Вода – уникальное вещество Вселенной.

Условия возникновения жизни на Земле.

Возникновение первичных форм жизни.

Биохимия клетки.

               5.1. Основные этапы развития клеточной теории.

               5.2. Химический состав клетки.

               5.3. Вирусы – внеклеточная форма жизни.

               5.4. Прокариотическая клетка.

               5.5. Эукариотическая клетка.

                           5.5.1. Клетка растений.

                           5.5.2. Клетка животных.

               5.6. Внутриклеточные биохимические процессы.

                           5.6.1 Дыхание клетки.

                           5.6.2. Фотосинтез.

Основные положения теории эволюции.

Этапы развития жизни на Земле.

Классификация растений и животных.

Антропогенез.

   9.1. Традиционная теория антропогенеза.

    9.2. Альтернативная теория антропогенеза.

Эволюция экологии.

Влияние антропогенного фактора на биосферу.

                 11.1. Проблема энергетических ресурсов.

                 11.2. Проблема климата.

                 11.3. Альтернатива существования цивилизации.

                 11.4. Будущее эволюции антропогенеза.

От водорода до ДНК.

Термин «Genesis» в переводе с греческого означает «Рождение, Развитие». В современной научной трактовке под этим термином подразумеваются такие понятия, как «Движение вперёд», «Эволюция». С момента возникновения человеческой цивилизации, а вероятнее всего, даже раньше, людей занимали вопросы возникновения Мироздания и Земли, жизни на Земле, появления человека. Мыслители Древнего Мира полагали, что первоисточниками этого являются стихии или вещества: огонь, ветер, вода, камни. Чаще других рассматривалась концепция божественного присутствия. По мере накопления научных данных, получаемых в процессе геологических, археологических, астрономических исследований, а так же достижений в областях физики, химии, биологии возникли различные гипотезы, объясняющие сущность возникновения жизни на Земле и на Эволюцию в целом.

Среди них следующие:

Гипотеза божественного происхождения жизни (креационизм) основана на образовании жизни от Создателя. Эта догма имеется практически в каждом религиозном учении разных народов.

Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни возникла в античные времена. Её сторонники Фалес, Анаксимандр, Анаксимен, Эмпедокл, Аристотель и др.

Гипотеза непрерывности жизни. Согласно этому Земля существовала вечно, вместе с ней существовала жизнь, но виды в определённых условиях могут исчезнуть.

Гипотеза панспермии. Сторонники этой теории не считают Землю вечной, а жизнь попала на неё из космоса подобно семенам или от НЛО.

Гипотеза биохимической эволюции объясняет появление жизни процессами, которые подчиняются законам химии и физики. По мнению А.И.Опарина жизнь зародилась на Земле из так называемых белковых коацерватных капель.

В настоящее время гипотеза биохимической эволюции является наиболее обоснованной. Данную гипотезу следует рассмотреть подробнее.

 Как известно, Вселенная возникла в результате Большого взрыва. Предположительно, первые материальные объекты Вселенной имели волновую природу. Их постоянное сверхсветовое вращение приводило к такому явлению, как магнетизм. В его вихревых потоках образовывались мега скопления положительных и отрицательных зарядов. В конечном результате это привело к формированию прото атомных частиц: вокруг положительных микроволновых сгустков вращались отрицательно заряженные поля. Сейчас это называется протонами и электронами. В результате колоссальной кинетической энергии вращения, эти частицы приобрели нулевой заряд, компенсируемый освобождающейся энергией в виде магнитных полей. В их, постоянно меняющих направлений зарядов, образовались звёздные системы и газо-пылевые облака. И неподалёку от окраины Галактики, у Млечного Пути, произошла вспышка сверхновой звезды – Солнца. Ударная волна была настолько сильной, что газо-пылевое облако начало вращаться и постепенно разделилось на девять или одиннадцать скоплений вещества, названных протопланетами. Вращаясь вокруг Солнца они, постепенно остывая, превратились в существующие в настоящее время планеты нашей системы.

Среди них, третьей по счёту от Солнца, была наша планета - Земля. Это произошло примерно 4,5-7 млрд. лет назад.

         Известно, что первоначальное межзвёздное вещество состояло, в основном, из ядер лёгких элементов: водорода, гелия. Под воздействием высоких температур, достигавших более миллиона градусов по Цельсию и не менее высокого давления, ядра этих элементов, сталкиваясь, образовывали новые частицы, формируемые в другие ядра таких элементов, как азот, углерод, бор и т.д. Те элементы, в свою очередь, при ядерных синтезах образовывали другие, уже более тяжёлые ядра элементов кальция, цинка, кремния, железа и др. По существу, начался процесс эволюции химических элементов. В дальнейшем элементы начали соединяться между собой, образуя бинарные молекулы гидридов, нитридов, сульфидов.

          Но самым важным этапом в эволюции элементов следует считать образование оксидов и, в частности, воды.

            Образование кислорода – революционный этап в эволюции элементов во Вселенной, в частности, Земли. Кислород, как простое вещество, способен окислять подавляющее большинство других элементов (кроме благородных металлов и инертных газов), образуя с ними бинарные соединения: оксиды. Результат данного взаимодействия объясняется особенным строением атома этого элемента. Имея на внешней орбитали 6 электронов, в его окислительно-восстановительных процессах участвуют только 2 электрона. Радиус атома кислорода имеет более меньший размер по сравнению с радиусами элементами этого же второго периода: бора, углерода, азота. Но поскольку заряд ядра в этом ряду возрастает, то электростатическое притяжение со стороны ядра атома кислорода имеет настолько большое значение, что он не в состоянии отдавать электроны, а может только притягивать их от других элементов. Кислород всегда будет проявлять окислительные свойства (-2). Единственным элементом, в этом отношении составляющим конкуренцию кислороду, является фтор. Радиус его атома ещё меньший, чем у кислорода, но заряд его больше на один протон. Поэтому фтор будет притягивать электроны даже от кислорода, и кислород в данном соединении будет проявлять уже положительную степень окисления (+2): исключительную для кислорода. Это соединение будет являться не оксидом фтора, а фторидом кислорода. Если можно сравнить мир химических элементов с миром Вселенной, то кислород и фтор в нем были бы своеобразными «чёрными дырами». Как известно, эти объекты Вселенной способны только притягивать космические тела и даже кванты света не в состоянии преодолеть силу их притяжения. В земной коре содержится всего 0,066% фтора. По сравнению с содержанием кислорода - 62,5%, это ничтожно мало. Поэтому в эволюции сложных неорганических соединений большинство из них являются кислородсодержащими, а не фторсодержащими.

 

Рассматривая далее эволюцию уже бинарных химических соединений, следует отметить, что именно с возникновением оксидов резко увеличилось количество других неорганических соединений: оснований, кислородсодержащих кислот, солей, комплексных соединений и др. Осуществлялись непрерывные термодинамические процессы горения, разложения, нейтрализации, обмена. Атмосфера Земли была насыщена оксидами азота, серы, углерода, галоген водородами, парами воды. Всё это плавилось в горнилах извергающихся вулканов, осаждалось на дне первичного Мирового океана. На протяжении нескольких миллиардов лет формировались грунт, горные хребты, впадины, русла рек.

 

                     Соединяясь или распадаясь миллиардами различных комбинаций все эти молекулы сложных веществ образовывали и такие соединения углерода как метанол, карбамиды, формальдегид и другие простейшие органические соединения. При гидролизе карбидов в атмосферу выделялись метан и ацетилен. Это был уже другой качественный этап эволюции сложных веществ. Наконец, на протяжении какого-то времени, из простых органических молекул стали образовываться более сложные: углеводы, жиры, амины. Как известно, большинство неорганических веществ являются водорастворимыми. Но в процессе химической эволюции стали появляться особые, не растворимые в воде гидрофобные органические молекулы. Соединяясь или распадаясь, в конечном итоге их образование способствовало формированию полимерных гелей, суспензий, коллоидов. А поскольку вершиной органической эволюции следует считать синтез аминокислот и азотистых оснований – нуклеотидов (РНК и ДНК), то эти, так же полимерные структуры, переплетаясь с гидрофобными коллоидами, образовывали нечто подобное оболочкам. Некоторые молекулы в буквальном смысле слова обволакивались такими неполярными коллоидами, что привело к формированию в первичном океане протоцитов – первичных клеточных образований. Разумеется, это были ещё не клетки. И в этом историческом моменте главная роль принадлежала воде. Благодаря нейтральной реакции все химические процессы стали осуществляться в ней в сотни, тысячи раз быстрее.