Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Возникновение жизни на Земле

 

В настоящее время принято считать, что Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из газово-пылевого облака около 4,5 млрд. лет тому назад. Преобладающий элемент Вселенной - водород, из которого в результате реакции ядерного синтеза образуется гелий, а из него - углерод:

высокая температура

4Н ------------------- Не + ЭНЕРГИЯ

высокое давление

Под действием высоких температур и гравитационного сжатия возникают различные химические элементы, составляющие основную массу звезд, планет и их атмосферы.

Для развития Солнечной системы на пути к возникновению жизни необходимы были некоторые космические и планетарные условия:

1. РАЗМЕРЫ ПЛАНЕТЫ (ее масса не должна быть слишком большой, так как энергия атомного распада природных радиоактивных веществ может привести к перегреванию планеты или радиоактивному загрязнению, а также не должна быть слишком маленькой, так как маленькие планеты не способны удерживать атмосферу из-за небольшой силы притяжения);

2. ДВИЖЕНИЕ ПЛАНЕТЫ ВОКРУГ ЗВЕЗДЫ ПО КРУГОВОЙ ИЛИ БЛИЗКОЙ К КРУГУ ОРБИТЕ (для постоянного и равномерного получения энергии);

3. ПОСТОЯННАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ СВЕТИЛА.

В начале своего формирования Земля имела очень высокую температуру. По мере остывания планеты тяжелые элементы перемещались к ее центру, а более легкие соединения оставались на поверхности. Свободного кислорода в атмосфере Земли не было. Атмосфера состояла из свободного водорода и его соединений (Н2О; СН4; NH3; HCN) и носила восстановительный характер.

Молекулы различных веществ могут объединяться, образуя много-молекулярные комплексы - КОАЦЕРВАТЫ.

В первичном океане коацерваты обладали способностью поглощать различные вещества, растворенные в водах первичного океана. В результате этого внутреннее строение коацервата претерпевало изменения, что вело или к его распаду, или к накоплению веществ, то есть к росту и к изменению химического состава, повышалась устойчивость коацерватной капли в постоянно изменяющихся условиях.

Продолжали существовать только те коацерватные капли, которые, вступая в какие-то элементарные формы обмена со средой, сохраняли относительное постоянство своего состава. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды лишь те вещества, которые обеспечивали их устойчивость, а также способность выделять наружу продукты обмена.

В процессе длительного отбора (химической эволюции) сохранились лишь те капли, которые при распаде на дочерние не утрачивали способностей своей структуры, то есть приобретали способность к самовоспроизведению.

Это важнейшее свойство возникло вместе со способностью к синтезу органических веществ внутри коацерватной капли, важнейшими составными частями которых уже в то время были ПОЛИПЕПТИДЫ и ПОЛИНУКЛЕОТИДЫ.

В ходе эволюции появились полипептиды, обладающие каталитической активностью, то есть способностью значительно ускорять течение химических реакций.

Полинуклеотиды способны связываться друг с другом по принципу дополнения или комплементарности, и, следовательно, осуществлять неферментативный синтез дочерних нуклеотидных цепей.

Следующий шаг небиологической эволюции - объединение способности полинуклеотидов к самовосроизведению с возможностью полипептидов ускорять химические реакции.

Дальнейшее усложнение обмена веществ у предбиологических структур могло происходить только в условиях пространственного разделения различных синтетических и энергетических процессов внутри коацервата, а также более прочной изоляции внутренней среды от внешних воздействий по сравнению с той, которую могла обеспечить водная оболочка. Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои жиров, или липидов, отделившие коацерват от окружающей водной Среды и преобразовавшиеся в ходе дальнейшей эволюции в наружную мембрану. Далее химическая эволюция продолжилась образованием саморегулирующихся систем - клеток.

Образование первых клеточных организмов положило начало био-логической эволюции (смотри рисунок).


2. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ СИСТЕМ

К фундаментальным свойствам живых систем относятся:

1. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА - в состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, однако, соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. Элементарный состав неживой природы наряду с кислородом представлен, в основном, кремнием, железом, магнием, алюминием. В живых организмах 98% их массы приходится на: водород, кислород, углерод и азот;

2. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ - все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания, и выделяя наружу продукты жизнедеятельности. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада живыми веществами поглощенных из окружающей среды различных веществ. В результате целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей Среды уподобляются веществам живых организмов и из них строятся тела живых организмов. Эти процессы называются АССИМИЛЯЦИЕЙ (пластический обмен или АНАБОЛИЗМ).

С другой стороны происходят процессы ДИССИМИЛЯЦИИ (КАТАБОЛИЗМ), в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза.

Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

3. САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ (РЕПРОДУКЦИЯ) - способность к размножению, то есть воспроизведению нового поколения особей того же вида. В основе самовоспроизведения лежат реакции матричного синтеза, то есть образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК.

4. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ - заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена стабильностью, то есть постоянством строения молекул ДНК.

5. ИЗМЕНЧИВОСТЬ - способность организмов приобретать новые признаки и свойства. В основе ее лежит изменение биологических матриц. Если бы репродукция матриц - молекул ДНК - всегда происходила с абсолютной точностью, то приспособление видов к меняющимся условиям среды оказалось бы невозможным.

Изменчивость создает разнообразный исходный материал для есте-ственного отбора.

6. РОСТ и РАЗВИТИЕ. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы.

Развитие живой формы существования материи представлено инди-видуальным развитием или ОНТОГЕНЕЗОМ и историческим развитием или ФИЛОГЕНЕЗОМ (эволюция).

7. РАЗДРАЖИМОСТЬ - свойство избирательно реагировать на изменение внешней и внутренней среды.

Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется посредством нервной системы и называется РЕФЛЕКСОМ.

Организмы, не имеющие нервной системы лишены рефлексов. Их реакции принято называть ТАКСИСАМИ или ТРОПИЗМАМИ.

Например: фототаксис - движение по отношению к источнику света; хемотаксис - перемещение организма по отношению к концентрации химических веществ.

Под тропизмом понимают характер роста, свойственный растениям.

Например: гелиотропизм - рост наземных частей растения по отношению к Солнцу. Геотропизм - рост подземных частей (корней) в направлении к центру Земли.

8. ДИСКРЕТНОСТЬ. Жизнь на Земле проявляется в виде дискретных форм. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, но тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство.

Например, любой вид организмов представлен отдельными особями. Дискретность строения организма - основа его структурной упорядоченности, она создает возможность постоянного самообновления его путем замены “износившихся” структурных элементов.

9. САМОРЕГУЛЯЦИЯ (АВТОРЕГУЛЯЦИЯ) - способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов.

10. РИТМИЧНОСТЬ (присуща как живой, так и неживой природе) -обусловлена различными космическими и планетарными причинами.

РИТМ - это повторение одного и того же события или воспроизведение одного и того же состояния через равные промежутки времени. Ритмичность направлена на согласование функций живых организмов с окружающей средой, то есть приспособление к изменяющимся условиям существования.

11. ЭНЕРГОЗАВИСИМОСТЬ. Живые тела - “открытые” для поступления энергии системы.

Под “открытыми” системами понимают системы, в которых непрерывно происходит поглощение и удаление веществ, а также обмен энергией со средой.

Таким образом, “ЖИВЫЕ ТЕЛА, СУЩЕСТВУЮЩИЕ НА ЗЕМЛЕ, ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ ОТКРЫТЫЕ САМОРЕГУЛИРУЮЩИЕСЯ И САМОВОСПРОИЗВОДЯЩИЕСЯ СИСТЕМЫ, ПОСТРОЕННЫЕ ИЗ БИОПОЛИМЕРОВ И НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ” (М.В.Волькенштейн).

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Введение. Дистанционная (заочная) форма обучения | Условия и ресурсы среды
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 402; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.023 сек.