Рассмотрим вариант решения задания из учебника Пасечник, Касперская, Сивоглазов 11 класс, Просвещение: § 16. От молекул — к клеткам. Первые клетки и их эволюция Как развивались взгляды на возникновение жизни на земле? Взгляды на возникновение жизни развивались от идеи самозарождения к научной теории биохимической эволюции, предложенной Опариным и Холдейном, которая предполагала постепенное усложнение органических веществ в "первичном бульоне". Из каких этапов мог складываться процесс возникновения жизни на земле, согласно теории биопоэза? 1) абиогенный синтез органических мономеров 2) образование полимеров из мономеров 3) возникновение мембран и пробионтов 1. В чём суть теории биохимической эволюции Опарина—Холдейна? Теория биохимической эволюции Опарина-Холдейна предполагает, что жизнь возникла через постепенное усложнение органических веществ в «первичном бульоне» при отсутствии кислорода, где под действием ультрафиолета и грозовых разрядов происходил абиогенный синтез органических соединений, которые затем эволюционировали в первые живые системы. 2. Какие стадии возникновения жизни на земле выделяет теория биопоэза Бернала? 1) абиогенный синтез органических мономеров 2) образование полимеров из мономеров 3) возникновение мембран и пробионтов 3. Как мог осуществляться синтез органических мономеров на ранних этапах развития нашей планеты? Синтез органических мономеров происходил в восстановительной атмосфере древней Земли под действием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и вулканической активности, что привело к образованию простейших органических соединений, которые накапливались в водоемах. 4. Что такое коацерваты, какими свойствами они обладали и в каком направлении эволюционировали? Коацерваты – это обособленные в водной среде капли из комплексов белков и нуклеиновых кислот, способные избирательно поглощать вещества и осуществлять простейшие химические реакции. 5. Какие процессы характерны для третьего этапа химической эволюции? На третьем этапе происходило формирование липидных мембран вокруг коацерватов (из поверхностных пленок водоёмов), что обеспечило избирательную проницаемость и устойчивость структур, а также появление первых самовоспроизводящихся систем – пробионтов. 6. Каковы особенности строения и питания первых организмов? Первые организмы (пробионты) были анаэробными гетеротрофами или миксотрофами, похожими на прокариот, не имели сложных внутриклеточных структур и питались органическими веществами «первичного бульона», а некоторые могли использовать энергию окисления неорганических соединений. 1. Назовите и охарактеризуйте этапы химической эволюции. • абиогенный синтез органических мономеров (аминокислот, нуклеотидов) в первичном бульоне под действием УФ-излучения и грозовых разрядов • образование полимеров (белков, нуклеиновых кислот) и формирование коацерватов – изолированных систем, способных к простейшему обмену веществ • возникновение липидных мембран и первых самовоспроизводящихся пробионтов, что ознаменовало переход к биологической эволюции 2. Перечислите первые ароморфозы в эволюции органического мира. Первыми ключевыми ароморфозами были: появление ферментативных РНК (рибозимов), возникновение клеточной мембраны, развитие механизмов матричного синтеза (ДНК-РНК-белок), возникновение фотосинтеза (сначала бескислородного, затем кислородного), формирование эукариотической клетки через симбиогенез, и развитие полового процесса. 3. Докажите, что в органическом мире наиболее резкая граница проходит не между растениями и животными, а между прокариотами и эукариотами. Эукариоты принципиально отличаются от прокариот наличием ядра, сложной системой мембранных органелл (митохондрии, ЭПС, аппарат Гольджи), способностью к фагоцитозу и митозу, тогда как различия между растениями и животными (наличие хлоропластов, клеточной стенки) являются частными адаптациями в рамках общей эукариотической организации, что подтверждается симбиогенетической теорией происхождения эукариот. 1. Выскажите своё мнение о возможности абиотического происхождения жизни. Теория абиогенного происхождения жизни представляется наиболее обоснованной, так как экспериментально подтверждена возможность синтеза органических молекул в условиях древней Земли, а последовательные этапы химической эволюции логично объясняют переход от неживого к живому без привлечения сверхъестественных факторов, хотя некоторые детали этого процесса требуют дальнейшего изучения. 2. Оцените гипотезу симбиогенеза, согласно которой эукариотические клетки возникли в результате сложного симбиоза первичных прокариотических организмов. Гипотеза симбиогенеза убедительно объясняет происхождение митохондрий и хлоропластов из симбиотических бактерий, что подтверждается их собственной ДНК и способом деления, однако не до конца проясняет механизм возникновения ядра и эндоплазматической сети, что требует дополнительных исследований и, возможно, дополнения другими гипотезами. 3. Объясните, почему невозможно самозарождение жизни на земле в настоящее время. Самозарождение жизни сейчас невозможно из-за наличия кислородной атмосферы, которая окисляет органические соединения, присутствия микроорганизмов, немедленно утилизирующих любые органические вещества, и отсутствия условий для накопления "первичного бульона", так как современные геохимические и климатические условия принципиально отличаются от существовавших 4 млрд лет назад. 4. Предложите свои гипотезы возникновения эукариотических клеток. Альтернативная гипотеза могла бы предполагать, что эукариотическая клетка возникла через последовательные инвагинации мембран у древних прокариот, при этом ядро образовалось как защитный механизм для ДНК от активных кислородных радикалов, а органеллы развились как специализированные компартменты для разных метаболических процессов, что объясняло бы их структурное единство и различие с прокариотическими клетками. Найдите в тексте определения понятий пробионты, миксотрофы и запишите их в тетрадь. Пробионты – предшественники первых живых клеток, обособленные коацерватные капли с белково-нуклеиновыми комплексами, обладающие примитивными свойствами обмена веществ и ограниченные липидными мембранами. Миксотрофы – первые организмы, сочетающие свойства гетеротрофов (потребление готовых органических веществ) и хемосинтетиков (использование энергии окисления неорганических соединений).
