10 КЛАССА (ПРОФИЛЬ) КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № «Возникновение и развитие жизни на Земле»,10 класс
10 КЛАССА (ПРОФИЛЬ)
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №
«Возникновение и развитие жизни на Земле»,10 класс
Часть А
А1.Автором коацерватной теории является:А)Э.Пфлюгер
Б)А.Опарин
В)Л.Пастер
Г)И.Мечников
А2.Солнечная Система сформировалась около:
А)4.5 млрд.л.н.
Б)7 млрд.л.н.
В)10млрд.л.н.
Г)3.5 млрд.л.н.
А3.Во Вселенной наиболее распространен элемент:
А)водород
Б)гелий
В)кислород
Г)железо
А4.Автором термической теории происхождения протобиополимеров является:
А)К.Симонеску
Б)С.Фокс
В)А.Опарин
Г)Д.Бернал
А5.Многомолекулярный комплекс, окруженный водной оболочкой это:
А)катализатор
Б)фагоцителла
В)гастрея
Г)коацерват
А6.Современные клетки используют в качестве источника энергии
А)пирофосфат
Б)пептид
В)АТФ
Г)ДНК
А7.Каталитической способностью обладают:
А)липиды
Б)белки
В)ДНК
Г)глюкоза
А8.Источником водорода для фотосинтеза ,при котором не выделяется кислород ,является:
А)аммиак
Б)сероводород
В)вода
Г)углекислый газ
А9.Первыми фотосинтезирующими организмами, выделяющими в атмосферу кислород, были:
А)Водоросли
Б)Эвгленовые
В)Диатомовые
Г)Цианеи
А10.Источником водорода для фотосинтеза,при котором в атмосферу выделяется кислород,является:
А)аммиак
Б)сероводород
В)вода
Г)углекислый газ
А11.Половой процесс впервые появился у организмов имеющих:
А)ядро
Б)пластиды
В)митохондрии
Г)многоклеточность
А12. Первые живые организмы на Земле появились:
А)в протерозое
Б)в палеозое
В)в архее
Г)в мезозое
А 13. Какой период не относится к мезозойской эре?
А) триас
Б) карбон
В) мел
В) юра
А14. Птицы произошли:
А) от млекопитающих
Б) от рептилий
В) от земноводных
Г)от рыб
А15. Покрытосеменные растения на Земле появились:
А) в кайнозое
Б) в палеозое
В) в протерозое
Г) в мезозое
А16. Голосеменные произошли:
А) от мхов
Б) от плаунов
) от папоротников
Г) от хвощей
Часть В
В1. Установите соответствие между признаком и теорией (гипотезой), для которой этот признак характерен:
Признак: Гипотеза(теория):
А.автор Э.Геккель 1.Гастреи
Б.автор И.Мечников 2.Фагоцителлы
В.основывается на биогенетическом законе
Г.многоклеточные произошли от колониальных жгутиковых
Д.подтверждение существование трихоплакса — самые примитивные из современных многоклеточных животных (напоминает амебу).
В2. Расположите события по порядку, начиная с наиболее раннего:
1.появление гетеротрофных прокариот
2.появление диплоидности
3.появление многоклеточности
4.появление автотрофов
В3. Расположите группы животных в порядке их возникновения:
а)плоские черви
б)хордовые
в) кишечнополостные
г)жгутиковые
д)трилобиты.
Часть С
Для какой эры характерны изображенные на рисунке организмы? Аргументируйте свой ответ.
Тест (биология, 10 класс) на тему: Тест «Возникновение жизни на Земле» (10 класс)
Тест «Возникновение жизни на Земле»
ВАРИАНТ №1
А1. Кто из ученых впервые высказал предположение о составе первичной атмосферы Земли:
1- А.И. Опарин 3- Л. Пастер
2- С. Миллер 4- Ф. Реди
А2. Какими по способу питания были первые организмы:
1-автотрофы 3- гетеротрофы
2-миксотрофы 4- хемотрофы
А3. В процессе возникновения жизни на Земле выделяют несколько этапов. Назовите первый из них:
1- концентрирование веществ 3- возникновение самовоспроизводящихся молекул
2-абиогенный синтез органических веществ 4- возникновение фотосинтеза
А4. Общей реакцией обмена для всех первых организмов была:
1-анаэробный гликолиз 3-окислительное фосфорилирование
2-синтез глюкозы в хлоропластах 4- фотолиз воды
А5. В 1953 году С.Миллер и Г. Юри синтезировали органические вещества, пропуская электрические разряды через смесь газов. Укажите газ, который в эксперименте отсутствовал:
1-метан 3-кислород
2- аммиак 4-водород
В1. Расположите в правильном порядке этапы возникновения жизни по теории А.И. Опарина:
1-концентрирование веществ 2-абиогенный синтез органических веществ
3- Земля – газо-пылевое облако 4- раскаленная планета
5- охлаждение планеты 6- ливневые дожди
В2. Соотнесите ученых и теории возникновения жизни:
А- Ф. Реди 1- креационизма
Б- Д. Холдейн 2 –биохимической эволюции
В- А.И. Опарин 3-самозарождения
Г- Ван Гельмонт
Д- Ашер
В3.В состав первичной атмосферы входили:
1-сероводород 4-аммиак
2-метан 5-неон
3-кислород 6-водород
В4. Выберите свойства, которыми обладала коацерватная капля:
1- рост 4-наследственность
2- клеточное строение 5-раздражимость
3-обмен веществ 6- размножение
В5. Современная теория возникновения планет основана на работах:
1- И. Канта 4- Д. Джинса
2- Ж. Бюффона 5-О.Ю. Шмидта
3- П. Лапласа 6- Л. Пастера
С1. Почему первые организмы на Земле были гетеротрофами?
С2. Какие свойства нуклеотидов сыграли значительную роль в возникновении жизни?
Тест «Возникновение жизни на Земле»
ВАРИАНТ №2
А1. Что служило источником энергии для самых первых примитивных форм жизни на Земле:
1-энергия солнца 3-электрические разряды
2-химическая энергия 4-тепловая энергия
А2. Назовите ученого, который первым высказал гипотезу абиогенного происхождения органических соединений:
1- А.И. Опарин 3- Л. Пастер
2- С. Миллер 4- Ф. Реди
А3. В 1953 году С. Миллер и Г. Юри синтезировали органические вещества, пропуская электрические разряды через смесь газов. Укажите вещество, которое они не получили:
1-глицин 3- мочевина
2- АТФ 4- глутамин
А4.Одним из важнейших этапов возникновения жизни можно считать:
1- появление аминокислот 3- появление нуклеиновых кислот
2- появление углеводов 4- появление липидов
А5. Наиболее важным с точки зрения «возникновения жизни» свойством органических молекул оказалась их:
1- способность к разнообразным химическим реакциям
2- способность к самоорганизации и воспроизведению 3-сложность строения
4-непрочность внутренних химических связей
В1. Расположите в правильном порядке этапы возникновения жизни по теории А.И. Опарина:
1- анаэробные прокариотические гетеротрофы 2- преобразование планеты
3- абиогенный синтез органических веществ 4- эукариотические гетеротрофы 5- образование коацерватов 6- появление самовоспроизводящихся структур
В2. Соотнесите ученых и теории возникновения жизни:
А- Д. Бернал 1- панспермии
Б- С. Миллер 2 –биохимической эволюции
В- Аристотель 3-самозарождения
Г- Луи Пастер
Д- Рихтер
В3. Выберите характеристики первых организмов:
1-автотрофы 4-многоклеточные
2-гетеротрофы 5-одноклеточные
3-прокариоты 6-эукариоты
В4. Каковы первые источники энергии на Земле:
1-вулканизм 4-гидроэнергия
2- грозовые разряды 5-радиоактивная энергия
3-энергия ветра 6 –энергия распада неорганических веществ
В5. В чем заслуги А.И. Опарина:
1- первым высказал гипотезу абиогенного синтеза органических веществ
2- сформулировал естественно-научную теорию происхождения жизни
3- доказал невозможность самозарождения живых организмов
4- синтезировал органические вещества за счет электрических разрядов
5 – разработал коацерватную теорию
6- доказал невозможность самозарождения микроорганизмов
С1. Чем было вызвано появление автотрофных организмов?
С2. Какое значение имело появление мембраны у протобионтов для биологической эволюции?
Тест по биологии (10 класс) по теме: Тестирование для 10 класса по теме «Развитие представлений о возникновении жизни на Земле»
Тема: Развитие представлений о возникновении жизни на Земле
Вариант 1
Задание 1.Выбрать правильный ответ
1. Опыты Л. Пастера доказали возможность:
а) самозарождения жизни
б) появления живого только от живого
в) занесения «семян жизни» из космоса
г) биохимической эволюции
2. В соответствии с гипотезой Рихтера:
а) жизнь переносится с планеты на планету
б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли
в) жизнь зародилась на Земле в водах первичного океана
г) жизнь на Земле существует вечно
3. Опыты Ф. Реди доказали возможность:
а) самозарождения жизни
б) появления живого только от живого
в) занесения «семян жизни» из космоса
г) биохимической эволюции
4. В соответствии с гипотезой панспермии:
а) жизнь переносится с планеты на планету
б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли
в) жизнь зародилась на Земле в водах первичного океана
г) жизнь на Земле существует вечно
5. Суть теории самозарождения заключается в том, что она поддерживает идею:
а) возникновения живых организмов из неживых тел
б) возникновения живого от живого
в) создания живого высшими силами
г) зарождение жизни в космосе
Задание 2. Дайте краткий ответ
1. Название теории происхождения живого из неживого.
2. Итальянский ученый, с помощью опыта доказавший, что личинки мух появляются только из яиц мух.
3. Французский учёный, с помощью опыта опровергнувший теорию абиогенеза.
4. Автор теории вечности жизни
Задание 3. Проведите сравнительный анализ основных гипотез возникновения жизни на Земле.
Креационизм | Панспермия | Теория вечности жизни | Абиогенез | Биогенез | |
Авторы | |||||
Основная идея | |||||
Теоретические и практические доказательства | |||||
Слабые места гипотезы |
Тема: Развитие представлений о возникновении жизни на Земле
Вариант 2
Задание 1.Выбрать правильный ответ
1. Опыты Л.Пастера опровергли теорию:
а) появления живого из неживого
б) появления живого только из живого
в) занесения «семян жизни» из космоса
г) божественного творения
2. В соответствии с гипотезой Прейера:
а) жизнь переносится с планеты на планету
б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли
в) жизнь зародилась на Земле в водах первичного океана
г) жизнь на Земле существует вечно
3. Окончательно опроверг теорию самозарождения организмов:
а) Линней
б) Ламарк
в) Дарвин
г) Пастер
4. Убедительность опыта Пастера заключалась в том, что:
а) он преградил путь «жизненной силе», запаяв колбы с питательной средой
б) стерилизовал питательную среду и доказал, что в ней нет микроорганизмов
в) доказал, что микроорганизмы в питательной среде могут быть занесены только вместе с внешним воздухом
г) он сделал все перечисленное
5. Если колбу с мясным бульоном запаять и оставить на некоторое время в теплом месте, то в нем появятся микроорганизмы. Почему?
а) они зародились в бульоне, используя его как питательную среду для строительства собственного тела
б) они проникли внутрь еще до запаивания колбы, а затем стали размножаться в бульоне
в) в бульоне есть некая «жизненная сила», способствующая развитию микроорганизмов
Задание 2. Дайте краткий ответ
1. Название теории происхождения живого из живого
2. Ирландский священник, с помощью опыта доказавший, что живое зарождается из неживого
3. Автор теории панспермии
4. Авторы первых материалистических теорий
Задание 3. Проведите сравнительный анализ основных гипотез возникновения жизни на Земле.
Креационизм | Панспермия | Теория вечности жизни | Абиогенез | Биогенез | |
Авторы | |||||
Основная идея | |||||
Теоретические и практические доказательства | |||||
Слабые места гипотезы |
«Возникновение жизни на Земле» 10 класс.
«Возникновение жизни на Земле» вариант 1(Профиль)
Задание 1.
Тест 1. Доказал невозможность самозарождения личинок мух в сосудах с мясом, рыбой, угрями и змеей:
Л.Пастер.
Ф.Реди.
В.Гельмонт.
Спалланцани.
Тест 2. Доказал невозможность самозарождения микроорганизмов в колбе с питательным бульоном при доступе воздуха:
Л.Пастер.
Ф.Реди.
В.Гельмонт.
Спалланцани.
Тест 3. Появление жизни на Земле с помощью «Высшей силы» объясняет:
Теория панспермии.
Теории биогенеза.
Теории абиогенеза.
Теория креационизма.
Тест 4. Утверждает, что жизнь на Землю занесена из космоса:
Теория панспермии.
Теория биогенеза.
Теория абиогенеза.
Теория креационизма.
Тест 5. В 1924 году предположение, что в первичной атмосфере могли возникнуть простейшие органические соединения под влиянием электрических разрядов, было высказано:
С.Миллером.
А.Г.Пасынским.
Т.Е.Павловской.
Л.Пастером.
Тест 6. Согласно гипотезе А.С.Опарина, на первом этапе зарождения жизни на Земле:
Появились коацерваты.
Происходил абиогенный синтез органических веществ.
Образовались биополимеры.
Появился матричный синтез.
Тест 7. На втором этапе зарождения жизни на Земле:
Появились прокариоты.
Появились эукариоты.
Образовались биополимеры.
Появился матричный синтез.
Тест 8. На третьем этапе зарождения жизни на Земле:
Появились прокариоты.
Появились эукариоты.
Образовались биополимеры.
Появился матричный синтез.
Тест 9. Первые живые организмы по типу обмена веществ были:
Аэробными автотрофами.
Анаэробными автотрофами.
Аэробными гетеротрофами.
Анаэробными гетеротрофами.
**Тест 10. В состав первичной атмосферы входили:
Кислород. 5. Метан.
Азот. 6. Аммиак.
Водород. 7. Пары воды.
Углекислый газ. 8. Угарный газ.
Задание 2. «Эволюция растений в мезозое»
Заполните таблицу:
ПериодыОсновные этапы эволюции растений
Триас
Юра
Мел
«Возникновение жизни на Земле» вариант2 . (Профиль)
Задание 1
Тест 1. Временные рамки кайнозойской эры:
2500 — 570 млн лет назад.
570 — 230 млн лет назад.
230 — 67 млн лет назад.
67 млн лет — до наших дней.
Тест 2. Приматы появились от животных отряда:
Хищные.
Насекомоядные.
Грызуны.
Зверозубые пресмыкающиеся.
Тест 3. Первые приматы появились:
В конце мела мезозойской эры, 70 млн лет назад.
В конце палеогена.
В неогене.
В антропогене.
Тест 4. Климат в палеогене, (первой половине третичного периода):
Влажный, тропический.
Сухой, холодный.
Произошли четыре гигантских оледенения.
Тест 5. Климат в неогене (второй половине третичного периода):
Влажный, тропический.
Сухой, холодный.
Произошли четыре гигантских оледенения.
Тест 6. Климат в антропогене (четвертичном периоде):
Влажный, тропический.
Сухой, холодный.
Произошли четыре гигантских оледенения.
Тест 7. Гоминиды (прямоходящие приматы) появились:
В палеогене.
В неогене.
В антропогене.
Тест 8. Первые люди появились:
В начале палеогена.
В конце палеогена.
В начале неогена.
В антропогене.
Тест 9. Накопление гигантских запасов льда и снега на суше в антропогене кайнозойской эры привело к снижению уровня мирового океана:
На 20—40 метров.
На 40—60 метров.
На 60—90 метров.
На 90—120 метров.
**Тест 10. Сухопутные мосты в антропогене кайнозойской эры существовали:
Между Австралией и Азией.
Между Европой и Британскими островами.
Между Азией и Северной Америкой.
Между полуостровом Индокитай и островами Зондского архипелага.
Задание 2. «Эволюция животных в мезозое»
Заполните таблицу:
ПериодыОсновные этапы эволюции животных
Триас
Юра
Мел
Материал для подготовки к ЕГЭ (ГИА) по биологии (10 класс) на тему: тест «Возникновение жизни на Земле»
Тест «Возникновение жизни на Земле»,10 класс
Часть 1
А1.Автором коацерватной теории является:
А)Э.Пфлюгер
Б)А.Опарин
В)Л.Пастер
Г)И.Мечников
А2.Солнечная Система сформировалась около:
А)4.5 млрд.л.н.
Б)7 млрд.л.н.
В)10млрд.л.н.
Г)3.5 млрд.л.н.
А3.Во Вселенной наиболее распостранен элемент:
А)водород
Б)гелий
В)кислород
Г)железо
А4.Область относительно концентрированного межзвездного газа и пыли это:
А)звезда
Б)галактика
В)звездная система
Г)туманность
А5.Автором термической теории происхождения протобиополимеров является:
А)К.Симонеску
Б)С.Фокс
В)А.Опарин
Г)Д.Бернал
А6.Многомолекулярный комплекс,окруженный водной оболочкой это:
А)катализатор
Б)фагоцителла
В)гастрея
Г)коацерват
А7.Современные клетки используют в качестве источника энергии:
А)пирофосфат
Б)пептид
В)АТФ
Г)ДНК
А8.Каталитической способностью обладают:
А)липиды
Б)белки
В)ДНК
Г)глюкоза
А9.Источником водорода для фотосинтеза ,при котором не выделяется кислород ,является:
А)аммиак
Б)сероводород
В)вода
Г)углекислый газ
А10.Первыми фотосинтезирующими организмами,выделяющими в атмосферу кислород,были:
А)Водоросли
Б)Эвгленовые
В)Диатомовые
Г)Цианеи
А11.Источником водорода для фотосинтеза,при котором в атмосферу выделяется кислород,является:
А)аммиак
Б)сероводород
В)вода
Г)углекислый газ
А12.Автором теории гастреи является:
А)И.Мечников
Б)А.Опарин
В)Э.Геккель
Г)Ф.Мюллер
А13.Согласно теории фагоцителлы многоклеточные организмы произошли от:
А)Жгутиковых
Б)Эвгленовых
В)симбионтов
Г)Цианей
А14.Половой процесс впервые появился у организмов имеющих:
А)ядро
Б)пластиды
В)митохондрии
Г)многоклеточность
Часть 2
В1.В результате симбиоза клетка приобрела:
1.митохондрии
2.вакуоль
3.лизосомы
4.пластиды
5.жгутики
6.клеточный центр
В2.Установите соответствие между признаком и теорией(гипотезой),для которой этот признак характерен:
Признак: Гипотеза(теория):
А.автор Э.Геккель 1.Гастреи
Б.автор И.Мечников 2.Фагоцителлы
В.основывается на биогенетическом
Законе
Г.многоклеточные произошли от коло-
Ниальных жгутиковых
Д.подтверждение-существование трихоплакса
В3.Расположите события по порядку,начиная с наиболее раннего:
1.появление гетеротрофных прокариот
2.появление диплоидности
3.появление многоклеточности
4.появление автотрофов
Часть 3
С1.В чем смысл опытов Ф.Рэди?
С2.Охарактеризуйте первичные условия на Земле.
С3.Как появились многоклеточные организмы согласно теории гастреи?
Тест по биологии (10 класс) по теме: Происхождение жизни на Земле
Слайд 1
«Происхождение и развитие жизни на Земле» МОУ Анненская СОШ Учитель биологии Молчанова А.Л.Слайд 2
1.Теория абиогенеза объясняет возникновение жизни на Земле путем: А)занесения ее из космоса Б)происхождения ее от живого В)сверхъестественного творения Г)самопроизвольного зарождение из неживого
Слайд 3
2.Окочательно в 19 веке доказал невозможность самопроизвольного зарождения жизни в питательных средах, помещенных в колбу с S- образным горлом: А) Ф.Реди Б) Л .Пастер В) А.Левенгук
Слайд 4
3.В 1924 году коацерватную гипотезу происхождения жизни на Земле сформулировал: А) Л.Пастер Б) С.Миллер В)Дж. Бернал Г) А.Опарин
Слайд 5
4.Согласно взглядам А.И.Опарина основным источником энергии для биогенного синтеза органических веществ из неорганических на древней Земле были: А)Электрические разряды Б)ультрафиолетовое излучение В)энергия химических реакций Г)Тепловое излучение от извержений вулканов
Слайд 6
5.Согласно теории А.Опарина , коацерваты обладали свойствами живого потому, что: А)Состояли из молекул белка Б)Распадались на более мелкие капли В)воспроизводили новые коацерватные капли Г)Осуществляли обмен веществ с окружающей средой
Слайд 7
6.Началом биологической эволюции жизни на Земле принято считать момент возникновения первых6 А)Органических веществ Б) К оацерватных капель из органических веществ В)Одноклеточных прокариотических организмов Г)Одноклеточных эукариотических организмов
Слайд 8
7.Жизнь на Земле возникла: А)Первоначально на суше Б)Первоначально в океане В)На границе суши и океана Г)Одновременно на суше и в океане
Слайд 9
8.Первые живые организмы, появившиеся на Земле, по способу дыхания и способу питания были: А)Аэробными автотрофами Б)Аэробными гетеротрофами В)Анаэробными автотрофами Г) Анаэробными гетеротрофами
Слайд 10
9.При истощении запаса синтезированных абиогенным путем органических веществ, на Земле появились организмы по способу дыхания и способу питания А)Аэробные автотрофы Б)Аэробные гетеротрофы В)Анаэробные автотрофы Г) Анаэробные гетеротрофы
Слайд 11
10.Важнейшим фактором, оказавшим существенное воздействие на ранние этапы эволюции жизни на Земле, было: А)Появление прокариот Б)Появление эукариот В)Возникновение фотосинтеза у прокариот Г)Возникновения дыхания у эукариот
Слайд 12
Оцените свою работу: 1- Г 2- Б 3- Г 4- А 5- Г 6- В 7- Б 8- Г 9- В 10-В 9-10 баллов — «5» 7-8 баллов — «4» 5-6 баллов — «3» Менее 5 баллов — «2»
Контрольная работа по разделу » Происхождение и начальные этапы жизни на Земле» 10 класс
Тема «Происхождение и начальные этапы жизни на Земле»
Вариант 1
Часть А. ВЫПИШИТЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ.
1. В чём заключается суть теории Рихтера:
а) возникновение жизни из газово-пылевого облака; б) жизнь на Земле возникла из неорганических веществ;
в) жизнь была занесена с других планет; г) жизнь возникла из неживых веществ
2. Подберите три основных этапа рождения звезды.
1). Гравитационное сжатие газопылевого облака. 2). Сильнейший взрыв. 4). Ядерный синтез.
3). Увеличение внутренней температуры и давления. 5). Устойчивое свечение за счет превращения водорода в гелий.
А. 1), 2), 3) Б. 3), 4), 5). В. 1), 3), 4).
3.Чем является ультрофиолетовый свет в период возникновения жизни на Земле?
А)источник энергии для синтеза органических веществ Б)атмосферой
В)источником образования метана Г)соединением различных газов
4. Первыми живыми организмами на нашей планете были:
а) анаэробные гетеротрофы; б) аэробные гетеротрофы; в) автотрофы; г) организмы-симбионты.
5. Коацерваты обладали:
А.упорядоченной структурой Б.способностью размножаться
В.составом из высокомолекулярных органических веществ
6.«Теория вечной жизни» открыл: А) Ф.Реди Б) А.И.Опарин В)Л.Пастер Г) С.Аррениус
7. К такому общему свойству живого, как саморегуляция, относится:
а) наследственность; б) изменчивость; в) раздражимость; г) онтогенез.
8. От чего зависит цвет звезды?
А. Цвет зависит от состава вещества, от температуры и светимости.
Б. Цвет зависит от светимости звезды. В. Цвет зависит от температуры ее фотосферы.
9. Сущность теории абиогенеза состоит в:
а) происхождении живого из неживого; б) происхождении живого от живого;
в) сотворении мира Богом; г) занесении жизни из Космоса.
10. Кристалл не является живой системой, т.к.:
а) он не способен к росту; б) он не способен к размножению;
в) ему не свойственна раздражимость; г) не все свойства живого ему присущи.
11.Что определяет температуру звезды: А)поверхность Б)атмосфера В)количество пыли Г)цвет
12. Опыты Луи Пастера доказали возможность:
а) самозарождения жизни; б) появления живого только из живого;
в) занесения «семян жизни» из Космоса; г) биохимической эволюции.
13.Результатом какой деятельности является наличие свободного кислорода в атмосфере:
А)солнечной Б)газовой В)благодаря испарению Г)фотоситнесизующей
ЧАСТЬ В . ЗАКОНЧИТЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ.
1. Доядерные организмы, не имеющие ограниченного оболочкой ядра и органоидов, способных к самовоспроизведению, – … .
2. Способность воспроизводить себе подобные биологически системы, проявляющаяся на всех уровнях организации живой материи, – … .
3. Перечислите космические и планетарные предпосылки возникновения жизни абиогенным путем
ЧАСТЬ С. ДАЙТЕ КРАТКИЕ ОТВЕТЫ НА СЛЕДУЮЩИЕ ВОПРОСЫ.
1.Что такое реакции ядерного синтеза. Приведите примеры.
2. Опишите аппарат и методику проведения опытов С. Миллера и П.Юри
3.Термическая теория происхождения протобиополимеров
4. Какие известные галактики входят в нашу Вселенную?
Тема «Происхождение и начальные этапы жизни на Земле»
Вариант 2
Часть А ВЫПИШИТЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ.
1.Из каких элементов состоит атом водорода?
А)из трех протонов и двух электронов ; Б)из двух электронов и нейтронов
В)из двух протонов ; Г)из одного протона и одного электрона
2.Что утверждает теория абиогенеза:
а) самопроизвольное зарождение жизни; б) происхождение жизни;
в) возможность происхождения живого из неживого; г) развитие неживой материи..
3. Первыми живыми организмами на нашей планете были:
а) анаэробные гетеротрофы; б) аэробные гетеротрофы; в) автотрофы; г) организмы-симбионты.
4. Этап формирования жизни – предбиологический заключается в:
А.абиогенном возникновении органических молекул Б. формировании биологических полимеров
В.возникновение первых организмов
5. К такому общему свойству живого, как самовоспроизведение, относится:
а) метаболизм; б) репродукция; в) раздражимость; г) онтогенез.
6. Какая характеристика звезды определяет продолжительность времени ее эволюции в случае сходного химического состава? А. Давление. Б. Температура. В. Масса.
7. Сущность теории биогенеза состоит в:
а) происхождении живого из неживого; б) происхождении живого от живого;
в) сотворении мира Богом; г) занесении жизни из Космоса.
8. Звезда не является живой системой, т.к.:
а) она не способна к росту; б) она не способна к размножению;
в) она не обладает раздражимостью; г) не все свойства живого ей присущи.
9. Рождаются ли сегодня новые звезды?
А. Да. Сильное гравитационное притяжение черной дыры приводит к рождению новых звезд.
Б. Нет. Для рождения новых звезд большой взрыв. В. Да. В газопылевых облаках, таких, как Туманность Ориона.
10. К такому общему свойству живого как, самообновление, относится:
а) метаболизм; б) репродукция; в) раздражимость; г) онтогенез.
11. Из перечисленных условий наиболее важным для возникновения жизни является:
а) радиоактивность; б) наличие воды; в) наличие источника энергии; г) масса планеты.
12. Вода является основой жизни, т.к.:
а) является хорошим растворителем; б) обладает высокой теплоемкостью;
в) увеличивает свой объем при замерзании; г) обладает всеми перечисленными свойствами.
13. Самую низкую температуру поверхности имеют
А. Голубые звёзды Б. Жёлтые звёзды В. Красные звёзды Г. Белые звёзды.
ЧАСТЬ В ЗАКОНЧИТЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ.
1. Доклеточные образования, обладавшие некоторыми свойствами клеток (способность к обмену веществ, самовоспроизведению и т.п.), – … .
2. Советский ученый, предложивший коацерватную теорию происхождения жизни, – … .
3. Английский физик, предположивший, что адсорбция была одним из этапов концентрирования органических веществ в ходе предбиологической эволюции – … .
ЧАСТЬ С . ДАЙТЕ КРАТКИЙ ОТВЕТ НА ПОСТАВЛЕННЫЙ ВОПРОС.
1.Как, в соответствии с гипотезой Канта-Лапласа, из газо-пылевого облака формируются звездные системы?
2. Какое значение для возникновения органических веществ из неорганических на Земле имел восстановительный характер атмосферы?
3. Низкотемпературная теория происхождения протобиополимеров
4. Почему Земля оказалась наиболее пригодной для возникновения и развития жизни?
Тема «Происхождение и начальные этапы жизни на Земле»
Вариант 3
Часть А Выпишите правильные ответы.
1.С чем связано возникновение звезд?
А)эволюцией межзвездной пыли; Б)эволюцией звезд В)эволюцией солнечной системы; Г)взрывом звезд
2.В состав первичной атмосферы Земли входили смесь газов:
А.азот, водород,метан В.Кислород, азот, угарный газ
Б.аммиак, кислород, сероводород Г. Углекислый газ, угарный газ, оксид азота
3. Первыми живыми организмами на нашей планете были:
а) анаэробные гетеротрофы; б) аэробные гетеротрофы; в) автотрофы; г) организмы-симбионты.
4.В чем заключается суть абиогенеза:
А)живое возникает из неживого; Б)живое возникает из живого;
В)инопланетное происхождение; Г)религиозное происхождение
5. Углерод является основой жизни на Земле, т.к. он:
а) самый распространенный на Земле элемент; б) первый из химических элементов стал взаимодействовать с водой;
в) имеет небольшой атомный вес; г) способен образовывать устойчивые соединения с двойными и тройными связями.
6.Учёный, которому принадлежат слова: «Жизнь есть способ существования белковых тел…»
А. Л. Пастер Б. А. Опарин В. Ф. Энгельс
7. Сущность креационизма состоит в:
а) происхождении живого из неживого; б) происхождении живого от живого;
в) сотворении мира Богом; г) занесении жизни из Космоса.
8. Река не является живой системой т.к.:
а) она не способна к росту; б) она не способна к размножению;
в) она не способна к раздражимости; г) не все свойства живого ей присущи.
9. Из перечисленных условий наиболее важным для возникновения жизни является:
а) радиоактивность; б) наличие воды; в) безгранично долгое время эволюции; г) определенная масса планеты.
10. Кем были получены аминокислоты:
а) Геккелем и Мюллером; б) Аристотелем и Эмпедоклом; в) Юри и Миллером; г) Пастером и Пфлюгером
11 В период возникновения жизни в атмосфере Земли должен был отсутствовать кислород, т.к.:
а) он является активным окислителем; б) обладает высокой теплоемкостью;
в) увеличивает свой объем при замерзании; г) все вышеперечисленное в комплексе.
12 Исключите лишнее: а) 1953 г.; б) бактерии; в) С.Миллер; г) абиогенный синтез.
13. Опыт Франческо Реди доказал невозможность:
а) самозарождения жизни; б) появления живого только из живого;
в) занесения «семян жизни» из Космоса; г) биохимической эволюции.
ЧАСТЬ В ЗАКОНЧИТЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ.
1. Образование органических молекул из неорганических вне живых организмов – … .
2. Способность воспроизводить себе подобные биологические системы, которая проявляется на всех уровнях организации живой материи, – … .
3. Американский ученый, предложивший термическую теорию происхождения протобиополимеров, – … .
ЧАСТЬ С ДАЙТЕ КРАТКИЙ ОТВЕТ НА ПОСТАВЛЕННЫЙ ВОПРОС.
1.Есть ли различия в химическом составе планет одной звездной системы?
2. Свойственная всем организмам система записи наследственной информации в молекулах ДНК в виде последовательности нуклеотидов – … .
3.Теория происхождения протобиополимеров путем адсорбции
4. Как происходил отбор коацерватов в «первичном бульоне»?
Тема «Происхождение и начальные этапы жизни на Земле»
Вариант 4
Часть А ВЫПИШИТЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ.
1.Простой элемент, широко распространенный в космическом пространстве
А)углерод; Б)водород; В)кислород; Г)гелий
2. Живое отличается от неживого:
а) составом неорганических соединений; б) способностью к саморегуляции;
в) взаимодействием молекул друг с другом; г) обменными процессами.
3.Когда сформировалась Земля?
А)2,5-3 млрд.лет назад; Б)5-6 млрд.лет назад; В)4,5-5 млрд.лет назад; Г)1-2 млрд лет назад
4. Первыми живыми организмами на нашей планете были:
а) анаэробные гетеротрофы; б) аэробные гетеротрофы; в) автотрофы; г) организмы-симбионты.
5. К такому общему свойству живого, как самовоспроизведение, относится:
а) метаболизм; б) репродукция; в) раздражимость; г) онтогенез.
6. Сущность теории панспермии состоит в:
а) происхождении живого из неживого; б) происхождении живого от живого;
в) сотворении мира Богом; г) занесении на Землю «семян жизни» из Космоса.
7. Ледник не является живой системой т.к.:
а) он не способен к росту; б) он не способен к размножению;
в) он не способен к раздражимости; г) не все свойства живого ему присущи.
8. Опыт Л.Спалланцани доказал невозможность:
а) самозарождения жизни; б) появления живого только из живого;
в) занесения «семян жизни» из Космоса; г) биохимической эволюции.
9. Сингулярность — …
а) расширение вещества в микроскопически малом объеме пространства
б) сжатие вещества в микроскопически малом объеме пространства
10. Опыт Франческо Реди доказал невозможность:
а) самозарождения жизни; б) появления живого только из живого;
в) занесения «семян жизни» из Космоса; г) биохимической эволюции.
11. Из перечисленных условий наиболее важным для возникновения жизни является:
а) радиоактивность; б) наличие воды; в) наличие определенных веществ; г) определенная масса планеты.
12. Углерод является основой жизни, т.к. он:
а) является самым распространенным на Земле элементом; в) имеет небольшой атомный вес;
б) первым из химических элементов стал взаимодействовать с водой;
г) способен образовывать устойчивые соединения с двойными и тройными связями.
13. Исключите лишнее: а) ДНК; б) генетический код; в) хромосома; г) клеточная мембрана.
ЧАСТЬ В . ЗАКОНЧИТЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ.
1.Разделение раствора белков, содержащего и другие органические вещества, на фазы с большей или меньшей концентрацией молекул – … .
2. Создатели низкотемпературной теории происхождения протобиополимеров – … .
3. Доклеточные образования, обладавшие некоторыми свойствами клеток: способностью к обмену веществ, самовоспроизведению и т.п., – … .
ЧАСТЬ С ДАЙТЕ КРАТКИЙ ОТВЕТ НА ПОСТАВЛЕННЫЙ ВОПРОС.
1. Коацерватная теория происхождения протобиополимеров
2. Как происходит усложнение вещества в ходе химической эволюции?
3. Почему вода в жидкой фазе была необходимым условием возникновения жизни?
4. Каковы перспективы эволюции коацерватов , полученных экспериментальным путем , в окружающей среде
Исторический и научный обзор Айрис Фрай
На прошлой неделе я прочитал книгу Стюарта Кауфмана Дома во Вселенной , которая странной смесью графиков и цветочного языка претендовала на объяснение того, как жизнь возникла почти четыре миллиарда лет назад из неорганических дело. Я нашел это крайне неудовлетворительным и заказал копию книги Айрис Фрай «Появление жизни на Земле »; первоначальные отчеты предполагали, что он будет содержать больше фактов и меньше поэзии. Я рад сказать, что он доставлен красиво.Если это не лучшая книга, доступная в настоящее время по этой сложной теме, то впереди должны быть очень хорошие.Фрай, израильтянин, имеющий ученые степени в области биохимии и истории, производит впечатление проницательного, трудолюбивого (библиография содержит впечатляюще эклектичный диапазон ссылок), беспристрастного и смелого. Она не претендует на то, чтобы игнорировать очевидные проблемы, и с самого начала говорит вам, что неуместно обсуждать истоки жизни, не обращая внимания на философские и религиозные аспекты.У меня неприятное ощущение, что это спугнуло изрядное количество читателей, а жаль. У Фрая нет топора, и он великолепно беспристрастен. Она делает свою работу ответственного историка науки, и делает это очень хорошо.
Книга вышла в 2000 году, поэтому вполне возможно, что в последнее время произошли важные события, но я склонен думать, что дела обстоят более или менее там, где они были тогда. Суть в том, что на самом деле никто не знает, как началась жизнь. Существует множество интересных теорий, и люди, безусловно, понимают проблему намного лучше, чем они.К сожалению, отчасти это возросшее понимание помогло показать, насколько велики проблемы. Некоторые выдающиеся биологи (Моно и Крик — самые известные примеры) в отчаянии вскинули руки и сказали, что не видят ответа. Спонтанное возникновение жизни кажется на первый взгляд настолько невероятно маловероятным, что этого никогда не должно было случиться. Но это произошло.
Центральная проблема — это то, что Фрай называет «курица и яйцо». ДНК не может реплицироваться без различных белковых ферментов, но ферменты, все очень сложные молекулы, создаются ДНК.Как-то нужно разорвать этот замкнутый круг. Самый популярный подход — «мир РНК»: РНК может служить генетическим материалом, а также может действовать как фермент. Так что, возможно, это может быть курица и яйцо. Но совсем не ясно, как попасть в мир РНК. Мы знаем, что эволюция позволяет сложным структурам постепенно возникать под давлением отбора. Однако здесь мы хотим объяснить, как возникли реальные механизмы эволюции. Еще раз: как войти в круговорот?
Фрай любит еще одну метафору: «стена и арка».Вы видите арку, и кажется невозможным, что она могла возникнуть естественным путем. Каждый камень требует всех остальных. Но арки могут образовываться, если они изначально являются частью стены. Центральная часть стены размывается, а арка остается. Наиболее многообещающие подходы включают попытки найти аналогичные части молекулярного каркаса, которые поддержали бы развитие мира РНК. Они изобретательны, и, возможно, один из них прав. Однако пока доказательства кажутся неубедительными. Вдобавок ко всему, процесс должен был работать очень быстро.Геологические данные предполагают, что жизнь возникла вскоре после того, как Земля остыла и перестала подвергаться бомбардировке гигантскими метеоритами. Разрыв мог составлять всего несколько миллионов лет.
Фрай часто обращается к креационистам, которые радостно указывают на все проблемы и хладнокровно анализируют сходства и различия между двумя лагерями. Она указывает на то, что обе стороны принимают на себя важные философские обязательства. Это очевидно для креационистов, которые не скрывают своего желания найти сверхъестественное объяснение; но в равной степени верно и то, что по идеологическим причинам многие ученые вынуждены искать объяснения исключительно в терминах естественных процессов.Фрай не считает случайностью то, что некоторые из ключевых фигур на раннем этапе развития этой темы — Оприн, Холдейн, Пири и Бернал — были марксистами или что первая международная конференция по истокам жизни проводилась в Советском Союзе. Она показывает, насколько оптимистичные заявления ученых несколько раз оказывались ужасно ошибочными.
Так неужели ученые-атеисты так же плохи, как и креационисты? Фрай не согласен: она представляет убедительные доказательства того, что ученые делают медленный, но подлинный прогресс, в то время как креационисты не выдвигают никаких реальных контр-теорий, довольствуясь злорадством со стороны.Она считает их утверждения о том, что они занимаются «наукой», необоснованными, а их требования о том, чтобы учить креационизму наряду с эволюцией, — нелепыми. Тем более парадоксально, что быстрый поиск в Google показывает, что многие креационисты выборочно цитируют ее книгу.
Я не хочу сбивать с толку Ричарда Докинза, который прекрасно объясняет эволюцию. Но, посмотрев на лечение Фрая, становится очевидно, что он не прямолинейно говорит об истоках жизни. История менее ясна, чем он хочет.Печально, что несколько сотен человек читают Докинза на каждого, кто читает Фрая. Она не так хорошо пишет, как он, и требуется немного больше усилий, чтобы разобраться в ее прозе. Но если вы готовы потратить время, вы также можете узнать больше. Давай, покажи, что отличаешься от стада.
Конец жизни на Земле? | LearnEnglish Teens
Конец жизни на Земле?
Он весил около 10 000 тонн, вошел в атмосферу со скоростью 64 000 км / ч и взорвался над городом мощностью 500 килотонн. Но 15 февраля 2013 года нам повезло. Метеорит, обрушившийся на скалы над Челябинском, Россия, был относительно небольшим — всего около 17 метров в ширину. Хотя многие люди были ранены в результате падения стекла, ущерб был ничем по сравнению с тем, что произошло в Сибири почти сто лет назад.Другой относительно небольшой объект (примерно 50 метров в диаметре) взорвался в воздухе над лесным массивом, повалив около 80 миллионов деревьев. Если бы он взорвался над таким городом, как Москва или Лондон, миллионы людей были бы убиты.
По странному совпадению, в тот же день, когда метеорит напугал жителей Челябинска, еще один астероид шириной 50 метров прошел относительно близко от Земли. Ученые ожидали этого визита и знали, что астероид вернется, чтобы пролететь рядом с нами в 2046 году, но российский метеорит ранее в тот же день был слишком мал, чтобы его можно было заметить.
Большинство ученых сходятся во мнении, что кометы и астероиды представляют самую большую естественную угрозу для человеческого существования. Вероятно, это был большой астероид или комета, столкнувшаяся с Землей и уничтожившая динозавров около 65 миллионов лет назад. Огромный объект диаметром от 10 до 16 км ударил в регион Юкатан в Мексике с силой 100 мегатонн. Это эквивалент одной бомбы Хиросимы на каждого человека, живущего сегодня на Земле.
Многие ученые, в том числе покойный Стивен Хокинг, говорят, что любая комета или астероид диаметром более 20 км, которые ударяются о Землю, приведет к полному уничтожению сложной жизни, включая всех животных и большинство растений.Как мы видели, даже астероид гораздо меньшего размера может нанести большой ущерб.
Земля была достаточно безопасной в течение последних 65 миллионов лет благодаря удаче и массивному гравитационному полю планеты Юпитер. Наш космический страж, имеющий стабильную круговую орбиту вдали от Солнца, сметает и рассеивает большинство опасных комет и астероидов, которые могут пересечь орбиту Земли. После Челябинского метеорита ученые теперь еще более тщательно отслеживают потенциальные опасности, но, насколько им известно, опасности в обозримом будущем нет.
Виды космических пород
- Комета — шар из камня и льда, который выпускает за собой хвост из газа и пыли. Яркие кометы появляются на нашем видимом ночном небе примерно раз в десять лет.
- Астероид — скала от нескольких футов до нескольких километров в диаметре. В отличие от комет, у астероидов нет хвоста. Большинство из них слишком малы, чтобы вызвать какой-либо ущерб и сгореть в атмосфере. Они кажутся нам «падающими звездами».
- Метеороид — часть астероида или кометы.
- Метеорит — так называется метеорит, когда он ударяется о Землю.
Новое исследование оценивает вероятность появления жизни и интеллекта за пределами нашей планеты — ScienceDaily
С древних времен люди задавались вопросом, одни ли мы во Вселенной.
Из геологических данных мы знаем, что жизнь зародилась относительно быстро, как только окружающая среда на нашей планете стала достаточно стабильной, чтобы поддерживать ее. Мы также знаем, что первый многоклеточный организм, который в конечном итоге породил сегодняшнюю технологическую цивилизацию, развился гораздо дольше, примерно 4 миллиарда лет.
Но, несмотря на то, что известно, когда жизнь впервые появилась на Земле, ученые до сих пор не понимают, как возникла жизнь, что имеет важные последствия для вероятности обнаружения жизни в другом месте во Вселенной.
В новой статье, опубликованной сегодня в журнале Proceeding of the National Academy of Sciences , Дэвид Киппинг, доцент кафедры астрономии Колумбии, показывает, как анализ с использованием статистического метода, называемого байесовским выводом, может пролить свет на то, насколько сложна внеземная жизнь может развиваться в чужих мирах.
«Быстрое появление жизни и поздняя эволюция человечества в контексте временной шкалы эволюции, безусловно, наводят на размышления», — сказал Киппинг. «Но в этом исследовании можно на самом деле количественно оценить то, что говорят нам факты».
Для проведения своего анализа Киппинг использовал хронологию самых ранних свидетельств жизни и эволюции человечества. Он спросил, как часто мы можем ожидать, что жизнь и разум будут снова появляться, если история Земли будет повторяться, снова и снова переводя часы.
Он сформулировал проблему в виде четырех возможных ответов: жизнь обычна и часто развивает интеллект, жизнь редка, но часто развивает интеллект, жизнь обычна и редко развивает интеллект, и, наконец, жизнь редка и редко развивает интеллект.
Этот метод байесовского статистического вывода — используемый для обновления вероятности гипотезы по мере появления свидетельств или информации — устанавливает предыдущие убеждения о моделируемой системе, которые затем объединяются с данными для определения вероятностей результатов.
«Эта техника похожа на ставки на коэффициенты», — сказал Киппинг. «Это поощряет повторную проверку новых доказательств против вашей позиции, по сути, положительную обратную связь для уточнения ваших оценок вероятности события».
Исходя из этих четырех гипотез, Киппинг использовал байесовские математические формулы, чтобы сопоставить модели друг с другом. «При байесовском выводе всегда необходимо выбирать априорные распределения вероятностей», — сказал Киппинг. «Но ключевой результат здесь заключается в том, что при сравнении сценариев редкой жизни и обычной жизни сценарий обычной жизни всегда как минимум в девять раз более вероятен, чем редкий.«
Анализ основан на свидетельствах того, что жизнь возникла в течение 300 миллионов лет после образования океанов Земли, обнаруженных в отложениях циркона, обедненных углеродом-13, что является очень быстрым началом в контексте продолжительности жизни Земли. Киппинг подчеркивает, что это соотношение составляет как минимум 9: 1 или выше, в зависимости от истинной ценности того, как часто развивается интеллект.
Киппинг приходит к выводу, что если планеты со схожими условиями и эволюционными линиями времени с Землей являются общими, то анализ предполагает, что жизнь должна иметь небольшие проблемы, спонтанно возникающие на других планетах.И каковы шансы, что эти внеземные жизни могут быть сложными, дифференцированными и разумными? Здесь расследование Киппинга менее уверенно, так как он обнаруживает всего 3: 2 в пользу разумной жизни.
Этот результат связан с относительно поздним появлением человечества в обитаемом окне Земли, предполагая, что его развитие не было легким и гарантированным процессом. «Если мы снова сыграем в историю Земли, появление разума на самом деле маловероятно», — сказал он.
Киппинг указывает, что шансы в исследовании не слишком велики, они довольно близки к 50:50, и результаты следует рассматривать как не более чем легкий подтолкнуть к гипотезе.
«Анализ не может предоставить определенности или гарантий, только статистические вероятности, основанные на том, что произошло здесь, на Земле», — сказал Киппинг. «Тем не менее, обнадеживает, что аргументы в пользу того, что вселенная, изобилующая жизнью, становится предпочтительной. Ни в коем случае нельзя препятствовать поискам разумной жизни в мирах за пределами Земли».
История Источник:
Материалы предоставлены Колумбийским университетом . Оригинал написан Карлой Кантор. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
.Как древний катаклизм мог дать толчок жизни на Земле | Наука
Микробные маты, называемые строматолитами, возникли в начале истории жизни и до сих пор существуют в Шарк-Бей в Австралии.
ФРАНС ЛАНТИНГ / НАЦИОНАЛЬНАЯ КОЛЛЕКЦИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙРоберт Ф.Service
АТЛАНТА— Катаклизм мог дать толчок развитию жизни на Земле. Новый сценарий предполагает, что около 4,47 миллиарда лет назад — всего через 60 миллионов лет после формирования Земли и 40 миллионов лет после формирования Луны — объект размером с Луну ударил Землю и взорвался, образуя вращающееся облако расплавленного железа и другого мусора.
Последовавший за этим металлический град, вероятно, длился годы, если не столетия, отрывая атомы кислорода от молекул воды и оставляя водород.Затем кислород мог свободно связываться с железом, создавая огромные отложения оксида железа цвета ржавчины на поверхности нашей планеты. Водород сформировал плотную атмосферу, которая, вероятно, просуществовала 200 миллионов лет, так как он очень медленно рассеивался в космосе.
После того, как все остыло, под покровом водорода начали формироваться простые органические молекулы. Некоторые ученые считают, что эти молекулы в конечном итоге соединились, чтобы сформировать РНК, молекулярного игрока, который долгое время считался необходимым для зарождения жизни. Короче говоря, почва для возникновения жизни была заложена почти сразу же после рождения нашей планеты.
Этот сценарий привлек внимание участников конференции в октябре 2018 года здесь, где геологи, планетологи, химики и биологи сравнили заметки о последних размышлениях о том, как зародилась жизнь. От предполагаемого катаклизма не осталось ни камней, ни других прямых доказательств. По словам Стивена Беннера, исследователя происхождения жизни из Фонда прикладной молекулярной эволюции в Алачуа, штат Флорида, который организовал семинар «Происхождение жизни», его главная роль предполагает разгадку множества загадок.
Дождь, покрытый металлами, является причиной распределения металлов по поверхности нашей планеты сегодня. Атмосфера водорода способствовала появлению простых органических молекул, которые позже образовали более сложные молекулы, такие как РНК. А планетарный крах отодвигает вероятную дату рождения РНК и, возможно, появления жизни на сотни миллионов лет, что лучше согласуется с недавними геологическими данными, предполагающими раннее появление жизни.
Фора
Множество доказательств из химии, биологии и геологии помогают объяснить, как могла возникнуть РНК, что привело к появлению первой жизни неожиданно вскоре после образования Земли.
4.54.6 bya4.44.34.24.14.03.93.83.73.63.4 3.54.568 миллиарда лет назад (bya) 4.53 bya4.51 byaRNA4.47 bya4.46 bya4.35 bya4.1 bya3.8 bya3.43 bya Гуанин-аденин-цитозинУрацилРибозофосфат3OONOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOPOOH O – O – OOOOOOOHOHOHOHOHOONNNNNNHNHNNNN4.54.64.4 Формы солнечной системы. Формы Земли. Формы луны. Предполагаемое воздействие планетезимальных форм, «восстанавливающих» атмосферу. Земля охлаждается достаточно, чтобы иметь и сушу, и воду. Примерное время образования РНК. Цирконовые материалы показывают намек на жизнь в соотношении изотопов углерода.Предлагаемый конец поздней тяжелой бомбардировки. Окаменелости, приписываемые микроорганизмам.N. DESAI / SCIENCE
Сценарий воздействия объединяет новые результаты лабораторных экспериментов, предполагающие, что химические вещества, появившиеся на ранней Земле, могли предпринять важные шаги на пути к жизни — шаги, которые долгое время сбивали с толку исследователей. Многие в этой области видят последовательное повествование, описывающее, как и когда зародилась жизнь, которая начала формироваться.«Пятнадцать лет назад у нас было лишь несколько смутных представлений» о том, как могла возникнуть жизнь, — говорит Андрей Луптак, химик из Калифорнийского университета (UC) в Ирвине, присутствовавший на встрече. «Теперь мы видим, что все больше и больше частей объединяются».
Дело не решено, говорят Луптак и другие. Например, исследователи до сих пор расходятся во мнениях относительно того, какой химический путь, вероятнее всего, привел к возникновению РНК, и как эта РНК объединяется с белками и жирами, чтобы сформировать самые ранние клетки. Тем не менее, Беннер говорит: «Поле находится на новом месте.Нет вопросов ».
Мир РНК
Жизнь, как мы ее знаем, вероятно, возникла из «мира РНК», соглашаются многие исследователи. В современных клетках ДНК, РНК и белки играют жизненно важную роль. ДНК хранит наследуемую информацию, РНК переправляет ее внутри клеток, а белки служат химическими рабочими лошадками. Для производства каждой из этих биомолекул необходимы две другие. Тем не менее, идея о том, что все три сложные молекулы возникли одновременно, кажется неправдоподобной.
С 1960-х годов ведущая школа мысли считала, что РНК возникла первой, а ДНК и белки возникли позже.Это потому, что РНК может одновременно служить генетическим кодом и катализировать химические реакции. В современных клетках нити РНК по-прежнему работают вместе с белками, лежащими в основе многих важнейших клеточных машин.
В последние годы химики набросали реакции, которые могли бы дать важные строительные блоки для РНК и других соединений. Например, в 2011 году Беннер и его коллеги показали, как борсодержащие минералы могли катализировать реакции таких химических веществ, как формальдегид и гликолевый альдегид, которые, вероятно, присутствовали на ранней Земле, с образованием сахарной рибозы, важного компонента РНК.Другие исследователи выяснили, как рибоза могла реагировать с другими соединениями, давая начало отдельным буквам РНК или нуклеозидам.
Но критики, такие как Роберт Шапиро, биохимик из Нью-Йоркского университета в Нью-Йорке, который умер в 2011 году, часто указывали, что когда исследователи производили один или другой химический компонент пре-РНК, они делали это в контролируемых условиях, добавляя очищенные реагенты в как раз правильная последовательность. Как все эти шаги могли произойти в хаотической среде ранней Земли, в лучшем случае неясно.«На ум приходит аналогия с игроком в гольф, который, сыграв мячом для гольфа на 18-луночном поле, затем предположил, что мяч также может сам играть вокруг поля в его отсутствие», — писал Шапиро в 2007 году в журнале Scientific. Американский . Он придерживался взгляда на происхождение жизни «прежде всего метаболизм», согласно которому небольшие энергичные молекулы, заключенные внутри липидоподобных мембран или других компартментов, устанавливают химические циклы, напоминающие метаболизм, которые превращаются в более сложные сети. Между тем другие исследователи утверждали, что простые белки были более вероятной движущей силой ранней жизни, потому что их аминокислотные строительные блоки намного проще, чем нуклеотиды в РНК.
Аргументы иногда разгораются. На встрече 2008 года, посвященной происхождению жизни в Вентуре, Калифорния, Шапиро и Джон Сазерленд, химик из Кембриджского университета в Соединенном Королевстве, закричали друг на друга. «Боб очень критически относился к опубликованным маршрутам к молекулам пребиотиков», — говорит Сазерленд. Если химия не была железной, «он чувствовал, что она провалилась».
Я думаю, мы возвращаемся к тому, как жизнь началась миллиарды лет назад.
Ада Йонат, Научный институт Вейцмана
Сегодня Беннер говорит: «Количество криков уменьшилось.«Постоянный поток новых данных подтвердил сценарии того, как могла возникнуть РНК. Например, хотя Беннер и его коллеги ранее показали, как могла образоваться рибоза, они не могли объяснить, как некоторые из ее ингредиентов, а именно, высокореактивный маленький молекулы формальдегида, гликолевого альдегида и глицеральдегида — могли выжить. Геохимики давно думали, что реакции, вызванные молнией и ультрафиолетовым (УФ) светом, могли произвести такие соединения. Однако Беннер говорит: «Нет никакого способа создать резервуар» из них соединения.Они могут реагировать друг с другом, превращаясь в гудроноподобный комок.
У Беннера теперь есть возможное решение, которое основано на недавней работе, предполагающей, что на ранней Земле был цикл «влажный-сухой». На основании свидетельств крошечных, почти нерушимых минеральных кристаллов, называемых цирконами, исследователи полагают, что небольшая часть суши время от времени залита дождем. В еще не опубликованном исследовании он и его коллеги из США и Японии обнаружили, что диоксид серы, который извергался бы из вулканов на ранней Земле, реагирует с формальдегидом с образованием соединения, называемого гидроксиметансульфонатом (HMS).По словам Беннера, в засушливые времена HMS накапливалась на суше «метрическими тоннами». Обратная реакция протекала бы медленнее, регенерируя формальдегид. Затем, когда пойдут дожди, он мог бы непрерывной струйкой смыть лужи и озера, где он мог бы реагировать с образованием других небольших органических молекул, необходимых для построения РНК. По словам Беннера, аналогичные процессы могли бы обеспечить стабильное поступление гликолевого и глицеральдегида.
Сахарная рибоза — это всего лишь одна часть РНК.Молекула также связывает вместе четыре кольцевых основания, которые составляют буквы генетического кода: цитозин (C), урацил (U), аденин (A) и гуанин (G). Для их изготовления требуется запас богатых электронами соединений азота, и определение вероятного источника для них уже давно ставит под сомнение исследователей происхождения жизни. Но другие недавние достижения в химии пребиотиков, предполагающие наличие этих соединений, выявили ряд реакций, которые могли вызвать все четыре генетических буквы РНК одновременно и в одном месте.В 2009 году, например, Сазерленд и его коллеги сообщили о вероятной пребиотической реакции образования C и U, химически связанных букв, известных как пиримидины. Затем, в 2016 году, группа во главе с химиком Томасом Кареллом из Университета Людвига Максимилиана в Мюнхене, Германия, сообщила, что придумала вероятный способ получения A и G, известных как пурины. Проблема заключалась в том, что пути Сазерленда и Карелла к пиримидинам и пуринам требовали различных условий реакции, из-за чего трудно было представить, как они могли происходить бок о бок.
На семинаре Карелл сообщил о возможном решении. Он и его коллеги обнаружили, что простые соединения, которые, вероятно, присутствовали на ранней Земле, могли реагировать в несколько стадий с образованием пиримидинов. Никель и другие распространенные металлы запускают последний шаг в последовательности, унося электроны из промежуточных соединений, заставляя их реагировать друг с другом. Оказывается, получение электронов позволяет металлам выполнить заключительный этап синтеза пуринов. Более того, эти шаги могут произвести все четыре нуклеозида в одном горшке, тем самым предлагая первое правдоподобное объяснение того, как все четыре буквы РНК могли возникнуть вместе.
Беннер называет решение компании Carell очень умным. Но не все согласны. Сазерленд отмечает, что эти реакции неэффективны; любые нуклеозиды, которые они производят, могут распадаться быстрее, чем они могут накапливаться. Чтобы решить эту проблему, другие утверждают, что более стабильные РНК-подобные соединения, а не сама РНК, могли появиться первыми и помочь сформировать первую химическую систему, которая могла воспроизводить себя. Позже эти имитаторы РНК могли уступить место более эффективным современным биомолекулам, таким как РНК.
Некоторые из старейших минеральных фрагментов Земли, называемые цирконами, недавно были извлечены из горных пород в австралийских Джек-Хиллз. Они содержат химические включения, которые предполагают, что ранняя Земля была достаточно холодной, чтобы иметь жидкую воду.
НАСА / MCT / MCT ЧЕРЕЗ ПОЛУЧИТЬ ИЗОБРАЖЕНИЯКакой бы путь ни пошли письма РНК, другие исследователи недавно выяснили, как минералы, которые, вероятно, присутствовали на ранней Земле, могли добавлять фосфатные группы к нуклеозидам РНК, что является важным шагом на пути к объединению их в длинные цепочки РНК, которые затем могли бы действовать как катализаторы и рудиментарные генетический код.И многие эксперименты подтвердили, что как только цепи РНК начинают расти, они могут менять буквы РНК и даже целые участки с другими цепями, создавая сложность, вариативность и новые химические функции. На встрече, например, Найлс Леман, химик из Портлендского государственного университета в Орегоне, описал эксперименты, в которых пары цепочек РНК длиной 16 букв, известных как 16-меры, перегруппировывались с образованием 28-меров и 4-меров. «Вот как мы можем перейти от коротких вещей, которые могут быть получены пребиотическим способом, к более сложным молекулам», — сказал Леман.Позже он пошутил: «Если вы дадите мне 8-мерки, я дам вам жизнь».
Этот процесс может помочь объяснить, как возникли более сложные молекулы РНК, в том числе те, которые могут стимулировать синтез простых белков. На встрече в Атланте химик Ада Йонат представил одну из таких прототипных РНК, образующих белок. Йонат из Института науки Вейцмана в Реховоте, Израиль, получил Нобелевскую премию по химии 2009 года за разработку атомной структуры рибосомы, сложной молекулярной машины внутри современных клеток, которая переводит генетический код в белки.Первоначальная структура Йоната была рибосомой бактерии. С тех пор она и ее коллеги вместе с другими группами нанесли на карту рибосомы многих других видов. Современные рибосомы — это чудовища, состоящие из десятков белков и компонентов РНК. Но в своей основе все рибосомы имеют извилистую цепочку РНК с узкой щелью, через которую выходят почкующиеся белки. Структура практически идентична у всех видов и не изменилась после миллиардов лет эволюции.
Ее группа теперь синтезировала то ядро рибосомы, которое она называет проторибосомой.На встрече она сообщила, что проторибосома ее команды может сшивать пары аминокислот, составляющих основу белков. «Я думаю, что мы возвращаемся к тому, как жизнь началась миллиарды лет назад», — говорит Йонат.
Все это еще далеко до демонстрации появления жизни в пробирке. Тем не менее, Клеменс Рихерт, химик из Института органической химии при Штутгартском университете в Германии, говорит, что недавний прогресс обнадеживает. «Мы находим реакции, которые работают», — говорит он.«Но есть еще пробелы, чтобы перейти от элементов к функциональным биомолекулам».
Загадки Земли
Один из основных пробелов — это определение источника энергичных азотсодержащих молекул, необходимых для создания оснований РНК. Молния и ультрафиолетовый свет, воздействующие на соединения в атмосфере, возможно, сделали их достаточно, говорит Джек Шостак, эксперт по происхождению жизни из Гарвардского университета. На встрече Стивен Мойзсис, геолог из Университета Колорадо в Боулдере, утверждал, что удар размером с Луну является более вероятной искрой.
Мойзсис не намеревался бороться с происхождением жизни. Скорее, он и его коллеги искали способы разобраться в геологической загадке десятилетней давности: удивительном изобилии платины и родственных металлов в земной коре. На стандартной картине образования Земли их просто не должно быть. В результате насильственного объединения планеты из более мелких тел 4,53 миллиарда лет назад она превратилась бы в кипящее море магмы на миллионы лет. Плотные элементы, такие как железо, золото, платина и палладий, должны были опуститься в ядро планеты, тогда как кремний и другие легкие элементы плавали ближе к поверхности.Тем не менее, как свидетельствуют товары в любом ювелирном магазине, этих металлов остается в изобилии у поверхности планеты. «Драгоценных металлов в коре в тысячи раз больше, чем следовало бы», — говорит Мойзсис.
Этот минерал циркона возрастом 4,1 миллиарда лет (рентгеновское изображение) содержит изотопы углерода, свидетельствующие о жизни.
Кристалл ШиДавнее объяснение состояло в том, что после того, как Земля остыла достаточно, чтобы сформировать кору, дополнительные металлы прибыли в виде метеоров.Основываясь на возрасте лунных камней, принесенных астронавтами Аполлона, геологи подозревали, что это нападение было особенно интенсивным от 3,8 до 4,1 миллиарда лет назад, период, который они называют поздней тяжелой бомбардировкой (LHB).
Но у этого сценария есть проблемы, говорит Беннер. Во-первых, ископаемые остатки сложных микробных матов, называемых строматолитами, обнаруживаются в породах всего на несколько сотен миллионов лет моложе гипотетической бомбардировки. Это узкое окно, в котором можно перейти от нулевых органических молекул к полноценной клеточной жизни.
Цирконы — эти крошечные прочные кристаллы — также представляют проблему, — говорит Элизабет Белл, геолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Цирконы достаточно выносливы, чтобы оставаться нетронутыми, даже когда камни, в которых они изначально были размещены, плавились во время движения в глубь планеты и обратно.
В 2015 году Белл и ее коллеги сообщили в Proceedings of the National Academy of Sciences , что цирконы, датируемые 4,1 миллиарда лет назад, содержат частицы графитового углерода с реалистичной комбинацией изотопов углерода — более легкие изотопы углерода смещены в сторону более тяжелого изотопа. .Белл допускает, что эту смесь изотопов может объяснить пока еще неизвестный небиологический процесс, но, по ее словам, это предполагает, что жизнь уже была широко распространена 4,1 миллиарда лет назад, до конца БЛГ. Другие недавние данные о цирконе, в том числе образцы, датируемые 4,32 миллиарда лет назад, намекают на то, что на очень ранней Земле была и жидкая вода, и суша, предполагая, что она была более благоприятной для жизни, чем первоначально предполагалось. «Мы отодвигаем все дальше и дальше то время, когда на Земле могла возникнуть жизнь», — говорит Белл.
Встречный курс
Мойзсис утверждает, что катаклизм размером с Луну 4,47 миллиарда лет назад мог объяснить как покрытие Земли из драгоценных металлов, так и раннее начало жизни. В декабре 2017 года он и двое его коллег опубликовали в журнале Earth and Planetary Science Letters набор обширных компьютерных симуляций, показывающих, как нынешнее распределение металлов могло возникнуть в результате такого удара дождем из обломков. Симоне Марчи, планетолог из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, и его коллеги пришли к такому же выводу в статье, опубликованной в том же месяце в журнале « Nature Geoscience ».Команда Марчи, однако, смоделировала не один ударник размером с луну, а несколько более мелких тел, каждое около 1000 километров в поперечнике.
Будь то одно столкновение или несколько, эти столкновения расплавили бы силикатную кору Земли — событие, которое, по-видимому, зафиксировано в данных по изотопам урана и свинца, согласно Мойзсису. Столкновения также сильно повлияли бы на раннюю атмосферу Земли. До удара остывающая магма и породы на поверхности выбрасывали бы газы, такие как углекислый газ, азот и диоксид серы.Ни один из этих газов не является достаточно реактивным, чтобы производить органические соединения, необходимые для образования РНК. Но Беннер отмечает, что водородный слой, образовавшийся при ударе металлическим градом, мог бы сформировать именно такую химически восстанавливающую атмосферу, необходимую для производства первых органических веществ. Роберт Хазен, геолог из геофизической лаборатории Института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, согласен с тем, что водород может помочь. По словам Хазена, с такой восстановительной атмосферой широкий спектр минералов на поверхности планеты мог бы действовать в качестве катализаторов для ускорения химических реакций, необходимых для создания простых органических веществ.
Непосредственно перед столкновением, говорит Мойзсис, «не было устойчивой ниши для происхождения жизни». Но после удара и короткого периода похолодания, добавляет он, «4,4 миллиарда лет назад появились устойчивые ниши для распространения жизни».
«Я в восторге», — говорит Беннер. «Стив [Мойзсис] дает нам все, что нам нужно», чтобы засеять мир пребиотическими химическими веществами. И, устраняя необходимость в LHB, сценарий воздействия предполагает, что органические молекулы и, возможно, РНК и жизнь могли возникнуть на несколько сотен миллионов лет раньше, чем предполагалось.Это дало бы достаточно времени для развития сложной клеточной жизни к тому времени, когда она появится в летописи окаменелостей 3,43 миллиарда лет назад.
Непреходящие загадки
Не все принимают такую аккуратную картинку. Даже если новый взгляд геологов на раннюю Землю верен, гипотеза мира РНК остается ошибочной, — говорит Лорен Уильямс, физик-химик из Технологического института Джорджии и критик мира РНК, посетивший семинар. «Мне нравится разговаривать со Стивом Беннером», — говорит Уильямс.«Но я не согласен с ним».
Одна из основных проблем мира РНК, по его словам, состоит в том, что он требует действия исчезновения. Молекула РНК, способная точно копировать другие РНК, должна была возникнуть рано, но все же исчезла. «В современной биологии нет доказательств этому», — говорит Уильямс, в то время как другие остатки древних РНК-машин имеются в большом количестве. Например, ядро РНК рибосомы практически не меняется у всех форм жизни на планете. «Когда что-то создает биология, ее берут и используют снова и снова, — отмечает Уильямс.По его словам, вместо молекулы РНК, которая может копировать своих собратьев, более вероятно, что ранние РНК и белковые фрагменты, называемые пептидами, эволюционировали совместно, помогая друг другу более эффективно размножаться.
Сторонники гипотезы мира РНК признают, что они не могут объяснить, как ранняя РНК могла копировать себя. «Важный ингредиент все еще отсутствует», — говорит Карелл. Исследователи со всего мира разработали копировальные аппараты на основе РНК в лаборатории. Но это длинные сложные молекулы, состоящие из 90 или более оснований РНК.А копировальные аппараты обычно копируют одни буквы РНК лучше, чем другие.
Тем не менее, достаточно шагов сценария «сначала РНК» удалось убедить сторонников в том, что другие последуют за ним. «Мы проводим мысленный эксперимент», — говорит Мэтью Паунер, химик из Университетского колледжа Лондона. «Все, что мы можем сделать, это решить, какую траекторию мы считаем простейшей».
Этот мысленный эксперимент был полностью продемонстрирован на заключительном занятии семинара. Рамон Брассер из Токийского технологического института, один из сотрудников Мойзсиса, стоял у входа в небольшой конференц-зал и рисовал хронологию самых ранних дней Земли.Красная черта 4,53 миллиарда лет назад на левой стороне флип-чарта Брассера отметила начальную аккрецию Земли. Еще одна косая черта, сделанная 4,51 миллиарда лет назад, указала на образование Луны. Линия 4,47 миллиарда лет назад отметила гипотетическое воздействие планетезималей, которые создали атмосферу, благоприятную для органических молекул.
Беннер спросил Брассера, сколько времени понадобилось бы поверхности Земли для охлаждения ниже 100 ° C после удара, что позволило жидкой воде провести первые органические химические реакции.Вероятно, 50 миллионов лет, сказал Брассер. Взволнованный, Беннер бросился к временной шкале и указал на место в 4,35 миллиарда лет назад, добавив подушку дополнительного времени. «Вот и все, тогда!» — воскликнул Беннер. «Теперь мы точно знаем, когда появилась РНК. Она есть — плюс-минус несколько миллионов лет».
.