Vznik života na Zemi.

Prezentace na téma: "Vznik života na Zemi."— Transkript prezentace:

1 Vznik života na Zemi

2 představy a teorie o vzniku života
dodnes nevíme jak více teorií vědecké a náboženské, kombinované kreacionismus inteligentní design samoplození panspermie evoluční abiogeneze

3 kreacionismus Zemi a vše živé stvořil Bůh (Genesis)
první den: Země a světlo → den a noc druhý den: nebe třetí den: souš a moře, rostliny čtvrtý den: Slunce, Měsíc a hvězdy pátý den: vodní živočichové a ptáci šestý den: suchozemští živočichové a člověk sedmý den: odpočinek

4 kreacionismus dlouho jediný uvažovaný názor
Carl Linné J.B. Lamarck dlouho jediný uvažovaný názor Carl Linné, Jean-Baptiste Lamarck (autor první ucelené evoluční teorie!) a další i dnes mnoho zastánců: křesťanský evolucionismus Pierre Theilard de Chardin evoluce jako celek – od Velkého třesku, přes vznik života, vývoj společnosti a duchovní evoluci vše někam směřuje (bod Omega)

5 kreacionismus „ortodoxní“ kreacionismus = kreacionismus mladé Země:
Země je stará cca (10 000) let organismy byly přímo a v současné podobě zázračně stvořeny Bohem evoluce neprobíhá fosílie jsou pozůstatky utopených organismů z biblické potopy, které se Noemu nevešly na loď

6 kreacionismus „umírněný“ kreacionismus = kreacionismus staré Země:
Země je stará 4, 65 miliard let evoluce v globálu neprobíhá blízce příbuzné druhy snad mohly vzniknout vývojem, ale určitě ne vyšší taxony (řád) obecně řečeno, příroda si nestačí sama o sobě → pouze Bůh může vytvořit vyšší taxony

7 teorie inteligentního designu
komplexní a detailně propracovaný vesmír musí mít tvůrce, neuvádí, kdo oním tvůrcem je nepopírá darwinovské principy, ale předpokládá nutnou intervenci vyšší moci (život byl „navržen“) existují buněčné nezjednodušitelně složité systémy, které musely být od prvního okamžiku své existence kompletní, aby mohly být funkční velice rozšířeno v USA spory o to, zda vyučovat vedle Darwinovy evoluční teorie

8 teorie samoplození „Důkazy“ pro teorii: Víno kvasí i v zavřené nádobě.
Louis Pasteur = naivní abiogeneze, vznik organismů z neživé hmoty ve starověku – Aristoteles: předpokládá vznik organismů přímo z neživé hmoty (pokrytí hnijícího masa mušími larvami, kvasinky ve víně…) 1668 – italský lékař Francesco Redi „vyvrací“ tuto teorii (po přikrytí masa se larvy nevylíhnou…) 1795 – Lazzaro Spallanzani – další důkazy proti pol. 19. století – francouzský chemik Louis Pasteur pomocí pokusů dokázal, že vzduch samotný obsahuje mnoho mikroorganismů, a tedy nevznikají samovolně

9 panspermická teorie poč. 20. století - švédský chemik S. A. Arrhenius
Francis Crick Svante A. Arrhenius poč. 20. století - švédský chemik S. A. Arrhenius předpokládá existenci tzv. kosmozoí – zárodků života rozšířených po celém vesmíru; pokud narazí na podmínky vhodné pro život, rozvinou se do vyšších forem ! kosmické záření by zárodky zahubilo ! řízená panspermie (Francis Crick) – rozšíření kosmozí způsobeno vyspělými civilizacemi, ochrana před zářením (lodě); podle autorů nebylo na vznik gen. kódu dost času

10 evoluční abiogeneze = teorie autochtonní abiogeneze (na Zemi vzniklé)
nejvíce rozšířená a snad nejpravděpodobnější vývoj života z neživé hmoty přímo na Zemi etapa abiogenetická chemická evoluce org. monomery a sloučeniny + polymerace 2) etapa autoreprodukční biologická evoluce látky schopné autoreprodukce: NK 3) etapa buněčná (dodnes) buňka a mnohobuněčné organismy Aparatura na experiment, který provedl američan Stanley Miller a J. Oró a potvrdili tím možnost vzniku biogenních sloučenin z neživé hmoty.

11 1.etapa - abiogenetická (= materiálová)
teorie o „prebiotické polévce“ původní atmosféra: – H, CH4, CO2, H2O, NH4, N2, H2S, PH4 – chybí kyslík → i ozonová vrstva oceány z kondenzovaných vodních par energie v podobě UV záření, blesků, žáru sopek → jednoduché org. sloučeniny: AK, dusíkaté heterocykly → živé organismy

12 1.etapa - abiogenetická (= materiálová)
50. léta – laboratorní experimenty S. Miller: simulace prebiotických podmínek → elektrický výboj v atmosféře z methanu, amoniaku, vodní páry a vodíku → biogenní aminokyseliny UV → kys. kyanovodíková, formaldehyd apod. → 19 z 21 proteinogenních AK, všechny heterocykly tvořící NK a několik hlavních cukrů (glukóza atd.)

13 2. etapa - autoreprodukční
látky schopné produkovat vlastní kopie (replikace, prototypy NK) nutný kontakt NK a bílkovin. více názoru na jejich koexistenci (koacerváty, mikrosféry, jílové částice, ribozymy)

14 koacerváty Alexander Oparin
fyzikální a chemické změny → ztráta náboje → shluky molekul, vyvločkování → koacerváty (předchůdci buněk) existuje laboratorní důkaz koacerváty absorbují další markom. z okolí → rostou ? vznik genetického kódu ? ! reprodukce a dědičnost ! ! praoceán byl řidší !

15 b) Teorie mikrosfér – Fox
Ke svým experimentům použil termální protenoidy syntetizované v bezvodém prostředí. Při styku s vodou docházelo k jejich hydrataci, bobtnání. Vznikající útvary=mikrosféry. +vlastnosti jako koacerváty-růst +metabolismus -bez replikace a dědičnosti Možná prostředí pro pozdější RNA a její replikaci…

16 c) Teorie jílových částic – Bernal
Vychází z absorpčních vlastností částic jílu, rozptýlených ve vodním prostředí. Tyto částice absorbovaly ze svého okolí nukleové kyseliny a bílkoviny, tak umožnily jejich vzájemný kontakt. Fungovaly jako katalyzátory

17 ribozymy Walter Gilbert propojení RNA a proteinů, autokatalýza
ribozym = samoreplikující se RNA neřízeně, bez matrice → ribonukleoproteinové komplexy diferenciace funkcí → dvouřetězcová RNA → vznik DNA reverzní transkriptáza, řízeně, přesněji oddělení replikace a translace eobionta = protobionta metabolismus, genetický aparát, obalová membr.

18 3. etapa - buněčná praorganismy: ve vodě, anaerobní, hetrotrofní → prokaryotní buňky → začlenění barviv → fotoautotrofie → kyslík (+ ozón) → aerobní organismy → endosymbióza (plastidy, mitochondrie) → eukaryotní buňky

19 Prebiotická syntéza prekurzorů informačních makromolekul
AMK nemusely být syntetizovány před RNA. Výjimkou jsou aminokyseliny nezbytné pro tvorbu nukleotidů Glycin pro syntézu purinu Kyselina asparagová pro syntézu pyrimidinu Dále se musel vytvářet také HCN a aldehydy jako výchozí látky pro syntézu purinových a pyrimidinových bází Reakce byly soustředěny do malého prostoru – okolo nějaké sopky, v místě zajišťující CO,H2,N2 a NH3. Syntéza ribózy je celkově nejasná

20 Dvouřetězcová RNA Genetická mutabilita však byla příliš velká, kromě toho podléhá RNA snadno spontánnímu štěpení, Proto se předpokládá, že na přelomu mezi říší RNP a DNA byla genoforová RNA v dokonalejších ribonukleoproteinových translačních systémech dvouřetězcová (případná poškození mohla být opravena dle druhého řetězce) I dnes existují viry s dvouřetězcovým RNA-genomem a viry, jejichž RNA při replikaci tvoří dvouřetězcový replikační produkt. translační systém založený na dvouřetězcové RNA je možný.

21 Vznik DNA živé soustavy založené na RNA-genoforech by byly značně nestabilní a nepřesné v přenosu genetické informace. Nutno oddělit vlastní mechanismus replikace od translace a zabezpečit ho zvláštním systémem. To se v přírodě zřejmě podařilo zpětnou transkripcí RNA do DNA ve zdokonaleném ribonukleoproteinovém systému. katalyzováno reverzní transkriptázou. Pravděpodobně jeden z nejstarších enzymů. DNA je stabilnější než RNA a replikuje se přesněji a také proto, že umožnil translačnímu systému realizovat tři navzájem oddělené toky genetické informace Transkripci DNA do RNA Replikaci prostřednictvím DNA jako genoforu, která umožňovala přenos genetické informace při reprodukci Translaci mRNA do primární struktury proteinů Většinu katalytických funkcí zastaly enzymy z proteinů, až na ty nejstarší systémy, které stále využívají po 3,5 miliardy let stále – mRNA,tRNA,rRNA

22 evoluční teorie Herbert Spencer zkameněliny: Lamarck, Darwin
lidská společnost je jako biologický organismus zkameněliny: starověk – hříčky přírody, pozůstatky obrů zbytky po biblické potopě 19. století → paleontologie (bez proměnlivosti druhů) Lamarck, Darwin

23 lamarckismus Jean Baptiste Lamarck první ucelená teorie evoluce
postupný vývoj druhů → mění se a směřují k dokonalejšímu ! vlastnosti rodičů získané během života se na potomky nepřenáší !

24 darwinismus Charles Darwin přírodní výběr
(přežijí ti nejlépe přizpůsobení) větvení vývojových linií → neodarwinismus Darwin + Mendel přírodní výběr, dědičnost, mutace, přesuny genů, populační genetika

25 Co praví Lamarck, co praví Darwin..
Ukažme si to na učebnicovém příkladu dlouhokrké žirafy. Žirafa měla krátký krk, procházela se pod stromy a udělala se jí myšlenka, že by to chtělo delší krk. Takto vnímajíc tlak prostředí, správně odpověděla, a to aktivně (třeba natahováním krku), což přímo předala svým potomkům, a ti tedy měli delší krky. Tolik Lamarck. Darwinovský pohled je mechanističtější, Darwin žirafám míň věřil: žirafa měla krátký krk, procházela se pod akáciemi, ale myšlenka se jí neudělala, prostě jenom rodila žirafata s různě dlouhými krky, a to náhodou, a ti její potomci, kteří dosáhli výš, si tedy lépe žili a více se množili, čímž přenášeli dlouhokrkost do dalších generací, v nichž dlouhokrcí postupně převládli (a právě toto a nic jiného, žádný boj o život , je ten slavný přírodní výběr, selekce).

26 eugenika Ernst Haeckel sociální darwinismus
→ nejlepší genetický kód člověka zneužito nacisty

27 DARWINISMUS Hlavní silou evoluce je PŘÍRODNÍ VÝBĚR (přežívají pouze jedinci, kteří jsou nejlépe přizpůsobeni danému prostředí) Dochází k divergenzi neboli větvení vývojových linií Ch. Darwin ( )

28 NEODARWINISMUS = DARWINISMUS+ MENDELISMUS
(vliv přírodního výběru a dědičnosti- mutace, migrace genů mezi populacemi apod.)

29 První živé soustavy Nově vzniklé částice měly:
svůj metabolismus jednoduchý genetický aparát na povrchu zřejmě i selektivní membránu. Lze tedy předpokládat jejich růst a rozmnožování Můžeme je tak považovat z první živé soustavy nazývané eobionta nebo protobionta. Společný předek všech živých forem se označuje jako progenot.

30 Zdroje http://cs.wikipedia.org/wiki/Biogeneze
Carl Sagan: Kosmos, Eminent, 1996 Život, Věda zvědavýma očima, 1995