Точка Зрения Джона Холдейна

Тема: Возникновение жизни на Земле

Научный руководитель:
Сеничева Лариса Владимировна

Калининград 2015

Содержание

Теория возникновения жизни на Земле…………………….3
Точка Зрения Джона Холдейна……………………………..4
Начальные Этапы Развития Жизни…….………………......6

Современная теория возникновения жизни на Земле

Исследователи, пытающиеся понять тайны возникновения жизни на Земле, до сих пор спорят, что послужило импульсом к образованию первых живых организмов: молнии, действие приливов и отливов, осадки или что-либо другое. Недавнее открытие ученых химиков склонило чашу весов в пользу еще одной версии. Исследователи Технологического института Джорджии обнаружили, что несколько РНК-подобных молекул могут спонтанно собираться в длинные геномные цепи в обыкновенной воде. И все же тайна возникновения жизни еще ищет своего первооткрывателя.

В 1924 году со­вет­ский био­хи­мик Алек­сандр Ива­но­вич Опа­рин вы­пу­стил книгу под на­зва­ни­ем «Про­ис­хож­де­ние жизни». Эта книга в бук­валь­ном смыс­ле вско­лых­ну­ла на­уч­ный мир того вре­ме­ни. Со­глас­но ги­по­те­зе Опа­ри­на, жизнь за­ро­ди­лась в ре­зуль­та­те ряда хи­ми­че­ских пре­вра­ще­ний, ко­то­рые про­те­ка­ли на про­тя­же­нии дли­тель­но­го вре­ме­ни в спе­ци­фи­че­ских усло­ви­ях мо­ло­дой пла­не­ты.

Со­глас­но со­вре­мен­ным на­уч­ным дан­ным, Земля об­ра­зо­ва­лась 6 млрд лет тому назад из га­зо­пы­ле­во­го об­ла­ка, со­сто­я­ще­го из скоп­ле­ний газа и за­мер­ших пы­ле­вых ча­стиц, об­ра­зо­ван­ных раз­ны­ми хи­ми­че­ски­ми эле­мен­та­ми . По­сте­пен­но это об­ла­ко упло­ща­лось и разо­гре­ва­лось, в нем сфор­ми­ро­ва­лись Солн­це и пер­вич­ные пла­не­ты. Затем при осты­ва­нии небес­ных тел опре­де­ля­лись их струк­ту­ры. Так у Земли по­яви­лись ядро, ман­тия, кора и пер­вич­ная ат­мо­сфе­ра.

В пер­вич­ной ат­мо­сфе­ре при­сут­ство­ва­ли во­до­род, во­дя­ной пар, а также уг­ле­кис­лый газ, метан и ам­ми­ак. Бла­го­да­ря кон­ден­са­ции во­дя­ных паров сфор­ми­ро­ва­лись воды пер­вич­но­го Ми­ро­во­го оке­а­на.

В 1953 году аме­ри­кан­ские уче­ные Стен­ли Мил­лер и Га­рольд Юри скон­стру­и­ро­ва­ли уста­нов­ку, в ко­то­рой они до­ста­точ­но точно вос­про­из­ве­ли усло­вия древ­ней Земли, ее ат­мо­сфе­ры и Ми­ро­во­го оке­а­на.

В спе­ци­аль­ной колбе через смесь газов ме­та­на, ам­ми­а­ка, во­до­ро­да и паров воды при тем­пе­ра­ту­ре 80°С про­пус­ка­ли элек­три­че­ский раз­ряд, ими­ти­ру­ю­щий раз­ряд мол­нии. Через неде­лю в кон­ден­са­те, об­ра­зо­вав­шем­ся в ре­зуль­та­те охла­жде­ния со­дер­жи­мо­го колбы, были об­на­ру­же­ны про­стые ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния: мо­лоч­ная кис­ло­та, мо­че­ви­на и неко­то­рые ами­но­кис­ло­ты.

Со­глас­но этой ги­по­те­зе, пер­вым шагом на пути хи­ми­че­ской эво­лю­ции стал абио­ген­ный син­тез ор­га­ни­че­ских ве­ществ из неор­га­ни­че­ских. Вто­рой шаг – об­ра­зо­ва­ние слож­ных ор­га­ни­че­ских ве­ществ из более про­стых – по мне­нию Опа­ри­на, мог про­ис­хо­дить путем ко­ацер­ва­ции, то есть са­мо­про­из­воль­но­го раз­де­ле­ния бел­ко­во­го рас­тво­ра на от­дель­ные капли. При­мер­но так, как это про­ис­хо­дит в бу­льоне, когда вы­де­ля­ют­ся от­дель­ные ка­пель­ки жира.

Точка Зрения Джона Холдейна

Были и дру­гие точки зре­ния. На­при­мер, бри­тан­ский уче­ный Джон Хол­дейн пред­по­ла­гал, что об­ра­зо­ва­ние слож­ных ор­га­ни­че­ских ве­ществ из более про­стых может про­ис­хо­дить путем кри­стал­ли­за­ции бел­ко­вых мо­ле­кул на ка­ком-то ми­не­раль­ном суб­стра­те.

Были и дру­гие ги­по­те­зы, но все они схо­ди­лись в глав­ном, пред­ла­гая лишь раз­ли­чия в путях, ко­то­ры­ми пер­вич­ные живые ор­га­низ­мы могли об­ра­зо­вать­ся на нашей пла­не­те.

Начальные Этапы Развития Жизни

Первый великий качественный переход в эволюции живой материи был связан с «энергетическим кризисом. В этой ситуации преимущество было у тех клеток, которые могли получать большую часть необходимой им энергии непосредственно из солнечного излучения.

Переход к фотосинтезу и автотрофному питанию был великим революционным переворотом в эволюции живого. Значительно увеличилась биомасса Земли. В результате фотосинтеза кислород уже в значительных количествах стал выделяться в атмосферу. Первичная атмосфера Земли не содержала свободного кислорода, и для анаэробных организмов он был ядом.

Переход к фотосинтезу потребовал много времени. Он завершился примерно 1,8 млрд лет назад и привел к важным преобразованиям на Земле: первичная атмосфера земли сменилась вторичной, кислородной; возник озоновый слой, который сократил воздействие ульт­рафиолетовых лучей, а значит, и прекратил производство нового «органического бульона»; изменился состав морской воды, он стал менее кислотным. Таким образом, современные условия на Земле в значительной мере были созданы жизнедеятельностью организмов.

С «кислородной революцией» связан и переход от прокариотов к эукариотам. Первые организмы были прокариотами. Это были такие клетки, у которых не было ядра, деление клетки не включало в себя точной дупликации генетического материала (ДНК), через оболочку клетки поступали только отдельные молекулы. Прокариоты — это простые, выносливые организмы, обладавшие высокой вариабель­ностью, способностью к быстрому размножению, легко, приспосаб­ливающиеся к изменяющимся условиям природной среды. Но новая кислородная среда стабилизировалась; первичная атмосфера была заменена новой. Понадобились организмы, которые пусть были бы и не вариабельны, но зато лучше приспособлены к новым условиям. Нужна была не генетическая гибкость, а генетическая стабильность. Ответом на эту потребность и явилось формирование эукариотов примерно 1,8 млрд лет назад.

У эукариотов ДНК уже собрана в хромосомы, а хромосомы сосре­доточены в ядре клетки. Такая клетка воспроизводится без каких-либо существенных изменений. Это значит, что в неизменной природной среде «дочерние» клетки имеют столько же шансов на выжи­вание, сколько их имела клетка «материнская».