Доклад выполнила Туманова Анна, гр. 311, II курс
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет
Санкт-Петербург
2002
С общепланетарной точки зрения жизнь следует рассматривать как способ стабилизации существующих на планете геохимических циклов.
Что же касается происхождения жизни на Земле, то обычно проблему, ещё со времён Геккеля, сводят к чисто химической задаче: как синтезировать сложные органические макромолекулы (белки и нуклеиновые кислоты) из простых (метана, аммиака, сероводорода и пр.), которые составляли первичную атмосферу Земли. Следует честно признать, что даже эта, в общем-то техническая, задача чрезвычайно далека от своего разрешения. В 20-ые годы А. И. Опарин и Дж. Холдейн экспериментально показали, что в растворах высокомолекулярных органических соединений могут возникать зоны повышенной их концентрации – коацерватные капли, которые в определённом смысле ведут себя подобно живым объектам: самопроизвольно растут, делятся и обмениваются веществом с окружающей их жидкостью через уплотненную поверхность раздела. Затем, в 1953 г., С. Миллер воспроизвёл в колбе газовый состав первичной атмосферы Земли и при помощи электрических разрядов, имитирующих грозы, синтезировал в ней ряд органических соединений – в том числе аминокислоты. Через некоторое время С. Фоксу удалось соединить последние в короткие регулярные цепи – осуществить безматричный синтез полипептидов; подобные полипептидные цепи были потом реально найдены, среди прочей простой органики, в метеоритном веществе. Этим, собственно говоря, и исчерпываются реальные успехи, достигнутые в рамках концепции абиогенеза.
В качестве альтернативы абиогенезу выступила концепция панспермии, связанная с именами таких выдающихся учёных, как Г. Гельмгольц, У. Томпсон, С. Аррениус, В. И. Вернадский. Эти исследователи полагали, что жизнь столь же вечна и повсеместна, как материя, и зародыши её постоянно путешествуют по космосу; Аррениус, в частности, доказал путём расчётов принципиальную возможность переноса бактериальных спор с планеты на планету под действием давления света; предполагалось также, что вещество Земли в момент её образования из газопылевого облака уже было инфицировано входившим в состав последнего «зародышами жизни».
Концепцию панспермии обычно упрекают в том, что она не даёт принципиального ответа на вопрос о путях происхождения жизни и лишь отодвигает решение этой проблемы на неопределённый срок. При этом молчаливо подразумевается, что жизнь должна была произойти в некоторой конкретной точке Вселенной и далее расселяться по космическому пространству – подобно тому, как вновь возникшие виды животных и растений расселяются по Земле из района своего происхождения; в такой интерпретации гипотеза панспермии выглядит по сути просто уходом от решения поставленной задачи. Однако действительная суть этой концепции заключается вовсе не в романтических межпланетных странствиях «зародышей жизни», а в том, что жизнь как таковая просто является одним из фундаментальных свойств материи, и вопрос о «происхождении жизни» стоит в том же ряду, что и. Например, вопрос о «происхождении гравитации». Однако все попытки обнаружить живые существа (или их ископаемые остатки) вне Земли, и прежде всего в составе метеоритного вещества, так и не дали положительного результата. Это заставляет сделать вывод, что панспермия, так же как абиогеноз, не даёт удовлетворительного ответа на вопрос о возникновении жизни на Земле.
Реальный прорыв в этой области обозначился лишь в последние 20-25 лет, и связан он был с приложением к проблеме возникновения жизни теории самоорганизующихся систем. Самоорганизующейся называют такую систему, которая обладает способностью корректировать своё поведение на основе предшествующего опыта. Следует сразу оговорить, что при этом было строго показано, что рассмотрение процессов развития принципиально не возможно в рамках классической термодинамики.
М. Эйген выдвинул концепцию образования упорядоченных макромолекул из неупорядоченного вещества на основе матричной репродукции и естественного отбора. Он начинает с того, что дарвинский принцип естественного отбора (ЕО) – единственный понятный нам способ создания новой информации. Если имеется система самовоспроизводящихся единиц, которые строятся из материала, поступающего в ограниченном количестве из единого источника, то в ней с неизбежностью возникает конкуренция и, как её следствие, ЕО. Эволюционное поведение, управляемое ЕО, основано на самовоспроизведении с «информационном шумом» (изменениями). Наличие этих двух физических свойств достаточно, что бы стало принципиально возможным возникновение системы с прогрессирующей степенью сложности.
Итак, Эйгену «всего-навсего» осталось найти реальный класс химических реакций, компоненты которых вели бы себя подобно дарвинским видам, т. е. обладали бы способностью «отбираться» и, соответственно, эволюционировать в сторону увеличения сложности организации. Именно таким свойством обладают нелинейные автокаталитические цепи, названные им гиперциклами.
Гиперциклы, одним из простейших примеров которых является размножение РНК-содержащего вируса в бактериальной клетке, обладают рядом уникальных свойств, порождающих дарвинское поведение системы. Гиперцикл конкурирует с любой самовоспроизводящейся единицей, не являющейся его членом. Он не может стабильно сосуществовать и с другими гиперциклами, если только не объединён с ними в автокаталитический цикл следующего, более высокого порядка. Состоя из самостоятельных самовоспроизводящихся единиц, он обладает и интегрирующими свойствами. Таким образом, гиперцикл объединяет эти единицы в систему, способную к согласованной эволюции, где преимущества одного индивида могут использоваться всеми её членами, причём система как целое продолжает интенсивно конкурировать с любой единицей иного состава.
Эта концепция, в частности, вполне удовлетворительно описывает возникновение на основе взаимного катализа системы «нуклеиновая кислота-белок» - решающие событие в процессе возникновения жизни на Земле. Вместе с тем сам Эйген подчёркивает, что в ходе реальной эволюции гиперцикл вполне мог «вымереть».
Однако на процесс возникновения жизни можно посмотреть и с несколько иной позиции, не биохимической, а геохимической, как это делает, например, А. С. Раутиан. Мы уже говорили о том, что с общепланетарной точки зрения жизнь – это способ упорядочения и стабилизации геохимических круговоротов; откуда же берётся сам геохимический круговорот?
Открытый космос холоден (лишь на 4 0С теплее абсолютного нуля) потому, что концентрация вещества в нём ничтожно мала, и звёздам просто нечего нагревать; по этой же самой причине Вселенная прозрачна, и мы видим небесные светила. В то же время любая планета, будучи непрозрачной. Аккумулирует часть энергии, излучаемой центральным светилом, и нагревается, и тогда между нагретой планетой и холодным космосом возникает температурный градиент (ТГ). Если планета обладает при этом достаточно подвижной газообразной или жидкой оболочкой, то ТГ с неизбежностью порождает в ней – просто за счёт конвекции – физико-химический круговорот. В этот круговорот с неизбежностью же вовлекается и твёрдая оболочка планеты, в результате чего возникает глобальный геохимический цикл – прообраз биосферы.
Итак, движущей силой геохимических круговоротов является в конечном счёте энергия центрального светила в форме ТГ. Поэтому элементарные геохимические циклы существуют в условиях периодического падения поступающей в них энергии – в те моменты, когда они в результате вращения планеты оказываются на её теневой стороне, где ТГ меньше. Эта ситуация должна порождать отбор круговоротов на стабильность, т. е. на их способность поддерживать собственную структуру. Наиболее же стабильными окажутся те круговороты, что «научатся» запасать энергию во время световой фазы цикла, с тем, чтобы расходовать её во время теневой. Другим параметром отбора круговоротов, очевидно, должно быть увеличение скорости оборота вовлечённого в них вещества; здесь выигрывать будут те из круговоротов, что обзаведутся наиболее эффективными катализаторами. В конкретных условиях Земли такого рода преимущества будут иметь круговороты, что происходят при участии высокомолекулярных соединений углерода.
Итак, жизнь в форме химической активности означенных соединений оказывается стабилизатором и катализатором уже существующих на планете геохимических циклов; циклы при этом «крутятся» за счёт внешнего источника энергии. Это напоминает автокаталитическую систему, которая обладает потенциальной способностью к саморазвитию и прежде всего к совершенствованию самих катализаторов-интермедиантов. Отсюда становится понятным парадоксальный вывод, к которому независимо друг от друга приходили такие исследователи, как Дж. Бернал и М. М. Камшилов: жизнь как явление должна предшествовать появлению живых существ.
Другие работы по теме:
Деньги и денежные отношения
Раздел Деньги и денежные отношения Тема Сущность и функции денег 1)Происхождение денег: Деньги, как известно, историческая категория. Они появились на определенном этапе развития общества. Среди ученых-экономистов нет единого взгляда на происхождение денег. К настоящему времени в науке существуют две концепции по этому вопросу.
Анкета
для проведения опроса населения по проблеме бездомных животных. 1. Считаете ли вы, что в городе существует проблема бездомных животных? а) да б) нет в) не знаю
Происхождение геометрии
Text Text Graphics Происхождение геометрии Работа ученицы 7 «Б» класса Нурмиевой Людмилы Graphics Содержание Почему возникла геометрия? Евклид – основатель геометрии
Уездный город и его обитатели по комедии Ревизор
Автор: Гоголь Н.В. “Ревизор” принадлежит к тем произведениям, которые захватывают читателя и зрителя мгновенно и словно врасплох. О своем произведении Гоголь писал: “Я решился собрать все дурное, какое только я знал, и за одним разом над ним посмеяться— вот происхождение “Ревизора”.
Борятинские
Введение 1 Происхождение рода 2 Описание герба 3 Известные представители рода Борятинских Список литературы Введение Боря́тинские — старинный русский княжеский род.
Будикид
Введение 1 Происхождение 2 Правление Список литературы Введение Будикид[2], Бутигейд (лит. Butigeidis, белор. Будзікід; ум. 1290—1291) — великий князь литовский, брат Будивида.
Нагайбаки
Введение 1 Происхождение названия Список литературы Нагайбаки имеет самоназвание нагайбәкләр (nağaybдklдr) Введение Нагайба́ки (ногайбаки, тат. нагайбәкләр) — тюркский народ, считавшийся до Всероссийской переписи 2002 года этнографической группой татар, проживающий по большей части в Нагайбакском и Чебаркульском районах Челябинской области.
Лузоны
Введение 1 Происхождение и язык 2 История 3 Экономика Список литературы Введение Лузоны ( лат. Lusones , др.-греч. Λούσωνες ) — древний доримский народ на севере Пиренейского полуострова, родственный кельтиберам. Населяли западную часть современной испанской провинции Сарагоса и восточные районы провинции Сория.
Хадрамаут
Введение 1 Происхождение названия 2 История 2.1 Государство Хадрамаут 2.2 Территория Хадрамаута после прихода арабов 2.3 Хадрамаут в XX веке 4 Примечание
Американцы немецкого происхождения
Введение 1 История 1.1 XVII век 1.2 XVIII век 2 XIX век 3 Волны иммиграции Введение Американцы немецкого происхождения (англ. German American, нем. Deutschamerikaner) — граждане или постоянные жители Соединённых Штатов Америки, родившиеся в Германии, являющиеся этническими немцами или имеющие полное или частичное немецкое/австрийское происхождение.
Красный уголок
Введение 1 Словарные дефиниции 2 Происхождение названия 3 Интересные факты Список литературы Введение Красный уголок (также «Очаг культуры»[1]) — помещение, часть помещения или специальная конструкция (стенд), в каком-либо предприятии или учреждении, отведённые под нужды агитации и политического просвещения.
Ямская гоньба
Введение 1 Происхождение названия 2 История Список литературы Введение Ямска́я гоньба́ — историческая почтовая служба в России, которая существовала с XIII по XIX века и занималась в основном перевозкой казённой корреспонденции.
Пальоса дом
Введение 1 Конструкция 2 Происхождение и история 3 Музеи Список литературы Введение Пальоса, галис. palloza — традиционный тип жилища в Галисии. Распространён в округе Сьерра-де-лос-Анкарес. В качестве жилищ пальосы использовались до 1970-х годов.
Текеста племя
Введение 1 Происхождение 2 Язык Список литературы Введение Текеста, Tequesta — исчезнувшее индейское племя, обитавшее на атлантическом побережье на юге современного штата Флорида к моменту прибытия первых европейцев. Их территория охватывала современные округа Брауард (Broward) и Майами-Дейд (Miami Dade), а также включала архипелаг Кейз (Keys).
Довспрунги
, Доршпрунги (белор. Доршпрунгі) — легендарный княжеский род времён Летописной Литвы, от которого позднее (в XVI веке) выводили своё происхождение Гольшанские и Гедройцы.
Серый кардинал
Введение 1 Происхождение понятия 2 Примеры в истории Введение Се́рый кардина́л — так называют влиятельных людей (особенно в политике), действующих негласно и обычно не занимающих формальных должностей с такими полномочиями.
Маргарита Французская, герцогиня Беррийская
Введение 1 Происхождение 2 Династические планы 3 Брак и дети 4 Титулы Введение Маргарита Французская (фр. Marguerite de France; 5 июня 1523 — 15 сентября 1574) — французская принцесса, дочь короля Франциска I, представительница династии Валуа, жена Эммануила Филиберта, герцога Савойского, герцогиня Беррийская с 1550 года, герцогиня Савойская с 1559 года.
Всеволод князь герсикский
Введение 1 Происхождение 2 Биография 3 Брак и дети Список литературы Введение Всеволод (ум. после 1230[1]) — князь Герсикский. 1. Происхождение Этот князь не был известен по русским источникам. Основной источник информации о нём — Хроника Ливонии Генриха Латвийского, который называет его Виссевальд (Wiscewaldus) и упоминает, что он был сыном короля Полоцка.
Жерве дворянские роды
Жерве — русские дворянские роды (всего три), при этом два ведут своё происхождение из Франции и один — из Пруссии (Германии). Жерве, Андрей Андреевич (1773—1832), генеральный консул в Молдавии (1802—1804), экспедитор канцелярии М-ва ин. дел, член свиты имп. Александра I в Главной квартире действующей армии (1806—1807), член Комиссии погашения долгов (с 1817 г.).
Юдитта Чешская
Введение 1 Происхождение 2 Брак и дети 4 Внешние ссылки Введение Юдитта Чешская, также Юдифь Богемская, (чеш. Judita Českб, Judita Přemyslovna), (ок. 1202 — 2 июня 1230 года) — чешская принцесса из рода Пржемысловичей, дочь короля Чехии Пржемысла Оттокара I и Констанции Венгерской, жена герцога Каринтии Бернарда.
Революционное движение Сияющий путь Венесуэлы
План Введение 1 Название и знамя 2 Происхождение Список литературы Введение Революционное движение Сияющий путь Венесуэлы (исп. Movimiento Revolucionario Sendero Luminoso Venezuela) — венесуэльская леворадикальная партизанская организация боливаристско-геваристского толка. Появилась в августе 2005 г.
Ямайка-коалиция
Ямайка-коалиция (Jamaika-Koalition) — немецкая фраза (часть политического лексикона Германии), обозначающая коалицию трёх партий: ХДС, СвДП и «Зелёных». Происхождение выражения связано с национальным флагом Ямайки, цвета которого соответствуют партийным цветам ХДС (чёрный), СвДП (жёлтый) и «Зелёных» (зелёный).
Теучитланская традиция
План Введение 1 Происхождение 2 Архитектура 3 Общественное устройство 4 Исчезновение Список литературы Введение Теучитланская традиция — доколумбово общество, существовавшее на территории современных мексиканских штатов Найярит и Халиско. Название происходит от города Теучитлан в штате Халиско.
Возникновение жизни на земле.
Существовало множество теорий о происхождении жизни на Земле. Часть ученых считала, что жизнь была создана Творцом, другие же полагали, что существуют некие “семена жизни”, переносимые с планеты на планету метеоритами - “теория панспермии”.
Теории происхождения жизни на Земле
Муниципальное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа № 45 Теории происхождения жизни на Земле Выполнила ученица 11 «В» класса
Биология 2
Биоло́гия — наука о жизни (живой природе), одна из естественных наук, предметом которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле.
Происхождение жизни абиогенез и панспермия
4. Происхождение жизни: абиогенез и панспермия. Гиперцикл. Геохимический подход к проблеме. Завершив раздел, посвященный эволюции самой Земли, мы приступаем теперь к изучению эволюции жизни на ней. Сразу оговорюсь: я не собираюсь здесь ни углубляться в дебри определений того, что такое "жизнь", ни обсуждать чисто химические аспекты этого явления - это увело бы нас слишком далеко от темы спецкурса [07].
Панспермия и абиогенез о великой тайне возникновения жизни
Введение Теории, касающиеся возникновения Земли и жизни на ней, да и всей Вселенной, разнообразны и далеко не достоверны. Согласно теории стационарного состояния, Вселенная существовала вечно. Согласно другим гипотезам, Вселенная могла возникнуть из сгустка нейтронов в результате «Большого взрыва», родилась в одной из черных дыр или же была создана Творцом.
Понятие гиперцикла
Размножение РНК-содержащего фага в бактериальной клетке как простой гиперциклический процесс. Общий механизм ферментативного катализа по Михаэлису—Меитен. Однонаправленность циклического воспроизведения интермедиатов. Реалистическая модель гиперцикла.
Концепции происхождения жизни
В развитии учений о происхождении жизни существенное место занимает теория, утверждающая, что все живое происходит только от живого - теория биогенеза.
Происхождение жизни
Понятие "жизнь" и гипотезы ее происхождения на Земле. Теория самопроизвольного зарождения. Теории стационарного состояния и панспермии. Жизненная среда.