Теория биопоэза

Возникновение жизни на Земле

Гипотеза Шмидта: Земля возникла из холодного газопылевого облакоа-4,5 млрд лет назад

I этап биопоэза (1 млр. лет)

Образование биологических мономеров

(абиогенный синтез органических молекул)

Образование в водах первичного океана из неорганических веществ простых органических веществ в результате действия ультрафиолетовой радиации , грозовых разрядов и химических реакций

Результат: некоторые аминокислоты (глицин) , формальдегид, глицерин, мочевина, молочная кислота

Земля состоит из оксидов, карбонатов и

карбидов металлов и газов, вырывавшихся

из недр, благодаря вулканам.

Гравитационные силы +распад

радиактивных соединений+ Солнце

= разогрев Земли

Водяной пар высоко над Землёй

конденсировался – тучи – дождь

Испарение и конденсация повторялись

много раз. Лавовые потоки и вулканический

пепел также попадали в водоёмы.

Свободного кислорода не было. Он соединялся с железом,

алюминием, кремнием – горные породы

А) кислород окислил бы синтезирующие органические вещества

Б) образовал бы озоновый слой, поглощающий

высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение Солнца

Сегодняшний озоновый слой – результат деятельности растений

В горячей воде растворялись

атмосферные газы и те вещества,

которые вымывались из земной коры.

Именно в воде такого состава и произойдёт

зарождение жизни- «первичный бульон».

ВЫВОДЫ

Образование биологических мономеров

(абиогенный синтез органических молекул)

1 . Отсутствие озонового экрана свободное проникновение ультрафиолета.

2. Отсутствие кислорода - отсутствие окисления появляющихся мономеров органических веществ.

3.Наличие условий ускоряющих процессы образования органических веществ:

а/Вулканический пепел – катализатор.

б/Температура от +400 до + 900 градусов.

в/Мощные электрические разряды в атмосфере.

г/CO +3H2 = CH4 + H2O

N2 + 3H2 = 2NH3

Результат: 1/аминокислоты 2/сахара 3/жирные кислоты

4/азотистые основания 

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ПЕРВОГО ЭТАПА

1953 год – Миллер и Юри

1912 год – аналогичный опыт поставил

Лёб (выделил глицин)

Советские учёные …

II этап биопоэза

(длительность – 700миллионов лет)

Образование и эволюция биополимеров

(или образование биологических полимеров и коацерватов)

Жирные кислоты + спирты = некоторые липиды – жировые плёнки на

поверхности водоёмов

Аминокислота + аминокислота= пептиды

Нуклеотид + нуклеотид = нуклеиновая кислота (РНК), затем ДНК

Нуклеиновые кислоты +белки = коацерват

Коацерват – это высокомолекулярные комплексы, окружённые водной оболочкой

Коацерват +ионы металлов = ферменты

Белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты

концентрируются и образуют коацерваты ,

обособленные структуры действующие как открытые

системы, способные к росту.

Но нужна была биологическая мембрана!

III этап биопоэза (400 – 500 млн.)

Формирование мембранных структур и первичных организмов -пробионтов.

В результате соединения и взаимодействия коацерватов

с нуклеиновыми кислотами образуются пробионты

(протоклетки),способные к самовоспроизведению

Значение:

защита, упорядоченность,

независимое существование

саморегуляция и самовоспроизводство!

Пробионты

примитивные гетеротрофные

организмы

Завершение химической эволюции и

начало биологической -

III этап биопоэза (400 – 500 млн.)

Формирование мембранных структур и пробионтов.

1.Липидно-протеиновая плёнка на поверхности воды.

2.Разрыв плёнок в волнах.

3.Образование пузырьков первичного бульона/пена/

4.Прокатывание пузырька вторично по липидно-протеиновой плёнке – трёхслойная мембрана коацервата.

5.Появление белковых пор в мембране /прокариоты/

6.Впячивание мембраны внутрь/оксифотобактерии; эубактерии – настоящие бактерии/

7.Смыкание мембран внутри клетки – образование каналов ЭПС. Формирование пористой оболочки вокруг хромосом – ядро./эукариоты/

8.Первичное питание: анаэробные /бескислородные/ гетеротрофы – брожение/гликолиз в клетке/.

9.Появление хлорофилла. Способность фиксировать СО2 с образованием первичного углевода – глюкозы и выделением О2. Возникла способность к аэробному /кислородному/ разрушению органических веществ.

10.Проникновение прокариот в первичные гетеротрофные эукариоты. - усиление синтеза АТФ. - возрастание энергетики клетки /усиление жизненной активности/.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ

Прогрессивное усложнение гетеротрофных примитивных

организмов

гликолиз

Возникновение автотрофного питания

хемосинтез

фотосинтез

Появление свободного кислорода

дыхание

(предъядерные организмы- бактерии, гетеротрофы

и фототрофы, синезелёные или цианеи)

Цианобакте́рии, или оксифотобакте́рии, или синезелёные во́доросли, или цианопрокариоты, или цианеи [1 это тип крупных  грамотрицательных   бактерий , способных к фотосинтезу , сопровождающемуся выделением  кислорода .

Грамотрицательные  бактерии (обозначаются Грам (-)) — бактерии, которые, в отличие от грамположительных бактерий, обесцвечиваются при промывке при использовании метода окраски микроорганизмов по Граму. После обесцвечивания они обычно окрашиваются дополнительным красителем (фуксином) в розовый цвет.

Гипотеза фагоцителлы И. Мечникова

– от колониальных жгутиковых

простейших типа вольвокс

Гипотеза гастреи Э. Геккеля –

Теория га́стреи  — гипотеза, объясняющая происхождение  многоклеточных организмов  от  одноклеточных . Была предложена немецким  ученым  Эрнстом Геккелем  в 1866 году.

Согласно этой теории, первичный многоклеточный организм мог возникнуть в процессе  деления   клетки , во время которого имело место нерасхождение дочерних клеток, образовавшихся в результате многократного деления одноклеточного животного, возможно простейшего . Далее в скоплениях таких клеток появились анатомические и функциональные различия, которые привели к дальнейшей специализации. Таким образом мог образоваться многоклеточный организм с некоторым разделением функций клеток: одни клетки отвечали за движение, другие за питание и пищеварение. По сути, это был прообраз первых кишечнополостных  животных. Этот многоклеточный организм Геккель назвал гастреей, по аналогии с  гаструлой  — ранней стадией эмбрионального  развития животных.

Теория гастреи находила своё подтверждение, по мнению Геккеля, в некоторых особенностях эмбрионального развития животных, которые были сформулированы им в  биогенетическом законе  и в полной мере соответствовала принципам  дарвинизма .

1879 год – открыл возбудителей микозов насекомых.

1866-1886 – стал основоположником сравнительной и эволюционной эмбриологии.

1882 год – предложил новую теорию происхождения многоклеточных животных, которая получила название «Фагоцителлы теория».

1882 год – обнаружил явление фагоцитоза.

1892 год – разработал сравнительную патологию воспаления.

1901 год – предложил фагоцитарную теорию иммунитета, за что был удостоен Нобелевской премии в 1908 году.

1903 год – впервые совместно с Э.Ру вызвал экспериментально сифилис у обезьян.

Составил целый свод профилактических и гигиенических средств борьбы с самоотравлением организма, таких как стерилизация пищи.

1907 год – опубликовал результаты первого в мире медицинского исследования функциональных свойств болгарской палочки и болгарского кислого молока.

3, 5 млр лет назад

Докембрий (криптозой –эра скрытой жизни)– архей и протерозой

наступила эпоха биологической эволюции

Архей – цианобактерии

Протерозой – аэробные одноклеточные организмы (1% О2 от нынешнего объёма уже достаточно для нового типа обмена веществ – дыхание),

симбиоз прокариот = эукариоты

появление ядра – митоз, мейо з,

а зн. половое размножение 1-1, 5 млрд лет назад

многоклеточность (1,3- 1,4 млрд лет назад)- водоросли

И так: 1.бактерии, животные, растения и грибы

2. губки, кишечнополостные, черви, иглокожие, членистоногие, моллюски