ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Концепція природознавства
         

     

    Природничі науки

    "." Є щось неправдоподібне в динаміці еволюції людини, коли стрибають з гілки на гілку тварина, в короткий термін зумів стати двоногим, винайти кольоровий телевізор і навіть злітати в космос ".

    У самому -самому початку, коли ещe нічого не було ... так нічого й несталося. Для того щоб хоч щось сталося, повинно хоч що-небудьбути. Тому, звідки взялися дрібні частки, що не мають маси спокою,типу нейтрино, - невідомо, але саме такі частинки, стикаючись, втрачаючиенергію руху і об'єднуючись, до цих пір дають початок тому, що миназиваємо кварками, квантами, альфа;, бета і т.д. - частками, корпускулами ітак далі і тому подібне. У цих утворень теж іноді відсутній масаспокою, але вони значно спокійніше і вже вони є будівельнимматеріалом для елементів таблиці Менделєєва.

    Звідки взялися зірки, сонце, місяць, море, гори? Що було до нас і щобуде після? Що рухає життям на землі? Подібні питання виникають в душікожної людини. Вчені босновивают свої теорії накопичивши солідний науковийпотенціал знань і добре систематизувавши його. «Наукова картина світу»досить поширена серед сучасних людей, і саме ця точка зорутут буде розглянута.

    Проблема виникнення життя на Землі здавна не дає спокою багатьом. Зтих пір, як людина почала шукати відповіді на запитання, звідки походить все живеминуло багато років, і за весь цей час розглядалася безліч гіпотез іприпущень про зародження життя. Релігійна теорія, теоріясамозародження, теорія панспермії, теорія вічного існування життя ...
    Людство досі не може до кінця розгадати цю загадку. Заосновну теорію виникнення життя, тим не менше, приймається теорія,запропонована А. И. Опаріним в першій половині ХХ століття. Вона заснована наприпущенні про хімічну еволюцію, яка поступово переходить добіохімічної, а потім - до біологічної еволюції. Освіта клітинибуло складним явищем. Але воно і поклало початок розвитку життя івсьому її різноманіття. Отже, з чого ж усе починалося?

    Життя заповнює всі куточки нашої планети. Океани, моря, озера, річки,гори, рівнини, пустелі, навіть повітря населені живими істотами. Мільярдироків життя крокує по Землі як унікальна система, що самоорганізується. Воназнала періоди розквіту, історичних випробувань і важких криз, першніж досягла в наші дні свого чудового багатства. Сьогодні науцівідомо близько 4,5 млн. видів тварин і рослин. Передбачається, що завсю історію життя на Землі існувало близько 4,5 млрд. видів тварин ірослин.

    Як же з'явилися ці види? У всі чи епохи історії Землі рослинний ітваринний світ був таким, як зараз?

    Для науки очевидно, що сучасний тваринний і рослинний світявляє собою лише обкладинку тієї великої книги, яку вивчаєпалеонтологія. Скам'янілі останки що жили колись істот, якімістяться в земних пластах, записали історію своєї еволюції та її зв'язок ззмінами навколишнього середовища.

    З незапам'ятних часів походження життя було загадкою длялюдства. З моменту своєї появи завдяки праці людина починаєвиділятися серед інших живих істот. Але здатність ставити собіпитання «звідки ми?» людина отримує порівняно недавно - 7-8 тис. роківтому, на початку нового кам'яного віку (неоліту). Перші примітивні формивіри в нереальні, надприродні або божественні сили, які існуваливже 35-40 тис. років тому, розширюються і зміцнюються. Людина розуміє, щовона смертна, що одні народжуються, а інші вмирають, що він створює знаряддяпраці, обробляє землю і отримує її плоди. А що ж лежить в основіза все, хто первосоздатель, хто створив землю і небо, тварин і рослини,повітря і воду, день і ніч, і, нарешті, самої людини?

    Першим виникло уявлення про створення світу як про «творчому акті»бога, і цей міф лежить в основі всіх релігій. У Біблії сказано: «На початку
    Бог створив небо і землю »; на четвертий день Бог розпоряджається:« Такзробить вода рясне безліч морського гадів, і птаство, що літаютьнад землею в небесному просторі ». Друга частина творіння: "І створив Бог
    Людини за своїм образом і подобою ». І нарешті: «Господь Бог створивжінку з ребра, яке взяв від людини, і привів її до людини »(Буття,
    1:2-31; 2:21-22).

    Як збірник різних за часом написання і за змістом творівдавньоєврейської культури Біблія (її найдавніша частина відома з IX ст. дон.е.) запозичила уявлення про створення світу з древневавілонскіх ідавньоєгипетських міфів. Ці міфи - продукт чистого фантастики і містицизму,але вони показують нам, якими були давні уявлення про походженнясвіту. Втім, вони панували умами людей впродовж тисячоліть;багато хто вірить в них навіть і сьогодні.

    Давньогрецькі філософи Милетской школи (VIII-VI ст. до н.е.)брали ідею виникнення живих істот з води або з різнихвологих або гниючих матеріалів, що було результатом безпосередньоговпливу вавілонської культури. Але ще Фалес (624-547 рр.. До н.е.) заперечувавміфологічні уявлення і створив стихійно-матеріалістичнесвітогляд з елементами діалектики. Згідно Фалесу і йогопослідовникам, виникнення живих істот з води відбулося без будь -якого втручання духовних сил; життя є властивість матерії.

    Яскраве матеріалістичний розвиток ідеї самозорожденія живих істотздійснюється пізніше в працях Демокріта (460-370 рр.. до н.е.) і Епікура
    (341-270 рр.. До н.е.). На думку цих філософів, виникнення живихістот - природний процес, результат природних сил, а не «актатворіння »зовнішніх сил.

    Арістотель (384-322 рр. до н. е.) визнавав бога за вищу форму іперводвигатель. Відповідно до Аристотеля, організми можуть походити відорганізмів, але разом з тим можуть виникати і від неживої матерії. Вінвважає, що матерія лише пасивне начало, можливість, яка можездійснитися тільки через певну форму. Буття містить внутрішнюмета розвитку (ентелехії). За Арістотелем, саме Ентелехія якцілеспрямована внутрішня сутність вдихає життя в матерію. Погляди
    Аристотеля майже на 2000 років визначають долю ідеї про самозародження життя.

    Тільки в середині XVII ст. тосканський лікар Франческо Реді (1626-1698)робить перші досліди по самозародження. У 1668 р. він довів, щобілі черв'яки, які зустрічаються в м'ясі, є личинками мух; якщо м'ясоабо рибу закрити, поки вони свіжі, і запобігти доступ мух, то вони, хочаі згниють, але не справлять черв'яків.

    Сьогодні досліди Реді виглядають наївними, але вони були першимипрорив фронту містичних уявлень про формування живих істот.

    Майже через 200 років після Реді в 1862 р. великий французький вчений Луї
    Пастер (1822-1895) публікує свої спостереження з проблеми довільногосамозародження. Він доводить, що раптове виникнення ( «спонтаннесамозародження ») мікробів в різних видах гниючих настоянок або екстрактівне є виникнення життя. Гниття і бродіння - це результатжиттєдіяльності мікроорганізмів, чиї зародки внесені ззовні. Мікроби --складно влаштовані організми і можуть робити собі подібні істоти, тоє живе походить від живого. Як учений, який довіряє тількирезультатами наукових дослідів, Пастер не робить глибоких висновків пропоходження життя. Проте його дослідження остаточно зруйнували віковізабобони про спонтанне самозародження.

    Крах вчення про самозародження призвело деяких відомий вчений додумки, що життя ніколи не виникала, а, як матерія або енергія,існувала вічно. Згідно з цим поданням, «зародки життя» блукаютьв космічному просторі до тих пір, поки не потрапляють на відповідну посвоїх умов планету - там вони і дають початок біологічної еволюції. Цюідею, висловлену ще у V ст. до н.е. грецьким філософом Анаксагор,підтримували Герман ван Гельмгольц (1821-1894) і Вільям Томсон (пізнішелорд Кельвін; 1824-1907).

    Гельмгольц говорив, що у Всесвіті має існувати багато іншихсвітів, що несуть життя, які час від часу руйнуються при зіткненніз іншими космічними тілами, а їх уламки з живими рослинами і тваринамирозсіюються в просторі.

    Ця ідея була ретельно розроблена в 1908 р. шведським хіміків Сванте
    Арреніус (1859-1927), який назвав свою теорію панспермії. Розвиваючиідеї Гельмгольца та Кельвіна, він висловив кілька власних міркувань,припустивши, що бактеріальні спори і віруси можуть уноситься з планети,де вони існували, під дією електростатичних сил, а потімпереміщатися в космічний простір під тиском світла зірок. Перебуваючив космічному просторі, спору може осісти на частку пилу; збільшившитим самим свою масу і подолавши тиск світла, вона може потрапити воколиці найближчої зірки і бужет захоплена однією з планет цієї зірки.
    Таким чином, жива матерія здатна переноситися з планети на планету, зоднієї зоряної системи в іншу.

    У другій половині XIX ст. також висловлюється припущення, що життявиникла в первинному океані з неорганічної речовини внаслідокприродного процесу.

    3 травня 1924 на зборах Російського ботанічного товариства молодийрадянський вчений А. І. Опарін з нової точки зору розглянув проблемувиникнення життя. Його доповідь «Про виникнення життя» став ізходнойточкою нового погляду на вічну проблему «звідки ми прийшли?». П'ять роківспусля незалежно від Опаріна подібні ідеї були розвинуті англійським вченим
    Дж. Голдейн. Спільним у поглядах Опаріна і Холдейна є спробапояснити виникнення життя в результаті хімічної еволюції на первинній
    Землі. Обидва вони підкреслюють величезну роль первинного океану як величезноїхімічної лабораторії, в якій утворився «первинний бульйон», а крімтого, і роль ензимів - органічних молекул, які багато разів прискорюютьнормальний хід хімічних процесів. На додаток до цього Голдейн впершевисловлює ідею, що первинна атмосфера на Землі, «імовірно, містиладуже мало або взагалі не містила кисню ».

    В 1952 р. Гарольд Юри (1893-1981) самостійно прийшов до висновку, щоатмосфера молодої Землі мала відновлений характер, тобто дозавершення процесу формування Земля мала сильно відновленуатмосферу, так як її основними складовими були водень і повністювідновлені форми вуглецю, азоту і кисню: метан, аміак і париводи. Гравітаційне поле Землі не могло утримати легкий водень, - і вінпоступово зник в космічний простір. Вторинним наслідкомвтрати вільного водню було поступове окислення метану до діоксидувуглецю, а аміаку - до газоподібного азоту, які через певнийчас перетворили атмосферу з відновлювальної в окисну. Юріприпускав, що саме в період випаровування водню, коли атмосфераперебувала у проміжному окисно-відновного стані, на
    Землі могло утворитися в великих кількостях складне органічнеречовина. За його оцінками, океан, очевидно, представляв тоді собоюоднопроцентний розчин органічних сполук. У результаті виникло життяв її самої примітивній формі.

    Перше необхідна умова виникнення життя має общекосміческійхарактер. Воно пов'язане з єдиною хімічної основою Всесвіту. Життярозвивається на цій єдиній основі, що відображає як кількісні, так іякісні особливості окремих хімічних еелементов. Це припущенняприводить до висновку, що на будь-якій планеті у Всесвіті, яка схожа нанашу за масою і розташуванню відносно центральної зірки, можевиникнути життя. «Згідно з уявленнями видатного американського астронома
    Х. Шеплі, у Всесвіті є 108 космічних тіл (планет або зірок -ліліпутів), на яких може виникнути і існувати життя ». [1]

    Головна умова виникнення життя має планетарну причину івизначається масою планети, то є життя, подібна до земної, моглавиникнути і розвинутися на планеті, маса якої має чітко визначенувеличину. Якщо маса планети більше ніж 1/20 маси Сонця, на нійпочинаються інтенсивні ядерні реакції, що підвищує її температуру, і вонасвітиться, як зірка.

    З планет Сонячної системи окрім Землі відповідну масу мають Венера і
    Марс, але там відсутні інші умови.

    Особливо важливою умовою виникнення життя є наявність води.
    Значення води для життя виключно. Це обумовлено її спеціфіескімітермічними особливостями: величезною теплоємність, слабкоютеплопровідністю, розширенням при замерзанні, гарними властивостями якрозчинника та ін Ці особливості обумовлюють кругообіг води в природі,який відіграє дуже важливу роль в геологічній історії Землі.

    Зараз є досить цікаві відомості про наявність органічнихсполук у Всесвіті. Джерела цих відомостей - природні посланцікосмосу на Землю, метеорити.

    Метеорити - це малі космічні тіла, які падають на Землю. Вониє осколками астероїдів. Маса астероїдів зазвичай перевищує 50 кг. Заскладу розрізняють кам'яні, залізні і железнокаменние метеорити. Заособливостям структури й наявності сферичних утворень (Хондрит) деякікам'яні метеорити називаються хондрити. Особливий інтерес представляютьвуглисті хондрити, які становлять 5% від загального числа метеоритів,щорічно падають на поверхню Землі.

    Цьому є дві причини:

    . ймовірність того, що при їх вивченні будуть отримані дані про добіологіческой еволюції органічних молекул;

    . неясність походження ряду елементів їх структури - до останнього часу деякі дослідники вважали мінеральні утворення в хондрити фосфатізірованнимі мікроорганізмами.

    Ці цікаві об'єкти являють собою не зазнали істотнихзмін «уламки протосонячній туманності». Вони вважаються первинними,оскільки утворилися одночасно з Сонячною системою. Метеорити занадтомалі, щоб мати власну атмосферу, але за відносним змістомнелетучих елементів вуглисті хондрити вельми схожі з Сонцем. Їхмінеральний склад свідчить про те, що вони сформувалися при низькійтемпературі і дії високих температур ніколи не піддавалися. Вонимістять до 20% води (зв'язаної у вигляді гідратів мінералів) і до 10%органічної речовини.

    При дослідженні двох метеоритів - перший впав у 1950 році біля Морі
    (шт. Кентуккі, США), а другий - у Мерчісона (шт. Вікторія, Австралія) в
    1969 році - в їх складі виявлені окремі амінокислоти - будівельнийматеріал білків у живих організмах. У метеориті Мерчісон відкриті і жирнікислоти, з яких побудовані жири в живих тканинах.

    З амінокислот ідентифіковані глутамінова кислота, пролін, гліцин,саркозін, аланін, валін і 2-метілаланін, а з жирних кислот - 17 видів.

    Жирні кислоти земних організмів мають парна кількість вуглецевихатомів тоді як жирні кислоти з непарним кількістю атомів вуглецюне характерні для живих тканин на Землі. При хімічних реакціях, якіздійснюються без участі живих істот або речовин біогенногопоходження, утворюється приблизно рівну кількість жирних кислот зпарних і непарних кількістю атомів вуглецю. Те ж показують ірезультати аналізу метеорита Мерчісон.

    Є переконливі свідчення на користь того, що амінокислоти івуглеводневі сполуки в метеориті Мерчісон мають явно ендогеннепоходження і не є результатом зовнішнього забруднення:

    . переважання гліцину над іншими амінокислотами;

    . позитивні величини показника 13С;

    . наявність амінокислот, які невластиві білків.
    У період з 1968 по 1970 рр.. за допомогою радіоспектрометріі були відкритіорганічні молекули у міжзоряному просторі, що, безумовно,поповнило наші знання про органічної хімії Всесвіту. Були опублікованіперші повідомлення про відкриття води, формальдегіду та аміаку в окремихобластях нашої Галактики.
    гідроксил ОН, формальдегід Н2СО і окис вуглецю СО - саміпоширені молекули в міжзоряного середовища. Вони виявляються всюди в
    Галактиці, тоді як в окремих міжзоряних областях зустрічаються й іншіз'єднання. У нашій Галактиці існує близько 3000 таких туманностей,щільність яких більше щільності міжзоряного середовища; молекули тутвиникають частіше. Атоми вуглецю відіграють головну роль в освітіорганічних молекул, які мають у живих організмах основне значення.
    При такому положенні метушняікновеніе життя виглядає неминучим. Утуманностях космічного простору вже при утворенні зірок і планетвиникають молекули, які приводять до формування більш складних молекуламінокислот, жирних кислот, пуринів, піримідинів та інших головних складовихелементів життя.

    Теорія хімічної еволюції - сучасна теорія походження життя --також спирається на ідею самозародження. Однак, в основі її лежить нераптове виникнення живих істот на Землі, а утворення хімічнихз'єднань і систем, які складають живу матерію. Вона розглядаєхімію прадавньої Землі, перш за все хімічні реакції, що протікали впримітивної атмосфері і в поверхневому шарі води, де, по всійймовірно, концентрувалися легкі еелементи, що складають основу живоїматерії, і поглиналося величезну кількість сонячної енергії. Ця теоріянамагається відповісти на питання: яким чином в ту далеку епоху моглимимовільно виникнути і сформуватися в живу систему органічніз'єднання?

    Більшість сучасних спеціалістів переконані, що виникнення життяв умовах первинної Землі є природний результат еволюції матерії.
    Це переконання базується на доведеному єдності хімічної основи життя,побудованій з декількох простих і самих розповсюджених у Всесвітіатомів.

    Виключне морфологічне різноманіття життя (мікроорганізми,рослини, тварини) здійснюється на досить одноманітнобіохімічної основі: нуклеїнові кислоти, білки, вуглеводи, жири татрохи більш рідкісних сполук типу фосфатів.

    Основні хімічні елементи, з яких посторена життя, - цевуглець, водень, кисень, азот, сірка і фосфор. Очевидно, організмивикористовують для своєї будови найпростіші і найбільш поширені в
    Всесвіту елементи, що обумовлено самою природою цих елементів.
    Наприклад, атоми водню, вуглецю, кисню та азоту мають невеликірозміри і здатні утворювати стійкі з'єднання з двох-ітриразовими зв'язками, що підвищує їх реакційну здатність. Освітаскладних полімерів, без яких виникнення і розвиток життя взагалінеможливі, пов'язане зі специфічними хімічними особливостями вуглецю.

    Інші два біогенних елементи - сірка і фосфор - присутні ввідносно малих кількостях, але їх роль для життя особливо важлива.
    Хімічні властивості цих елементів також дають можливість утвореннякратних хімічних зв'язків. Сірка входить до складу білків, а фосфор --складова частина нуклеїнових кислот.

    Крім цих шести основних хімічних елементів у постороеніі організмівв малих кількостях беруть участь натрій, калій, магній, кальцій, хлор, а такожмікроелементи: залізо, марганець, кобальт, мідь, цинк і невеликі слідиалюмінію, бору, ванадію, йоду і молібдену. Слід відзначити і деяківиключно рідкісні атоми, які зустрічаються випадково і в незначнихкількостях.

    Отже, хімічна основа життя урізноманітнюється ще 15хімічними елементами, які разом з шістьма основними біогеннимиелементами беруть участь у різних співвідношеннях у будові і здійсненніфункцій живих організмів. Цей факт особливо показовий у двох відносинах:
    1) як доказ єдності походження життя і 2) в тому, що самажиття, що є результатом самоорганізації матерії, включила в еволюціюбіологічних макромолекул не тільки всі найпоширеніші елементи,але і всі атоми, які особливо придатні для здійснення життєвихфункцій (наприклад, фосфор, залізо, йод і ін.) Як зазначає радянськийвчений М. Камшілов, «для здійснення функцій житті важливі хімічнівластивості її атомів, до яких, зокрема, відносяться квантовіособливості ». Не тільки структура, обмін речовин, але навіть і механічнідії живих організмів залежать від складових їх молекул. Це, однак,не означає, що життя може бути зведена просто до хімічнихзакономірностям.

    Життя - одне з найскладніших, якщо не саме складне явище природи. Длянеї особливо характерні обмін речовин і відтворення, а особливостібільш високих рівнів її самоорганізації обумовлені будовою нижчихрівнів.

    Сучасна теорія походження життя заснована на ідеї про те, щобіологічні молекули могли виникнути в далекому геологічному минуломунеорганічним шляхом. Складну хімічну еволюцію зазвичай виражають такийузагальненою схемою: атоми (прості з'єднання (прості біоорганічніз'єднання (макромолекули (організовані системи. Початок цієї еволюціїпокладено нуклеосинтезу в Сонячній системі, коли утворилися основніелементи, у тому числі і біогенні. Початковий стан - нуклеосинтез --швидко переходить в процес утворення різних за складністю хімічнихз'єднань. Цей процес протікає в умовах первинної Землі з усенаростаючою складністю, обумовленої общекосміческімі і конкретнимипланетарними передумовами.

    Здавна було відомо, що хіміки можуть синтезувати органічніречовини, але ідея постановки окремих дослідів з синтезу органічнихречовин шляхом відтворення умов первинної Землі уявлялося неменш фантастичною, ніж багато гіпотез. Зрозуміло, ніхто не вважає, щоможна точно відтворити умови гігантської природної хімічноїлабораторії, якою була Земля 4,5 - 5 млрд. років тому. Мова йде проприблизному моделюванні теоретично передбачуваних умов первинної
    Землі: безкисневому атмосфера, наявність вихідних хімічних сполук:метану, води, аміаку та джерела (джерел) енергії.

    Перший цілеспрямований досвід з синтезу органічних молекул, придатнихдля розвитку життя, з передбачуваних вихідних компонентів ранньої земноїатмосфери був проведений В. Гротом і Х. Зюсом в 1938 році. Після опроміненняультрафіолетовими променями газової суміші СО2 і Н2О вони отримали формальдегіді гліоксал. На думку Грота і Зюсс, результати цих дослідів пояснюютьосвіта деяких органічних сполук, «які, ймовірно, булинеобхідною передумовою еволюції органічного життя ».

    Пізніше У. Харрісон, М. Кальвін та інші (1951) піддаютьекспериментальної перевірки ідеї Опаріна і Холдейна. Вони опромінювали (--частинками водні розчини, що містять іони двовалентного заліза, якіперебували в рівновазі з газовою сумішшю двоокису вуглецю та водню.
    Отримані формальдегід, мурашина і бурштинова кислоти. У 1953 році Стенлі
    Міллер, аспірант-астрофізик знаменитого Г. Юри в університеті Чикагопроводить досвід, який пізніше був названий класичним. Газова суміш метану,аміаку, водяної пари і водню (доступу вільного кисню в колбу НЕбуло) піддавалася Міллером впливу сильних електричних розрядів, прицьому виходили амінокислоти, цукру і ряд інших органічних сполук.
    Величезне значення досвіду Міллера полягає в доведенні можливостінеорганічного шляху утворення белковоподобних молекул в умовахпервинної Землі.

    Досвід Міллера збагатив науку і послужив сильним поштовхом до новихдослідженням. Т. Павловська та А. Паскінскій в Інституті біохімії АН СРСРсвоїми дослідами і термодинамічними розрахунками довели можливістьутворення складних органічних речовин в умовах первинної Землі.
    А. Уілсон, додаючи сірку до вихідної суміші Міллера, отримав великіполімерні молекули з 20 і більш атомами вуглецю. С. Поннамперумавикористовував у дослідах ультрафіолетову лампу як джерело енергії - адже вумовах молодої Землі ультрафіолетове випромінювання давало основну енергію.
    Поннамперума зумів отримати не тільки амінокислоти і пурину (будівельніблоки відповідно для білків і нуклеїнових кислот), а й синтезувавці молекули в полімери. С. Фокс з Інституту молекулярної еволюції в Майамісинтезував майже всі амінокислоти, без яких життя було б неможливе.
    Фокс «зварив» з амінокислот так звані «термічні протеноіди»,близькі по складу до білків. При цьому протеноіди перетворилися наприготованому Фоксом бульйоні в тонкі краплі, подібні коацерватами Опаріна.
    Саме з таких утворень почалася, згідно Опарін, життя на Землі.

    Список експериментальних досліджень дуже великий. Основні їхрезультати показують, що хімічна еволюція не плід дозвільної розуму, азакономірний природний процес, який закладає основи життя.

    Перші перешкоди, які зустрілися на шляху розвитку органічнихмолекул, це нові умови на молодий Землі. Поряд з впливом космічнихфакторів (життя від свого виникнення до теперішнього часу щевідгукується на сонячні бурі!) з'являються нові специфічні планетарніфактори: розвиток літосфери, атмосфери і гідросфери.

    Це було не тільки простим перешкодою перед ранньої еволюцією; життясама створила область свого існування - біосферу. Деякі фахівціправомірно вважають, що родоначальником життя був не перший організм, аперший біосфера. «Життя не є зовні випадкове явище на земнійповерхні, - пише видатний радянський вчений академік В. І. Вернадський. - Вонанайтіснішим чином пов'язана з будовою земної кори, втручається в їїмеханізм і виконує функції найбільшого значення в цьому механізмі ». Усвоєї мілліардолетней історії організми пов'язані складною ланцюгомвзаємодії між собою і в той же час як ціле і як окреміодиниці знаходяться в тісній взаємодії з Землею: земною поверхнею,водними басейнами, повітрям. З моменту свого виникнення живіорганізми починають грати виключно важливу і різноманітнугеологічну роль. Вони виступають не лише як великі конструктори, а йяк чудові двигуни та регулятори ряду складних геологічних ігеохімічних процесів.

    Земля як окрема планета утворилася на першому, космічному, етапіхімічної еволюції. На ньому створюється перший рівень організації в складнійсистемі Землі. Цей етап тривав близько одного мільярда років. Другийетап тісно пов'язаний з космічним, від якого його важко відокремити. На початкуцього етапу (перші 100 мільйонів років) Земля утворює більше 80% своєїмаси. Цей етап не просто час, а в повному розумінні слова знаменнаепоха, коли утворюються перші мінерали, перший шари і формуєтьсямакроструктура планети з її геосферами.

    Отже, земна кора уже тверда, але все ще тонка і схильнарозм'якшення в окремих областях внаслідок тектонічних напруг. Вонаскладається головним чином з сполук кремнію, алюмінію, заліза, кальцію,магнію, натрію, калію, а також ряду малозначущих сполук, в тому числі іорганічних речовин. У мантії під корою внаслідок гравітаційногоподілу накопичуються преімщественно силікати заліза і магнію.

    Роль земної кори для молекулярної еволюції дуже велика. З неїорганізми черпають метали та інші неорганічні й органічнікомпоненти, необхідні для побудови тіла та обміну речовин.

    Земна кора дає опору життя, але її колискою стають перші воднібасейни. Справді, існують деякі гіпотези, згідно з якимижиття виникло не в водному басейні, а на земній поверхні в пилу,утвореної мікрометеорітним «дощем».

    Життя, така, як ми її знаємо, не могла виникнути без вільної води.
    Для живої матерії необхідна саме вільна, а не пов'язана в гідративода або лід, які виявляються в метеоритах або на жругіх планетах.

    Наявність води в тілах організмів вказує на її величезне значення дляжиттєвих процесів. Нижчі організми містять 95-99% води, а вищі - 75 -
    80%. При зменшенні її кількості до певного рівня наступає смерть.

    Важко описати стан гідросфери в першу 100-200 мільйонів роківіснування Землі. На думку багатьох, на молодий Землі було близько однієїдесятий маси води, що міститься в сучасному океані. Решта дев'ятьдесятий утворилися пізніше за рахунок дегазації внутрішніх частин Землі.
    Саме в результаті виділення газу і пари з мантії сформувалисягідросфера та атмосфера. У речовині мантії міститься 0,5% води, але навіть 10%цієї кількості достатньо для утворення всього сьогоднішнього обсягуокеану. Ймовірно, океанська вода з самого початку була солоною. Придегазації речовини мантії води наситились аніонами хлору, брому та іншихелементів, а також СО2, H2S, SO2. Це створювало легкий кислотний характерпраокеану, який нейтралізували за рахунок лужних компонентів, що викликаютьсядощами з базальтової кори і виносилися річками в океан. Це катіонинатрію, магнію, кальцію, калію та інших елементів.

    Рання еволюція гідросфери (океани, моря, континентальні басейни)протікала при відсутності газоподібного кисню. У цих умовах і принаявності безкисневої атмосфери могли виникнути тільки анаеробніорганізми.

    океанологи встановили, що органічна речовина зустрічається взваженому стані у вигляді окремих часток набагато частіше, ніж вважалосяраніше. Вважають, що основну роль у формуванні таких скупченьорганічних речовин грає утворення піни в океані. Органічніречовини утворюють тонку мономолекулярного плівку на поверхні океану,що руйнується хвилями. Збиті цими хвилями вони набуваютьсферичну форму і знову падають у воду, при цьому вони можуть зануритися надеяку глибину і зберігатися там у вигляді дрібних коацерватних крапель.

    Коацерватную гіпотезу розвинув в 1924 році Опарін. Коацервація - цемимовільне поділ водного розчину полімерів на фази з різноюїх концентрацією. Коацерватние краплі мають високу концентрацію полімерів.
    Частина цих крапель поглинали із середовища низькомолекулярні з'єднання:амінокислоти, глюкозу, примітивні каталізатори. Взаємодіямолекулярного субстрату і каталізаторів вже означало виникненнянайпростішого метаболізму всередині протобіонтов ( «протобіонти» за термінологією
    Опаріна - перший білкові структури). Володіли метаболізмом краплівключали в себе з навколишнього середовища нові з'єднання і збільшувалися вобсязі. Коли коацервати досягали розміру, максимально допустимого вданих фізичних умовах, вони розпадалися на більш дрібні крапельки,наприклад, під дією хвиль. Дрібні крапельки знову продовжували зростати іпотім утворювати нові покоління коацерватів.

    Поступове ускладнення протобіонтов здійснювалося відбором такихкоацерватних крапель, які мали перевагу в кращому використанніречовини і енергії середовища. Відбір як основна причина вдосконаленнякоацерватів до первинних живих істот - центральне положення в гіпотезі
    Опаріна.

    Процес концентрації органічних речовин може відбуватися привідливах, випаровуванні води в легенях, а також при хвилюванні (як зазначеновище). Наукові дані все більше підтверджують, що життя виникло не ввідкритому океані, а в шельфовій зоні моря чи в легенях, де були найбільшсприятливі умови для концентрації органічних молекул і освітискладних макромолекулярних систем.

    Біохімічна еволюція починається з моменту утворення земної кори, тоє близько 4,5 млрд. років тому. Її коріння йде в ранній космічний етапхімічної еволюції. Знахідки найдавніших молекулярних копалин віком
    3,5-3,8 млрд. років показують, що біохімічна еволюція, що привела доутворення першого клітини, тривала близько мільярда років. Освітаклітини і було найважчим на цьому довгому шляху.

    Як вже зазначалося, початковий матеріал для біохімічної еволюції бувзаготовлений раніше, на космічному етапі розвитку і на початку формуванняпервинних літосфери, гідросфери та атмосфери. Для цього було доситьджерел енергії: сонячне випромінювання, теплова енергія земних надр,високоенергетична радіація, електричні розряди (блискавки і грім, приякій виникають сильні ударні хвилі). Ймовірно, тоді ж і виниклиоснови природного добору важливих біохімічних молекул.

    Наявні кількість хімічних елементів і наявність потужних джереленергії призводять до утворення величезної кількості молекул. Шляхомконденсації (концентрації) цих простих молекул (метан, аміак, вод а ін)утворюються основні біохімічні молекули: деякі амінокислоти,що є основою білків; деякі органічні підстави, такі, якаденін, які є компонентами нуклеїнових кислот; деякі цукру,наприклад рибоза, і їх фосфати; прості азотовмісні молекули, наприкладпорфірини, які є важливим компонентом ферментів (ензимів) тощо
    На наступному етапі відбувається укрупнення молекул і формування складнихмакромолекул, найважливіших компонентів так званого «первинного бульйону», вякому відбувається полімеризація і зв'язування низькомолекулярних сполукв високомолекулярні. Такі складні макромолекулярні з'єднання,звані пробіонтамі, мають відкриту просторову структуру, щозабезпечує їх зростання, а також поділ на дочірні утворення піддією механічних сил. На цьому етапі, коли виникають біологічніполімери, мабуть, з'явився і механізм ідентичного відтворення
    (реплікація), який є основною рисою життя.

    Встановлено, що здатність до самовідтворення живих організмівзаснована на реплікації нуклеїнових кислот, при якій відбувається не тількиутворення нових молекул, але й їх розділення. Добіологіческій частохімічний етап переходить в етап самоорганізації, на якій виникаютьсамовідтворюються складні молекулярні комплекси. Ці макромолекулярнікомплекси дають початок життя. Кордон між двома етапами - етапом чистохімічної еволюції і етапом самоорганізації біологічних макромолекул --досить умовна і не фіксована в часі.

    Як вважає Опарін, з появою самовідтворення органічнихмолекул розпочалася біологічна еволюція. При цьому відбулося об'єднаннядвох важливих властивостей: здатності до самовідтворення полінуклеотідов ікаталітичної активності поліпептидів. Найкращі перспективи зберегтися впредбіологічною відборі мали ці ультрамолекулярние системи, в якихобмін речовин поєднувався із здатністю до самовідтворення.

    На цьому етапі еволюційні процеси призвели до утворення нового типувзаємозв'язку, необхідного для подальшого розвитку та відтворення. Щобусвідомити значення цього типу зв'язку в природі, необхідно ввести два основнихпоняття - інформація та інструкція: інструкція «від кого» та інформація «длякого ». Необхідно сказати кілька слів про інформації.

    Сучасна теорія інформації розглядає проблему переробкиінформації, а не її «виробництва». Інформація повинна передаватися в строгопевній формі. Вона може бути записана відповідним кодом і припередачі по каналах супроводжується шумом, який необхіднофільтрувати в приймальному пристрої. Сучасна теорія інформації,грунтуючись на даних палеонтології, геології, фізики, вважає, щонаростання структурної складності та інформаційної насиченості єнайважливіша риса еволюційного прогресу.

    «Від кого» і «для кого»? Ці два питання стосуються взаємодіїнуклеїнових кислот і білків як найважливіших компонентів життя. У своїй книзіпро хімічну еволюцію М. Кальвін зазначає, що існуючий в данийчас набір компонентів білка був визначений на самому початку еволюціївихідним набором амінокислот. Цей набір амінокислот у білку обумовленийпевною послідовністю в будові нуклеїнових кислот. Нуклеїновікислоти і білки виконують три виключно важливі функції:самовідтворення, збереження наследс

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !