Ксенобиотик

Возникновение жизни — процесс превращения неживой природы в живую.

В разное время относительно возникновения жизни на Земле выдвигались различные теории. Наиболее известными являются:

  • Теория биохимической эволюции
  • Теория панспермии
  • Теория стационарного состояния жизни
  • Теория самозарождения
  • Термодинамическая теория Термодинамика и возникновение жизни

В настоящее время некоторы из них (например, теория стационарного состояния) представляют собой только исторический или философский интерес, так как результаты научных исследований противоречат выводам этих теорий.

Теория панспермии не решает принципиального вопроса о возникновении жизни, она только отдаляет его в ещё более туманное прошлое Вселенной, хотя и не может исключаться как гипотеза о начале жизни на Земле.

В настоящее время полагают, что явление жизни может быть осознано на основе квазиравновесной иерархической термодинамики динамических систем, созданной на прочном фундаменте термодинамики Р.Клаузиуса и Дж. У. Гиббса. Теория построена без привлечения концепции о диссипативных структурах и представлениях о негоэнтропии. Жизнь является неотъемлемой стадией эволюции материи. http://gladyshevevolution.wordpress.com/ http://creatacad.org/?id=48&lng=eng

Биохимическая эволюция

Генобиоз и голобиоз

В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни:

Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода.

Голобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности структур, наделенных способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.

Белково-коацерватная теория Опарина

Многие общие положения теории А.И. Опарина качественно согласуются с термодинамической теорией происхождения жизни и биологической эволюции. Несомненно, свою теорию зарождения жизни А.И. Опарин хотел согласовать с законами термодинамики. Однако для этого необходимо было осознать «закон временных иерархий» и «принцип стабильности вещества», которые в его время были неизвестны. Сегодня можно утверждать, что А.И. Опарин выбрал правильный путь разработки общей модели зарождения жизни и ее эволюции.

Согласно этой теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:

  • Возникновение органических веществ
  • Возникновение белков
  • Возникновение белковых тел

Астрономические исследования показывают, что как звёзды, так и планетные системы возникли из газопылевого вещества. Наряду с металлами и их окислами в нём содержались водород, аммиак, вода и простейший углеводород — метан.

Условия для начала процесса формирования белковых структур установились с момента появления первичного океана. В водной среде производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. В результате такого усложнения молекул могли образоваться более сложные органические вещества, а именно углеводы.

Наука доказала, что в результате применения ультрафиолетовых лучей можно искусственно синтезировать не только аминокислоты, но и другие биохимические вещества. Большой победой современной биохимии является первый полный синтез молекулы белков: синтезирован гормон инсулин, управляющий углеводным обменом.

Согласно теории Опарина, дальнейшим шагом по пути к возникновению белковых тел могло явиться образование коацерватных капель. При определённых условиях водная оболочка органических молекул приобретала чёткие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окружённые водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты.

Коацерватные капли также могли возникать при простом смешивании разнообразных полимеров. При этом происходила самосборка полимерных молекул в многомолекулярные образования — видимые под оптическим микроскопом капли.

Капли были способны поглощать извне вещества по типу открытых систем. При включении в коацерватные капли различных катализаторов (в том числе и ферментов) в них происходили различные реакции, в частности полимеризация поступающих из внешней среды мономеров. За счёт этого капли могли увеличиваться в объёме и весе, а затем дробиться на дочерние образования. Таким образом, коацерваты могли расти, размножаться, осуществлять обмен веществ.

Далее коацерватные капли подвергались естественному отбору, что обеспечило их эволюцию.

Теория была обоснована, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путем случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул (например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении), то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения — внутри коацервата и в поколениях — единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур. Однако, было показано, что первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липидов, синтезированных абиогенным путем, и они могли вступить в симбиоз с «живыми растворами» – колониями самовоспроизводящихся молекул РНК, среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липидов, а такое сообщество уже можно назвать организмом.

Мир РНК как предшественник современной жизни

Основная статья: Гипотеза РНК-мира

Мир РНК — гипотетическая стадия возникновения жизни на Земле, в которую функции как хранения генетической информации, так и катализа химических реакций выполняли ансамбли молекул РНК. Впоследствии из их ассоциаций возникла современная ДНК-РНК-белковая жизнь, обособленная мембраной от внешней среды.

Панспермия

Основная статья: Панспермия

Согласно теории Панспермии, предложенной в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером и окончательно сформулированной шведским ученым Аррениусом в 1895 году, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном возникновении жизни оставался бы без ответа.

Самозарождение жизни

Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Древнем Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384—322 гг. до н. э.), которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарождения жизни. Согласно этой гипотезе, 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.

С распространением христианства теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести: ее признали лишь те, кто верил в колдовство и поклонялся нечистой силе, но эта идея все продолжала существовать где-то на заднем плане в течение еще многих веков.

Известный ученый Ван Гельмот описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмот считал человеческий пот.

В 1688 году итальянский биолог и врач Франческо Реди 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, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза).

Эти эксперименты, однако, не привели к отказу от идеи самозарождения, и хотя эта идея несколько отошла на задний план, она продолжала оставаться главной версией зарождения жизни.

В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергли спонтанное зарождение мух, первые микроскопические исследования Антони ван Левенгука усилили эту теорию применительно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюдения под микроскопом давали пищу обеим теориям.

В 1860 году проблемой происхождения жизни занялся французский химик Луи Пастер. Своими опытами он доказал, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом. Учёный кипятил в воде различные среды, в которых могли бы образоваться микроорганизмы. При дополнительном кипячении микроорганизмы и их споры погибали. Пастер присоединил к S-образной трубке запаянную колбу со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не обнаруживалось зарождения жизни, несмотря на то, что доступ воздуха был обеспечен.

В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.

Теория стационарного состояния

Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.

Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4,6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой.

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводит в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию (целаканта). По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода. 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 останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения теории стационарного состояния, ее 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.

Религиозные версии возникновения жизни

Креационизм

Основная статья: Креационизм

Креационизм (от англ. creation — создание) — религиозно-философская концепция, в рамках которой всё многообразие органического мира, человечества, планеты Земля, а также мир в целом, рассматриваются как намеренно созданные неким верховным существом или божеством. Теория креационизма, отсылая ответ на вопрос о возникновении жизни к религии (сотворение жизни Богом), по критерию Поппера находится вне поля научных изысканий (так как она неопровержима: научными методами невозможно доказать, как то что Бог не сотворял жизни, так и то, что Бог ее сотворял). Кроме того, эта теория не дает удовлетворительного ответа на вопрос о причинах возникновения и существования самого верховного существа, обычно просто постулируя его безначальность.

Примечания

  1. Ричард Докинз. «Бог как иллюзия»
  • Gladyshev, G.P. (2014) The Thermodynamic Theory of Evolution and Ageing. Advances in Gerontology, 4, No. 2, 109–118.

Ссылки

  • Thermodynamic theory of evolution of universe
  • Термодинамика и возникновение жизни
  • Как возникла жизнь
  • Портал «Вся Биология»
  • Лорен Грэхэм Глава III. Проблема происхождения жизни // Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе
  • А. С. Спирин. Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни — статья академика, директора Института белка РАН, члена Президиума РАН.
  • К. Ю. Еськов История Земли и жизни на ней
  • Дискуссия о происхождении жизни на Астрофоруме

п·о·р Эволюционная биология

Базовые статьи

Эволюция • Эволюционное учение • История эволюционного учения • Прогресс • Эмерджентность • Синергетика • Химическая эволюция • Биологическая эволюция • Социальная эволюция • Возникновение жизни • Макроэволюция • Наследственность • Изменчивость • Адаптация • Антропогенез

Концепции

Ламаркизм • Жоффруизм • Дарвинизм • Броккизм • Ортогенез • Автогенез • Номогенез • Сальтационизм • Симбиогенез • Неокатастрофизм • Катастрофизм • Креационизм • Меметика

Теории и гипотезы

Теория Ламарка • Пангенезис • Синтетическая теория эволюции • Нейтральная теория молекулярной эволюции • Теория прерывистого равновесия • Гипотеза РНК-мира • Эпигенетическая теория эволюции • Экосистемная теория эволюции • Вирусологическая теория эволюции • Теория дрейфа материков

Эволюционный процесс

Видообразование • Искусственный отбор • Естественный отбор • Половой отбор • Ароморфоз • Идиоадаптация • Преадаптация • Геохронологическая шкала • Геологическая эра • Уровни организации живого

Разделы биологии

Анатомия | Биоакустика | Биоинформатика | Биологическая систематика | Биология океана | Биология развития | Биология человека | Биофизика | Биохимия | Ботаника | Вирусология | Возникновение жизни | Генетика | Геномика | Гидробиология | Гистология | Зоология | Зоопсихология | Космическая биология | Криобиология | Математическая биология | Микология | Микробиология | Молекулярная биология | Палеонтология | Паразитология | Патология | Протистология | Таксономия | Физиология | Цитология | Эволюционная биология | Экология | Этология

Зарождение жизни

В процессе эволюции формируется способность к воспроизведению похожих объектов, а также возможность запоминания и усвоения ими вновь приобретенных свойств. Увеличение сложности структуры возрастает и вместе с этим возрастает способность организмов к накоплению и хранению информации. Самоорганизация материи в ходе информационной эволюции ускоряется. Те наборы, в которых число элементов небольшое, легче восстанавливаются и передаются. Количество комбинаций протонов и нейтронов в ядре атома равняется числу изотопов – более 1500. Число наборов атомов для молекул равно числу элементов в таблице Менделеева, то есть 100. Число конфигураций для полимеров в растворах равно 5. Для живых организмов – числу нуклеотидов в ДНК и РНК.

Замечание 2

Увеличение сложности структур приводит к развитию их зависимости от физико-химических свойств среды.

Без темы

краткое содержание других презентаций

»Женщины-космонавты Р РѕСЃСЃРёРёВ» — Второй набор женщин космонавтов. Ю. Гагарин. Савицкая Светлана Евгеньевна. Ирина Дмитриевна Латышева. Валентина Терешкова. Наталия Дмитриевна Кулешова. Дата прихода в отряд. Екатерина Александровна Иванова. Доверенное лицо. Первый человек в космосе. Статус на текущее время. Ирина Рудольфовна Пронина.

»Транспорт Р РѕСЃСЃРёРё геограѻия 9 класс» — Связь. Трубопроводный Газопровод Нефтепровод. Автомобильный. Состав морского транспорта России. Познакомиться с составом транспортного комплекса, ведущими отраслями транспорта. Показатели работы транспорта. Железнодорожный. Рассмотреть принципы оценки работы различных видов транспорта. Автомобильный транспорт – один из самых дорогих.

»Биограѻия Куприна» — Краткая биография. В августе 1938 Куприн умер в Ленинграде от рака пищевода. Приходит к Ленину в 1918 с предложением издавать газету для деревни — «Земля». Уже тогда мечтал стать «поэтом или романистом». Первым литературным опытом Куприна были стихи, оставшиеся неопубликованными.

»Средства СЃРІСЏР·РёВ» — Простейший радиоприёмник. Принцип работы Интернета. Методические цели проекта: Распространение радиоволн. Схема приёмника А.С. Попова. Новое в области связи. Позицирование. Вибратор Герца. Влияние электромагнитных колебаний на живые организмы. Открытие явления электромагнитной индукции. Герц Генрих Рудольф (1857-1894 г.).

»Разнообразие животного РјРёСЂР° 3 класс» — Что такое ФАУНА? Чем отличаются насекомые от других животных? 4 группа. 3 группа. Фауна –. Разнообразие животных. Многоклеточные беспозвоночные позвоночные. Работа в парах. Ответьте на вопросы. 1 группа. Одноклеточные. Какую роль выполняют в природе? Мир животных. Продолжите предложение: «Сегодня на уроке я узнал…».

Всего в теме »Без темы» 23687 презентаций

К настоящему моменту собрано достаточно научных доказательств того, что в пище, окружающем воздухе, почве, воде имеются особые химические вещества, оказывающие негативное действие на человека, в том числе и на процессы репродукции. Ксенобиотики — это чрезвычайно токсичные вещества, и, как и следует из их названия, они «чуждые» жизни.

Это вещества, образующиеся из-за активного использования человеком строительного материала, различных электронных гаджетов, искусственных тканей, косметики, бытовой химии, пластика и лекарств, роста промышленного производства химических веществ.

В естественной природе синтезируются некоторые ксенобиотики «самостоятельно». Например, при извержении вулканов. Но все же источником большинства опасных ксенобиотиков является промышленная и сельскохозяйственная деятельность человека. Попадая в организм, гидрофильные (способные образовывать связи с водой) ксенобиотики выводятся с мочой человека. Однако, есть и ксенобиотики, содержащие в себе гидрофобные группы, которые очень хорошо задерживаются в тканях, главным образом, в жировых клетках. Как следствие этого, они вызывают токсические и аллергические реакции, а также некоторые специфические и даже онкологические заболевания (Lopez-Carrillo L, Environ Health Perspect. 2010; 539-544).

Для окружающей среды ксенобиотики представляют огромный вред, так как они имеют очень долгий период разложения. Например, одной пластиковой бутылке необходимо около 1000 лет для ее разложения. Сложно и представить, сколько по всему миру в настоящее время имеется неутилизированных пластиковых бутылок. В Тихом океане существует мусорный остров. Его называют «Большое тихоокеанское мусорное пятно» — это огромное скопление пластика и других отходов, принесенных сюда течением. Ученые подсчитали, что концентрация пластика в этой воде миллион частиц на 2.6 км2. От этого, прежде всего, страдают местные морские животные и птицы, которых в этом регионе 267 видов.

Многие ксенобиотики по своей структуре схожи с гормоном эстрогеном, т.е. они могут пагубно влиять на эндокринную систему человека . Такие ксенобиотики в литературе носят название ксеноэкстрогены, и их влияние на репродуктивную систему в настоящее время активно изучается.

Установлено несколько механизмов воздействия ксеноэстрогенов на организм. По одному из них эти вещества могут изменять работу гормональных рецепторов. Другой механизм показывает способность этих ксенобиотиков изменять активность ферментов, необходимых для синтеза половых гормонов яичников . В результате этого изменяется морфология и функция яичников, что приводит к ранней менопаузе. Таким образом, ксенобиотики могут влиять на детородную функцию и многие процессы во время внутриутробной жизни малыша.

Изучение механизмов воздействия этих веществ крайне важно для установления путей защиты от ксенобиотиков, выведения их из организма или их детоксикации. Об этом речь пойдет чуть ниже. А сейчас разберем основные группы ксенобиотиков.

Ксенобиотики (от греч. ξένος — чуждый и βίος — жизнь) — условная категория для обозначения чужеродных для живых организмов химических веществ, естественно не входящих в биотический круговорот. Как правило, повышение концентрации ксенобиотиков в окружающей среде прямо или косвенно связано с хозяйственной деятельностью человека. К ним в ряде случаев относят: пестициды, некоторые моющие средства (детергенты), радионуклиды, синтетические красители, полиароматические углеводороды и другие. Попадая в окружающую природную среду, они могут вызвать повышение частоты аллергических реакций, гибель организмов, изменить наследственные признаки, снизить иммунитет, нарушить обмен веществ, нарушить ход процессов в естественных экосистемах вплоть до уровня биосферы в целом.

Изучение превращений ксенобиотиков путём детоксикации и деградации в живых организмах и во внешней среде важно для организации санитарно-гигиенических мероприятий по охране природы.

Энциклопедичный YouTube

  • 1/3 Просмотров:3 216 469 7 793
  • ✪ Лекция 12 — АФК, ПОЛ, микросомальное окисление, цитохром P-450 и проблемы детоксикации ксенобиотиков
  • ✪ Химический канцерогенез
  • ✪ Прикольные цветные химические реакции с марганцовкой, перманганатом калия KMnO4 с сульфитом натрия

Субтитры

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *