритов).ПанспермияЖизнь зародилась на планете благодаря перенесению спор живых микроорганизмов из одного космического тела на другое (то есть, на землю живые существа попали с другой космической единицы Вселенной).БиогенезЖивые существа появились только от живых существ.Творение БогаВсе формы жизни на Земле созданы Богом.Органическое происхождениеБольшое разнообразие видов на Земле появилось благодаря эволюции и видоизменениям простейших микроорганизмов.Материалистические теорииК образованию жизни привели постепенные химические метаморфозы.ГлинаПервичным геном жизни, по мнению учёного А. Дж. Кернс-Смита, стала глина. Между её слоями развивались живые органические соединения, которые переняли у природного материала способ сохранения информации.Спонтанное зарождениеНовые формы жизни происходят из других, уже существующих форм.ЭндосимбионтНекоторые свободноживущие бактерии вступали в симбиоз и формировали эукариотическую клетку (с ядром).КосмогонияПервичная жизнь зародилась в космосе, а потом перешла на Землю и эволюционировала.По мнению учёного Стэнли Миллера, изучающего проблемы и этапы возникновения жизни на Земле, этапы развития жизни и её эволюция начались с появления новой функции у простейших органических молекул. В определённый момент времени одноклеточные микроорганизмы научились самостоятельно организовываться в более сложные структуры и воспроизводить самих себя. Теория Миллера имеет множество нераскрытых сторон. Например, что послужило толчком для самовоспроизведения молекул, как эти самые молекулы возникли, при каких условиях происходило их объединение в сложные структуры?
    Предлагаем вниманию читателей несколько гипотез о появлении земной жизни.

    10 гипотез появления жизни на планете Земля

    Вопросы, касающиеся возникновения жизни на Земле и гипотезы, которые выдвигаются по этой теме, можно условно разделить на 10 категорий. Одна из популярных версий гласит, что жизнеспособные организмы были занесены на молодую планету из космоса. Доказательств у данной теории нет, как и у других вариантов происхождения живых земных существ. Но если взять за основу версию космического происхождения обитателей Земли, то получается, что во Вселенной существуют и другие планеты, на которых есть жизнь. Ведь те формы жизни, которые нам известны, удивительным образом приспособлены к обитанию именно в земных условиях (где есть кислород и вода). И если попали на поверхность Земли из космоса, то, вероятно, до этого развивались на иной планете в аналогичных условиях.
    Другие научные деятели считают, что первые живые организмы зародились в глубинах земных морей.
    Все современные представления о возникновении жизни на Земле достойны внимания. Возможно, какая-то из них действительно правдива.

    Кометы и метеориты

    Интересную теорию о появлении живых существ на Земле выдвинул исследователь технологического университета в Техасе, куратор палеонтологического музея в этом учебном учреждении и профессор геонауки — Санкар Чаттерджи. Учёный выступил на 125-й ежегодной встрече американского геологического общества с докладом о проведённых им исследованиях. Чаттерджи проанализировал большой объём информации о ранней геологической жизни планеты Земля, потом сопоставил известные данные с существующими теориями эволюции земной жизни. Проделанная работа позволила ему сделать свои выводы о том, как появилась жизнь на Земле. Это произошло при участии упавших на поверхность планеты метеоритов и комет.
    По информации большинства геологов, наиболее интенсивные «бомбардировки» Земли кометами и метеоритами происходили около 4 млрд лет назад. Исследователь Чаттерджи полагает, что ранние формы жизни образовались в глубоких кратерах, которые оставляли после себя твёрдые космические тела. В своём докладе, представленном 31 октября в Денвере (Колорадо), исследователь отмечает, что с наибольшей вероятностью первые живые существа на нашей планете сформировались в период так называемой поздней бомбардировки метеоритами, которая происходила 3,8-4,1 млрд лет назад. В тот период на поверхность молодой Земли падало несколько тысяч комет. Теория, предложенная Чаттерджи, совпадает по многим пунктам с Моделью Ниццы. Последняя утверждает, что количество комет и метеоритов, упавших на Землю несколько миллиардов лет назад, сопоставимо с числом кратеров на Луне. Спутник Земли в тот период стал своего рода щитом для нашей планеты, не позволив космическим камням полностью её уничтожить.
    По мнению некоторых учёных, к числу которых принадлежит и Санкар Чаттерджи, бесконечные падения на Землю камней из космоса поспособствовали зарождению первичных форм жизни в доисторическом океане и морях. По этой теме проводилось много исследований. Их результаты свидетельствуют о том, что запас воды на Земле гораздо больше, чем должен быть. Научные деятели связывают это всё с тем же падением метеоритов, прилетевших на планету с облака Оорта. Покрытые наледью кометы, пробив кратеры в земле, оставались в них, оттаивали, становясь дополнительным источником воды.

    Панспермия

    На протяжении многих веков люди пытаются разгадать тайну появления Земли, её истинную биографию. Теория панспермии объясняет, почему на Земле есть жизнь тем, что на планете сформировались идеальные условия для эволюции простейших бактерий/микроорганизмов. На поверхность планеты микробы попали вместе с мелкими космическими телами (метеороидами, астероидами). Согласно гипотезе панспермии, в космическом пространстве существуют особые формы жизни, сохраняющие жизнеспособность в безвоздушных пространствах, при низкой температуре, в условиях вакуума или радиации. Такие микроорганизмы называются экстремофилами. После разрушения малых тел солнечной Системы экстремофилы остаются в космической пыли и каменистых обломках, могут долго «путешествовать» по Галактике перед тем, как попадают на другую планету. Если на новом месте создаются оптимальные условия, космические организмы начинают эволюционировать.
    Исследователи получают дополнительную информацию о появлении различных форм жизни на Земле при помощи космических зондов. Эти приборы исследуют внутренний состав комет, предоставляя данные, только подтверждающие теорию панспермии. Действительно, есть большая вероятность того, что жизнь на Землю была занесена из космоса.

  2. cpors7 Ответить

    Совершенно очевидно, что возникновению такого замечательного свойства материи, преобразившего нашу планету, предшествовал очень длительный период эволюции этой материи на Земле.
    Если мы хотим понять, как произошла наша жизнь, мы должны проследить историю развития материи.
    Академик А. И. Опарин Эволюция материи на Земле.

    Развитие материи от неживого вещества к живому

    Как известно, современная жизнь может развиваться и существовать в довольно узких температурных границах. Известны полярные водоросли красный снег, способные расти даже при минус 30 градусах, и водоросли горячих источников, существующие при плюс 70—90 градусах. Эти температуры и нужно рассматривать как возможные температурные пределы условий, в которых могла зародиться жизнь.
    По мере остывания земной коры на нашей планете постепенно возникали и усложнялись различные химические соединения. Синтетическая химия помогает выяснить условия, необходимые для возникновения жизни на Земле. Достижения химии полностью подтверждают предполагаемый ход развития материи от неживого вещества к живому.
    Например, знаменитый русский химик А. М. Бутлеров в 1861 году, соединив формалин (ядовитое вещество, в состав которого входят углерод, водород, кислород) с водным раствором извести, получил сахаристое вещество. Позднее были искусственно получены и жиры.
    А академику А. Н. Баху впервые удалось синтезировать вещества, близкие к простейшим белкам.

    Гипотезы о происхождении жизни на Земле

    В ХIХ столетии существовало несколько гипотез о происхождении жизни на Земле. Некоторые из них имели видимость научности и опирались якобы на достижения физики и химии.
    Широко были распространены гипотезы, по которым жизнь на Земле развилась из ничтожно малых зародышей, перенесенных на Землю из мирового пространства. Переносчиками жизни якобы являлись метеориты, то-есть падающие на Землю небесные тела.
    Позднее, когда известный русский физик Лебедев доказал существование давления света, возникла гипотеза о возможности перенесения зародышей жизни с планеты на планету лучами света.
    Но эти гипотезы на самом деле ничего не объясняли, так как оставался нерешенным главный вопрос: как же возникла жизнь где-то там, откуда она якобы была перенесена на нашу Землю?
    В ХIХ веке была выдвинута гипотеза происхождении жизни на основе понимания общих законов развития природы.
    Жизнь не была занесена к нам откуда-то из мирового пространства, а возникла здесь, на Земле, как новая ступень в развитии материи. Материя в условиях остывавшей планеты давала все более и более сложные химические соединения. В результате длительного развития материи возникала высшая ее форма — белковое вещество с новым свойством самообновления. Таким образом, объяснить, как произошла жизнь, это значит объяснить, как возник белок.

    Теория происхождения белковых тел

    Самая известная теория происхождения белковых тел разработана ученым академиком А. И. Опариным. Он много лет занимался изучением вопросов о происходивших на Земле процессах, в результате которых из неживой материи возникла жизнь.
    Опарин обращает особое внимание на условия, способствовавшие возникновению живого вещества, а из него — живых организмов.
    Земная кора постепенно остывала, но внутреннее тепло планеты, (подробнее: Изучение внутреннего строения Земли), заметно проявлялось еще долго: вода океанов нагревалась не только Солнцем, но и подогревалась снизу. Вода океана.
    Неприглядный вид имела в то время Земля, (подробнее: История формирования Земли). На просторах обширного, но еще неглубокого океана местами острыми выступами торчали каменные скалы. Мало еще было осадочных пород, а первые материки имели угловатый, неровный рельеф.
    Совершенно иной состав, чем теперь, имела атмосфера. В ней почти полностью отсутствовал газообразный кислород (он был связан в кислородных соединениях), зато много было водяных паров и таких веществ, как аммиак, циан и другие. Несомненно, этими веществами была насыщена и вода океанов.
    Так постепенно создались условия для возникновения многочисленных углеродных соединений — сложных органических веществ. Наибольшее число их возникало, конечно, в водоемах, ибо вода всегда являлась деятельным посредником и участником в химических процессах.
    Академик А. И. Опарин писал:
    Внешние условия, которые создались в водоемах первородного океана мало чем отличались от тех условий, которые мы можем воспроизвести в наших лабораториях. Отсюда ясно, что в любой точке тогдашнего океана, в любой лагуне и высыхающей луже должны были образоваться те же сложные органические вещества, которые получились в колбе Бутлерова, в стакане Баха и других подобных опытах.
    Последовательно, шаг за шагом, прослеживает Опарин возможный путь развития неживого вещества и превращения его сначала в простейшие органические вещества, состоящие из углерода, водорода, кислорода и азота, а затем в сложные белки и, наконец, в живые белковые тела.
    Все эти химические превращения происходили в обстановке, естественной для развития нашей планеты.
    В каком виде первоначально существовала жизнь на Земле и сколько времени понадобилось, чтобы создались  условия для возникновения жизни на Земле, чтобы она приняла более высокоорганизованные формы, — сказать трудно.
    Относительно этого вопроса высказывают научные предположения, основанные на изучении химических и физических свойств веществ, на астрономических данных о процессах, происходящих во вселенной, наконец, на научных выводах передовых исследователей в различных других областях знаний.

  3. Partizan71 Ответить


    Начало

    Поиск по сайту

    ТОПы

    Учебные заведения

    Предметы

    Проверочные работы

    Обновления

    Новости

    Переменка
    Отправить отзыв

  4. sanhcesg Ответить

    Согласно гипотезе, выдвинутой Опариным, жизнь зародилась на Земле, а не привнесена из космоса.
    В своей работе Опарин подчеркивал, что первые предшественники организмов (протобионты) в ходе ряда химических и физических процессов (этап химической эволюции), происходивших на протяжении длительного времени в условиях молодой планеты, приобрели свойства организмов. После этого начался этап борьбы за существование и отбора живых существ в соответствии с закономерностями, выявленными Ч. Дарвином (этап биологической эволюции).
    Великой заслугой А. И. Опарина является создание теории эволюции живой материи. Ее основные идеи: первоначально жизнь возникла в Мировом океане как результат химической эволюции (т.е. абиогенно); развитие живой материи и появление большого разнообразия форм жизни произошли в процессе биологической эволюции (т.е. биогенно), которая стала вторым, начавшимся после химической эволюции, важнейшим этапом развития жизни в истории Земли. В дальнейшем А. И. Опарин неоднократно уточнял и углублял свои идеи, подкрепляя их новыми исследовательскими материалами.
    Какие же условия были на Земле в то время, когда возникли первые организмы?
    Согласно современным научным данным, Земля образовалась примерно 4,5–7 млрд. лет назад из скопления газов и холодных (замерзших) пылевых частиц, состоявших из металлов и других химических элементов, окружавших формирующуюся молодую звезду – Солнце. Вначале Земля была газообразной и холодной, но по мере сжатия пылевых облаков, под действием гравитации и под влиянием тепла от распада радиоактивных элементов ее недра сгущались, разогревались и расплавлялись. При этом захороненные внутри планеты газы выделились наружу и образовали первичную газовую атмосферу формирующейся Земли.
    Первичная атмосфера по своему составу сильно отличалась от современной: в ней присутствовало значительное количество водорода, были молекулы воды (в виде пара), углекислого газа, метана и аммиака. Свободного кислорода в земной атмосфере не было. Образовавшаяся Земля обладала достаточно большой массой, что позволяло ей удерживать в своем окружении газы. В то же время она находилась на таком расстоянии от Солнца, чтобы получаемого количества энергии хватало для поддержания воды в жидком состоянии.
    Условия возникновения жизни на Земле
    Исходные вещества
    – Первичная атмосфера состояла из газообразных веществ: СО, СО2, Н2S, NH3, H2, NO2, N2, CH4, Н2О и др.
    – Не было свободного кислорода, который приводил бы к немедленному окислению исходных и промежуточных веществ;
    – Не существовало живых систем, которые тут же снова разрушали бы органические соединения или использовали их.
    Источники энергии
    – Космическая энергия: солнечный свет, включая ультрафиолетовое излучение, и космические лучи;
    – Энергия недр Земли: радиоактивность минералов, тепло вулканов и источников;
    – Энергия атмосферы: электрические разряды.
    Достаточно длительное время
    – Процесс химической эволюции начался минимум за 1 млрд. лет до образования первых организмов – гетеротрофных прокариотических клеток.

  5. Mers555 Ответить

    Но чем глубже ученые погружаются в вопрос, тем больше всплывает нюансов. Так, теперь – в том числе и поставив многочисленные эксперименты на космических аппаратах – мы с куда большей серьезностью относимся к способностям живых организмов переносить радиацию и холод, отсутствие воды и прочие «прелести» пребывания в открытом космосе. Находки всевозможных органических соединений на астероидах и кометах, в далеких газопылевых скоплениях и протопланетных облаках многочисленны и не вызывают сомнений. А вот заявления об обнаружении в них следов чего-то подозрительно напоминающего микробы остаются недоказанными.
    Легко заметить, что при всей своей увлекательности теория панспермии лишь переносит вопрос о возникновении жизни в другое место и другое время. Что бы ни занесло первые организмы на Землю – случайный ли метеорит или хитрый план высокоразвитых инопланетян, они должны были где-то и как-то родиться. Пусть не здесь и гораздо дальше в прошлом – но жизнь должна была вырасти из безжизненной материи. Вопрос «Как?» остается.

    Ненаучно: Самозарождение

    Спонтанное происхождение высокоразвитой живой материи из неживой – как зарождение личинок мух в гниющем мясе – можно связать еще с Аристотелем, который обобщил мысли множества предшественников и сформировал целостную доктрину о самозарождении. Как и прочие элементы философии Аристотеля, самозарождение было доминирующей доктриной в Средневековой Европе и пользовалось определенной поддержкой вплоть до экспериментов Луи Пастера, который окончательно показал, что для появления даже личинок мух нужны мухи-родители. Не стоит путать самозарождение с современными теориями абиогенного возникновения жизни: разница между ними принципиальная.
    ©Flickr

    Научно: Первичный бульон

    Это понятие тесно связано с успевшими обрести статус классических экспериментами, поставленными в 1950-х Стэнли Миллером и Гарольдом Юри. В лаборатории ученые смоделировали условия, которые могли существовать у поверхности молодой Земли, – смесь метана, угарного газа и молекулярного водорода, многочисленные электрические разряды, ультрафиолет, – и вскоре более 10% углерода из метана перешло в форму тех или иных органических молекул. В опытах Миллера – Юри было получено больше 20 аминокислот, сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот.
    Современные вариации этих классических экспериментов используют куда более сложные постановки, которые точнее соответствуют условиям ранней Земли. Имитируются воздействия вулканов с их выбросами сероводорода и двуокиси серы, присутствие азота и т. д. Так ученым удается получать огромное и разнообразное количество органики – потенциальных кирпичиков потенциальной жизни. Главной проблемой этих опытов остается рацемат: изомеры оптически активных молекул (таких как аминокислоты) образуются в смеси в равных количествах, тогда как вся известная нам жизнь (за единичными и странными исключениями) включает лишь L-изомеры.
    Впрочем, к этой проблеме мы еще вернемся. Здесь же стоит добавить, что недавно – в 2015 году – кембриджский профессор Джон Сазерленд (John Sutherland) со своей командой показал возможность образования всех базовых «молекул жизни», компонентов ДНК, РНК и белков из весьма нехитрого набора исходных компонентов. Главные герои этой смеси – циановодород и сероводород, не столь уж редко встречающиеся в космосе. К ним остается добавить некоторые минеральные вещества и металлы, в достаточном количестве имеющиеся на Земле, – такие как фосфаты, соли меди и железа. Ученые построили детальную схему реакций, которая вполне могла создать насыщенный «первичный бульон» для того, чтобы в нем появились полимеры и в игру вступила полноценная химическая эволюция.
    Гипотезу абиогенного происхождения жизни из «органического бульона», которую проверили эксперименты Миллера и Юри, выдвинул в 1924 году советский биохимик Александр Опарин. И хотя в «темные годы» расцвета лысенковщины ученый принял сторону противников научной генетики, заслуги его велики. В знак признания роли академика имя его носит главная награда, вручаемая Международным научным обществом изучения возникновения жизни (ISSOL), – Медаль Опарина. Премия присуждается каждые шесть лет, и в разное время ее удостаивались и Стэнли Миллер, и великий исследователь хромосом, Нобелевский лауреат Джек Шостак. Признавая громадный вклад и Гарольда Юри, в промежутках между вручениями Медали Опарина ISSOL (тоже каждые шесть лет) присуждает Медаль Юри. Получилась уникальная, настоящая эволюционная премия – с изменчивым названием.

    Научно: Химическая эволюция

    Теория пытается описать превращение сравнительно простых органических веществ в довольно сложные химические системы, предшественницы собственно жизни, под влиянием внешних факторов, механизмов селекции и самоорганизации. Базовой концепцией этого подхода служит «водно-углеродный шовинизм», представляющий эти два компонента (воду и углерод – NS) в качестве абсолютно необходимых и ключевых для появления и развития жизни, будь то на Земле или где-то за ее пределами. А главной проблемой остаются условия, при которых «водно-углеродный шовинизм» может развиться в весьма изощренные химические комплексы, способные – прежде всего – к саморепликации.
    По одной из гипотез, первичная организация молекул могла происходить в микропорах глинистых минералов, которые выполняли структурную роль. Эту идею несколько лет назад выдвинул шотландский химик Александер Кейрнс-Смит (Alexander Graham Cairns-Smith). На их внутренней поверхности, как на матрице, могли оседать и полимеризоваться сложные биомолекулы: израильские ученые показали, что такие условия позволяют выращивать достаточно длинные белковые цепочки. Здесь же могли скапливаться нужные количества солей металлов, играющих важную роль катализаторов химических реакций. Глиняные стенки могли выполнять функции клеточных мембран, разделяя «внутреннее» пространство, в котором протекают все более сложные химические реакции, и отделяя его от внешнего хаоса.
    «Матрицами» для роста полимерных молекул могли служить поверхности кристаллических минералов: пространственная структура их кристаллической решетки способна вести отбор лишь оптических изомеров одного типа – например, L-аминокислот, – решая проблему, о которой мы говорили выше. Энергию для первичного «обмена веществ» могли поставлять неорганические реакции – такие как восстановление минерала пирита (FeS2) водородом (до сульфида железа и сероводорода). В этом случае для появления сложных биомолекул не требуется ни молний, ни ультрафиолета, как в экспериментах Миллера – Юри.
    А значит, мы можем избавиться от вредных аспектов их действия. Молодая Земля не была защищена от вредных – и даже смертельно опасных – компонентов солнечного излучения. Даже современные, испытанные эволюцией организмы были бы неспособны выдержать этого жесткого ультрафиолета – притом что само Солнце было значительно моложе и не давало достаточно тепла планете. Из этого возникла гипотеза о том, что в эпоху, когда творилось чудо зарождения жизни, вся Земля могла быть покрыта толстым – в сотни метров – слоем льда; и это к лучшему.
    Скрываясь под этим ледяным щитом, жизнь могла чувствовать себя вполне в безопасности и от ультрафиолета, и от частых метеоритных ударов, грозивших погубить ее еще в зародыше. Относительно прохладная среда могла также стабилизировать структуру первых макромолекул.

    Научно: Черные курильщики

    В самом деле, ультрафиолетовое излучение на молодой Земле, атмосфера которой еще не содержала кислорода и не имела такой замечательной штуки, как озоновый слой, должно было быть убийственным для любой зарождающейся жизни. Из этого выросло предположение о том, что хрупкие предки живых организмов были вынуждены существовать где-то, скрываясь от непрерывного потока стерилизующих все и вся лучей. Например, глубоко под водой – конечно, там, где имеется достаточно минеральных веществ, перемешивания, тепла и энергии для химических реакций. И такие места нашлись.
    Ближе к концу ХХ века стало ясно, что океанское дно никак не может быть пристанищем средневековых монстров: условия здесь слишком тяжелые, температура невелика, излучения нет, а редкая органика способна разве что оседать с поверхности. Фактически это обширнейшие полупустыни – за некоторыми примечательными исключениями: тут же, глубоко под водой, поблизости от выходов геотермальных источников, жизнь буквально бьет ключом. Насыщенная сульфидами черная вода горяча, активно перемешивается и содержит массу минералов.
    Черные курильщики океана – весьма богатые и самобытные экосистемы: питающиеся на них бактерии используют железосерные реакции, о которых мы уже говорили. Они являются основой для вполне цветущей жизни, включая массу уникальных червей и креветок. Возможно, они были основой и зарождения жизни на планете: по крайней мере, теоретически такие системы несут в себе все необходимое для этого.
    ©Wikimedia Commons

    Ненаучно: Духи, боги, первопредки

    Любые космологические мифы о происхождении мира всегда венчаются антропогоническими – о происхождении человека. И в этих фантазиях можно лишь позавидовать воображению древних авторов: по вопросу о том, из чего, как и почему возник космос, откуда и каким образом появилась жизнь – и люди, – версии звучали самые разные и почти всегда красивые. Растения, рыбы и звери вылавливались с морского дна громадным вороном, люди выползали червями из тела первопредка Паньгу, лепились из глины и пепла, рождались от браков богов и чудовищ. Все это удивительно поэтично, но к науке, конечно, не имеет никакого отношения.

    Научно: Мир РНК

    В соответствии с принципами диалектического материализма жизнь – это «единство и борьба» двух начал: изменяющейся и передающейся по наследству информации, с одной стороны, и биохимических, структурных функций – с другой. Одно без другого невозможно – и вопрос о том, с чего жизнь началась, с информации и нуклеиновых кислот или с функций и белков, остается одним из самых сложных. А одним из известных решений этой парадоксальной задачи является гипотеза «мира РНК», появившаяся еще в конце 1960-х и окончательно оформившаяся в конце 1980-х.
    РНК – макромолекулы, в хранении и передаче информации не столь эффективные, как ДНК, а в выполнении ферментативных функций – не столь впечатляющие, как белки. Зато молекулы РНК способны и на то, и на другое, и до сих пор они служат передаточным звеном в информационном обмене клетки, и катализируют целый ряд реакций в ней. Белки неспособны реплицироваться без информации ДНК, а ДНК неспособна на это без белковых «умений». РНК же может быть полностью автономной: она способна катализировать собственное «размножение» – и для начала этого достаточно.
    Исследования в рамках гипотезы «мира РНК» показали, что эти макромолекулы способны и к полноценной химической эволюции. Взять хотя бы наглядный пример, продемонстрированный калифорнийскими биофизиками во главе с Лесли Оргелом (Lesley Orgel): если в раствор способной к саморепликации РНК добавить бромистый этидий, служащий для этой системы ядом, блокирующим синтез РНК, то понемногу, со сменой поколений макромолекул, в смеси появляются РНК, устойчивые даже к очень высоким концентрациям токсина. Примерно так, эволюционируя, первые молекулы РНК могли найти способ синтезировать первые инструменты-белки, а затем – в комплексе с ними – «открыть» для себя и двойную спираль ДНК, идеальный носитель наследственной информации.
    ©Wikimedia Commons

    Ненаучно: Неизменность

    Не более научными, нежели истории о первопредках, можно назвать и взгляды, носящие громкое имя Теории стационарного состояния. По мнению ее сторонников, никакая жизнь вовсе никогда не возникала – как не рождалась и Земля, не появлялся и космос: они просто были всегда, всегда и пребудут. Все это не более обосновано, нежели черви Паньгу: чтобы всерьез принять такую «теорию», придется забыть о бесчисленных находках палеонтологии, геологии и астрономии. А по сути, отказаться от всего грандиозного здания современной науки – но тогда, наверное, стоит отказаться и от всего того, что полагается его жителям, включая компьютеры и безболезненное лечение зубов.

    Научно: Протоклетки

    Однако простой репликации для «нормальной жизни» недостаточно: любая жизнь – это, прежде всего, пространственно изолированный участок среды, разделяющий процессы обмена, облегчающий течение одних реакций и позволяющий исключать другие. Иначе говоря, жизнь – это клетка, ограниченная полупроницаемой мембраной, состоящей из липидов. И «протоклетки» должны были появляться уже на самых ранних этапах существования жизни на Земле – первую гипотезу об их происхождении высказал хорошо знакомый нам Александр Опарин. В его представлении «протомембранами» могли служить капельки гидрофобных липидов, напоминающие желтые капли масла, плавающего в воде.
    В целом идеи ученого принимаются и современной наукой, занимался этой темой и Джек Шостак, получивший за свои работы Медаль Опарина. Вместе с Катаржиной Адамалой (Katarzyna Adamala) он сумел создать своего рода модель «протоклетки», аналог мембраны которой состоял не из современных липидов, а из еще более простых органических молекул, жирных кислот, которые вполне могли накапливаться в местах возникновения первых протоорганизмов. Шостаку и Адамале удалось даже «оживить» свои структуры, добавив в среду ионы магния (стимулирующие работу РНК-полимераз) и лимонную кислоту (стабилизирующую структуру жировых мембран).
    В итоге у них получилась совершенно простая, но в чем-то живая система; во всяком случае это была нормальная протоклетка, которая содержала защищенную мембраной среду для размножения РНК. С этого момента можно закрыть последнюю главу предыстории жизни – и начать первые главы ее истории. Впрочем, это уже совсем другая тема, так что мы расскажем лишь об одной, но чрезвычайно важной концепции, связанной с первыми шагами эволюции жизни и возникновением громадного разно­образия организмов.
    ©Getty Images

    Ненаучно: Вечное возвращение

    «Фирменное» представление индийской философии, в западной философии связанное с трудами Иммануила Канта, Фридриха Ницше и Мирчи Элиаде. Поэтическая картина вечного странствия каждой живой души по бесконечному множеству миров и их обитателей, ее перерождения то в ничтожное насекомое, то в возвышенного поэта, а то и в существо, неизвестное нам, демона или бога.
    Несмотря на отсутствие идей реинкарнации, Ницше эта идея действительно близка: вечность вечна, а значит, любое событие в ней может – и должно повториться вновь. И каждое существо без конца вращается на этой карусели всеобщего возвращения, так что только голова кружится, а сама проблема первичного происхождения исчезает где-то в калейдоскопе бесчисленных повторений.

    Научно: Эндосимбиоз

    Взгляните на себя в зеркало, всмотритесь в глаза: существо, с которым вы переглядываетесь, это сложнейший гибрид, возникший в незапамятные времена. Еще в конце XIX века немецко-английский естествоиспытатель Андреас Шимпер (Andreas Schimper) заметил, что хлоропласты – органеллы растительной клетки, ответственные за фотосинтез, – реплицируются отдельно от самой клетки. Вскоре появилась гипотеза о том, что хлоропласты – это симбионты, клетки фотосинтезирующих бактерий, когда-то проглоченные хозяином – и оставшиеся жить здесь навсегда.
    Разумеется, хлоропластов у нас нет, иначе бы мы могли питаться солнечным светом, как предлагают некоторые псевдорелигиозные секты. Однако в 1920-е гипотеза эндосимбиоза была расширена, включив митохондрии – органеллы, которые потребляют кислород и поставляют энергию всем нашим клеткам. К сегодняшнему дню эта гипотеза приобрела статус полновесной, многократно доказанной теории – достаточно сказать, что у митохондрий и пластид обнаружился собственный геном, более или менее независимые от клетки механизмы деления и собственные системы синтеза белка.
    В природе обнаружены и другие эндосимбионты, не имеющие за плечами миллиардов лет совместной эволюции и находящиеся на менее глубоком уровне интеграции в клетке. Например, у некоторых амеб нет собственных митохондрий, зато есть включенные внутрь и выполняющие их роль бактерии. Есть гипотезы и об эндосимбиотическом происхождении других органелл – включая жгутики и реснички, и даже клеточное ядро: согласно мнению некоторых исследователей, все мы, эукариоты, стали результатом небывалого слияния между бактериями и археями. Эти версии пока не находят строгого подтверждения, однако ясно одно: едва возникнув, жизнь стала поглощать соседей – и взаимодействовать с ними, рождая новую жизнь.

    Ненаучно: Креационизм

    Само понятие креационизма возникло в XIX веке, когда этим словом стали называться сторонники различных версий появления мира и жизни, предложенных авторами Торы, Библии и других священных книг монотеистических религий. Однако по сути ничего нового в сравнении с этими книгами креационисты не предложили, раз за разом пытаясь опровергнуть строгие и основательные находки науки – а на самом деле раз за разом теряя одну позицию за другой. К сожалению, идеи современных псевдоученых-креационистов куда легче понять: на осознание теорий настоящей науки требуется-таки потратить немало усилий.

  6. RESONOID Ответить


    Начало

    Поиск по сайту

    ТОПы

    Учебные заведения

    Предметы

    Проверочные работы

    Обновления

    Новости

    Переменка
    Отправить отзыв

  7. m1kr0t Ответить

    Христианский креационизм является наиболее развитым, в его основу положены библейские тексты. Согласно этой теории, зарождение жизни произошло в результате разумного акта творения высшим существом. В зависимости от метода трактовки Библии, сторонники теории делятся на разные течения.
    Важно! Кроме Библии, есть и другие священные книги мировых религий, в каждой из которых тоже есть сведения о возникновении мира.
    Например, буквалистские креационисты утверждают, что мир был создан за 6 дней около 6 000 лет назад, как это и описано в Библии. Сторонники метафорического креационизма считают, что написанное в Библии не стоит понимать буквально. По этой версии, один “день творения” мог длиться тысячи лет. Также в рамках концепции креационизма существует теистический эволюционизм, признающий эволюционную теорию. Однако его сторонники считают, что эволюция – ни что иное, как орудие в руках творца.
    Важно! В соответствии с современными представлениями о науке, креационизм рассматривают только как философско-методологическую концепцию, поскольку теория возникла в рамках религиозного мировоззрения. Многие противники теории говорят о нецелесообразности преподавания креационизма в школе из-за ее антинаучности.

    Теория биохимической эволюции

    В современном научном сообществе наиболее обоснованной считают теорию биохимической эволюции или абиогенез. Ее в 1923 году выдвинул российский биохимик А. И. Опарин. Основное положение теории Опарина состоит в том, что зарождение жизни – это длительный процесс возникновения жизни из неживого вещества. Этапы формирования “живого” из “неживого”:
    Синтез органических соединений из неорганической материи в аэробных условиях первобытного океана.
    Формирование из органических веществ биополимеров, углеводородов и липидов в водоемах планеты.
    Самоорганизация и развитие органических веществ в сложные структуры, на основе которых возникают механизмы обмена веществ и самовоспроизводства. Все это в конечном итоге привело к образованию живой клетки.
    Около четырех миллиардов лет назад наша Земля, еще очень молодая планета, сильно отличалась от современной. Температура поверхности планеты достигала 8000°С, а все породы под действием таких высоких температур были расплавлены. Поверхность Земли непрерывно бомбардировали метеориты, в том числе и очень крупные. После эпохи “великой бомбардировки” поверхность планеты начала понемногу остывать, породы затвердели. Когда температура упала ниже 100°С, вода из ранней атмосферы пролилась в виде дождя, и так появился первобытный океан. Он предоставил необходимые для образования простейшей жизни условия.

    Рис. 3. Этапы возникновения жизни на планете по Опарину Атмосфера молодой Земли была бедна кислородом, так как гравитация планеты была еще не способна удерживать легкие газы. Опарин считал, что только в анаэробных условиях могли появиться первые органические вещества, потому что влияние кислорода было бы разрушительным для зарождающейся жизни. Протекание химических реакций стало возможным под действием электрических разрядов молний, высоких температур и мощного ультрафиолетового излучения, от которого первобытная атмосфера планеты еще не защищала.
    Важно! В 1953 г. американский ученый Стэнли Ллойд Миллер воспроизвел условия молодой Земли в своей лаборатории. Смесь из воды, аммиака, метана и водорода он подвергал мощным электрическим разрядам. Спустя некоторое время ученому удалось таким образом синтезировать аминокислоты, сахара и даже простые белки. Этот опыт доказал, что органические соединения образуются не только в результате биогенеза, но и посредством абиогенного синтеза.
    Белки имеют способность притягивать к себе воду, которая образует вокруг них оболочку. Опарин предположил, что во время второго этапа на основе таких белков происходило формирование многочисленных сложных структур – коацерватов – предбиологических систем. Коацерваты, отделенные от среды, избирательно обменивались с ней веществами, а также накапливали некоторые соединения. Многочисленные вещества, входящие в состав этих сложных структур, взаимодействовали между собой и ионами металлов. Это дало начало появлению ферментов. На границе между коацерватом и средой собирались жиры (липиды), которые играли роль примитивной клеточной мембраны и обеспечивали стабильность. Предполагается, что на третьем этапе из массы коацерватных капель остались лишь самые устойчивые. Они уже имели способность поглощать вещества из среды, таким образом появился механизм обмена веществ, который является одним из важнейших свойств жизни. Согласно теории Опарина, такая коацерватная капля по мере роста и накопления массы могла распадаться на две дочерние, которые были идентичны ей, то есть приобрела способность к самовоспроизведению. На этом этапе коацерваты уже стоит рассматривать как первые простейшие организмы.
    Важно! В теории Опарина существует много “белых” пятен. Эта гипотеза не дает в полной мере ответ на вопрос о зарождении жизни, но именно гипотеза биохимической эволюции является наиболее перспективной в плане дальнейших исследований.
    Таким образом ни одна из существующих на сегодняшний день теорий не дает ответа на вопрос о том, как на нашей планете появилась первая жизнь. Это вызвано, в первую очередь, тем, что современные ученые пока не в состоянии провести такой эксперимент, который бы однозначно решил эту проблему. Все представленные концепции – как теологические, так и научные, основаны на умозрительных заключениях ученых и философов. Возможно, со временем, научно-технический прогресс предоставит исследователям средства для дальнейшего изучения, что приведет к новым открытиям. Дополнительную интересную информацию по этой теме вы найдете в видео.

  8. Sir_Wizard Ответить

    процесс созидания и роста. Но в любой капельке наряду с созиданием
    существовал и распад. Тот или иной из этих процессов, в зависимости от
    состава и внутреннего строения капельки, начинал преобладать. В результате, в каком-нибудь месте первичного океана смешались
    растворы белково-подобных веществ и образовались коацерватные капельки. Они
    плавали не в чистой воде, а в растворе разнообразных веществ. Капельки
    улавливали эти вещества и росли за их счет. Скорость роста отдельных
    капелек была неодинакова. Она зависела от внутреннего строения каждой из
    них. Если в капельке преобладали процессы разложения, то она распадалась.
    Вещества, ее составляющие, переходили в раствор и поглощались другими
    капельками. Более или менее длительно существовали лишь те капельки, в
    которых процессы созидания преобладали над процессами распада. Таким образом, все случайно возникающие формы организации сами собой
    выпадали из процесса дальнейшей эволюции материи. Каждая отдельная капелька не могла расти беспредельно как одна сплошная масса — она распадалась на дочерние капельки. Но каждая капелька в то же время была чем-то отлична от других и, отделившись, росла и изменялась самостоятельно. В новом поколении все неудачно организованные капельки погибали, а наиболее совершенные участвовали в дальнейшей эволюции
    материи. Так в процессе возникновения жизни происходил естественный отбор
    коацерватных капелек. Рост коацерватов постепенно ускорялся. Причем научные
    данные подтверждают, что жизнь возникла не в открытом океане, а в шельфовой
    зоне моря или в лагунах, где были наиболее благоприятные условия для
    концентрации органических молекул и образования сложных макромолекулярных
    систем. В конечном итоге усовершенствование коацерватов привело к новой форме
    существования материи — к возникновению на Земле простейших живых существ.
    Вообще, исключительное разнообразие жизни осуществляется на единообразной
    биохимической основе: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, жиры и
    несколько более редких соединений типа фосфатов. Основные химические элементы, из которых построена жизнь, — это
    углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Очевидно, организмы
    используют для своего строения простейшие и наиболее распространенные во
    Вселенной элементы, что обусловлено самой природой этих элементов.
    Например, атомы водорода, углерода, кислорода и азота имеют небольшие
    размеры и образовывают устойчивые соединения с двух и трехкратными связями,
    что повышает их реакционную способность. А образование сложных полимеров,
    без которых возникновение и развитие жизни вообще невозможны, связано со
    специфическими химическими особенностями углерода. Сера и фосфор присутствуют в относительно малых количествах, но их
    роль для жизни особенно важна. Химические свойства этих элементов дают
    возможность образования кратных химических связей. Сера входит в состав
    белков, а фосфор — составная часть нуклеиновых кислот.

  9. dvlagutin Ответить

    Эволюция жизни на Земле: от простого к
    сложному
    В настоящее время, да, наверное, и в будущем,
    наука не сможет дать ответ на вопрос, как выглядел самый первый организм,
    появившийся на Земле, – предок, от которого берут начало три основные ветви
    древа жизни. Одна из ветвей – эукариоты, клетки которых имеют оформленное ядро,
    содержащее генетический материал, и специализированные органеллы: митохондрии,
    вырабатывающие энергию, вакуоли и др. К эукариотным организмам относятся
    водоросли, грибы, растения, животные и человек.
    Вторая ветвь – это бактерии – прокариотные
    (доядерные) одноклеточные организмы, не имеющие выраженного ядра и органелл. И
    наконец, третья ветвь – одноклеточные организмы, именуемые археями, или
    архебактериями, клетки которых имеют такое же строение, как и у прокариот, но
    совсем другую химическую структуру липидов.
    Многие архебактерии способны выживать в крайне
    неблагоприятных экологических условиях. Некоторые из них являются термофилами и
    обитают только в горячих источниках с температурой 90 °С и даже выше, где
    другие организмы попросту погибли бы. Превосходно чувствуя себя в таких
    условиях, эти одноклеточные организмы потребляют железо и серусодержащие
    вещества, а также ряд химических соединений, токсичных для других форм жизни. По
    мнению ученых, найденные термофильные архебактерии являются крайне примитивными
    организмами и в эволюционном отношении – близкими родственниками самых древних
    форм жизни на Земле.
    Интересно, что современные представители всех
    трех ветвей жизни, наиболее похожие на своих прародителей, и сегодня обитают в
    местах с высокой температурой. Исходя из этого, некоторые ученые склонны
    считать, что, вероятнее всего, жизнь возникла около 4 млрд лет тому назад
    на дне океана вблизи горячих источников, извергающих потоки, богатые металлами и
    высокоэнергетическими веществами. Взаимодействуя друг с другом и с водой
    стерильного тогда океана, вступая в самые разнообразные химические реакции, эти
    соединения дали начало принципиально новым молекулам. Так, в течение десятков
    миллионов лет в этой “химической кухне” готовилось самое большое блюдо – жизнь.
    И вот около 4,5 млрд лет тому назад на Земле появились одноклеточные
    организмы, одинокое существование которых продолжалось весь докембрийский
    период.
    Всплеск эволюции, давший начало многоклеточным
    организмам, произошел гораздо позже, немногим более полумиллиарда лет назад.
    Хотя размеры микроорганизмов столь малы, что в одной капле воды могут
    поместиться миллиарды, масштабы проведенной ими работы грандиозны.
    Полагают, что первоначально в земной атмосфере
    и Мировом океане не было свободного кислорода, и в этих условиях жили и
    развивались лишь анаэробные микроорганизмы. Особым шагом в эволюции живого было
    возникновение фотосинтезирующих бактерий, которые, используя энергию света,
    превращали углекислый газ в углеводные соединения, служащие пищей для других
    микроорганизмов. Если первые фотосинтетики выделяли метан или сероводород, то
    появившиеся однажды мутанты начали вырабатывать в процессе фотосинтеза кислород.
    По мере накопления кислорода в атмосфере и водах анаэробные бактерии, для
    которых он губителен, заняли бескислородные ниши.
    В древних ископаемых остатках, найденных в
    Австралии, возраст которых исчисляется 3,46 млрд лет, были обнаружены
    структуры, которые считают останками цианобактерий – первых фотосинтезирующих
    микроорганизмов. О былом господстве анаэробных микроорганизмов и цианобактерий
    свидетельствуют строматолиты, встречающиеся в мелководных прибрежных акваториях
    не загрязненных соленых водоемов. По форме они напоминают большие валуны и
    представляют интересное сообщество микроорганизмов, живущее в известняковых или
    доломитовых породах, образовавшихся в результате их жизнедеятельности. На
    глубину нескольких сантиметров от поверхности строматолиты насыщены
    микроорганизмами: в самом верхнем слое обитают фотосинтезирующие цианобактерии,
    вырабатывающие кислород; глубже обнаруживаются бактерии, которые до определенной
    степени терпимы к кислороду и не нуждаются в свете; в нижнем слое присутствуют
    бактерии, которые могут жить только в отсутствие кислорода. Расположенные в
    разных слоях, эти микроорганизмы составляют систему, объединенную сложными
    взаимоотношениями между ними, в том числе пищевыми. За микробной пленкой
    обнаруживается порода, образующаяся в результате взаимодействия остатков
    отмерших микроорганизмов с растворенным в воде карбонатом кальция. Ученые
    считают, что когда на первобытной Земле еще не было континентов и лишь
    архипелаги вулканов возвышались над поверхностью океана, мелководье изобиловало
    строматолитами.
    В результате жизнедеятельности
    фотосинтезирующих цианобактерий в океане появился кислород, а примерно через
    1 млрд лет после этого он начал накапливаться в атмосфере. Сначала
    образовавшийся кислород взаимодействовал с растворенным в воде железом, что
    привело к появлению окислов железа, которые постепенно осаждались на дне. Так в
    течение миллионов лет с участием микроорганизмов возникли огромные залежи
    железной руды, из которой сегодня выплавляется сталь.
    Затем, когда основное количество железа в
    океанах подверглось окислению и уже не могло связывать кислород, он в
    газообразном виде ушел в атмосферу.
    После того как фотосинтезирующие цианобактерии
    создали из углекислого газа определенный запас богатого энергией органического
    вещества и обогатили земную атмосферу кислородом, возникли новые бактерии –
    аэробы, которые могут существовать только в присутствии кислорода. Кислород им
    необходим для окисления (сжигания) органических соединений, а значительная часть
    получаемой при этом энергии превращается в биологически доступную форму –
    аденозинтрифосфат (АТФ). Этот процесс энергетически очень выгоден: анаэробные
    бактерии при разложении одной молекулы глюкозы получают только 2 молекулы АТФ, а
    аэробные бактерии, использующие кислород, – 36 молекул АТФ.
    С появлением достаточного для аэробного образа
    жизни количества кислорода дебютировали и эукариотные клетки, имеющие в отличие
    от бактерий ядро и такие органеллы, как митохондрии, лизосомы, а у водорослей и
    высших растений – хлоропласты, где совершаются фотосинтетические реакции. По
    поводу возникновения и развития эукариот существует интересная и вполне
    обоснованная гипотеза, высказанная почти 30 лет назад американским
    исследователем Л.Маргулисом. Согласно этой гипотезе митохондрии, выполняющие
    функции фабрик энергии в эукариотной клетке, – это аэробные бактерии, а
    хлоропласты растительных клеток, в которых происходит фотосинтез, –
    цианобактерии, поглощенные, вероятно, около 2 млрд лет назад примитивными
    амебами. В результате взаимовыгодных взаимодействий поглощенные бактерии стали
    внутренними симбионтами и образовали с поглотившей их клеткой устойчивую систему
    – эукариотную клетку.
    Исследования ископаемых останков организмов в
    породах разного геологического возраста показали, что на протяжении сотен
    миллионов лет после возникновения эукариотные формы жизни были представлены
    микроскопическими шаровидными одноклеточными организмами, такими как дрожжи, а
    их эволюционное развитие протекало очень медленными темпами. Но немногим более
    1 млрд лет назад возникло множество новых видов эукариот, что обозначило
    резкий скачок в эволюции жизни.
    Прежде всего это было связано с появлением
    полового размножения. И если бактерии и одноклеточные эукариоты размножались,
    производя генетически идентичные копии самих себя и не нуждаясь в половом
    партнере, то половое размножение у более высокоорганизованных эукариотных
    организмов происходит следующим образом. Две гаплоидные, имеющие одинарный набор
    хромосом половые клетки родителей, сливаясь, образуют зиготу, имеющую двойной
    набор хромосом с генами обоих партнеров, что создает возможности для новых
    генных комбинаций. Возникновение полового размножения привело к появлению новых
    организмов, которые и вышли на арену эволюции.
    Три четверти всего времени существования жизни
    на Земле она была представлена исключительно микроорганизмами, пока не произошел
    качественный скачок эволюции, приведший к появлению высокоорганизованных
    организмов, включая человека. Проследим основные вехи в истории жизни на Земле
    по нисходящей линии.

    1,2 млрд лет назад     произошел взрыв
    эволюции, обусловленный появлением полового размножения и ознаменовавшийся
    появлением высокоорганизованных форм жизни – растений и животных.
    Образование новых вариаций в смешанном
    генотипе, возникающем при половом размножении, проявилось в виде биоразнообразия
    новых форм жизни.

    2 млрд лет назад     появились
    сложноорганизованные эукариотные клетки, когда одноклеточные организмы усложнили
    свое строение за счет поглощения других прокариотных клеток. Одни из них –
    аэробные бактерии – превратились в митохондрии – энергетические станции
    кислородного дыхания. Другие – фотосинтетические бактерии – начали осуществлять
    фотосинтез внутри клетки-хозяина и стали хлоропластами в клетках водорослей и
    растений. Эукариотные клетки, имеющие эти органеллы и четко обособленное ядро,
    включающее генетический материал, составляют все современные сложные формы жизни
    – от плесневых грибов до человека.

    3,9 млрд лет назад     появились
    одноклеточные организмы, которые, вероятно, выглядели, как современные бактерии,
    и архебактерии. Как древние, так и современные прокариотные клетки устроены
    относительно просто: они не имеют оформленного ядра и специализированных
    органелл, в их желеподобной цитоплазме располагаются макромолекулы ДНК –
    носители генетической информации, и рибосомы, на которых происходит синтез
    белка, а энергия производится на цитоплазматической мембране, окружающей
    клетку.

    4 млрд лет назад     загадочным образом
    возникла РНК. Возможно, что она образовалась из появившихся на первобытной земле
    более простых органических молекул. Полагают, что древние молекулы РНК имели
    функции носителей генетической информации и белков-катализаторов, они были
    способны к репликации (самоудвоению), мутировали и подвергались естественному
    отбору. В современных клетках РНК не имеют или не проявляют этих свойств, но
    играют очень важную роль посредника в передаче генетической информации с ДНК на
    рибосомы, в которых происходит синтез белков.
    А.Л. Прохоров
    По материалам
    статьи Ричарда Монастерски
    в журнале National Geographic, 1998 г. No
    3

  10. andrei3486 Ответить

    Большой отрезок истории Земли приходится на господство микроорганизмов. Однако, после качественного скачка эволюции, приведшего к появлению высокоорганизованных существ (человека в том числе), можно считать, что в истории Земли возникла новая глава. Итак, основные события истории жизни на Земле, в обратном направлении:
    1,2 млрд. лет назад происходит скачок в эволюции, обусловленный возникновением полового размножения. После этого появляются сложные формы жизни – растения и животные. Половое размножение дало преимущество новым формам живых организмов и способствовало биоразнообразию.
    2 млрд. лет назад появляются первые сложноорганизованные клетки с ядром. Это произошло в то время, когда одноклеточные безъядерные организмы усложнили свое строение, за счет поглощения белее мелких форм жизни. Таким образом, в новых эукариотических клетках появились органоиды, имеющие клеточное происхождение: митохондрии, хлоропласты и другие. Клетки, имеющие такие органеллы несомненно выигрывали эволюционную гонку и впоследствии стали основой для многоклеточных организмов.
    3,9 млрд. лет назад появились самые первые одноклеточные живые существа, напоминающие современные бактерии. Они не имели оформленного ядра, органелл, а в цитоплазме свободно располагались молекулы ДНК. Кроме того, эти клетки уже сдержали рибосомы, а синтез белка осуществлялся на цитоплазматической мембране.
    4 млрд. лет назад при случайном стечении обстоятельств возникает первая генетическая структура – РНК.

  11. Hugo_killer Ответить

    Существует гипотеза о возможном занесении бактерий, микробов и прочих мельчайших организмов, посредством занесения небесными телами. Организмы развивались и в результате длительных преобразований, постепенно появлялась жизнь на Земле. В гипотезе рассматриваются организмы, способные функционировать даже в бескислородной среде и в аномально высоких или низких температурах.
    Это связано с пребыванием бактерий-переселенцев на астероидах и метеоритах, которые представляют собой осколки от столкновений планет или других тел. Из-за наличия износоустойчивой внешней оболочки, а также благодаря способности замедлять все процессы жизнедеятельности (порой превращаясь в спору), такого рода жизнь способна перемещаться очень продолжительное время и на очень далёкие расстояния.
    При попадании же в более гостеприимные условия, “межгалактические путешественники” активируют основные жизнеобеспечивающие функции. И сами того не понимая, образуют с течением некоторого времени, жизнь на Земле.

    Живое из неживого


    Факт существования синтетических и органических веществ в наши дни неоспорим. Более того, ещё в далёком девятнадцатом веке, немецкий учёный Фридрих Вёлер, синтезировал органическое вещество (мочевину) из неорганического (цианат аммония). Затем были синтезированы углеводороды. Таким образом, жизнь на планете Земля вполне вероятно зародилась путём синтеза из неорганического материала. Посредством абиогенеза выдвигаются теории происхождения жизни.
    Так как основную роль в строении любого органического организма составляют аминокислоты. Логично было бы предположить об их причастности к заселению Земли жизнь. На данных, полученных от эксперимента Стэнли Миллера и Гарольда Юри (образование аминокислот, пропуском электрического заряда через газы), можно говорить о возможности образования аминокислот. Ведь аминокислоты – это кирпичики, с помощью которых строятся сложные системы организма и любой жизни соответственно.

    Космогоническая гипотеза


    Наверно самая популярная из всех трактовка, которую знает каждый школьник. Теория большого взрыва была и остаётся вполне актуальной темой для горячих обсуждений. Большой взрыв произошёл от сингулярной точки скопления энергии, в результате освобождения которой, значительно расширилась Вселенная. Образовались космические тела. Несмотря на всю состоятельность, Теория большого взрыва не объясняет образования самой Вселенной. Как собственно и не может объяснить ни одна существующая гипотеза.

    Симбиоз органелл ядерных организмов


    Эту версию зарождения жизни на Земле, ещё называют эндосимбиозом. Чёткие положения системы были составлены русским ботаником и зоологом К. С. Мережковским. Суть данной концепция заключается в взаимовыгодном сожительстве органеллы с клеткой. Что в свою очередь позволяет предположить об эндосимбиозе, как о выгодном для обоих сторон симбиозе с образованием клеток эукариот (клетки в которых присутствует ядро). Затем при помощи передачи генетической информации между бактериями, осуществлялось их развитие и увеличение популяции. Согласно этой версии, все дальнейшие развитие жизни и жизненных форм, обязано предшествующему предку современных видов.

    Самозарождение


    Такого вида утверждение в девятнадцатом веке, не могло не восприниматься без доли скепсиса. Внезапное появление видов, а именно образование жизни из неживого, казалось фантастикой для людей того времени. При том гетерогенез (Способ размножения, в результате которого рождаются особи, сильно отличающиеся от родительских) признавался обоснованным объяснением жизни. Простым примером будет образование сложной жизнеспособной системы из разлагающихся веществ.
    К примеру в том же Египте, египетские иероглифы сообщают о появлении разнообразной жизни из воды, песка, разлагающихся и гниющих остатков растений. Эта новость нисколько бы не удивила древнегреческих философов. Там убеждение о зарождении жизни из неживого воспринималось как факт, не требующий обоснования. Великий греческий философ Аристотель, так говорил о зримой истине: ” тля образуется из протухших продуктов питания, Крокодил – результат процессов в гниющих брёвнах, находящихся под водой”. Загадочно, но не смотря на всяческие преследования со стороны церкви, убеждение под лоном тайны, прожило целый век.
    Споры о жизни на Земле не могут продолжаться вечно. Именно поэтому, в конце девятнадцатого века, французский микробиолог и химик Луи Пастер проводил свои анализы. Его исследования имели строго научный характер. Эксперимент проводился в 1860-1862. Благодаря выведению спор из сонного состояния, Пастер смог решить вопрос о самозарождении жизни. (За что ему и присудила премию Французская академия наук)

    Сотворение сущего из обычной глины


    Звучит как безумие, но в действительности эта тема имеет право на жизнь. Ведь не зря Шотландский учёный-исследовать А.ДЖ.Кернс-Смит, выдвинул белковую теорию о жизни. Крепко составляя основу из похожих исследований, он говорил о взаимодействии на молекулярном уровне между органическими составляющими и простой глиной… Оказываясь под её воздействием, компоненты образовывали устойчивые системы, в которых происходили изменения в структуре обоих составляющих, а затем и образованием состоятельной жизни. Вот таким уникальным и оригинальным образом, объяснял свою позицию Кернс-Смит. Кристаллы глины, с находящимся в ней биологическими включениями, зарождали жизнь вместе, после чего их “сотрудничество” кончалось.

    Теория постоянных катастроф


    Согласно концепции, разработанной Жоржом Кювье, мир, который прямо сейчас можно лицезреть, вовсе не является первичным. А чем он является, так это всего лишь очередным звеном последовательно разрывающейся цепочки. Это значит, мы живём в мире, который со временем подвергнется массовому вымиранию жизни. При этом не всё на Земле подвергалось глобальному уничтожению (к примеру наступал потоп). Некоторые виды, в ход своей приспосабливаемости выживали, тем самым заселяя Землю. Строение видов и жизни, по словам Жоржа Кювье оставалось неизменным.

    Материя, как объективная реалия


    Главная тема учения – различные сферы и области, приближающие к пониманию эволюции, с точки зрения точных наук. (материализм – мировоззрение в философии, раскрывающее все причинно-следственные обстоятельства, явления и факторы реальности. Законы применимы к человеку, обществу, Земле). Теория выдвинута известными приверженцами материализма, считающими, что жизнь на Земле зародилась от преобразований на уровне химии. При том происходившие почти 4 миллиарда лет назад. Объяснение жизни имеет прямую связь с ДНК, (дезоксирибонуклеиновая кислота) РНК (рибонуклеиновая кислота), а также к некоторым ВМС (высокомолекулярным соединениям, в данном случае – белкам.)
    Концепция образовалась посредством научных исследований, раскрывающих суть молекулярной и генетической биологии, генетики. Источники авторитетные, особенно учитывая их молодость. Ведь исследования гипотезы о мире РНК, начали проводиться в конце двадцатого века. Огромный вклад в теорию внёс Карл Ричард Вёзе.

    Учение Чарльза Дарвина


    Говоря о происхождении видов, невозможно не упомянуть такого поистине гениального человека, как Чарльз Дарвин. Работа его жизни – естественный отбор, положила начало массовым атеистическим движениям. С другой стороны, дала небывалый толчок науке, неисчерпаемую почву для исследований и экспериментов. Суть учения заключалась в выживании видов на протяжении всей истории, путём приспособления организмов к местным условиям, образование новых признаков, помогающих в условиях конкуренции.
    Под эволюцией подразумевают некоторые процессы, направленные к изменению жизни организма и самого организма с течением времени. Под наследственными же чертами, подразумевают передачу поведенческой, генетической, или же другого рода информации (передачей от материнского к дочернему.)
    Основными силами движения эволюции, по Дарвину является борьба за право на существование, путём отбора и изменчивости видов. Под влиянием Дарвиновских идей, в начале двадцатого века, активно проводились исследования по части экологии, а также генетики. В корне изменялось преподавание зоологии.

    Творение Бога


    Многие люди со всего земного шара до сих пор исповедуют веру в Бога. Креационизм является толкованием образования жизни на Земле. Толкование состоит из системы утверждений, основанных на библии, и рассматривает жизнь, как созданное богом-творцом существо. Данные берутся из “Ветхого завета”, “Евангелия” и прочих священных писаний.
    Интерпретации создания жизни в разных религиях в чём-то схожи. Ориентируясь по библии, Земля была сотворена за семь дней. Небо, светило небесное, вода и тому подобное, создавалось пять дней. На шестой Бог сотворил Адама из глины. Увидев скучающего, одинокого человека, Бог решил сотворить ещё одно чудо. Взяв ребро Адама, он создал Еву. Седьмой день признавался выходным.
    Жили Адам с Евой без бед, до тех пор, пока злорадный дьявол в образе змеи не решил искусить Еву. Ведь посреди рая стояло дерево познания добра и зла. Первая матерь предложила Адаму разделить трапезу, тем самым нарушив слово, данное Богу (он запретил трогать запретные плоды.)
    Первые люди изгоняются в наш мир, тем самым начиная историю всего человечества и жизни на Земле.
    Источник

  12. Кибервит Ответить

    Отрицание возможности самозарождения жизни в настоящее время не противоречит представлениям о принципиальной возможности развития органической природы и жизни в прошлом из неорганической материи. На определенной стадии развития материи жизнь может возникнуть как результат естественных процессов, совершающихся в самой материи. Кроме того, элементарные химические процессы на начальных этапах возникновения и развития жизни могли происходить не только на Земле, но и в других частях Вселенной и в различное время. Поэтому не исключается возможность занесения определенных предпосылочных факторов жизни на Землю из Космоса. Однако в изученной пока человеком части Вселенной только на Земле они привели к формированию и расцвету жизни.
    Возникновение жизни
    С позиций современной науки жизнь возникла из неживого вещества в результате эволюции материи, является результатом естественных процессов, происходивших во Вселенной. Жизнь — это свойство материи, которое ранее не существовало и появилось в особый момент истории нашей планеты Земля. Возникновение жизни явилось результатом процессов, протекавших сначала миллиарды лет во Вселенной, а затем многие миллионы лет на Земле. От неорганических соединений к органическим, от органических к биологическим —таковы последовательные стадии, по которым осуществлялся процесс зарождения жизни.
    Возраст Земли исчисляется примерно 5 млрд лет. Жизнь существует на Земле, видимо, более 3,5 млрд лет. Признаки деятельности живых организмов обнаружены в докембрийских породах, рассеянных по всему земному шару.
    В сложном процессе возникновения жизни на Земле можно выделить несколько основных этапов. Первый из них связан с образованием простейших органических соединений из неорганических.
    Образование простых органических соединений. Происхождение жизни связано с протеканием определенных химических реакций на поверхности первичной планеты. Каковы же основные этапы химической эволюции жизни?
    На начальных этапах своей истории Земля представляла собой раскаленную планету. Вследствие вращения при постепенном снижении температуры атомы тяжелых элементов перемещались к центру, а в поверхностных слоях концентрировались атомы легких элементов (водорода, углерода, кислорода, азота), из которых и состоят тела живых организмов. При дальнейшем охлаждении Земли появились химические соединения: вода, метан, углекислый газ, аммиак, цианистый водород, а также молекулярный водород, кислород, азот. Физические и химические свойства воды (высокий дипольный момент, вязкость, теплоемкость и т. д.) и углерода (трудность образования окислов, способность к восстановлению и образованию линейных соединений) определили то, что именно они оказались у колыбели жизни.
    На этих начальных этапах сложилась первичная атмосфера Земли, которая носила не окислительный, как сейчас, а восстановительный характер. Кроме того, она была богата инертными газами (гелием, неоном, аргоном). Эта первичная атмосфера уже утрачена. На ее месте образовалась вторая атмосфера Земли, состоящая на 20% из кислорода — одного из наиболее химически активных газов. Эта вторая атмосфера — продукт развития жизни на Земле, одно из его глобальных следствий.
    Дальнейшее снижение температуры обусловило переход ряда газообразных соединений в жидкое и твердое состояние, а также образование земной коры. Когда температура поверхности Земли опустилась ниже 100°С произошло сгущение водяных паров. Длительные ливни с частыми грозами привели к образованию больших водоемов. В результате активной вулканической деятельности из внутренних слоев Земли на поверхность выносилось много раскаленной массы, в том числе карбидов — соединений металлов с углеродом. При взаимодействии карбидов с водой выделялись углеводородные соединения. Горячая дождевая вода как хороший растворитель имела в своем составе растворенные углеводороды, а также газы (аммиак, углекислый газ, цианистый водород), соли и другие соединения, которые могли вступать в химические реакции. С особым успехом, видимо, протекали процессы роста молекул при наличии группы – N = С = N -. У этой группы большие химические возможности к росту за счет как присоединения к атому углерода атома кислорода, так и реагирования с азотистым основанием. Так постепенно на поверхности молодой планеты Земля накапливались простейшие органические соединения. Причем накапливались в больших количествах. Подсчеты показывают, что только посредством вулканической деятельности на поверхности Земли могло образоваться около 1016 кг органических молекул. Это всего на 2—3 порядка меньше массы современной биосферы!
    Вместе с тем астрономическими исследованиями установлено, что и на других планетах, и в космической газопылевой материи имеются углеродные соединения, в том числе углеводороды.
    Возникновение сложных органических соединений. Второй этап биогенеза характеризовался возникновением более сложных органических соединений, в частности белковых веществ в водах первичного океана. Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усиленному ультрафиолетовому излучению относительно простые молекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись и образовывались углеводы, жиры, аминокослоты, белки и нуклеиновые кислоты.
    Возможность такого синтеза была доказана опытами А.М. Бутлерова, который еще в середине прошлого столетия получил из формальдегида углеводы (сахар). В 1953—1957 гг. химиками различных стран (США, СССР, Германии) в целом ряде экспериментов из смеси газов (аммиака, метана, водяного пара, водорода) при 70—80°С и давлении несколько атмосфер под воздействием электрических разрядов напряжением 60 000 В и ультрафиолетовых лучей были синтезированы органические кислоты, в том числе аминокислоты (глицин, аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты), которые являются материалом для образования белковой молекулы. Таким образом, были смоделированы условия первичной атмосферы Земли, при которых могли образовываться аминокислоты, а при их полимеризации — и первичные белки.
    Эксперименты в этом направлении оказались перспективными. В дальнейшем (при использовании других соотношений исходных газов и видов энергии) путем реакции полимеризации из простых молекул получали более сложные молекулы: белки, липиды, нуклеиновые кислоты и их производные, а позже была доказана возможность синтеза в условиях лаборатории и других сложных биохимических соединений, в том числе белковых молекул (инсулина), азотистых оснований нуклеотидов. Особенно важно то, что лабораторные эксперименты совершенно определенно показали возможность образования белковых молекул в условиях отсутствия жизни.
    С определенного этапа в процессе химической эволюции на Земле активное участие стал принимать кислород. Он мог накапливаться в атмосфере Земли в результате разложения воды и водяного пара под действием ультрафиолетовых лучей Солнца. (Для превращения восстановленной атмосферы первичной Земли в окисленную потребовалось не менее 1—1,2 млрд лет.) С накоплением в атмосфере кислорода восстановленные соединения начали окисляться. Так, при окислении метана образовались метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота и т.д., которые вместе с дождевой водой попадали в первичный океан. Эти вещества, вступая в реакции с аммиаком и цианистым водородом, дали начало аминокислотам и соединениям типа аденина. Важно и то, что более сложные органические соединения являются более стойкими перед разрушающим действием ультрафиолетового излучения, чем простые соединения.
    Анализ возможных оценок количества органического вещества, которое накопилось неорганическим путем на ранней Земле, впечатляет: по некоторым расчетам за 1 млрд лет над каждым квадратным сантиметром земной поверхности образовалось несколько килограммов органических соединений. Если их все растворить в мировом океане, то концентриация раствора была бы приблизительно 1%. Это довольно концентрированный «органический бульон». В таком «бульоне» мог вполне успешно развиваться процесс образования более сложных органических молекул. Таким образом, воды первичного океана постепенно насыщались разнообразными органическими веществами, образуя «первичный бульон». Насыщению такого «органического бульона» в немалой степени способствовала еще и деятельность подземных вулканов.
    «Первичный бульон» и образование коацерватов. Дальнейший этап биогенеза связан с концентрацией органических веществ, возникновением белковых тел.
    В водах первичного океана концентрация органических веществ увеличивалась, происходили их смешивание, взаимодействие и объединение в мелкие обособленные структуры раствора. Такие структуры можно легко получить искусственно, смешивая растворы разных белков, например желатина и альбумина. Эти обособленные в растворе органические многомолекулярные структуры выдающийся русский ученый А.И. Опарин назвал коацерватными каплями или коацерватами *. Коацерваты — мельчайшие коллоидальные частицы — капли, обладающие осмотическими свойствами. Коацерваты образуются в слабых растворах. Вследствие взаимодействия противоположных электрических зарядов происходит агрегация молекул. Мелкие сферические частицы возникают потому, что молекулы воды создают вокруг образовавшегося агрегата поверхность раздела.
    * См.: Опарин А.И. Материя → жизнь → интеллект. М., 1977.
    Исследования показали, что коацерваты имеют достаточно сложную организацию и обладают рядом свойств, которые сближают их с простейшими живыми системами. Например, они способны поглощать из окружающей среды разные вещества, которые вступают во взаимодействие с соединениями самой капли, и увеличиваться в размере. Эти процессы в какой-то мере напоминают первичную форму ассимиляции. Вместе с тем в коацерватах могут происходить процессы распада и выделения продуктов распада. Соотношение между этими процессами у разных коацерватов неодинаково. Выделяются отдельные динамически более стойкие структуры с преобладанием синтетической деятельности. Однако все это еще не дает основания для отнесения коацерватов к живым системам, потому что они лишены способости к самовоспроизведению и саморегуляции синтеза органических веществ. Но предпосылки возникновения живого в них уже содержались.
    Коацерваты объясняют, как появились биологические мембраны. Образование мембранной структуры считается самым «трудным» этапом химической эволюции жизни. Истинное живое существо (в виде клетки, пусть даже самой примитивной) не могло оформиться до возникновения мембранной структуры и ферментов. Биологические мембраны — это агрегаты белков и липидов, способные отграничить вещества от среды и придать упаковке молекул прочность. Мембраны могли возникнуть в ходе формирования коацерватов.
    Повышенная концентрация органических веществ в коацерватах увеличивала возможность взаимодействия между молекулами и усложнения органических соединений. Коацерваты образовывались в воде при соприкосновении двух слабо взаимодействующих полимеров.
    Кроме коацерватов в «первичном бульоне» накапливались полинуклеотиды, полипептиды и различные катализаторы, без которых невозможно образование способности к самовоспроизведению и обмену веществ. Катализаторами могли быть и неорганические вещества. Так, Дж. Берналом в свое время была выдвинута гипотеза о том, что наиболее удачные условия для возникновения жизни складывались в небольших спокойных теплых лагунах с большим количеством ила, глинистой мути. В такой среде очень быстро протекает полимеризация аминокислот; здесь процесс полимеризации не нуждается в нагревании, так как частицы ила выступают в качестве своеобразных катализаторов.
    Возникновение простейших форм живого. Главная проблема в учении о происхождении жизни состоит в объяснении возникновения матричного синтеза белков. Жизнь возникла не тогда, когда образовались пусть даже очень сложные органические соединения, отдельные молекулы ДНК и др., а тогда, когда начал действовать механизм конвариантной редупликации. Именно поэтому завершение процесса биогенеза связано с возникновением у более стойких коацерватов способности к самовоспроизведению составных частей, с переходом к матричному синтезу белка, характерному для живых организмов. В ходе предбиологического отбора наибольшие шансы на сохранение имели те коацерваты, у которых способность к обмену веществ сочеталась со способностью к самовоспроизведению.
    Переход к матричному синтезу белков был величайшим качественным скачком в эволюции материи. Однако механизм такого перехода пока не ясен. Основная трудность здесь состоит в том, что для удвоения нуклеиновых кислот нужны ферментные белки, а для создания белков — нуклеиновые кислоты. Как разорвать эту «замкнутую цепь»? Иначе говоря, нужно объяснить, как в ходе предбиологического отбора объединились способности к самовоспроизведению полинуклеотидов с каталитической активностью полипептидов в условиях пространственно-временного разобщения начальных и конечных продуктов реакции.
    Существуют разные гипотезы на сей счет, но все они так или иначе не полны. Однако в настоящее время наиболее перспективными здесь являются гипотезы, которые опираются на принципы теории самоорганизации, синергетики *, на представления о гиперциклах, т.е. системах, связывающих самовоспроизводящиеся (автокаталитические) единицы друг с другом посредством циклической связи. В таких системах продукт реакции одновременно является и ее катализатором или исходным реагентом. Потому и возникает явление самовоспроизведения, которое на первых этапах вовсе могло и не быть точной копией исходного органического образования. О трудностях становления самовоспроизведения свидетельствует само существование вирусов и фагов, которые представляют собой, по-видимому, осколки форм предбиологической эволюции.
    * См.: Эйген М., Шустер П. Гиперцикл. Принципы самоорганизации макромолекул. М., 1982.
    В последующем предбиологический отбор коацерватов, по-видимому, шел по нескольким направлениям. Во-первых, в направлении выработки способности накопления специальных белковоподобных полимеров, ответственных за ускорение химических реакций. В результате строение нуклеиновых кислот изменялось в направлении преимущественного «размножения» систем, в которых удвоение нуклеиновых кислот осуществлялось с участием ферментов. На этом пути и возникает характерный для живых существ циклический обмен веществ:

    Во-вторых, в системе коацерватов присходил и отбор самих нуклеиновых кислот по наиболее удачному сочетанию последовательности нуклеотидов. На этом пути формировались гены. Самовоспроизводящиеся системы со сложившейся стабильной последовательностью нуклеотидов в нуклеиновой кислоте уже могут быть названы живыми.
    В проблеме возникновения жизни еще много неопределенного, она еще далека от своего окончательного разрешения. Так, например, не ясно, почему все белковые соединения, входящие в состав живого вещества, имеют только «левую симметрию». Какие механизмы предбиологической эволюции могли к этому привести?
    Знание условий, которые способствовали возникновению жизни на Земле, позволяют понять, почему в наше время невозможно появление живых существ из неорганических систем. В нашу эпоху отсутствуют условия для синтеза и усложнения органических веществ: простые соединения, которые могли бы где-то образоваться, сразу же были бы использованы гетеротрофами. Теперь живые существа появляются только вследствие размножения.
    Возникнув, жизнь стала развиваться быстрыми темпами (ускорение эволюции во времени). Так, развитие от первичных протобионтов до аэробных форм потребовало около 3 млрд лет, тогда как с момента возникновения наземных растений и животных прошло около 500 млн лет; птицы и млекопитающие развились от первых наземных позвоночных за 100 млн лет, приматы выделились за 12— 15 млн лет, для становления человека потребовалось около 3 млн лет.

  13. mazurinvalentin Ответить

    В последнее время учёные сумели объяснить все основные процессы, каким образом первые живые организмы на Земле возникли из неживой материи (например, журнал “Scientific American”, September, 2009). Эти процессы включают формирование нуклеотидов, состоящих из сахаров, фосфатов, оснований цианидов, ацетилена и воды, генетические молекулы РНК и ДНК, а также протоклетки, дающей рост первой жизни. Молекула РНК может быть сформирована из простых молекул имеющихся на ранней Земле до формирования первой жизни. Она была первым генетическим материалом сформировавшим жизнь на Земле вместе с ДНК, явившимся результатом эволюции позже. РНК порождает ДНК, которая в свою очередь порождает протеины. «РНК мир» включает в себя появление первого живого организма — протоклетки с РНК геномом, способной к самокопированию и Дарвиновской эволюции, тогда как «ДНК мир» включает бактериальную клетку с ДНК геномом, протеины и начало дерева жизни с общим предком для всего живого на Земле. Оба РНК и ДНК имеют длинные основания (от 2 до 40 в случае РНК и от 1000 до миллиона в случае типичного гена), которые включают сахара, фосфаты и простые молекулы — цианид, ацетилен, формальдегид и воду, имевшихся в ранней Земле. Нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) ответственны за генетический код и дают инструкции для всех процессов внутри клетки. Чтобы образовать протеины, нуклеиновые кислоты должны сформировать длинные и сложные цепи. Все молекулы ДНК во всех живых организмах на Земле имеют одинаковую структуру, хотя и разный набор генов, и отличаются друг от друга различным подключением их ДНК.
    Итак, на первом этапе простые и органические молекулы, а также различные химические реакции привели к образованию нуклеотидов. Три компоненты нуклеотидов — сахара, фосфаты и нуклеиновые основания — образовались спонтанно из простых молекул. Затем нуклеотиды соединившись дали начало первой генетической молекуле — РНК, а затем, на более поздней стадии развития, молекулу ДНК. Нуклеиновые кислоты, представляющие совокупность нуклеотидов, содержат генетическую информацию. Следующий этап — образование примитивной клетки с РНК геномом, включающая мембрану и способной к самокопированию путём деления. Протоклетка начала эволюционировать. Метаболизм, включающий серию химических реакций, позволил протоклетке получать энергию из окружающей среды. Следующий этап — образование ДНК и появление новой клетки с ДНК геномом, играющей роль первичной генетической молекулы. РНК теперь выполняет промежуточную роль между ДНК и протеином. Возникает первая бактерия с ДНК геномом и мембраной. Она способна к самокопированию и способна эволюционировать. Если раньше РНК была ответственна за образование протеинов, теперь протеины принимают на себя функции РНК в осуществлении самокопирования клетки и метаболических процессов. Интересно, что старый парадокс — что появилось раньше «курица или яйцо» — находит на основе этих процессов простое объяснение: сначала была курица (нуклеиновые кислоты), а затем уже появилось яйцо (протеины). Затем протеины (яйцо) служили началом образования нуклеиновых кислот (курица).
    Жизнь — это химическая система способная к самокопированию и Дарвиновской эволюции. Э. Шредингер, один из основателей квантовой механики, в своей книге «Жизнь с Точки Зрения Физика» дал следующее определение жизни: “The living systems is self-assemble against nature’s tendency toward disorder, or entropy”.

    Подведём итоги. Жизнь началась после того как химические молекулы ранней Земли сформировали нуклеотиды, важные элементы РНК. Затем образовалась протоклетка с РНК геномом, на следующем этапе образовалась ДНК и первая бактерия с ДНК геномом. Бактерии оставались без изменений миллиарды лет и начали эволюционировать в более сложные организмы, когда началась эра под названием Cambrian explosion, когда мир животных эволюционировал из маленьких и примитивных организмов в многоклеточные организмы. В это же время на основе Дарвиновской эволюции появилось огромное разнообразие мира животных и около 5 млн. лет тому назад появились первые человекоподобные существа hominids. Недавно был обнаружен hominid Ardi, которому 4.4 млн. лет и который, возможно, является первой фазой в эволюции человека. Современный человек homo sapiens появился примерно 50,000-100,000 лет тому назад на юго-востоке Африки и позднее распространился по всему миру. 5000 лет тому назад были построены Египетские пирамиды. Около двести лет назад мы стали технологической цивилизацией, когда было открыто электричество, появились паровые машины и самолёты. Если это время сравнить с возрастом нашей Вселенной (14 млрд. лет), то оно составляет лишь 0.00001% от этого времени, т.е. мы являемся молодой цивилизацией, хотя и во многом преуспели. Другое сравнение основано на использовании космического календаря. Если принять, что вся история Вселенной равнялась одному году, то первые современные люди появились лишь две минуты назад, 11 секунд назад были построены египетские пирамиды, одну секунду назад Галилей и Кеплер доказали, что солнечной система является гелиоцентрической и лишь полсекунды назад мы стали технологической цивилизацией.
    Давайте заглянем в наше будущее и зададим себе вопрос — закончилась ли наша эволюция. Чтобы ответить на этот вопрос нам следует понять, почему происходит эволюция, т.е. изменения в нашем организме во времени, и появляются ли в нашем геноме новые гены. Ответ на второй вопрос найден — да, дополнительные гены появляются и наша эволюция не только продолжается, но и ускоряется во времени. Ева Яблонски, теоретик в области биологии из Тель-авивского университета, опубликовала результаты своих исследований, согласно которым имеется более ста наследственных изменений, которые отсутствовали в последовательности ДНК. Эти изменения охватывают бактерии, грибы, растения, а также животных. Токсические вещества, диета и даже стресс могут быть причиной изменений в геноме. Мутации — причина возникновения новых ген. Сегодня мы изменяемся быстрее, чем за любые предыдущие периоды нашей истории.

    Интересно, что сравнительно недавно было открыто ускорение нашей Вселенной. Нет ли какой-либо взаимосвязи между ускорениями Вселенной и ускорением нашей эволюции? Чтобы объяснить причину ускорения Вселенной, физики предположили существование тёмной энергии, т.е. особой силы отталкивания (a repulsive force), которая обусловливает ускорение Вселенной. Сегодня мы знаем немного о природе этой силы, несмотря на то, что сотни учёных around the world пытаются разгадать её структуру.
    Время — самая фундаментальная характеристика Вселенной и оно ответственно за все изменения в нашем мире. Причина изменений в мире, возможно, состоит в том, что температура космоса сильно изменилась — от 1032К во времена Big Bang (эта температура триллион триллионов раз превышает температуру в центре самых горячих звёзд) до 3К сегодня (-270С) в течение 14 млрд. лет. Эта температура измерена по спектру остаточного излучения космоса, которое заполняет всю нашу Вселенную и которое является ярким доказательством реальности Big Bang и того факта, что было начало мира. Такое резкое уменьшение температуры космоса связано с её расширением (inflation). Разумеется, это расширение и спад температуры не могут не отражаться на скорости всех процессов внутри Вселенной, обусловливая изменения не только Вселенной, но и влияют на темпы нашей эволюции, которая будет продолжаться всегда, пока наша Вселенная существует и изменяется во времени. Если температура космоса упадёт до нуля, наша Вселенная погибнет, что будет означать конец эволюции и самой жизни. Любопытно, что из четырёх сценариев развития нашей Вселенной, которые рассматриваются в астрономии, имеется доказательство, что наша Вселенная в конечном счёте погибнет, вследствие безудержного расширения и спада температуры до абсолютного нуля. Такой вывод основан на анализе данных о взрывах так называемых «белых карликов» (white dwarf supernova explosion).
    Тогда другой Big Bang возвестит о начале новой вселенной и нового мира. Эта новая вселенная пройдёт совершенно другой путь развития и в ней будут другие законы физики с другими фундаментальными постоянными, такими как скорость света, масса электрона, гравитационная постоянная и т.д., и, разумеется, другой жизнью. Сегодня учёные обсуждают вероятность существования других вселенных (multiverse), в которых также возможна жизнь, но основанная на других принципах и других законах природы.
    Илья Гулькаров, Чикаго

  15. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *