Произход на Живота – Съзнание или Материя

Най-важното от урока

План-резюме

Философски направления в схващанията за произхода на живота
- Идеалистично направление: Свързва произхода на живота с първично съзнание (божествена намеса или висша сила).
- Материалистично направление: Свързва произхода на живота с първично съществуване на материята (самоорганизация на неживата материя).
  - Основава се на единството в химичния състав на живата и неживата природа и синтеза на органични вещества в неживата природа.
Хипотеза за биохимична еволюция (А. Опарин и Дж. Холдейн)
- Предполага, че животът е възникнал на определен етап от развитието на Земята в резултат на еволюция на материята.
- Етапи на биохимичната еволюция:
  - Първи етап: Образуване на земната атмосфера.
    - В резултат на активна вулканична дейност са се отделяли газове (водни пари, водород, амоняк, метан и др.).
    - Атмосферата е била с редуциращ характер (без свободен кислород).
  - Втори етап: Образуване на органични съединения.
    - При условия ((90-100^\circ C), ултравиолетови лъчи, вулканична топлина, електрически разряди) газовете са реагирали.
    - Образувани са малки органични молекули (алдехиди, кетони, органични киселини, аминокиселини, нуклеотиди и др.), разтворили се във водата на първичния океан.
    - Експериментално доказан (напр. опитът на С. Милър и Х. Юри).
  - Трети етап: Образуване на биополимери.
    - Натрупаните органични мономери (аминокиселини, нуклеотиди) се свързват, образувайки биополимери (белтъци, нуклеинови киселини) без ензими.
    - Енергията е осигурена от ултравиолетова радиация, електрически разряди и вулканична топлина.
    - Първичният океан с натрупани органични молекули е наречен „първичен бульон“.
  - Четвърти етап: Образуване на коацервати и протобионти.
    - Коацервати: Агрегати от органични макромолекули в колоидни капчици, обхванати от полупропусклива мембраноподобна структура.
    - Имали са способности да абсорбират вещества, да нарастват, да извършват примитивен метаболизъм и да се делят.
    - Не са живи организми, но са предшественици на живота, наричани още протобионти (предбиологични системи).
  - Пети етап: Появяване на първите живи организми.
    - Въз основа на протобионти, развили способност за съхранение и предаване на генетична информация, са се появили първите живи организми.
    - Смята се, че са били: прокариоти (без оформено ядро), анаеробни (живеещи без кислород) и хетеротрофни (хранещи се с органични вещества от околната среда).
- В резултат на научни данни и експериментални доказателства, хипотезата за биохимична еволюция се е превърнала в научна теория.

Съществуват две основни направления, обясняващи появата на живота:

Идеалистично направление: Приема, че съзнанието (духът) е първично. Животът е резултат на божествена намеса или висша съзидателна сила.

Материалистично направление: Приема, че материята е първична. Животът възниква чрез самоорганизация на неживата материя.

Материалистичното схващане се подкрепя от химичното единство между живата и неживата природа и възможността за синтез на органични вещества от неорганични.

Хипотеза на Опарин и Холдейн: Формулирана независимо през 20-те години на XX век. Според нея животът е резултат на дълга еволюция на материята, преминала през химичен и биологичен етап.

Процесът на възникване на живота се разглежда в пет основни етапа.

Образуване на земната атмосфера

Първичната атмосфера е имала редуциращ характер (липсва свободен кислород). Тя се е формирала от вулканични газове:

Водни пари ($H_2O$)
Водород ($H_2$)
Амоняк ($NH_3$)
Метан ($CH_4$)

След охлаждане на Земята водните пари кондензират и образуват първичния океан.

Образуване на органични мономери

Под въздействието на енергийни източници (UV лъчи, вулканична топлина, мълнии) във водна среда протичат реакции между разтворените газове. Образуват се малки органични молекули (аминокиселини, захари, нуклеотиди).

Експериментът на Стенли Милър и Харолд Юри (1953 г.) доказва възможността за синтез на органични вещества от неорганични в условия, имитиращи ранната Земя.

{Диаграма на опитната постановка на С. Милър и Х. Юри. Илюстрира затворена система от стъклени тръби и колби, в която циркулира газова смес (метан, амоняк, водород, водни пари). Показани са електроди, генериращи искри (имитация на мълнии), нагревател за изпарение на водата и охладител за кондензация. В крайната фаза се събира течност, съдържаща органични молекули.}

Образуване на биополимери

Мономерите се свързват в по-големи молекули – полимери (протеини и нуклеинови киселини). Това се случва в т.нар. „първичен бульон“ без участието на ензими.

Образуване на коацервати (Протобионти)

Коацервати: Колоидни капчици, образувани от струпването на макромолекули, които се отделят от околната среда чрез полупропусклива мембраноподобна обвивка.

Способни са да обменят вещества с околната среда.
Могат да нарастват и да се разделят.
Не са живи организми, а предбиологични форми (протобионти).

Object: Коацерват - колоидна капчица с полимерни вериги във водна среда, която обменя вещества с околната среда.
Elements: един голям кръгъл коацерват в центъра с тънка полупрозрачна обвивка и много преплетени полимерни вериги вътре; дребни частици вещества във водата около него. Точно две дебели стрелки: лявата тръгва от частиците във водата отвън, минава през обвивката и завършва вътре в коацервата; дясната тръгва отвътре, минава през обвивката и завършва навън във водата при няколко частици продукти. В далечните ъгли две малки капчици без стрелки.
Labels: 1. „Обвивка“ → обвивката на големия коацерват; 2. „Полимерни вериги“ → веригите вътре; 3. „Водна среда“ → водата около него; 4. „Навлизане на вещества“ → лявата стрелка, насочена навътре; 5. „Отделяне на продукти“ → дясната стрелка, насочена навън.
Not shown: повторени надписи, стрелка навътре с надпис за отделяне или обратно, стрелки към другите капчици, заглавие.
Style: a clean textbook diagram on a white background

Поява на първите живи организми

Протобионтите развиват механизъм за съхранение и предаване на наследствена информация, превръщайки се в първите клетки. Характеристика на първите организми:

Прокариоти (без обособено ядро).
Анаеробни (живеят без кислород).
Хетеротрофни (хранят се с готови органични вещества от „първичния бульон“).

Ключови изводи:

Теорията за биохимичната еволюция (Опарин-Халдейн) обяснява произхода на живота чрез постепенна промяна на материята.
Първичната атмосфера не е съдържала кислород.
Еволюцията преминава през: неорганични газове $\rightarrow$ органични мономери $\rightarrow$ полимери $\rightarrow$ коацервати $\rightarrow$ първи клетки.
Първите живи организми са били анаеробни хетеротрофни прокариоти.