Проблема возникновения жизни на Земле. Развитие представлений о происхождении жизни. Основные этапы хим-й и биол эволюции

Эта проблема является 1 из центральных проблем естествознания. Можно выделить несколько подходов к понятию «жизни»:

· субстратный - жизнь определяется через структуру субстрата (белки, нуклеиновые кислоты и фосфор - органические соединения)

· функциональное - через функц-ые проявления, открытые самовоспроизводящей системы

· субстр-функц подход - живые организмы представляют собой открытые самоорганизованные и самовоспроизводящие системы, состоящие из белков, нукл кислот и фосфорорганических соединений.

Развитие представлений о происх-и жизни:

1) креоцеонисткие пред-я - о божеств, сотворении мира (все живые существа сотворил бог, далее шло их эволюционирование (так считали ученые того времени).

2) самопроизвол, зарождение жизни - было распространено в Китае, Египте, Вавилоне. Альтернатива креоцеонизму. Получила распр. в 16 в. Рыбы - из ила, мыши - из грязи (Парацельс, Коперник, Гете).

3) гипотеза панспермии - представления о возможности переноса жизни в космическом пространстве с 1 космического тела на другое. Жизнь возникла из космоса. Зародыши простых организмов попали на землю вместе с пылью и метеоритами. Сторонники - Луи Пастер, Рихард.

4) происх. живого из неживого. Жизнь возникла на основе общих законов природы. Была не большая материальная система, обладающая большой плотностью и огромной температурой, состояла из частиц-кварков и лептонов. Система распалась из-за нарушения гравитац. устойчивости, произошел взрыв и 15-20 млрд. л.н.-начало Вселенной. В дальн. возникает Земля и в рез-те хим. эволюции возникает жизнь. Сущ-т также т.з., что Земля имеет холодное происхождение (Отто Шмидт). Земля образовалась из протопланетного облака с низкой температурой. Это облако состояло из газа, пыли и многих частиц.

5)буддистский вариант - жизнь была создана мировым разумом. Этот подход не удовлетворял.

Усл-я возникновения жизни:

1) наличие опред. хим. элементов- 21 элемент, наиболее важные С, 02, S, Р, Н, N. В рез-те хим-й эволюции обр-сь соед-я С⁴⁺. Он обладает униках, св-ми: образует соед-я с сопряженными связями (1 и =2 связями). Это приводит к повышенной стабильности соед-я и хим. акт-ти.

2) Наличие внеш. источников Е (УФ, электр. разрядов, теплоты, радиоакт-го излучения).

3) Отсутствие своб. 02. В рез-те преобладают процессы синтеза, а не распада орг мол.

4) Вывод синтез-х соединений из зоны синтеза, т.к. на стадии абиоген-х синтезов проявляется роль неравновесных пр-сов.

5) Возникн-е самоорганиз-ся систем. Были коацерватные капли с неодинак. внутр-й структурой, они обладали уст-вым обменом в-в. Предбиол отбору подвергались не определенные белки, а протобионты (первые живые орг-мы). Первыми самоорганиз-мися с-ми были микросферы с d=2 мк. Внутри были протеиноиды. Энгейн - первыми были гиперциклы. От них - гиперциклы 2-го порядка. По мнению Энгейна, предбиол. отбор среди гиперциклов привел к их совершенствованию - в рез-те м. возникать первые самоорг. системы.

6) Возникновение генет. кода и появл-е липидмембран-х стр-р.

7) появление коферментов

Возникн-е жизни: первые живые орг-мы были гетеротрофами. Жизнь сущ-ла в виде простых многовидовых систем с пищ-ми цепями. Первые орг-мы возникли в виде совокуп-ти особей в первич. биогеоценозе. Самые древние орг-мы были в архее (3,8-4 млрд. лет назад) - прокариоты. Они сущ-ли в среде, используя готовые орг. в-ва, кот в океане становилось все меньше. В это время появ-ся первые автотрофы. Они были способны синтезировать орг в-ва из неорг, испол-я энергию хим связей или солнеч (предпосылка д/ возникновения хемо- и ф/синтеза). Первые ф/синтетики появ. около 3,5 млрд. л.н. Их предшественники - анаэроб, бакт. Они образовали строматолиты (слоистые известковые образования в виде столбов из остатков бакт-й и синезел водорослей). В атмосфере происходило увелич-е 02, это привело к появ-ю эукариотов. Первые эукариоты возникли 1,5 млн. л. н. Стали многочислен, около 1 млн. л.н. Простей, анаэроб, эукариоты - жгутик-е раст. и вод-ли. Возникли простые и сложные многок орг-мы. Примитивные раст и жив-е появились 650 млн. л.н. Современные жив-е возн-ли в кайнозое (65 млн. л.н.). Дальнейшая эвол-я привела к возн-ю чел. В наст, время выдел-т 3 н/царства: археобакт, эубакт и эукариоты.

Археобакт. обитают в иле, в вулканич. источниках. Преобладали на ранних стадиях развития жизни на Земле. Были первыми прокариотами. Происх. эукариотов: сущ-т 2 гипотезы - инвагинация и симбиотич-я. Инвагинация: комп-ты кл имели двойную мембрану, могли форм-ся впячивания и происходил захват др кл. Симбиот-я: из примитив кл возникли несколько типов гетеротроф. и автотроф. кл, при их объединении возник новый организм. Т.е. хлоропласты были ф/синт-ми бактериями, а митохондрии- гетеротроф. анаэроб. Бактериями.

Основные этапы биопоэза (хим. и биол. эволюции):

1) образование биол. мономеров. Атмосфера Земли вначале носила восст-й хар-р. Не было своб. 02, но имелись пары Н20, СН4, NH3, СО и С02. В рез-те хим. реакций возн-ли орг-е соед-я: НСОН, НСООН, и др. Эти соед-я вступают в реакции между собой. Возникают биополимеры - а/к и нуклеотиды. Т.е. синтез орг. соединений шел на ранних этапах эволюции солнеч. системы. А/к, Порфирия, пиримидин, пурин были обнаружены в метеоритах. Мономеры объединялись между собой с помощью фосфорных связей.

2) образование полимеров, т.е. образование эфирных связей. Шло соединение простых веществ в полисахариды, пептиды и т.д. Они концентрировались в водах первичного океана.

3) обр-е самоорг-ся систем, т.е. возникли протобионты. Опарин предположил, что это- коацервантные капли генов, контролирующих морфогенез. Эвол. роль - ген подвижные ретровирусоподобные элементы могут вызывать крупные мутации.