Возникновение жизни на Земле.: Часть 2

Видео

Конспект

В XVII веке научное сообщество начало сомневаться в теории самозарождения жизни. Итальянский учёный Франческо Реди провёл знаменитый эксперимент с гниющим мясом, помещённым в закрытые и открытые сосуды. Его исследования доказали, что личинки мух появляются не самопроизвольно, а развиваются из яиц, отложенных взрослыми особями на поверхность крышки или ткани.

С изобретением микроскопа и открытием микроорганизмов учёные первоначально предполагали, что микробы могут возникать спонтанно. Однако эти представления были опровергнуты экспериментами Ладзаро Спалланцани, который показал, что в стерилизованных (прокипячённых и герметично закупоренных) питательных средах микроорганизмы не появляются. Эти исследования не только опровергли теорию самозарождения, но и заложили основы технологии консервирования.

Окончательное доказательство представил Луи Пастер, чьи опыты убедительно продемонстрировали, что микроорганизмы возникают только от других микроорганизмов, а не от какой-то мистической <<жизненной силы>>, якобы присутствующей в воздухе. Его работы поставили точку в многовековых спорах о самозарождении жизни.

1.jpeg Абиогенез представляет собой естественный процесс возникновения живого из неживого. Первым важным шагом в изучении этого явления стало экспериментальное подтверждение возможности синтеза органических соединений из неорганических веществ.

Органические вещества – это обширный класс углеродсодержащих соединений, за исключением карбидов, угольной кислоты, её солей (карбонатов), оксидов углерода и цианидов.

- В 1828 году Фридрих Вёлер впервые синтезировал мочевину из неорганических веществ.

- В период 1851-1854 годов Марселен Бертло осуществил синтез углеводородов, спиртов и липидов

- В 1864 году Александр Бутлеров открыл автокаталитическую реакцию образования сахаров из формальдегида.

Эти открытия заложили экспериментальную основу для изучения возможных путей возникновения жизни на Земле.

Научные исследования подтвердили возможность абиогенного синтеза простых органических соединений в различных условиях. В космическом пространстве такой синтез происходит в протопланетных облаках (дисках), состоящих из водорода, азота, угарного газа, цианистого водорода и других простых молекул, с участием железо-, никель- и кремнийсодержащих частиц в качестве катализаторов. Наличие органики в метеоритах и кометах свидетельствует, что молодая Земля уже с момента формирования могла содержать значительное количество органических соединений, а процесс их абиогенного синтеза продолжался и на самой планете.

Важными <<фабриками>> органики в космосе являются ледяные мантии, покрывающие частицы космической пыли. Состоящие преимущественно из водяного льда, метанола и аммиака, эти структуры под воздействием ультрафиолетового излучения производят аминокислоты и моносахариды, включая рибозу. На ранней Земле абиогенный синтез простых органических соединений мог происходить:

В атмосфере под действием электрических разрядов (эксперименты Миллера-Юри показали образование аминокислот из смеси H _2 , CH _4 , CO и NH_3 )

2.jpeg

В гидротермальных источниках (при 80-120°C с участием железо никелевых катализаторов из CO и HCN образуются гидрокси- и аминокислоты)

На поверхности сульфида цинка под УФ-излучением Особый интерес представляют щелочные гидротермальные системы типа <<Lost City>> (40-70°C), где в пористых минеральных структурах с полупроницаемыми стенками, напоминающих по размерам клетки, мог происходить синтез органики и зарождение первых протоклеточных систем (гипотеза Рассела).

Современные модели абиогенеза предполагают, что жизнь возникла в специфических условиях, где сочетались:

Минеральные полости-компартменты для концентрации органики.

Каталитически активные минеральные поверхности.

Устойчивые химические и энергетические градиенты.

Абиогенным путем относительно легко синтезируются углеводороды, альдегиды, спирты, карбоновые кислоты, сахара, аминокислоты и азотистые основания - ключевые "строительные блоки" жизни.