Презентация по биологии на тему "Происхождение жизни на Земле"

• 1 слайд

  Гипотеза «генетического захвата» (глиняного гена) А. Керн-Смита
  

• 2 слайд

  Все современные живые организмы имеют одинаковые главные молекулярные механизмы.
  Некоторые биокомпоненты получить достаточно легко, но биохимические процессы сложны взаимосвязаны
  Первые организмы не могли быть так сложно устроены
  Химическая эволюция – возник набор молекул, из которого собраны организмы
  Первые организмы должны состоять из веществ геохимического происхождения, быть способными к эволюции и просто устроенными.
  Для развития процесса должны поступать какие-то исходные вещества.
  Что касается способности к эволюции, то должно быть что-то связующее поколения, и связующим могут быть только форма или информация, а не вещество.
  

• 3 слайд

  В ходе передачи информации могут происходить и случайные изменения – мутации. Они могут накапливаться при передаче через поколения и менять фенотип, потому и должен быть механизм контроля за отбором нужной информации.
  Есть предположение, что первыми организмами могли быть РНК, имевшие план, причем для эффективности работы этой информации, процесс трансляции не обязателен. Как показали опыты РНК могут эволюционировать даже в пробирке. Используемый при этом фермент имеет достаточно сложное строение, чтобы считать его продуктом геохимической эволюции ранней Земли. Ферменты должны быть богатыми энергией и нуклеотидами.
  

• 4 слайд

  В связи с этими сложностями возникла идея, что в ходе эволюции первичный геохимический генетический материал постепенно был заменен другим, уже органическим.
  

• 5 слайд

  Идея А. Керн-Смита процесс генетического захвата
  Этот процесс был подсказан особенностями роста кристаллов и минералов
  Кристаллы – наиболее часто встречающиеся образования, способные к самосборке.
  Бернар проводил подобное сравнение, говоря, «кристаллизация - смерть».
  Кристаллы практически все имеют дефекты. Некоторые блоки в них могут заменяться или смещаться относительно друг друга, т.е. кристаллы высокоинформационный.
  

• 6 слайд

  Геологический цикл
  Существует за счет энергии радиоактивного распада, разогревающий недра нашей планеты.
  Сюда входят:
  - захоронение осадочных пород
  - их преобразование при высоких температурах
  - погружение в глубины
  - выход на поверхность в измененном виде
  

• 7 слайд

  В этих условиях они могут быть не очень стабильными и легко растворяться водой с образованием кремниевой кислоты и ионов металлов, которые кристаллизуются, производя новые вещества – минералы глины.
  Минералы глины вовлекаются в цикл, погружаясь в недра.
  

• 8 слайд

  Второй цикл
  
  
  
  
  
  
  
  Возможно, что первые примитивные гены представляли собой микрокристаллические кристаллы глины, отличные от слоистых силикатов, т.е. более широкого класса глин.
  Испарение воды за счет Солнца
  Выпадение осадков
  Поступление воды
  

• 9 слайд

  В самых распространенных видах глин имеется последовательность слоев разных типов, которая может расти в обе стороны, что похоже на модель одномерного гена.
  Каолинит напоминает двухмерный ген.
  
  

• 10 слайд

  Отдельные слои каолинита представляют собой мозаично расположенные небольшие домены.
  В каждом домене атомы Al имеют одну из трех возможных ориентаций. (в таких структурах уже много информации и она может реплицироваться). При условии, что во вновь образованном слое ориентация атомов Al будет связана с ориентацией предыдущего слоя.
  В идеальных кристаллах все соблюден, в реальных – встречаются ошибки.
  

• 11 слайд

  А. Вейсс исследовал слои
  Кристаллов смектита и
  установил, что каждый
  новый слой выстраивается
  в соответствии с особенностями
  строения предыдущего слоя,
  как бы получая от него
  информацию о строении.
  

• 12 слайд

  При образовании песчаника растворы, содержащие продукты выветривания, просачиваются сквозь него, и в порах происходит кристаллизация глин.
  Процесс происходит сразу на нескольких участках, в каждом из которых находятся миллионы кристаллов с определенным дефектом структуры.
  
  

• 13 слайд

  .
  Где-то формы и размеры кристаллов будут таковы, что при прилегании друг к другу они образуют водонепроницаемый заслон.
  Где-то вода будет протекать свободно.
  Или кристаллы закрепятся в углублениях пор
  и так начнут действовать некие факторы отбора кристаллов с определенными дефектами.
  В результате мутации появятся новые варианты таких структур, и в разных участках возникнут структуры, отличающиеся своими дефектами.
  

• 14 слайд

  В более реальных условиях почвенные растворы песчаника попадают в быстро текущий поток, который не обеспечивает условий для синтеза глин, но содержит один из компонентов, недостающих в песчанике.
  Моет случится так, что это тот компонент, которого недостает для образования «генетической глины».
  Наиболее подходящим будет поверхность раздела между средами.
  Эта поверхность невелика и меняется, поэтому такие условия далеки от идеальных, и образующиеся кристаллы могут вымываться потоком или растворяться.
  Или глина может стабилизироваться другими кристаллами приплетенными к песчанику.
  

• 15 слайд

  В результате около этой поверхности может держаться клейкая масса.
  Мутации могут менять форму образующихся кристаллов и их пористость, влияющих на кислотность и градиент концентрации отдельных ионов.
  Путем естественного отбора находятся условия, происходящие для синтеза глин в данном месте, и наилучшие шансы получит то «комок генов», который будет в самых подходящих условиях.
  

• 16 слайд

  Кристаллизация глин
  

• 17 слайд

  Такие организмы состоящие только из генов, могли существовать, поскольку сам набор генов уже обладал фенотипом, или характеризовался комплексом физико-химических свойств, определяемых имеющейся в генах информацией, от которой зависит его эволюционная судьба.
  Одновременно могли происходить мутации генов, попавших под действия отбора, который приводил к образованию «вторичных» глин.
  
  

• 18 слайд

  А. Дж. Керн-Смит считал, что предшественники РНК, появившиеся в развитых глиняных организмах, в первую очередь играли структурную роль.
  РНК – подобный полимер с отрицательно заряженным остовом молекулы должен был стремиться связываться с краями частиц глины.
  Гетероциклические основания имеют склонность проникать между слоями глины.
  

• 19 слайд

  Как только РНК стала реплицирующей молекулой, произошел «генетический» захват, приведший к становлению существующих ныне механизмов биохимического контроля.
  Возникает новый тип «сотрудничающего» генетического материала.
  Чтобы отойти от глиняного каркаса, потребовалась для тельная эволюция.
  Важную роль в этом процессе сыграла сложная система механизмов белкового синтеза.
  

• 20 слайд

  Вывод.
  Очень сложно понять объединение сложных молекул в отсутствие ферментов.
  Сложная система подгонки и очистки должна работать в строгой последовательности и не могла быть результатом случайности.
  Для развитых организмов, «сделанных» из глины, этим организующим фактором стал естественный отбор.
  Вероятно, до белковых молекул были какие-то катализаторы, которых скорее всего уже нет.