Экзамен Зачет Учебный год 2023 / Семинар 4, тема 4
.docxГалкина Анастасия Сергеевна
Юридический факультет МГУ, 201 группа
Дата семинара: 7 апреля 2018
Семинар 4, задание 4. Опишите концепцию абиогенного происхождения жизни.
Основной тезис сторонников абиогенетической теории может быть сформулирован простой формулой: «из неживого может возникнуть живое». До этого момента, в науке существовали различные подходы к тому, как понимать зарождение жизни, как оно произошло. Долгое время считалось, что возможно так называемое «самозарождение1».
Луи Пастер предполагал, что живое может возникать только из живого. Совершенно иной взгляд, обозначенный выше, предложили А. И. Опарин и Дж. Холдейн: несмотря на некоторые различия в их утверждения, в целом, их абиогенная концепция может быть рассмотрена как единая.
Опарин предположил, что жизнь является результатом спонтанно образующихся обособленных многомолекулярных систем - пробионтов2, которые были использовать из окружающей среды вещества и энергию. Так, по мере остывания Земли простые соединения удерживались, лёгкие газы улетучивались, а водяные пары конденсировались и образовывали водные пространства. В них, по мнению Опарина, накапливались некоторые органические вещества, образовывался так называемый «первичный бульон» (у Чарльза Дарвина существовала похожая формулировка «warm little pond with all sorts of ammonia, phosphoric salts, light, heat and etc3»), то есть такое водное пространство с высоким содержанием углеродосодержащих молекул. Однако возникновение жизни невозможно на молекулярном уровне, поскольку основа превращения из неживого в живое – белки (все формы жизни на земле являются белковыми). Белки принтягивают к себе молекулы воды, создавая коллоидные гидрофильные комплексы, которые могут образовывать отдельные капли, называемые коацерватными каплями. Все эти процессы происходили в рамках первично (восстановительной) атмосферы, состоявшей из первичных простых газов*
Теория Опарина безусловно заинтересовала научное сообщество, однако без экспериментальных доказательств она долго не могла обрести подтверждения. Именно поэтому эксперимент Миллера – Юри стал классическим примером подтверждения теории: используя смесь метана, угарного газа и молекулярного водорода, многочисленные электрические разряды и ультрафиолет, учёные уже через неделю смогли синтезировать более 10% углерода из метана, а в результате было получено более 20 аминокислот, сахара, липиды и иные предшественники нуклеиновых кислот4. Фактически, это подтвердило первую стадию перехода из простых химических молекул в более сложные молекулы, и в этом сама значимость данного эксперимента.
При этом сам по себе эксперимент имеет некоторые противоречивые результаты, в частности, оспаривается присутствие аммиака в первичной атмосфере земли (в то время как Юри и Миллер использовали этот газ в своём эксперименте). Более того, сами химические реакции, происходившие в этом «бульоне», не установлены5. Кроме того, предложено несколько альтернативных сценариев, которые могли привести к образованию первой клетки, начиная от ферментативной активности биохимической молекулы РНК и кончая простыми химическими процессами в океанских глубинах. Более того, подобные эксперименты не могут в точности нам сказать, как именно сформировалась жизнь, они лишь воспроизводят существовавшие условия и подтверждают некоторые положения6
Опыт Стенли Миллера впоследствии множество раз повторялся в других лабораториях, на других установках, с другими начальными условиями. Варьировался состав газов, электрическая искра заменялась ультрафиолетовым или инфракрасным излучением, высоким давлением и др. Во всех экспериментах было установлено, что органические вещества могут образовываться в природе спонтанно, в широком спектре начальных условий. К тому же, возникает ряд проблем, связанных с хиральной ассиметрией7.
Подводя итог, следует сказать, что абиогенная концепция происхождения жизни имеет под собой неплохие, в целом, подтверждённые основания, однако из-за неподтверждённости многих условий на молодой земле, воспроизведённых в эксперименте Миллера – Юри, не представляется возможным заявлять о точности всех положений и результатов.
Список необходимых терминов:
Восстановительная атмосфера -Химически активная защитная газовая среда, в которой при повышенной температуре металлическиеоксиды превращаются в металлы. Восстановительная атмосфера — относительный термин; она может бытьвосстановительной по отношению к одному оксиду, а по отношению к другому — нет. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО "Профессионал", НПО "Мир и семья"; Санкт-Петербург, 2003 г.)
Коацерваты - Капли или слои с большей концентрацией растворенного вещества, находящиеся в растворе этого жеполимера или биополимера. Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина.- М: Русский язык, 1998.
Голобиоз - методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.
Генобиоз - методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода
Первичный бульон - термин, введённый советским биологом Александром Ивановичем Опариным. В 1924году он выдвинул теорию о возникновении жизни на Земле через превращение, в ходе постепеннойхимической эволюции, молекул, содержащих углерод, в первичный бульон. Первичный бульон предположительно существовал в мелких водоёмах Земли 4 млрд. лет назад. Он состоял из аминокислот, полипептидов, азотистых оснований, нуклеотидов. Он образовался под воздействием электрических разрядов, высокой температуры и космического излучения.
Протоклетка - Гипотетический первичный организм (клетка), положивший начало всему современному разнообразиюжизни на Земле, содержавший, в частности, макромолекулы (пробелки и про-ДНК) и приобретшийспособность к самовоспроизводству (Источник: «Англорусский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд-во ВНИРО, 1995 г.)
Список использованной литературы:
Концепции современного естествознания, Брызгалина Е. В.
Stated clearly YouTube Channel, “What was the Miller-Urey Experiment (https://www.youtube.com/watch?v=NNijmxsKGbc)
Интернет-журнал “Naked Science”
Интернет-портал element.ru
Словарь dic.academic.ru
Интернет-портал «Биология онлайн»
1 https://naked-science.ru/article/nakedscience/sem-nauchnyh-teoriy-o
2 Концепции современного естествознания, Брызгалина Е. В., c. 109
3 https://www.youtube.com/watch?v=NNijmxsKGbc *все определения согласно сайту dic.academic даны в конце работы
4 https://naked-science.ru/article/nakedscience/sem-nauchnyh-teoriy-o
5 https://elementy.ru/trefil/21169/Eksperiment_MilleraYuri
6 https://www.youtube.com/watch?v=NNijmxsKGbc
7 http://biology-online.ru/blogs/strannyi-blog/hiralnaja-sterilnost-biosfery.html