A szerves világ evolúciója - Tanulmányi útmutató (Vorontsov N.N.) - Fejezet: Elképzelések fejlesztése az online élet eredetéről. Lehetséges-e az élet felbukkanása a földön Miért lehetetlen az élet újbóli megjelenése a földön?

valamint számos élőlény korai fejlődési szakaszának a vízi környezettől való függése, a tengeri fauna szárazföldhöz viszonyított jelentős változatossága és gazdagsága.

Elterjedt az a nézőpont, amely szerint az élet kialakulásának legkedvezőbb környezete a tengerek és óceánok part menti vidékei voltak. Itt, a tenger, a szárazföld, a levegő találkozásánál kedvező feltételek teremtődtek az élet kialakulásához szükséges összetett szerves vegyületek képződésére.

Az elmúlt években a tudósok figyelmét a Föld vulkáni régiói keltették fel, mint az élet keletkezésének egyik lehetséges forrása. A vulkánok kitörésekor hatalmas mennyiségű gáz szabadul fel, amelyek összetétele nagyrészt egybeesik a Föld elsődleges légkörét alkotó gázok összetételével. Ezenkívül a magas hőmérséklet elősegíti a reakciókat.

1977-ben úgynevezett "fekete dohányosokat" fedeztek fel az óceáni árkokban. Több ezer méteres mélységben, több száz atmoszféra nyomáson +200 hőmérsékletű víz jön ki a "csövekből". . .+300°С, vulkáni vidékekre jellemző gázokkal dúsítva. Több tucat új nemzetséget, családot, sőt állatosztályt fedeztek fel a „fekete dohányosok” pipái körül. A mikroorganizmusok is rendkívül változatosak, amelyek között a kénbaktériumok dominálnak. Talán az élet az óceán mélyén keletkezett, élesen elütő hőmérséklet-különbség (+200 és +4°C között) között? Mi volt az elsődleges élet – víz vagy szárazföld? Ezekre a kérdésekre a választ a jövő tudománya kapja meg.

Lehetséges élet a Földön? Most? Az élő szervezetek egyszerű szerves vegyületekből történő kialakulásának folyamata rendkívül hosszú volt. Ahhoz, hogy az élet kitörjön a Földön, egy sok millió évig tartó evolúciós folyamatra volt szükség, melynek során a probionok hosszú távú szelekciót tapasztaltak a stabilitás, a saját fajtájuk szaporodási képessége, a mindent irányító enzimek képződése érdekében. kémiai folyamatok az élőlényekben. Az élet előtti szakasz láthatóan hosszú volt. Ha most a Földön valahol intenzív vulkáni tevékenységű területeken meglehetősen összetett szerves vegyületek keletkezhetnek, akkor ezeknek a vegyületeknek a hosszú távú létezésének valószínűsége elhanyagolható. A heterotróf szervezetek azonnal felhasználják őket. Ezt még Ch. Darwin is megértette, aki 1871-ben ezt írta: „De ha most (ó, milyen nagy lenne, ha!) Valami meleg tározóban, amely tartalmazza az összes szükséges ammónium- és foszforsót, és hozzáférhető fény, hő, elektromosság stb. , kémiailag olyan fehérje keletkezett, amely további, egyre bonyolultabb átalakulásokra képes, akkor ez az anyag azonnal megsemmisül vagy felszívódik, ami az élőlények megjelenése előtti időszakban lehetetlen volt.

Így a földi élet eredetére vonatkozó modern ismeretek a következő következtetésekhez vezetnek:

Az élet abiogén módon keletkezett a Földön. A biológiai evolúciót hosszú kémiai evolúció előzte meg.

Az élet megjelenése az anyag fejlődésének egy szakasza a világegyetemben.

Az élet kialakulásának fő szakaszainak szabályszerűsége laboratóriumi kísérletekkel igazolható és a következő sémával fejezhető ki: atomok ---- * - egyszerű molekulák -- ^ makromolekulák -- > ultramolekuláris rendszerek (probionok) -- > egysejtű szervezetek.

A Föld elsődleges légköre helyreállító jellegű. Emiatt az első élőlények heterotrófok voltak.

A természetes kiválasztódás és a legalkalmasabbak túlélése darwini elvei átültethetők a prebiológiai rendszerekre.

Jelenleg az élő csak az élőből származik (biogén). Az élet újbóli megjelenésének lehetősége a Földön kizárt.

ELLENŐRIZD LE MAGADAT

\ . Alapján összehasonlító jellemzők koacerválja a cseppeket és az élő szervezeteket, bizonyítja, hogy a Földön élet keletkezhetett abiogén módon.

2. Miért lehetetlen az élet újbóli megjelenése a Földön?

3. Az élő szervezetek közül a legprimitívebbek a mikoplazmák. Kisebbek, mint néhány vírus. Azonban egy ilyen parányi sejtben a létfontosságú molekulák teljes készlete található: DNS, RNS, fehérjék, enzimek, ATP, szénhidrátok, lipidek stb. A mikoplazmákban a külső membrán és a riboszómák kivételével nincsenek organellumok. Mit jelent az ilyen szervezetek létezése?

A FÖLD TÖRTÉNETE ÉS VIZSGÁLATÁNAK MÓDSZEREI

Az evolúciós folyamat képét a kezdetektől napjainkig újrateremti az ókori élettudomány - paleontológia. A paleontológusok időben távoli korszakokat követnek nyomon a múlt élőlényeinek megkövesedett maradványaival, amelyek a Föld rétegeiben őrződnek meg. Ezért a geológiai rétegeket képletesen a Föld történetének kőkrónikájának lapjainak, fejezeteinek nevezhetjük. De vajon meg lehet-e pontosan meghatározni életkorukat, és egyben az ezekben a rétegekben található fosszilis szervezetek korát?

A geokronológia módszerei. A fosszilis maradványok és kőzetrétegek korának meghatározására különféle módszerek léteznek. Mindegyik fel van osztva relatívra és abszolútra. Mód relatív geokronológia azon az elképzelésen alapul, hogy több

a felületi réteg mindig fiatalabb, mint az alatta lévő. Figyelembe veszi azt a tényt is, hogy minden geológiai korszakot sajátos megjelenése jellemez – az állatok és növények meghatározott halmaza. A geológiai szelvény rétegeinek rétegződési sorrendjének vizsgálata alapján elkészítjük a rétegek elrendezésének diagramját. (rétegtani séma) ennek a területnek. A paleontológiai adatok lehetővé teszik az azonos vagy hasonló fajok azonosítását a különböző országok és kontinensek különböző geológiai szelvényeinek rétegeiben. A kövületformák hasonlósága alapján következtetést vonunk le az úgynevezett vezetőkövületeket tartalmazó rétegek szinkronjáról, azaz kb. őket ugyanahhoz tartozó azonos idő.

Mód abszolút geokronológia bizonyos kémiai elemek természetes radioaktivitásán alapulnak. Először javasolta ennek a jelenségnek az időmércéjének használatát Pierre Curie (1859-1906). A radioaktív bomlás sebességének szigorú állandósága a Föld történetének egyetlen pontos kronológiai skála kidolgozásának gondolatához vezetett. Később ezt a kérdést E. Rutherford (1871-1937) és más tudósok dolgozták ki.

Az abszolút kor meghatározásához "hosszú élettartamú" radioaktív izotópokat használnak, amelyek alkalmasak a Föld legősibb rétegeinek korának tanulmányozására. A radioaktív izotóp bomlási sebességét a felezési idő fejezi ki. Ez az az idő, amely alatt a kezdeti atomszám felére csökken A megfelelő izotóp felezési idejének ismeretében, valamint a radioaktív izotóp mennyiségének és bomlástermékeinek arányának mérésével meg lehet határozni az adott kőzet korát. Például az urán-238 felezési ideje 4,498 milliárd év. Egy kilogramm urán, függetlenül attól, hogy milyen kőzetekben fekszik, 100 millió év után 13 g ólmot és 2 g héliumot ad. Következésképpen minél több uránólom van egy kőzetben, annál idősebb az és az azt tartalmazó réteg. Ez a „radioaktív óra” működési elve. A vizsgált példa az izotópgeokronológia legrégebbi módszerét, az ólmot illusztrálja. Azért nevezték így, mert a kőzetek korát az urán és a tórium bomlása során felhalmozódó ólom határozza meg. Az urán-238 radioaktív bomlása következtében ólom-206, urán-235, ólom-207, a tórium-232 bomlása során pedig ólom-208 keletkezik.

A radioaktív bomlás végtermékétől függően más izotópgeokronológiai módszereket is kidolgoztak: hélium, szén, kálium-argon stb.

A geológiai kor meghatározásához 50 ezer évig széles körben alkalmazzák a radiokarbon módszert. Azon alapszik, hogy a kozmikus sugár és a Föld légkörének hatására a nitrogén radioaktív n: yutop szén „C-vé alakul, felezési ideje 5750 év. Az élő szervezetekben az állandó csere miatt a környezetben a szén radioaktív izotópjának koncentrációja állandó, míg a halál és a kicserélődés megszűnése után

anyagok, a radioaktív izotóp "" * C bomlásnak indul. A felezési idő ismeretében nagyon pontosan meg lehet határozni a szerves maradványok korát: szén, ágak, tőzeg, csontok. Ez a módszer a jegesedés korszakait, az ősi emberi civilizáció szakaszait stb.

Az elmúlt években sikeresen kidolgozták a dendrokronológiai módszert. Miután tanulmányozták az időjárási viszonyok hatását a fán lévő növekedési gyűrűk növekedésére, a biológusok azt találták, hogy az alacsony és magas növekedésű gyűrűk váltakozása egyedülálló képet ad. Az egyes régiókra vonatkozó átlagos fa növekedési görbe összeállításával bármely fadarab év pontossággal datálható. Így például a szovjet régészek pontosan datálják az ókori Novgorod építéséhez használt fa korát.

A fák gyűrűihez hasonlóan tükrözik a korallok növekedési vonalainak napi, szezonális és éves ciklusait. Ezeknél a tengeri gerincteleneknél a csontváz külső részét vékony meszes réteg borítja, ún. epitheca. Jó tartósítás mellett átlátszó gyűrűk láthatók az epntec-en - a kalcium-karbonát lerakódási sebességének időszakos változásának eredményeként. Ezek a formációk övekbe vannak csoportosítva. J. Wells amerikai paleontológus (1963) bebizonyította, hogy a korall epithecuson lévő gyűrűvonalak és övek nappali és éves képződmények. A zátonyképző korallok modern típusait vizsgálva körülbelül 360 vonalat számolt meg éves zónájukban, azaz minden vonal egy nap alatti növekedésnek felelt meg. Érdekes módon a körülbelül 370 millió évvel ezelőtt élt korallok éves zónájában 385-399 vonal található. Ennek alapján J. Wells arra a következtetésre jutott, hogy abban a távoli geológiai időpontban egy év napjainak száma több volt, mint korunkban. Valójában, amint azt csillagászati számítások és őslénytani adatok mutatják, a Föld gyorsabban forgott, ezért a nap hossza körülbelül 22 óra volt. Ismerve bizonyos organizmusok megjelenési sorrendjét és a földkéreg különböző rétegeinek korát, a tudósok általánosságban összeállították bolygónk történetének kronológiáját, és leírták az élet fejlődését azon.

Naptár a föld története. A Föld története hosszú időszakokra oszlik - korszak. A korszakok fel vannak osztva stb.riódák, időszakok - be korszak, korszak - be század.(A Föld történetének naptárát a táblázat tartalmazza.)

A korszakokra és időszakokra való felosztás nem véletlen. Egy korszak végét és egy másik kezdetét a Föld arculatának jelentős átalakulásai, a szárazföld és a tenger arányának megváltozása, intenzív hegyépítési folyamatok jellemezték -

Név ur görög eredetű: kínai -alatta az ősiőskorszak - ősi, Proterozoikum - elsődleges élet,Paleozoikus - ősi élet,mezozoikus - átlagos élet.cenozoikum- új élet (ábra). 40).

j 55

Az emlősök felemelkedése

A hüllők felemelkedése

A kétéltűek felemelkedése

földfoglalás

ősi gerincesek

Az ózon képernyő megjelenése

Szivacsok, férgek

archeociták

Kurszki vasércek kialakulása

A hidroid polipok többsejtűek. Zöld algák – akár eukarióták. A talajok megjelenése Kék-zöld algák.

megjelenése élet

Vulkanizmus, vízgőz lecsapódása, szekunder felhalmozódás légkör

Oktatás földkéreg

Bolygóképződés

40. ábra A földi élet kialakulásának története

Geokronológiai asztal

		Időtartam (millió évben)	kezdettől napjainkig (évmilliókban)
cenozoikum	negyedidőszaki holocén 0,02 0,02 pleisztocén 1,5 1,5
	tercier pliocén 11 neogén

Folytatás

	paleogén	Oligocén eocén paleocén
		Későn korán
		Későn korán
Mezozoos paleozoikum		Késő középkora
		Későn korán
		Középkorai
		Késő középkora
		Későn korán
		Késő középkora
		Késő Közép
Proterozoikum	Késő proterozoikum Riphean
	Késő proterozoikum Riphean	Késő középkora
		Proterozoikum
		Korai proterozoikum
			1100--1400 3500-3800
katarkeán

ELLENŐRIZD LE MAGADAT

1. Mi a lényege a kőzetek és élőlények fosszilis maradványainak kormeghatározásának fő módszereinek?

2. Mi a "radioaktív óra" működési elve?

3. Mi az a Földtörténeti naptár?

AZ ÉLET FEJLŐDÉSE A PREKAMBRIUMBAN

Egészen a közelmúltig az őslénykutatók csak 500-570 millió évre nyúlhattak bele az élettörténetbe, és a paleontológiai feljegyzések beszámolója a kambrium korszakától kezdődött. A prekambriumi lelőhelyeken sokáig nem lehetett élőlény maradványokat találni. De ha észben tartod, hogy 7/8 geológiai története A Föld a prekambriumot foglalja el, érthető a paleontológia elmúlt évek rohamos fejlődése.

Archaeus. A legősibb üledékes rétegek őslénytani adatai azt mutatják, hogy az evolúció preorganizációs szakasza a Föld mint bolygó kialakulását követően 1,5-1,6 milliárd évig tartott. A Catarchaeum „látványosság nézők nélkül”. Az élet a katarchea és az archaea határán keletkezett. Ezt bizonyítják a 3,5-3,8 milliárd éves korai archeai kőzetekben található mikrobamaradványok. Keveset tudunk az archean életéről. Az archeai kőzetek tartalmaznak nagyszámú grafit. Úgy gondolják, hogy a grafit olyan szerves vegyületek maradványaiból származik, amelyek élő szervezetek részei voltak. Ezek sejtesek voltak a "kariótákról - baktériumok és kék-zöld. Ezeknek a primitív mikroorganizmusoknak a létfontosságú tevékenységének termékei a legrégebbi üledékes kőzetek (stromatolitok) - a Kanadában, Ausztráliában, Afrikában, az Urálban és Szibériában található oszlopok formájában lévő meszes képződmények. A vas, nikkel, mangán üledékes kőzeteinek bakteriális alapja van. A világ kéntartalékának akár 90%-a a kénbaktériumok létfontosságú tevékenysége eredményeként keletkezett. Számos mikroorganizmus aktív résztvevője a kolosszális, még kevéssé feltárt ásványkincsek kialakulásának az óceánok fenekén. Vannak vas, mangán, réz, nikkel, kobalt lerakódások. A mikroorganizmusok szerepe nagy az olajpala, olaj és gáz képződésében is.

Kék-zöld, a baktériumok gyorsan elterjedtek az archeában, és a bolygó uraivá válnak. Ezeknek a szervezeteknek nem volt külön magjuk, de fejlett anyagcsere-rendszerrel és szaporodási képességgel rendelkeztek. A kék-zöld emellett fotoszintézis-készülékkel is rendelkezett. Ez utóbbi megjelenése volt a legnagyobb aromirphosis az élő természet evolúciójában, és megnyitotta az egyik (valószínűleg kifejezetten földi) utat a szabad oxigén képződése előtt.

Az archean végére (2,8-3 milliárd évvel ezelőtt) az első

gyarmati algák, amelyek megkövesedett maradványai Ausztráliában, Afrikában és a Szovjetunióban találhatók.

A paleontológiai kutatás fokozatosan kiegészíti az életről alkotott képet annak fejlődésének korai szakaszában. Ennek a távoli időnek a kronológiája egyelőre csak sematikusan vázolható fel. Kő krónika már elkezdődött, de az e.tse "írásának" nyomai nagyon ritkák-

Az ózon hipotézis képernyő. A földi élet kialakulásának legfontosabb szakasza szorosan összefügg a légkör oxigénkoncentrációjának változásával és az ózonréteg kialakulásával. Ezt a feltételezést G. Berkner és L. Marshall amerikai tudósok fogalmazták meg századunk 60-as éveinek végén. Most a biogeokémiai és őslénytani adatok is megerősítik. A kék-zöldek létfontosságú tevékenységének köszönhetően a légkör szabad oxigéntartalma jelentősen megnőtt ^ ". Az oxigénkoncentráció úgynevezett "Pasteur-pontjának" elérése - a modern légkörben a koncentráció 1%-a - megteremtette az előfeltételeket. a disszimiláció-légzés aerob mechanizmusának megnyilvánulására.anaerob (oxigénmentes) folyamatok A légzés megjelenése jelentős aromorfózis volt, aminek következtében a létfontosságú folyamatokhoz szükséges energiafelszabadulás sokszorosára nőtt.

Az oxigén felhalmozódása a bioszféra felső rétegeiben egy primer ózonszűrő kialakulásához vezetett, amely hatalmas távlatokat nyitott meg az élet virágzásának, mivel megakadályozta a pusztító ultraibolya sugarak behatolását a Földre.

Az ózonernyő megjelenése és az anaerob folyamatokról a légzésre való átmenet a Vendian - a proterozoikum legújabb szakaszában -, és a fotoszintetikus organizmusok fejlődéséhez vezet - autotrófok az óceán napelemekben gazdag felső rétegeiben. A szerves vegyületeknek az autotróf szervezetek által a fotoszintézis eredményeként történő felhalmozódása viszont feltételeket teremtett fogyasztóik fejlődéséhez - heterotróf szervezetek.

A paleozoikumban, a szilur és a devon határán a légkör oxigéntartalma elérte mai koncentrációjának 10%-át. Ekkorra az ózonszűrő ereje annyira megnőtt, hogy lehetővé tette az élő szervezetek számára a szárazföldre jutást.

Dokumentum

Választhatójól-szeminárium BORGES ÉS NABOKOV KERESÉSBEN... az eredményeket ebben várhatóan megvitatják tanfolyam-szeminárium, megmutatta, hogy hasonló ... és kulturális és történelmi kontextusban. Igazi jól- a szeminárium mindazoknak szól, akik érdeklődnek az összehasonlító...

A szerves világ evolúciója – Tanulmányi útmutató (Vorontsov N.N.)

Útban az elsődleges organizmusok megjelenése felé

A probionok és további fejlődésük. Hogyan történt az átmenet a biopolimerekről az első élőlényekké? Ez az élet keletkezésének problémájának legnehezebb része. A tudósok modellkísérletek alapján is igyekeznek megoldást találni. A. I. Oparin és munkatársai kísérletei voltak a leghíresebbek. Kezdetben AI Oparin azt javasolta, hogy a kémiai evolúcióról a biológiai evolúcióra való átmenet a legegyszerűbb fázisszeparált szerves rendszerek - a probionok - megjelenésével függ össze, amelyek képesek a környezetből származó anyagokat és energiát felhasználni, és ennek alapján végrehajtani a legfontosabb életet. funkciók - növekedni és természetes kiválasztódáson menni. Egy ilyen rendszer nyílt rendszer, amelyet a következő diagrammal ábrázolhatunk:

ahol S és L a külső környezet, A a rendszerbe belépő anyag, B a külső környezetbe diffundálni képes reakciótermék.

A koacervátum cseppek a legígéretesebb tárgyként szolgálhatnak egy ilyen rendszer modellezéséhez. A. I. Oparin megfigyelte, hogy polipeptidek, poliszacharidok, RNS és más makromolekuláris vegyületek kolloid oldataiban bizonyos körülmények között 10"8 és 10 ~ cm3 közötti térfogatú rögök képződnek. Ezeket a vérrögöket koacervous cseppeknek vagy koacervátumoknak nevezik. A cseppek körül ott vannak egy mikroszkóp alatt jól látható interfész.A koacervátumok különféle anyagokat képesek adszorbeálni.A környezetből ozmotikusan bejuthatnak a kémiai vegyületek, és új vegyületek képződhetnek.Mechanikai erők hatására a koacervátumcseppek összetörnek.De a koacervátumok még nem élőlények. Ezek csak a probiontok legegyszerűbb modelljei, amelyek csak külsőleg mutatnak hasonlóságot az élőlények olyan tulajdonságaival, mint a növekedés és az anyagcsere. környezet.

A probionok evolúciójában különös jelentőséggel bírt a katalitikus rendszerek kialakulása. Az első katalizátorok a legegyszerűbb vegyületek, vas-, réz- és más nehézfémek sói voltak, de hatásuk nagyon gyenge volt. Fokozatosan, a prebiológiai szelekció alapján evolúciós úton létrejöttek a biológiai katalizátorok. Az „őslevesben” jelenlévő hatalmas számú kémiai vegyületből a molekulák katalitikusan leghatékonyabb kombinációit választották ki. Az evolúció egy bizonyos szakaszában az egyszerű katalizátorokat enzimek váltották fel. Az enzimek jól körülhatárolható reakciókat szabályoznak, és ennek nagy jelentősége volt az anyagcsere folyamatok javításában.

A biológiai evolúció igazi kezdetét a fehérjék és a nukleinsavak közötti kódkapcsolatokkal rendelkező probionok megjelenése jelzi. A fehérjék és a nukleinsavak kölcsönhatása az élőlények olyan tulajdonságainak kialakulásához vezetett, mint az önszaporodás, az örökletes információ megőrzése és továbbadása a következő generációknak. nagyon tökéletlen anyagcserével és önreprodukciós mechanizmussal rendelkező polipeptidek és polinukleotidok. "Hatalmas előrelépés történt pontosan abban a pillanatban, amikor egyesülésük megtörtént: a nukleinsavak önreprodukciós képességét a fehérjék katalitikus aktivitása egészítette ki. Probiontok , melyben az anyagcsere az önreprodukciós képességgel párosult, a prebiológiai szelekcióban volt a legjobb kilátásuk a megőrzésre.További fejlődésük már teljesen elsajátította a biológiai evolúció jellemzőit, amelyet legalább 3,5 milliárd éven keresztül végeztek.

Frissített, az elmúlt tíz adatait figyelembe véve mutattunk be

években a kémiai evolúcióból a biológiai evolúcióba való fokozatos átmenet koncepciója, amely A. I. Oparin gondolataihoz kapcsolódik. Ezek az elképzelések azonban nem általánosan elfogadottak. Vannak genetikusok nézetei, amelyek szerint az élet az önreprodukáló nukleinsavmolekulák megjelenésével kezdődött. A következő lépés a DNS és az RNS közötti kapcsolatok létrehozása, valamint az RNS DNS-templáton történő szintetizálásának képessége volt. Az abiogén szintézis eredményeként létrejövő DNS- és RNS-kapcsolatok kialakítása a fehérjemolekulákkal az élet fejlődésének harmadik szakasza.

Az élet eredeténél. Nehéz megmondani, melyek voltak az élőlények első kezdeti formái. Nyilvánvalóan a bolygó különböző részein keletkeztek, és különböztek egymástól. Mindegyik anaerob környezetben fejlődött, növekedésükhöz a kémiai evolúció során szintetizált, kész szerves vegyületeket használva, azaz heterotrófok voltak. Az „ősleves” egységesülésével más cseremódszerek is megjelentek, amelyek a kémiai reakciók energiájának szerves anyagok szintézisére való felhasználásán alapultak. Ezek kemoautotrófok (vasbaktériumok, kénbaktériumok). Az élet hajnalának következő szakasza a fotoszintézis folyamatának megjelenése volt, amely jelentősen megváltoztatta a légkör összetételét: redukáló légkörből oxidálóvá alakult. Ennek köszönhetően lehetővé vált a szerves anyagok oxigénhasítása, mely során sokszor több energia nyerhető, mint oxigénmentesen. Így az élet aerob létbe költözött, és elérhette a szárazföldet.

Az első sejteknek - prokariótáknak - nem volt külön magjuk. Később, az evolúció folyamatában, a természetes szelekció hatására a sejtek javulnak. A prokarióták után megjelennek az eukarióták - külön magot tartalmazó sejtek, majd magasabb többsejtű szervezetek speciális sejtjei keletkeznek.

környezet az élet keletkezésének. Az élőlények fő alkotóeleme a víz. Ebből a szempontból feltételezhető, hogy az élet a vízi környezetben keletkezett. Ezt a hipotézist alátámasztja a tengervíz só-összetételének és egyes tengeri állatok vérének hasonlósága (táblázat),

Az ionok koncentrációja a tengervízben és egyes tengeri állatok vérében (a nátriumkoncentrációt hagyományosan 100%-nak tekintik)



Tengervíz Medúza patkórák	100 3,61 ;t.91 100 5,18 4,13 100 5,61 4,06

valamint számos élőlény korai fejlődési szakaszának a vízi környezettől való függése, a tengeri fauna szárazföldhöz viszonyított jelentős változatossága és gazdagsága.

Elterjedt az a nézet, amely szerint az élet kialakulásának legkedvezőbb környezete a tengerek és óceánok part menti vidékei voltak. Itt, a tenger, a szárazföld, a levegő találkozásánál kedvező feltételek teremtődtek az élet kialakulásához szükséges összetett szerves vegyületek képződésére.

1977-ben úgynevezett "fekete dohányosokat" fedeztek fel az óceáni árkokban. Több ezer méteres mélységben, több száz atmoszféra nyomáson +200 hőmérsékletű víz jön ki a "csövekből". . .+300°C, vulkáni területekre jellemző gázokkal dúsítva. Több tucat új nemzetséget, családot, sőt állatosztályt fedeztek fel a „fekete dohányosok” pipái körül. A mikroorganizmusok is rendkívül változatosak, amelyek között a kénbaktériumok dominálnak. Talán az élet az óceán mélyén keletkezett, élesen elütő hőmérséklet-különbség (+200 és +4°C között) között? Mi volt az elsődleges élet – víz vagy szárazföld? Ezekre a kérdésekre a választ a jövő tudományának kell megadnia.

Lehetséges most élet a Földön? Az élő szervezetek egyszerű szerves vegyületekből történő kialakulásának folyamata rendkívül hosszú volt. Ahhoz, hogy az élet kitörjön a Földön, egy sok millió évig tartó evolúciós folyamatra volt szükség, amelynek során a probionok hosszú távú szelekciót éltek át a rezisztencia, a saját fajtájuk szaporodási képessége, a mindent irányító enzimek kialakulásához. kémiai folyamatok az élőlényekben. Az élet előtti szakasz láthatóan hosszú volt. Ha most a Földön valahol intenzív vulkáni tevékenységű területeken meglehetősen összetett szerves vegyületek keletkezhetnek, akkor ezeknek a vegyületeknek a hosszú távú létezésének valószínűsége elhanyagolható. A heterotróf szervezetek azonnal felhasználják őket. Ezt még Charles Darwin is megértette, aki 1871-ben ezt írta: „De ha most (ó, milyen nagy lenne, ha!) valami meleg tározóban, amely tartalmazza az összes szükséges ammónium- és foszforsót, és hozzáférhető fény, hő, elektromosság stb. kémiailag olyan fehérje keletkezett, amely további, egyre bonyolultabb átalakulásokra képes, akkor ez az anyag azonnal megsemmisül vagy felszívódik, ami az élőlények megjelenése előtti időszakban lehetetlen volt.

Így a földi élet eredetére vonatkozó modern ismeretek a következő következtetésekhez vezetnek:

Az élet abiogén módon keletkezett a Földön. A biológiai evolúciót hosszú kémiai evolúció előzte meg.

Az élet megjelenése az anyag fejlődésének egy szakasza a világegyetemben.

Az élet kialakulásának főbb szakaszainak szabályszerűsége laboratóriumban kísérletileg igazolható és a következő séma szerint fejezhető ki: atomok ---- * - egyszerű molekulák -- ^ makromolekulák --> ultramolekuláris rendszerek (probiontok) --> egysejtűek organizmusok.

A Föld elsődleges légköre helyreállító jellegű. Emiatt az első élőlények heterotrófok voltak.

A természetes kiválasztódás és a legalkalmasabbak túlélése darwini elvei átültethetők a prebiológiai rendszerekre.

Jelenleg az élő csak az élőből származik (biogén). Az élet újbóli megjelenésének lehetősége a Földön kizárt.

ELLENŐRIZD LE MAGADAT

A koacervátum cseppek és élő szervezetek összehasonlító jellemzői alapján bizonyítsd be, hogy a Földön élet keletkezhetett abiogén módon.

2. Miért lehetetlen az élet újbóli megjelenése a Földön?

Lehetséges most élet a Földön?

Kutatási hipotézis

Ha az élet abiogén módon keletkezett, akkor az élet újbóli megjelenése a földön lehetetlen.

Kutatási célok

Tudja meg, hogy most lehetséges-e élet megjelenése a Földön?

Munkafolyamat

1. A kutatási probléma irodalmi áttekintése és az Internet használata;

2. Válasz a kérdésre: Lehetséges-e most az élet megjelenése a Földön?

Kutatási eredmények

A tanulmány során a hallgatók felvetették, hogy ha a Földön valahol most igen összetett szerves vegyületek keletkezhetnek intenzív vulkáni tevékenységű területeken, akkor ezeknek a vegyületeknek a tartós fennállásának valószínűsége elhanyagolható. Azonnal oxidálódnak vagy a heterotróf szervezetek felhasználják.

A feltételezést Charles Darwin szavai is megerősítették: 1871-ben ezt írta: , kémiailag további, egyre bonyolultabb átalakulásokra képes fehérje képződik, majd ez az anyag azonnal megsemmisül vagy felszívódik, ami a kora előtti időszakban lehetetlen volt. élőlények megjelenése. A diákok arra a következtetésre jutottak, hogy az élet újbóli megjelenése a Földön lehetetlen.

Kimenet

Az élet abiogén módon keletkezett a Földön. Jelenleg az élőlények csak biogén módon keletkeznek, azaz. szülőszervezetek szaporodásával. Ezért kizárt az élet újbóli megjelenésének lehetősége a Földön.

Bevezetés.

1. A földi élet keletkezésének fogalmai.

2. Az élet eredete.

3. Az élet legegyszerűbb formáinak megjelenése.

Következtetés.

Felhasznált irodalom jegyzéke

Bevezetés

A természet eredetével és az élet lényegével kapcsolatos kérdések régóta foglalkoztatják az emberiséget, hogy megértse az őt körülvevő világot, megértse önmagát és meghatározza helyét a természetben. Az élet eredete a három legfontosabb világnézeti probléma egyike, az Univerzumunk eredetének és az ember eredetének problémája mellett.

Évszázados kutatások és e kérdések megoldására tett kísérletek az élet eredetéről különböző elképzeléseket szültek.

1. A földi élet keletkezésének fogalmai

A kreacionizmus az élet isteni teremtése.

A kreacionizmus szerint az élet létrejötte a Földön nem valósulhatott meg természetes, objektív, szabályos módon; az élet egy isteni teremtő cselekedet eredménye. Az élet eredete egy konkrét múltbeli eseményre utal, amely kiszámítható. 1650-ben Asher ír érsek kiszámolta, hogy Isten Kr.e. 4004 októberében teremtette a világot, október 23-án pedig reggel 9 órakor az embert. Ezt a számot a Bibliában említett összes személy életkorának és családi kapcsolatainak elemzéséből kapta. Ekkorra azonban már fejlett civilizáció létezett a Közel-Keleten, amit a régészeti kutatások is bizonyítanak. A világ és az ember teremtésének kérdése azonban nincs lezárva, hiszen a Biblia szövegei többféleképpen értelmezhetők.

Többszörös spontán (spontán) életgeneráció fogalma nem élő anyagból(Még Arisztotelész is ragaszkodott hozzá, aki úgy vélte, hogy a talaj bomlása következtében élőlények is keletkezhetnek). Az élet spontán keletkezésének elmélete Babilonból, Egyiptomból és Kínából származik a kreacionizmus alternatívájaként. Azon a felfogáson alapszik, hogy a természeti tényezők hatására az élő az élettelenből, a szerves a szervetlenből keletkezhet. Arisztotelészig nyúlik vissza: az anyag bizonyos „részecskéi” tartalmaznak valamilyen „alternatív princípiumot”, amely bizonyos feltételek mellett élő szervezetet hozhat létre. Arisztotelész úgy gondolta, hogy a hatóanyag a megtermékenyített tojásban, a napfényben, a rothadó húsban van. Démokritosz számára az élet kezdete az iszapban, Thalésznél a vízben, Anaxagorásznál a levegőben volt. A Nagy Sándor katonáitól és a kereskedő utazóktól származó állatokkal kapcsolatos információk alapján Arisztotelész megalkotta az élők fokozatos és folyamatos fejlődésének gondolatát az élettelentől, és megalkotta a "természet létrájának" gondolatát. az állatvilággal kapcsolatban. Nem voltak kétségei a békák, egerek és más kis állatok spontán nemzedékével kapcsolatban. Platón az élőlények spontán nemzedékéről beszélt a földről a bomlás folyamatában.

A spontán nemzedék gondolata a középkorban és a reneszánszban terjedt el, amikor megengedték nemcsak egyszerű, hanem meglehetősen jól szervezett lények, sőt emlősök spontán generációjának lehetőségét is.
(például egerek rongyokból). Ismeretesek Paracelsus próbálkozásai mesterséges személy (homunculus) receptjének kidolgozására.

Helmont kidolgozott egy receptet, hogyan lehet egereket búzából és piszkos ruhaneműből nyerni. Bacon azt is hitte, hogy a bomlás az újjászületés csírája. A spontán életgeneráció gondolatait Galilei, Descartes, Harvey, Hegel támogatta.

A spontán nemzedék elméletével szemben a XVII. – szólalt meg Francesco Redi firenzei orvos. F. Redi a húst zárt edénybe helyezve kimutatta, hogy a légy lárvái nem generálódnak spontán módon a rothadt húsban. A spontán nemzedék elméletének hívei nem adták fel, azzal érveltek, hogy a lárvák spontán nemzedéke nem csak azért következett be, mert a levegő nem jutott be a zárt edénybe. Ezután F. Redi több mély edénybe helyezte a húsdarabokat. Néhányat nyitva hagyott, néhányat pedig muszlinnal borított be. A nyitott edényekben egy idő után a hús légylárvákkal hemzsegett, míg a muszlinnal fedett edényekben már nem volt lárva a rothadt húsban.

A XVIII. Leibniz német matematikus és filozófus továbbra is védte az élet spontán nemzedékének elméletét. Ő és támogatói azzal érveltek, hogy az élő szervezetekben különleges "életerő" van. A vitalisták (a latin "vita" - élet szóból) szerint az "életerő" mindenhol jelen van. Csak lélegezze be, és az élettelen életre kel.”

A mikroszkóp megnyitotta a mikrovilágot az emberek előtt. A megfigyelések azt mutatták, hogy egy szorosan lezárt lombikban húslevessel vagy széna infúzióval egy idő után mikroorganizmusokat észlelnek. De amint a húslevest egy órán át forralták, és a nyakát lezárták, semmi sem jelent meg a lezárt lombikban. A vitalisták azt sugallták, hogy a hosszan tartó forralás megöli azt az "életerőt", amely nem tud áthatolni a lezárt lombikba.

A 19. században Még Lamarck is írt 1809-ben a gombák spontán nemzedékének lehetőségéről.

Darwin „A fajok eredete” című könyvének megjelenésével ismét felmerült a kérdés, hogy mégis hogyan keletkezett az élet a Földön. A Francia Tudományos Akadémia 1859-ben különdíjat jelölt ki a spontán nemzedék kérdésének újszerű feltárására tett kísérletért. Ezt a díjat 1862-ben vehette át a híres francia tudós, Louis Pasteur. Aki olyan kísérletet végzett, amely az egyszerűségben vetekedett Redi híres kísérletével. Különféle tápközeget forralt fel egy lombikban, amelyben mikroorganizmusok fejlődhettek. A lombikban való hosszan tartó forralás nemcsak a mikroorganizmusokat, hanem azok spóráit is elpusztította. Figyelembe véve a vitalisták azon állítását, hogy a mitikus „életerő” nem tud áthatolni egy lezárt lombikba, Pasteur egy S-alakú csövet csatolt hozzá szabad véggel. A mikroorganizmusok spórái egy vékony ívelt cső felületén telepedtek meg, és nem tudtak behatolni a tápközegbe. A jól felforralt táptalaj steril maradt, nem volt megfigyelhető benne mikroorganizmusok spontán fejlődése, bár a levegő bejutott (és vele együtt a hírhedt " életerő") biztosítva volt.

Így bebizonyosodott, hogy korunkban bármely organizmus csak egy másik élő szervezetből jelenhet meg.

Állandó állapot koncepció, amely szerint az élet mindig is létezett. Az élet örökkévaló létezésének elméletének hívei úgy vélik, hogy a mindig létező Földön egyes fajok a bolygó bizonyos helyein a külső viszonyok megváltozása miatt kénytelenek voltak kihalni, vagy drámai módon megváltoztatni a számukat. Egyértelmű koncepció ezen az úton nem alakult ki, mivel a Föld őslénytani feljegyzésében vannak hiányosságok és kétértelműségek. A hipotézisek következő csoportja is kapcsolódik az élet örökkévaló létezésének gondolatához az Univerzumban.

Panspermia koncepció- az élet földönkívüli eredete. A pánspermia elmélete (az Univerzumban lévő élet egyik kozmikus testből a másikba való átvitelének lehetőségére vonatkozó hipotézis) nem kínál semmilyen mechanizmust az élet elsődleges eredetének magyarázatára, és a problémát az Univerzum egy másik helyére helyezi át. Liebig úgy vélte, hogy "az égitestek légköre, valamint a forgó kozmikus ködök egy animált formák ősrégi tárházának tekinthetők, mint a szerves csírák örök ültetvényei", ahonnan az élet e csírák formájában eloszlik. az Univerzumban.

G. Richter német orvos 1865-ben állította fel a kozmozoánok (kozmikus csírák) hipotézisét, mely szerint az élet örök, és a világtérben lakó csírák egyik bolygóról a másikra átvihetők. Ezt a hipotézist számos kiváló tudós támasztotta alá. Hasonlóan gondolkodott Kelvin, Helmholtz és mások is. Századunk elején Arrhenius előállt a radiopanspermia ötletével. Leírta, hogy az anyagrészecskék, a porszemcsék és a mikroorganizmusok élő spórái hogyan hagyják el a világűrbe a más lények által lakott bolygókat. Életképességüket úgy tartják fenn, hogy könnyű nyomás hatására az Univerzum terében repülnek. Egyszer egy bolygón, ahol megfelelő életkörülmények vannak, elkezdődnek új élet ezen a bolygón.

A pánspermia igazolására általában olyan barlangfestményeket használnak, amelyek rakétának vagy űrhajósnak látszó tárgyakat, vagy UFO-k megjelenését ábrázolják. Az űrhajók repülései megsemmisítették az intelligens élet létezésébe vetett hitet a Naprendszer bolygóin, amely azután jelent meg, hogy Schiaparelli csatornákat fedezett fel a Marson.

A földi élet keletkezésének fogalma a történelmi múltban a fizikai és kémiai törvényeknek engedelmeskedő folyamatok eredményeként.

Jelenleg a szovjet tudós Acad. által megfogalmazott hipotézis a földi élet eredetéről A. I. Oparin és az angol tudós, J. Haldane. Ez a hipotézis azon a feltételezésen alapul, hogy a Földön az élet nem szerves anyagokból, hosszú távú abiogén (nem biológiai) molekuláris evolúció révén fokozatosan keletkezik. A. I. Oparin elmélete meggyőző bizonyítékok általánosítása arra vonatkozóan, hogy az élet a Földön az anyagmozgás kémiai formájának biológiaivá történő rendszeres átalakulásának eredményeként.

2 . Az élet eredete

Kriptozoikus

Ez a geológiai idő a Föld keletkezésének pillanatától 4,6 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, magában foglalja a földkéreg és az ősóceán kialakulásának időszakát, és a jól szervezett, jól fejlett külső vázzal rendelkező szervezetek széles elterjedésével ér véget. Szokásos a kriptozoikum felosztása a körülbelül 2 milliárd évig tartó archeusra, vagy archeozoikumra, valamint a szintén közel 2 milliárd évig tartó proterozoikumra. Valamikor a kriptozoikumban, legkésőbb 3,5 milliárd évvel ezelőtt, megjelent az élet a Földön. Az élet csak akkor jelenhetett meg, ha az őskorban ehhez kedvező feltételek és mindenekelőtt kedvező hőmérséklet alakult ki.
Az élő anyagok, többek között, fehérjékből épülnek fel. Ezért az élet keletkezésének idejére a földfelszín hőmérsékletének már annyira le kell süllyednie, hogy a fehérjék ne pusztuljanak el. Ismeretes, hogy ma az élő anyag létezésének hőmérsékleti határa 90 C-on van, és néhány baktérium ezen a hőmérsékleten él meleg forrásokban. Ezzel magas hőmérsékletű már képződhetnek bizonyos, az élőanyag képződéséhez szükséges szerves vegyületek, elsősorban a fehérjék. Nehéz megmondani, mennyi ideig tartott a Föld felszíne lehűtjük a megfelelő hőmérsékletre.
Sok kutató, aki a földi élet keletkezésének problémáját vizsgálja, úgy véli, hogy az élet a sekély tengervízben keletkezett a szervetlen anyagokban rejlő szokásos fizikai és kémiai folyamatok eredményeként. Bizonyos kémiai vegyületek bizonyos körülmények között keletkeznek és kémiai elemek bizonyos súlyarányban kapcsolódnak egymáshoz.
Az összetett szerves vegyületek képződésének valószínűsége különösen nagy a szénatomok esetében, azok sajátosságai miatt. Ezért lett a szén az az építőanyag, amelyből a fizika és a kémia törvényei szerint viszonylag könnyen és gyorsan keletkeztek a legösszetettebb szerves vegyületek.
A molekulák semmiképpen sem érték el azonnal azt a bonyolultsági fokot, amely az „élőanyag” felépítéséhez szükséges. Kémiai evolúcióról beszélhetünk, amely megelőzte a biológiait és az élőlények megjelenésével végződött. A kémiai evolúció folyamata meglehetősen lassú volt. Ennek a folyamatnak a kezdete 4,5 milliárd évvel távolodik el a jelentől, és gyakorlatilag egybeesik magának a Földnek az idejével.

Történetének korai szakaszában a Föld forró bolygó volt. A forgás hatására a hőmérséklet fokozatos csökkenésével a nehéz elemek atomjai a középpontba kerültek, a felszíni rétegekben pedig a könnyű elemek (hidrogén, szén, oxigén, nitrogén) atomjai, amelyek az élő testeket alkotják. szervezetek koncentrálódtak. A Föld további lehűlésével kémiai vegyületek jelentek meg: víz, metán, szén-dioxid, ammónia, hidrogén-cianid, valamint molekuláris hidrogén, oxigén, nitrogén. Fizikai és Kémiai tulajdonságok víz (nagy dipólusmomentum, viszkozitás, hőkapacitás stb.) és szén (oxidok képződésének nehézsége, redukciós és lineáris vegyületek képzési képessége) határozta meg, hogy az élet bölcsőjénél állnak.

Ezekben a kezdeti szakaszokban alakult ki a Föld elsődleges légköre, amely nem oxidáló, mint most, hanem redukáló jellegű volt. Ezen kívül inert gázokban (hélium, neon, argon) is gazdag volt. Ez az eredeti hangulat már elveszett. Helyén a Föld második légköre alakult ki, amely 20% oxigénből áll - az egyik kémiailag legaktívabb gázból. Ez a második légkör a földi élet fejlődésének terméke, ennek egyik globális következménye.

A hőmérséklet további csökkenése számos gáznemű vegyület folyékony és szilárd halmazállapotúvá történő átalakulásához, valamint a földkéreg kialakulásához vezetett. Amikor a Föld felszínének hőmérséklete 100°C alá süllyedt, a vízgőz besűrűsödött.

A hosszan tartó felhőszakadások gyakori zivatarokkal nagy tározók kialakulásához vezettek. Az aktív vulkáni tevékenység következtében a Föld belső rétegeiből sok forró tömeg került a felszínre, köztük karbidok - fémek szénnel alkotott vegyületei. Amikor a karbidok kölcsönhatásba léptek vízzel, szénhidrogénvegyületeket izoláltak. A forró esővíz jó oldószerként tartalmazott oldott szénhidrogéneket, valamint gázokat (ammónia, szén-dioxid, hidrogén-cianid), sókat és egyéb vegyületeket, amelyek bejuthatnak a vízbe. kémiai reakciók. Teljesen logikus azt feltételezni, hogy a Föld már létezésének kezdeti szakaszában rendelkezett bizonyos mennyiségű szénhidrogénnel. A biogenezis második szakaszát összetettebb szerves vegyületek, különösen fehérjék megjelenése jellemezte az elsődleges óceán vizeiben. A magas hőmérséklet, villámkisülés, fokozott ultraibolya sugárzás következtében a szerves vegyületek viszonylag egyszerű molekulái más anyagokkal kölcsönhatásba lépve összetettebbé váltak, és szénhidrátokat, zsírokat, aminosavakat, fehérjéket és nukleinsavak.

A Földön a kémiai evolúció folyamatának egy bizonyos szakaszától kezdve az oxigén aktívan részt vett. Felhalmozódhat a Föld légkörében a víz és a vízgőz bomlása következtében a Nap ultraibolya sugarai hatására. (Legalább 1-1,2 milliárd év kellett ahhoz, hogy az elsődleges Föld redukált légköre oxidálttá alakuljon.) A légkör oxigén felhalmozódásával a redukált vegyületek oxidálódni kezdtek. Tehát a metán oxidációja során metil-alkohol, formaldehid, hangyasav, stb. A keletkező vegyületek illékonyságuk miatt nem pusztultak el. A földkéreg felső rétegeit elhagyva nedves hideg légkörbe kerültek, ami megvédte őket a pusztulástól. Ezt követően ezek az anyagok az esővel együtt a tengerekbe, óceánokba és más vízgyűjtőkbe estek. Itt felhalmozódva ismét reakciókba léptek, ami összetettebb anyagokat eredményezett (aminosavak és vegyületek, például adenit). Ahhoz, hogy bizonyos oldott anyagok kölcsönhatásba léphessenek egymással, megfelelő koncentrációra van szükségük az oldatban. Egy ilyen "levesben" a bonyolultabb szerves molekulák képződési folyamata meglehetősen sikeresen fejlődhet. Így az elsődleges óceán vizei fokozatosan telítődtek különféle szerves anyagokkal, és "elsődleges levest" alkottak. A földalatti vulkánok tevékenysége nagymértékben hozzájárult egy ilyen "szerves húsleves" telítettségéhez.

Az elsődleges óceán vizeiben megnőtt a szerves anyagok koncentrációja, ezek összekeveredtek, kölcsönhatásba léptek és az oldat kis különálló szerkezeteivé egyesültek. Az ilyen szerkezetek könnyen előállíthatók mesterségesen különböző fehérjék, például zselatin és albumin oldatainak összekeverésével. Ezeket az oldatban izolált szerves multimolekuláris struktúrákat a kiváló orosz tudós, A.I. Az Oparint koacervátum cseppeknek vagy koacervátumoknak nevezik. Koacervátumok - a legkisebb kolloid részecskék - ozmotikus tulajdonságokkal rendelkező cseppek. Tanulmányok kimutatták, hogy a koacervátumok meglehetősen összetett felépítésűek, és számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek közelebb hozzák őket a legegyszerűbb élő rendszerekhez. Például képesek különféle anyagokat felszívni a környezetből, amelyek kölcsönhatásba lépnek a csepp vegyületeivel, és megnövekednek a méretükben. Ezek a folyamatok bizonyos mértékig hasonlítanak az asszimiláció elsődleges formájára. Ugyanakkor a koacervátumokban bomlási folyamatok és bomlástermékek felszabadulhatnak. Ezeknek a folyamatoknak az aránya a különböző koacervátumokban nem azonos. Különálló, dinamikusan stabilabb, szintetikus aktivitású struktúrákat különböztetünk meg. Mindez azonban még mindig nem ad okot arra, hogy a koacervátumokat élő rendszereknek tulajdonítsuk, mert hiányzik belőlük az önreprodukciós képesség és a szerves anyagok szintézisének önszabályozása. De az élőlények megjelenésének előfeltételei már benne voltak.

A szerves anyagok megnövekedett koncentrációja a koacervátumokban növelte a molekulák közötti kölcsönhatás lehetőségét és a szerves vegyületek szövődményét. A koacervátumok vízben keletkeztek, amikor két gyengén kölcsönható polimer érintkezett.

A koacervátumok mellett az "elsődleges táptalajban" felhalmozódott polinukleotidok, polipeptidek és különféle katalizátorok, amelyek nélkül lehetetlen az önreprodukciós és metabolikus képesség kialakulása. A katalizátorok lehetnek szervetlen anyagok is. Így J. Bernal egy időben azt a hipotézist állította fel, hogy az élet kialakulásának legsikeresebb feltételei kis, nyugodt, meleg lagúnákban voltak, ahol nagy mennyiségű iszap és agyagos zavarosság volt. Ilyen környezetben az aminosavak polimerizációja nagyon gyorsan megy végbe; itt a polimerizációs folyamatot nem kell melegíteni, mivel az iszapszemcsék egyfajta katalizátorként működnek.

Tehát a szerves vegyületek és polimerjeik fokozatosan felhalmozódtak a fiatal Föld bolygó felszínén, amelyekről kiderült, hogy az elsődleges élő rendszerek - az eobionták - előfutárai.

3 . Az élet legegyszerűbb formáinak megjelenése.

Az eobiontok legalább 3,5 milliárd éve jelentek meg.
Az első élő szervezetek természetesen rendkívüli egyszerű szerkezetükkel tűntek ki. A természetes szelekció azonban, amelynek során a környezeti feltételekhez jobban alkalmazkodó mutánsok túlélték, kevésbé alkalmazkodó versenytársaik pedig kihaltak, az életformák folyamatos szövődményéhez vezetett. Az elsődleges organizmusok, amelyek valahol az archean korai szakaszában megjelentek, még nem osztottak állatokra és növényekre. E két szisztematikus csoport szétválasztása csak a korai archean végén fejeződött be. A legrégebbi élőlények az ősóceánban éltek és haltak meg, holttesteik felhalmozódása pedig már határozott nyomokat hagyhatott a kőzetekben. Az első élő szervezetek kizárólag szerves anyagokkal táplálkozhattak, vagyis heterotrófok voltak. De miután kimerítették közvetlen környezetük szervesanyag-tartalékait, választás előtt álltak: meghalnak, vagy kifejlesztik azt a képességet, hogy élettelen anyagokból, elsősorban szén-dioxidból és vízből szerves anyagokat szintetizáljanak. Valójában az evolúció során egyes élőlények (növények) elnyerték a napfény energiáját, és segítségével a vizet alkotóelemekre bontották. Hidrogén használata a redukáló reakció, a szén-dioxidot szénhidráttá tudták feldolgozni és más szerves anyagokat építeni belőle a szervezetükben. Ezeket a folyamatokat fotoszintézisnek nevezzük. Azokat a szervezeteket, amelyek belső kémiai folyamatokkal képesek szervetlen anyagokat szerves anyagokká alakítani, autotrófoknak nevezzük.

A fotoszintetikus autotróf organizmusok megjelenése fordulópont volt a földi élet történetében. Azóta megkezdődött a szabad oxigén felhalmozódása a légkörben, és a Földön létező összes szerves anyag mennyisége meredeken növekedni kezdett. Fotoszintézis nélkül a földi élet történetének további előrehaladása lehetetlen volt. A földkéreg legősibb rétegeiben fotoszintetikus szervezetek nyomait találjuk.
Az első állatok és növények mikroszkopikus egysejtű lények voltak. Bizonyos előrelépést jelentett a homogén sejtek kolóniákban való asszociációja; igazán komoly előrelépés azonban csak a többsejtű szervezetek megjelenése után vált lehetségessé. Testük különböző alakú és rendeltetésű egyedi sejtekből vagy sejtcsoportokból állt. Ez lendületet adott az élet rohamos fejlődésének, az organizmusok összetettebbé és változatosabbá váltak. Az elején Proterozoikum időszak gyorsan fejlődött a bolygó növény- és állatvilága. A tengerekben már felvirágoztak az algák valamivel fejlettebb formái, megjelentek az első többsejtű szervezetek: szivacsok, bélüregek, puhatestűek és férgek. A biológiai fejlődés további szakaszai viszonylag könnyen nyomon követhetők a földkéreg különböző rétegeiben talált csontvázak megkövesedett maradványai alapján. Ezeket a maradványokat, amelyek a véletlennek és a kedvező környezetnek köszönhetően a mai napig üledékben őrződött meg, nevezzük kövületeknek, kövületeknek.
A Föld legrégebbi élőlényeit itt találták meg Prekambrium Dél-Afrika lelőhelyei. Baktériumszerű szervezetekről van szó, amelyek életkorát a tudósok 3,5 milliárd évre becsülik. Olyan kicsik (0,25 x 0,60 mm), hogy csak elektronmikroszkóppal láthatóak. Ezeknek a mikroorganizmusoknak a szerves részei jól megőrződnek, és arra engednek következtetni, hogy hasonlóak a modern baktériumokhoz. Kémiai elemzés feltárták biológiai természetüket. A prekambriumi élet egyéb bizonyítékait találták Minnesota (27 milliárd év), Rhodesia (2,7 milliárd év), a Kanada-USA határ mentén (2 milliárd év), Michigan északi részén (1 milliárd év) és más területeken. helyeken.
Csontvázas részekkel rendelkező állati maradványokat csak az utóbbi években fedeztek fel a prekambriumi üledékekben. A prekambriumi lerakódásokban azonban régóta találtak különféle "csontváz nélküli" állatok maradványait. Ezeknek a primitív lényeknek még nem volt meszes csontvázuk vagy szilárd tartószerkezetük, de esetenként többsejtű élőlények testének lenyomatai, kivételként pedig megkövesedett maradványaik voltak. Példa erre a kanadai mészkövekben felfedezett furcsa kúp alakú képződmények - Atikokania -, amelyet sok tudós a tengeri szivacsok szülőjének tart. A nagyobb élőlények, nagy valószínűséggel férgek létfontosságú tevékenységét világos cikk-cakk lenyomatok - kúszó nyomok, valamint a tengerfenék vékony rétegű üledékeiben talált "nyércek" maradványai mutatják. Az állatok puha teste időtlen időkben lebomlott, de az őslénykutatóknak sikerült nyomon követniük az állatok életmódját, és megállapították különféle nemzetségeik létezését, például Planolithes, Russophycus stb. Egy rendkívül érdekes faunát fedeztek fel 1947-ben RK ausztrál tudós Spriggs az Ediacaran Hillsben, mintegy 450 km-re északra Adelaide-tól (Dél-Ausztrália). Ezt a faunát az Adelaide-i Egyetem professzora, osztrák származású N. F. Glessner vizsgálta, aki kijelentette, hogy az ediacarai állatfajok többsége a nem csontvázas organizmusok korábban ismeretlen csoportjaihoz tartozik. Némelyikük az ősi medúzához tartozik, mások szegmentált férgekre - annelidekre - hasonlítanak. Dél-Afrika és más régiók Ediacaran és hasonló korú lelőhelyein a tudomány számára teljesen ismeretlen csoportokba tartozó élőlények maradványait is találták. Így X. D. Pflug professzor néhány maradvány alapján létrehozta a primitív többsejtű állatok új típusát, a Petalonamae-t. Ezeknek az élőlényeknek levélszerű testük van, és nyilvánvalóan a legprimitívebb gyarmati szervezetektől származnak. Családi kötelékek más típusú állatokkal való petalonamy nem teljesen egyértelmű. Evolúciós szempontból viszont nagyon fontos, hogy in Ediacaran időben hasonló összetételű állatvilág lakta különböző vidékek tengereit
Föld.
Az utóbbi időben sokan kételkedtek abban, hogy az ediacarai leletek proterozoikum eredetűek. Az új radiometriai módszerek kimutatták, hogy az ediacarai faunával rendelkező rétegek körülbelül 700 millió évesek. Más szóval, hozzátartoznak Késő proterozoikum. A proterozoikumban még jobban elterjedtek a mikroszkopikus egysejtű növények.

A koncentrikus mészrétegekből felépülő kék-zöld algák élettevékenységének nyomait, az úgynevezett stromatolitokat legfeljebb 3 milliárd éves üledékekben ismerjük. A kékeszöld algáknak nem volt vázuk, a stromatolitok az algák élettevékenységének biokémiai folyamatai következtében kicsapódott anyagból jöttek létre. A kék-zöld algák a baktériumokkal együtt a legprimitívebb szervezetekhez tartoznak - a prokariótákhoz, amelyek sejtjeiben még mindig nem volt kialakult mag.
Tehát az élet megjelent a prekambriumi tengerekben, és amikor megjelent, két fő formára osztották: állatokra és növényekre. Az első egyszerű organizmusok többsejtű élőlényekké fejlődtek, viszonylag összetett élőrendszerekké, amelyek a növények és állatok ősei lettek, amelyek a következő geológiai korszakokban az egész bolygón megtelepedtek. Az élet megsokszorozta megnyilvánulásait a sekély tengervízben, behatolva az édesvízi medencékbe; sok forma már az evolúció új forradalmi szakaszára – a szárazföldre kerülésre – készült.

Következtetés.

Felmerülése után az élet gyors ütemben fejlődött (az evolúció felgyorsulása). Így az elsődleges protobionoktól az aerob formákig való fejlődéshez körülbelül 3 milliárd évre volt szükség, míg a szárazföldi növények és állatok megjelenése óta körülbelül 500 millió év telt el; a madarak és emlősök az elsőtől a szárazföldi gerinceseken 100 millió év alatt, a főemlősök 12-15 millió év alatt fejlődtek ki, körülbelül 3 millió év kellett az ember kialakulásához.

Lehetséges most élet a Földön?

Abból, amit a földi élet keletkezéséről tudunk, egyértelmű, hogy az élő szervezetek egyszerű szerves vegyületekből történő kialakulásának folyamata rendkívül hosszú volt. Ahhoz, hogy az élet létrejöjjön a Földön, egy sok millió évig tartó evolúciós folyamat kellett, melynek során összetett molekuláris struktúrákat, elsősorban nukleinsavakat és fehérjéket választottak ki a stabilitás, a saját fajtájuk reprodukálhatósága érdekében.

Ha most a Földön valahol intenzív vulkáni tevékenységű területeken meglehetősen összetett szerves vegyületek keletkezhetnek, akkor ezeknek a vegyületeknek a hosszan tartó létezésének valószínűsége elhanyagolható. Azonnal oxidálódnak vagy a heterotróf szervezetek felhasználják. Charles Darwin ezt nagyon jól értette: 1871-ben azt írta: további, egyre bonyolultabb átalakulásokra képes fehérje. Ez az anyag azonnal megsemmisül vagy felszívódik, ami lehetetlen volt az élőlények megjelenése előtti időszakban.

Az élet abiogén módon keletkezett a Földön. Jelenleg az élő csak az élőből származik (biogén eredetű). Az élet újbóli megjelenésének lehetősége a Földön kizárt. Most az élőlények csak szaporodás útján jelennek meg.

Bibliográfia:

1. Naidysh V.M. A modern természettudomány fogalmai. - M .: Gardariki,

1999. - 476 p.

2. Slyusarev A.A. Biológia általános genetikával. - M.: Orvostudomány, 1978. -

3. Biológia / Semenov E.V., Mamontov S.G., Kogan V.L. – M.: Gimnázium, 1984. - 352 p.

4. Általános biológia / Belyaev D.K., Ruvinsky A.O. – M.: Felvilágosodás, 1993.

Korrepetálás

Segítségre van szüksége egy téma tanulásában?

Szakértőink tanácsot adnak vagy oktatói szolgáltatásokat nyújtanak az Önt érdeklő témákban.
Jelentkezés benyújtása a téma azonnali megjelölésével, hogy tájékozódjon a konzultáció lehetőségéről.

A. I. Oparin hipotézise. Az AI Oparin hipotézisének legjelentősebb jellemzője az élet előfutárai (probiontok) kémiai szerkezetének és morfológiai megjelenésének fokozatos komplikációja az élő szervezetek felé vezető úton.

Számos adat arra utal, hogy a tengerek és óceánok part menti régiói az élet keletkezésének környezetét jelenthetik. Itt, a tenger, a szárazföld és a levegő találkozásánál kedvező feltételek alakultak ki az összetett szerves vegyületek képződésére. Például bizonyos szerves anyagok (cukrok, alkoholok) oldatai nagyon stabilak és korlátlan ideig létezhetnek. A fehérjék, nukleinsavak koncentrált oldataiban vérrögök képződhetnek, hasonlóan a zselatin vérrögökhöz. vizes oldatok. Az ilyen vérrögöket koacervátumcseppeknek vagy koacervátumoknak nevezik (70. ábra). A koacervátumok képesek adszorbeálódni különféle anyagok. Az oldatból kémiai vegyületek kerülnek beléjük, amelyek a koacervátumcseppekben lejátszódó reakciók eredményeként átalakulnak, és a környezetbe kerülnek.

A koacervátumok még nem élőlények. Csak külsőleg mutatnak hasonlóságot az élő szervezetek olyan jeleivel, mint a növekedés és a környezettel való anyagcsere. Ezért a koacervátumok megjelenését az élet előtti fejlődés szakaszának tekintik.

Rizs. 70. Koacervát csepp kialakulása

A koacervátumok nagyon hosszú szelekción mentek keresztül a szerkezet stabilitása érdekében. A stabilitást bizonyos vegyületek szintézisét szabályozó enzimek létrehozásának köszönhették. Az élet keletkezésének legfontosabb állomása a saját fajták szaporodásának és az előző generációk tulajdonságainak öröklésének mechanizmusának kialakulása volt. Ez a nukleinsavak és fehérjék komplex komplexeinek képződése miatt vált lehetővé. Az önreplikációra képes nukleinsavak elkezdték szabályozni a fehérjék szintézisét, meghatározva az aminosavak sorrendjét bennük. Az enzimfehérjék pedig a nukleinsavak új másolatainak létrehozásának folyamatát hajtották végre. Így keletkezett az életre jellemző fő tulajdonság - a magához hasonló molekulák reprodukálásának képessége.

Az élőlények az ún nyílt rendszerek, azaz olyan rendszerek, amelyekben az energia kívülről érkezik. Energia nélkül az élet nem létezhet. Mint ismeretes, az energiafelhasználás módszerei szerint (lásd III. fejezet) az organizmusokat két nagy csoportra osztják: autotróf és heterotróf. Az autotróf szervezetek közvetlenül a napenergiát használják fel a fotoszintézis folyamatában (zöld növények), a heterotróf szervezetek a szerves anyagok bomlása során felszabaduló energiát.

Nyilvánvaló, hogy az első élőlények heterotrófok voltak, amelyek a szerves vegyületek oxigénmentes felhasadásával nyertek energiát. Az élet hajnalán nem volt szabad oxigén a Föld légkörében. A modern hangulatának kialakulása kémiai összetétel szorosan összefügg az élet fejlődésével. A fotoszintézisre képes élőlények megjelenése oxigén kibocsátásához vezetett a légkörbe és a vízbe. Jelenlétében lehetővé vált a szerves anyagok oxigénhasítása, mely során sokszor több energia nyerhető, mint oxigénmentesen.

Az élet keletkezésének pillanatától kezdve egyetlen biológiai rendszert alkot - a bioszférát (lásd a XVI. fejezetet). Más szóval, az élet nem különálló, izolált organizmusok, hanem azonnal közösségek formájában keletkezett. A bioszféra egészének evolúcióját az állandó bonyodalom jellemzi, azaz egyre bonyolultabb struktúrák kialakulása.

Lehetséges most élet a Földön? Abból, amit a földi élet keletkezéséről tudunk, egyértelmű, hogy az élő szervezetek egyszerű szerves vegyületekből történő kialakulásának folyamata rendkívül hosszú volt. Ahhoz, hogy az élet létrejöjjön a Földön, egy sok millió évig tartó evolúciós folyamat kellett, melynek során összetett molekuláris struktúrákat, elsősorban nukleinsavakat és fehérjéket választottak ki a stabilitás, a saját fajtájuk reprodukálhatósága érdekében.

Ha most a Földön valahol az intenzív vulkáni tevékenységű területeken meglehetősen összetett szerves vegyületek keletkezhetnek, akkor ezeknek a vegyületeknek a tartós fennállásának valószínűsége elhanyagolható. Azonnal oxidálódnak vagy a heterotróf szervezetek felhasználják. Charles Darwin nagyon jól értette ezt. 1871-ben ezt írta: „De most... valami meleg tározóban, amely tartalmazza az összes szükséges ammónium- és foszforsót, és hozzáférhet a fényhez, hőhöz, elektromossághoz stb., egy fehérje, amely további, egyre bonyolultabb átalakulásokra képes, akkor ez az anyag azonnal megsemmisülnek vagy felszívódnak, ami lehetetlen volt az élőlények megjelenése előtti időszakban.

Az élet abiogén módon keletkezett a Földön. Jelenleg az élő csak az élőből származik (biogén eredetű). Az élet újbóli megjelenésének lehetősége a Földön kizárt.

Nevezze meg azokat a főbb szakaszokat, amelyekből a földi élet keletkezésének folyamata összeállítható!
Ön szerint a tartalékok kimerülése hogyan befolyásolta a további fejlődést tápanyagok az ősóceán vizében?
Ismertesse a fotoszintézis evolúciós jelentőségét!
Szerinted az emberek miért próbálnak választ adni a földi élet eredetére vonatkozó kérdésre?
Miért lehetetlen az élet újbóli megjelenése a Földön?
Határozza meg az „élet” fogalmát.