Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле

Список изучаемых вопросов:

1. Догадки происхождения жизни.

2. Исследование главных закономерностей появления, развития и существования жизни на Земле.

3. Усложнение живых организмов в процессе эволюции.

4. Обилие живого мира на Земле и современная его организация.

Самые ранешние представления о появлении жизни на Земле отыскали отражение в легендах о сотворении мира. Этот вопрос издревле Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле заинтересовывал величайшие мозги населения земли, но до сего времени еще далек от собственного разрешения.

Как проявили исследования, земная биосфера — явление в Солнечной системе уникальное, может быть, исключительное. Есть две другие точки зрения на вопрос о происхожде­нии жизни на Земле: теория абиогенеза (живое развивается из неживого) и теория биогенеза. Согласно теории Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле биогенеза, живое вышло от живого. Эта теория опровергает самопроизвольное зарождение жизни и предполагает, что жизнь могла появиться, когда появилась неживая материя.

История развития взглядов на происхождение жизни. Идеи происхождения живого из неживого были всераспространены в Старом Китае, Вавилоне, Старом Египте и Старой Греции. Выдающийся древнегреческий ученый и мыслитель Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле Аристотель допускал возможность самозарождения организмов. В сочинении «О частях животных» он высказывал идею постепенного перехода от неживых тел к растениям, а от растений к животным. Ученый допускал несуразные, с современных позиций, догадки о том, что червяки появились из ила, клопы — из соков тела животных и т.д. Благодаря тому что Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле взоры Аристотеля были догматизированы средневековой церковью, мысль самозарождения жизни продолжала властвовать и развиваться в Средние века

В 1661 г. итальянский естествоиспытатель и доктор Ф. Реди (1626 — 1698) сделал серию уникальных опытов. Он накрывал сосуды с мясом кисеей, чтоб на него не могли садиться мухи. На его поверхности так и не появились Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле личинки мясных мух. Отсюда Реди пришел к выводу, что личинки появлялись не сами по для себя, а из отложенных мухами яиц. Это обосновывало невозможность самозарождения насекомых.

Изобретение в XVII в. голландским натуралистом Антони ван Левенгуком (1632— 1723) микроскопа существенно расширило способности ученых в исследовании строения организмов. Левенгук изготовлял мелкие, с одной линзой, микроскопы и Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле рассматривал в их разные объекты. Он в первый раз увидел бактерии, простых. Мельчайшие организмы были обнаружены в самых разных местах, они как будто появлялись из ничего. Все это, казалось бы, подкрепляло идею самозарождения жизни. В этом смысле очень показательными были опыты, проведенные в 1748 г. аббатом и натуралистом Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле из Ирландии Дж. Нидхемом. Исследователь прокипятил мясо в закрытом сосуде, полагая, что высочайшая температура уничтожит все эмбрионы. Но некоторое количество дней спустя в мясном бульоне были обнаружены мельчайшие организмы. Для ученых тех пор это послужило подтверждением зарождения живого из неживой материи. Опыты Нидхема повторили многие ученые, и итог Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле всегда был один и тот же. Против выступил итальянский аббат, ученый-натуралист Л.Спалланцани (1729—1799), узнаваемый также своими тестами по исследованию ориентации летучих мышей. Спалланцани сделал тот же опыт, но после кипячения запаял пробирку. В этих критериях мельчайшие организмы не появились в сосуде. Но виталисты заявили, что долгое кипячение уничтожило Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле «жизненную силу», а в запаянную пробирку она не смогла просочиться. Даже строгие научные опыты германского химика-органика Ф. Велера (1800—1882) по синтезу мочевины (1828) из неорганических соединений, казалось бы, на сто процентов подтверждали идею самозарождения жизни. Идею самозарождения допускал дед Ч.Дарвина — естествоиспытатель-эволюционист Э.Дарвин.

Совсем теория самозарождения организмов была развенчена Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле блестящими работами французского биолога Луи Пастера (1822—1895). В 1862 г. Л. Пастер получил премию французской Академии за серию исследовательских работ, которыми ученый обосновал, что брожение и тление вызываются микробами, а не хим агентами. Этот факт безоговорочно обосновывал, что живое появляется только из живого (теория биогенеза). Опыты Пастера были ординарны и гениальны. Прокипятив сосуды Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле с питательными средами, в итоге чего погибли бактерии и их споры, Пастер, помня о резонах виталистов, не стал запаивать сосуды, а соединил их с внешней средой длинноватыми извитыми трубками. Проникшие сюда споры оседали на стенах длинноватых изогнутых трубок и не заражали питательную среду, которая оставалась стерильной. Стало полностью Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле ясно, что никакой «жизненной силы» не существует.

Обширное хождение в научной среде имела концепция креационизма. Приверженцы этой теории креационисты считали, что все живы организмы появились на Земле в итоге акта творения некоего высшего существа. Взглядов о всепостоянстве видов придерживался К.Линней. А именитый французский палеонтолог и сравнительный анатом Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле Жорж Кювье (1769—1832), основатель теории катастроф (1812), считал, что отличия флоры и фауны разных геологических эпох — это следствие катастроф, в итоге которых вся жизнь гибла, и следующих актов творения, когда создавались новые виды растений и животных. Ученик Кювье А. Д'Орбиньи высчитал в истории Земли 27 катастроф, после которых в итоге божественных Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле актов творения появлялись новые виды животных. К середине XIX века благодаря развитию эволюционного учения Ч.Дарвина (1859) теория катастроф сдала свои позиции и утратила былое значение, отойдя в область философии и теологии. Но в 1864 г. она была возрождена в форме неокатастрофизма австрийским геологом Э.Зюссом (1831 — 1914), который считал, что виды длительное время Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле есть в размеренном состоянии, а позже при резких конфигурациях климата активно преобразуются.

Итак, сейчас, когда стало ясно, что живое появляется только из живого, предстояло решить главный вопрос: «Как появился самый 1-ый живой организм либо зачаток жизни?».

Догадка.панспермии. В 1865 г. германский ученый Г.Рихтер (1818 — 1876) предложил догадку панспермии. Совсем она была сформулирована Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле в 1895 г. шведским ученым С.Аррениусом (1859—1927). Согласно догадке, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса с метеорами и галлактической пылью. Это предположение основывается на данных о высочайшей стойкости спор микробов к радиации, высочайшему вакууму, низким (близким к абсолютному нулю) и высочайшим температурам. И все же эта догадка Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле не отвечает на главный вопрос, а только переносит место головного деяния.

Догадка биохимической эволюции. В 1924 г. российским биохимиком А.И.Опариным (1894— 1980), а спустя 5 лет английским биохимиком и генетиком Дж.Холдейном (1892— 1964) была сформулирована догадка, рассматривающая жизнь как итог долговременной эволюции углеродных соединений.

Согласно догадке хим эволюции, изложенной А. И. Опариным Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле в монографии «Происхождение жизни», жизнь, по-видимому, появилась на границе моря, суши и воздуха. Приблизительно 4 — 4,5 миллиардов годов назад в атмосфере юный Земли, состоящей из аммиака, метана и паров углекислоты, под действием массивных электронных разрядов могли появиться простые органические соединения. В смесях белков и нуклеиновых кислот, в так Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле именуемом «первичном бульоне», могли появиться типичные сгустки хим соединений, нареченные коацерватами (рис. 4.2). Невзирая на то что коацерваты способны адсорбировать разные вещества, расти и обмениваться субстанциями с окружающей средой, их еще нельзя считать живыми созданиями. Появление коацерватов рассматривают обычно как стадию преджизни. В предстоящем в итоге долгого отбора появились сложные ферментативные системы Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле, контролирующие процессы синтеза, что обеспечило устойчивость всей структуры. Таким макаром, сформировались сложные комплексы нуклеиновых кислот и белков. Нуклеиновые кислоты, способные к проигрыванию, стали держать под контролем синтез белков, определяя в их порядок аминокислот. В итоге сформировался механизм проигрывания для себя схожих и наследования параметров. Так появилось главное свойство живого вещества Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле — способность к проигрыванию схожих для себя молекул. Подразумевается, что 1-ые организмы были анаэробными гетеротрофами, т.е. получали энергию методом бескислородного расщепления органических соединений. В то время на Земле еще не было свободного кислорода.

Современная теория появления жизни на Земле, именуемая теорией биопоэза, была сформулирована в 1947 г. английским Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле физиком Дж. Берналом (1901 — 1971).

Процесс становления жизни условно делят на четыре шага: синтез низкомолекулярных органических соединений (био мономеров) из газов первичной атмосферы; образование био полимеров; формирование систем органических веществ, отделенных от наружной среды мембранами (пробионтов); появление простых клеток, владеющих качествами живого, в том числе репродуктивным аппаратом, обеспечивающим передачу дочерним клеточкам параметров клеток Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле родительских.

1-ые три шага относят к периоду хим эволюции, а с 4-ого начинается эволюция био.

Согласно современным представлениям, возраст Земли составляет 4,5—4,6 миллиардов лет (по неким данным, 7 миллиардов лет). Температура ее поверхности была очень высочайшей — 4000 —8000 °С (по другим данным, 1000°С, т.е. температура раскаленной лавы), и по мере Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле остывания планетки и деяния гравитационных сил происходило образование земной коры из соединений разных частей.

1-ый шаг появления жизни характеризовался процессами дегазации, которые привели к созданию атмосферы, обогащенной, может быть, азотом, аммиаком, парами воды, углекислым и угарным газами. При всем этом в атмосфере имелись атомы водорода, углерода, кислорода и азота, составляющие 99 % атомов Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле, входящих в мягенькие ткани хоть какого живого организма. Чтоб атомы перевоплотился в сложные молекулы, нужна была дополнительная энергия, которая имелась на Земле как итог вулканической деятельности, электронных грозовых разрядов, радиоактивности, уф-излучения Солнца. Отсутствие свободного кислорода было, возможно, нужным условием для появления жизни. Если б свободный кислород находился на Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле Земле в добиотический период, то, с одной стороны, он окислял бы синтезирующиеся органические вещества, а с другой — образуя озоновый слой в верхних горизонтах атмосферы, всасывал бы высокоэнергетическое уф-излучение Солнца. В рассматриваемый период появления жизни, длившийся приблизительно 1000 млн лет, ультрафиолет был, возможно, главным источником энергии для синтеза органических Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле веществ. Из водорода, азота и соединений углерода при наличии свободной энергии на Земле должны были появляться поначалу обыкновенные молекулы (аммиак, метан и подобные обыкновенные соединения), которые в предстоящем в первичном океане могли вступать в реакции меж собой и с другими субстанциями, образуя новые соединения.

В 1953 г. южноамериканский биохимик Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле Стенли Миллер и физик Гарольд Юри смогли экспериментально смоделировать те условия, которые существовали на Земле примерно 4 миллиардов годов назад. В специальной установке (аппарат Миллера) они подвергли смесь метана, аммиака, воды и водорода действию электронных разрядов (рис. 4.3). В итоге сверкающих опытов были получены аминокислоты: глицин, аланин, глутаминовая и аспаргиновая кислоты Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле. Таким макаром, предположение академика А. И.Опарина подтверждалось.

2-ой шаг состоял в последующих превращениях органических веществ и образовании абиогенным методом более сложных органических соединений, в том числе био полимеров. Южноамериканский химик С. Фокс составлял консистенции аминокислот, подвергал их нагреву и получал протеиноподобные вещества. В маленьких ложбинках в застывающей лаве появлялись Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле водоемы, содержащие растворенные в иоде аминокислоты. Когда вода испарялась либо выплескивалась на жаркие камешки, аминокислоты вступали в реакцию, образуя протеноиды. Если некие из этих протеноидов обладали каталитической активностью, то мог начаться синтез полимеров, т.е. белковоподобных молекул.

3-ий шаг характеризовался выделением в первичном «питательном бульоне» особенных коацерватных Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле капель, представляющих из себя группы полимерных соединений. Коацерватные капли владеют некими качествами, соответствующими и для живой протоплазмы, к примеру способностью избирательно адсорбировать вещества из окружающего раствора и из-за этого «расти», наращивать свои размеры. Так как концентрация веществ в коацерватных каплях была в 10-ки раз больше, чем в окружающем Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле растворе, возможность взаимодействия меж отдельными молекулами существенно росла. Гидрофильные части молекул, расположенные на границе меж коацерватами и веществом, поворачиваются в сторону раствора, где содержание воды больше. Гидрофобные части ориентируются вовнутрь коацерватов, где концентрация воды меньше. В итоге поверхность коацерватов приобретает определенную структуру и в связи с этим свойство пропускать в определенном направлении Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле одни вещества и не пропускать другие. Благодаря этому свойству концентрация неких веществ снутри коацерватов еще более увеличивается, других миниатюризируется и реакции меж компонентами коацерватов получают определенную направленность. Коацерватные капли становятся системами, обособленными от среды. Появляются протоклетки, либо протобионты. Принципиальным шагом хим эволюции явилось образование мембранной структуры Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле. Наряду с возникновением мембраны шло упорядочение и усовершенствование метаболизма. Одним из главных признаков живого является способность к репликации, т.е. созданию копий, не отличаемых от материнских молекул. Таким свойством владеют нуклеиновые кислоты, которые в отличие от белков способны к репликации. В коацерватах мог создаваться протеноид, способный катализировать полимеризацию нуклеотидов Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле с образованием маленьких цепочек РНК. Эти цепочки могли делать роль как простого гена, так и информационной РНК. Уже на стадии формирования протобионтов происходил, возможно, естественный отбор. Возникновение структур, способных к самовоспроизведению, репликации, изменчивости, определяет, по-видимому, 4-ый шаг становления жизни. Итак, в позднем архее (примерно 3,5 миллиардов годов назад) на деньке Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле маленьких водоемов либо мелководных, теплых и богатых питательными субстанциями морей появились 1-ые примитивные живы организмы, которые по типу питания были гетеротрофами. Методом обмена веществ им служило, возможно, брожение. Часть энергии, выделяемой в этих процессах, запасается в виде АТФ. Может быть, некие организмы для актуальных процессов использовали и энергию окислительно Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле-восстановительных реакций, т.е. были хемосинтетиками. С течением времени происходило уменьшение припасов свободной органики в окружающей среде и преимущество получили организмы, способные синтезировать органические соединения из неорганических. Таким методом, возможно, около 2 миллиардов годов назад появились 1-ые фототрофные организмы типа цианобактерий. Переход к автотрофному питанию имел огромное значение для эволюции жизни на Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле Земле. При всем этом атмосфера стала получать окислительный нрав. Возникновение озонового экрана защитило первичные организмы от гибельного воздействия ультрафиолетовых лучей и положило конец абиогенному (небиологическому) синтезу органических веществ


tema-5-funkcii-upravleniya.html
tema-5-gosudarstvennij-apparat.html
tema-5-gosudarstvo-v-politicheskoj-sisteme-obshestva.html