Pitanje 1. Navedite glavne odredbe hipoteze A. I. Oparina.

IN savremenim uslovima nastanak živih bića iz nežive prirode je nemoguć. Abiogeno (tj. bez učešća živih organizama) nastanak žive materije bilo je moguće samo u uslovima drevne atmosfere i odsustva živih organizama. Drevna atmosfera je uključivala metan, amonijak, ugljen-dioksid, vodonik, vodena para i druga neorganska jedinjenja. Pod uticajem snažnih električnih pražnjenja, ultraljubičastog zračenja i visokog zračenja, iz ovih supstanci su mogla nastati organska jedinjenja koja su se akumulirala u okeanu, formirajući „primarni bujon“.

U "primarnom bujonu" biopolimera nastali su multimolekularni kompleksi - koacervati. Ioni metala, koji su djelovali kao prvi katalizatori, ušli su u kapljice koacervata iz vanjskog okruženja. Od ogromnog broja hemijska jedinjenja, prisutne u „primarnom bujonu“, odabrane su katalitički najefikasnije kombinacije molekula, što je na kraju dovelo do pojave enzima. Na granici između koacervata i vanjskog okruženja, molekule lipida su se nizale, što je dovelo do formiranja primitivne ćelijske membrane.

U određenoj fazi, proteinski probioti su ugradili nukleinske kiseline, stvarajući jedinstvene komplekse, što je dovelo do pojave takvih svojstava živih bića kao što su samoreprodukcija, očuvanje nasljednih informacija i njihov prijenos na sljedeće generacije.

Probionti, čiji je metabolizam bio kombinovan sa sposobnošću da se sami reproduciraju, već se mogu smatrati primitivnim ćelijama, čiji se daljnji razvoj odvijao prema zakonima evolucije žive tvari.

Pitanje 2. Koji se eksperimentalni dokazi mogu dati u prilog ovoj hipotezi?

Godine 1953., ova hipoteza A. I. Oparina eksperimentalno je potvrđena eksperimentima američkog naučnika S. Millera. U instalaciji koju je napravio, simulirani su uslovi koji su navodno postojali u primarnoj atmosferi Zemlje. Kao rezultat eksperimenata, dobijene su aminokiseline. Slični eksperimenti su ponovljeni više puta u različitim laboratorijama i omogućili su dokazivanje fundamentalne mogućnosti sinteze gotovo svih monomera glavnih biopolimera u takvim uslovima. Naknadno je utvrđeno da je, pod određenim uvjetima, moguće sintetizirati složenije organske biopolimere iz monomera: polipeptida, polinukleotida, polisaharida i lipida.

Pitanje 3. Koje su razlike između hipoteze A. I. Oparina i hipoteze J. Haldanea?

J. Haldane je također iznio hipotezu o abiogenom poreklu života, ali je, za razliku od A. I. Oparina, dao primat ne proteinima - koacervatnim sistemima sposobnim za metabolizam, već nukleinske kiseline, odnosno makromolekularni sistemi sposobni za samoreprodukciju.

Pitanje 4. Koje argumente daju protivnici kada kritikuju hipotezu A.I. Oparina?

Nažalost, u okviru hipoteze A. I. Oparina (i J. Haldanea) nije moguće objasniti glavni problem: kako je došlo do kvalitativnog skoka od neživog u živo.

Najpopularnija među modernim naučnicima je Oparin-Haldaneova hipoteza o nastanku života na Zemlji. Prema hipotezi, život je nastao iz nežive materije (abiogeno) kao rezultat složenih biohemijskih reakcija.

Odredbe

Da bismo ukratko opisali hipotezu o nastanku života, treba da istaknemo tri faze formiranja života prema Oparinu:

• pojava organskih jedinjenja;
• stvaranje polimernih spojeva (proteini, lipidi, polisaharidi);
• pojava primitivnih organizama sposobnih za reprodukciju.

Rice. 1. Šema evolucije prema Oparinu.

Biogeni, tj. biološkoj evoluciji prethodila je hemijska evolucija, usled koje su nastale složene supstance. Na njihovo formiranje uticala je atmosfera Zemlje bez kiseonika, ultraljubičasto zračenje i pražnjenja groma.

Biopolimeri su nastali iz organskih supstanci, koje su se formirale u primitivne oblike života (probionte), postepeno odvajajući se membranom od spoljašnje sredine. Pojava nukleinskih kiselina u probiontima doprinijela je prijenosu nasljednih informacija i usložnjavanju organizacije. Kao rezultat dugotrajne prirodne selekcije, ostali su samo oni organizmi koji su bili sposobni za uspješnu reprodukciju.

Rice. 2. Probionts.

Probiont ili proćelije još nisu dobijeni eksperimentalno. Stoga nije potpuno jasno kako je primitivna akumulacija biopolimera uspjela preći iz beživotnog postojanja u juhu na reprodukciju, ishranu i disanje.

Priča

Oparin-Haldaneova hipoteza je prošla duge staze i više puta je kritikovan. Istorija formiranja hipoteze opisana je u tabeli.

TOP 2 člankakoji čitaju uz ovo

Godina	Naučnik	Glavni događaji
	Sovjetski biolog Aleksandar Ivanovič Oparin	Glavne odredbe Oparinove hipoteze prvi put su formulisane u njegovoj knjizi „Postanak života“. Oparin je predložio da biopolimeri ( jedinjenja visoke molekularne težine), rastvoreni u vodi, pod uticajem spoljašnjih faktora mogu formirati koacervatne kapljice ili koacervati. To su zajedno sakupljene organske tvari koje se uvjetno odvajaju od vanjskog okruženja i s njim počinju održavati metabolizam. Proces koacervacije - raslojavanje rastvora sa formiranjem koacervata - je prethodna faza koagulacije, tj. spajanje malih čestica. Kao rezultat ovih procesa, aminokiseline su nastale iz "primarne juhe" (Oparin termin) - osnove živih organizama
	Britanski biolog John Haldane	Bez obzira na Oparina, počeo je razvijati slične poglede na problem nastanka života. Za razliku od Oparina, Haldane je pretpostavio da se umjesto koacervata formiraju makromolekularne tvari sposobne za reprodukciju. Haldane je vjerovao da prve takve tvari nisu proteini, već nukleinske kiseline
	Američki hemičar Stanley Miller	Kao student ponovo je stvorio veštačko okruženje za dobijanje aminokiselina iz nežive materije (hemikalije). Miller-Urey eksperiment je simulirao Zemljine uslove u međusobno povezanim bocama. Boce su bile napunjene mješavinom plinova (amonijak, vodonik, ugljični monoksid), po sastavu slične ranoj atmosferi Zemlje. U jednom dijelu sistema stalno je ključala voda, čije su pare bile podvrgnute električnim pražnjenjima (simulacija munje). Kako se hladila, para se nakupljala u obliku kondenzata u donjoj cijevi. Nakon tjedan dana kontinuiranog eksperimenta, u tikvici su otkrivene aminokiseline, šećeri, lipidi
	Britanski biolog Richard Dawkins	U svojoj knjizi “Sebični gen” sugerirao je da primordijalna juha nije formirala koacervatne kapi, već molekule sposobne za reprodukciju. Bilo je dovoljno da jedan molekul nastane da bi njegove kopije ispunile okean

Rice. 3. Millerov eksperiment.

Millerov eksperiment je više puta kritiziran i nije u potpunosti prepoznat kao praktična potvrda Oparin-Haldaneove teorije. Glavni problem je dobijanje iz nastale mješavine organskih tvari koje čine osnovu života.

Šta smo naučili?

Iz lekcije smo učili o suštini Oparin-Haldane hipoteze o nastanku života na Zemlji. Prema teoriji, visokomolekularne tvari (proteini, masti, ugljikohidrati) nastale su iz nežive tvari kao rezultat složenih biohemijskih reakcija pod utjecajem vanjskog okruženja. Hipotezu je prvi testirao Stanley Miller, rekreirajući uslove na Zemlji prije nastanka života. Kao rezultat, dobivene su aminokiseline i druge složene tvari. Međutim, način na koji su te tvari reprodukovane ostaje nepotvrđeno.

Testirajte na temu

Evaluacija izvještaja

Prosječna ocjena: 4.4. Ukupno primljenih ocjena: 108.

Hipoteza o nastanku života na Zemlji, koju su predložili poznati ruski biohemičar akademik A. I. Oparin (1894-1980) i engleski biohemičar J. Haldane (1892-1964), dobila je najveće priznanje i rasprostranjenost u 20. vijeku. Suština njihove hipoteze, koju su formulisali nezavisno jedan od drugog 1924-1928. i razvijena u kasnijim vremenima, svodi se na postojanje na Zemlji dugog perioda abiogene formacije veliki broj organska jedinjenja. Ove organske supstance zasićile su vode drevnih okeana, formirajući (prema J. Haldaneu) takozvani „primarni bujon“. Nakon toga, zbog brojnih procesa lokalnog plićaka i isušivanja okeana, koncentracija "primarne juhe" mogla bi se povećati desetine i stotine puta. Ovi procesi su se odvijali u pozadini intenzivne vulkanske aktivnosti, čestih pražnjenja groma u atmosferi i snažnog kosmičkog zračenja. U tim uslovima može doći do postepenog usložnjavanja molekula organskih supstanci, pojave jednostavnih proteina, polisaharida, lipida i nukleinskih kiselina. Tokom mnogo stotina i hiljada godina, mogli su formirati nakupine organskih supstanci (koacervate). U uslovima Zemljine redukujuće atmosfere, koacervati nisu bili uništeni, oni su postepeno postajali sve složeniji, a u određenom trenutku svog razvoja od njih su se mogli formirati prvi primitivni organizmi (probionti). Ovu hipotezu su prihvatili i dalje razvijali mnogi naučnici različite zemlje, a 1947. godine engleski naučnik Džon Bernal formulisao je hipotezu o biopoezi. On je identifikovao tri glavne faze u formiranju života: 1) abiogena pojava organskih monomera; 2) formiranje bioloških polimera; 3) razvoj membranskih struktura i prvih organizama.

Razmotrimo ukratko procese i faze biopoeze.

Prva faza biopoeze bio je niz procesa nazvanih hemijska evolucija, koji su doveli do pojave probionata - prvih živih bića. Njegovo trajanje procjenjuju različiti naučnici od 100 do 1000 miliona godina. Ovo je praistorija života na našoj planeti.

Zemlja kao planeta nastala je prije oko 4,5 milijardi godina (prema drugim izvorima - prije oko 13 milijardi godina, ali oni još nemaju jake dokaze). Hlađenje Zemlje počelo je prije oko 4 milijarde godina, a starost Zemljine kore procjenjuje se na oko 3,9 milijardi godina. U ovom trenutku formiraju se i okean i primarna atmosfera Zemlje. Zemlja je u to vrijeme bila prilično topla zbog oslobađanja topline tokom skrućivanja i kristalizacije komponenti kore i aktivne vulkanske aktivnosti. Voda je dugo bila u stanju pare, isparavajući sa površine Zemlje, kondenzujući se u gornjim slojevima atmosfere i ponovo padajući na vruću površinu. Sve je to bilo praćeno gotovo stalnim grmljavinom sa snažnim električnim pražnjenjima. Kasnije se počinju formirati rezervoari i primarni okeani. Drevna atmosfera Zemlje nije sadržavala slobodni kisik i bila je zasićena vulkanskim plinovima, koji su uključivali okside sumpora, dušika, amonijaka, ugljične okside i diokside, vodenu paru i niz drugih komponenti. Snažno kosmičko zračenje i sunčevo zračenje (u atmosferi još nije bilo ozonskog omotača), česta i jaka električna pražnjenja, aktivna vulkanska aktivnost, praćena oslobađanjem velikih masa radioaktivnih komponenti, doveli su do stvaranja organskih jedinjenja kao što je formaldehid, mravlju kiselinu, ureu, mliječnu kiselinu, glicerin, glicin, neke jednostavne aminokiseline itd. Kako u atmosferi nije bilo slobodnog kisika, ova jedinjenja nisu oksidirala i mogla su se akumulirati u toplim, pa čak i kipućim vodama i postepeno postajati složenije strukture. , formirajući takozvani "primarni bujon". Trajanje ovih procesa bilo je mnogo miliona i desetina miliona godina. Tako je ostvarena prva faza biopoeze - formiranje i akumulacija organskih monomera.

Faza polimerizacije organskih monomera

Značajan dio nastalih monomera uništen je pod utjecajem visokih temperatura i brojnih kemijskih reakcija koje su se odvijale u „primarnom bujonu“. Isparljiva jedinjenja prešla su u atmosferu i praktički nestala iz vodenih tijela. Periodično isušivanje vodenih tijela dovelo je do višestrukog povećanja koncentracije otopljenih organskih spojeva. U pozadini visoke hemijske aktivnosti okoline, dolazi do procesa usložnjavanja ovih jedinjenja, te su oni mogli da uđu u jedinjenja jedni s drugima (reakcije kondenzacije, polimerizacija itd.). Masne kiseline, u kombinaciji s alkoholima, mogu formirati lipide i formirati masne filmove na površini vodenih tijela. Aminokiseline bi mogle da se kombinuju jedna sa drugom da formiraju sve složenije peptide. Mogle su da nastanu i druge vrste jedinjenja - nukleinske kiseline, polisaharidi itd. Prve nukleinske kiseline, kako veruju savremeni biohemičari, bili su mali RNK lanci, jer su se, kao i oligopeptidi, mogli spontano sintetisati u okruženju sa visokim sadržajem minerala. komponente, bez učešća enzima. Reakcije polimerizacije mogle su se primjetno aktivirati sa značajnim povećanjem koncentracije otopine (isušivanje rezervoara) pa čak i u vlažnom pijesku ili kada su rezervoari potpuno isušeni (mogućnost da se takve reakcije odvijaju u suhom stanju su pokazale američki biohemičar S. Fox). Naknadne kiše su rastvorile molekule sintetizovane na kopnu i transportovale ih vodenim strujama u rezervoare. Takvi procesi mogu biti ciklični po prirodi, što dovodi do još veće složenosti organskih polimera.

Formiranje koacervata

Sljedeća faza u nastanku života bila je formiranje koacervata, odnosno velikih nakupina složenih organskih polimera. Uzroci i mehanizmi ovog fenomena još uvijek su u velikoj mjeri nejasni. Koacervati ovog perioda su još uvijek bili mehanička mješavina organskih spojeva, lišena ikakvih znakova života. U nekom trenutku su se pojavile veze između molekula RNK i peptida, koje podsjećaju na reakcije sinteze proteina matriksa. Međutim, još uvijek je nejasno kako je RNA došla do kodiranja sinteze peptida. Kasnije su se pojavili molekuli DNK, koji su, zbog prisustva dva spirala i mogućnosti preciznijeg (u poređenju sa RNK) samokopiranja (replikacije), postali glavni nosioci informacija o sintezi peptida, prenoseći ovu informaciju na RNK. . Takvi sistemi (koacervati) već su ličili na žive organizme, ali to još nisu bili, jer nisu imali uređenu unutrašnju strukturu svojstvenu živim organizmima i nisu se mogli razmnožavati. Uostalom, određene reakcije sinteze peptida mogu se javiti iu nećelijskim homogenatima.

Pojava bioloških membrana

Uređene biološke strukture nemoguće su bez bioloških membrana. Stoga je sljedeća faza u formiranju života bila formiranje upravo ovih struktura, koje izoluju i štite koacervate od okruženje, pretvarajući ih u autonomne entitete. Membrane su se mogle formirati od lipidnih filmova koji su se pojavili na površini vodenih tijela. Peptidi doneseni kišom u vodena tijela ili formirani u tim vodnim tijelima mogu se vezati za molekule lipida. Kada su vodena tijela bila uzburkana ili padavine padale na njihovu površinu, mogli su se pojaviti mjehurići okruženi spojevima sličnim membranama. Za nastanak i evoluciju života važne su one vezikule koje su okruživale koacervate proteinsko-nukleotidnim kompleksima. Ali takve formacije još nisu bile živi organizmi.

Pojava probionata - prvih samoreproducirajućih organizama

Samo oni koacervati koji su bili sposobni za samoregulaciju i samoreprodukciju mogli su se pretvoriti u žive organizme. Kako su ove sposobnosti nastale, također je još uvijek nejasno. Biološke membrane davale su autonomiju i zaštitu koacervatima, što je doprinijelo nastanku značajnog uređenja biohemijskih reakcija koje se odvijaju u ovim tijelima. Sljedeći korak bila je pojava samoreprodukcije, kada su nukleinske kiseline (DNK i/ili RNA) počele ne samo osiguravati sintezu peptida, već i uz njihovu pomoć regulirati procese samoreprodukcije i metabolizma. Tako je nastala ćelijska struktura sa metabolizmom i sposobnošću da se sama reprodukuje. Upravo su ovi oblici mogli biti sačuvani kroz proces prirodne selekcije. Tako su se koacervati pretvorili u prve žive organizme - probionte.

Završila se faza hemijske evolucije, a počela je faza biološke evolucije žive materije. To se dogodilo prije 3,5-3,8 milijardi godina. Pojava žive ćelije prva je velika aromorfoza u evoluciji organskog svijeta.

Prvi živi organizmi bili su po strukturi bliski prokariotima; još nisu imali jak ćelijski zid i intracelularne strukture (bili su prekriveni biološkom membranom, čiji su unutrašnji zavoji služili kao ćelijske strukture). Možda su prvi probionti imali nasljedni materijal predstavljen RNK, a genomi s DNK pojavili su se kasnije u procesu evolucije. Postoji mišljenje da je daljnja evolucija života došla od zajedničkog pretka, od kojeg su potekli prvi prokarioti. To je osiguralo veliku sličnost u strukturi svih prokariota, a potom i eukariota.

Nemogućnost spontanog generisanja života u savremenim uslovima

Često se postavlja pitanje: zašto se spontano nastajanje živih bića ne događa u današnje vrijeme? Uostalom, ako se živi organizmi ne pojavljuju sada, na osnovu čega onda možemo stvarati hipoteze o nastanku života u dalekoj prošlosti? Gdje je kriterij vjerovatnoće ove hipoteze? Odgovori na ova pitanja mogu biti sljedeći: 1) gornja hipoteza biopoeze u mnogočemu je samo logična konstrukcija, još uvijek nije dokazana, sadrži mnogo kontradikcija i nejasnih točaka (iako postoji mnogo podataka, kako paleontoloških i eksperimentalni, što nam omogućava da pretpostavimo upravo takav razvoj biopoeze); 2) ova hipoteza, uz svu svoju nedorečenost, ipak pokušava da objasni nastanak života na osnovu specifičnih zemaljskih uslova, i upravo u tome leži njena vrednost; 3) samoobrazovanje novih živih bića na moderna pozornica razvoj života je nemoguć iz sledećih razloga: a) organska jedinjenja moraju postojati dugo vremena u obliku klastera, postepeno postajući sve složenija i transformisana; u uslovima oksidirajuće atmosfere moderne Zemlje to je nemoguće, oni će se brzo uništiti; b) u savremenim uslovima postoji mnogo organizama koji mogu vrlo brzo da iskoriste i manje nakupine organskih materija za svoju ishranu.

4. Radi svoj posao"Analiza i procjena različitih hipoteza o nastanku života na Zemlji"

Unesite rezultate u tabelu "Hipoteze o nastanku života na Zemlji."

Hipoteza o abiogenom poreklu života u procesu biohemijske evolucije je sa naučnog stanovišta najrazvijenija. Međutim, neriješeno je pitanje kada i gdje je došlo do abiogene sinteze organskih spojeva i, što je najvažnije, kako je došlo do skoka od neživog ka živom.

GLAVNE FAZE U RAZVOJU ŽIVOTA NA ZEMLJI.

1. Popunite tabelu " Glavne faze razvoja života na Zemlji sa stanovišta teorije biopoeze."

2. Koje hipoteze postoje za porijeklo eukariota?

Većina naučnika vjeruje da su eukarioti nastali iz prokariotskih ćelija. Postoje dvije hipoteze o porijeklu eukariota:

1. Eukariotska stanica i njene organele formirane su invaginacijom ćelijske membrane;
2. Simbiotska hipoteza prema kojoj su mitohondrije, plastidi, bazalna tijela cilija i flagela nekada bili slobodni prokarioti. Oni su postali organele kroz proces simbioze.

3. Koje činjenice podržavaju hipotezu o simbiotskom porijeklu eukariotske ćelije?

Odgovori: Ovu hipotezu podržava prisustvo sopstvene RNK i DNK u mitohondrijima i hloroplastima. Po svojoj strukturi, RNK kloroplasta je slična RNK cijanobakterije, mitohondrijalna RNK je slična RNK ljubičastih bakterija. POVEĆANJE SLOŽENOSTI ŽIVIH ORGANIZAMA NA ZEMLJI TOKOM PROCESA EVOLUCIJE.

1. Dajte definicije pojmova.

• Era je dio geohronološke skale, veliki na Zemlji.
• Period je dio geohronološke skale koji eru dijeli na nekoliko dijelova.

2. Koji su glavni razlozi raznolikosti vrsta organizama na Zemlji?

Odgovori: Razlozi za raznolikost vrsta rezultat su interakcije pokretačkih snaga evolucije: nasljedne varijabilnosti, borbe za postojanje, prirodne selekcije. Na Zemlji postoje različita staništa. U tom smislu, svaka vrsta se prilagodila uslovima života svake u svom okruženju. Veća raznolikost vrsta u prirodi smanjuje šanse za izumiranje.

3. Popunite tabelu"Sve veća složenost živih organizama na Zemlji."

Tema 4.2. Savremena evoluciona nastava Tema 4.4. Human Origins

KSE pitanje 42

Hipoteze o nastanku života na Zemlji

1.Kreacionizam

2. Spontana (spontana) generacija

3. Hipoteza panspermije

4. Hipoteza biohemijske evolucije

5. Stacionarno stanje

1. Kreacionizam. Prema ovom konceptu, život i sve vrste živih bića koje nastanjuju Zemlju rezultat su kreativnog čina vrhovnog bića u određenom trenutku. Glavni principi kreacionizma izloženi su u Bibliji, u Knjizi postanka. Proces božanskog stvaranja svijeta zamišljen je kao da se dogodio samo jednom i stoga nepristupačan za posmatranje. Ovo je dovoljno da se čitav koncept božanske kreacije proširi dalje naučno istraživanje. Nauka se bavi samo onim pojavama koje je moguće uočiti, pa stoga nikada neće moći ni dokazati ni opovrgnuti koncept.

2. Spontana (spontana) generacija. Ideje o poreklu živih bića iz nežive materije bile su široko rasprostranjene u staroj Kini, Babilonu i Egiptu. Najveći filozof Ancient Greece Aristotel je sugerirao da određene "čestice" supstance sadrže određeni "aktivni princip" koji, pod odgovarajućim uslovima, može stvoriti živi organizam.

Van Helmont (1579-1644), holandski liječnik i prirodni filozof, opisao je eksperiment u kojem je navodno stvorio miševe za tri sedmice. Trebali su vam samo prljava košulja, tamni ormar i šaka pšenice. Van Helmont je ljudski znoj smatrao aktivnim principom u procesu stvaranja miševa. I sve do pojave radova osnivača mikrobiologije Luja Pastera sredinom 10. veka, ovo učenje je nastavilo da nalazi pristalice.

Razvoj ideje o spontanom naraštaju u suštini datira iz doba kada su religijske ideje dominirale javnom svešću. Oni filozofi i prirodnjaci koji nisu hteli da prihvate crkveno učenje o „stvaranju života“, na tadašnjem nivou znanja, lako su došli na ideju o njegovom spontanom nastanku. U mjeri u kojoj je, za razliku od vjerovanja u stvaranje, naglašena ideja o prirodnom porijeklu organizama, ideja o spontanom nastanku imala je u određenom stupnju progresivno značenje. Stoga su se Crkva i teolozi često protivili ovoj ideji.

3. Hipoteza panspermije. Prema ovoj hipotezi, predloženoj 1865. nemačkog naučnika G. Rihtera i konačno formulisan od strane švedskog naučnika Arrheniusa 1895. godine, život je mogao biti donešen na Zemlju iz svemira. Najvjerovatnije je da će živi organizmi vanzemaljskog porijekla ući s meteoritima i kosmičkom prašinom. Ova pretpostavka se zasniva na podacima o visokoj otpornosti nekih organizama i njihovih spora na zračenje, visoki vakuum, niske temperature i druge uticaje. Međutim, još uvijek nema pouzdanih činjenica koje potvrđuju vanzemaljsko porijeklo mikroorganizama pronađenih u meteoritima. Ali čak i kada bi stigli na Zemlju i pokrenuli život na našoj planeti, pitanje izvornog porijekla života ostalo bi bez odgovora.

4. Hipoteza biohemijske evolucije. Godine 1924. biohemičar A.I. Oparin, a kasnije i engleski naučnik J. Haldane (1929.), formulirali su hipotezu koja je život smatrala rezultatom duge evolucije ugljikovih spojeva.

Trenutno je proces formiranja života konvencionalno podijeljen u četiri faze:

1. Sinteza organskih jedinjenja male molekularne mase (biološki monomeri) iz gasova primarne atmosfere.

2. Formiranje bioloških polimera.

3. Formiranje fazno razdvojenih sistema organskih supstanci, odvojenih od spoljašnje sredine membranama (protobiontima).

4. Pojava najjednostavnijih ćelija sa svojstvima živih bića, uključujući reproduktivni aparat koji osigurava prijenos svojstava roditeljskih ćelija na ćelije kćeri.

"PRIMARNA ČORBA" (opciono)

Godine 1923. ruski naučnik Aleksandar Ivanovič Oparin sugerirao je da su u uvjetima primitivne Zemlje organske tvari nastale iz najjednostavnijih spojeva - amonijaka, metana, vodonika i vode. Energija potrebna za takve transformacije mogla bi se dobiti ili od ultraljubičastog zračenja ili od čestih grmljavinskih električnih pražnjenja - munje. Možda su se te organske tvari postepeno akumulirale u Drevnom oceanu, formirajući primordijalni bujon u kojem je nastao život.

Prema hipotezi A.I.

Oparin, u primordijalnom bujonu, molekuli proteina nalik dugim nitima mogli su se uvijati u loptice, „zalijepiti“ se jedno s drugim, postajući sve veće. Zahvaljujući tome, postali su otporni na destruktivne efekte surfanja i ultraljubičastog zračenja. Desilo se nešto slično onome što se može uočiti izlivanjem žive iz razbijenog termometra na tanjir: živa, rasuta u mnogo malih kapljica, postepeno se skuplja u malo veće kapi, a zatim u jednu veliku kuglu. Proteinske „kuglice“ u „primarnom bujonu“ privukle su i vezale molekule vode i masti. Masti su se taložile na površini proteinskih tijela, obavijajući ih slojem čija je struktura nejasno podsjećala na ćelijsku membranu. Oparin je ovaj proces nazvao koacervacija (od latinskog coacervus - "grud"), a nastala tijela - koacervatne kapi, ili jednostavno koacervate. S vremenom su koacervati apsorbirali sve više i više novih dijelova tvari iz otopine koja ih okružuje, njihova struktura je postajala složenija sve dok se nisu pretvorile u vrlo primitivne, ali već žive stanice.

5. Stacionarno stanje

Prema teoriji stabilnog stanja, Zemlja nikada nije nastala, već je postojala zauvek; uvek je bilo sposobno da podrži život, a ako se i promenilo, bilo je vrlo malo. Prema ovoj verziji, vrste također nikada nisu nastale, one su uvijek postojale, a svaka vrsta ima samo dvije mogućnosti - ili promjenu broja ili izumiranje.

Problem nastanka i evolucije života jedno je od najzanimljivijih i istovremeno najmanje istraženih pitanja vezanih za filozofiju i religiju. Kroz skoro čitavu istoriju razvoja naučne misli verovalo se da je život spontano nastao fenomen.

Glavne teorije:

1) život je stvorio Stvoritelj u određeno vrijeme - kreacionizam (od lat. creatio - kreacija);

2) život je nastao spontano iz nežive materije;

3) život je oduvek postojao;

4) život je na Zemlju donet iz svemira;

5) život je nastao kao rezultat biohemijske evolucije.

Prema teoriji kreacionizam , porijeklo života se odnosi na određeni događaj u prošlosti koji se može izračunati. Organizmi koji danas nastanjuju Zemlju potiču od individualno stvorenih osnovnih tipova živih bića. Stvorene vrste su od samog početka bile izvrsno organizirane i obdarene sposobnošću neke varijabilnosti unutar određenih granica (mikroevolucija).

Teorija spontanog nastanka života postojao u Babilonu, Egiptu i Kini kao alternativa kreacionizmu. To seže do Empedokla i Aristotela: određene "čestice" supstance sadrže određeni "aktivni princip", koji pod određenim uslovima može stvoriti živi organizam. Aristotel je vjerovao da je aktivni princip u oplođenom jajetu, sunčevoj svjetlosti i trulom mesu. Za Demokrita je početak života bio u blatu, za Talesa - u vodi, za Anaksagoru - u vazduhu.

Širenjem kršćanstva ideje o spontanom naraštaju proglašene su jeretičkim i dugo se nisu pamtile. Ali Helmont je smislio recept za proizvodnju miševa od pšenice i prljavog veša. Bacon je vjerovao da je propadanje klica novog rođenja. Ideje spontanog nastajanja života podržavali su Kopernik, Galilej, Dekart, Harvi, Hegel, Lamark, Gete i Šeling.

L. Pasteur je konačno 1860. godine pokazao da se bakterije mogu pojaviti u organskim otopinama samo ako su tamo ranije unesene. A da bi se riješili mikroorganizama neophodna je sterilizacija, tzv pasterizacija . Otuda je ojačana ideja da novi organizam može nastati samo iz živog.

Pristalice teorije o vječnom postojanju života misle da će trajati zauvek postojeće Zemlje neke vrste su bile prisiljene izumrijeti ili dramatično promijeniti svoj broj na određenim mjestima zbog promjena u vanjskim uvjetima. Jasan koncept na ovom putu nije razvijen, jer postoje neke praznine i nejasnoće u fosilnom zapisu Zemlje.

Hipoteza o nastanku života na Zemlji kao rezultat prenošenja određenih embriona života sa drugih planeta naziva se panspermija (iz grčkog pan- sve, svaki i sperma- sjeme). Teorija panspermije ne nudi mehanizam za objašnjenje primarnog porijekla života i prebacuje problem na drugo mjesto u svemiru. Nastao u svemiru, život je dugo ostao u suspendiranoj animaciji na skoro T= O K i na Zemlju su ga donijeli meteori. Početkom 20. vijeka. Arrhenius je došao na ideju radiopanspermije. Opisao je kako čestice materije, zrnca prašine i žive spore mikroorganizama bježe sa naseljenih planeta u svemir. Oni, zadržavajući vitalnost, lete u svemir zbog laganog pritiska i, dolaskom na planetu sa odgovarajućim uslovima, započinju novi život.

IN prošlog veka Proučavajući supstancu meteorita i kometa, otkriveno je mnogo "prekursora živih bića" - organska jedinjenja, voda, formaldehid, cijanogeni. Moderni pristalice koncepta panspermije vjeruju da su život na Zemlju donijeli slučajno ili namjerno svemirski vanzemaljci. Hipotezu o panspermiji podržava stajalište astronoma Ch.

Wickramasingha (Šri Lanka) i F. Hoyle (Velika Britanija). Vjeruju da su mikroorganizmi prisutni u velikom broju u svemiru, uglavnom u oblacima plina i prašine, gdje, prema naučnicima, nastaju. Zatim, ove mikroorganizme hvataju komete, koje zatim, prolazeći u blizini planeta, "sijaju klice života".

Prvu naučnu teoriju o poreklu živih organizama na Zemlji stvorio je sovjetski biohemičar A.I. Oparin. Godine 1924. objavio je radove u kojima je iznio ideje o tome kako je život na Zemlji mogao nastati. Prema ovoj teoriji, život je nastao u specifičnim uslovima drevne Zemlje, a smatra se prirodnim rezultatom hemijske evolucije ugljikovih spojeva u Univerzumu. Prema ovoj teoriji, proces koji je doveo do pojave života na Zemlji može se podijeliti u tri faze:

1) Pojava organskih supstanci.

2) Formiranje biopolimera (proteina, nukleinskih kiselina, polisaharida, lipida itd.) iz jednostavnijih organskih supstanci.

3) Pojava primitivnih organizama koji se samorazmnožavaju.

U idejama o nastanak života kao rezultat biohemijske evolucije Evolucija same planete igra važnu ulogu. Zemlja postoji skoro 4,5 milijardi godina, a organski život oko 3,5 milijardi godina. Mlada Zemlja je bila vruća planeta sa temperaturom od 5...8103 K. Kako se hladila, vatrostalni metali i ugljenik su se kondenzovali, formirajući zemljinu koru. Atmosfera primordijalne Zemlje bila je veoma različita od moderne. Laki gasovi - vodonik, helijum, azot, kiseonik, argon itd. - još nisu zadržani na nedovoljno gustoj planeti, ali su ostala teža jedinjenja (voda, amonijak, ugljen-dioksid, metan).

Kada je temperatura na Zemlji pala ispod 100ºC, vodena para je počela da se kondenzuje, formirajući Svetski okean. U to vreme odvijala se abiogena sinteza, odnosno u primarnim Zemljinim okeanima, zasićenim raznim jednostavnim hemijskim jedinjenjima, „u primarnom bujonu“ pod uticajem vulkanske toplote, pražnjenja groma, intenzivnog ultraljubičastog zračenja i drugih faktora životne sredine, započela je sinteza složenijih organskih spojeva, a potom i biopolimera. Formiranje organskih tvari olakšano je odsustvom živih organizama - potrošača organske tvari - i glavnog oksidacijskog sredstva - kisika. Složeni molekuli aminokiselina nasumično su se kombinirali u peptide, koji su zauzvrat stvorili originalne proteine. Iz ovih proteina sintetizirana su primarna živa bića mikroskopske veličine.

Najteži problem u modernoj teoriji evolucije je transformacija složenih organskih supstanci u jednostavne žive organizme. Oparin je smatrao da odlučujuću ulogu u transformaciji neživih bića u živa imaju proteini. Očigledno, proteinski molekuli, privlačeći molekule vode, formirali su koloidne hidrofilne komplekse. Daljnja fuzija takvih kompleksa jedan s drugim dovela je do odvajanja koloida iz vodenog medija (koacervacija). Na granici između koacervata (od lat. coacervus- ugrušak, gomila) i okolina formirala molekule lipida - primitivnu ćelijsku membranu. Pretpostavlja se da koloidi mogu razmjenjivati ​​molekule sa okolinom (prototip heterotrofne ishrane) i akumulirati određene tvari.

Prvi organizmi na Zemlji bili su jednoćelijski - prokarioti. Nakon nekoliko milijardi godina formirali su se eukarioti, a njihovom pojavom se pojavio izbor biljnih ili životinjskih stilova života, među kojima je razlika u načinu ishrane i povezana je s procesom fotosinteze. Prati ga ulazak kiseonika u atmosferu, a sadašnji sadržaj kiseonika u atmosferi od 21% postignut je pre 25 miliona godina kao rezultat intenzivnog razvoja biljaka.

⇐ Prethodni12

Datum objave: 2015-11-01; Pročitano: 99 | Povreda autorskih prava stranice

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0.001 s)…

Tema: A. I. Oparinova hipoteza o nastanku života na Zemlji

Izvedeno:

1. Uvod

2. Glavni dio

2.1 A. I. Oparinova hipoteza o nastanku života na Zemlji

2.2 Jaka i slabe strane koncepti

3. Zaključak

4. Korištena literatura

Uvod

Život je tako jasna i u isto vrijeme tako tajanstvena riječ za svaku misleću osobu. Čini se da bi značenje ove riječi trebalo biti jasno i nedvosmisleno za sva vremena i sve narode. Međutim, znamo da su se tokom mnogih vekova pogledi na problem nastanka života menjali i da je izneto veliki broj veoma različitih hipoteza i koncepata. Neki od njih su postali rasprostranjeni i dominirali u određenim periodima razvoja prirodnih nauka.

Jedna od glavnih prepreka koja je stajala na početku 20. vijeka. Na putu ka rješavanju problema porijekla života, u nauci je preovladavalo uvjerenje i na osnovu svakodnevnog iskustva da ne postoji veza između organskih i neorganskih jedinjenja. Sve do sredine 20. veka. mnogi naučnici su vjerovali da organska jedinjenja mogu nastati samo u živom organizmu, biogeno. Zbog toga su nazvani organskim jedinjenjima, za razliku od neživih tvari - minerala, koji su se zvali neorganska jedinjenja. Vjerovalo se da priroda neorganske supstance potpuno drugačije, pa je stoga nastanak čak i najjednostavnijih organizama iz anorganskih supstanci u osnovi nemoguć. Međutim, nakon uobičajenog hemijski elementi sintetiziran je prvi organski spoj, ideja o dva različita entiteta organske i neorganske tvari pokazala se neodrživom. Kao rezultat ovog otkrića nastalo je organska hemija i biohemija, proučavanje hemijskih procesa u živim organizmima.

Osim toga, ovo naučno otkriće omogućio je stvaranje koncepta biohemijske evolucije, prema kojem je život na Zemlji nastao kao rezultat fizičkih i kemijskih procesa. Početna osnova za ovu hipotezu bili su podaci o sličnosti supstanci koje čine biljke i životinje, kao i o mogućnosti sinteze organskih supstanci koje čine protein u laboratorijskim uslovima.

Ova otkrića su činila osnovu koncepta A. I. Oparina, objavljenog 1924. godine u knjizi „Poreklo života“, koja je iznela fundamentalno novu hipotezu o nastanku života.

Glavni dio

2.1. A. I. Oparinova hipoteza o nastanku života na Zemlji

Godine 1924. ruski naučnik Aleksandar Ivanovič Oparin prvi je formulisao osnovne principe koncepta prebiološke evolucije.

Nastanak života posmatrao je kao jedinstveni prirodni proces, koji se sastojao od početne hemijske evolucije koja se odvijala u uslovima rane Zemlje, koja je postepeno prešla na kvalitativno novi nivo - biohemijsku evoluciju. Suština hipoteze bila je sljedeća: nastanak života na Zemlji bio je dug proces. evolutivni proces formiranje žive materije u dubinama nežive materije. I to se dogodilo kroz kemijsku evoluciju, kao rezultat toga, najjednostavnije organske tvari nastale su od neorganskih pod utjecajem jakih fizičko-hemijskih faktora.

Razmatrajući problem nastanka života kroz biohemijsku evoluciju, Oparin identifikuje tri stupnja prelaska iz nežive u živu materiju:

1) faza sinteze početnih organskih jedinjenja iz neorganskih supstanci u uslovima primarne atmosfere rane Zemlje;

2) faza formiranja biopolimera, lipida, ugljovodonika iz akumuliranih organskih jedinjenja u primarnim rezervoarima Zemlje;

3) faza samoorganizacije složenih organskih jedinjenja, nastanak na njihovoj osnovi i evoluciono poboljšanje procesa metabolizma i reprodukcije organskih struktura, što kulminira formiranjem najjednostavnije ćelije.

On prva faza, prije oko 4 milijarde godina, kada je Zemlja bila beživotna, na njoj se odvijala abiotička sinteza ugljikovih spojeva i njihova kasnija prebiološka evolucija. Ovaj period evolucije Zemlje obilježile su brojne vulkanske erupcije uz oslobađanje ogromnih količina vrele lave. Kako se planeta hladila, vodena para u atmosferi se kondenzovala i padala na Zemlju, formirajući ogromne vodene površine. Pošto je površina Zemlje ostala vruća, voda je isparila, a zatim se, hlađenjem u gornjim slojevima atmosfere, vratila na površinu planete. Ovi procesi su nastavljeni milionima godina. Tako su razne soli otopljene u vodama primarnog okeana. Osim toga, sadržavao je i organske spojeve: šećere, aminokiseline, dušične baze, organske kiseline itd., koji su se kontinuirano formirali u atmosferi pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, visoke temperature i aktivnog vulkanskog djelovanja.

Primordijalni okean je vjerovatno sadržavao u otopljenom obliku različite organske i neorganske molekule koji su u njega ušli iz atmosfere i površinskih slojeva Zemlja. Koncentracija organskih jedinjenja stalno se povećavala, i na kraju su okeanske vode postale "bujon" proteinskih supstanci - peptida.

On druga faza, Kako su uslovi na Zemlji omekšali, hemijske mešavine prvobitnog okeana postale su pod uticajem električnih pražnjenja, toplotne energije i ultraljubičastih zraka. moguća edukacija složena organska jedinjenja - biopolimeri i nukleotidi, koji su se, postupno kombinujući i sve složeniji, pretvorili u protobione (predćelijske pretke živih organizama). Rezultat evolucije složenih organskih tvari bila je pojava koacervata, odnosno kapi koacervata.

Koacervati su kompleksi koloidnih čestica, čija je otopina podijeljena u dva sloja: sloj bogat koloidnim česticama i tekućina gotovo bez njih. Koacervati su imali sposobnost apsorpcije razne supstance, rastvoren u vodama primarnog okeana. Kao rezultat unutrašnja struktura koacervati su se mijenjali, što je dovelo ili do njihovog raspadanja ili do nakupljanja supstanci, tj. na rast i promjene u hemijskom sastavu, povećavajući njihovu stabilnost u uvjetima koji se stalno mijenjaju. Teorija biohemijske evolucije koacervate smatra prebiološkim sistemima, koji su grupe molekula okružene vodenom ljuskom. Pokazalo se da koacervati mogu apsorbirati različite organske tvari iz vanjskog okruženja, što je omogućilo primarni metabolizam sa okolinom.

On treća faza, kako je Oparin pretpostavio, prirodna selekcija je počela djelovati. U masi kapljica koacervata došlo je do selekcije koacervata koji su bili najotporniji na date uslove okoline. Proces selekcije se odvijao milionima godina, što je rezultiralo očuvanjem samo malog dijela koacervata. Međutim, sačuvane kapljice koacervata imale su sposobnost da se podvrgnu primarnom metabolizmu. A metabolizam je primarno svojstvo života. Istovremeno, nakon što je dostigla određenu veličinu, matična kap se mogla raspasti u ćerke kapi, koje su zadržale karakteristike matične strukture. Dakle, možemo govoriti o sticanju od strane koacervata svojstva samoreprodukcije - jednog od najvažnijih znakova života. Zapravo, u ovoj fazi koacervati su se pretvorili u najjednostavnije žive organizme.

Dalja evolucija ovih prebioloških struktura bila je moguća samo uz komplikaciju metaboličkih i energetskih procesa unutar koacervata. Samo membrana bi mogla da obezbedi jaču izolaciju unutrašnje sredine od spoljašnjih uticaja. Oko koacervata, bogatih organskim jedinjenjima, pojavili su se slojevi lipida koji odvajaju koacervat od okolne vodene sredine. Tokom procesa evolucije, lipidi su se transformisali u vanjsku membranu, što je značajno povećalo vitalnost i stabilnost organizama.

U protoćelijama kao što su koacervati ili mikrosfere, reakcije polimerizacije nukleotida odvijale su se sve dok se od njih nije formirao protogen - primarni gen koji je sposoban da katalizira pojavu određene sekvence aminokiselina - prvog proteina. Vjerovatno je prvi takav protein bio prekursor enzima koji katalizira sintezu DNK ili RNK. One protoćelije u kojima je nastao primitivni mehanizam naslijeđa i sinteze proteina podijelile su se brže i uzele u sebe sve organske tvari primarnog oceana. U ovoj fazi, prirodna selekcija je već bila u toku za brzinu reprodukcije; bilo kakvo poboljšanje u biosintezi je zabilježeno, a nove protoćelije zamijenile su sve prethodne.

Šematski prikaz puta nastanka života prema proteinsko-koacervatnoj teoriji A.I. Oparina

Oparinovu teoriju toplo je podržao profesor s Kembridža Haldejn. On je otvorio debatu o poreklu života u članku objavljenom u Rationalist Annual 1929. U njoj je Halden pretpostavio da su se ogromne količine organskih jedinjenja akumulirale na primitivnoj Zemlji, formirajući ono što je on nazvao vruća razrijeđena supa; ime je kasnije postalo prvobitna supa.

Moderni dvojni koncept primordijalne supe i spontanog nastajanja života dolazi iz Oparin-Haldaneove teorije o poreklu života.

Najveći uspjeh Oparin-Haldaneove teorije bio je široko publicirani eksperiment koji je 1953. izveo američki diplomirani student Stanley Miller.

Millerov eksperiment

Čarls Darvin je verovao da se neživa materija može transformisati u živu materiju uz pomoć struje – uostalom, njegov deda, Erazmus Darvin, bio je pod velikim utiskom Frankenštajna, koji je napisala Meri Šeli. Ideja da pirotehničke vežbe sa strujom mogu izazvati život imala je ogromnu privlačnost; pa ne čudi veliko interesovanje za eksperiment Stanleya Millera, čiji su rezultati objavljeni 1953. godine.

Hipotezu o nastanku života kroz biohemijsku evoluciju, ili “Oparin-Haldaneovu hipotezu”, treba priznati kao najpotpunije razvijenu, obrazloženu i široko prihvaćenu.

A. I. Oparin, ruski biohemičar, akademik, vratio se. objavio svoju prvu knjigu o ovom problemu. J. Haldane, engleski genetičar i biohemičar, str. razvijene ideje u skladu sa idejama A. I. Oparina.

Pretpostavlja da je život na Zemlji nastao upravo iz nežive materije, u uslovima koji su postojali na planeti pre više milijardi godina. Ovi uslovi su uključivali prisustvo izvora energije, određeni temperaturni režim, vodu i druge neorganske supstance – prekursore organskih jedinjenja. Atmosfera je tada bila bez kiseonika (izvor kiseonika danas su biljke, ali tada ih nije bilo).

U okviru ove teorije možemo izdvojiti pet glavnih faza na putu do nastanka života, koje su date u tabeli. 1.

Tabela 1

Faze razvoja života na Zemlji prema hipoteziOparin-Haldane

	Hlađenje planete (ispod temperature od +100 °C na njenoj površini); kondenzacija vodene pare; formiranje primarnog okeana; rastvaranje gasova i minerala u njegovoj vodi; snažne grmljavine Sinteza jednostavnih organskih spojeva - aminokiselina, šećera, dušičnih baza - kao rezultat djelovanja snažnih električnih pražnjenja (munja) i ultraljubičastog zračenja
	Formiranje najjednostavnijih proteina, nukleinskih kiselina, polisaharida, masti; koacervate
prije 3 milijarde godina		Formiranje protobionata sposobnih za samoreprodukciju i reguliran metabolizam kao rezultat nastanka membrana selektivne permeabilnosti i interakcija nukleinskih kiselina i proteina
prije 3 milijarde godina		Pojava organizama sa ćelijskom strukturom (primarni prokarioti-bakterije)

Ideje o formiranju i sastavu Zemljine primarne atmosfere zasnivaju se na objektivnim podacima iz raznih nauka, na proučavanju gasovitih omotača drugih planeta. Solarni sistem. Kao rezultat brojnih eksperimenata na vještačkoj sintezi bioloških monomera dobijeni su vrlo uvjerljivi dokazi o mogućnosti implementacije 2. i 3. faze životnog razvoja. Dakle, po prvi put u... S. Miller (SAD) stvorio je prilično jednostavnu instalaciju u kojoj je uspio sintetizirati niz aminokiselina i drugih organskih spojeva iz mješavine plinova i vodene pare pod utjecajem ultraljubičastog zračenja i električnih pražnjenja (slika 1).

Rice. 1. Postrojenje Stanleya Millera u kojem je sintetizirao aminokiseline iz plinova, stvarajući uslove za koje se vjeruje da su postojali u atmosferi primitivne Zemlje. Gasovi i vodena para koji su kružili u instalaciji pod visokim pritiskom bili su izloženi visokom naponu nedelju dana. Nakon toga, supstance sakupljene u “zamci” su ispitane papirnom hromatografijom. Izolirano je ukupno 15 aminokiselina, uključujući glicin, alanin i asparaginsku kiselinu.

U eksperimentu S. Millera, njegova instalacija je reprodukovala uslove koji su postojali na Zemlji u to vreme. Uređaj je sadržavao mješavinu plinova: vodonika, amonijaka, metana i vodene pare. Elektrode su umetnute u jednu od komora kako bi se proizvele pražnjenja koja su simulirala munju, kao mogući izvor energije za hemijske reakcije. Voda je izlivena u drugu komoru i ova komora je zagrejana (da bi se mešavina gasa zasitila vodenom parom). Druga komora je ohlađena, i tu se voda kondenzovala („padavine“). U roku od nedelju dana u kondenzatu su pronađene razne organske supstance.

U narednim decenijama, mnoge laboratorije širom svijeta vršile su umjetnu sintezu različitih aminokiselina, nukleotida, jednostavnih šećera, a potom i složenijih organskih spojeva. Sve to potvrđuje mogućnost stvaranja organskih tvari na Zemlji u dalekim vremenima bez sudjelovanja živih organizama.

U nedostatku slobodnog kisika (koji bi ih uništio) i živih organizama (koji bi ih mogli koristiti kao hranu), ove tvari su se akumulirale u primordijalnom oceanu u visokim koncentracijama.

U sljedećoj fazi formirana su složenija jedinjenja - supstance slične proteinima (lanci aminokiselina) i kratki polinukleotidni molekuli. Vjerovatnoća za to je višestruko potvrđena: danas se eksperimentalno dobiva nešto slično. Kada se u primarnom oceanu postigne određena koncentracija organskih tvari, mogli su nastati složeni agregati različitih spojeva - koacervati, male sferne formacije.

Proučavanje umjetno stvorenih koacervata (veoma široko proučavano od strane A. I. Oparina i njegovih kolega) pokazalo je da oni pokazuju neka svojstva živih sistema. Imajući zbijeni vanjski sloj, svojevrsnu ćelijsku membranu, koacervati su u stanju selektivno apsorbirati različite tvari iz okoline koje sudjeluju u kemijskim reakcijama unutar kapljica koacervata, a neki od proizvoda tih reakcija se vraćaju u okoliš. Akumulirajući tvari, koacervati "rastu" i, povećavajući se u veličini, mogu se razbiti na nekoliko dijelova - "umnožiti".

Koacervati, različiti po svom sastavu, odlikuju se različitim stupnjevima stabilnosti. Stabilniji se čuvaju, drugi nestaju i bivaju uništeni.

Ova zapažanja dala su razlog A. I. Oparinu da sugerira mogućnost djelovanja prirodne selekcije (vidi dolje) već u ovoj fazi formiranja živih bića.

Ipak, koacervati se, uz svu složenost svoje organizacije, ne mogu smatrati živim bićima, prvenstveno zbog toga što nemaju stabilnu samoreprodukciju.

U sljedećoj fazi, u koacervatima su nastale međuveze nukleinskih kiselina i proteina. Sinteza proteina određenog sastava počela se provoditi na osnovu informacija sadržanih u nukleinskim kiselinama.

Sposobnost nukleinskih kiselina da se samoreproduciraju nastaje uz sudjelovanje specifičnih proteina - enzima. Odnosno, već možemo govoriti o pojavi protobionata - primarnih oblika života koji još nemaju ćelijska organizacija, ali sposoban za samoreprodukciju i metabolizam.

Daljnji razvoj protobionata i kompliciranje njihove organizacije doveli su do pojave organizama sa ćelijskom strukturom - primarnih prokariota i bakterija. Od ovog trenutka počinje biološka evolucija. Očigledno su u početku postojali heterotrofni organizmi (pošto je prvobitni ocean sadržavao mnogo različitih organskih tvari). Kako se njihov broj povećavao, resursi hrane su se smanjivali, a konkurencija između njih se povećavala. To je dovelo do pojave autotrofa - organizama koji sintetiziraju organske tvari koje su im potrebne iz anorganskih.

Prvo su se pojavili organizmi koji su koristili energiju dobivenu kao rezultat oksidacije minerala. Ovaj proces je poznat kao hemosinteza, a organizmi se nazivaju hemosintetici. Zatim, tokom kasnijih evolucijskih transformacija, nastali su autotrofni organizmi koji su koristili energiju sunčeva svetlost, su fotosintetski organizmi (fotosintetici). Daljnja biološka evolucija odredila je formiranje raznolikog svijeta žive prirode koji vidimo danas.

Raznolikost vrsta kao rezultat biološke evolucijecije. Evolucijska doktrina (teorija evolucije) je biološka disciplina koja proučava uzroke i pokretačke snage, obrasci i mehanizmi razvoja živih organizama.

Ispod biološka evolucija razumjeti nepovratan i prirodan proces istorijskog razvoja živih bića od jednostavnih do složenijih, počevši od trenutka kada su se prvi živi organizmi pojavili na Zemlji.

U toku evolucije, neke vrste su zamijenjene drugim, složenost i organizacija živih organizama se povećala, njihova raznolikost se povećala i pojavio se čovjek.

Ideološki značaj doktrine evolucije je velik: ona potvrđuje ideju o jedinstvu porijekla svih živih bića, objašnjava razloge raznolikosti vrsta koje žive na Zemlji, svrsishodnost organizacije živih bića (tj. korespondencija strukture i funkcionisanja svih njihovih sistema i organa uslovima postojanja), istovremeno prisustvo u prirodi i jednostavnih i visoko organizovanih organizama.

Evolucijsko učenje služi kao teorijska osnova moderna biologija, kombinujući i generalizujući rezultate do kojih su došle brojne posebne biološke nauke.

Njegova važnost za čovjeka u rješavanju problema interakcije sa biosferom je očigledna.

Konačno, poznavanje zakona i mehanizama evolucije je osnova za razvoj selekcije - nauke koja razvija metode za stvaranje i unapređenje sorti kultiviranih biljaka i pasmina domaćih životinja.

Povijest razvoja ideja o prirodnom poreklu života i evoluciji organizama može se podijeliti u tri faze: preddarvinovsku, darvinovsku i post-darvinovsku (modernu).

Krasnodembsky E. G. "Opća biologija: Priručnik za srednjoškolce i kandidate za univerzitete"

Uvod.

Život je jedan od najsloženijih fenomena prirode. Od vremena davna vremena ljudima se činilo misteriozno i ​​nespoznatljivo. Pristalice religioznih idealističkih pogleda smatrale su život duhovnim, nematerijalnim principom koji je nastao kao rezultat božanskog stvaranja. U srednjem vijeku život je bio povezan s prisutnošću u organizmima određene „vitalne sile“ koja je bila nedostupna znanju putem nauke i prakse.

Problem nastanka života na Zemlji dugo je proganjao mnoge naučnike. Prošlo je mnogo godina otkako je čovjek počeo da se pita odakle sve živo, a za sve to vrijeme razmatrane su mnoge hipoteze i pretpostavke o nastanku života. Religijska teorija, teorija spontanog generisanja, teorija panspermije, teorija večnog postojanja života... Čovečanstvo još uvek ne može u potpunosti da reši ovu zagonetku. Oduvijek su me zanimala pitanja čiji su odgovori definitivno nepoznati i postoje samo u formi pretpostavki i teorija. Jedan takav problem je porijeklo života. WITH sažetak Sa ovim teorijama smo se upoznali još u školi, sada imam priliku da detaljnije i dublje razmotrim jednu od njih, meni najbližu, najvjerovatniju, da razumijem njene odredbe i pružene dokaze.

U razvoju doktrina o nastanku života značajno mjesto zauzima teorija koja tvrdi da sve živo nastaje samo od živih bića – teorija biogeneze. Sredinom devetnaestog veka, ova teorija je bila u suprotnosti sa nenaučnim idejama o spontanom nastanku organizama (crva, muva, itd.). Međutim, kao teorija o nastanku života, biogeneza je neodrživa, jer suštinski suprotstavlja živo i neživo i afirmiše ideju o večnosti života, koju nauka odbacuje.

Teorija koju je predložio A.I. Oparin u prvoj polovini dvadesetog stoljeća temelji se na pretpostavci o kemijskoj evoluciji, koja se postepeno kreće u biohemijsku, a zatim u biološku evoluciju. Formiranje ćelije je bila veoma složena pojava. Ali to je označilo početak razvoja života i sve njegove raznolikosti. Abiogeneza - ideja o nastanku živih bića od neživih stvari - početna je hipoteza moderne teorije o nastanku života. To je dovelo do oživljavanja teorije spontane generacije. Nova verzija nazvana je teorija kemijske evolucije.

Aleksandar Ivanovič Oparin rođen je 2. marta 1894. godine u gradu Ugliču. Godine 1912 Završio Drugu moskovsku gimnaziju.

1912–1917 – student odsjeka prirodnih nauka Fakulteta fizike i matematike Moskovskog univerziteta.

1915 – hemičar u farmaceutskoj fabrici Sveruskog saveza gradova.

1917 – diplomirao je na prirodno-matematičkom odsjeku Fakulteta za fiziku i matematiku Moskovskog univerziteta i ostavljen na Odsjeku za fiziologiju biljaka radi pripreme za profesora.

Aleksandar Ivanovič Oparin tvorac je međunarodno priznate teorije o nastanku života, čije su odredbe briljantno izdržale test vremena više od pola vijeka; jedan od najvećih sovjetskih biohemičara, koji je postavio temelje za istraživanja u oblasti evolucione i komparativne biohemije, enzimologije, biohemije biljaka i subcelularnih struktura, osnivač sovjetske tehničke biohemije; izvanredan nastavnik, organizator nauke, javna ličnost i sjajan popularizator naučnih saznanja.

Radovi A.I. Oparin su posvećeni proučavanju biohemijskih osnova prerade biljnih sirovina, pitanjima djelovanja enzima u živom organizmu i problemu nastanka života na Zemlji. Njegov rad je postavio temelje tehničke biohemije u SSSR-u. Proučavajući djelovanje enzima u raznim biljkama, A.I. Oparin je došao do zaključka da se tehnologija niza industrija koje se bave sirovinama biljnog porijekla zasniva na biološkoj katalizi.

U razvoju teorijske osnove biologija, A.I.

Oparin je iznio teoriju o nastanku života na Zemlji. Na osnovu činjeničnog materijala iz oblasti astronomije, hemije, geologije i biologije A.I. Oparin je predložio hipotezu o razvoju materije koja objašnjava nastanak života na Zemlji. On je problem nastanka života razmatrao sa materijalističke pozicije i objasnio nastanak života kao određene i prirodne kvalitativne faze u istorijski razvoj stvar.

Već rane studije A. I. Oparina u polju komparativne biohemije redoks procesa u najjednostavnijim algama dovele su ga do proučavanja evolucijskog razvoja života i razvoja osnovnih principa problema nastanka života na Zemlji. Tih godina (početkom 20. stoljeća) među prirodoslovcima je problem nastanka života smatran problemom koji nije dopuštao eksperimentalni pristup i nije se mogao riješiti metodama. prirodne nauke. Najveće naučno dostignuće A. I. Oparina je to što je uvjerljivo pokazao mogućnost naučnog eksperimentalnog pristupa proučavanju problema porijekla života. Svoje ideje izložio je u knjizi "Poreklo života", objavljenoj u Sovjetskom Savezu 1924. i prevedenoj na engleski jezik 1938. godine. Vrhunac istraživanja A. I. Oparina i njegovih koautora bio je u 50-60-im godinama, iako je njegova knjiga "Porijeklo života" objavljena ranije.

Pojava života A.I. Oparin ga je smatrao jedinstvenim prirodnim procesom koji se sastojao od početne kemijske evolucije koja se odvijala u uvjetima rane Zemlje, koja je postupno prešla na kvalitativno novi nivo - biohemijsku evoluciju.

1. Primitivna Zemlja imala je razrijeđenu (tj. lišenu kisika) atmosferu. Kada su na ovu atmosferu počeli da utiču različiti prirodni izvori energije - na primer, grmljavine i vulkanske erupcije - počela su spontano da se formiraju osnovna hemijska jedinjenja neophodna za organski život.

Od samog početka ovaj proces je bio povezan sa geološkom evolucijom. Trenutno se vjeruje da je starost naše planete otprilike 4,3 milijarde godina. U dalekoj prošlosti, Zemlja je bila veoma vruća (4000-8000 °C). Kako se hladio, formirao se Zemljina kora, a iz vode, amonijaka, ugljičnog dioksida i metana - atmosfera. Ova atmosfera se naziva “reducirajuća” jer ne sadrži slobodni kiseonik. Kada je temperatura na površini Zemlje pala ispod 1000C, formirali su se primarni rezervoari. Pod utjecajem električnih pražnjenja, toplinske energije i ultraljubičastih zraka na mješavine plinova sintetizirane su organske tvari-monomeri, koji su se lokalno akumulirali i spajali jedni s drugima, formirajući polimere. Može se pretpostaviti da je u isto vrijeme, istovremeno sa polimerizacijom, došlo do stvaranja supramolekularnih membranskih kompleksa.

2. Vremenom su se organski molekuli nakupljali u okeanima sve dok nisu dostigli konzistenciju vruće, razrijeđene čorbe. Međutim, u nekim područjima koncentracija molekula neophodnih za nastanak života bila je posebno visoka, te su se tu formirale nukleinske kiseline i proteini.

Po istim pravilima sintetizirani su polimeri svih vrsta u „primarnom bujonu“ Zemljine hidrosfere: aminokiseline, polisaharidi, masne kiseline, nukleinske kiseline, smole, eterična ulja, itd. Ova pretpostavka je eksperimentalno ispitana 1953. godine u Stanleyu. Millerova instalacija.

Millerov eksperiment, koji je postao prekretnica u ovoj oblasti, bio je krajnje jednostavan. Aparat se sastojao od dvije staklene tikvice povezane u zatvoreni krug. U jednu od tikvica postavljen je uređaj koji simulira efekte munje - dvije elektrode, između kojih dolazi do pražnjenja na naponu od oko 60 hiljada volti; U drugoj tikvici voda stalno ključa. Aparat se tada napuni atmosferom za koju se vjeruje da je postojala drevna zemlja: metan, vodonik i amonijak. Aparat je radio nedelju dana, nakon čega su ispitani produkti reakcije. U osnovi se ispostavilo da je to bila viskozna zbrka nasumičnih jedinjenja; U otopini je pronađena i određena količina organskih tvari, uključujući najjednostavnije aminokiseline - glicin i alanin.

Primarne ćelije su navodno nastale uz pomoć molekula masti (lipida).

Molekuli vode, kvaseći samo hidrofilne krajeve molekula masti, stavili su ih, takoreći, "na njihove glave", sa njihovim hidrofobnim krajevima prema gore. Na taj način nastao je kompleks uređenih molekula masti, koji su, dodajući im nove molekule, postepeno odvajali određeni prostor od cjelokupne okoline, koji je postao primarna ćelija, odnosno koacervat - prostorno izoliran integralni sistem. Pokazalo se da koacervati mogu apsorbirati različite organske tvari iz vanjskog okruženja, što je omogućilo primarni metabolizam sa okolinom.

3. Prve ćelije su bile heterotrofi, nisu mogle same da reprodukuju svoje komponente i primale su ih iz bujona. Ali s vremenom su mnoga jedinjenja počela nestajati iz bujona, a stanice su bile prisiljene da ih same reproduciraju. Tako su ćelije razvile sopstveni metabolizam za nezavisnu reprodukciju.

Dakle, primarna ćelijska struktura, prema Oparinu, bila je otvorena hemijska mikrostruktura, koja je bila obdarena sposobnošću primarnog metabolizma, ali još nije imala sistem za prenos genetske informacije na bazi nukleinskih kiselina. Ovakvi sistemi, crpeći supstance i energiju iz okoline, mogu se odupreti povećanju entropije i doprineti njenom smanjenju u procesu njihovog rasta i razvoja, što je karakteristična karakteristika svim živim sistemima. Jedan molekul, čak i vrlo složen, ne može biti živ. To znači da nisu izolirani dijelovi ti koji određuju organizaciju cjeline, već cjelina, koja nastavlja da se razvija, određuje svrsishodnost strukture dijelova.

Prirodna selekcija je očuvala one sisteme u kojima su metabolička funkcija i prilagodljivost organizma u cjelini na postojanje u datim uvjetima sredine bili savršeniji. Postepeno usložnjavanje protobionata izvršeno je odabirom ovakvih koacervatnih kapi, koje su imale prednost boljeg iskorišćenja materije i energije okoline. Selekcija kao glavni razlog za poboljšanje koacervata na primarna živa bića je centralna pozicija u Oparinovoj hipotezi.

Oparinova teorija o nastanku života na Zemlji

Trenutno je najšire prihvaćena hipoteza o poreklu života na Zemlji, koju je razvio sovjetski naučnik akademik A.I. Oparin. Ova hipoteza se zasniva na pretpostavci o postepenom nastanku života na Zemlji iz neorganskih supstanci kroz dugotrajnu abiogenu (nebiološku) molekularnu evoluciju.

Vjeruje se da su Zemlja i druge planete Sunčevog sistema nastale od oblaka plina i prašine prije oko 4,5 milijardi godina. U prvim fazama svog formiranja, Zemlja je imala visoku temperaturu. Kako se planeta hladi teški elementi pomaknuli u njegov centar, a lakši su ostali na površini. Atmosfera se sastojala od slobodnog vodonika i njegovih jedinjenja (H2O, CH4, NH3, HCN) i stoga je bila redukcione prirode. Ova okolnost je poslužila kao važan preduslov za nastanak organskih molekula nebiološkim putem. Spojevi koji su redukcioni agensi lako ulaze u kemijske reakcije, odustaju od vodika, a istovremeno se oksidiraju. Komponente atmosfere bile su izložene raznim izvorima energije: tvrdom, bliskom rendgenskom zračenju, kratkotalasnom zračenju Sunca, pražnjenjima groma, visokim temperaturama u području munjevitih pražnjenja i u područjima aktivne vulkanske aktivnosti itd. . Kao rezultat ovih uticaja, hemijski jednostavne komponente atmosfere su međusobno delovale, menjale se i postajale sve složenije. Pojavile su se molekule šećera, aminokiselina, dušičnih baza, organskih kiselina (octena, mravlja, mliječna itd.) i drugih jednostavnih organskih spojeva.

Naučnici su uspjeli reproducirati neke od ovih reakcija u laboratoriju. Godine 1935. američki naučnik L.S. Miller je propuštanjem električnog pražnjenja kroz mješavinu H2, H2O, CH4 i NH3 dobio mješavinu nekoliko aminokiselina i organskih kiselina. Kasnije se pokazalo da se mnoga jednostavna organska jedinjenja koja su dio bioloških polimera - proteina, nukleinskih kiselina i polisaharida - mogu sintetizirati abiogenim putem u odsustvu kisika. U vodenoj sredini, pod određenim uslovima, aminokiseline mogu nastati iz cijanovodonične kiseline, amonijaka i nekih drugih jedinjenja. Od azotnih baza u prisustvu neorganskih jedinjenja fosfora nastaju adenozin monofosfat (AMP), kao i adenozin difosfat (ADP) i adenozin trifosfat (ATP), šećeri i aminokiseline.

Mogućnost abiogene sinteze organskih jedinjenja dokazuje činjenica da se nalaze u svemiru. U svemiru su pronađeni cijanovodik, formaldehid, mravlja kiselina, metil i etil alkoholi i druge supstance. Neki meteoriti sadrže masne kiseline, šećere i aminokiseline. Sve ovo ukazuje da su organska jedinjenja mogla nastati čisto hemijski u uslovima koji su postojali na Zemlji pre oko 4 milijarde godina.

Tako se kao uvjeti za abiogenu pojavu organskih spojeva mogu smatrati redukujuća priroda Zemljine atmosfere, visoka temperatura, munjevita pražnjenja i snažno ultraljubičasto zračenje Sunca, koje još nije bilo blokirano ozonskim ekranom.

Kako se Zemlja hladila, vodena para sadržana u atmosferi se kondenzovala, a kiša je padala na površinu Zemlje, stvarajući na njoj velike vodene površine. U vodi su otopljeni amonijak, ugljični dioksid, cijanovodonična kiselina, metan i složenija organska jedinjenja nastala u atmosferi. Organski molekuli, kao što su aminokiseline ili nukleotidi, mogu se međusobno povezati (kondenzirati) u vodenom okruženju i formirati polimere. Ovo oslobađa vodu. Dvije aminokiseline se mogu kombinovati peptidnu vezu, a dva nukleotida su fosfodiesterska veza. Treba napomenuti da sinteza jednostavnih spojeva zahtijeva strože uvjete od stvaranja složenih. Na primjer, sinteza aminokiselina odvija se na temperaturi od oko 1000 C, a njihova kondenzacija u polipeptide se odvija na temperaturi od 160 C.

Međutim, ove reakcije se odvijaju vrlo sporo u odsustvu proteina enzima. Među nasumično formiranim polipeptidima postoje i oni koji imaju katalitičku aktivnost i mogu ubrzati procese matrične sinteze polinukleotida. Slijedom toga, sljedeći važan korak u prebiološkoj evoluciji bila je kombinacija sposobnosti nukleotida da se sami reproduciraju sa sposobnošću polipeptida da budu katalitička. Stabilnost i stabilnost "uspješnih" kombinacija aminokiselina - polipeptida osigurava se samo očuvanjem informacija o njima u nukleinskim kiselinama. Zauzvrat, polipeptidi ili proteini sintetizirani na osnovu informacija sadržanih u RNA molekulima mogu olakšati reduplikaciju ovih molekula. Tako je kroz selekciju nastao genetski kod ili “rječnik” koji je uspostavio korespondenciju između tripleta nukleotida i aminokiselina.

Dalja komplikacija metabolizma mogla bi nastati samo u uslovima prostorne blizine genetskog koda i proteina koje on kodira, kao i izolacije reagujućih komponenti iz spoljašnje sredine. Zaista, selekcija RNA molekula na osnovu kvaliteta proteina koji kodira vrši se samo ako protein ne difundira u bilo kom pravcu, već ostaje u nekom izolovanom prostoru, gde učestvuje u metaboličkim procesima. Mogućnost odvajanja sistema koji sintetiše proteine ​​iz spoljašnje sredine je inherentna fizičko-hemijskim svojstvima molekula. Organske molekule također okružuje vodena školjka čija debljina ovisi o naboju molekula, koncentraciji soli u otopini, temperaturi itd.

Pod određenim uslovima, vodena ljuska poprima jasne granice i odvaja se od okolnog rastvora. Molekuli okruženi vodenom ljuskom mogu se kombinovati u multimolekularne komplekse - koacervate. U primordijalnom okeanu, koacervati, ili koacervatne kapi, imali su sposobnost da apsorbuju različite supstance. Kao rezultat toga došlo je do promjena u unutrašnjem sastavu koacervata, što je dovelo do raspadanja ili nakupljanja tvari, tj. na rast i na promjene u hemijskom sastavu, što povećava stabilnost kapljice koacervata. Sudbinu pada odredila je dominacija jednog od ovih procesa. Akademik A.I. Oparin je napomenuo da u masi kapljica koacervata mora postojati odabir onih najstabilnijih u ovim specifičnim uslovima. Nakon dostizanja određene veličine, kapljica koacervata majke mogla bi se raspasti na kapljice kćeri. Kćerki koacervati, čija se struktura malo razlikovala od matične, nastavili su rasti, a oštro različite kapljice su se raspale. Nastavili su postojati samo one koacervatne kapi koje su, ulazeći u neke elementarne oblike razmjene sa okolinom, zadržale relativnu postojanost svog sastava. Naknadno su stekli sposobnost apsorpcije ne svih tvari iz okoline, već samo onih koje su im osiguravale stabilnost, kao i sposobnost izlučivanja metaboličkih produkata. Razlike između hemijski sastav kapi i okoline. U procesu dugotrajne selekcije (naziva se hemijska evolucija) sačuvane su samo one kapi koje, raspadanjem na kćerke, nisu izgubile karakteristike svoje strukture, tj. stekli svojstvo samoreprodukcije. Evolucija koacervata kulminirala je formiranjem membrane koja ih odvaja od okoline i koja se sastoji od fosfolipida. Takve umjetne membrane, koje obrubljuju mehuriće veličine od 1 do 10 mikrona, sada se lako stvaraju u eksperimentalnim uvjetima. Formiranje vanjske membrane predodredilo je smjer dalje kemijske evolucije na putu razvoja sve naprednijih samoregulirajućih sistema do pojave prvih primitivnih ćelija. Našavši se u zatvorenom prostoru okruženom membranom, molekule RNK su evoluirale, a karakteristika po kojoj je došlo do selekcije nije bila vlastita struktura RNK, već uglavnom svojstva proteina koje kodiraju.

Tako se sekvenca nukleotida RNK počela manifestirati u svojstvima stanice kao cjeline. Ključni događaj u nastanku ćelije bila je kombinacija matrične funkcije RNK i katalitičke funkcije peptida. U nekoj kasnijoj fazi evolucije, DNK je zamijenila RNK kao supstancu naslijeđa.

Pojava prvog ćelijskih organizama označio je početak biološke evolucije. To se dogodilo prije 3-3,5 milijardi godina. Prvi živi organizmi imali su sposobnost reprodukcije sebe i drugih osnovnih karakteristika života, postojali su u reduciranoj sredini i imali su anaerobni tip metabolizma. Po svojoj strukturi podsjećali su na moderne bakterije.

„Uvod u opšta biologija i ekologija. 9. razred." A.A. Kamensky (GDZ)

Oparin-Haldaneova pretpostavka. Eksperimentalni dokazi o abiogenom poreklu života

Pitanje 1. Osnovne odredbe hipoteze Oparin-Haldane
Prema teoriji o poreklu života na Zemlji, koju je stvorio A.I. Oparin i J. Haldane 1924-1927, živa tijela su nastala iz supstanci neorganske prirode u tri faze:
1. U prvoj fazi došlo je do formiranja organskih supstanci iz neorganskih materija. U savremenim uslovima nastanak živih bića iz nežive prirode je nemoguć. Abiogeno (tj. bez učešća živih organizama) nastanak žive materije bilo je moguće samo u uslovima drevne atmosfere i odsustva živih organizama. Drevna atmosfera je uključivala metan, amonijak, ugljični dioksid, vodonik, vodenu paru i druga neorganska jedinjenja. Pod uticajem snažnih električnih pražnjenja, ultraljubičastog zračenja i visokog zračenja, iz ovih supstanci su mogla nastati organska jedinjenja koja su se akumulirala u okeanu, formirajući „primarnu supu“.
2. U drugoj fazi - formiranje proteina, masti, ugljikohidrata i nukleinskih kiselina iz jednostavnih organskih jedinjenja u vodama primarnog okeana. U "primarnoj bujonu" biopolimera formirani su multimolekularni kompleksi - koacervati. Ioni metala, koji su djelovali kao prvi katalizatori, ušli su u kapljice koacervata iz vanjskog okruženja. Od ogromnog broja hemijskih jedinjenja prisutnih u „primordijalnoj supi“, odabrane su najefikasnije kombinacije molekula koje su u konačnici dovele do pojave enzima. Na granici između koacervata i vanjskog okruženja, molekule lipida su se nizale, što je dovelo do formiranja primitivne ćelijske membrane.
3. Treća faza je faza razvoja života. U ovoj fazi koacervati (lat. coacervo - skupljam, nakupljam), odnosno koloidne kapi u kojima je koncentracija supstanci bila veća nego u okolnom rastvoru, počele su da se povećavaju i međusobno deluju i sa drugim supstancama. Kao rezultat interakcije koacervata s nukleinskim kiselinama, formirane su stanice sposobne za samoreprodukciju. protobiontima(proteinske čestice koje su uključivale nukleinske kiseline), što je dovelo do pojave samoreprodukcije, očuvanja nasljednih informacija i njihovog prijenosa na sljedeće generacije; od ovog trenutka počinje period organske evolucije. Treba naglasiti da su živi organizmi otvoreni sistemi sposobni za samoreprodukciju, u koje energija dolazi izvana. S tim u vezi, očigledno je da su prvi živi organizmi bili heterotrofi koji su energiju dobijali anaerobnim razlaganjem organskih jedinjenja. Nastanak moderne atmosfere u direktnoj je vezi sa nastankom i razvojem autotrofnih organizama i fotosinteze. Od nastanka života pojavila se veza između bioloških, geoloških i geohemijskih procesa, koje proučava akademik V.I. Vernadsky Science "biogeochemistry".

Pitanje 2. Koji se eksperimentalni dokazi mogu dati u prilog ovoj hipotezi?
Godine 1953. ovu hipotezu A. I. Oparina eksperimentalno su potvrdili eksperimenti američkog naučnika S. Millera (za eksperimentalnu proizvodnju aminokiselina nagrađen je nobelova nagrada u hemiji). U instalaciji koju je napravio, simulirani su uslovi koji su navodno postojali u primarnoj atmosferi Zemlje. Kao rezultat eksperimenata, dobijene su aminokiseline. Slični eksperimenti su ponovljeni više puta u različitim laboratorijama i omogućili su dokazivanje fundamentalne mogućnosti sinteze gotovo svih monomera glavnih biopolimera u takvim uslovima. Naknadno je utvrđeno da je, pod određenim uvjetima, moguće sintetizirati složenije organske biopolimere iz monomera: polipeptida, polinukleotida, polisaharida i lipida. Oparin je prvi sproveo istraživanje hemijskih reakcija koje mogu izazvati nastanak ugljikohidrata, masti i aminokiselina bez sudjelovanja živih organizama, koje je izveo Oparin, a nastavili Calvin i drugi. Iako je proizvodnja organskih tvari bila izvršen mnogo ranije od Oparina i njegovih sljedbenika (Wöhler je sintetizirao ureu 1828., Kolbe je sintetizirao octenu kiselinu 1845., Berthelot je sintetizirao mast 1854., Butlerov je dobio šećernu supstancu 1861.), ali nijedan od ovih naučnika nije izvodio eksperimente u uslovima sličnim onima. koji su postojali u istorijskim vremenima na Zemlji (atmosfera bez O2, jako ultraljubičasto zračenje, gigantska električna pražnjenja).

Pitanje 3. Koje su razlike između hipoteze A. I. Oparina i hipoteze J. Haldanea?
J. Haldane je također iznio hipotezu o abiogenom poreklu života, ali je, za razliku od A. I. Oparina, dao primat ne proteinima - koacervatnim sistemima sposobnim za metabolizam, već nukleinskim kiselinama, odnosno makromolekularnim sistemima sposobnim za samoreprodukciju.

Pitanje 4. Koje argumente daju protivnici kada kritikuju hipotezu A.I. Oparina?
Hipoteza A. I. Oparina u suštini ne objašnjava mehanizam kvalitativnog skoka od neživog ka živom.