Бескислородная жизнь

АЭРОБНЫЕ И АНАЭРОБНЫЕ, КИСЛОРОДНЫЕ И БЕСКИСЛОРОДНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ [c.144]

Поэтому лучше было бы делить формы жизни на бескислородные и кислородные, а уже затем — на аэробные и анаэробные. Во времена примитивной атмосферы вся жизнь была бескислородной, но она вполне могла быть в значительной мере аэробной. В настоящее время вся аэробная жизнь по необходимости является кислородной, а современная бескислородная жизнь укрылась в весьма особой экологической нише — в биотопах с анаэробными условиями. В период перехода от бескислородной атмосферы к кислородной эти отношения, видимо, были более сложными. [c.144]

Этот путь отражает, по-видимому, энергетическое обеспечение простейших форм жизни, функционировавших в бескислородных условиях. Современные анаэробные микроорганизмы (осуществляющие молочнокислое, спиртовое и уксуснокислое брожение) получают для жизнедеятельности энергию, производимую в процессе гликолиза или его модификаций. [c.307]

В гл. IV рассказывается о том, как биологи изучали возможность естественного возникновения жизни, дав этим толчок к современному прогрессу в этой области. Рискуя наскучить читателю многократным повторением, я все же упомяну ун<е здесь, что эти исследования показали невозможность самозарождения жизни в условиях современной кислородной атмосферы. Оно могло, как теперь ясно, происходить лишь в первичной бескислородной атмосфере, обладавшей восстановительными свойствами. Вот почему в последнее время исследователи направили свои усилия на выяснение вопроса о том, имела ли Земля именно такую первичную атмосферу, и если имела, то каковы были условия в то время. [c.14]

Соединения углерода дважды обязаны своим возникновением отсутствию свободного кислорода. Во-первых, только в условиях бескислородной атмосферы они и могли образоваться абиогенным способом, тогда как в современных условиях лишь процессы жизни дают необходимую для таких синтезов энергию. Во-вторых, только в бескислородных условиях они могли оставаться стабильными или хотя бы разрушаться медленнее, чем шел их синтез. Ведь в бескислородной атмосфере, как мы помним, не протекали процессы окисления и органического разложения. [c.77]

Итак, космическая среда и планетные атмосферы имеют восстановительный характер. Как мы уже видели, это открытие оказало важное влияние на разработку теории возникновения жизни в восстановительной, т. е. бескислородной, среде. Данные астрономии показали, что наша кислородная атмосфера — исключение, во всяком случае для Солнечной системы, а скорее всего и для всей Вселенной. Поэтому идея о возникновении жизни в примитивной, бескислородной атмосфере, сходной по составу с атмосферами других планет или с межзвездным газом (или и с тем, и с другим), была воспринята как вполне естественная. Одним из первых эту идею выдвинул Бернал [2], чье представление о примитивной атмосфере ясно из сказанного выше (табл. 3). [c.91]

Итак, хотя состав вторичной атмосферы Земли (вернее первичной бескислородной) представляет весьма интересный объект исследования (см. работы [6, 7, 8]), он не имеет прямого отношения к происхождению жизни. Главное условие — чтобы атмосфера была бескислородной. В остальном ее состав может варьировать без ущерба для неорганического синтеза органических соединений. [c.94]

II последующего перехода к жизни существенно важны только два условия. Во-первых, атмосфера дол кна быть бескислородной, во-вторых, должно иметься все необходимое для построения органических молекул — атомы углерода, азота, неорганические катализаторы, вода и т. д. Если эти условия выполнены, немедленно начнется образование органических соединений. [c.118]

Показано, что в искусственной бескислородной среде идет неорганический синтез органических соединений, но подобные опыты с кислородными средами дали только отрицательные результаты [17]. Возможно, синтез останавливается из-за того, что окисление разрушает образуюш иеся продукты допустимы и другие объяснения. Во всяком случае, ясно, что для развития жизни была необходима первичная бескислородная атмосфера. Как мы видели, в такой атмосфере важным фактором становится коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца. Определенную роль сыграли и другие источники энергии, но для краткости я буду здесь подразумевать под словами коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца все виды энергии, доступные в то время. [c.129]

Для пас важны сведения о составе примитивной атмосферы и об условиях среды в ту эпоху. Нас интересуют различия между аэробными и анаэробными условиями жизни — в данном случае лучше говорить о бескислородных и кислородных условиях. Существенно то, что уже на ранних стадиях своего развития жизнь, по-видимому, скрывалась от воздействия коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца. Для пашей проблемы интересна и способность некоторых современных бактерий при уменьшении со- [c.143]

Между средой, в которой существовала и развивалась ранняя жизнь (в условиях первичной бескислородной атмосферы), и средой современной жизни существует резко выраженное различие. Конечно, условия сменились не сразу, был какой-то переходный период (гл. XV), но резкая разница, о которой мы говорили, не становится от этого менее разительной. Она не всегда достаточно ясно подчеркивается в литературе. В частности, путаница создается недостаточно строгим употреблением терминов аэробный и анаэробный . В нашу эпоху аэробные организмы живут в контакте с воздухом, а следовательно, и в контакте со свободным кислородом. Анаэробы живут в биотопах, защищенных от соприкосновения с воздухом и свободным кислородом. [c.144]

Метаболизм ранних форм жизни, существовавших в условиях бескислородной атмосферы, вполне мог быть более или менее сходным по своей биохимии с метаболизмом современных анаэробных организмов. Исходя из этого многие авторы говорят об анаэробных условиях , господствовавших в эпоху примитивной атмосферы, забывая, что термин анаэробный говорит, собственно, об отсутствии контакта с атмосферой. [c.144]

Эволюция жизни была непрерывной, однако в палеонтологической летописи мы находим серьезный пробел нет данных о переходе от ранней жизни к поздней. Поскольку примитивные растения прекрасно могли жить и в бескислородной, и в кислородной атмосфере, свидетельствовать о существовании современной кислородной атмосферы могут только ископаемые остатки наземных растений и животных. Первыми на суше появились животные самые древние ископаемые их остатки найдены в позднем докембрии (гл. XII, разд. 3 и 4). Начиная с кембрия, мы встречаем довольно много ископаемых остатков. К этому времени животные начали строить защитные раковины. Появление раковин, очевидно, нельзя считать результатом некой главной тенденции эволюционного процесса скорее оно связано с временным понижением содержания двуокиси углерода в атмосфере (гл. XVI, разд. 3 и 4). Эти два события — выход жизни на сушу и появление твердого скелета —- знаменуют собой в истории жизни довольно резкую границу, заметную для палеонтологов. Как мы уже знаем, обычно палеонтологи занимаются лишь той частью истории живого, которая начинается с раннего кембрия, т. е. только фанерозоем. [c.160]

Заключая этот раздел, подчеркнем еще раз, что в пластах позднего докембрия и фанерозоя геологи без труда отличают остатки жизни от неорганических образований, но для ранней истории Земли, для эпохи бескислородной атмосферы, такую границу между неживым и живым провести очень трудно — для геолога это не менее сложная проблема, чем для биолога. [c.194]

Возникает вопрос, могли ли водоросли откладывать известняк в условиях бескислородной первичной атмосферы Во всяком случае, отложение известняка вполне совместимо с некоторыми формами современной анаэробной жизни (подробнее об этом см. в гл. XIV, разд. 10), так что этот пункт, по-видимому, не вызывает затруднений. [c.203]

Наконец, надо отметить, что для нашей проблемы не так уж важен абсолютный возраст этой флоры. Такое утверждение может показаться несколько неожиданным после долгого обсуждения попыток установить ее абсолютный возраст. Однако нас больше интересует относительный возраст. Судя по ее положению в стратиграфической колонке (табл. 18), она относится к среднему докембрию. Флора формации Ганфлинт — современница одной из полосчатых железорудных формаций типа формации Верхнего озера, и она присутствует в одной из таких формаций. Это в свою очередь свидетельствует о суш ествовании в то время бескислородной атмосферы (см. следуюш ую главу). Таким образом, независимо от абсолютного возраста относительный возраст формации Ганфлинт говорит о том, что флора Ганфлинт состояла из растительных форм ранней жизни, процветавшей в условиях первичной бескислородной атмосферы. Мне кажется, именно с этой точки зрения флора Ганфлинт особенно интересна. [c.228]

Теперь уже нет сомнений в том, что жизнь существовала еще во времена первичной бескислородной атмосферы. [c.237]

Так было получено первое доказательство того, что в докембрии Земля действительно была окружена бескислородной атмосферой. Это надо расценивать как крупный успех в исследовании возможности возникновения жизни естественным путем. [c.247]

Мы должны дать более строгое определение термину бескислородный . Это не обязательно означает абсолютно лишенный даже следов свободного кислорода . Бескислородный означает лишь с небольшим содержанием кислорода, недостаточным для существования современной нам жизни и для хода знакомых нам процессов выветривания . Аналогичные определения приложимы ко всем случаям преимущественно количественных различий. Скажем, различие между тьмой и светом кажется предельно четким. [c.263]

Это свойственное микроорганизмам разнообразие метаболических процессов приводит к размазанности зоны перехода между кислордной и бескислородной жизнью. Вместо двух четко разграниченных групп организмов — неспособных жить без кислорода (так называемые облигатные аэробы) и неспособных жить в присутствии кислорода (облигатные анаэробы) — среди микроорганиз- [c.147]

Значит, могла развиться только донная, прокариотическая, бескислородная жизнь. Как и в наши дни, этот бентос мог заселять, дно озер и морей не глубже того предела, куда доходит безвредное излучение Солнца, несущее необходимую для жизни энергию. Если принять определение поглощения света, предложенное Беркнером и Маршаллом (1 эрг/(см -сек) в спектральном интервале шириной 5 нм), то красные солнечные лучи проникают на глубину 100 м однако и в современных океанах на глубинах более 50 м биомасса резко снижается. Поэтому мы возьмем эту глубину в качестве границы между фотической и афотической зонами. Впрочем, можно было бы принять за такую границу и стометровую глубину — это не внесло бы принципиальных изменений в нашу схему. На фиг. 96 изображена картина распространения жизни при содержании Ог около 0,01 современного уровня. Большая часть смертоносной ультрафиолетовой радиации все еще проходила через атмосферу (см. фиг. 94). Но в воду она проникала не глубже чем на 1 м, и в морях и озерах стало возможным развитие планктона. [c.348]

В XX в. внимание к этой проблеме было привлечено советским биохимиком А. И. Опариным и английским исследователем Дж. Холдейном (J. Haldane), которые выдвинули предположение, что жизнь возникла в результате взаимодействия органических соединений, образовавшихся в бескислородных условиях на первобытной Земле. Согласно этой гипотезе, биологический синтез органических веществ происходит только на современном этапе существования Земли. На первобытной безжизненной Земле могли происходить химические (абиогенные) синтезы углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. В результате этой эволюции имело место постепенное усложнение органических соединений, формирование из них пространственно обособленных систем и превращение последних в предшественников жизни, а затем и в первичные живые организмы. В последующие годы эти идеи получили широкое признание. [c.188]

Органические соединения и жизнь возникли и развивались в бескислородной восстановительной первичной атмосфере Земли, возможно состоявшей первые два миллиарда лет из небольших количеств водорода, аммиака, азота и паров воды. Свободный кислород появился на Земле, по-видимому, в результате фотодиссоциации воды и процесса фотосинтеза. Энергию для синтеза органических соединений давали ультрафрюлетовое излучение Солнца (Земля была без атмосферы)— 4,2-10 кдж в год, электрические разряды (молнии)— 5,04-10 кдж в год, ионизирующая радиация (преимущественно К), тепловое излучение Солнца и вулканов. [c.6]

На реакционноспособность и время жизни свободных радикалов существенно влияют пространственные эффекты заместителей. Больщие заместители (фенил, грег-бутил) по соседству с радикальным электроном затрудняют доступ реагента и снижают реакционную способность радикала, как, например, в случае трифенилметила или ДФПГ. Пространственные факторы могут стабилизировать даже термодинамически нестабильные радикалы, например радикал (трег-Ви)2 СН имеет в бескислородном растворе при 25 °С среднее время жизни около 1 мин. [c.230]

Если бы даже у нас не было солидных геохимических данных о составе земной атмосферы в пребиотическнй период истории, оставались бы веские биологические доводы, которые уже сами по себе должны были бы убедить нас в том, что жизнь зародилась в бескислородных условиях. Иначе, как показывает Джордж Уолд в своей краткой статье о происхождении жизни, было бы чрезвычайно трудно объяснить ту изобретательность , которую проявляют современные организмы, осуществляя столь многие метаболические превращения способами, не требующими присутствия кислорода. Так, основной скелет промежуточного обмена носит строго анаэробный характер метаболические реакции, протекающие при прямом участии кислорода, немногочисленны и к тому же представляют собой позднейшие эволюционные пристройки к уже способному функционировать анаэробному каркасу. [c.31]

Работы в рассматриваемом направлении самостоятельно развивались учениками А. И. Бродского еще при его жизни и продолжают развиваться и теперь. Так, И. Ф. Франчук и его сотрудники установили связь между кинетикой протонного обмена и ассоциацией в ряду органических гидроперекисей различного строения, а также показали влияние внутримолекулярной водородной связи на кинетику и термодинамику конформационных превращений в ряду N-ацетилфенилгидроксиламива и его производных. И. П. Грагеров с сотрудниками изучил кинетику и механизм протонного обмена в органических тиольных соединениях, термодинамические характеристики образуемых ими водородных связей, зависимость от этих характеристик процессов обмена и тау-томерных превращений, а также объяснил закономерности констант диссоциации бескислородных кислот X—Н свойствами водородных связей, образуемых атомами X. Б. Д. Походенко и его сотрудники изучили термодинамику ассоциации в соединекиях различных классов, Б. А. Геллер с сотрудниками — кинетику и механизм протонного обмена соединений разных типов, А. Ф. Рекашева с сотрудниками — кинетику и механизм протонного обмена в связях С—Н некоторых веществ. Б ряде работ метод ЯМР использовался для структурных исследований. [c.36]

Брожению подвергаются вещества, которые не полностью восстановлены и не полностью окислены. Существует много видов брожений, характерных для тех или иных групп микроорганизмов и приводящих к образованию различных конечных продуктов. Во всех случаях брожение предполагает строгое равновесие процессов окисления и восстановления (пиридиннуклеотиды, восстановленные на одном этапе брожения, впоследствии в том же количестве окисляются на другом). По определению Л. Пастера, брожение — это жизнь без кислорода. В более узком смысле брожение может быть определено как бескислородные превращения пирувата, полученного в реакциях одного из путей преобразования сахаров (гликолиза, пентозофосфатного или КДФГ-пути). [c.118]

В одной из первых, опубликованных в настоящем сборнике (стр. 537 сл.), работ он пишет по этому поводу следующее В последнее десятилетие в связи с быстрым развитием энзимологии все более и более выявляется та огромной важности роль, какую ферменты играют в жизни организмов. Более полувека тому назад Шенбейн высказал мысль, что без содействия окислительных ферментов организм задохся бы в океане кислорода, как он задыхается в бескислородной среде. Тогда эта мысль казалась парадоксальной, но теперь едва ли кто станет оспаривать то положение, что между состоянием организма и работой его ферментов существует теснейшая связь, что всякое изменение в состоянии организма или вызывается [c.665]

Далее, са,ми организмы могут быть свидетелями в основном бескислородного прошлого Земли. По этому поводу приведу удачное высказывание Уолда [1941, 1942] Отсутствие кислорода на протяжении большей части ранней истории Земли следует считать важным моментам, потому что трудно было представить накопление органических молекул за долгие периоды времени в присутствии кислорода... Я думаю, что живые организмы сами представляют собой важное доказательство в пользу отсутствия кислорода в атмосфере в течение ранней истории жизни. Иначе трудно было бы понять те хитроумные способы, с помощью которых в организмах осуществляются почти все реакции окисления (переносы электронов.—Э. Б.) анаэробно Похоже, что организмы, приопосО бившись обходиться без кислорода, упорствуют в своих привычках. Даже сейчас, когда кислорода сколько угодно, вся основная структура метаболизма животного и растительного организма остается анаэробной . Уолд имеет [c.242]

Для понимания роли света в добиологической эволюции важным является тезис об отсутствии молекулярного кислорода в атмосфере первобытной Земли жизнь возникла и сделала свои первые шаги в бескислородной среде. Как уже отмечалось в гл. IV, кислород обязан своим происхождением деятельности фотосинтезирующих организмов. Условиями появления фотосинтеза были серия изменений в биохимических механизмах живой системы, накопление углекислоты в окружающей среде, создание хлорофилла, переносчиков электронов и всего фотосиптетического аппарата. Помимо данных геохимии о составе первобытной атмосферы (например, восстановительный характер древних пород) существуют весомые, чисто биологические аргументы в пользу зарождения и достаточно длительной эволюции жизни в бескислородной среде. В самом деле, в организмах протекает множество биохимических реакций и превращений, отличительная особенность которых состоит в том, что они осуществляются так, чтобы любым способом избежать участия молекулярного кислорода. Как отмечают Хочачка и Самеро, основной скелет промежуточного обмена носит строго анаэробный характер метаболические реакции, протекающие при прямом участии кислорода, немногочисленны и к тому же представляют собой позднейшие эволюционные пристройки к уже способному функционировать анаэробному каркасу . Предполагается, что первый кислород атмосферы был своеобразным ядом для организмов, и они стремились его дезактивировать. [c.352]

Благосклонность, с которой была встречена эта книга, бо многом объясняется недоверием верующих к ученым, пытающимся опровергнуть учение о творце, о чем мы уже говорили в гл. I. И вот почтенный ученый, биолог, член французской Акадомип наук, доказывает с помощью данных науки, что жизнь могла возникнуть только в результате акта творения. На самом деле Леконт дю Нюи доказал всего лишь, что в условиях современной атмосферы живое не может развиться из неживого. Но ведь это не аргумент в пользу акта творения. Видимо, автор не имел понятия о том, что могло происходить в условиях бескислородной первичной атмосферы. [c.76]

Итак, еще в ходе догеологической, астрономической своей истории Земля потеряла раннюю первичную атмосферу. Современная атмосфера образовалась гораздо позже. С астрономической точки зрения она вторична, но поскольку жизнь на Земле появилась в геологический период, нас интересуют только атмосферы, сменившиеся за это время. Поэтому астрономически вторичную атмосферу Земли мы делим, с геологической точки зрения, на первичную, бескислородную, и современную кислородную. [c.93]

Мы знаем, что в условиях восстановительно атмосферы малые органические > молекулы могли синтезироваться за счет энергии ультрафиолетового излучения Солнца. Возникает вопрос, как произошел переход от этой преджизни к ранней жизни. Позднее мы подробно обсудим этот вопрос, а сейчас нужно подчеркнуть, что условия в эпоху пр1 митивно 1 атмосферы были для ранней жизни не менее опасными, чем они оказались бы для совремеппой. Хотя раняя жпзнь в бескислородной атмосфере не подвергалась окислению, ничто не защищало ее от губительного воздейств Я жесткого ультрафиолетового излучения. [c.107]

Но вернемс к вопросу об аэробном и анаэробном, кислородном и бескислородном образе жизни. Как мы уже знаем, микроорганизмы используют гораздо больше способов получения энергии, чем высшие органшмы. Прежде всего рассмотрим фотосинтез и дыхание. Оба эти прцесса являются аэробными в прямом смысле слова опи возможны лишь в контакте с атмосферой. Но фотосинтез может быть и бескислородным, и кислородным, тогда как дыхание — обязательно кюлородный процесс. [c.147]

MOB мы находим множество форм, способных жить и в кислородной, п в бескислородной среде. Их называют факультативными анаэробами. О подобных формах ранпей жизни лучше было бы сказать, что опи обладали способностью к факультативному дыханию. [c.148]

Любая схематизация естественных процессов грозит искажением представления о них, и все же для лучшего понимания истории жизни разделим эту историю на три этапа 1) преджизнь, 2) раннюю жизнь — я подразумеваю под этим жизнь, суш ествовавшую в условиях бескислородной атмосферы, и 3) позднейшую жизнь, связанную с кислородной атмосферой. Идя на риск еще большего Згарощения, мы можем принять, что развитие преджизни зависело от бескислородной атмосферы и коротковолнового ультрафиолетового излучения, свободно проникавшего через эту атмосферу. Биопоэз, переход от преджизни к ранней жизни, также мог произойти лишь в условиях бескислородной среды жизнь могла постепенно развиваться, не опасаясь немедленного окисления. Более того, ультрафиолет был необходим для биопоэза хотя жесткое ультрафиолетовое излучение разрушительно для многих, если не для всех продуктов биопоэза, все же преджизнь зависела от органических соединений, созданных при участии ультрафиолета. После перехода к ранней жизни эта последняя все еще находилась в тесной зависимости от бескислородной атмосферы, и только с развитием механизмов защиты от кислорода (см. гл. VIII, разд. 9) жизнь получила шансы сохраниться и в кислородной атмосфере. Все способные к дыханию организмы поздней жизни , т. е. не только животные, но и растения (ведь растения тоже дышат), уже тесно связаны с кислородной атмосферой. Только анаэробы, эти остатки ранней или боковые ветви эволюционного древа поздней жпзни, не зависят от современной кислородной атмосферы. [c.159]

НОЙ атмосферы — от первого появления ранней ясизни до перехода к кислородной атмосфере, т. е. около 2 млрд. лет. С другой стороны, должен был существовать переход, постепенное развитие от ранней жизни к поздней, но получить достоверные сведения об этом периоде очень трудно. Во всяком случае, кажется вполне возможным, что примитивная, но уже вполне развитая флора типа той, которая найдена в формации Ганфлинт (гл. XII, разд. 14), могла уже иметь защитные механизмы, позволяющие вынести переход от бескислородной к настоящей кислородной атмосфере. [c.160]

Таково в общих чертах мое мнение по этому вопросу, высказанное еще в 1962 году. Эти выводы приложимы и к молекулярным ископаемым. Все мы представляем себе различие между органическими и неорганическими соединениями. Но мы знаем теперь, что это различие справедливо лишь для сравнительно новой части геологической истории, для позднего докембрия и фанерозоя, когда неорганический синтез органических соединений ввиду наличия кислородной атмосферы стал невозможным. Однако цитированные выше рассуждения неприложимы к раннему и среднему докембрию, когда Земля еще обладала бескислородной атмосферой. Тогда положение было совершенно иным. Во-первых, как мы видели, мог идти неорганический синтез органических соединений. Во-вторых, жизнь в то время была еще настолько примитивной, что на основании одних морфологических признаков часто нельзя сказать, имеем ли мы перед собой подвергшиеся фоссили-зацпи остатки живых форм или остатки неорганически синтезированных организованных элементов . [c.193]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология