последние изменения и поправки, судебная практика
1. Земля и другие природные ресурсы используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории.
2. Земля и другие природные ресурсы могут находиться в частной, государственной, муниципальной и иных формах собственности.
1. С учетом включения положений комментируемой статьи в гл. 1 Конституции «Основы конституционного строя» они прежде всего должны рассматриваться как основополагающие юридические принципы, пронизывающие всю совокупность правовых отношений, возникающих при использовании и охране в Российской Федерации земли и других природных ресурсов, являющихся основой жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории. Эти принципы обязательны как для федерального, так и для регионального законодателя; вопросы владения, пользования и распоряжения землей, недрами, водными и другими природными ресурсами, земельное, водное, лесное законодательство, законодательство о недрах, об охране окружающей среды находятся в совместном ведении РФ и ее субъектов (п.
«е» и «к» ст. 72 Конституции).
Часть 1 комментируемой статьи на уровне конституционного принципа закладывает основы конституционно-правового режима земли и других природных ресурсов. Сам по себе этот режим определяется с помощью большого количества конституционных положений, образующих подсистему конституционных норм. Частью указанного конституционно-правового режима является определение субъекта, достоянием которого Конституция объявляет землю и другие природные ресурсы. Это весь многонациональный российский народ. Следовательно, субъект РФ не вправе объявить своим достоянием (собственностью) природные ресурсы на своей территории и осуществлять такое регулирование отношений собственности на природные ресурсы, которое ограничивает их использование в интересах всех народов РФ, поскольку этим нарушается суверенитет РФ.
В настоящее время есть основания утверждать, что появился новый субъект конституционно-правовых отношений и это будущие поколения россиян. В преамбуле Конституции подчеркивается ответственность народа России за свою Родину перед будущими поколениями.
А в сфере бюджетных отношений появились такие понятия, как «стабилизационный фонд», «фонд будущих поколений». Соответственно появляется новая публичная цель — защита экономических интересов будущих поколений россиян.
В соответствии с ч. 1 ст. 9 Конституции земля и другие природные ресурсы используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории. Из этой нормы следует, что народам, проживающим на территории того или иного субъекта РФ, должны быть гарантированы охрана и использование земли и других природных ресурсов как естественного богатства, ценности (достояния) всенародного значения. Поэтому с Российской Федерации и ее субъектов не снимается вытекающая из ст. 9 Конституции во взаимосвязи с ее ст. 71 и 72 обязанность по охране и обеспечению использования земли и других природных ресурсов как основы жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующих территориях (Постановление КС РФ от 07.06.2000 N 10-П).
Часть 1 статьи 72 Конституции относит вопросы владения, пользования и распоряжения землей, недрами, водными и другими природными ресурсами (п. «в»), разграничение государственной собственности (п. «г»), природопользование (п. «д»), лесное законодательство (п. «к») к совместному ведению РФ и ее субъектов.
Федеральный закон как нормативный правовой акт общего действия, регулирующий те или иные вопросы (предметы) совместного ведения, определяет права и обязанности участников правоотношений, в том числе полномочия органов государственной власти, и тем самым осуществляет разграничение этих полномочий. Из ч. 3 ст. 1, п. «в»-«д» и «к» ч. 1 ст. 72, ч. 2 и 5 ст. 76 и ст. 94 Конституции следует, что Федеральное Собрание вправе осуществлять законодательное регулирование вопросов, относящихся к данным предметам совместного ведения, определять соответствующие конкретные полномочия и компетенцию органов государственной власти РФ и субъектов РФ. При этом, однако, должны быть соблюдены требования Конституции, в том числе ее ст.
9 и 36, относящиеся к праву собственности на природные ресурсы и к их использованию.
Допуская возможность нахождения природных ресурсов в различных формах собственности, Конституция вместе с тем не обязывает к тому, чтобы лесной фонд как особая часть лесных природных ресурсов находился в этих различных формах собственности. Из конституционных положений (ст. 9, 36) также не следует, что право собственности на лесной фонд принадлежит субъектам РФ. Конституция не предопределяет и обязательной передачи лесного фонда в собственность субъектов РФ (Постановление КС РФ от 09.01.1998 N 1-П «По делу о проверке конституционности Лесного кодекса Российской Федерации»*(37)).
Бесплатная юридическая консультация по телефонам:
8 (499) 938-53-84 (Москва и МО)
8 (812) 467-95-33 (Санкт-Петербург и ЛО)
8 (800) 301-79-07 (Регионы РФ)
В Конституции (ч. 3 ст. 36) содержится обращенное к законодателю требование принять федеральный закон, на основе которого должны определяться условия и порядок пользования землей..jpg)
Из данного положения Конституции вытекает, что для регулирования земельных отношений приоритетное значение имеет именно этот закон, принимаемый в соответствии с гл. 2 Конституции «Права и свободы человека и гражданина», который должен обеспечить защиту конституционных прав граждан на землю.
Вместе с тем Конституция содержит и нормы прямого действия. В сфере рассматриваемых отношений такой нормой является положение ч. 2 комментируемой статьи, согласно которому «земля и другие природные ресурсы могут находиться в частной, государственной, муниципальной и иных формах собственности». Данная норма применяется непосредственно, кроме случаев, когда ее реализация связана с законом, предусмотренным ч. 3 ст. 36 Конституции (Определение КС РФ от 04.11.1996 N 109-О «Об отказе в принятии к рассмотрению запроса Президента Республики Татарстан о проверке конституционности статьи 13 Федерального закона «О введении в действие части первой Гражданского кодекса Российской Федерации»).
Конституционный принцип, содержащийся в ч.
1 ст. 9, преломляется в принципы, определяющие экологические основы регулирования земельных отношений, предусмотренные в ст. 1 ЗК РФ. В качестве первого принципа в ст. 1 (подп. 1 п. 1) ЗК предусмотрены учет значения земли как основы жизни и деятельности человека, согласно которому регулирование отношений по использованию и охране земли осуществляется исходя из представлений о земле как о природном объекте, охраняемом в качестве важнейшей составной части природы, природном ресурсе, используемом в качестве средства производства в сельском хозяйстве и основы осуществления хозяйственной и иной деятельности на территории РФ.
С этой точки зрения земля рассматривается в ЗК прежде всего как природный объект, т.е. часть природы. Другими природными объектами являются недра, вода, леса, растительный и животный мир, атмосферный воздух. Все эти объекты находятся между собой в состоянии естественной связи. Земля как природный объект не может принадлежать кому бы то ни было на каком бы то ни было праве.
В литературе отмечено, что включение в ст. 1 ЗК рассматриваемого принципа в качестве первого означает экологизацию земельного законодательства, т.е. придание ему в большей степени черт публично-правовой отрасли.
Понимание земли как природного ресурса означает, что она является компонентом природной сферы, который может быть использован при осуществлении хозяйственной и иной деятельности (см. ст. 1 Закона об охране окружающей среды).
2. Положение ч. 2 комментируемой статьи в системной связи с нормами ст. 36 Конституции определяет основы гражданско-правового режима земли как недвижимого имущества.
Согласно п. 1 ст. 130 ГК земельные участки относятся к недвижимым вещам (недвижимому имуществу, недвижимости). А в подп. 1 п. 1 ст. 1 ЗК в качестве принципа земельного законодательства рассматривается одновременное представление о земле как о природном объекте и как об объекте права собственности и иных прав на землю. Развивая «экологическое начало», новое земельное законодательство в качестве второго принципа закрепляет приоритет охраны земли как важнейшего компонента окружающей среды и средства производства в сельском и лесном хозяйстве перед использованием земли в качестве недвижимого имущества, согласно которому владение, пользование и распоряжение землей осуществляется собственниками земельных участков свободно, если это не наносит ущерб окружающей среде (подп.
2 п. 1 ст. 1 ЗК).
Для разграничения гражданского и земельного права в регулировании имущественных отношений по поводу земли важнейшее значение имеет положение ч. 1 ст. 9 Конституции о том, что земля и другие природные ресурсы используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории. Опираясь на эту конституционную норму, земельное законодательство должно развиваться как совокупность прежде всего публично-правовых норм, устанавливающих рациональное использование и охрану земель, государственный контроль за совершением сделок по поводу земли, обеспечивающих недопустимость парцелляризации (дробления) земли при ее переходе по наследству и т.п. Данные публично-правовые нормы земельного законодательства, отражающие важные общественные интересы, действительно должны носить приоритетный характер. Это вытекает не только из Конституции, но и из ГК.
Однако в регулировании имущественных отношений, возникающих по поводу собственности на землю, сделок с землей, необходимо исходить из того, что земля — это недвижимость, объект гражданского права, вещь, находящаяся в обороте.
Земельное законодательство не может устанавливать ограничение форм собственности на землю или же определять право субъектов РФ самостоятельно избирать те или иные формы собственности, поскольку это не допускается не только ГК, но и Конституцией *(38).
Характерно, что данный подход в целом воплощен в нормах ЗК. Согласно п. 1 ст. 3 ЗК РФ к земельным отношениям отнесены лишь отношения по использованию и охране земель как основы жизни и деятельности народов, т.е. подлежащие регулированию нормами публичного права. Имущественные отношения по владению, пользованию и распоряжению земельными участками, а также по совершению сделок с ними вынесены за скобки земельных и, по общему правилу, должны регулироваться гражданским законодательством (п. 3 ст. 3 ЗК)*(39).
Представление о земле как о природном объекте и как об объекте права собственности, о недвижимости учитывалось Конституционным Судом РФ в Постановлении от 12.07.2007 N 10-П «По делу о проверке конституционности положения абзаца третьего части первой статьи 446 Гражданского кодекса Российской Федерации в связи с жалобами граждан В.
В. Безменова и Н.В. Калабуна»*(40).
В Постановлении КС РФ от 23.04.2004 N 8-П «По делу о проверке конституционности Земельного кодекса Российской Федерации в связи с запросом Мурманской областной Думы»*(41) содержится правовая позиция, в силу которой земельный участок как объект гражданских прав не затрагивает суверенитет РФ и ее территориальную целостность:
«Исходя из предписаний статей 9 и 36 Конституции Российской Федерации, федеральное законодательство в области регулирования земельных отношений определяет, что земля и другие природные ресурсы, не находящиеся в собственности граждан, юридических лиц либо муниципальных образований, являются государственной собственностью и что земля и другие природные ресурсы могут отчуждаться или переходить от одного лица к другому иными способами в той мере, в какой их оборот допускается соответствующими законами.
При этом, по смыслу конкретизирующих указанные конституционные предписания статей 260 и 261 Гражданского кодекса Российской Федерации и статьи 15 Земельного кодекса Российской Федерации, объектом права собственности на землю являются земельные участки, представляющие собой часть поверхности земли в границах территории Российской Федерации.
При предоставлении земли в частную собственность приобретателю передается не часть государственной территории, а лишь земельный участок как объект гражданских прав, что не затрагивает суверенитет Российской Федерации и ее территориальную целостность».
В данном Постановлении Конституционный Суд пришел к выводу, что сама по себе возможность предоставления иностранным гражданам, лицам без гражданства и иностранным юридическим лицам права на определенных условиях приобретать в собственность и в определенных пределах владеть, пользоваться и распоряжаться земельными участками — постольку, поскольку соответствующие земли на основании закона не исключены из оборота или не ограничены в обороте (п. 1 ст. 260 ГК) — не противоречит конституционно-правовому статусу земли как публичного достояния многонационального народа России и вытекает из ч. 2 ст. 9 и ч. 1 и 2 ст. 35 Конституции во взаимосвязи с ее ч. 3 ст. 62.
Осуществляя соответствующее регулирование (условия и порядок пользования землей), федеральный законодатель в силу ч.
3 ст. 55 Конституции обязан обеспечивать защиту конституционно значимых ценностей и соблюдать баланс конституционных прав, закрепленных, с одной стороны, в указанных выше статьях Конституции, а с другой — в ч. 1 комментируемой статьи, согласно которой земля и другие природные ресурсы используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории, и в ч. 1 ст. 36, согласно которой право иметь в частной собственности землю принадлежит гражданам и их объединениям. При этом, однако, он должен исходить их вытекающего из ст. 9 и 36 Конституции приоритета права российских граждан иметь в собственности землю, обеспечивая рациональное и эффективное использование земли и ее охрану, защиту экономического суверенитета РФ, целостность и неприкосновенность ее территории (ч. 1 и 3 ст. 4 Конституции).
Реализуя свою конституционную обязанность, федеральный законодатель ввел некоторые ограничения для иностранных граждан, лиц без гражданства и иностранных юридических лиц в осуществлении права землепользования, тем самым установив изъятия из национального режима регулирования права частной собственности на землю (ст.
15, п. 5 ст. 28 ЗК). Кроме того, действующим законодательством для иностранных граждан, лиц без гражданства и иностранных юридических лиц предусмотрены определенные ограничения в отношении права собственности на земельные участки некоторых категорий ст. 8 Федерального закона от 25.10.2001 N 137-ФЗ «О введении в действие Земельного кодекса Российской Федерации» (в ред. от 22.07.2008), ст. 3 Федерального закона от 24.07.2002 N 101 «Об обороте земель сельскохозяйственного назначения» (в ред. от 13.05.2008), Федеральным законом от 30.11.1995 N 187-ФЗ «О континентальном шельфе Российской Федерации» (в ред. от 18.07.2008) и Законом РФ от 21.02.1992 N 2395-1 «О недрах» (в ред. от 18.07.2008).
Указанное правовое регулирование имеет целью обеспечить суверенные права РФ на все ее природные богатства и ресурсы, защитить интересы российской экономики в переходный период, гарантировать российским гражданам и юридическим лицам относительно равные условия конкуренции с иностранным капиталом и тем самым — реализацию ими конституционного права на свободное использование своих способностей и имущества для предпринимательской и иной не запрещенной законом экономической деятельности (Постановление КС РФ от 23.
04.2004 N 8-П).
Положение ч. 2 комментируемой статьи в системной связи с нормой ч. 1 ст. 36 Конституции применялось Конституционным Судом при оценке в Определении от 12.05.2005 N 187-О*(42) конституционности п. 6 ст. 36 ЗК, в соответствии с которым исполнительный орган государственной власти или орган местного самоуправления, предусмотренные ст. 29 ЗК, в двухнедельный срок со дня поступления указанного в п. 5 ст. 36 заявления принимает решение о предоставлении земельного участка в собственность бесплатно в соответствии с п. 2 ст. 28 ЗК, а в случаях, указанных в п. 1 ст. 20 ЗК РФ, на праве постоянного (бессрочного) пользования либо готовит проект договора купли-продажи или аренды земельного участка и направляет его заявителю с предложением о заключении соответствующего договора.
Комментируемая статья, наряду с положениями, заключенными в ст. 36, 42, 58, 72 (п. «д» ч. 1), 114 (пункт «в») образует конституционные основы экологического права в России. Данная конституционная норма закрепляет важнейший принцип правового регулирования отношений охраны окружающей среды — принцип приоритета публичных интересов в сфере окружающей среды*(43).
Статьи Конституции РФ, имеющие отношение к экологии
Какие статьи Конституции РФ имеют отношение к экологии
Полный текст Конституции РФ можно найти по этой ссылке.
Раздел 1.
Глава 1. Основы конституционного строя
Статья 2.
Человек и его права и свободы являются высшей ценностью. Признание, соблюдение и защита прав и свобод человека и гражданина — обязанность государства.
Статья 6
п. 2. Каждый гражданин Российской Федерации обладает на её территории всеми правами и свободами и несет равные обязанности, предусмотренные Конституцией Российской Федерации.
Статья 7
п. 2. В Российской Федерации охраняется труд и здоровье людей…
Статья 9
п.1 Земля и другие природные ресурсы используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории.
Статья 12
В Российской Федерации признается и гарантируется местное самоуправление. Местное самоуправление в пределах своих полномочий самостоятельно. Органы местного самоуправления не входят в систему органов государственной власти.
Статья 15
п. 1. Конституция Российской Федерации имеет высшую юридическую силу, прямое действие и парименяется на территории Российской Федерации.
п. 2. Органы государственной власти, органы самоуправления, должностные лица, граждане и их объединения обязаны соблюдать Конституцию Российской Федерации.
Глава 2. Права и свободы человека и гражданина
Статья 17.
В Российской Федерации признаются и гарантируются права и свободы человека и гражданина согласно общепризнанным принципам и нормам международного права и в соответствии с настоящей Конституцией.
Статья 20.
п. 1. Каждый имеет право на жизнь.
Статья 32.
п. 1. Граждане Российской Федареции имеют право участвовать в управлении делами государства как непосредственно, так и через своих представителей.
Статья 36.
п.2. Владение, пользование и распоряжение землей и другими природными ресурсами осуществляется их собственниками свободно, если это не наносит ущерба окружающей среде и не нарушает прав и законных интересов иных лиц.
п.3. Условия и порядок пользования землей определяются на основе федерального закона.
Статья 41.
п.2. В Российской Федерации финансируются федеральные программы охраны и укрепления здоровья населения, …поощряется деятельность, способствующая укреплению здоровья человека, …экологическому и санитарно-эпидимиологическому благополучию.
п. 3 Сокрытие должностными лицами фактов и обстоятельств, создающих угрозу для жизни и здоровья людей, влечет за собой ответственность в соответствии с федеральным законом.
Статья 42. Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о её состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением.
Статья 45.
п.1. Государственная защита прав и свобод человека и гражданина в Российской Федерации гарантируется.
п.2. Каждый вправе защищать свои права и свободы всеми способами, не запрещенными законом.
Статья 55.
П. 3. Права и свободы человека и гражданина могут быть ограничены федеральным законом только в той мере, в какой это необходимо в целях защиты основ конституционного строя, нравственности, здоровья, прав и законных интересов других лиц, обеспечения обороны страны и безопасности государства.
Статья 56.
п.3. Не подлежат ограничению права и свободы, предусмотренные стстьями 20 (право на жизнь)…
Статья 58.
Каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам.
Статья 62.
п.2. Наличие у гражданина Российской Федерации гражданства иностранногог государства не умаляет его прав и свобод и не освобождает от обязанностей, вытекающих из российского гражданства, если иное не предусмотрено законом или международным договором Российской Федерации.
п.3. Иностранные граждане и лица без гражданства пользуются в Российской Федерации правами и несут обязанности наравне с гражданами Российской Федерации…
Глава 3. Федеративное устройство
Статья 71.
В ведении Российской Федерации находятся:
е) установление основ федеральной политики и федеральные программы в области государственного, экономического, экологического… развития Российской Федерации…
р) метрологическая служба, стандарты, эталоны… метероологическая служба…
Статья 72.
в) вопросы владения, пользования и распоряжения землей, недрами, водными и другими природными ресурсами;
д) природопользование: сельское хозяйство; охрана окружающей среды и обеспечение экологической безопасности; особоохраняемые природные территории…
ж) координация вопросов здравоохранения, в том числе… сохранение и укрепление общественного здоровья, создание условий для ведения здорового образа жизни, формирования культуры ответственного отношения граждан к своему здоровью…
м) защита исконной среды обитания и традиционного образа жизни малочисленных этнических общностей.
Глава 6. Правительство Российсккой Федерации
Статья 113. … Председатель Правительства Российской Федерации несет персональную ответственность перед Президентом Российской Федерации за осуществление возложенных на Правительство Российской Федерации полномочий.
Статья 114.
в) обеспечивает проведение в Российской Федерации единой социально ориентированной государственной политики в области культуры, науки… а также в области охраны окружающей среды;
е.5) осуществляет меры, направленные на создание благоприятных уловий жизнедеятельности населения, снижения негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, сохранение уникального природного и биологического многообразия страны, формирования в обществе ответственного отношения к животным;
е.6) создает условия для развития системы экологического образования граждан, воспитания экологической культуры.
Статья 129.
П.1. Прокуратура Российской Федерации — единая федеральная централизованная система органов, осуществляющих надзор за соблюдением Конституции Российской Федерации и исполнение законов, надзор за соблюдением прав и свобод человека и гражданина, уголовное преследование в соответствии со своими полномочиями…
Глава 9. Конституционные поправки и пересмотр конституции
Статья 134.
Предложения о поправках и пересмотре положений Конституции Российкой Федерации могут вносить Президент Российской Федерации, Совет Федерации, Государственная Дума, Правительство Российской Федерации, законодательные (представительные) органы субъектов Российской Федерации, а также группа численностью не менее одной пятой членов Совета Федареции или депутатов Государственной Думы.
Происхождение жизни на Земле
Цели обучения
- Описать условия возникновения жизни (источник углерода, энергия, выделение молекул из окружающей среды, наследственный механизм)
- Опишите этапы, приведшие к возникновению жизни (образование органических молекул, полимеризация макромолекул, развитие наследственного механизма, формирование окруженных мембраной протоклеток).
- Примените принципы эволюции путем естественного отбора к добиотическим сценариям.
Происхождение жизни — это загадка, загадка о курице и яйце (R Service, 2015). Когда вы с сокурсниками вместе обсуждали определяющие характеристики жизни, вы, вероятно, включали в себя размножение и наследственную информацию, трансформацию энергии, рост и реакцию на окружающую среду. Вы могли также сказать, что, по крайней мере на Земле, вся жизнь состоит из клеток с мембранами, образующими границы между клеткой и окружающей средой, и что клетки состоят из органических молекул (состоящих из углерода, водорода, азота, кислорода, фосфат и сера – CHNOPS). Загадка заключается в том, что сегодня на Земле вся жизнь происходит от ранее существовавшей жизни. Эксперименты Пастера опровергли спонтанное зарождение микробной жизни из кипяченого питательного бульона. Ни одному ученому еще не удалось создать живую клетку из органических молекул. Так как же могла возникнуть жизнь на Земле около 3,8 миллиарда лет назад? (Помните о шкале времени, о которой мы здесь говорим: Земле 4,6 миллиарда лет, поэтому потребовался почти миллиард лет для того, чтобы химическая эволюция привела к возникновению биологической жизни.
Исследования происхождения жизни
Хотя ученые не могут напрямую выяснить, как возникла жизнь на Земле, они могут сформулировать и проверить гипотезы о естественных процессах, которые могут объяснить различные промежуточные этапы, согласующиеся с геологическими данными. В 1920-х годах Александр Опарин и Дж. Б. С. Холдейн независимо друг от друга предложили почти идентичные гипотезы происхождения жизни на Земле. Их гипотеза теперь называется гипотезой Опарина-Холдейна, и ключевые шаги таковы:
- образование органических молекул, строительных блоков клеток (например, аминокислот, нуклеотидов, простых сахаров)
- образование полимеров (более длинных цепей) органических молекул, которые могут функционировать как ферменты для осуществления метаболических реакций, кодирования наследственной информации и, возможно, репликации (например, белков, нитей РНК),
- образование протоклеток; концентрации органических молекул и полимеров, которые осуществляют метаболические реакции в замкнутой системе, отделенной от окружающей среды полупроницаемой мембраной, такой как липидная двухслойная мембрана
Гипотеза Опарина-Халдейна постоянно проверяется и пересматривается, и любая гипотеза о том, как зародилась жизнь, должна учитывать 3 основных универсальных требования для жизни: способность воспроизводить и копировать наследственную информацию; окружение мембранами для образования клеток; использование энергии для роста и размножения.
1. Как образовались органические молекулы на добиотической Земле?
Эксперимент Миллера-Юри
Стэнли Миллер и Гарольд Юри проверили первый шаг гипотезы Опарина-Холдейна, исследуя образование органических молекул из неорганических соединений. Их 19Эксперимент 50-х годов позволил получить ряд органических молекул, включая аминокислоты, которые производятся и используются живыми клетками для роста и размножения.
Эксперимент Миллера-Юри, иллюстрация Викисклада Адриана Хантера
Миллер и Юри использовали экспериментальную установку, чтобы воссоздать условия окружающей среды, которые, как предполагалось, были на ранней Земле. Газовая камера моделировала атмосферу с восстановительными соединениями (донорами электронов), такими как метан, аммиак и водород. Электрические искры имитировали молнию для получения энергии. Всего за неделю этот простой аппарат вызвал химические реакции, в результате которых образовались различные органические молекулы, некоторые из которых являются основными строительными блоками жизни, например аминокислоты.
Хотя ученые больше не верят, что добиотическая Земля имела такую восстановительную атмосферу, такую восстановительную среду можно найти в глубоководных гидротермальных жерлах, которые также имеют источник энергии в виде тепла из жерл. Кроме того, в более поздних экспериментах, в которых использовались условия, которые, как считается, лучше отражают условия ранней Земли, также были получены различные органические молекулы, включая аминокислоты и нуклеотиды (строительные блоки РНК и ДНК) (McCollom, 2013).
Видео ниже дает хороший обзор обоснования, установки и результатов эксперимента Миллера-Юри (хотя оно неправильно преувеличивает то, что Дарвин показал , что относительно простые существа могут постепенно давать начало более сложным существам).
Органические молекулы метеоритов
Каждый день Земля подвергается бомбардировке метеоритами и кометной пылью.
Анализы космической пыли и метеоров, упавших на Землю, показали, что они содержат много органических молекул. Выпадение кометной пыли и метеоритов было намного больше, когда Земля была молода (4 миллиарда лет назад). Многие ученые считают, что такое внеземное органическое вещество внесло значительный вклад в органические молекулы, доступные в то время, когда зародилась жизнь на Земле. На рисунке ниже из Bernstein 2006 показаны 3 основных источника органических молекул на Земле до начала жизни: атмосферный синтез с помощью химии Миллера-Юри, синтез в глубоководных гидротермальных источниках и выпадение органических молекул, синтезированных в космическом пространстве.
Рис. 6 из M. Bernstein 2006, Пребиотические материалы с ранней Земли и за ее пределы
2. Образование органических полимеров
При достаточно высокой концентрации этих основных органических молекул, при определенных условиях они будут соединяться образуют полимеры (цепочки молекул, ковалентно связанных друг с другом).
Например, аминокислоты соединяются вместе, образуя полипептидные цепи, которые складываются, образуя белковые молекулы. Рибоза, 5-углеродный сахар, может связываться с азотистым основанием и фосфатом с нуклеотидом. Нуклеотиды соединяются вместе, образуя нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК. Хотя в настоящее время это осуществляется с помощью ферментов в живых клетках, полимеризация органических молекул может также катализироваться определенными типами глины или другими типами минеральных поверхностей. Эксперименты по проверке этой модели позволили получить молекулы РНК длиной до 50 единиц всего за 1-2 недели (Ferris, 2006).
Ферментативная активность и наследственная информация в одном полимере: гипотеза мира РНК
Открытие Томасом Чехом того, что некоторые молекулы РНК могут катализировать расщепление в своем собственном сайте, привело к Нобелевской премии (за Чеха и Альтмана), термин « рибозимы » для обозначения каталитических молекул РНК и возрождение гипотезы о том, что молекулы РНК были исходными наследственными молекулами, предшествующими ДНК.
Для исследователей происхождения жизни это была возможность того, что молекулы РНК могут как кодировать наследственную информацию, так и катализировать собственную репликацию. ДНК как первая наследственная молекула создала настоящие проблемы для исследователей происхождения жизни, потому что репликация ДНК требует белковых ферментов (ДНК-полимераз) и праймеров РНК (см. страницу о репликации ДНК), поэтому трудно представить, как такая сложная наследственная система могла развивался с нуля. С каталитическими молекулами РНК одна молекула или семейство подобных молекул потенциально могут хранить генетическую информацию и воспроизводить себя без белков, необходимых изначально.
Популяции таких каталитических молекул РНК подверглись бы молекулярной эволюции, концептуально идентичной биологической эволюции путем естественного отбора. Молекулы РНК будут копировать друг друга, делая ошибки и создавая варианты. Варианты, которые наиболее успешно реплицировались (узнают идентичные или очень похожие молекулы РНК и наиболее эффективно их реплицируют), будут увеличиваться по частоте в популяции каталитических молекул РНК.
Гипотеза мира РНК предполагает этап в происхождении жизни, когда самовоспроизводящиеся молекулы РНК в конечном итоге привели к эволюции наследственной системы в первых клетках или протоклетках. Система молекул РНК, которые кодируют кодоны, определяющие аминокислоты, и тРНК-подобных молекул, передающих соответствующие аминокислоты, и каталитических РНК, создающих пептидные связи, составила бы наследственную систему, очень похожую на современные клетки, только без ДНК.
В какой-то момент линии, ведущей к Последнему универсальному общему предку, ДНК стала предпочитаемой молекулой для долгосрочного хранения генетической информации. Молекулы ДНК более химически стабильны, чем РНК (дезоксирибоза химически более инертна, чем рибоза). Наличие двух комплементарных цепей означает, что каждая нить ДНК может служить шаблоном для репликации своей партнерской цепи, обеспечивая некоторую врожденную избыточность. Эти и, возможно, другие черты дали клеткам с наследственной системой ДНК селективное преимущество, так что вся клеточная жизнь на Земле использует ДНК для хранения и передачи генетической информации.
Тем не менее, даже сегодня рибозимы играют универсальную и центральную роль в обработке клеточной информации. Рибосома представляет собой большой комплекс РНК и белков, который считывает генетическую информацию в цепи РНК для синтеза белков. Ключевая каталитическая активность, образование пептидных связей, связывающих две аминокислоты вместе, катализируется молекулой рибосомной РНК. Рибосома представляет собой гигантский рибозим. Поскольку рибосомы универсальны для всех клеток, такие каталитические РНК должны были присутствовать у последнего универсального общего предка всей современной жизни на Земле.
Посетите страницу http://exploringorigins.org/ribozymes.html, чтобы ознакомиться с первым рибозимом Tetrahymena, открытым Томом Чехом, и со структурой рибосомных РНК.
На странице http://exploringorigins.org/nucleicacids.html есть видеоролики о полимеризации РНК из нуклеотидов, матричном синтезе РНК и модели саморепликации РНК.
Видео ниже объясняет обоснование гипотезы мира РНК и кратко описывает некоторые результаты различных экспериментов с миром РНК.
3. Протоклетки: самовоспроизводящиеся и метаболические ферменты в пакете
Все живое на Земле состоит из клеток. Клетки имеют липидные мембраны, которые отделяют их внутреннее содержимое, цитоплазму, от окружающей среды. Липидные мембраны позволяют клеткам поддерживать высокие концентрации молекул, таких как нуклеотиды, необходимые для более эффективного функционирования самореплицирующихся РНК. Клетки также поддерживают большие различия в концентрации (градиенты концентрации) ионов через мембрану, чтобы управлять транспортными процессами и клеточным энергетическим метаболизмом.
Липиды гидрофобны и самопроизвольно собираются в воде с образованием либо мицелл, либо липидных двухслойных везикул.
Везикулы, которые заключают в себе самореплицирующиеся РНК и другие ферменты, принимают реагенты через мембрану, экспортируют продукты, растут за счет аккреции липидных мицелл и делятся путем деления везикулы, называются протоклетками или протобионтами и, возможно, были предшественниками клеточная жизнь.
См. http://exploringorigins.org/protocells.html для просмотра видео-анимаций протоклеток.
В приведенном ниже видео рассматриваются различия между химической и биологической эволюцией, а протоклетки рассматриваются как пример химической эволюции.
В какой момент эволюционные процессы, такие как естественный отбор, начнут определять происхождение первых клеток?
Биологическая эволюция ограничена живыми организмами.
Таким образом, как только будут сформированы первые клетки с наследственной системой, они будут подвергаться эволюционным процессам, и естественный отбор будет управлять адаптацией к их местной среде, а популяции в разных средах будут подвергаться видообразованию, поскольку поток генов становится ограниченным между изолированными популяциями. .
Однако Гипотеза мира РНК предполагает эволюционные процессы, управляющие популяциями самовоспроизводящихся молекул РНК или протоклеток, содержащих такие молекулы РНК. Молекулы РНК, которые реплицировались несовершенно, давали бы дочерние молекулы с немного отличающимися последовательностями. Те, которые реплицируются лучше или улучшают репликацию роста своих протоклеток-хозяев, будут иметь больше потомства. Следовательно, молекулярная эволюция самовоспроизводящихся молекул РНК или популяций протоклеток, содержащих самовоспроизводящиеся молекулы РНК, будет способствовать окончательному образованию первых клеток.
Ссылки и ресурсы
Статья о химии HCN, написанная Patel et al.
2015 со статьей Р. Сервиса в Science News.
Bernstein M 2006. Пребиотические материалы с ранней Земли и за ее пределами. Philos Trans
R Soc Lond B Biol Sci. 361:1689-700; обсуждение 1700-2. PubMed
PMID: 17008210; Центральный PMCID в PubMed: PMC1664678.
Изучение происхождения жизни: http://exploringorigins.org/index.html
Как шесть элементов объединились, чтобы сформировать жизнь на Земле
Как началась жизнь? Мы никогда не узнаем с уверенностью, какой была Земля четыре миллиарда лет назад, и какие реакции привели к возникновению жизни в то время, но есть и другой способ поставить вопрос. Если мы спросим: «Как может начаться жизнь?» вместо «как началась жизнь» эта простая замена глаголов дает надежду. Кажется возможным, что мы можем продемонстрировать ряд очевидных шагов к происхождению жизни, возможно, ведущих к синтетической версии жизни в лаборатории. Тогда мы сможем дать удовлетворительный ответ на второй вопрос: как может ли зародиться жизнь на Земле и других обитаемых планетах?
Первый шаг к жизни связан с фундаментальным вопросом, на который мы можем ответить: откуда взялись элементы жизни? Взгляните на упрощенную периодическую таблицу ниже.
Видите шесть элементов зеленого цвета? Их называют биогенными элементами.
Если сложить все атомы, из которых состоит живая клетка, эти шесть составляют около 99% элементного состава белков, нуклеиновых кислот и клеточных мембран. Жизни нужны эти шесть элементов, но она работает только в том случае, если элементы объединились в молекулы.
Давайте рассмотрим, что произойдет, если мы соединим два или более элементов в соединение. Углерод и водород, например, становятся углеводородами, а углеводородные цепи в клеточных мембранах являются важным компонентом жизни. Если мы позволим соединиться трем элементам, таким как углерод, водород и кислород, мы получим углеводы, такие как сахар и целлюлоза. Пять элементов — углерод, водород, кислород, азот и сера — образуют аминокислоты белков, и если мы заменим фосфор на серу, пять элементов также составят нуклеиновые кислоты, такие как ДНК.
Теперь мы можем вернуться к источнику биогенных элементов. За одним исключением, биогенные элементы всей жизни на Земле, включая элементарный кремний и железо (из которых состоит сама Земля), были синтезированы в звездах. Исключением является водород, и единственная причина, по которой он присутствует на Земле в качестве одного из биогенных элементов, заключается в том, что водороду в воде — h3O — посчастливилось не попасть на Солнце, когда формировалась наша Солнечная система. На самом деле, с точки зрения количества атомов, водород составляет около 70 процентов всех атомов жизни на Земле.
Как элементы жизни могли появиться из звезд? В 1946 году Фреду Хойлу, молодому британскому астроному, пришла в голову идея.
Хойл был полон идей и смело опубликовал большинство из них, но только одна выдержала экспериментальную и теоретическую проверку. Чтобы понять его идею, нам нужно немного вспомнить школьную химию. Вся материя состоит из атомов, и все атомы имеют крошечное ядро, состоящее из частиц, называемых протонами и нейтронами, которые окружены орбитальными облаками гораздо более легких электронов. Но в звездах температура настолько высока, что электроны выпадают, поэтому звезды, подобные нашему Солнцу, состоят из газа голых атомных ядер, в основном водорода и гелия. Водород — самый легкий элемент с одним протоном в ядре, а гелий — второй по легкости элемент с двумя протонами и двумя нейтронами в ядре. Когда температура достаточно высока, около 10 миллионов градусов, водороды объединяются, образуя гелий и высвобождая огромное количество энергии. Это энергия, которая заставляет звезды сиять.
Блестящая догадка Хойла заключалась в том, что вторая реакция синтеза начинается, когда звезда приближается к концу своей жизни, а ее температура приближается к 100 миллионам градусов. В этот момент два ядра гелия сливаются, образуя бериллий, самый легкий металлический элемент, который затем может сливаться с другим ядром гелия, образуя углерод. Более ранние теоретические модели уже показали, что если в звезде имеется углерод, то азот и кислород могут образовываться в процессе, называемом циклом углерод-азот-кислород, который является основным источником термоядерной энергии в больших горячих звездах, находящихся на пути к превращению. новые и сверхновые. Эти модели не включали источник углерода, и именно здесь Хойл заполнил пробел.
Подводя итог, можно сказать, что атомы углерода, азота, кислорода, серы и фосфора, из которых состоит вся жизнь на Земле, образовались в звездах при температурах выше температуры любой водородной бомбы. Как живые организмы мы никоим образом не отделены от остальной Вселенной. Вместо этого мы заимствуем крошечную часть его атомов на несколько лет и включаем их в преходящие молекулярные структуры клеток, которые являются живой единицей всей жизни на Земле.