Реферат: Влияние концепции Опарина на возникновение жизни

Реферат по КСЕ

Концепция А.И. Опарина и её роль в решении проблемы происхождения жизни

проверила Кузьмина Ж.Ю.

содержание

с.

введение 2

1. Миф о химической эволюции 5

2. Происхождение жизни по А.И. Опарину 16

Заключение 20

Список использованных источников 22

введение

Около 8 миллиардов лет тому назад Земля представляла собой раскаленный шар.

Постепенно, выделяя тепло в космос, она охлаждалась, и на ее поверхности

образовалась твердая кора, которую беспрерывно расплавляли миллионы

действовавших вулканов. Кора утолщалась, и вода, входившая в состав

раскаленных веществ и атмосферы, заполнила впадины.

Энергия Солнца, воздействие космоса, силы притяжения, сложные физико-

химические реакции, постоянно протекающие в недрах Земли,- это факторы,

изменяющие ее поверхность, климат, состав атмосферы, а вместе с тем и

органический мир, который в свою очередь оказывает активное влияние на Землю.

Жизнь - одно из сложнейших явлений природы. Со времен глубокой древности она

казалась людям таинственной и непознаваемой. Приверженцы религиозных

идеалистических взглядов считали жизнь духовным, нематериальным началом,

возникшим в результате божественного творения. В средние века жизнь

связывалась с присутствием в организмах некоей "жизненной силы", недоступной

для познания средствами науки и практики.

Все воздействующие на планету Земля процессы, подразделяются на экзогенные

(протекающие на поверхности Земли и в приповерхпостных слоях земной коры) и

эндогенные (протекающие в недрах Земли). К экзогенным процессам относятся:

выветривание, действие наземных и подземных вод, деятельность живых

организмов, в том числе человека. К эндогенным - тектонические движения в

земной коре, магматические процессы (образование магмы и магматических горных

пород), метаморфические процессы (преобразование горных пород).

Процессы, протекающие на протяжении многих миллиардов лет развития Земли,

формируют ее рельеф, климат, атмосферу

В развитии учений о происхождении жизни существенное место занимает теория,

утверждающая, что все живое происходит только от живого - теория биогенеза.

Эту теорию в середине ХIХ века противопоставляли ненаучным представлениям о

самозарождении организмов (червей, мух и др.). Однако как теория

происхождения жизни - биогенез несостоятелен, поскольку принципиально

противопоставляет живое неживому, утверждает отвергнутую наукой идею вечности

жизни.

Абиогенез - идея о происхождении живого из неживого - исходная гипотеза

современной теории происхождения жизни.

1. Миф о химической эволюции

Теория самозарождения жизни занимала центральное место в античной греческой

философии. Согласно этой теории жизнь зарождается самопроизвольно из неживой

материи. Вера в это сохранялась до XIX столетия, пока опыты Луи Пастера не

разрушили ее окончательно. Однако после выхода книги «Происхождение видов и

возникновения дарвинизма» появилась необходимость в естественнонаучном

объяснении происхождения жизни.

Это привело к возрождению теории самозарождения. Новая версия получила

название теория химической эволюции. Одним из главных ее пропагандистов стал

биохимик-марксист Александр Опарин (1894-1980).

Он изложил свои идеи в книге «Происхождение жизни», опубликованной в

Советском Союзе в 1924 году и переведенной на английский язык в 1938 году.

Теорию Опарина горячо поддержал кембриджский профессор Хэлдейн (J.B.S.

Haldane), воинствующий атеист, многолетний главный редактор коммунистической

газеты Дейли Уоркер. Хэлдейн открыл полемику по проблеме происхождения жизни

в статье, опубликованной в Rationalist Annual в 1929 году.

В ней Хэлден выдвинул гипотезу о том, что на первобытной Земле скопились

огромные количества органических соединений, образовав то, что он назвал

горячим разбавленным бульоном (hot dilute soup; впоследствии прижилось

название первичный бульон или протобульон - primeval soup).

Современное двуединое понятие первобытного бульона и самозарождения жизни

исходит из теории Опарина-Хэлдейна о происхождении жизни.

Теория эта общепризнана, преподается в школах и колледжах.

1. Первобытная Земля имела разреженную (то есть лишенную кислорода)

атмосферу.

2. Когда на эту атмосферу стали воздействовать различные естественные

источники энергии - например, грозы и извержения вулканов - то при этом

начали самопроизвольно формироваться основные химические соединения,

необходимые для органической жизни.

3. С течением времени молекулы органических веществ накапливались в океанах,

пока не достигли консистенции горячего разбавленного бульона. Однако в

некоторых районах концентрация молекул, необходимых для зарождения жизни,

была особо высокой, и там образовались нуклеиновые кислоты и протеины.

4. Некоторые из этих молекул оказались способны к самовоспроизводству.

5. Взаимодействие между возникшими нуклеиновыми кислотами и протеинами в

конце концов привело к возникновению генетического кода.

6. В дальнейшем эти молекулы объединились, и появилась первая живая клетка.

7. Первые клетки были гетеротрофами, они не могли воспроизводить свои

компоненты самостоятельно и получали их из бульона. Но со временем многие

соединения стали исчезать из бульона, и клетки были вынуждены воспроизводить

их самостоятельно. Так клетки развивали собственный обмен веществ для

самостоятельного воспроизводства.

8. Благодаря процессу естественного отбора из этих первых клеток появились

все живые организмы, существующие на Земле.

Наибольшим успехом теории Опарина-Хэлдейна стал широко разрекламированный

эксперимент, проведенный в 1953 году американским аспирантом Стэнли Миллером.

Эксперимент Миллера

Чарльз Дарвин верил, что неживая материя может преобразоваться в живую с

помощью электричества - ведь еще на его деда, Эразма Дарвина, произвел

большое впечатление Франкенштейн, вышедший из-под пера Мэри Шелли. Мысль о

том, что пиротехнические упражнения с электричеством могут породить жизнь,

имела огромную притягательность; так что неудивителен огромный интерес к

эксперименту Стэнли Миллера, результаты которого были опубликованы в 1953

году.

Эксперимент Миллера, ставший поворотным пунктом в этой области, был предельно

прост. Аппарат состоял из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь.

В одну из колб помещено устройство, имитирующее грозовые эффекты - два

электрода, между которыми происходит разряд при напряжении около 60 тысяч

вольт; в другой колбе постоянно кипит вода. Затем аппарат заполняется

атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном,

водородом и аммиаком. Аппарат проработал неделю, после чего были исследованы

продукты реакции. В основном получилась вязкое месиво случайных соединений; в

растворе также было обнаружено некоторое количество органических веществ, в

том числе и простейшие аминокислоты - глицин (NH2CH2COOH) и аланин

(NH2CH(CH3)COOH).

Публикация данных эксперимента Миллера вызвала беспрецедентный интерес, и

вскоре многие другие ученые стали повторять этот эксперимент. При этом

обнаружилось, что видоизменение условий эксперимента дает возможность

получать небольшое количество других аминокислот. Однако повторить

эксперимент было сложно, и многие результаты были получены только после

множества безрезультатных попыток.

Сообщалось о том, что в процессе экспериментов возникли основные компоненты,

необходимые для жизни. Так, в широко распространенном учебнике биохимии

Ленинджера (Lehninger, 1970) говорится, что в ходе экспериментов были

получены представители всех важнейших типов молекул, имеющихся в клетках. Это

утверждение абсолютно неверно, так как из многих биохимических веществ,

имеющихся в клетках, только два подобны тем, что получены в экспериментах

типа миллеровских - это глицин и аланин. Но и они были представлены в очень

малых концентрациях. К тому же в ходе экспериментов ни разу не были получены

нуклеиновые кислоты, протеин, липид и полисахарид - более 90% веществ,

составляющих живую клетку.

Давайте рассмотрим претензии, предъявляемые к экспериментам, подобным

миллеровскому:

А. В этих экспериментах производится очень малое количество биохимических

веществ, и то при условии применения разреженной атмосферы. Такой атмосферы,

как считает современная геология, на древней Земле не существовало. Геологи

теперь склоняются к мнению, что атмосфера состояла из углекислого газа,

водяного пара, азота и малого количества водорода. Если такая смесь

помещалась в аппарат Миллера, никакие аминокислоты, кроме глицина, там не

образовывались. Сложные аминокислоты образуются в аппарате только в

присутствии метана. Но считается, что этот газ не присутствовал в атмосфере

древней Земли в существенных количествах.

Б. Даже если допустить, что атмосфера была богата метаном, то все же кажется

маловероятным, что первобытный бульон образовался в океанах. Этот вывод

следует из вычисления количества энергии, необходимого, чтобы вывести

беспорядочные химические процессы из равновесного состояния, при котором

концентрация органических веществ в громадных океанических массах была

ничтожно мала.

В. Даже если в первобытной атмосфере и образовывались органические вещества,

то они наверняка быстро разрушались под воздействием интенсивного

ультрафиолетового излучения Солнца, причем задолго до того, как смогли бы

соединиться в более сложные молекулы, и уж тем более до того, как смогли бы

попасть в океаны.

Г. Предполагается, что в первобытной атмосфере должны были образоваться

цианистый водород ( HCN) и формальдегид (HCHO). Но в таком случае они должны

были быстро вступить в реакцию с некоторыми другими органическими

соединениями, превращая их в смолы и слизи. Далее предполагается, что

формальдегид мог полимеризоваться, при этом образовывались сахара, возможно -

рибоза, углеводная составляющая нуклеиновой кислоты. Хотя это и не исключено,

но непритязательность и простоту этой идеи омрачают несколько проблем: (1)

если бы образовывалась рибоза, то она находилась бы в смеси с огромным

количеством других сахаров, и тогда ее было бы невозможно выделить; (2) даже

если бы она и образовалась, то представляла бы собой равномерную смесь

правосторонних (D-) и левосторонних (L-) форм. Поскольку нуклеиновые кислоты

содержат только D-форму, как она могла выделиться из смеси? (3) формальдегид

действительно может образовывать сахароподобные молекулы, но эти сахара

быстро реагируют с избытком формальдегида, образуя карамель и вновь

превращаясь в липкое месиво.

Д. Даже если на первобытной Земле образовывались молекулы органических

веществ, как они могли выделиться, очиститься от примесей настолько, чтобы

участвовать в дальнейшем синтезе? Современных студентов-химиков учат, что

даже если исходные материалы чисты, то тем не менее синтезировать более

сложные вещества чрезвычайно тяжело.

Е. В огромном количестве экспериментов, подобных миллеровскому, не

образовывалось сколь-либо существенных количеств протеиновых аминокислот, не

говоря уже о более сложных веществах - тирозине, триптофане и фенилаланине,

жизненно необходимых для образования энзимов. Фактически, большинство

аминокислот, обнаруженных в экспериментальном бульоне - например, аланин,

саркозин и диаминопропионовая кислота - вовсе не обнаружены среди протеинов!

Есть и другие, не менее существенные соображения, которые также в большинстве

случаев игнорируются сторонниками концепции химической эволюции.

Ж. Кроме того, все аминокислоты, образующиеся в экспериментальном бульоне,

представляют собой равномерные смеси правосторонней (D-) и левосторонней (L-)

форм. Жизнь попросту не может развиться из подобных смесей. Энзимы, например,

активны только потому, что состоят из цепочек исключительно L-типов - а без

энзимов невозможна никакая жизнь. До сих пор сторонники эволюции не могут

предложить какой-либо приемлемый механизм выделения из смеси только одного

типа энзимов.

З. Среда, предположительно существовавшая в первобытном бульоне, попросту

Страницы: 1, 2