Происхождение жизни на земле: гипотезы, теории, основные концепции

Мир ПАУ

Ответ постарался найти в мае 2004 года Саймон Николас Платтс, а в 2006 году группа ученых под руководством Паскаль Эренфройнд. В качестве исходного материала для РНК с катализирующими свойствами были предложены полиароматические углеводороды.

Мир ПАУ был основан на большой распространенности этих соединений в видимом космосе (они наверняка присутствовали в «первичном бульоне» молодой Земли) и особенностях их кольцеобразного строения, способствующего быстрому соединению с азотистыми основаниями — ключевыми компонентами РНК. Теория ПАУ в очередной раз говорит о злободневности некоторых положений панспермии.

Теория академика Опарина

Современные представления о зарождении жизни на Земле базируются на теории, которая была выдвинута отечественным исследователем, академиком Опариным, еще в 1924 году. Он опроверг принцип Реди, который говорил о возможности только лишь биогенного синтеза органических веществ, указав, что эта концепция справедлива только для современного положения дел. Ученый указал на то, что в самом начале своего существования наша планета представляла собой гигантский каменистый шар, на котором в принципе не было органики.

Гипотеза Опарина состояла в том, что зарождение жизни на планете Земля – продолжительный биохимический процесс, сырьем для которого служат обычные соединения, которые могут встречаться на любой планете. Академик предположил, что переход этих веществ в более сложные оказался возможен под воздействием экстремально сильных физических и химических факторов. Опарин впервые выдвинул гипотезу о непрерывном превращении и взаимодействии органических и неорганических соединений. Он назвал его «биохимической эволюцией». Ниже приведены основные этапы зарождения жизни на Земле по Опарину.

Первичный бульон

В 1924 году ученый Александр Опарин опубликовал книгу, в которой принес научному миру новую гипотезу возникновения первого простейшего организма. В 1929 году теория Опарина о происхождении жизни заинтересовала ученого Джона Холдейна. Британский исследователь занимался аналогичным изучением и пришел к выводам, подтверждавшим доктрину советского ученого. Общая трактовка теорий Опарина и Холдейна сводилась к следующему принципу:

  • Молодая Земля имела атмосферу из аммиака и метана, лишенную кислорода.
  • Грозы, воздействующие на атмосферу, привели к формированию органических веществ.
  • Органические вещества в огромном количестве и разнообразии накапливались в больших водоемах, что получило название «первичного бульона».
  • В определенных местах сконцентрировалось большое количество молекул, достаточных для зарождения жизни.
  • Взаимодействие между ними привело к образованию белков и нуклеиновых кислот.
  • Белки и нуклеиновые кислоты образуют генетический код.
  • Соединения молекул и генетического кода образовали живую клетку.
  • Клетка получала питательную среду из первичного бульона.
  • Когда из питательной среды пропали необходимые вещества, клетка научились пополнять их самостоятельно.
  • У клетки появился собственный обмен веществ.
  • Развились новые живые организмы.

Теория Опарина-Холдейна ответила на главный вопрос сторонников теории Дарвина о том, как мог появиться первый живой организм.

Материалистическая теория происхождения государства — описание

Данная теория основана Карлом Марксом и Фридрихом Энгельсом  в конце XIX века. Государство появилось вслед за возникновением частной собственности и расколом общества на классы.  Материалистическая версия происхождения государственности отличается логикой, ясностью, структурированностью и обоснованностью.

Первое общество обходилось без юридической организации власти, но вместе с экономическим развитием возникла необходимость единого регулирования процессов взаимодействия между людьми. Появившиеся классы, отличающиеся друг от друга количеством имеющихся ресурсов, привели к расколу среди народа. Во избежание столкновений и истребления людьми друг друга, образовалось государство. Его цель – установление и удержание порядка в пределах одной территориальное единицы.

Выделяется 3 формы теории:

  • афинская – классическая, в которой причиной возникновения государства является непосредственно классовое противостояние внутри общества;
  • римская – образование государства после победы плебейской человеческой массы над аристократией;
  • германская – происхождение державы путем силового захвата большого количества земель.

Этапы биохимической эволюции Опарина-Холдейна

Ступень развития планеты, которым правила биохимия, состоял из следующих важных этапов:

  • синтез органических веществ с простыми формулами;
  • образование из мономеров полимеров — полипептидов и полинуклеотидов;
  • синтез коацерватов в результате накопления соединений высокомолекулярной природы;
  • заключение молекул коацерватов в элементарные мембраны;
  • развитие обмена веществ.

Теория А.И. Опарина содержала следующее заключение. Матричный синтез ведет к воспроизведению себе подобных клеток. На основе него появлялись молекулы белка и образовывали коллоидные структуры. Те, в свою очередь, превращались в коацерватные капли, присоединяющие к себе различные соединения, например, составляющие воды. В дальнейшем вновь образованные вещества приобретали характерные свойства, вступали в различные химические реакции, в результате которых часть вновь образованных веществ выделялись наружу. Однако это еще не были живые организмы.

Капли-коацерваты росли, увеличиваясь в размерах. В них происходил обмен веществ, и со временем они научились делиться. Впоследствии эти капли получили название первичных клеток или протобионтов. Ученые предположили, что они историческое начало веществ, подобных ферментов (коферменты).

Образование белковых соединений, жиров и углеводов

И только на втором этапе в «бульоне» появляются истинные белки и прочие соединения, из которых построена жизнь. Условия на Земле смягчались, появлялись углеводы, белки и жиры, первые биополимеры, нуклеотиды. Так шло образование коацерватных капель, которые были прообразом настоящих клеток. Грубо говоря, так назывались капли из белков, жиров, углеводов (как в супе). Эти образования могли впитывать, поглощать те вещества, которые были растворены в водах первичных океанов. В то же время шла своеобразная эволюция, итогом которой стали капли, обладающие повышенной устойчивостью и стабильностью к воздействиям внешней среды.

Абиогенный биосинтез органических соединений

Земля как планета возникла около 4,5 млрд. лет назад (по другим данным — около 13 млрд. лет назад, но они не имеют пока веских доказательств). Остывание Земли началось около 4 млрд. лет назад, а возраст земной коры оценивается примерно в 3,9 млрд. лет. К этому моменту образуются также океан и первичная атмосфера Земли. Земля в это время была достаточно разогретой за счет выделения тепла при затвердевании и кристаллизации компонентов коры и активной вулканической деятельности. Вода долгое время находилась в парообразном состоянии, испаряясь с поверхности Земли, конденсируясь в верхних слоях атмосферы и вновь выпадая на раскаленную поверхность. Все это сопровождалось почти постоянными грозами с мощными электрическими разрядами. Позже начинают формироваться водоемы и первичные океаны. Древняя атмосфера Земли не содержала свободного кислорода и была насыщена вулканическими газами, в состав которых входили окислы серы, азота, аммиак, оксиды и двуокиси углерода, пары воды и ряд других компонентов. Мощное космическое излучение и излучение Солнца (озонового слоя в атмосфере еще не было), частые и сильные электрические разряды, активная вулканическая деятельность, сопровождавшаяся выбросами больших масс радиоактивных компонентов, привели к образованию органических соединений, таких, как формальдегид, муравьиная кислота, мочевина, молочная кислота, глицерин, глицин, некоторые простые аминокислоты и т. п. Поскольку свободного кислорода в атмосфере не было, то эти соединения не окислялись и могли накапливаться в теплых и даже кипящих водоемах и постепенно усложняться по строению, формируя так называемый «первичный бульон». Продолжительность этих процессов составляла многие миллионы и десятки миллионов лет. Так осуществился первый этап биопоэза — образование и накопление органических мономеров.

Альтернативные теории

Так уж сложилось, что самые интересные теории являются альтернативными, а многие научные деятели даже высмеивают их. Достоверность альтернативных предположений подтвердить пока невозможно, и они частично, или во многом противоречат современным научным представлениям, но их упоминание обязательно.

Космическая гипотеза

Согласно данному предположению на Земле никогда не существовало жизни, и она не могла зародиться здесь, так как не было никаких предпосылок. Первые живые организмы появились на планете после падения космического тела, которое принес их на себе из другой галактики.

Данная гипотеза не отвечает на вопрос: сколько форм жизни на нем находились, какими они были, и как дальше они развивались.

Также невозможно установить, когда упало это космическое тело. Но самое главное – ученые не верят в то, что любой организм мог выжить на падающем космическом теле после его вхождения в атмосферу Земли.

В последние годы ученые обнаружили бактерии, которые способны существовать при экстремальных обстоятельствах и даже открытом космосе, но при горении метеорита или астероида они бы точно не выжили.

Гипотеза НЛО

Выделяя самые интересные гипотезы, нельзя не упомянуть о предположении, что жизнь на Земле – это дело рук пришельцев. Приверженцы данной гипотезы считают, что в такой огромной Вселенной вероятность существования других форм разумной жизни очень велика. Наука также не отрицает данного факта, так как люди до сих пор не исследовали 99% космоса.

Последователи гипотезы НЛО говорят, что одна из разумных форм жизни, которых мы называем пришельцами, специально занесла жизнь на Землю. Есть несколько предположений, почему они создали человека.

Одни говорят, что это всего лишь часть эксперимента, в ходе которого они наблюдают за людьми. Приверженцы такого предположения не могут дать достоверного ответа на то, зачем им наблюдать за людьми, и в чем смысл этого эксперимента.

Вторые свидетельствуют о том, что некая раса космических существ занимается распространением жизни во Вселенной, и люди – одна из многих созданных ими рас. Следовательно, существуют некие праотцы всего живого, которых человек мог принять за богов.

Космическая теория происхождения жизни на Земле не отвечает на главный вопрос: где первоначально зародилась жизнь, перед тем как она была занесена на Землю?

Теологическая гипотеза

Внимание! Божественная теория происхождения жизни на планете является самой древней среди всех, и вместе с тем она считается и одной из самых распространенных в XXI веке. Приверженцы гипотезы верят в некое всемогущее существо или существ, которых принято называть богами

Приверженцы гипотезы верят в некое всемогущее существо или существ, которых принято называть богами.

В различных религиях у богов разные имена, как и их количество. Христианство говорит только об одном боге, как и ислам, а вот язычники верили в десятки, а то и сотни богов, каждый из которых отвечает за что-то определенное.

К примеру, один бог считается творцом любви, а второй повелевает морями.

Христиане считают, что Бог создал Землю и жизнь на ней всего за семь дней. Именно он создал первого мужчину и женщину, которые и стали прародителями человечества.

Поскольку миллиарды людей на планете относят себя к определенной религии, они считают, что вся жизнь была создана именно руками бога или богов.

И хотя во многих религиях совпадают одни и те же факты, в научных кругах отрицают существование всемогущего существа, которое создало мир и жизнь в нем, так как данная теория противоречит многим научным достижениям и открытиям.

Также божественная гипотеза не дает возможности установить, когда возникла жизнь на Земле. Некоторые священные писания и вовсе не содержат этой информации, в остальных данные банально не совпадает, что ставит гипотезу под огромные сомнения.

Ни одна из выше названых теорий не является идеальной и не может всесторонне раскрыть вопрос происхождения жизни на планете. Какой теории придерживаться – решать только вам.

Современная теория возникновения жизни на Земле

Современная теория возникновения жизни на Земле. Видеоурок по биологии 9 классСовременная теория возникновения жизни на Земле. Видеоурок по биологии 9 класс

Этапы развития жизни на Земле

Этапы развития жизни на Земле. Видеоурок по биологии 9 классЭтапы развития жизни на Земле. Видеоурок по биологии 9 класс

Сколько лет на планете Земля существует человек?

Занимаясь исследованиями происхождения жизни на нашей планете, учёные уделяют особое внимание вопросу «сколько лет человечеству на Земле?». До недавнего времени считалось, что первые люди появились на планете около 2,4 млн лет назад

После обнаружения интересных археологических находок в Эфиопии предположения учёных изменились. Информация о том, сколько лет человечеству на Земле, оказалась неверной. Людской род — на несколько сотен тысяч лет старше, он появился около 2,8 млн лет назад.

Результаты нового исследования научных деятелей свидетельствуют о том, что предки современного человека (приматы из семейства гоминид) существовали на планете 2,8 млн лет назад. Эта цифра на 400 тысяч лет больше по сравнению с более ранними предположениями. Такой вывод учёные сделали после обнаружения фрагмента человеческой кости на раскопках в Эфиопии, в 2013 году. Найденный фрагмент — половина челюсти, на которой было 5 зубов. По его форме исследователи определили, что челюсть принадлежала представителю рода Homo, а не австралопитеку. Представитель музея естествознания в Берлине, Файзал Биби, отметил, что эта находка является подтверждением теории эволюции.

Гравитация родила звезды

Но гравитационное сжатие — это реальность, и, учитывая достаточно количество имеющегося времени, в итоге оно изменит Вселенную. Хотя сначала это происходит чрезвычайно медленно, процесс неумолим и в итоге даст знать о себе. Чем плотнее будет становиться любая область пространства, тем быстрее она будет уплотняться. Регионы, которые возникли с наибольшей избыточностью материи, стали расти быстрее всех. Компьютерное моделирование этого процесса показывает, что самые первые звезды должны были образоваться в период примерно 50-100 миллионов лет после Большого взрыва. Эти звезды должны были состоять исключительно из водорода и гелия и способны были расти до очень больших масс: сотен или, может быть, тысяч масс нашего Солнца

Существовали первые звезды относительно недолго, всего лишь один или два миллиона лет.
Однако значение того, что происходило, когда эти звезды умирали, необычайно важно. Из-за того, как именно эти звезды жили. Все звезды пережигают водород в гелий в своих недрах в реакциях термоядерного синтеза, но самые массивные при этом производят из гелия углерод, затем из углерода получается кислород, кислород дает жизнь неону, магнию, кремнию, сере, а затем все выше и выше по периодической таблице до тех пор, пока не возникнет железо, никель и кобальт. После этих элементов реакция термоядерного синтеза становится энергетически невыгодной, и ядро звезды ​​разрушается, вызывая взрыв сверхновой. Эти взрывы, в процессе которых происходит синтез элементов тяжелее железа, выбрасывают огромное количество тяжелых элементов во Вселенную, питая новые поколения звезд и обогащая межзвездную среду

Тяжелые элементы, включая ингредиенты, которые нужны для формирования скалистых планет и органических молекул, теперь заполняют будущие галактики.

Атомы могут связываться с образованием молекул, включая органические молекулы в межзвездном пространстве, а также на планетах. После того, как во Вселенной будут доступны соответствующие типы тяжелых элементов, образование этих «семян жизни» неизбежно. (Дженни Моттар)

Чем больше звезд будут существовать, гореть и умирать, тем больше будет обогащаться следующее поколение звезд. Большие количества тяжелых элементов означают наличие большего количества скалистых планет большой плотности, большее количество элементов, необходимых для появления жизни, и большей вероятности возникновения сложных органических молекул. Совсем не обязательно, чтобы среднестатистическое место во Вселенной выглядело как наша Солнечная система; достаточно того, чтобы несколько поколений звезд жили и умирали в самых плотных областях пространства, сумев создать условия для возникновения скалистых планет и органических молекул.

Дополнительные вопросы параграфа[править | править код]

Примеры явлений живой и неживой природыправить | править код

Перечислите явления живой и неживой природы, которые вам известны.

Явления живой природы:

  1. Цветение
  2. Строение гнёзд птицами
  3. Распускание почек на деревьях
  4. Сбор мёда пчёлами
  5. Рождение малышей
  6. Созревание грибов и ягод
  7. Опадение листвы
  8. Прорастание семян
  9. Выведение птенцов
  10. Зимняя спячка медведя

Явления неживой природы:

  1. Ураган
  2. Землетрясение
  3. Извержение вулкана
  4. Снегопад
  5. Радуга
  6. Засуха
  7. Цунами
  8. Дождь
  9. Оттепель
  10. Закат

Понятия «теплота», «внутренняя энергия», «температура»править | править код

Дайте определения понятий «теплота», «внутренняя энергия», «температура».

Теплота — энергия, которую получает или теряет тело в процессе теплообмена с окружающей средой, называется коли́чеством теплоты́ или просто теплотой.

Внутренняя энергия тела – это сумма кинетической энергии движения его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.

Температура — это физическая величина, которая характеризует тепловое состояние тела (степень его «нагретости»).

Происхождение жизни на Землеправить | править код

Вспомните, что вам известно о происхождении жизни на Земле.

Происхождении жизни на Земле является ключевой и нерешенной проблемой естествознания, нередко служащей почвой для столкновения науки и религии. Если наличие в природе эволюции живой материи можно считать доказанным, так как были вскрыты ее механизмы, археологами обнаружены древние более просто устроенные организмы, то ни одна гипотеза возникновения жизни не имеет такой обширной доказательной базы. Эволюцию мы можем наблюдать воочию хотя бы в селекции. Создать же живое из неживого никому не удавалось.

Несмотря на большое количество гипотез о происхождении жизни, лишь одна из них имеет приемлемое научное объяснение. Это гипотеза абиогенеза — длительной химической эволюции, которая протекала в особых условиях древней Земли и предшествовала биологической эволюции. При этом из неорганических веществ сначала были синтезированы простые органические, из них более сложные, далее появились биополимеры, следующие этапы более умозрительны и малодоказуемы. Гипотеза абиогенеза имеет много нерешенных проблем, различных взглядов на определенные этапы химической эволюции. Однако некоторые ее моменты были подтверждены опытным путем.

Другие гипотезы происхождения жизни — панспермия (занесение жизни из космоса), креационизм (сотворение творцом), самопроизвольное зарождение (в неживой материи вдруг появляются живые организмы), стационарное состояние (жизнь существовала всегда). Невозможность самозарождения жизни в неживом была доказано Луи Пастером (XIX в.) и рядом ученых до него, но не так безапелляционно (Ф. Реди — XVII в.). Гипотеза панспермии не решает проблему возникновения жизни, а переносит ее с Земли в космическое пространство или на другие планеты. Однако и опровергнуть эту гипотезу сложно, особенно тех ее представителей, которые утверждают, что жизнь была занесена на Землю не метеоритами (в этом случае живое могло сгореть в слоях атмосферы, подвергнуться разрушительному действию космической радиации и т. д.), а разумными существами.

Тема появления внеземных цивилизаций в литературе и кинофильмахправить | править код

Назовите произведения художественной литературы и кинофильмы, посвящённые появлению представителей внеземных цивилизаций на нашей планете.

Перечень книг:

  1. «Игра Эндера» — Орсон Скотт Кард
  2. «Задача трех тел» — Лю Цысинь.
  3. «Контакт» — Карл Саган.
  4. «Ложная слепота» — Питер Уоттс.
  5. «Роза и червь» — Роберт Ибатуллин
  6. «Пятая волна» — Рик Янси
  7. «Бесконечное море» — Рик Янси
  8. «Дочь тысячи джеддаков» — Эдгар Берроуз
  9. «Почти как люди» — Клиффорд Саймак
  10. «Война миров» — Герберт Уэллс

Фильмы:

  1. Рухнувшие небеса
  2. Грань будущего
  3. Инопланетное вторжение: Битва за Лос-Анджелес
  4. Фантом
  5. Скайлайн
  6. Район 37
  7. Пришельцы
  8. Битва за Землю
  9. Война миров
  10. Ловец снов

Определение

Как возникла жизнь на Земле? Когда все началось? Эти вопросы оставались загадкой на протяжении тысячелетий человеческой истории. Мы знаем, что возраст Земли составляет около 4,5 миллиардов лет, и что первые бактерии уже обитали на нашей планет более 3,5 миллиард лет назад. Теория эволюции дает нам объяснение того, как жизнь началась с одноклеточных бактерий и распространилась на миллионы видов животных, растений, грибов и бактерий. Но откуда взялась первая живая клетка?

Абиогенез — это научная теория, утверждающая, что жизнь на Земле появилась спонтанным естественным путем благодаря существующим в то время условиям. Другими словами, живая материя возникла из неживой.

Абиогенез предполагает, что первые созданные формы жизни были очень примитивными и постепенно становились все более сложными. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным, когда атмосфера Земли приняла свой нынешний состав.

Возникновение пробионтов — первых самовоспроизводящихся организмов

В живые организмы могли превратиться только те коацерваты, которые были способны к саморегуляции и самовоспроизводству. Каким образом эти способности возникли — также пока неясно. Биологические мембраны обеспечили автономность и защиту коацерватам, что способствовало появлению существенной упорядоченности биохимических реакций, протекающих в этих телах. Следующим шагом стало появление самовоспроизводства, когда нуклеиновые кислоты (ДНК и/или РНК) стали не только обеспечивать синтез пептидов, но и с его помощью регулировать процессы самовоспроизводства и обмена веществ. Так возникла клеточная структура, обладающая обменом веществ и способностью к самовоспроизводству. Именно эти формы и смогли сохраниться в процессе естественного отбора. Так коацерваты превратились в первые живые организмы — пробионты.

Закончился этап химической эволюции, и наступил этап биологической эволюции уже живой материи. Произошло это 3,5-3,8 млрд. лет назад. Появление живой клетки — это первый крупнейший ароморфоз в эволюции органического мира.

Первые живые организмы были близки по строению к прокариотам, не имели еще прочной клеточной стенки и каких-то внутриклеточных структур (были покрыты биологической мембраной, внутренние изгибы которой выполняли функции клеточных структур). Возможно, первые пробионты имели наследственный материал, представленный РНК, а геномы с ДНК появились позже в процессе эволюции. Существует мнение, что дальнейшая эволюция жизни пошла от общего предка, от которого произошли первые прокариоты. Именно это обеспечило большое сходство строения всех прокариот, а впоследствии и эукариот.

Невозможность самозарождения жизни в современных условиях

Часто задают вопрос: почему не происходит самозарождение живых существ в настоящее время? Ведь если живые организмы не появляются сейчас, то на каком основании мы можем создавать гипотезы о происхождении жизни в далеком прошлом? Где критерий вероятности этой гипотезы? Ответы на данные вопросы могут быть следующими: 1) приведенная выше гипотеза биопоэза является во многом лишь логическим построением, она еще не доказана, содержит много противоречий и неясных моментов (хотя имеется очень много данных и палеонтологических, и экспериментальных, позволяющих предположить именно такое развитие биопоэза); 2) данная гипотеза при всей своей незавершенности тем не менее пытается объяснить возникновение жизни, исходя из конкретных земных условий, именно в этом и состоит ее ценность; 3) самообразование новых живых существ на современном этапе развития жизни невозможно по следующим причинам: а) органические соединения долгое время должны существовать в виде скоплений, постепенно усложняясь и преобразуясь; в условиях окислительной атмосферы современной Земли это невозможно, они будут быстро разрушены; б) в современных условиях существует множество организмов, способных очень быстро использовать даже незначительные скопления органических веществ для своего питания.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий