Современные представления о возникновении жизн

1.

31. Современные
представления о
возникновении жизни
на Земле

2.

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

3.

В первичной атмосфере присутствовали водород, водяной пар, а также
углекислый газ, метан и аммиак. Благодаря конденсации водяных паров
сформировались воды первичного Мирового океана. Под влиянием
ультрафиолетового излучения Солнца и электрических разрядов (молний) в
атмосфере образовывались органические вещества, которые стали скапливаться
в мировом океане, превратив его в «первичный бульон».

4.

За миллиарды лет могли образоваться органические молекулы разной степени
органиации: белки, нуклеиновые кислоты, жиры, углеводы, которые затем могли стать
«живой» молекулярной системой в виде клетки, существующей в водной среде.

5.

Александр Иванович Опарин (1894 – 1980)
В 1924 году А.И Опарин опубликовал труд
«Происхождение жизни». В котором
высказал идею о биохимической эволюции
жизни. Опарин предположил, что жизнь
зародилась на Земле, а не была занесена
из космоса. Подчеркивал идею о том, что
белки первые предшественники
организмов.
В условиях молодой планеты, комплексы
белков (коацерваты) приобрели свойства
живых организмов. После чего наступил
этап борьбы за существование в
соответствии с законами биологической
эволюции.
Основные тезисы теории.
1. Жизнь зародилась в мировом океане в
результате химической эволюции.
2. Развитие жизни и появления большого
числа форм организмов произошло в
результате биологической эволюции.

6.

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.
Коацерваты - это сгустки
органического вещества (в
основном белков) в виде капель.
Благодаря своим свойствам
белковые молекулы способны
притягивать к себе молекулы
воды, которые создают вокруг
них своеобразную оболочку. Эти
комплексы могли обособляться
от всей массы воды и сливаться
друг с другом, образуя так
называемые коацерваты.
Способных к поглощению
веществ, богатых энергией, и
благодаря этому к увеличению
своей массы и размеров.

7.

8.

Третьим шагом на пути химической эволюции было образование из
биополимеров мембранных структур. Нерастворимые в воде белки и жиры
образовывали на поверхности Мирового океана своеобразную пленку, которая
могла в последствии стать прообразом мембраны клеток.

9.

Джон Холдейн
(1892 – 1964 г.г.)
Английский биохимик.
Дж. Холдейн в 1929 году, выдвинул
генетическую теорию возникновеня
жизни.
Развивая теорию Опарина, пришел к
выводу о том, что «коацерватные
капли» содержали рибонуклеиновые
кислоты (РНК).
Он выдвинул гипотезу о том, что жизнь
началась с возникновения
самовоспроизводящих молекул – РНК,
затем появились белки.
РНК, по всей вероятности, абиогенно
формировалась в условиях первобытной
Земли. Поэтому теория происхождения
жизни называется теорией Опарина Холдейна.

10.

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.

11.

В колбе через смесь газов метана, аммиака, водорода и паров воды, при температуре
80°С, пропускали электрический разряд, имитирующий разряд молнии. Через неделю в
конденсате были обнаружены простые органические соединения, в том числе ряд
аминокислот, аденин, различные углеводы, в том числе
рибоза. Другими
исследователями в подобных опытах были получены нуклеиновые кислоты в виде
небольших цепей, состоящих их шести мономерных единиц.
Так было получено экспериментальное подтверждение гипотезы Опарина.

12.

Этапы развития жизни на Земле согласно гипотезе
Опарина-Холдейна

13.

В настоящий момент наукой доказано, что
первыми полимерами были не полипептиды а
нуклеиновые кислоты. В 1982 году
американский биохимик Томас Чек открыл
особый вид молекул РНК, обладающие
ферментативной активностью – рибозимы. Это
молекулы которым присущи все свойства
живого вещества: структурная, каталитическая,
генетическая.
Возникновение генетического кода: агрегаты (коацерваты, микросферы) не были
«живыми», т.к. они не обладали генетической информацией, обеспечивающей их
воспроизводство и точное копирование.
Первыми носителями генетической информации стали молекулы РНК, которые вступали
во взаимодействие с протеиноидами (белкоподобными молекулами, состоящими из
аминокислот).
Протеиноиды притягивали определенные нуклеотиды, которые образовывали молекулы
РНК. Такая РНК, несущая информацию о структуре протеиноидов, притягивала к себе
соответствующие аминокислоты, что привело к воспроизводству точных копий
протеиноидов.
Позднее функции РНК перешли в ДНК (ДНК стабильнее РНК и может копироваться с
большей точностью), а РНК стала выполнять роль посредника между ДНК и белком.
В процессе эволюции преимуществом должны были обладать те пробионты, у которых
взаимодействие белков и нуклеиновых кислот было наиболее выраженным.