Гипотеза Возникновения Жизни на Земле А.И.Опарина Работу выполнила ученица 11 «В» класса Тер-Мартиросян Элины Руководитель проекта учитель биологии Макарова Ирина Петровна. МОУ Лицея № 12 г. Химки 2012 г. План: • • • • • • • • Биография А.И.Опарина. Теория возникновения жизни на Земле. Гипотезы самопроизвольного зарождения жизни. Формирование атмосферы Земли. Гипотеза биохимической эволюции. Этапы возникновения жизни на Земле. Гипотеза И.А.Опарина и Дж.Холдейна. Заключение. Биография Александр Иванович Опарин родился 2 марта 1894 года в городе Угличе. В 1912г. окончил Вторую московскую гимназию. 1912–1917 гг. – студент естественного отделения физико-математического факультета Московского университета. 1915г. – химик фармацевтического завода Всероссийского союза городов. 1917г. – окончил естественное отделение физико-математического факультета Московского университета и был оставлен при кафедре физиологии растений для подготовки к профессорскому званию. Биография Александр Иванович Опарин – создатель всемирно признанной теории происхождения жизни, положения которой блестяще выдержали более чем полувековую проверку временем; один из крупнейших советских биохимиков, заложивший фундамент исследований в области эволюционной и сравнительной биохимии, энзимологии, биохимии растений и субклеточных структур, основатель советской технической биохимии; выдающийся педагог, организатор науки, общественный деятель и блестящий популяризатор научных знаний. Теория Возникновения Жизни на Земле. Разрабатывая теоретические основы биологии, А.И. Опарин выдвинул теорию возникновения жизни на Земле. На основе фактических материалов из области астрономии, химии, геологии и биологии А.И. Опарин предложил гипотезу развития материи, объясняющую возникновение жизни на Земле. Проблему происхождения жизни он рассматривал с материалистической позиции и объяснял возникновение жизни как определенный и закономерный качественный этап в историческом развитии материи. Гипотеза Самопроизвольного Зарождения Жизни А.И.Опарин появление жизни рассматривал как единый естественный процесс, который состоял из протекавшей в условиях ранней Земли первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень - биохимическую эволюцию. Живая Клетка Формирование Атмосферы Земли Атмосфера Земли в то время была бескислородной. В ее состав входили азот, водяной пар, углекислый газ, сероводород, аммиак, метан и др. Свободный кислород, который выделялся из мантии, быстро расходовался на процессы окисления. В далеком прошлом Земля была очень горячей (4000-8000 °С). При падении температуры на поверхности Земли ниже 1000 °C образовались первичные водоемы. По мере остывания образовывалась земная кора, а из воды, аммиака, двуокиси углерода и метана - атмосфера. Гипотеза биохимической эволюции По мнению Опарина, в первичной атмосфере планеты, насыщенной газами, при помощи различных разрядов, а также под действием ультрафиолетового излучения и высокой радиации образовывались органические соединения, которые накапливались в океане, образуя «первичный бульон». Гипотеза биохимической эволюции Известно, что в концентрированных растворах органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, липидов) при определенных условиях могут образовываться сгустки, называемые коацерватными каплями, или коацерватами. Из раствора в них поступали химические вещества, в них шел синтез новых соединений, в результате чего они росли и усложнялись. Белковые коацерваты рассматривались А. И. Опариным как пробионты — предшественники живого организма. Он предполагал, что на определенном этапе белковые пробионты включили в себя нуклеиновые кислоты, создав единые живые комплексы. Установка Стэнли Миллера В 1953 году американский ученый Стенли Миллер в созданной им установке смоделировал условия, предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли. В результате опытов были получены аминокислоты. Сходные опыты многократно повторялись в различных лабораториях и позволили доказать принципиальную возможность синтеза в таких условиях практически всех мономеров и биополимеров Этапы возникновения жизни на Земле (по И. А. Опарину) Живая клетка Протобионты Коацерваты Сложные органические соединения (белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты) Простые органические соединения (аминокислоты, сахара и т.д.) Простые неорганические соединения (H₂O, CO₂, N ₂, NH₃), ионы металлов, минеральные кислоты Этапы возникновения жизни на Земле • Абиогенный синтез простейших органических соединений из неорганических. • Абиогенный синтез полимеров (белков, углеводов, нуклеиновых кислот) из простейших органических соединений • Образование коацерватов как обособление в растворе более высокомолекулярных веществ в виде высококонцентрированного раствора. • Взаимодействие коацерватов с окружающей средой, сходство с живыми организмами: рост, питание, дыхание, обмен веществ, размножение. • Возникновение генетического кода, мембраны и начало биологической эволюции. Гипотеза И. А. Опарина и Дж. Холдейна В 1929 г. английский биолог Дж.Холдейн выдвинул гипотезу происхождения жизни из неживых элементов. Теорию биохимической эволюции иногда называют теорией Опарина - Холдейна. Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн – нуклеиновым кислотам. Заключение Концепция А. И. Опарина в научном мире весьма популярна. Сильной ее стороной является точное соответствие теории химической эволюции, согласно которой зарождение жизни - закономерный результат. Аргументом в пользу этой концепции служит возможность экспериментальной проверки ее положений в лабораторных условиях. Слабой стороной концепции А. И. Опарина является допущение возможности самовоспроизведения коацерватных структур в отсутствие систем, обеспечивающих генетическое кодирование. Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения - внутри коацервата и в поколениях - единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. В рамках концепции Опарина не решена главная проблема - о движущих силах саморазвития химических систем и перехода от химической эволюции к биологической, о причине таинственного скачка от неживой материи к живой. А. И. Опарин, пытался доказать случайность и спонтанность возникновения живой клетки, но его труды не увенчаются успехом и он будет вынужден признаться: "К сожалению происхождение клетки является самым туманным вопросом, охватывающим теорию эволюции в целом."