Автор Тема: Возникновение жизни на земле.  (Прочитано 9362 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Yupiter

  • Супермодератор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 633
  • Репутация: +35/-51
Возникновение жизни на земле.
« : 21 Сентябрь, 2010, 11:26:40 am »
Введение.
Целью данной темы является попытка дать общую характеристику (соответствующая современному уровню знаний) проблемы происхождения жизни на Земле.

Основными источниками темы стали учебники предназначенные для подготовки специалистов по биологии, истории и философии, энциклопедии и научные публикации. Учебники, все-таки, содержат в себе наиболее проверенную, четкую и общепринятую в научных кругах информацию.

Вопрос о происхождении жизни – один из самых трудных в современном естествознании. В первую очередь потому, что мы сегодня не можем воспроизвести процессы возникновения жизни с такой же точностью, как это было миллиарды лет назад. Ведь даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь моделью, приближением, безусловно, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на земле. И тем не менее наука успешно решает вопрос о происхождении живого, проводит многочисленные исследования, постоянно расширяет наши представления о зарождении жизни. Это вполне понятно – проблема жизни лежит в фундаменте всех биологических наук и, в значительной мере, всего естествознания.

На данный момент (я не сомневаюсь, что и в дальнейшем) главенствующей научной теорий считается теория биохимической эволюции.

На этом долгом пути было множество развилок, остановок, временных отступлений, всевозможных промежуточных этапов и «переходных звеньев». Досаднее всего, что эти многочисленные, разнообразные и сложные события не оставили, по-видимому, никаких следов в палеонтологической летописи. Земная кора просто не сохранила столь древних осадочных пород. К тому же есть основания полагать, что какие-то ранние этапы пути могли быть пройдены и вовсе не на Земле, а в протопланетном облаке или на других небесных телах. Что касается «переходных звеньев», то все они благополучно вымерли, не оставив после себя прямых потомков, за исключением одного-единственного — так называемого «последнего универсального общего предка» всех современных живых существ (необходимо отметить, что есть и противники данной гипотезы).. Специалисты называют его Лукой (Last Universal Common Ancestor, LUCA). Лука был уже довольно сложным организмом, напоминающим бактерию.
Поэтому ученые пока вынуждены довольствоваться разработкой правдоподобных гипотез, описывающих и объясняющих отдельные этапы долгого пути от мертвой материи к живой клетке. Эти гипотезы поддаются экспериментальной проверке, но таким способом можно доказать только принципиальную возможность того или иного хода событий. Гораздо труднее доказать, что все на самом деле именно так и происходило.

Тем не менее даже в этой крайне трудной области исследователи в последние годы добились заметных успехов. Начать, однако, лучше с истории.
« Последнее редактирование: 21 Сентябрь, 2010, 11:30:53 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Супермодератор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 633
  • Репутация: +35/-51
(Нет темы)
« Ответ #1 : 21 Сентябрь, 2010, 11:27:16 am »
Небольшой ракурс в историю.

Со времен древнейших цивилизаций в Египте, Китае, Греции и вплоть до средних веков основным методом познания мироустройства служили мнения «авторитетов». Все наблюдения сводились к тому, что все живое возникало из неживого. Крокодилы и комары зарождались в болотной тине, мухи и черви зарождались в протухшем мясе, мыши зарождались из грязной ткани, посыпанной зернами пшеницы. Основным компонентом для зарождения жизни считалось соблюдение температуры и влажности.

Вершиной мысли с времен Древней Греции и вплоть до Средневековья считались достижения мыслителей и философов Платона и Аристотеля. Платон в числе прочего предложил идею того, что существует нематериальная душа «психея». И благодаря вселению «психеи» в неживую материю она одушевляется. Именно это можно считать одной из первых теорий самозарождения живого из неживого.

В Средние Века европейские «ученые» считали, что основным источником знаний о зарождении жизни необходимо принимать Библию. Догматы Библии, описывающие создание Земли и жизни на Земле считались достоверными и не обсуждаемыми и их можно было только «уточнить», не выходя за рамки этих самых догматов. Любые попытки выдвинуть другие гипотезы или подвергнуть догматы сомнению расценивалось как ересть, святотатство, небогоугодное дело. О наказаниях за святотатство и ересь мы прекрасно знаем, поэтому не удивительно, что человечество долго не могло сделать следующий шаг.

Одним из первопроходцев в опровержении существующей теории зарождения живого из неживого, о котором мы доподлинно знаем, стал итальянский врач Франциско Реди (1626-1698). Реди поставил серию эффективных опытов: он поместил в несколько сосудов по куску мяса. Одни сосуды он закрывал плотной тканью, другие марлей, а третьи оставлял открытыми. Личинки мух появлялись только в тех сосудах, которые были открыты и к которым у мух был доступ. Так была опровергнута вера в теорию Платона и Аристотеля о непостижимой психее, носящейся в воздухе и превращающей неживую материю в живую.

Этот и подобные опыты послужили дальнейшему развитию научной мысли и ученые разделились на 2 лагеря: «виталисты» и «механисты».
Вопрос стоял следующим образом: «Может ли функционирование (и появление) живого быть объяснено физическими законами и могут ли эти законы применяться к неживой материи»?

Виталисты отвечали на этот вопрос отрицательно: «Клетка только из клетки, все живое только от живого».

Борьба между виталистами и механистами продолжалась до конца 19 века, пока ученые были уверены, что все живое построено из клеток и это являлось самым элементарным и очевидным. Пока не появился вирус. Вернее вирус не появился, а его обнаружил и описал русский ученый Дмитрий Ивановский (1864-1920) в 1892 г. Ивановский изучал заболевание табака и увидел, что в отличии от бактерий возбудитель болезни не виден в микроскоп при самом сильном увеличении, проходит через фарфоровые фильтры и не растет в обычных питательных средах. Так же ученый обнаружил в клетках больных растений кристаллические включения («кристаллы Ивановского»), открыв, таким образом, особый мир возбудителей заболеваний небактериальной и непротозойной природы, названных впоследствии вирусами.

С этого момента ученые задумались. А что же такое жизнь? Что может претендовать на звание «первичной жизненной субстанции»?
« Последнее редактирование: 21 Сентябрь, 2010, 11:31:41 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Супермодератор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 633
  • Репутация: +35/-51
(Нет темы)
« Ответ #2 : 21 Сентябрь, 2010, 11:27:49 am »
А что такое жизнь? Продолжаем историю.

Факт того, что живая материя отличается от неживой по составу, был очевиден даже ученым древности. Они отмечали: Все живое более хрупко и неустойчиво. Если сильно что-либо неживое нагреть - воду или камень, они после охлаждения снова превращаются в исходную форму. Живое же при либо меняется либо разрушается.

Далее в 17-18 века с развитием химии была так же выделена еще одна характерная черта живого – химическая «подвижность». Химические реакции в организме идут значительно более быстро, чем в неживой природе.

Постепенно становилось понятным, что какой-то механизм ускоряет химические реакции в живой материи, что отличает ее от неживой. Вещества, способные ускорять химические реакции, - катализаторы (от греческого слова, означающего "разрушение") были известны еще с 18 века. Они, хотя и остаются неизменными в конце реакции, обладают способностью ее многократно ускорять. Химики предположили, что по аналогии с превращениями неорганических веществ такие же катализаторы могут присутствовать и в живых тканях, ускоряя процессы метаболизма. Гипотеза блестяще подтвердилась в 1833 году, когда французский химик Ансельм Пайен (1795-1871) выделил из проросшего зерна вещество, которое он назвал "диастаз". Диастаз обладал свойствами превосходного катализатора: в его присутствии крахмал из зерен разлагался на простые сахара во много раз быстрее.  

Примерно в это же время английский физиолог Уильям Прут обобщив знания впервые выделил три основные группы веществ, наличие которых отличает живую материю от неживой: углеводы (карбогидраты), жиры (липиды) и белки (протеины).

Как и диастаз, так и открытые позже многие биологические катализаторы оказались белками. Им было дано специальное название – ферменты (или энзимы), что в переводе с латинского и греческого соответственно имеет одно значение – закваска.
С момента обнаружения вышеперечисленных свойств молекула белка поднялась на недостижимую для других молекул высоту и стала считаться «эссенцией жизни». Без белка была не мыслима жизнь, а значит немыслимо и ее самозарождение. Это можно считать началом «Белково-клеточной» теории.

В 40-х годах 19 в., немецкий биолог Маттиас Шлейден выдвинул гипотезу, что дочерняя клетка образуется путем «отпочковывания» от клетки-родительницы. И хотя в дальнейшем данная гипотеза была опровергнута – она дала новый толчок к изучению процессов, происходящих внутри клетки.

В 1859 г. Чарльз Дарвин опубликовал свой эпохальный труд «Происхождение видов путем отбора». В этом труде была указана особая важность процессов изменчивости и наследственности.
В 70-х годах 19 в. Вальтер Флемминг увидел, что если клетку окрасить красителем, то внутри клетки, в свою очередь, можно увидеть пятна, окрашенные гораздо сильнее, чем окружающее вещество. Эту окрашенную субстанцию Флемминг назвал хроматином (от греческого «Цвет»). В процессе клеточного деления строение хроматина менялось: он распадался на хорошо видные отдельные тельца, которые назвали хромосомами.

Так же было показано, что хроматин и хромасомы состоят из белков и молекул нуклеиновых кислот (от слова «нуклеус» - ядро).

Окончательно «белково-коарцерватная» теория жизни была в 20-м веке оформлена советским биохимиком Александром Ивановичем Опариным и английским исследователем Дж. Холдейном. Их предположение строилось на том, что в атмосфере молодой Земли состоявшей из водорода, метана, аммиака, углекислого газа и паров воды, могли синтезироваться аминокислоты, которые затем спонтанно соединились в белки и образовали 'сгустки', напоминающие примитивную клетку. Эта теория стала достаточно популярной. Но данная теория совершенно не отвечала на вопрос: как могли белки, обладающие свойствами ферментов, хранить и передавать информацию о свойствах системы. А если проще – то как же происходить наследственность? Почему дети похожи на своих родителей? Что определяет форму тела, цвет волос или глаз?

Было принято считать, что белки в хромасомах являются ответственными за передачу наследственных признаков.

В 1944 г. ученые под руководством американского микробиолога Освальда Эвери в опытах с бактериями продемонстрировали, что не белки, а именно дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), которая была открыта Иоганном Фридрихом Мишером в 1869 году. является ответственной за передачу наследственных признаков. Так же опыты показали, что с помощью ДНК можно передать какое-либо новое свойство, не характерное для организма изначально. С этого момента белки потеряли свое звание «молекулы жизни». Началась эра молекулярной биологии.
« Последнее редактирование: 21 Сентябрь, 2010, 11:32:50 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Супермодератор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 633
  • Репутация: +35/-51
(Нет темы)
« Ответ #3 : 21 Сентябрь, 2010, 11:28:19 am »
Эра молекулярной биологии. Поиски основы жизни продолжаются.

 В 1953 году английские ученые Джеймс Уотсон, Френсис Крик и Морис Уилкинс открыли способ укладки ДНК, давший ключ к пониманию принципа передачи генетической информации. ДНК представляет собой двухничатую спираль, закрученную вокруг своей оси. Когда клетка делится – она копирует молекулы ДНК в своих хромасомах. При этом две нити ДНК расходятся, и на каждой из них, как на матрице, собирается дочерняя нить, в точности повторяющая ту, что была соединена с данной нитью в родительской клетке. В итоге появляются две идентичные дочерние хромосомы, которые при делении распределяются по разным клеткам. Так происходит передача наследственных признаков от родителей потомкам у всех клеточных организмов, имеющих ядро.

Рассмотрим процесс передачи информации более подробно. У нас есть ДНК, в которой неким образом закодирована информация о белках. У нас есть рибосома (некая структура в клетке, в которой собираются белки по информации из ДНК).Но ДНК и рибосомы между собой на прямую не связаны. Как же идет передача? В 60-х годах «посредник» был найден. «Посредником» оказалась молекула, родственная ДНК – рибонуклеиновая кислота (РНК), которая так же как и ДНК была открыта Иоганном Фридрихом Мишером в 1869 году.

РНК в отличии от двухнитчатой ДНК в большинстве организмов состоит в виде одной нити. В силу вынужденной однонитчатости РНК, в отличие от ДНК, не закручивается в спираль, а благодаря взаимодействиям внутри одной и той же молекулы образует структуры типа "шпилек", "головки молотка", петель, крестов, клубков и прочего.

Итак, к середине 60-х годов ХХ века науке стали известны подробности функционирования двух молекул, которые более, чем белки, подходили для роли "молекул первожизни", - ДНК и РНК. Обе они кодируют генетическую информацию, и обе могут использоваться для ее переноса. Но одно дело - возможность нести информацию, и совершенно другое - способность передавать ее потомкам самостоятельно, без посторонней помощи. Во всех современных живых системах, от вирусов до высших животных, ДНК или РНК "пользуются услугами" белков-ферментов для того, чтобы быстро и эффективно, с помощью катализа, передавать свою закодированную информацию в ряду поколений. Ни одна из нуклеиновых кислот в современном мире не может копировать себя самостоятельно. Могла ли такая же кооперация существовать при зарождении жизни на Земле? Как образовалась триада сотрудничающих молекул - ДНК, РНК и белков, на которой построена вся современная жизнь? Кто и почему мог стать "прародителем" этих трех "молекулярных китов"?
« Последнее редактирование: 21 Сентябрь, 2010, 11:34:57 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Супермодератор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 633
  • Репутация: +35/-51
(Нет темы)
« Ответ #4 : 21 Сентябрь, 2010, 11:29:03 am »
МИР РНК.
В 70-х годах ХХ века, когда в клетках некоторых организмов были обнаружены необычные ферменты: они включали в свой состав кроме белка еще и молекулу РНК. В конце 70-х годов американские биохимики Томас Чек и Сидни Альтман независимо друг от друга изучали структуру и функции таких ферментов. Одной из задач было выяснение роли РНК, входящей в их состав. Вначале, следуя общепринятому мнению, ученые полагали, что молекула РНК является в таких комплексах лишь вспомогательным элементом, отвечающим, может быть, за построение правильной структуры фермента или за правильную ориентацию при взаимодействии фермента и субстрата (то есть той молекулы, которая и подвергается изменению), а саму катализируемую реакцию выполняет белок.

Для того чтобы прояснить ситуацию, исследователи отделили белковую и РНК составляющие друг от друга и исследовали их способности к катализу. К своему огромному удивлению, они заметили, что даже после удаления из фермента белка оставшаяся РНК была способна катализировать свою специфическую реакцию. Такое открытие означало бы переворот в молекулярной биологии: ведь раньше считалось, что к катализу способны лишь белки, но никак не нуклеиновые кислоты.

Но, может быть, все дело в неэффективной очистке РНК, при которой на ней все же остается какой-то неуловимый, минимальный кусочек белка, способный осуществлять катализ?

Последним, самым убедительным доказательством способности РНК к катализу стала демонстрация того, что даже искусственно синтезированная РНК, входящая в состав изучаемых ферментов, может самостоятельно катализировать реакцию.

Молекулы РНК, способные к катализу, были названы рибозимами (по аналогии с энзимами, то есть белковыми ферментами). За их открытие в 1989 году Чек и Альтман были удостоены Нобелевской премии по химии.

Эти результаты не замедлили сказаться на теории происхождения жизни: "фаворитом" стала молекула РНК. В самом деле, была обнаружена молекула, способная нести генетическую информацию и вдобавок к этому катализировать химические реакции! Более подходящего кандидата для зарождения доклеточной жизни трудно было представить.

Сценарий развития жизни преобразовался. Вначале, по новой гипотезе, в условиях молодой Земли спонтанно появились короткие цепочки молекул РНК. Некоторые из них, опять же спонтанно, приобретали способность к катализу реакции собственного воспроизведения (репликации). Из-за ошибок при репликации некоторые из дочерних молекул отличались от материнских и обладали новыми свойствами, например, могли катализировать другие реакции.

Откуда же взялась у РНК-организмов способность синтезировать белки? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны поближе познакомиться с рибосомами — сложными молекулярными «машинками», при помощи которых синтезируют белки все современные живые клетки.

Рибосомы у всех живых существ — от бактерий до человека — устроены очень похоже. По-видимому, это означает, что рибосомы в их «современном» виде имелись уже у общего предка всех нынешних форм жизни — у Луки, о котором говорилось во Введении. Рибосома состоит из двух частей, или субъединиц, — большой (главной) и малой (вспомогательной). Основу обеих субъединиц составляют молекулы рибосомной РНК (рРНК). Снаружи к молекулам рРНК прилегают молекулы рибосомных белков. Поскольку рибосомы играют главную роль в синтезе белка (трансляции), вопрос о происхождении синтеза белка фактически сводится к вопросу о происхождении рибосом.

До самого недавнего времени многим экспертам казалось, что загадка происхождения рибосом вряд ли когда-нибудь будет разгадана. Ведь в природе не осталось никаких «переходных звеньев», то есть более простых молекулярных комплексов, которые могли бы претендовать на роль «предков» рибосом. Однако в начале 2009 года канадские биохимики, похоже, нашли ключик к этой тайне в самой структуре рибосом современных организмов.

Они сосредоточились на самой главной части рибосомы — на молекуле РНК, которая называется 23S-рРНК и является основой большой субъединицы рибосомы. Эта молекула весьма велика: она состоит почти из 3000 нуклеотидов. В клетке она сворачивается в сложный трехмерный «клубок». Разные петли, выступы и другие элементы структуры этого «клубка» обеспечивают выполнение разных функций: связь с рибосомными белками, присоединение малой субъединицы, присоединение и удерживание в нужных позициях молекул транспортных РНК (тРНК), которые несут на своих «хвостиках» аминокислоты, необходимые для синтеза белка.
Проведенные ранее эксперименты показали, что рибосомные белки играют в рибосоме вспомогательную роль: они делают ее более стабильной и повышают эффективность ее работы, однако все главные действия, необходимые для синтеза белка, осуществляются не белками, а рибосомными РНК. Это значит, что изначально рибосомы могли состоять только из рРНК, а белки добавились позже. Самый главный этап трансляции — присоединение аминокислот к синтезируемой белковой молекуле — осуществляется молекулой 23S-рРНК. Поэтому логично предположить, что все началось именно с этой молекулы.

Однако молекула 23S-рРНК слишком велика и сложна, чтобы появиться в готовом виде в результате случайного комбинирования нуклеотидов. Таким образом, ключевой вопрос состоит в том, могла ли 23S-рРНК произойти от более простой молекулы-предшественницы в результате постепенной эволюции, то есть путем последовательного добавления новых фрагментов. Ученым удалось показать, что структура 23S-рРНК свидетельствует именно о таком ее происхождении.

Целостность трехмерной структуры молекулы 23S-рРНК поддерживается разнообразными связями между ее участками. Некоторые части молекулы сворачиваются в двойные спирали. К двойным спиралям «приклеиваются» другие участки молекулы, состоящие из нескольких идущих подряд аденозинов. Связи, возникающие между двойными спиралями и «стопками» аденозинов, необходимы для поддержания стабильной трехмерной структуры той части молекулы, к которой принадлежит аденозиновая «стопка», но они не влияют на стабильность той ее части, к которой принадлежит двойная спираль. Иными словами, если мы разорвем какую-нибудь из этих связей, это нарушит структуру той части молекулы, где находится аденозиновая «стопка», но не причинит вреда той части, где расположена двойная спираль. Таким образом, если 23S-рРНК развивалась постепенно из простой молекулы-предшественницы, то сначала должны были появляться двойные спирали, и только потом к ним могли «пристраиваться» аденозиновые стопки.

Изучая структуру 23S-рРНК, исследователи обратили внимание, что в одной части молекулы имеется скопление двойных спиралей и почти нет аденозиновых стопок. Это наблюдение навело ученых на мысль, что эволюция молекулы 23S-рРНК могла начаться именно с этого фрагмента молекулы.

Но если этот фрагмент был той «затравкой», с которой началась эволюция 23S-рРНК, то следует ожидать, что именно в нем находится какой-то важный функциональный центр молекулы. Так ли это? Оказывается, это действительно так: именно этот участок молекулы 23S-рРНК играет ключевую роль в присоединении аминокислот к синтезируемому белку. Он удерживает в правильных позициях «хвосты» двух молекул тРНК (той, что принесла предыдущую аминокислоту, уже присоединенную к белку, и той, что принесла следующую аминокислоту). Именно этот участок молекулы обеспечивает сближение новой аминокислоты с предыдущей, уже присоединенной к белку, и катализирует соединение аминокислоты с белком.

Обнаружив эти факты, исследователи перешли к более тонкому анализу структуры 23S-рРНК. Они подразделили молекулу на 60 относительно самостоятельных структурных блоков и детально проанализировали характер связей между ними. Фактически они рассматривали молекулу как сложный трехмерный «пазл» и пытались выяснить, поддается ли он сборке и разборке без поломки деталей. Оказалось, что молекулу действительно можно постепенно «разобрать», ни разу не нарушив структуру остающихся блоков. Сначала можно отделить 19 блоков, причем структура оставшихся блоков остается неповрежденной. После этого отделяются еще 11 блоков, затем еще 9, 5, 3, 3, 2, 2, 2; наконец, еще три блока можно отделить последовательно по одному. После этого остается «неразобранным» лишь маленький фрагмент молекулы, составляющий 7% от ее общей массы. Этот неразобранный фрагмент представляет собой тот самый каталитический центр, ответственный за удерживание двух молекул тРНК и присоединение аминокислот к белку.

Возможность последовательной разборки молекулы без повреждения остающихся частей — факт весьма нетривиальный. Все блоки молекулы связаны друг с другом, причем связи эти имеют направленный характер: при их разрыве один блок повреждается, а другой — нет. Можно представить систему блоков и связей между ними как множество точек, соединенных стрелками, причем стрелка будет указывать на тот блок, который повреждается при разрыве связи. Если бы эти стрелки образовали хотя бы одну кольцевую структуру (иными словами, если бы мы, двигаясь из какой-то точки по стрелкам, могли вернуться в ту же точку), то разобрать молекулу без повреждения остающихся частей было бы невозможно. Однако ни одной такой кольцевой структуры в молекуле 23S-рРНК не обнаружилось. Если бы направление связей было случайным, вероятность отсутствия кольцевых структур составляла бы менее одной миллиардной. Значит, это вряд ли результат случайности. По-видимому, структура связей между блоками молекулы отражает последовательность добавления этих блоков в ходе постепенной эволюции молекулы.

Получается, что исходной функциональной молекулой — «проторибосомой», с которой началась эволюция рибосомы, — был каталитический центр молекулы 23S-рРНК, ответственный за соединение аминокислот.

Могла ли такая «проторибосома», способная удерживать две молекулы тРНК и сближать в пространстве прикрепленные к ним аминокислоты, выполнять какую-то полезную функцию в РНК-организме? Эксперименты позволяют ответить на этот вопрос утвердительно. Методом искусственной эволюции были получены функциональные РНК (рибозимы), способные катализировать соединение аминокислот, прикрепленных к тРНК, в короткие белковые молекулы. Структура этих искусственно выведенных рибозимов очень близка к структуре той проторибосомы, которую «вычислили» канадские биохимики на основе изучения структуры 23S-рРНК.

По-видимому, проторибосома была просто устроенным рибозимом, катализирующим синтез небольших белковых молекул в РНК-организме. Специфичность синтеза поначалу была очень низкой (аминокислоты выбирались более или менее случайно). В дальнейшем к проторибосоме добавлялись новые блоки, причем добавлялись они таким образом, чтобы не нарушить структуру активного центра молекулы, а также всех тех блоков, которые присоединились ранее. Если очередная мутация приводила к нарушению уже сложившихся структур, она отсеивалась отбором.
Ученые детально реконструировали предполагаемый процесс постепенной эволюции 23S-рРНК. Первые восемь дополнительных блоков присоединились к проторибосоме таким образом, что образовали нечто вроде массивного «основания», благодаря которому структура проторибосомы стала гораздо более стабильной. Следующие 12 блоков еще более укрепили и расширили это «основание». Новые блоки образовали поверхность контакта с малой субъединицей, что позволило включить ее в состав рибосомы. В числе последних добавились блоки, образующие особые выросты на поверхности большой субъединицы. Функция этих выростов состоит в том, что они помогают рибосоме выбирать «правильную» тРНК, несущую нужную аминокислоту, а также выпускать из рибосомы «отработанные» тРНК. В итоге проторибосома оказалась окружена другими блоками со всех сторон за исключением канала, который был оставлен для выхода образующейся белковой молекулы.
Таким образом, 23S-рРНК, при всей ее кажущейся сложности, построена на основе довольно простого принципа. Ее блочная структура свидетельствует о том, что она могла довольно быстро развиться в ходе эволюции из проторибосомы под действием мутаций и отбора.

«Взаимовыгодное сотрудничество» РНК и белков (пептидов), вероятно, складывалось постепенно. Можно предположить, что изначально химические циклы с участием РНК и пептидов формировались порознь, возможно, в несколько разных условиях. Об этом свидетельствует химический состав этих веществ. В РНК много фосфора: остатки фосфорной кислоты вместе с остатками рибозы составляют «скелет» молекулы. Сера в состав РНК не входит. В белках, наоборот, нет фосфора, зато имеется сера, которая играет весьма важную роль в поддержании пространственной структуры белковой молекулы.

Поначалу синтез белков, осуществлявшийся РНК-организмами, скорее всего, не был строго специфичным: последовательности аминокислот из раза в раз воспроизводились не точно, а лишь приблизительно. Поскольку точность в данном случае резко повышала жизнеспособность организмов, естественный отбор способствовал выработке все более точных методов синтеза белка. Дело кончилось возникновением универсальной системы очень точного синтеза любого требуемого пептида. Это и был генетический код вкупе с рибосомами «современного» типа.

Вторым крупным усовершенствованием РНК-организмов было приобретение ДНК. Молекулы ДНК более устойчивы, чем РНК, и потому являются более надежными хранителями наследственной информации. Платой за стабильность стала неспособность молекул ДНК сворачиваться в сложные трехмерные структуры и выполнять какие-либо активные действия.

Изначально ДНК, скорее всего, была чем-то вроде покоящейся фазы в жизненном цикле самовоспроизводящихся колоний РНК, и лишь много позднее она стала основным носителем наследственной информации.
Есть веские основания полагать, что первыми появились ферменты третьего типа, а от них потом произошли все остальные типы НК-полимераз.
« Последнее редактирование: 21 Сентябрь, 2010, 11:36:03 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Супермодератор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 633
  • Репутация: +35/-51
(Нет темы)
« Ответ #5 : 21 Сентябрь, 2010, 11:30:17 am »
Заключение

Итак, мы рассмотрели господствующую научную теорию о зарождении жизни на земле. За последние 10-15 лет наука значительно продвинулась вперед по пути разгадки зарождения жизни.

Для полной картины необходимо отметить, что существуют и другие гипотезы. Если не брать историю (гипотезы, уже отброшенные) – мы имеем:
1.   Биохимическая эволюция (абиогенез) – Это то, о чем мы говорили выше.
2.   Панспермия – занесение жизни из космоса. С научной точки зрения данная гипотеза существовать может, но хотя она и объясняет зарождение жизни на земле – совсем не объясняет зарождение жизни в принципе.
3.   Креационизм – утверждение, что жизнь создана богом. Эта гипотеза может существовать только в головах верующих в бога людей и к науке никакого отношения не имеет.

Я думаю, что хотя вопросов еще много, и точный путь абиогенеза пока не повторен – мы можем уже сейчас с уверенностью сказать – в происхождении жизни на земле нет ничего сверхъестественного и никаких лишних сущностей типа бога для этого не требовалось.

В основном отсюда:
"Вначале была РНК? оиски молекулы первожизни" С. Григоревич
«Рождение сложности» Александр Марков
« Последнее редактирование: 22 Сентябрь, 2010, 12:17:52 pm от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Yupiter

  • Супермодератор
  • Афтар, пиши исчё!
  • *********
  • Сообщений: 4 633
  • Репутация: +35/-51
(Нет темы)
« Ответ #6 : 22 Сентябрь, 2010, 12:15:11 pm »
Концепции возникновения жизни:

Для полноты понимания истории поиска ответа на вопрос "как появилась жизнь" все таки более подробно опишем концепции, которые существовали и существуют (за исключением абиогенеза, который мы рассмотрели выше).


Креационизм

Согласно этой концепции, жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом; ее придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений. В 1650 г. архиепископ Ашер из г. Арма (Ирландия) вычислил, что бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н.э. и закончил свой труд 23 октября в 9 часов утра, создав человека. Ашер получил эту дату, сложив возрасты всех людей, упоми нающихся в библейской генеалогии, – от Адама до Христа («кто кого родил»). С точки зрения арифметики это разумно, однако при этом получается, что Адам жил в то время, когда, как пока зывают археологические находки, на Ближнем Востоке существовала хорошо развитая городская (шумерская) цивилизация, которая имела свою письменность, развитое хозяйство, имела разносторонние торговые связи с соседними государствами.

Очень близкие легенды о сотворении мира и живых существ
каким-то сверхестественным существом присутствуют в мифах и
сказаниях очень многих народов на Земле. Эти мифы и сказания
появились значительно раньше, чем Библия. Например, представления шумеров о возникновении мира, о появлении человека нашли отражение в Библии. Главными богами шумеров были Ан (небо) и Ки (земля), которые были неразрывно связаны. Ан практически не вмешивался в дела на Земле, передав эти функ ции богам, родившимся от него. Так, родившийся от этого союза бог воздуха Энлиль разделил небо и землю и практически господствовал над Вселенной. Мифы древнейших народов, религиозные убеждения современных людей указывают на сходство попыток объяснить как появление природы, так и различные природные явления.

Традиционное иудейско-христианское представление о сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, 1.1.-26, вызывало и продолжает вызывать споры. Хотя все христиане признают, что Библия – завет господа людям, по вопросу о длине «дня», упоминающегося в Книге Бытия, существуют разногласия. Некоторые считают, что мир и все населяющие его организмы были созданы за шесть дней продолжительностью по 24 часа. Они отвергают любые другие точки зрения и целиком полагаются на вдохновение, созерцание и божественное откровение. Другие христиане не относятся к Библии как к научной книге и считают, что в Книге Бытия изложено в понятной для людей всех времен форме теологическое откровение о сотворении всех живых существ всемогущим творцом. Для них описание сотворения живых существ скорей относится к ответу на вопрос «почему?», а не «каким образом?». Если наука в поисках истины широко использует наблюдение и эксперимент, то богословие постигает истину через божественное откровение и веру.

«Вера же есть осуществление ожидаемого и уверенность в
невидимом ... Верою осознаем, что вещи устроены словом
Божьим, так что из невидимого произошло видимое» (Послание к
евреям, 11, 1-3).

Вера признает вещи, которым нет доказательств в научном
смысле слова. Это означает, что логически не может быть противоречия между научным и богословским объяснением сотворения мира, так как эти две сферы мышления взаимно исключают одна другую. Для ученого научная истина всегда содержит элемент гипотезы, предварительности, но для верующего теологическая картина абсолютна. Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения; этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию божественного сотворения за рамки научного исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а поэтому она никогда не будет в состоянии ни доказать, ни отвергнуть эту концепцию.

Самопроизвольное зарождение

Эта концепция была распространена в древних Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384–322 до н.э.), которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарождения. На основе собственных наблю дений он развил эту теорию дальше, связывая все организмы в непрерывный ряд – «лестницу природы» (scala naturae):

«Ибо природа совершает переход от безжизненных объектов к животным с такой плавной последовательностью, поместив между ними существа, которые живут, не будучи при этом животными, что между соседними группами, благодаря их тесной близости, едва можно заметить различия» (Аристотель).

Этим высказыванием Аристотель укрепил более ранние высказывания Эмпедокла об органической эволюции. Согласно теории Аристотеля о спонтанном зарождении, определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм.

Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе.

«Таковы факты – живое может возникать в результате не только спаривания животных, но и разложения почвы... Так же обстоит дело и у растений: некоторые развиваются из семян, а другие как бы самозарождаются под действием сил природы, возникая из разлагающейся земли, отбросов или из определенных частей растений» (Аристотель). Эту идею поддерживали такие выдающиеся ученые и мыслители как Парацельс, эмбриолог Гарвей, Н. Коперник, Г. Галилей, Р. Декарт, Гете, Шеллинг и др. Их авторитет во многом определил долгий срок существования теории самозарождения и ее широкое распространение.

С распространением христианства, концепция спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести; ее признавали лишь те, кто верил в колдовство и поклонялся нечистой силе, но эта идея все же продолжала существовать в течение еще многих веков. Ван Гельмонт (1577–1644), весьма знаменитый и удачливый ученый, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот. Даже опыты Ф. Реди и Спаллацани не смогли поколебать эту концепцию. В 1688 г. итальянский биолог и врач Франческо Реди, живший во Флоренции, подошел к проблеме возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, – это личинки мух. Проведя ряд экспериментов, он получил данные, подтверждавшие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей
жизни (концепция биогенеза).

«Убежденность была такой тщетной, если бы ее нельзя было подтвердить экспериментом. Поэтому в середине июля я взял четыре больших сосуда с широким горлом, поместил в один из них змею, в другой – немного рыбы, в третий – угрей из Арно, в четвертый – кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми... Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней, после того как в них была положена дохлая рыба» (Реди).

Эти эксперименты, однако, не привели к отказу от идеи самозарождения, и хотя эта идея несколько отошла на задний план, она продолжала оставаться главной теорией в неклерикальной среде. В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергали спонтанное зарождение мух, первые микроскопические исследования Антона ван Левенгука усилили эту теории применительно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюдения давали пищу обеим теориям и в конце концов побудили других ученых поставить эксперименты для решения вопроса о возникновении жизни путем спонтанного зарождения. В 1765 г. Ладзаро Спалланцани провел следующий опыт: подвергнув мясные и овощные отвары кипячению в течение нескольких часов, он сразу же их запечатал, после чего снял с огня. Исследовав жидкости через несколько дней, Спалланцани не обнаружил в них никаких признаков жизни. Из этого он сделал вывод, что высокая температура уничтожила все формы живых существ и что без них ничто живое уже не могло возникнуть.

В 1860 г. проблемой происхождения жизни занялся Луи Пастер. К этому времени он уже многое сделал в области микробиологии и сумел разрешить проблемы, угрожавшие шелководству и виноделию. Он показал также, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не простерилизовать должным образом. В результате ряда экспериментов, в основе которых лежали методы Спалланцани, Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения. Однако подтверждение теории биогенеза породило другую проблему. Коль скоро для возникновения живого организма необходим другой живой организм, то откуда же взялся самый первый живой организм? Только теория стационарного состояния не требует ответа на этот вопрос, а во всех других теориях подразумевается, что на какой-то стадии истории жизни произошел переход от неживого к живому.

Концепция стационарного состояния

Согласно этой концепции, жизнь никогда не возникала, а существовала вечно. Земля всегда способна поддерживать жизнь, а если жизнь и изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда. Считается, что после Большого взрыва, в процессе которого образовалась наша Вселенная, на ранних этапах ее развития произошло разделение вещества на живое и неживое. Оценки возраста Земли сильно варьировали – от примерно 6000 лет по расчетам архиепископа Ашера до 50 005 010 560 лет по современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада. Более совершенные методы датирования дают все более высокие оценки возраста Земли, что позволяет сторонникам концепции стационарного состояния полагать, что Земля существовала всегда. Согласно этой концепции, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности – либо изменение численности, либо вымирание.

Сторонники этой концепции не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистеперых рыб – латимерию. По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в период мелового периода, 70 миллионов лет назад. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми остатками, можно делать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения концепции стационарного состояния, ее немногочисленные сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков. Большая часть доводов в пользу этой концепции связана с такими неясными аспектами эволюции, как значение разрывов в палеонтологической летописи, и она наиболее подробно разработана именно в этом направлении.

Концепция панспермии

Эта концепция не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о ее внеземном происхождении. Поэтому ее нельзя считать теорией возникновения жизни как таковой; она просто переносит проблему в какое-то другое место во Вселенной. Эта концепция разрабатывалась в середине XIX века Г. Рихтером. Ее разделяли такие ученые как С. Аррениус, Г. Гельмгольц, В.И. Вернадский. Так, С. Аррениус в 1908 году высказал мысль о том, что жизнь на Земле началась тогда, когда на нашу планету из космоса попали зародыши жизни. «Частицы жизни», носящиеся в просторах космоса, переносимых давлением света от звезд, оседали то здесь, то там, осеменяя ту или иную планету Концепция панспермии утверждает, что жизнь могла возникнуть один или несколько раз в разное время и в разных частях Галактики или Вселенной. Для обоснования этой концепции используются многократные появления НЛО (неопознанные летающие объекты), наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», а также сообщения якобы о встречах с инопланетянами. Советские и американские исследования в космосе позволяют считать, что вероятность обнаружить жизнь в пределах нашей Солнечной системы ничтожна, однако они не дают никаких сведений о возможной жизни вне этой системы. При изучении материала метеоритов и комет в них были обнаружены многие «предшественники живого» – такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на голую Землю. Появился ряд сообщений о нахождении в метеоритах объектов, напоминающих примитивные формы жизни, однако доводы в пользу их биологической природы пока не кажутся ученым убедительными.

Тем не менее эта концепция полного научного обоснования не получила. Хотя спектр возможных условий для существования живых организмов достаточно широк, все же считается, что они должны погибнуть в космосе под действием жесткого космического и ультрафиолетового излучений. Кроме того, эта концепция не решает вопрос о происхождении жизни, а говорит о занесении жизни на Землю.

Гипотеза случайного возникновения жизни

Согласно этой гипотезе, на Земле случайно возникла первичная живая молекула. Эта молекула появилась лишь один раз за время существования нашей планеты. Поэтому экспериментально эту гипотезу проверить невозможно. Тем не менее гипотеза получила широкое распространение среди генетиков, особенно в связи с открытием роли ДНК в явлениях наследственности. Г. Меллер в 1929 г. развивал мысль о том, что на Земле случайно образовалась единичная «живая генная молекула», обладавшая внутримолекулярным жизнеопределяющим строением, которое она пронесла неизменным через все развитие земной жизни. Долгое время моделью такой «живой молекулы» считали частицу нуклеопротеида вируса табачной мозаики. Но сейчас стало очевидным, что вирусы нельзя рассматривать как промежуточный этап на пути образования жизни. Сначала должна возникнуть жизнь, а потом вознинуть вирусы.
Вероятность случайного возникновения жизни очень мала, тем не менее, эта гипотеза до сих пор широко распространена в научной литературе.
« Последнее редактирование: 01 Январь, 1970, 03:00:00 am от Yupiter »
Нет ни сверхъестественных вещей, ни явлений. Просто некоторые из них пока ещё выходят за границы нашего естествознания.
:rtfm Правила форума

Оффлайн Vivekkk

  • Администратор
  • Заслуженный Афтар
  • *****
  • Сообщений: 6 239
  • Репутация: +41/-8
Re: Возникновение жизни на земле.
« Ответ #7 : 14 Октябрь, 2016, 02:02:49 am »
Ipsa scientia potestas est.

Оффлайн nookosmizm

  • БлаженныйЪ
  • Афтар
  • *
  • Сообщений: 110
  • Репутация: +1/-4
    • http://nookosmizm.bbmy.ru/viewtopic.php?id=40#p42
Re: Возникновение жизни на земле.
« Ответ #8 : 10 Июль, 2017, 10:43:32 am »
Жизнь на Земле и других космических объектах возникает на основе космических программ тогда, когда на этих объектах создаются необходимые и достаточные условия. А формы жизни бывают разные. см.http://nookosmizm.bbmy.ru/viewtopic.php?id=78#p80

Оффлайн Частичка Природы

  • Афтар
  • ***
  • Сообщений: 890
  • Репутация: +46/-88
  • Все что есть, есть Природа!!!
Re: Возникновение жизни на земле.
« Ответ #9 : 03 Октябрь, 2017, 07:32:23 am »
Возникновения жизни на Земле, это стандартная случайность, что и доказывает ее расположение, будь она ближе и жизнь просто не возникла бы, но если ее удалить чуть дальше, то она осталось бы как бы в спячке! Учеными доказано жизнь на Марсе, но в виде микробов, слабая развитость и минимальные затраты на жизнедеятельность!
Эксперт по природоведению!!!

Оффлайн karavanbashi

  • Читатель
  • **
  • Сообщений: 12
  • Репутация: +0/-0
Re: Возникновение жизни на земле.
« Ответ #10 : 17 Ноябрь, 2017, 22:14:49 pm »
тема важная... только у меня версия космическая. нам ПОМОГЛИ доразвиться с космической же скоростью... Не могли мы как сложный вид так быстро по временным меркам стать "венцом творения". Бывшие сотрудники Института мозга - единственного в мире научного подобного центра, говорили, что человек генетически словно соткан из разных лоскутков, словно экспериментально было вживлены гены разных животных. Например, вот мозг - самое похотливое и ленивое создание организма - все пропускает через... половую систему, как рептилии... То есть в любви мы как холодные скользкие бездушные гады... хорошая иллюстрация к разным формам извращений опустившихся по моральной части... 

Оффлайн Sorata

  • Афтар
  • ***
  • Сообщений: 898
  • Репутация: +24/-20
  • Почти научный атеист
Re: Возникновение жизни на земле.
« Ответ #11 : 17 Ноябрь, 2017, 22:39:15 pm »
Бывшие сотрудники Института мозга - единственного в мире научного подобного центра, говорили, что человек генетически словно соткан из разных лоскутков, словно экспериментально было вживлены гены разных животных.
Да, институт мозга, похоже, та еще контора шарлатанов. Одна свихнутая на религии Бехтерева чего стоит.
Впервые об этом стал догадываться еще Джеймс Рэнди (смотреть с 30-й минуты):


 

.