Что такое первичный бульон
Первичный бульон
Первичный бульон предположительно существовал в мелких водоёмах Земли 4 млрд лет назад. Он состоял из аминокислот, полипептидов, азотистых оснований, нуклеотидов. Он образовался под воздействием электрических разрядов, высокой температуры и космического излучения. При этом атмосфера Земли в то время не содержала кислорода.
В 1923 году советский учёный Александр Иванович Опарин предположил, что в условиях первобытной Земли органические вещества возникали из простейших соединений — аммиака, метана, водорода и воды. Энергия, необходимая для подобных превращений, могла быть получена или от ультрафиолетового излучения, или от частых грозовых электрических разрядов — молний. Возможно, эти органические вещества постепенно накапливались в древнем океане, образуя первичный бульон, в котором и зародилась жизнь.
По гипотезе А. И. Опарина, в первичном бульоне длинные нитеобразные молекулы белков могли сворачиваться в шарики, «склеиваться»
друг с другом, укрупняясь. Благодаря этому они становились устойчивыми к разрушающему действию прибоя и ультрафиолетового излучения. Происходило нечто подобное тому, что можно наблюдать, вылив на блюдце ртуть из разбитого градусника: рассыпавшаяся на множество мелких капелек ртуть постепенно собирается в капли чуть побольше, а потом — в один крупный шарик. Белковые «шарики» в «первичном бульоне» притягивали к себе, связывали молекулы воды, а также жиров. Жиры оседали на поверхности белковых тел, обволакивая их слоем, структура которого отдалённо напоминала клеточную мембрану. Этот процесс Опарин назвал коацервацией, а получившиеся тела — коацерватными каплями, или просто коацерватами.
Гипотеза «первичного бульона» является устаревшей. На сегодняшний день конкурируют гипотезы «первичной пиццы» (на минеральной подложке в условиях периодического высыхания) и «первичного майонеза» (грязевые котлы вулканов) в качестве основных рабочих гипотез абиогенеза. Кроме того, по всей видимости, найден путь синтеза сразу большого набора биологических молекул.
Возникновение жизни. «Первичный бульон» или «первичная пицца»?
Долгое время ученые придерживались теории, что жизнь зародилась в море. Вернее, в древнем океане, наполненном так называемым «первичным бульоном». Сейчас эта теория, при всей ее ценности для понимания некоторых процессов, уже несколько устарела. Если как следует проанализировать состав жидкостей в нашем теле, то картина получается более сложная.
Теорию «первичного бульона» выдвинул в первой трети прошлого века советский биохимик Александр Иванович Опарин, и она надолго стала одной из самых влиятельных в научном мире. Работа Опарина «Происхождение жизни» вышла в 1924 г. и была переведена на английский язык в 1938 г. Но еще раньше идеи Опарина нашли горячую поддержку у британского биолога Джона Холдейна, и он опубликовал ряд работ в том же направлении.
Согласно теории Опарина — Холдейна древнейшая атмосфера Земли была полностью лишена кислорода и состояла из метана, аммиака и водорода. Когда на эту атмосферу стали воздействовать различные естественные источники энергии — грозы и извержения вулканов, — в океане начали формироваться основные химические соединения, необходимые для органической жизни. С течением времени молекулы органических веществ накапливались в океанах, пока не достигли консистенции горячего разбавленного бульона. Однако в некоторых районах концентрация молекул, необходимых для зарождения жизни, была особо высокой, и там образовались нуклеиновые кислоты и протеины. Взаимодействие между возникшими нуклеиновыми кислотами и протеинами в конце концов привело к возникновению генетического кода. В дальнейшем эти молекулы объединились, и появилась первая живая клетка.
В 1954 г. Стэнли Миллер провел следующий эксперимент. Он создал аппарат из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь. В одну из колб Миллер поместил устройство, имитирующее грозовые эффекты, — два электрода, между которыми происходит разряд при напряжении около 60 тыс. вольт; в другой колбе постоянно кипела вода. Затем он заполнил аппарат газовым составом, который, как он полагал, соответстветствовал атмосфере древней Земли: метаном, водородом и аммиаком. Аппарат проработал неделю, после чего были исследованы продукты реакции. В получившемся вязком месиве было обнаружено некоторое количество органических веществ, в том числе и простейшие аминокислоты — глицин и аланин. Позднее в разных условиях были получены также сахара и нуклеотиды.
Результат был очень вдохновляющим, но прошло несколько десятилетий —и восторги несколько поутихли. Во-первых, предположение, что древнейшая атмосфера Земли состояла из метана, аммиака и водорода не подтвердилось. Для атмосфер каменистых планет характерен углекислый газ. Во-вторых, в 1960-х гг. случился прорыв в области изучения внутреннего устройства клетки. Тутто и выяснилось, что даже самая простая клетка устроена невероятно сложно. В клетке налажен изумительный механизм сложнейших молекул, и чтобы научиться такому слаженному взаимодействию, они должны были собраться в одном месте и остаться в близком соседстве надолго. Это очень трудно представить себе на морских просторах, где любая тесная компания в любой момент может быть разбавлена. Молекулы современной клетки удерживает от разброда и шатания сложно устроенная оболочка, но ведь когда-то ее не было! Скорее всего, дружное сообщество молекул возникло в каком-то ограниченном пространстве, вероятно, очень небольшом. Вдумчивый анализ химического состава нашего организма поможет понять, где и как это произошло.
Продолжение статьи читайте в мартовском номере журнала «Наука и техника» за 2020 год. Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой
Первичный бульон, из которого состоит теория и эксперименты
первичная теория бульона, также называется примитивным, примитивным, примитивным супом или исконный суп, стремящийся определить происхождение жизни на Земле; был разработан советским ученым Александром Опариным.
В то же время в 1920-х годах британский ученый Дж. Б. С. Холдейн создавал очень похожую теорию, и именно последний придумал термин «суп», чтобы обозначить это..
Согласно этой теории, жизнь на Земле возникла в химической среде, которая существовала около 3,8 миллиардов лет назад. Хотя невозможно доказать правдивость этой гипотезы, поскольку условия Земли того времени не полностью известны, были проведены эксперименты, чтобы определить, насколько возможно такое событие..
Однако происхождение жизни на Земле остается неоднозначным. Многие ученые поддерживают различные теории, хотя ни одна не может быть полностью проверена.
Что такое теория?
Короче говоря, речь идет о создании жизни посредством химических реакций. Это эволюционная концепция, которая определяет происхождение жизни по реакциям неорганического вещества.
Теория первичного супа гласит, что жизнь возникла в океане или колодце воды, существовавшем на Земле 3800 миллионов лет назад. В то время атмосферные условия планеты и ее химический состав находились в гораздо более хаотическом состоянии, чем нынешние..
В то время на планете не было ни растений, ни жизни. Согласно теориям Опарина и Холдейна, на Земле была восстановительная атмосфера. Это означает, что он имел очень низкое количество кислорода, или даже считал, что у него вообще не было кислорода.
Поэтому теория первичного супа (также известная как гипотеза Опарина-Холдейна) утверждает, что жизнь на планете была вызвана химической реакцией углерода, водорода, водяного пара и аммиака..
Историческая справка и дарвиновская вера
Со времен философа и греческого ученого Аристотеля теоретизировали о том, что жизнь на планете зародилась в процессе абиогенеза. У самого Аристотеля была простая теория относительно этого: он сравнил появление червей в разложившихся веществах со спонтанным созданием жизни.
Концепция Аристотеля (которая возникла в четвертом веке до нашей эры) перестала быть принятой в середине семнадцатого века, когда итальянский ученый продемонстрировал, что личинки в мусоре образуются только тогда, когда мухи вступают в контакт с этим.
Концепция итальянца, чье имя было Франческо Реди, полностью поддержала идею о том, что каждая живая форма должна быть порождена другой живой формой. Эта концепция называется биогенезом; создание жизни, основанной на той же жизни.
Позже мы экспериментировали с происхождением микробов в средах, которые не подвергались воздействию воды. Когда эксперимент не удался, возможность появления с помощью абиогенеза была исключена.
Однако Чарльз Дарвин выдвинул теорию о том, что жизнь могла возникнуть в колодце, когда Земля находилась в гораздо более примитивном состоянии. Считается, что при ряде определенных условий возможно, что жизнь порождается абиогенезом.
эксперименты
Чтобы проверить теорию Опарина и Холдейна, были проведены два основных эксперимента, которые послужили основой для придания долговечности идеям обоих ученых. Результаты неубедительны, но они доказывают, что они могут иметь определенный уровень правды.
Миллер и Юри эксперимент
Этот эксперимент считается одним из классических тестов исследования процессов абиогенеза. Он был проведен в 1952 году профессором Чикагского университета (и предшественником атомной бомбы) Гарольдом Юрием; и один из его учеников, Стэнли Миллер.
Эксперимент проводился с использованием метана, водорода, воды и аммиака. Все соединения были запечатаны в стерильной среде, где все контролировалось, чтобы имитировать условия Земли миллионы лет назад.
Испарение воды было вызвано, и электричество использовалось, чтобы моделировать возможные воздействия атмосферных электрических разрядов.
Этот эксперимент позволил получить множество аминокислот, которые частично поддержали теорию первичного супа и, следовательно, процесс абиогенеза..
Они не были убедительными доказательствами, но они определенно указывали на скрытую возможность того, что жизнь на Земле могла возникнуть таким образом..
Однако другие научные данные, полученные через годы после эксперимента, пришли к выводу, что атмосфера Земли в то время могла сильно отличаться от того, что было предложено в эксперименте Миллера и Юри. Это повлияло на достоверность теории.
Эксперимент Джоан Оро
Оро был французским ученым, который провел эксперимент в 1961 году. Он определил, что нуклеооснование аденин (основной компонент нуклеиновых кислот, присутствующих в живых организмах), может быть создано из водорода и аммиака в водном растворе..
Его эксперимент до сих пор остается стандартом пребиотической химии, частично поддерживая теорию пребиотического супа.
Он также молился о том, чтобы фундаментальная составляющая жизни пришла на Землю через кометы и астероиды, которые поразили планету миллионы лет назад. Ваша идея широко принята; на самом деле, считается, что это самый реальный способ возникновения жизни на Земле.
Эта теория была также создана в 1961 году, когда он провел свой эксперимент. Фактически, согласно Оро, компоненты, посредством которых жизнь была создана посредством абиогенеза, достигли пребиотической воды через кометы, которые воздействовали на планету..
Первичный бульон смоделировали в лаборатории и показали зарождение жизни
Ученые из Университета Дуйсбург-Эссен (UDE) обосновали свою теорию о том, что жизнь могла начаться глубоко в земной коре. В своих экспериментах они создали неодушевленные структуры, которые в течение короткого времени разрабатывали стратегии выживания. Об этом сообщает книга The First Cell, опубликованная издательством Springer.
Читайте «Хайтек» в
В начале был пузырь: самогенерирующийся пузырь, похожий на мыльный пузырь, заключенный в мембрану. Он был окружен жидкостью по рецепту первичного бульона, с температурой от 40 до 80°С и повышенным давлением. Это те условия, которые существовали около 3,8 млрд лет назад и до сих пор существуют сегодня — далеко в земной коре.
С помощью экспериментальной установки химик Кристиан Майер из Центра наноинтеграции (CENIDE) и геолог Ульрих Шрайбер, также профессор UDE, смоделировали заполненные водой трещины в недрах Земли, а также в геотермальных источниках. В своем лабораторном эксперименте они создали и разрушили в общей сложности 1500 поколений пузырьков в течение двух недель.
Исследователи обнаружили, что некоторые пузырьки пережили смену поколений, потому что они внедрили определенных предшественников белка из первичного бульона в свою мембрану. Это сделало их более стабильными, и что наиболее важно, их мембрана стала немного более проницаемой.
химик Кристиан Майер из Центра наноинтеграции CENIDE
Майер и Шрайбер уверены, что они, по крайней мере, указали путь к предварительной стадии жизни. Как они моделировали во времени, миллиарды лет назад, такие пузырьки могли стать достаточно стабильными, чтобы выходить на поверхность во время извержений гейзеров. Со временем в эти везикулы добавлялись все новые и новые функции.
Первичный бульон
Первичный бульон — термин, введённый советским биологом Александром Ивановичем Опариным. В 1924 году он выдвинул теорию о возникновении жизни на Земле через превращение, в ходе постепенной химической эволюции молекул, содержащих углерод, в первичный бульон.
Описание
Первичный бульон предположительно существовал в мелких водоёмах Земли 4 млрд лет назад. Он состоял из аминокислот, полипептидов, азотистых оснований, нуклеотидов. Он образовался под воздействием электрических разрядов, высокой температуры и космического излучения. При этом атмосфера Земли в то время не содержала кислорода.
В 1923 году советский учёный Александр Иванович Опарин предположил, что в условиях первобытной Земли органические вещества возникали из простейших соединений — аммиака, метана, водорода и воды. Энергия, необходимая для подобных превращений, могла быть получена или от ультрафиолетового излучения, или от частых грозовых электрических разрядов — молний. Возможно, эти органические вещества постепенно накапливались в древнем океане, образуя первичный бульон, в котором и зародилась жизнь.
По гипотезе А. И. Опарина, в первичном бульоне длинные нитеобразные молекулы белков могли сворачиваться в шарики, «склеиваться» друг с другом, укрупняясь. Благодаря этому они становились устойчивыми к разрушающему действию прибоя и ультрафиолетового излучения. Происходило нечто подобное тому, что можно наблюдать, разлив ртуть: рассыпавшаяся на множество мелких капелек ртуть постепенно собирается в капли чуть побольше, а потом — в один крупный шарик. Белковые «шарики» в «первичном бульоне» притягивали к себе, связывали молекулы воды, а также жиров. Жиры оседали на поверхности белковых тел, обволакивая их слоем, структура которого отдалённо напоминала клеточную мембрану. Этот процесс Опарин назвал коацервацией, а получившиеся тела — коацерватными каплями, или просто коацерватами.