Произход на живота на земята
Произходът на живота на Земята
Има няколко хипотези за произхода на живота на Земята.
Произход на живота на Земята: Креационизъм - Земният живот е създаден от Създателя. Последователите на почти всички най-разпространени религиозни учения се придържат към идеите за Божественото сътворение на света. Понастоящем е невъзможно да се докаже или отхвърли креационистката концепция.
Хипотезата за вечността на живота - животът, както и самата Вселена, винаги е съществувал и ще съществува вечно, без начало и край. В същото време възникват и умират отделни тела и образувания - галактики, звезди, планети, организми, т.е. съществуването е ограничено във времето. Животът може да се разпространи от една галактика в друга и тази идея за пренасяне на живот на Земята от космоса се нарича панспермия. Идеите за "вечността и безначалността" на живота се придържат от много учени, сред които S.P. Костичев, В.И. Вернадски.
Произходът на живота на Земята: Хипотезата за спонтанно възникване на живот от нежива материя. Идеите за спонтанното зараждане на живот са били изразени още от древността. В продължение на хилядолетия те вярваха във възможността за постоянно спонтанно зараждане на живот, смятайки го за обичайния начин за появата на живи същества от нежива материя. Според много учени от Средновековието рибата може да се роди от тиня, червеи от почва, мишки от парцали, мухи от гнило месо. През 17 век италианският учен Ф. Реди експериментално показа невъзможността за постоянно спонтанно генериране на живи същества. В няколко стъклени съда постави парчета месо. Той остави някои от тях отворени и покри някои с муселин. Ларвите на мухите се появяват само в отворени съдове, не са били в затворени съдове. Принципът на Реди: „живото идва от живото“. Версията за постоянното спонтанно генериране на живи организми е окончателно опровергана в средата на 19 век. Л. Пастьор. Експериментите убедително показват, че в съвременната епоха живите организми от всякакъв размер произлизат от други живи организми.
Произходът на живота на Земята: Хипотезата за биохимичната еволюция. Според идеите, изразени през 20-те години. 20-ти век A.I. Oparin, а след това J. Haldane, животът или по-скоро живите същества са възникнали от неживата материя на Земята в резултат на биохимичната еволюция.
Произход на живота на Земята: Условия за възникване на живота в биохимичната еволюция
Понастоящем учените предлагат повече или по-малко вероятни обяснения за това как различни форми на живот постепенно, стъпка по стъпка, се развиват от неживата материя в първичните условия на Земята. Следните условия са допринесли за появата на живот чрез химическата еволюция:
- първоначална липса на живот;
- наличието в атмосферата на съединения с редуциращи свойства (при почти пълна липса на кислород O2);
- наличие на вода и хранителни вещества;
- наличието на източник на енергия (сравнително висока температура, мощни електрически разряди, високо ниво на UV радиация).
Произходът на живота на Земята: Произходът на живота
Възрастта на Земята е около 4,6–4,7 милиарда години. Животът има своя собствена история, започнала, според палеонтологични данни, преди 3–3,5 милиарда години.
През 1924 г. българският академик А.И. Опарин излага хипотеза за механизма на произхода на живота. През 1953 г. американски учени С. Милър и Г. Юри експериментално потвърждават хипотезата за образуването на органични вещества (мономери) от газове, присъстващи в първичнияЗемна атмосфера.
Понастоящем вече има доста неоспорими доказателства, че първичната атмосфера на Земята е била аноксична и вероятно се е състояла главно от водна пара H2O, водород H2 и въглероден диоксид CO2 с малка добавка на други газове (NH3, CH4, CO, H2S). Животът, който се появи на Земята, постепенно промени тези условия и трансформира химията на горните черупки на планетата.
Споредбиохимичната теория на A.I. Опарин в отсъствието на кислород и живи организми, абиогенно, са синтезирани най-простите органични съединения - мономери, предшественици на биологични макромолекули на живата материя и редица други органични съединения.
Възможни източници на енергия за образуване на органични вещества без участието на живи организми, очевидно, са били електрически разряди, ултравиолетово лъчение, радиоактивни частици, космически лъчи, ударни вълни от метеорити, паднали в земната атмосфера, топлина от интензивна вулканична дейност. При липсата на кислород, който да ги унищожи, както и живите организми, които биха ги използвали като храна, в океаните се натрупва абиогенно образувана органична материя – „първоначалната супа“.
Следващата стъпка беше образуването на по-големи полимери от малки органични мономери, отново без участието на живи организми. Американският учен С. Фокс, в резултат на нагряване на смес от сухи аминокиселини, получава полипептиди с различна дължина. Те бяха наречени протеиноиди, т.е. протеинови вещества. Очевидно на примитивната Земя образуването на такива протеиноиди и полинуклеотиди с произволна последователност от аминокиселини или нуклеотиди може да се случи по време на изпаряването на водата в резервоари, останали след отлива. Ако полимерътобразуван, той е в състояние да повлияе на образуването на други полимери. Някои протеиноиди са в състояние, подобно на ензимите, да катализират определени химични реакции: тази способност вероятно е основната характеристика, която определя тяхната последваща еволюция. Експериментите показват, че един полинуклеотид, получен от смес от нуклеотиди, може да служи като шаблон за синтеза на друг.
Полипептидите, поради своята амфотерност, образуват колоидни хидрофилни комплекси (т.е. водните молекули, образувайки обвивка около протеиновите молекули, ги отделят от цялата маса вода). В същото време отделни комплекси се свързват един с друг, което води до образуването на капчицикоацервати, изолирани от първичната среда, способни да абсорбират и избирателно да натрупват различни съединения. Естественият подбор благоприятства оцеляването на най-стабилните коацерватни системи, способни на допълнително усложняване. По-нататъшната самоорганизация на сложни молекули, възникнала поради концентрацията на липидните молекули на границата между коацерватите и външната среда, доведе до образуването на прегради от мембранен тип. Във вътрешните кухини на коацерватите, където молекулите могат да проникват само селективно, еволюцията е започнала от химични реакции към биохимични. Една от най-важните стъпки в тази теория е комбинацията от способността на полинуклеотидите с каталитичната активност на ензимните протеини.
Гледната точка на Опарин и неговите поддръжници по същество формирахипотезата за холобиозата : структурната основа на предклетъчния предшественик (биоид) се състои от подобни на живота отворени (коацерватни) микросистеми, като клетъчна, способна на елементарен метаболизъм с участието на ензимния механизъм. Основно протеиново вещество.
Хипотеза за генобиозата : първичната е макромолекулната система,подобно на ген, способен да се самовъзпроизвежда. Молекулата на РНК се разпознава като първична.
Произходът на живота на Земята: Първоначалните етапи от развитието на живота на Земята
Смята се, че първите примитивни клетки са се появили във водната среда на Земята преди 3,8 милиарда години -анаеробни, хетеротрофни прокариоти, те се хранят със синтезирани абиогенно органични вещества или техни по-малко щастливи двойници; енергийните нужди са задоволени чрез ферментация.
С увеличаването на броя на хетеротрофните прокариотни клетки запасите от органични съединения в първичния океан бяха изчерпани. При тези условия организмите, способни на автотрофия, т.е. трябва да придобият значително предимство при селекцията. към синтеза на органични орг. вещества от неорганични. Очевидно хемосинтетичните бактерии са първите автотрофни организми. Следващата стъпка беше развитието на реакции, използващи слънчева светлина - фотосинтеза.
Сероводородът е източникът на електрони за първите фотосинтезиращи бактерии. Много по-късно цианобактериите (синьо-зелени водорасли) разработват по-сложен процес за получаване на електрони от водата. Кислородът започва да се натрупва в земната атмосфера като страничен продукт от фотосинтезата. Това е предпоставка за възникването на аеробното дишане в хода на еволюцията. Способността да се синтезира повече АТФ по време на дишането позволява на организмите да растат и да се размножават по-бързо, както и да усложняват техните структури и метаболизъм.
Смята се, че прокариотните клетки са били предците на еукариотите. Споредтеорията за клетъчнатасимбиогенеза еукариотната клетка е сложна структура, състояща се от няколко прокариотни клетки, които се допълват взаимно. Редица данни показваза произхода на митохондриите и хлоропластите, а вероятно и на камшичетата от ранните прокариотни клетки, които са станали вътрешни симбионти на по-голяма анаеробна клетка. Дълбоките трансформации в структурата и функционирането значително увеличиха еволюционните възможности на еукариотите, които, след като се появиха само преди 0,9 милиарда години, успяха да достигнат многоклетъчно ниво и да формират съвременна флора и фауна. За сравнение трябва да се каже, че от момента на появата на първите прокариотни клетки (преди 3,8 милиарда години) до появата на първите еукариотни клетки са били необходими 2,5 милиарда години.
Произходът на живота на Земята: Основните етапи в развитието на биосферата