Файл: Реферат тема"Роль "чёрных курильщиков" изучении проблемы происхождения жизни на Земле".doc
Добавлен: 30.10.2023
Просмотров: 145
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Гимназия» ?36
РЕФЕРАТ
Тема:”Роль “чёрных курильщиков” изучении проблемы происхождения жизни на Земле”
Выполнил ученик
класса 10 “А”
Киселёв Иван
Проверил:
Иваново, 2020
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………..3
1ГЛАВА…………………………………………………………………4
2ГЛАВА…………………………………………………………………5
2.1Помпейский червь………………………………………………….5
2.2 Вестиментиферы…………………………………………………...6
3ГЛАВА………………………………………………………………….7
3.1 Немецкие химики показали, что в гидротермальных источниках при температуре свыше 80 градусов может происходить абиогенный синтез органических веществ, в частности аминокислот, из угарного газа, цианистого водорода и других неорганических соединений………………………………….7
3.2Эксперимент Шона Джордана (Sean Jordan)……………………8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………9
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА………………………………………………...10
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………11
ВВЕДЕНИЕ
Реферат посвящён анализу роли гидротермальных источников в изучении проблемы происхождения жизни на Земле.
Актуальность данной работы заключается в том, что “чёрные курильщики” могут претендовать на звание “колыбель жизни”, наравне с первичным бульоном и с не замысловатой идеей о занесении жизни на Землю из открытого космоса.
Целью реферата является -- привести доказательства того, что жизнь могла зародиться вблизи гидротермальных источников. Автор ставит перед собой следующие задачи:
-
Изучить природу образования чёрных курильщиков. -
Рассмотреть некоторых представителей гидротермальной фауны. -
Изучить опыты, проведённые иностранными учёными, в этом направлении.
ГЛАВА1. ПРИРОДА ОБРАЗОВАНИЯ ЧЁРНЫХ КУРИЛЬЩИКОВ.
Черные курильщики — это гидротермальные источники воды на дне океанов. Глубина их залегания — от двух до пяти тысяч метров. На дне океана в рифтовых долинах срединных океанических хребтов сквозь толщу коры вырываются под давлением струи очень горячей воды. Это та вода, которая по трещинам проникла в океаническую литосферу и там разогрелась за счёт вулканического тепла до 300–400 градусов. По пути в ней растворилось много сероводорода, сульфидов и оксидов металлов, твёрдые частицы которых, выпадая при охлаждении воды, придают ей черную окраску. Поэтому вырывающиеся из литосферы струи воды напоминают клубы чёрного дыма, за что они и получили своё название. Постепенно в процессе охлаждения твёрдые частицы оседают и формируют вокруг водяных фонтанов конические трубы. Их высота достигает нескольких десятков метров. Пейзаж напоминает огромную фабрику на дне океана, из многочисленных труб которой валит чёрный дым.
ГЛАВА2.ПРЕДСТАВИТЕЛИ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ ФАУНЫ
2.1Помпейский червь
Был обнаруженный в начале 1980-х годов вблизи гидротермальных источников в северо-восточной части Тихого океана.
Это удивительное существо является настоящим экстрималом. Его можно встретить в непосредственной близости от черных курильщиков. Несмотря на то, что температура вблизи гидротермальных иcточников равняется примерно 100C они живут вполне комфортно. Секрет состоит в том, что он прячет свое тело в полых трубках, которые сам и строит. Внутри их температура не более 22 градусов.
Получается, что между внешней и внутренней поверхностями трубки разница температур составляет 60 градусов. При этом длина трубки такая же, как и длина самого червя. Она не более восьми сантиметров. Самое удивительное в том, что никакой дополнительной защиты на теле червя нет, за исключением тонкой пленки, имеющей бактериальное происхождение.
Можно сказать, что червь и бактерии живут за счет друг друга. Бактериям червь поставляет слизь и свежую воду. Сам же питается продуктами их жизнедеятельности. Благодаря такому симбиозу, они и существуют. Удивительно, но на них не действуют, ни высокие температуры, ни тяжелые металлы, которыми наполнена морская вода вблизи термальных источников, ни повышенное в ней содержание сероводорода.
2.2 Вестиментиферы.
Первые их представители были найдены при глубоководных тралениях в водах Индонезии в 1900 и описаны только в 1914 году[2]
Тело вестиментиферы заключено в трубку, которая одним концом прикрепляется к твёрдому субстрату. Вестиментиферы – сидячие организмы, однако, оказавшись оторванными от субстрата, они способны растворить часть стенки трубки, выделить новое основание и закрепиться на новом месте.
Передний конец тела вестиментифер снабжен сложным щупальцевым аппаратом. Центральные щупальца богато снабжаются кровью, несущей дыхательный пигмент гемоглобин, и имеют ярко-красный цвет. Через них осуществляется газообмен.
Периферические щупальца имеют более бледную розовую окраску, слабее снабжаются кровью и, вероятно, выполняют защитную функцию.
Отдельные богато иннервированные щупальца играют роль органов чувств.
Одна из характерных особенностей вестиментифер – тяж губчатой ткани, занимающий большую часть туловища. Эта ткань, названная трофосомой, служит вместилищем симбиотических бактерий, которые осуществляют синтез органических веществ за счёт энергии окисления неорганических соединений. Такой процесс носит название хемосинтеза и, в отличие от фотосинтеза, не требует наличия света.
ГЛАВА3. ЭКСПЕРИМЕНТЫ, ДЕМОНСТРИРУЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ЗАРОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ У ЧЁРНЫХ КУРИЛЬЩИКОВ.
3.1 Немецкие химики показали, что в гидротермальных источниках
при температуре свыше 80 градусов может происходить абиогенный синтез органических веществ, в частности аминокислот, из угарного газа, цианистого водорода и других неорганических соединений.
Химики из Мюнхенского технического университета (Department of Organic Chemistry and Biochemistry, Technische Universitдt Mьnchen) показали, что в горячих вулканических источниках могут происходить химические реакции, в результате которых из неорганических соединений, таких как угарный газ (CO) и цианистый водород (HCN), образуются разнообразные органические молекулы, в том числе аминокислоты и простейшие липиды. Катализатором этих реакций служат присутствующие в гидротермальных водах твердые частицы, содержащие железо и никель. Реакции особенно хорошо идут при температуре 80–120 градусов. Условия, в которых проводились эксперименты, были максимально приближены к реальности. По мнению исследователей, такие условия (включая все компоненты реакционной смеси) вполне могли существовать в гидротермальных источниках на ранних этапах развития Земли.
Основным продуктом реакций были альфа-гидрокси- и альфа-аминокислоты с общей формулой R–CHA–COOH, где А соответствует гидроксильной группе –OH (гидроксикислоты) или –NH2 (аминокислоты), а R — это один из радикалов H, CH3, CH3–CH2, или HO–CH2.
Основные химические реакции, ведущие к абиогенной фиксации углерода и синтезу органики, можно представить следующими формулами:
(1) CO + H2O ? CO2 + 2H+ + 2e–,
(2) 2CN– + 2e– + 3H+ + 3H2O ? HO–CH2–COO– + 2NH3,
(3) 3CO + 6e– + 5H+ + NH3 ? CH3–CHNH2–COO– + H2O.
3.2Эксперимент Шона Джордана (Sean Jordan)
Простейшие клеточные мембраны состоят из амфифильных цепочечных молекул жирных кислот. Их длинные «хвосты» гидрофобны, а «головки» гидрофильны, так что в воде они автоматически ориентируются, пряча внутрь «хвосты» и выставляя наружу полярные «головки», образуя полые пузырьки-коацерваты. Их спонтанное образование легко продемонстрировать в лаборатории, однако в условиях, приближенных к тем, что существуют возле «черных курильщиков», проделать это до сих пор не удавалось.
Добиться этого получилось у Шона Джордана (Sean Jordan) и его коллег из Университетского колледжа Лондона, статья которых опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution. Авторы отмечают, что проблема, по-видимому, была в том, что прежде экспериментаторы ограничивались весьма узким разнообразием жирных кислот — как правило, одного и того же размера. В
естественных условиях они куда более разнообразны, и теперь ученые не упустили из виду этот нюанс.
Авторы использовали смесь жирных кислот и спиртов с цепочками длиной от 10 до 15 атомов углерода и создали условия, имитирующие окрестности гидротермальных источников: с большим содержанием ионов магния, кальция, натрия и хлора, щелочным рН (более чем до 12) и высокой температурой. Все это действительно привело к спонтанному появлению пузырьков-«протоклеток», причем стабильнее всего они оставались при температуре около 70 °С. «Мы все еще не знаем, где появилась жизнь, — резюмировал Шон Джордан, — но наша работа показывает, что отбрасывать кандидатуру гидротермальных источников нельзя».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подводя итог можно прийти к нескольким выводам:
-
Чёрные курильщики образуются вследствии проникновения воды в океаническую литосферу, откуда позднее вырывается горячий 300-400С щелочной раствор(pH12) -
При большом минеральном разнообразии, залегающем в океанической литосфере, а также при pH<12 и высокой температуре, создаются идеальные условия для возникновения протоклеток. -
Организмы которые селятся близко к трубкам чёрных курильщиков не могут выжить в иных условиях из-за симбиоза с хемобактериями, т.к. последние не могут прожить без элементов, так щедро даруемых им гидротермальными источниками.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Чёрные курильщики, гидротермальные источники, помпейский червь, вестиментиферы, металлы, сероводород, трубки, раствор, возникновение, симбиоз.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 https://all-begonias-tamaravn.blogspot.com/2019/08/vestimentifera.html -- Гигантские черви вестиментиферы (Vestimentifera) подводных вулканов
2https://elementy.ru/novosti_nauki/430373/Gidrotermalnye_istochniki_kolybel_zhizni_na_Zemle -- Гидротермальные источники — колыбель жизни на Земле?
3 https://pikabu.ru/story/zhizn_vo_tme_chernyie_kurilshchiki_6124932 -- Жизнь во тьме «Чёрные курильщики»
3 http://faunazoo.ru/pompejskij-cherv -- Помпейский червь
4https://www.popmech.ru/science/news-465762-smodelirovany-usloviya-poyavleniya-zhizni-vozle-chernyh-kurilshchikov/ -- Смоделированы условия появления жизни возле «черных курильщиков»
5 https://earth-chronicles.ru/news/2019-11-06-134248 -- Эксперименты подтвердили возможность появления жизни у «черных курильщиков»