Кристаллы льда это живая природа или нет

Исследовательский проект «Кристаллы: на грани живого и неживого»

Аннотация к работе «Кристаллы: на грани живого и неживого».

учащихся 9 «б» класса МБОУ-СОШ №1 р.п. Степное Советского района Саратовской области Стариковой Анастасии, Бахитовой Надии.

Бейбулатова Елена Анатольевна, учитель физики высшей квалификационной категории

Викулова Елена Владимировна, учитель биологии и химии высшей квалификационной категории

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма притягивают и завораживают. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия: как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями. Все драгоценные природные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, встречаются в виде прекрасно ограненных кристаллов.

Очень интересным этапом нашего проекта была экспериментальная часть, в ходе которой мы наблюдали за процессом роста кристаллов. Как и в природе, получение кристаллов из раствора сводится к двум способам. Первый из них состоит в медленном испарении растворителя из насыщенного раствора, а второй – в медленном понижении температуры раствора.

Кристалл обычно служит символом неживой природы. Однако грань между живым и неживым установить очень трудно и понятия «кристалл» и «жизнь» не являются взаимоисключающими. Простейшие живые организмы – вирусы – могут соединяться в кристаллы. И, наконец, самое удивительное, молекулы ДНК представляют собой одномерные апериодические кристаллы. Следовательно, кристаллы – это не только символ неживой природы, но и основа жизни на Земле.

Источник

LiveInternetLiveInternet

—Цитатник

Сумка ВЕТРЯНАЯ МЕЛЬНИЦА из лоскутков.

Пляжный сезон. Всё готово? “Готовь сани летом!” – гласит народная мудрость. Вот.

Занятие одиннадцатое ———————————— Шитье блестками и пайетками ———.

—Метки

—Рубрики

• Культура (143)
• Славянская культура (33)
• Поэзия (25)
• Сказки, притчи,рассказы. (21)
• Русский костюм (15)
• Фотография (8)
• Русский язык (29)
• Юмор (4)
• Баня (8)
• Геология (10)
• Для себя любимой (39)
• Здоровье (243)
• Интересно (198)
• Интерьер (51)
• Декор (44)
• Идеи (21)
• Шторы (1)
• Искусство (96)
• Авторская работа (27)
• Русское декоративно-прикладное (20)
• Мастерство (41)
• Музыка (5)
• Художники (14)
• История (186)
• Истоки (31)
• История славян (56)
• Кулинария (59)
• Наука (42)
• Оформление дневника (3)
• Питер (4)
• Политика (258)
• Природа (58)
• Камни (31)
• Красота земная (19)
• Разное (44)
• Родной Урал (33)
• Рукоделия (197)
• Вышивка крестом (5)
• Вышивка лентами (3)
• Вязание (98)
• Декупаж (9)
• Квиллинг (1)
• Коробочки и шкатулки (7)
• Лоскутное шитье (12)
• Мастер-класс (36)
• Рукодельные цветы (1)
• Скрапбукинг (2)
• Шитье (38)
• Страны и народы. (58)
• Строительсво (5)
• Экология (24)
• Экономика (47)

—Приложения

• ОткрыткиПерерожденный каталог открыток на все случаи жизни
• Я — фотографПлагин для публикации фотографий в дневнике пользователя. Минимальные системные требования: Internet Explorer 6, Fire Fox 1.5, Opera 9.5, Safari 3.1.1 со включенным JavaScript. Возможно это будет рабо
• СтенаСтена: мини-гостевая книга, позволяет посетителям Вашего дневника оставлять Вам сообщения. Для того, чтобы сообщения появились у Вас в профиле необходимо зайти на свою стену и нажать кнопку «Обновить
• Всегда под рукойаналогов нет ^_^ Позволяет вставить в профиль панель с произвольным Html-кодом. Можно разместить там банеры, счетчики и прочее
• Программа телепередачУдобная программа телепередач на неделю, предоставленная Akado телегид.

—Ссылки

—Поиск по дневнику

—Подписка по e-mail

—Интересы

—Друзья

—Постоянные читатели

—Сообщества

—Статистика

Загадки кристаллов,живое из неживого?

Загадки кристаллов,живое из неживого?

Вчера вечером посмотрела кусочек фильма»Мой парень Ангел».Так вот,главная героиня училась в университете и изучала кристаллографию.Моя любимая тема.Если бы я могла снова пойти учится,то обязательно пошла именно туда:)))Кристаллы настолько загадочны!Мы до сих пор знаем об их свойствах далеко не всё.

Ну вот к примеру:

«Всем известно, что обычный камень или даже кусок дерева расти не могут, камень лишь превращается в песок, дерево загнивает. А вот кристалл, помещенный в соответствующий питательный раствор, будет расти, подобно тому как растет живое вещество. Отломите у растущего кристалла угол, и произойдет другое чудо, свойственное лишь живому, – восстановление формы. Так как материя — это концентрированная энергия, то любой процесс, будь то в живом организме или в «неживой» природе, представляет систему периодических колебаний. По мнению геологов, даже камни обладают чем-то вроде процесса жизнедеятельности, только очень медленным. И каждый из них несет в себе определенное качество жизни. Биологический вид определяется биологическими, а не физическими и химическими признаками. Минерал же, в отличие от живых существ, устроен вроде бы совсем несложно, вся его суть – в составе и кристаллической структуре. Но вот В.И. Вернадский, например, был иного мнения. «Дать вполне полное определение этому понятию (минерала. – Б.К.) мы не можем, как не можем такового и для других объектов природы» . Дальше больше:

Рождённые из кристаллов?

По своей структуре простейшие биосистемы и углеводородные кристаллы необыкновенно похожи. Если такой минерал дополнить компонентами белка, то мы получим реальный протоорганизм. Именно так видит начало начал кристаллизационная концепция происхождения жизни.

Из чего и как возникла жизнь? Современная наука собирает всё больше данных, уточняющих характер перехода от неживых форм материи к живым. Становится ясно, что геохимическая эволюция Земли неизбежно вела к биогенным процессам, к зарождению жизни. Мы хорошо представляем, как из простых химических соединений образуются сложные углеводороды и даже полимеры. Из углеводородов при высоких температурах и повышенной радиации, что подтверждено экспериментами, могут образовываться аминокислоты — начальные детали для Великого Конструктора.

Теперь мы подходим к пониманию решающего шага, как происходил переход от неживого к живому. Развитие, коэволюция живого и минерального миров шла и идёт в тесном их взаимодействии и взаимообусловленности. Жизнь формировалась как нечто целое, интегрированное, разрозненных частей, произвольным образом соединяющихся. А.И. Опарин предложил гипотезу химической эволюции, хемогенеза, объясняющую возникновение сложных белковых форм из более простых соединений. У российских учёных есть законный повод гордиться своими выдающимися предшественниками. С накоплением научных данных гипотеза возникновения жизни из неорганики выходила на качественно новый уровень. Сейчас довольно детально разработана общая схема стадийности и эволюции предбиологических систем. Многие звенья этой эволюционной схемы доказаны экспериментально. Синтезированы почти все аминокислоты, синтезированы белки, а небиологическое происхождение многих компонентов подтверждено геологическими наблюдениями — в вулканических породах и метеоритах.

Ген имел небиологических предшественников

В основе многих современных концепций происхождения жизни лежит идея стартовой роли минералов. Минералы рассматриваются не только как катализаторы неорганического синтеза биополимеров и как своеобразные „воспитатели“ белков, информационных матриц, предшественников гена, и даже в качестве протогена. Информационная ёмкость минералов их межслоевых , особенно в насыщенном дефектами состоянии, сравнима с ёмкостью молекул ДНК. Концептуальным течением в этой области знаний становится генобиоз — признание первичной структурой типа гена. То есть, первична структура! А структура протогена — кристаллическая решётка минералов — уже в процессе совместной с синтезированными ею полимерами эволюции развивается в знакомые нам спирали ДНК. И далее — от простейших организмов вроде бактерий и вирусов до человека.

Еще в начале нынешнего века русский биолог А. Гурвич установил, что растущие и делящиеся живые клетки излучают кванты ультрафиолета, а позже было обнаружено и их сверхслабое излучение в видимой сине зеленой области спектра.

Излучает и растущий кристалл: при росте кристаллов зафиксированы акустические сигналы, измерение радиоволн в широком диапазоне, наблюдается даже нейтронное излучение. То есть кристалл является активным излучателем различных видов энергии.

В кристаллографии известен и более экзотический эффект, правда пока не имеющий убедительного объяснения. Если выращиваемый в растворе кристалл обернуть тонким слоем металлической фольги, то после погружения его снова в раствор на нем образуется такой же кристалл!

Аналогичный эффект наблюдается и в том случае, если к стенке ванночки с питательным раствором прикладывают выросший в нем большой кристалл. Новые кристаллы в растворе будут более интенсивно возникать именно в этом месте. То есть растущий кристалл генерирует какое то излучение. Фактически над растущим кристаллом возникает своеобразный информационно энергетический каркас, который сейчас биологи усердно ищут и у живого вещества.

Более того, и Альберт Великий, и Уэллс оказались правы – кристаллы обладают и дальнодействующей связью.

Забытая мелодия из детства планеты

Минералоги находят множество структур, схожих с биологическими. Это очень увлекательное занятие — находить схожие мотивы в древнейших горных породах и в органических структурах. Будто припоминаешь забытую песню, чуть слышно доносящуюся из раннего детства Земли.

Строение самой простой глины на самом деле весьма непростое. В зависимости от физических и геологических условий межслоевые пространства в кристаллической решётке глинистых минералов — монтмориллонита и палыгорскита — меняются в 10 раз, ангстрем. И между слоями могут уместиться различные проторганические молекулы, от углеводородов до аминокислот. В кристаллографии даже используется метод диагностики минерала по его способности вмещать в межслоевые пространства этиленгликольные молекулы. А если мы начнём исследовать природные слоистые минералы, то обязательно найдём в них аминокислоты, пусть и в малых концентрациях.

Возникает вопрос — они зародились там или накопились в процессе геохимической эволюции Земли? Аминокислоты структурно подобны минералам, в которых находят органические молекулы. Вполне вероятно, что синтез аминокислот шёл внутри структуры и на поверхности глинистых минералов. Есть и экспериментальные подтверждения такого синтеза. Таким образом, „глиняный“ ген мог стать основой происхождения жизни. Однако структурное соответствие и совместимость некоторых минералов и макромолекулярных биосистем не может однозначно свидетельствовать в пользу биостартовой роли минералов. Это скорее является критерием отбора минералов, органически совместимых с живыми тканями и способных встраиваться в живые системы, образуя органоминеральные конструкции.

Во всяком случае, современная наука самым серьёзным образом проверяет гипотезу зарождения жизни в глинистых минералах. В процессе эволюции структурное сродство минералов и биомолекул могло привести к формированию защитных образований типа раковин и хитиновых покровов, внутренних опорных структур типа скелетов. И всё это разнообразие — из первичной глины. Так, может быть, древние мифы — это способ передачи нам знания о процессах, проходивших миллиарды лет назад? Тем или иным способом, но процессы формирования структуры первых биомолекул должны определять всю нашу жизнь, и отголоски этих процессов могут проглядывать всюду — от геологических пород до структуры генома человека.

Радиация руководит сборкой РНК

Ещё одна версия зарождения жизни из неорганики базируется на существовании целого мира углеводородов. Причём твёрдых углеводородов неорганического происхождения, обладающих структурой ионных кристаллов. Этот класс древнейших веществ мало изучен в качестве биогенных структур. Исследования природных углеводородов неорганического происхождения подсказывают, что предбиологические информационные структуры следует искать в семействе конденсированных углеводородных молекулярных систем — твёрдых битумов, неорганический синтез которых осуществляется в условиях как Земли, так и Космоса.

Спиралевидные кристаллы фиброкерита — наиболее подходящие предбиологические системы. Всё остальное развилось именно на этой базе. Среди них встречаются довольно разнообразные структурированные и текстурированные образования, в том числе молекулярные и надмолекулярные структуры. В качестве примеров можно назвать шунгит из Карелии с упорядоченно распределёнными фуллеренами, глобулами и коническими и сферическими формами, сложными волокнами, шунгит из бассейна Лены с конусами и сферами, керит из пегматитов Волыни с волокнами, сферами и спиралями(см.раздел ШУНГИТ в моём дневнике). Структурная иерархичность, как известно, типична для белков и в целом для всех органических структур. И вот что необыкновенно интересно — структура и свойства фиброкерита очень близки к конституции живых организмов. Химический состав, например, почти точно соответствует составу белка. Способность многих минералов играть роль мембран, обильное выделение углеводородных газов при нагревании, сложная морфология, наличие внутренних активных поверхностей — список подобия структурных мотивов кристаллов и белков можно ещё продолжить. Несравнимо более сложная по сравнению с ионными неорганическими кристаллами „жизнь“ волокнистых кристаллов керита стимулирует развитие разнообразных обменных процессов. В процессе кристаллизации легко осуществляется необходимый для функционирования биосистем хиральный отбор — деление на левые и правые спирали. С появлением точных методов исследования структуры битумов обнаружилось, что в них существует структурная упорядоченность, причём упорядоченность на высоком, надмолекулярном уровне! Чем сложнее молекулы, тем сложнее надмолекулярная структура. У керита она очень похожа на структуру простейших биологических систем. Некоторые исследователи даже считают, что подобные структуры являются остатками древних организмов. Но это весьма спорно, ведь учёные до сих пор не сошлись в вопросе о времени зарождения жизни — разброс во мнениях идёт на миллиард лет. Сейчас мы изучаем неорганические структуры, которые могли стать стартовыми для биогенеза. Это углеводороды, близкие по своему составу к белкам, это структурно родственные аминокислотам минералы. Нет пока ясности в том, что было толчком, давшим импульс эволюции. На эту роль вполне годится радиация. Углеводородные молекулярные кристаллы, подобные фиброкериту, — наиболее подходящие предбиологические системы. На базе фиброкеритового спирального кристалла с внутренними каналами можно смоделировать автономную ячейку, где происходит сборка РНК и синтез белка. Это первичная частичка жизни, протоорганизм — предок всех форм жизни. Энергетическое обеспечение абиогенного синтеза органики осуществляется распадом радиоактивных элементов. „Запуск“ в жизнь предбиологических систем, их оживление обеспечивается не постоянно действующими факторами, а периодическими явлениями, шоковыми воздействиями, экстремальными условиями. Теми же всплесками радиационного фона и резким колебанием температуры. Началом является структура! Исследования битумов показали, что аминокислоты в них присутствуют всегда. Но — вот замечательное совпадение! — чем выше порядок структуры углеводородов, тем выше содержание в них аминокислот. При радиационном облучении битумов содержание аминокислот в них увеличивается — то есть идёт радиосинтез аминокислот. Причём наиболее интенсивно синтезируются те аминокислоты, которые считаются первыми „кирпичиками“ протожизни. Неорганический синтез аминокислот, жирных кислот и других „биомолекул“, таким образом, является одним из функциональных элементов существования фиброкристаллов керита и ещё более сближает его с простейшими живыми организмами. Другими словами, наиболее вероятен не „захват“ минерального структурного „протогена“ органическим геном, а самостоятельная кристаллизация углеводородного протоорганизма со своей генной системой, со своим фенотипом. Предложенная модель протоорганизма, базирующаяся на кристаллизации и дальнейшем развитии реальных высокоорганизованных структур, несравнимо более рациональна, чем широко известная модель Конечно, создать условия, перепробованные за миллиарды лет геохимической эволюции, мы в лабораторных условиях не можем. Мы пока лишь приближаемся к пониманию того, какими были эти условия. Скорее всего, единым базисом для образования неорганических биогенных и затем биологических систем служила кристаллизация, образование всё более сложной структуры вещества. Некоторые исследователи полагают, что и РНК, и ДНК являются предбиологическими структурами. Но тут самое главное — началом является структура! И возможно, первые протоорганизмы возникли из углеводородных кристаллов, сочетавших структуру, подобную гену, и компоненты белка. А углеводородов на Земле во времена зарождения жизни было много, о чём свидетельствуют геологические данные. Вполне возможно, что развитие биосистем шло сразу по нескольким направлениям, дополнявшим друг друга. Вероятно, по такой схеме биологические системы образуются всегда, непрерывно. своего врождённого биоцентризма — не видим этого процесса за мощной волной современной биологической жизни, хотя вот базовые предбиологические процессы наверняка и образуют основу биосферы. Как известно, в естествознании существуют два концептуальных течения в разработке проблемы абиогенеза происхождения : генобиоз, постулирующий первичность молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода, и голобиоз, или целлбиоз, настаивающий на первичности структур типа клеточных, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма. На основе исследования биоморфных углеводородных структур мы считаем наиболее реалистичным организмобиоз, развитие упорядоченных молекулярных углеводородных систем в биологические организмы. Предложенная кристаллизационная концепция происхождения жизни заставляет усомниться в абсолютности монофилии, то есть одноактного зарождения жизни на Земле. Единая эволюционная тенденция, скорее всего, складывается из нескольких, если не множества, генетических линий. В процессе развития жизни в этих линиях происходила, а может быть, и сейчас происходит, интервенция новых генетических форм. Они или поглощались уже существующими формами жизни, или отторгались, уничтожались. Вероятно, такими интервентами были некоторые вирусы. Суммируя сказанное, повторим нашу основную мысль — многие биогенные и биологические процессы определяются базовыми для всей природы процессами кристаллизации, образования упорядоченной структуры. Образование биологических структур явилось переходом вещества на качественно новый уровень порядка. И этот переход только начинает изучаться. В настоящее время исследователи в России и во всём мире тщательно изучают и анализируют аналогии минералов и биосистем, сходство структур живых существ и их кристаллических предков. Концепция углеводородной кристаллизации жизни может стать одним из перспективных междисциплинарных направлений. Живое из неживого Но всё-таки — где же неуловимая грань между живым и неживым? Вот растущий углеводородный кристалл, это минеральная жизнь. Это процесс извлечения вещества и энергии системой из окружающей среды. А что необходимо, чтобы началась „живая“, биологическая жизнь? Система должна становиться всё более автономной, для чего она и создаёт подходящую структуру. Принципиальной разницы между процессами кристаллизации и полимеризации, лежащей в основе функционирования живых существ, практически нет. Мы рассмотрели интереснейшие структуры, которые могли бы дать пищу для размышления и геологам, и систематикам, и биохимикам. Интуиция подсказывает, что формообразование как процесс даже в самых сложных системах управляется общими для геологии и биологии законами. Есть общие факторы формообразования, структурные факторы, и для всех наук это верно. Существуют только два мира, образованные относительно автономными системами. Это мир биологических организмов и мир Все остальные системы зависят от внешних форм — и Земля, и планеты, и звёзды. И если зарождение жизни из глины, с её недостаточно упорядоченной структурой, всё же маловероятно, то минералы могли послужить катализаторами для возникновения всё более сложных углеводородов, передать первым биомолекулам часть своей структуры. Передать в смысле информационном, генетическом. Ген, прежде всего, является носителем информации. Мы можем проследить передачу информации о структуре в ходе эволюции вещества от простых кристаллических систем к биологическим. В отечественной науке это направление биогенеза представлено ещё работами А.И. Опарина и В.И. Вернадского. Обязательно вспомним и талантливого кристаллографа А.Н. Карножицкого. На заседании Минералогического общества в 1894 году он сказал: „Жизнь есть совокупность химических и физических реакций и могла получить зарождение в момент выделения кристаллического слоя из раствора под действием условий, определяющих органическую жизнь, — подвижности химического состава, определённых температуры и давления“. Сейчас, находясь на ином уровне научного знания, мы снова возвращаемся к этой мысли, но придаём ей качественно новую огранку. Источник Оцените статью Вам также может понравиться Грибы на зиму, рецепты приготовления через мясорубку Любители оригинальных закусок то и дело ищут новые Согревающие средства зимой Согревающие средства необходимо использовать в холодные дни! 30 дел, которые нужно успеть сделать этой зимой Зима – это совсем не повод для уныния, и нужно провести Как подготовить пластиковые окна к зиме У вас в доме или квартире пластиковые окна, и вы хотите 4 момента которые важно учитывать при вождении зимой С приходом зимы наступают сильные морозы. Какие щетки стеклоочистителя лучше зимой При всей внешней примитивности, щётки стеклоочистителей 12 лайфхаков, которые помогут пережить зимние холода Морозы, ледяной ветер, оттепели, гололед существенно Яхтсмен гоняющий по льду 7 букв Что делать яхтсмену зимой? Кататься на кайте по льду! Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты