Połączenie głosowe
Upewnij się, że masz włączone głośniki i mikrofon
zaprasza Cię do wspólnej nauki fiszek
Nasza planeta powstała około 4,7 mld lat temu, natomiast życie istnieje na niej najprawdopodobniej od ok. 3,8 mld lat. Powstanie życia na Ziemi tłumaczy kilka hipotez.
Najbardziej prawdopodobna hipoteza zakłada, że życie na naszej planecie powstało samorzutnie, było procesem długotrwałym, złożonym i zachodziło wielokrotnie.
Warunki panujące na Ziemi w okresie biogenezy:
1. W momencie swego powstania Ziemia była rozżarzoną kulą gazów. Miliony lat trwało, zanim jej temperatura obniżyła się na tyle, żeby mogła pojawić się woda w stanie ciekłym. Powstał wtedy praocean, który pokrywał większą część naszej planety.
2. Skład pierwotnej atmosfery nie jest nam szczegółowo znany, wiemy jednak, że znajdowały się w niej takie gazy jak azot, wodór, tlenek i dwutlenek węgla, para wodna, a w mniejszej ilości siarkowodór, amoniak i metan. W pierwotnej atmosferze nie było tlenu! Ogólnie uważa się, że atmosfera ta miała charakter redukujący.
3. Brak tlenu powodował nieobecność warstwy ozonowej chroniącej Ziemię przed promieniowaniem UV. Docierało więc ono bez przeszkód do powierzchni planety.
4. Na Ziemi miały też miejsce częste wyładowania elektryczne przypominające dzisiejsze burze, tyle że bardziej gwałtowne.
Te pozornie bardzo niesprzyjające warunki okazały się konieczne do zainicjowania syntezy związków organicznych niezbędnych do powstania życia.
Ewolucja chemiczna, czyli stopniowe powstawanie związków coraz bardziej złożonych ze związków prostych, była drugim po powstaniu wody w stanie ciekłym, niezbędnym warunkiem powstania życia. Sama ewolucja chemiczna zachodziła w dwóch etapach:
1) synteza ze związków nieorganicznych prostych związków organicznych, takich jak aminokwasy, cukry proste (glukoza), kwasy tłuszczowe czy zasady azotowe
2) łączenie prostych związków organicznych w związki o bardziej skomplikowanej budowie, jak białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy czy lipidy.
Okazuje się, że w warunkach panujących wówczas na Ziemi samoistna synteza związków organicznych była możliwa, gdyż:
- składniki atmosfery mogły być substratami w reakcjach prowadzących do syntezy związków organicznych
- redukujący charakter atmosfery sprzyjał tego typu reakcjom (są to reakcje, w których zachodzi redukcja). Natomiast obecność tlenu we współczesnej atmosferze uniemożliwia syntezę związków organicznych, gdyż tlen jest pierwiastkiem bardzo aktywnym chemicznie o silnie utleniających właściwościach
- silne wyładowania elektryczne i promieniowanie UV mogły być źródłem energii to tego typu reakcji.
Powyższe hipotezy dotyczące możliwości syntezy związków organicznych poparte zostały doświadczalnie. W laboratoriach symulowano warunki panujące na Ziemi w okresie biogenezy. W zależności od składu substratów wziętych do reakcji, które imitować miały skład ówczesnej atmosfery, otrzymywano aminokwasy, cukry, a nawet nukleotydy. W dalszych etapach doświadczeń udało się też spowodować łączenie się cząstek prostych w złożone.
Obecność wody w stanie ciekłym i powstanie związków organicznych to dwa niezbędne warunki powstania życia.
Współczesna nauka nie potrafi wyjaśnić w jaki sposób powstały pierwsze żywe organizmy. Powstawały na pewno w środowisku wodnym, gdyż to właśnie w praoceanie rozpuszczone były licznie powstające cząsteczki związków organicznych (przez niektórych praocean nazywany bywa obrazowo bulionem).
Pewne sugestie, jak mogło dojść do powstania pierwszych komórek zawierają doświadczenia radzieckiego uczonego A. I. Oparina nad koacerwatami i amerykańskiego naukowca S. W. Foxa nad minisferami. Koacerwaty i minisfery są podobnymi strukturami powstałymi z połączenia białek i innych związków. Twory te „hodowane” w odpowiednich warunkach wchłaniają glukozę - czyli „odżywiają się”, gromadzą materiał zapasowy w postaci skrobi, rosną, a po osiągnięciu krytycznej masy rozpadają się na mniejsze jednostki. Mimo wykazywania w ten sposób cech życia nie mogą przekazać potomnym strukturom informacji o swojej budowie i sposobie funkcjonowania, gdyż takiej informacji nie posiadają. Tym samym nie wykazują najistotniejszej cechy życia.
Koacerwaty i minisfery być może ilustrują sposób funkcjonowania prakomórek, nie są jednak żywymi organizmami, gdyż nie posiadają informacji genetycznej.
Innym problemem rozpatrywanym przez uczonych był problem dotyczący pierwszeństwa białek lub kwasów nukleinowych. Żywy organizm nie może składać się wyłącznie z białka, gdyż to kwas nukleinowy zawiera informację o jego budowie. Natomiast sam kwas nukleinowy potrzebuje białka jako katalizatora przy replikacji. Problem ten rozwiązany został w momencie odkrycia autokatalitycznych właściwości RNA. Stwierdzono wtedy, że istnieją cząsteczki RNA, które same są dla siebie katalizatorami w procesie powielania. Prawdopodobnie do takiej cząsteczki, zawierającej „swój” program dołączyły z czasem cząsteczki białek. Natomiast DNA jako nośnik informacji genetycznej powstał znacznie później.
Pierwsze żywe organizmy miały informację genetyczną zapisaną w RNA.
Co do budowy i funkcjonowania praorganizmów możemy przypuszczać, że:
- były organizmami jednokomórkowymi, przy czym budowa komórki przypominała komórkę prokariotyczną
- odżywiały się heterotroficznie; żyjąc w praoceanie obfitującym w różne rodzaje związków organicznych, więc taki sposób odżywiania wydaje się być najprostszy
- oddychały beztlenowo, gdyż w atmosferze nie było tlenu.
Inne hipotezy dotyczące powstania życia:
1. Kreacjonizm zakłada, że życie powstało w wyniku jednorazowego aktu stworzenia dokonanego przez Boga.
2. Teoria panspermii zakłada, że życie przywędrowało do nas z kosmosu wraz ze spadającym meteorytem, lub zostało „zasiane” przez istoty z innej planety. Teoria ta długo była przez uczonych traktowana z przymrużeniem oka, nowsze wyniki badań nie wykluczają jednak możliwości przybycia pierwszych organizmów wraz ze spadającym ciałem niebieskim. Natomiast teoria ta nie wyjaśnia, skąd wzięło się życie w kosmosie.
3. Teoria samorództwa obowiązywała do XIX wieku i zakładała, że życie cały czas „rodzi się samo” z materii nieożywionej (np. muchy mogą powstawać z psującego się mięsa). Została obalona przez doświadczenia Ludwika Pasteura, który wykazał, że drobnoustroje nie powstają z resztek żywności, ale rozwijają się z zarodników znajdujących się w powietrzu.
Teksty dostarczyło Wydawnictwo GREG. © Copyright by Wydawnictwo GREG
Autorzy opracowań: B. Wojnar, B. Włodarczyk, A Sabak, D. Stopka, A Szostak, D. Pietrzyk, A. Popławska, E. Seweryn, M. Zagnińska, J. Paciorek, E. Lis, M. D. Wyrwińska, A Jaszczuk, A Barszcz, A. Żmuda, K. Stypinska, A Radek, J. Fuerst, C. Hadam, I. Kubowia-Bień, M. Dubiel, J. Pabian, M. Lewcun, B. Matoga, A. Nawrot, S. Jaszczuk, A Krzyżek, J. Zastawny, K. Surówka, E. Nowak, P. Czerwiński, G. Matachowska, B. Więsek, Z. Daszczyńska, R. Całka
Zgodnie z regulaminem serwisu www.opracowania.pl, rozpowszechnianie niniejszego materiału w wersji oryginalnej albo w postaci opracowania, utrwalanie lub kopiowanie materiału w celu rozpowszechnienia w szczególności zamieszczanie na innym serwerze, przekazywanie drogą elektroniczną i wykorzystywanie materiału w inny sposób niż dla celów własnej edukacji bez zgody autora jest niedozwolone.
Ciekawostki (0)
Zabłyśnij i pokaż wszystkim, że znasz interesujący szczegół, ciekawy fakt dotyczący tego tematu.