Факторы говорящие в пользу гипотезы об одном центре возникновения жизни

1. Основная функция ДНК
получателя наследственной информации
носитель наследственной информации в процессе ее использования в процессе синтеза белков
основной носитель и хранитель наследственной информации
разработчика наследственной информации

2. Хронологическая последовательность событий:
1) первая формулировка идеи эволюции живых организмов
2) открытие закона естественного отбора
3) первая формулировка генетической концепции
4) создание хромосомной теории наследственности
5) открытие ДНК как носителя наследственной информации
6) открытие явления цитоплазменной наследственности

3. Мутагены – это …
факторы, вызывающие мутации
испорченные гены
вредные для жизни гены
искаженные гены
факторы, вызывающие случайные комбинации хромосом

4. Факторы, обусловливающие «ветвление» эволюции живых организмов, умножение их родов и видов
вмешательство человека в природные процессы
ускорение хода эволюции
различие в природно-климатических условиях и направлениях их изменений в разные эпохи и в разных частях Земного шара
наличие разных центров возникновения живого
наличие разных форм и возможностей приспособления организмов к одним и тем же изменениям условий окружающей среды

6. Авторы открытия ДНК как носителя наследственной информации:
Морган
Кольцов
Тимофеев-Ресовский
Крик и Уотсон

7. Признаки, включаемые в современное определение жизни, живого:
воспроизведение специфической структуры
наличие специфической структуры
активность
выделение энергии
сложность структуры
поглощение энергии

8. Искусственно модифицированные продукты (трансгены) могут быть опасны, потому что …
последствия их применения не апробированы долгим опытом людей
их наследственная информация может быть встроена в наследственную информацию человека и исказить ее
они непривычны для человека

9. Необходимые признаки мутации:
случайное изменение структуры наследственной молекулы
сознательное изменение набора хромосом
сознательное изменение структуры наследственной молекулы
случайное изменение наследственной информации
сознательное изменение наследственной информации

10. Соответствие фамилий ученых и их открытий
закон естественного отбора — Дарвин
гипотезы о матричном копировании наследственной информации — Кольцов
первые эксперименты по передаче наследственных свойств — Мендель
первые формулировки генетической концепции — Вейсман
идеи эволюции видов живых организмов — Ламарк

11. Природные явления, относящиеся к мутагенам …
температура
радиация
тяжелые металлы
легкие металлы
кислород
вирусы
РНК
белки

12. Клонирование – это:
формирование нового организма внутри другого на основе наследственной информации третьего организма
случайное изменение наследственной информации
селекция
естественный процесс приспособления организма к условиям окружающей среды

13. Факторы, говорящие в пользу гипотезы об одном центре (временном и пространственном) возникновения жизни
похожесть формы всех живых организмов
единство генетического кода всех живых организмов
наличие «магических аминокслот»
клеточное строение всех живых организмов

14. Принципы теории эволюции
естественный отбор
изменчивость
адаптация
многообразие видов
 

15. Синтез белков происходит в …
ядре клетки
митохондриях
рибосомах

16. Первыми живыми организмами на Земле были …
эукариоты
прокариоты – анаэробы
прокариоты – фотосинтетики

17. В основе эволюционного процесса лежит (лежат) …
стремление организма приспособиться к изменяющимся условиям внешней среды
наличие особых генов, отвечающих за приспособляемость организма
случайные изменения генотипа
 

18. Клетки человеческого организма, в которых содержится половинный (гаплоидный) набор хромосом
соматические
мутантные
половые
 

19. Экосистема – это …
совокупность популяций, занимающих определенную территорию
функциональное единство сообщества живых организмов и неживой среды
совокупность популяций, занимающих определенную территорию и образующих единую пищевую цепь

20. Соответствие между фамилиями ученых и их идеями
Законы распределения наследственных признаков – Г. Мендель
Эволюция путем случайных изменений, подвергающихся естественному отбору – Ч. Дарвин
Эволюция путем наследования приобретенных признаков – Ж. Ламарк
 

21. Гены – это …
молекулы, в которых закодирована информация о структуре ДНК
участки молекулы ДНК, кодирующие информацию о структуре белков
органеллы, находящиеся внутри клетки и содержащие в себе специфические белки, отвечающие за внешние (фенотипические) признаки организма
особые клетки, несущие в себе наследственную информацию
 

22. Основная единица систематики живых существ
популяция
род
вид
особь

23. Видообразование может осуществляться вследствие …
колебаний численности популяций
глобальных катастроф
пространственной изоляции популяций
гибридизации
 

24. Хронологическая последовательность событий
первая формулировка идеи эволюции живых организмов
открытие закона естественного отбора
первая формулировка генетической концепции
открытие ДНК как носителя наследственной информации
расшифровка генома человека
 

25. Систематика живых существ, предложенная К.Линнеем, основывалась на идее …
резких изменениях видового состава биосферы в результате катастроф
постоянных эволюционных изменениях видов
неизменности видов с момента их сотворения
 

26. Теория возникновения жизни Опарина — Холдейна предполагала …
постоянный процесс появления живого из неживого
случайное появление первых самореплицирующихся молекул
длительный период химической эволюции
занесение жизни из космоса

27. Эволюционное значение полового размножения связано с …
увеличением темпов роста популяции и, как следствие – усилением давления естественного отбора
усилением взаимной зависимости организмов и, как следствие – формированием популяций, сообществ и экосистем
увеличением разнообразия генотипов в результате комбинирования генотипов различных особей
 

28. Вся совокупность живых организмов на Земле, находящаяся во взаимосвязи с физической средой, называется …
биосфера
ноосфера
биогеоценоз
биота

29. Гипотеза панспермии утверждает, что …
живое постоянно образуется из косной материи
жизнь существовала на Земле всегда
жизнь была занесена на Землю из Космоса
 

30. Участок молекулы ДНК содержит 180 нуклеотидов. Сколько аминокислотных остатков входит в состав белка, кодируемого данным участком?
60
 

31. Последовательность объектов в порядке увеличения их структурной сложности
аминокислота
белок
вирус
бактерия
амеба
гриб
 

32. Верное утверждение
во всех клетках организма содержатся одинаковый набор генов
в клетках различных тканей и органов содержатся различные гены
клетки различных тканей и органов содержат одинаковый хромосомный набор, но разные гены
 

33. Суть популяционных волн как элементарного фактора эволюции заключается в …
периодических колебаниях численности популяции
периодических изменениях условий окружающей среды
географическом распространении и изоляции различных популяций одного вида

34. Совокупность внешних признаков организма – это …
архетип
геном
генотип
фенотип
 

35. Сколько нуклеотидов в молекуле ДНК необходимо, чтобы закодировать молекулу белка, состоящую из 120 аминокислотных остатков?
360
 

36. Причина мутаций
случайное изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК
изменение структуры ДНК в результате стремления организма приспособиться к условиям окружающей среды
фундаментальная квантовомеханическая неопределенность в атомах нуклеиновых кислот

37. Ученые, получившие Нобелевскую премию по физиологии за открытие молекулярной структуры ДНК
Н. Кольцов
Дж. Уотсон
Ф. Крик
Г.Мендель
Р.Фишер

38. Результат реализации проекта «Геном человека»
создание полной карты генов человеческой популяции
расшифровка генетического кода
определение последовательности нуклеотидов в геноме конкретного человека
определение функционального значения всех генов, входящих в геном человека

39. Факт, говорящий в пользу гипотезы об одном центре (временном и пространственном) возникновения жизни
клеточное строение всех живых организмов
единство генетического кода всех живых организмов
похожесть формы всех живых организмов

40. Перспективное направление современной биологии, стремящееся составить полный перечень всех белков, входящих в структуру живых организмов
бионика
протеомика
геномика

41. Основные функции нуклеиновых кислот
катализ биохимических реакций
регулирование синтеза белков
хранение наследственной информации
регулирование метаболизма
производство наследственной информации

42. Система «перевода» последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК в последовательность аминокислот в молекуле белка – это …
генотип
митоз
геном
генетический код
 

43. Молекула ДНК состоит из двух зеркально отображающих друг друга (комплементарных) цепочек. Это необходимо для …
воспроизводства молекулы ДНК
повышения стабильности молекулы ДНК
гарантии целостности генетической информации

44. Соответствие между процессом и его биологической функцией
Репликация — Удвоение молекулы ДНК
Транскрипция — Создание молекулы РНК на базе молекулы ДНК
Трансляция — Синтез белка на основе молекулы РНК
 

45. Элементарная структурная единица жизни
орган
особь
популяция
клетка

Чтобы оценить это чудо по достоинству, надо познакомиться с рядом современных теорий, описывающих разные варианты и этапы рождения жизни. От бойкого, но безжизненного набора несложных органических соединений и до протоорганизмов, познавших смерть и вступивших в бесконечную гонку биологической изменчивости. В конце концов, не эти ли два слагаемых – изменчивость и смерть – порождают всю сумму жизни?..

Научно: Панспермия

Гипотеза о занесении жизни на Землю с других космических тел имеет массу авторитетных защитников. На этой позиции стоял великий немецкий ученый Герман Гельмгольц и шведский химик Сванте Аррениус, российский мыслитель Владимир Вернадский и британский лорд-физик Кельвин. Однако наука – область фактов, и после открытия космической радиации и ее губительного действия на все живое панспермия, казалось, умерла. 

Но чем глубже ученые погружаются в вопрос, тем больше всплывает нюансов. Так, теперь – в том числе и поставив многочисленные эксперименты на космических аппаратах – мы с куда большей серьезностью относимся к способностям живых организмов переносить радиацию и холод, отсутствие воды и прочие «прелести» пребывания в открытом космосе. Находки всевозможных органических соединений на астероидах и кометах, в далеких газопылевых скоплениях и протопланетных облаках многочисленны и не вызывают сомнений. А вот заявления об обнаружении в них следов чего-то подозрительно напоминающего микробы остаются недоказанными. 

Легко заметить, что при всей своей увлекательности теория панспермии лишь переносит вопрос о возникновении жизни в другое место и другое время. Что бы ни занесло первые организмы на Землю – случайный ли метеорит или хитрый план высокоразвитых инопланетян, они должны были где-то и как-то родиться. Пусть не здесь и гораздо дальше в прошлом – но жизнь должна была вырасти из безжизненной материи. Вопрос «Как?» остается.

Ненаучно: Самозарождение

Спонтанное происхождение высокоразвитой живой материи из неживой – как зарождение личинок мух в гниющем мясе – можно связать еще с Аристотелем, который обобщил мысли множества предшественников и сформировал целостную доктрину о самозарождении. Как и прочие элементы философии Аристотеля, самозарождение было доминирующей доктриной в Средневековой Европе и пользовалось определенной поддержкой вплоть до экспериментов Луи Пастера, который окончательно показал, что для появления даже личинок мух нужны мухи-родители. Не стоит путать самозарождение с современными теориями абиогенного возникновения жизни: разница между ними принципиальная.

©Flickr

Научно: Первичный бульон 

Это понятие тесно связано с успевшими обрести статус классических экспериментами, поставленными в 1950-х Стэнли Миллером и Гарольдом Юри. В лаборатории ученые смоделировали условия, которые могли существовать у поверхности молодой Земли, – смесь метана, угарного газа и молекулярного водорода, многочисленные электрические разряды, ультрафиолет, – и вскоре более 10% углерода из метана перешло в форму тех или иных органических молекул. В опытах Миллера – Юри было получено больше 20 аминокислот, сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот. 

Современные вариации этих классических экспериментов используют куда более сложные постановки, которые точнее соответствуют условиям ранней Земли. Имитируются воздействия вулканов с их выбросами сероводорода и двуокиси серы, присутствие азота и т. д. Так ученым удается получать огромное и разнообразное количество органики – потенциальных кирпичиков потенциальной жизни. Главной проблемой этих опытов остается рацемат: изомеры оптически активных молекул (таких как аминокислоты) образуются в смеси в равных количествах, тогда как вся известная нам жизнь (за единичными и странными исключениями) включает лишь L-изомеры. 

Впрочем, к этой проблеме мы еще вернемся. Здесь же стоит добавить, что недавно – в 2015 году – кембриджский профессор Джон Сазерленд (John Sutherland) со своей командой показал возможность образования всех базовых «молекул жизни», компонентов ДНК, РНК и белков из весьма нехитрого набора исходных компонентов. Главные герои этой смеси – циановодород и сероводород, не столь уж редко встречающиеся в космосе. К ним остается добавить некоторые минеральные вещества и металлы, в достаточном количестве имеющиеся на Земле, – такие как фосфаты, соли меди и железа. Ученые построили детальную схему реакций, которая вполне могла создать насыщенный «первичный бульон» для того, чтобы в нем появились полимеры и в игру вступила полноценная химическая эволюция.

Гипотезу абиогенного происхождения жизни из «органического бульона», которую проверили эксперименты Миллера и Юри, выдвинул в 1924 году советский биохимик Александр Опарин. И хотя в «темные годы» расцвета лысенковщины ученый принял сторону противников научной генетики, заслуги его велики. В знак признания роли академика имя его носит главная награда, вручаемая Международным научным обществом изучения возникновения жизни (ISSOL), – Медаль Опарина. Премия присуждается каждые шесть лет, и в разное время ее удостаивались и Стэнли Миллер, и великий исследователь хромосом, Нобелевский лауреат Джек Шостак. Признавая громадный вклад и Гарольда Юри, в промежутках между вручениями Медали Опарина ISSOL (тоже каждые шесть лет) присуждает Медаль Юри. Получилась уникальная, настоящая эволюционная премия – с изменчивым названием.

Научно: Химическая эволюция

Теория пытается описать превращение сравнительно простых органических веществ в довольно сложные химические системы, предшественницы собственно жизни, под влиянием внешних факторов, механизмов селекции и самоорганизации. Базовой концепцией этого подхода служит «водно-углеродный шовинизм», представляющий эти два компонента (воду и углерод – NS) в качестве абсолютно необходимых и ключевых для появления и развития жизни, будь то на Земле или где-то за ее пределами. А главной проблемой остаются условия, при которых «водно-углеродный шовинизм» может развиться в весьма изощренные химические комплексы, способные – прежде всего – к саморепликации. 

По одной из гипотез, первичная организация молекул могла происходить в микропорах глинистых минералов, которые выполняли структурную роль. Эту идею несколько лет назад выдвинул шотландский химик Александер Кейрнс-Смит (Alexander Graham Cairns-Smith). На их внутренней поверхности, как на матрице, могли оседать и полимеризоваться сложные биомолекулы: израильские ученые показали, что такие условия позволяют выращивать достаточно длинные белковые цепочки. Здесь же могли скапливаться нужные количества солей металлов, играющих важную роль катализаторов химических реакций. Глиняные стенки могли выполнять функции клеточных мембран, разделяя «внутреннее» пространство, в котором протекают все более сложные химические реакции, и отделяя его от внешнего хаоса. 

«Матрицами» для роста полимерных молекул могли служить поверхности кристаллических минералов: пространственная структура их кристаллической решетки способна вести отбор лишь оптических изомеров одного типа – например, L-аминокислот, – решая проблему, о которой мы говорили выше. Энергию для первичного «обмена веществ» могли поставлять неорганические реакции – такие как восстановление минерала пирита (FeS2) водородом (до сульфида железа и сероводорода). В этом случае для появления сложных биомолекул не требуется ни молний, ни ультрафиолета, как в экспериментах Миллера – Юри.

А значит, мы можем избавиться от вредных аспектов их действия. Молодая Земля не была защищена от вредных – и даже смертельно опасных – компонентов солнечного излучения. Даже современные, испытанные эволюцией организмы были бы неспособны выдержать этого жесткого ультрафиолета – притом что само Солнце было значительно моложе и не давало достаточно тепла планете. Из этого возникла гипотеза о том, что в эпоху, когда творилось чудо зарождения жизни, вся Земля могла быть покрыта толстым – в сотни метров – слоем льда; и это к лучшему.

Скрываясь под этим ледяным щитом, жизнь могла чувствовать себя вполне в безопасности и от ультрафиолета, и от частых метеоритных ударов, грозивших погубить ее еще в зародыше. Относительно прохладная среда могла также стабилизировать структуру первых макромолекул.

Научно: Черные курильщики

В самом деле, ультрафиолетовое излучение на молодой Земле, атмосфера которой еще не содержала кислорода и не имела такой замечательной штуки, как озоновый слой, должно было быть убийственным для любой зарождающейся жизни. Из этого выросло предположение о том, что хрупкие предки живых организмов были вынуждены существовать где-то, скрываясь от непрерывного потока стерилизующих все и вся лучей. Например, глубоко под водой – конечно, там, где имеется достаточно минеральных веществ, перемешивания, тепла и энергии для химических реакций. И такие места нашлись. 

Ближе к концу ХХ века стало ясно, что океанское дно никак не может быть пристанищем средневековых монстров: условия здесь слишком тяжелые, температура невелика, излучения нет, а редкая органика способна разве что оседать с поверхности. Фактически это обширнейшие полупустыни – за некоторыми примечательными исключениями: тут же, глубоко под водой, поблизости от выходов геотермальных источников, жизнь буквально бьет ключом. Насыщенная сульфидами черная вода горяча, активно перемешивается и содержит массу минералов. 

Черные курильщики океана – весьма богатые и самобытные экосистемы: питающиеся на них бактерии используют железосерные реакции, о которых мы уже говорили. Они являются основой для вполне цветущей жизни, включая массу уникальных червей и креветок. Возможно, они были основой и зарождения жизни на планете: по крайней мере, теоретически такие системы несут в себе все необходимое для этого.

©Wikimedia Commons

Ненаучно: Духи, боги, первопредки

Любые космологические мифы о происхождении мира всегда венчаются антропогоническими – о происхождении человека. И в этих фантазиях можно лишь позавидовать воображению древних авторов: по вопросу о том, из чего, как и почему возник космос, откуда и каким образом появилась жизнь – и люди, – версии звучали самые разные и почти всегда красивые. Растения, рыбы и звери вылавливались с морского дна громадным вороном, люди выползали червями из тела первопредка Паньгу, лепились из глины и пепла, рождались от браков богов и чудовищ. Все это удивительно поэтично, но к науке, конечно, не имеет никакого отношения.

Научно: Мир РНК

В соответствии с принципами диалектического материализма жизнь – это «единство и борьба» двух начал: изменяющейся и передающейся по наследству информации, с одной стороны, и биохимических, структурных функций – с другой. Одно без другого невозможно – и вопрос о том, с чего жизнь началась, с информации и нуклеиновых кислот или с функций и белков, остается одним из самых сложных. А одним из известных решений этой парадоксальной задачи является гипотеза «мира РНК», появившаяся еще в конце 1960-х и окончательно оформившаяся в конце 1980-х. 

РНК – макромолекулы, в хранении и передаче информации не столь эффективные, как ДНК, а в выполнении ферментативных функций – не столь впечатляющие, как белки. Зато молекулы РНК способны и на то, и на другое, и до сих пор они служат передаточным звеном в информационном обмене клетки, и катализируют целый ряд реакций в ней. Белки неспособны реплицироваться без информации ДНК, а ДНК неспособна на это без белковых «умений». РНК же может быть полностью автономной: она способна катализировать собственное «размножение» – и для начала этого достаточно. 

Исследования в рамках гипотезы «мира РНК» показали, что эти макромолекулы способны и к полноценной химической эволюции. Взять хотя бы наглядный пример, продемонстрированный калифорнийскими биофизиками во главе с Лесли Оргелом (Lesley Orgel): если в раствор способной к саморепликации РНК добавить бромистый этидий, служащий для этой системы ядом, блокирующим синтез РНК, то понемногу, со сменой поколений макромолекул, в смеси появляются РНК, устойчивые даже к очень высоким концентрациям токсина. Примерно так, эволюционируя, первые молекулы РНК могли найти способ синтезировать первые инструменты-белки, а затем – в комплексе с ними – «открыть» для себя и двойную спираль ДНК, идеальный носитель наследственной информации.

©Wikimedia Commons

Ненаучно: Неизменность

Не более научными, нежели истории о первопредках, можно назвать и взгляды, носящие громкое имя Теории стационарного состояния. По мнению ее сторонников, никакая жизнь вовсе никогда не возникала – как не рождалась и Земля, не появлялся и космос: они просто были всегда, всегда и пребудут. Все это не более обосновано, нежели черви Паньгу: чтобы всерьез принять такую «теорию», придется забыть о бесчисленных находках палеонтологии, геологии и астрономии. А по сути, отказаться от всего грандиозного здания современной науки – но тогда, наверное, стоит отказаться и от всего того, что полагается его жителям, включая компьютеры и безболезненное лечение зубов.

Научно: Протоклетки

Однако простой репликации для «нормальной жизни» недостаточно: любая жизнь – это, прежде всего, пространственно изолированный участок среды, разделяющий процессы обмена, облегчающий течение одних реакций и позволяющий исключать другие. Иначе говоря, жизнь – это клетка, ограниченная полупроницаемой мембраной, состоящей из липидов. И «протоклетки» должны были появляться уже на самых ранних этапах существования жизни на Земле – первую гипотезу об их происхождении высказал хорошо знакомый нам Александр Опарин. В его представлении «протомембранами» могли служить капельки гидрофобных липидов, напоминающие желтые капли масла, плавающего в воде. 

В целом идеи ученого принимаются и современной наукой, занимался этой темой и Джек Шостак, получивший за свои работы Медаль Опарина. Вместе с Катаржиной Адамалой (Katarzyna Adamala) он сумел создать своего рода модель «протоклетки», аналог мембраны которой состоял не из современных липидов, а из еще более простых органических молекул, жирных кислот, которые вполне могли накапливаться в местах возникновения первых протоорганизмов. Шостаку и Адамале удалось даже «оживить» свои структуры, добавив в среду ионы магния (?