Žinoma, kad mokslo žurnalai stengiasi nepriimti spaudai straipsnių, skirtų visų dėmesį patraukiančioms problemoms, tačiau neturi aiškaus sprendimo – rimtas fizikos leidinys nepaleis amžinojo varymo mašinos projekto. Ši tema buvo gyvybės Žemėje kilmė. Gyvosios gamtos atsiradimo, žmogaus atsiradimo klausimas mąstančius žmones jaudina jau daugelį tūkstantmečių, o vienareikšmišką atsakymą sau rado tik kreacionistai, visa ko dieviškosios kilmės šalininkai, tačiau ši teorija nėra mokslinė kaip netikrinama.

Senolių vaizdai

Senovės kinų ir indų rankraščiai pasakoja apie gyvų būtybių atsiradimą iš vandens ir pūvančių liekanų, amfibijų gimimas didelių upių dumblinėse nuogulose rašomas senovės Egipto hieroglifais ir Senovės Babilono dantiraščiu. Hipotezės apie gyvybės atsiradimą Žemėje per spontanišką generaciją buvo akivaizdžios tolimos praeities išminčiams.

Senovės filosofai pateikė ir gyvūnų atsiradimo iš negyvos materijos pavyzdžių, tačiau jų teoriniai pagrindimai buvo kitokio pobūdžio: materialistiniai ir idealistiniai. Demokritas (460–370 m. pr. Kr.) gyvybės atsiradimo priežastį rado ypatingoje mažiausių, amžinųjų ir nedalomų dalelių – atomų – ​​sąveikoje. Platonas (428–347 m. pr. Kr.) ir Aristotelis (384–322 m. pr. Kr.) gyvybės atsiradimą Žemėje aiškino stebuklingu aukštesniojo principo, įkvepiančio sielą į gamtos objektus, poveikiu negyvajai medžiagai.

Idėja apie kažkokios „gyvybės jėgos“, prisidedančios prie gyvų būtybių atsiradimo, egzistavimą pasirodė labai atkakli. Tai suformavo daugelio mokslininkų, gyvenusių viduramžiais ir vėliau, iki XIX a. pabaigos, požiūrį į gyvybės Žemėje kilmę.

Spontaniškos kartos teorija

Anthony van Leeuwenhoekas (1632–1723), išradęs mikroskopą, pavertė mažiausius jo atrastus mikroorganizmus pagrindiniu ginčų objektu tarp mokslininkų, kurie dalijosi dviem pagrindinėmis gyvybės atsiradimo Žemėje teorijomis – biogeneze ir abiogeneze. Pirmieji manė, kad visa gyva gali būti tik gyvų būtybių produktas, antrieji tikėjo, kad specialiomis sąlygomis esančiuose tirpaluose galimas savaiminis organinių medžiagų susidarymas. Šio ginčo esmė nepasikeitė iki šiol.

Kai kurių gamtininkų eksperimentai įrodė spontaniško paprasčiausių mikroorganizmų atsiradimo galimybę, biogenezės šalininkai tokią galimybę visiškai neigė. Louis Pasteur (1822-1895) griežtai moksliniais metodais, dideliu savo eksperimentų tikslumu įrodė, kad nėra mitinės gyvybės jėgos, kuri perduodama oru ir generuoja gyvas bakterijas. Tačiau savo darbuose jis pripažino spontaniškos kartos galimybę tam tikromis ypatingomis sąlygomis, kurias turėjo išsiaiškinti ateities kartų mokslininkai.

Evoliucijos teorija

Didžiojo Charleso Darwino (1809–1882) darbai sukrėtė daugelio gamtos mokslų pagrindus. Jo paskelbta didžiulė biologinių rūšių įvairovė iš vieno bendro protėvio ir vėl pavertė gyvybės kilmę Žemėje svarbiausiu mokslo klausimu. Natūralios atrankos teorijai iš pradžių buvo sunku rasti savo šalininkų, o dabar ji patiria kritinių išpuolių, kurie atrodo gana pagrįstai, tačiau šiuolaikinių gamtos mokslų pagrindas yra darvinizmas.

Po Darvino biologija negalėjo svarstyti gyvybės atsiradimo Žemėje iš tų pačių pozicijų. Daugelio biologijos mokslo šakų mokslininkai buvo įsitikinę organizmų evoliucinio vystymosi kelio tiesa. Nors šiuolaikiniai požiūriai į bendrą protėvį, Darvino padėjusį į Gyvybės medžio pagrindą, daugeliu atžvilgių pasikeitė, bendros koncepcijos tiesa yra nepajudinama.

Pastovios būsenos teorija

Laboratorinis spontaniško bakterijų ir kitų mikroorganizmų susidarymo paneigimas, sudėtingos biocheminės ląstelės sandaros suvokimas kartu su darvinizmo idėjomis turėjo ypatingą įtaką alternatyvių gyvybės kilmės teorijos versijų atsiradimui. Žemė. 1880 m. vieną iš naujų sprendimų pasiūlė Williamas Preyeris (1841–1897). Jis manė, kad nereikia kalbėti apie gyvybės gimimą mūsų planetoje, nes ji egzistuoja amžinai, o kaip tokia neturėjo pradžios, ji yra nekintanti ir nuolat pasiruošusi atgimti bet kokiomis tinkamomis sąlygomis.

Preyerio ir jo pasekėjų idėjos yra svarbios tik grynai istoriniu ir filosofiniu požiūriu, nes ateityje astronomai ir fizikai apskaičiavo planetų sistemų baigtinio egzistavimo terminus, fiksavo nuolatinį, bet pastovų Visatos plėtimąsi, t.y. amžinas ar pastovus.

Noras laikyti pasaulį viena globalia gyva būtybe atkartojo didžiojo mokslininko ir filosofo iš Rusijos - Vladimiro Ivanovičiaus Vernadskio (1863-1945), kuris taip pat turėjo savo idėją apie gyvybės Žemėje kilmę, nuomonę. Jis buvo pagrįstas supratimu apie gyvybę kaip neatskiriamą Visatos, kosmoso, savybę. Anot Vernadskio, tai, kad mokslui nepavyko rasti sluoksnių, kuriuose nebūtų organinių medžiagų pėdsakų, bylojo apie geologinį gyvenimo amžinumą. Vienu iš būdų, kaip gyvybė atsirado jaunoje planetoje, Vernadskis pavadino jos kontaktus su kosminiais objektais – kometomis, asteroidais ir meteoritais. Čia jo teorija susilieja su kita versija, kuri gyvybės Žemėje kilmę aiškino panspermijos metodu.

Gyvybės lopšys yra erdvė

Panspermija (graikiškai - "sėklų mišinys", "sėklos visur") gyvybę laiko pagrindine materijos savybe ir nepaaiškina jos atsiradimo būdų, o kosmosą vadina gyvybės mikrobų šaltiniu, kuris patenka ant dangaus kūnų tinkamomis sąlygomis. daigumas“.

Pirmą kartą pagrindines panspermijos sąvokas paminėjome senovės graikų filosofo Anaksagoro (500–428 m. pr. Kr.) raštuose, o XVIII amžiuje apie tai kalbėjo prancūzų diplomatas ir geologas Benua de Maillet (1656–1738). Šias idėjas atgaivino Svante Augustas Arrhenius (1859-1927), lordas Kelvinas Williamas Thomsonas (1824-1907) ir Hermannas von Helmholtzas (1821-1894).

Tiriant žiaurų kosminės spinduliuotės poveikį gyviems organizmams ir tarpplanetinės erdvės temperatūros sąlygas, tokios gyvybės atsiradimo Žemėje hipotezės nebuvo labai aktualios, tačiau prasidėjus kosminiam amžiui susidomėjimas panspermija išaugo.

1973 m. Nobelio premijos laureatas Francis Crickas (1916-2004) pasiūlė nežemiškai sukurti molekulines gyvas sistemas ir į Žemę patekti su meteoritais ir kometomis. Tuo pačiu metu jis įvertino abiogenezės tikimybę mūsų planetoje kaip labai mažą. Žymus mokslininkas gyvybės atsiradimo ir vystymosi Žemėje aukšto lygio organinės medžiagos savaiminio susikaupimo metodu nelaikė realybe.

Visoje planetoje meteorituose rasta suakmenėjusių biologinių struktūrų, panašių pėdsakų aptikta iš Mėnulio ir Marso atvežtuose dirvožemio mėginiuose. Kita vertus, atliekama daugybė eksperimentų, susijusių su biostruktūrų apdorojimu įtakomis, kurios galimos tada, kai jos yra kosminėje erdvėje ir praeina per panašią į žemės atmosferą.

2006 m. kaip „Deep Impact“ misijos dalis buvo atliktas svarbus eksperimentas. Kometa Tempel buvo taranuota specialiu zondu-smogtuvu, paleista automatinio įtaiso. Po smūgio išsiskyrusios kometinės medžiagos analizė parodė, kad joje yra vandens ir įvairių organinių junginių.

Išvada: Nuo pat savo atsiradimo panspermijos teorija labai pasikeitė. Šiuolaikinis mokslas kitaip interpretuoja tuos pirminius gyvybės elementus, kuriuos kosminiai objektai galėtų pristatyti į mūsų jauną planetą. Tyrimai ir eksperimentai įrodo gyvų ląstelių gyvybingumą tarpplanetinių kelionių sąlygomis. Visa tai daro idėją apie nežemišką žemiškosios gyvybės kilmę aktualią. Pagrindinės gyvybės atsiradimo Žemėje sampratos yra teorijos, kuriose panspermija įtraukta arba kaip pagrindinė dalis, arba kaip komponentų pristatymo į Žemę būdas gyvajai medžiagai sukurti.

Oparino-Haldane'o biocheminės evoliucijos teorija

Idėja apie spontanišką gyvų organizmų susidarymą iš neorganinių medžiagų visada išliko beveik vienintele alternatyva kreacionizmui, o 1924 m. buvo išleista 70 puslapių monografija, suteikianti šiai idėjai gerai išplėtotos ir pagrįstos teorijos stiprybės. Šis kūrinys vadinosi „Gyvybės kilmė“, jo autorius buvo rusų mokslininkas – Aleksandras Ivanovičius Oparinas (1894–1980). 1929 m., kai Oparino darbai dar nebuvo išversti į anglų kalbą, panašias sampratas apie gyvybės atsiradimą Žemėje išsakė anglų biologas Johnas Haldane'as (1860-1936).

Oparinas pasiūlė, kad jei primityvi jaunos planetos Žemės atmosfera mažėtų (ty joje nėra deguonies), galingas energijos pliūpsnis (pvz., žaibas ar ultravioletinė spinduliuotė) galėtų paskatinti organinių junginių sintezę iš neorganinių medžiagų. Ateityje iš tokių molekulių gali susidaryti krešuliai ir sankaupos – koacervuoti lašai, kurie yra proto organizmai, aplink kuriuos susidaro vandens marškinėliai – membranos-apvalkalo užuomazgos, atsiranda stratifikacija, generuojantis krūvių skirtumą, o tai reiškia, kad judėjimas yra medžiagų apykaitos pradžia, medžiagų apykaitos užuomazgos ir kt. Koacervatai buvo laikomi pagrindu pradėti evoliucinius procesus, paskatinusius susikurti pirmąsias gyvybės formas.

Haldane'as pristatė „pirminės sriubos“ sąvoką – pradinį sausumos vandenyną, kuris tapo didžiule chemijos laboratorija, sujungta su galingu energijos šaltiniu – saulės šviesa. Anglies dioksido, amoniako ir ultravioletinės spinduliuotės derinys lėmė koncentruotą organinių monomerų ir polimerų populiaciją. Vėliau tokie dariniai buvo susiję su lipidų membranos atsiradimu aplink juos, o jų vystymasis paskatino gyvos ląstelės susidarymą.

Pagrindiniai gyvybės atsiradimo Žemėje etapai (pagal Oparin-Haldane)

Remiantis Visatos atsiradimo iš energijos krūvos teorija, Didysis sprogimas įvyko maždaug prieš 14 milijardų metų, o prieš maždaug 4,6 milijardo metų buvo baigtos kurti Saulės sistemos planetos.

Jaunoji Žemė, palaipsniui vėsdama, įgavo vientisą apvalkalą, aplink kurį susiformavo atmosfera. Pirminėje atmosferoje buvo vandens garų ir dujų, kurios vėliau buvo organinės sintezės žaliavos: anglies monoksidas ir dioksidas, vandenilio sulfidas, metanas, amoniakas ir cianido junginiai.

Bombardavimas kosminiais objektais, kuriuose yra užšalusio vandens, ir vandens garų kondensacija atmosferoje paskatino Pasaulio vandenyno susidarymą, kuriame buvo ištirpę įvairūs cheminiai junginiai. Galingos perkūnijos lydėjo atmosferos formavimąsi, per kurią prasiskverbė stipri ultravioletinė spinduliuotė. Tokiomis sąlygomis vyko aminorūgščių, cukrų ir kitų paprastų organinių medžiagų sintezė.

Pirmojo milijardo Žemės gyvavimo metų pabaigoje prasidėjo paprasčiausių monomerų polimerizacijos procesas vandenyje į baltymus (polipeptidus) ir nukleino rūgštis (polinukleotidus). Juose pradėjo formuotis prebiologiniai junginiai – koacervatai (su branduolio, metabolizmo ir membranos užuomazgas).

3,5-3 milijardai metų prieš mūsų erą – protobiontų su savaiminio dauginimosi, reguliuojamo metabolizmo, kintamo pralaidumo membrana formavimosi stadija.

3 milijardus metų prieš Kristų e. - ląstelinių organizmų, nukleorūgščių, pirminių bakterijų atsiradimas, biologinės evoliucijos pradžia.

Eksperimentiniai Oparino-Haldane hipotezės įrodymai

Daugelis mokslininkų teigiamai įvertino pagrindines gyvybės atsiradimo Žemėje sampratas, pagrįstas abiogeneze, nors nuo pat pradžių jie rado Oparino-Haldane'o teorijos kliūtis ir neatitikimus. Įvairiose šalyse buvo pradėti atlikti hipotezės bandomieji tyrimai, iš kurių garsiausias yra klasikinis eksperimentas, kurį 1953 metais atliko amerikiečių mokslininkai Stanley Miller (1930-2007) ir Haroldas Urey (1893-1981).

Eksperimento esmė buvo laboratorijoje imituoti ankstyvosios Žemės sąlygas, kuriose galėjo vykti paprasčiausių organinių junginių sintezė. Prietaise cirkuliuojantis dujų mišinys savo sudėtimi buvo panašus į pirminę Žemės atmosferą. Prietaiso konstrukcija imitavo vulkaninį aktyvumą, o elektros iškrovos, praleistos per mišinį, sukūrė žaibo efektą.

Po savaitės mišinio cirkuliacijos sistemoje buvo pastebėtas dešimtosios anglies perėjimas prie organinių junginių, rasta aminorūgščių, cukrų, lipidų ir junginių prieš aminorūgštis. Pakartotiniai ir modifikuoti eksperimentai visiškai patvirtino abiogenezės galimybę imituotomis ankstyvosios Žemės sąlygomis. Vėlesniais metais buvo atlikti pakartotiniai eksperimentai kitose laboratorijose. Vandenilio sulfidas buvo įtrauktas į dujų mišinio sudėtį kaip galimas ugnikalnio išmetimo komponentas ir buvo atlikti kiti nedrastiški pakeitimai. Daugeliu atvejų organinių junginių sintezės eksperimentas buvo sėkmingas, nors bandymai eiti toliau ir gauti sudėtingesnius elementus, artėjančius prie gyvos ląstelės sudėties, buvo nesėkmingi.

RNR pasaulis

Iki XX amžiaus pabaigos daugelis mokslininkų, kurie nenustojo domėtis gyvybės atsiradimo Žemėje problema, tapo aišku, kad, nepaisant teorinių konstrukcijų harmonijos ir aiškaus eksperimentinio patvirtinimo, Oparino-Haldane'o teorija yra akivaizdi. , galbūt neįveikiami trūkumai. Pagrindinis iš jų buvo tai, kad neįmanoma paaiškinti, kaip protobiontuose atsiranda gyvam organizmui būdingų savybių - daugintis išsaugant paveldimus bruožus. Atrandant genetines ląstelių struktūras, nustačius DNR funkciją ir struktūrą, tobulėjant mikrobiologijai, atsirado naujas kandidatas į pirmykštės gyvybės molekulės vaidmenį.

Jie tapo ribonukleino rūgšties – RNR – molekule. Ši makromolekulė, kuri yra visų gyvų ląstelių dalis, yra nukleotidų grandinė – paprasčiausios organinės jungtys, susidedančios iš azoto atomų, monosacharido – ribozės ir fosfatų grupės. Būtent nukleotidų seka yra paveldimos informacijos kodas, o, pavyzdžiui, virusuose RNR atlieka tą vaidmenį, kurį DNR atlieka sudėtingose ​​ląstelių struktūrose.

Be to, mokslininkai atrado unikalų kai kurių RNR molekulių gebėjimą nutraukti kitas grandines ar suklijuoti atskirus RNR elementus, o kai kurios atlieka autokatalizatorių vaidmenį – tai yra, prisideda prie greito savaiminio dauginimosi. Dėl santykinai mažo RNR makromolekulės dydžio ir supaprastintos, palyginti su DNR, struktūros (į vieną grandinę) ribonukleino rūgštis tapo pagrindine kandidate į pagrindinio prebiologinių sistemų elemento vaidmenį.

Paskutinę naują teoriją apie gyvosios medžiagos kilmę planetoje 1986 m. suformulavo Walteris Gilbertas (g. 1932 m.), amerikiečių fizikas, mikrobiologas ir biochemikas. Ne visi ekspertai sutiko su tokiu požiūriu į gyvybės kilmę Žemėje. Trumpai vadinama „RNR pasauliu“, mūsų planetos prebiologinio pasaulio sandaros teorija negali atsakyti į paprastą klausimą, kaip atsirado pirmoji RNR molekulė su norimomis savybėmis, net jei ten buvo didžiulis kiekis „statybinės medžiagos“. nukleotidų forma ir kt.

PAH pasaulis

Atsakymą 2004 m. gegužę bandė rasti Simonas Nicholasas Plattsas, o 2006 m. – Pascalio Ehrenfreundo vadovaujama mokslininkų grupė. Poliaromatiniai angliavandeniliai buvo pasiūlyti kaip pradinė medžiaga katalizinių savybių turinčiai RNR.

PAH pasaulis buvo pagrįstas didele šių junginių gausa matomoje erdvėje (jų tikriausiai buvo jaunosios Žemės „pirminėje sriuboje“) ir žiedo formos sandaros ypatumais, prisidedančiais prie greito ryšio su azotu. bazės – pagrindiniai RNR komponentai. PAH teorija dar kartą kalba apie kai kurių panspermijos nuostatų aktualijas.

Unikali gyvybė unikalioje planetoje

Kol mokslininkai neturės galimybės grįžti 3 milijardus metų atgal, gyvybės mūsų planetoje atsiradimo paslaptis nebus atskleista – daugelis tų, kurie sprendė šią problemą, daro tokią išvadą. Pagrindinės gyvybės atsiradimo Žemėje sąvokos yra: abiogenezės teorija ir panspermijos teorija. Jie gali sutapti įvairiais būdais, tačiau greičiausiai negalės atsakyti: kaip didžiuliame kosmose atsirado stebėtinai tiksliai subalansuota Žemės ir jos palydovo Mėnulio sistema, kaip jame atsirado gyvybė ...

Sveiki, mieli tinklaraščio svetainės skaitytojai!Šiandienos straipsnyje norėčiau pakalbėti apie vieną iš gyvybės atsiradimo teorijų. Tai yra evoliucijos teorija, apie kurią Darvinas tiek daug kalbėjo. Čia galite pasiskaityti apie DNR, apie senovės fosilijas, apie kai kuriuos laboratorinius eksperimentus ir kt.

Dėl cheminių reakcijų, maždaug prieš 3800 milijonų metų, susidarė pirmasis sudėtingas junginys, galintis daugintis pats.

Vis dar lieka paslaptis gyvybės kilmė žemėje . Mokslininkai laikosi nuomonės, kad visos gyvybės formos buvo nuolatinio ir nenutrūkstamo vystymosi procese nuo tada, kai Charlesas Darwinas pirmą kartą aprašė šį procesą ir.

Su kiekviena sekančia karta pašalinamos silpnybės, o stiprybės patobulinamos ir atsiskleidžia naujos galimybės. Viena protėvių rūšis galėjo sukelti kelias gyvybės formas, po kurių ji arba rado savo nišą ekosistemoje, arba išmirė.

Sava niša ekosistemoje leido jiems išlikti ir išlaikyti pirminę formą, o šių rūšių palikuonys puikiai dera į kitas nišas.

Dėl to susidarė sudėtinga susijusių linijų sistema, kuri šiandien jungia visus Žemėje gyvenančius organizmus su jų jau išnykusiais protėviais. Šiandien fosilijų pavidalu buvo išsaugotos daugelio išnykusių rūšių senovės liekanos.

Fosilijų galima rasti nuosėdinėse uolienose. Šių fosilijų amžius nustatomas naudojant pažangius radioizotopų datavimo metodus.

Tai leido mokslininkams atkurti apytikslį gyvenimo vaizdąŽemė bet kokia - apytikslis, nes išliko tik nedidelė dalis visos nuolat egzistuojančios gyvūnų ir augalų pasaulio įvairovės liekanų.

Ir vis dėlto vienas dalykas aiškus iš rastų fosilijų: tarp išnykusių ir egzistuojančių organizmų egzistuoja šeimyninių ryšių sistema, primenanti medį, ir laikui bėgant ant šio medžio atsiranda vis daugiau šakų.

Daugelis šių šakų nuvysta ir žūva (pavyzdžiui, dinozaurai), o kitos šakos auga ir klesti. Jei atseksime bet kurią iš šių šakų iki pat pamatų, galų gale pasieksime vieną kamieną – visų kada nors gyvenusių organizmų pirmtaką, tai yra gyvybės kilmės šaltinį.

Pėdos uoloje.

Deja, tai padaryti nėra lengva. Šiuolaikiniais skaičiavimais, maždaug 4500 milijonų metų yra Žemės amžius. Manoma, kad seniausios fosilijos yra ne senesnės nei 590 milijonų metų, tai atitinka Kambro geologinio laikotarpio (kambro) pradžią.

Kambro uolienose rastos fosilijos apima įvairių gyvybės formų liekanas. Pavyzdžiui, tokie kaip: kilę iš savo primityvių protėvių, moliuskų ir kirminų.

Kitaip tariant, jie buvo kažkur evoliucijos medžio viduryje. Jų kilmė lieka neaiški, vadinamojoje prekambro epochoje, taip yra dėl to, kad šio laikotarpio uolienose neliko organinių liekanų.

Lengva paaiškinti to priežastį. Minkštakūniai organizmai nepalieka fosilijų, nes paprastai po mirties jie turi laiko visiškai suirti, kol aplinkiniai telkiniai virsta kieta uoliena.

Labiausiai tikėtina, kad dauguma organizmų, gyvenusių prekambro laikotarpiu, buvo per trapūs, kad paliktų aiškias nuosėdas. Šis laikotarpis sudaro 80% visos Žemės istorijos.

Bet tai visai nereiškia, kad jie nepaliko jokių pėdsakų. Du tyrinėtojai šeštojo dešimtmečio pradžioje pradėjo atidžiai tyrinėti uolienų formavimąsi krantuose Prisegti .

Šis uolienų sluoksnis, žinomas kaip silikatinis skalūnas, buvo 2000 milijonų metų senumo. Iš pirmo žvilgsnio juose nebuvo nieko organiško, tačiau mokslininkai, nepaisant to, nusprendė mikroskopu ištirti nedidelius žiedų pavyzdžius.

Nuostabus atradimas.

Jie atrado neabejotinų senovės gyvenimo ženklų. Tai buvo mažyčių organizmų liekanos, primenančios mikroskopines vienaląsčius, gyvuojančius iki šiol, bakterijas ir dumblius.

Šie trapūs organizmai buvo stebuklingai impregnuoti stikliniu silicio dioksidu, kuris sukietėjo ir pavirto į silicio sluoksnį, kuriame šie organizmai buvo išsaugoti kaip musės gintare. Paaiškėjo, kad šie smalsūs balti žiedai uolienoje yra išgraužtos šių organizmų kolonijų liekanos.

Šis radinys, kuriame buvo egzempliorių organinės liekanos, buvo apreiškimas. Uolienų tyrimus atnaujino viso pasaulio mokslininkai. Ištyrus tas uolienas, kurias anksčiau laikė be fosilijų, jų laukė nuostabus atlygis.

Vakarinėje Australijos dalyje buvo aptikta iki šiol seniausia gyvybės forma – apie 3500 milijonų metų. Tačiau seniausių mums žinomų uolienų – Amitsok gneisų Grenlandijos pietvakariuose, kurių amžius 3800 milijonų metų, tyrimas lauktų rezultatų nedavė.

Jokių stebuklų.

Tai, kad rasti primityvūs palaikai primena šiuolaikinius ir, biologai neranda nieko stebėtino. Tokie vienaląsčiai organizmai visada buvo laikomi paprasčiausiomis gyvybės formomis, ir natūralu, kad tai yra primityviausios jos formos.

Vienaląsčių gyvybės formų egzistavimo būdą nesunku išsiaiškinti dėl jų paprastumo. Biologai, užuot tyrinėję raumenų ir organų funkcionavimo mechanizmą, tiria, kaip pradinės cheminės medžiagos virsta gyvybės „plytomis“ – cukrumi, riebalais ir baltymais.

Paprasta ląstelė.

Šios studijos ypač svarbios norint įminti gyvybės atsiradimo paslaptį. Kadangi turėjo įvykti kita transformacija, žymėjusi viso proceso pradžią – nuo ​​neorganinių gyvųjų medžiagų iki gyvos medžiagos.

Pati bakterija yra maitinanti pirmuonių ląstelė; tai skysčiu užpildytas, želatininis apvalkalas, kuris paprastas chemines medžiagas – azotą, anglį, deguonį ir vandenilį paverčia sudėtingais organiniais junginiais: angliavandeniais, kurie suteikia energijos (cukraus) ir augimui būtinus baltymus.

DNR struktūra.

Dezoksiribonukleorūgštis (DNR) yra organinė medžiaga, kuri galiausiai kontroliuoja šiuos procesus. Be to, DNR turi dar vieną svarbią savybę: ji gali daugintis pati.

Kiekviena DNR molekulė primena spiralinius laiptus, kuriuose atomų grandinės sudaro šonus su trumpikliais („laipteliais“), išdėstytais skirtingais intervalais.

Jei reikia, visa molekulė gali išsišakoti, o tilteliai atsiskiria viduryje. Spiralei suskilus, sutrumpėję „laipteliai“ pritraukia kitas medžiagas, kurias sujungus susidaro trūkstamos „kopėčių“ pusės – taip iš vienos gaunamos dvi spiralės.

Ši paprasta technika yra gyvenimo esmė. Vienaląstis organizmas jo dėka auga ir dauginasi, per vidurį skyla ir tai darydamas kopijuoja savo vidinį cheminį procesą.

Sudėtingesnėse gyvybės formose besidauginančios ląstelės sudaro daugialąstes struktūras, kurių kiekviena yra tik itin sudėtingo proceso dalis. Genetinis kodas kontroliuoja visą procesą.Šis kodas yra įdėtas į DNR molekulę ir skiriasi skirtingomis rūšimis ir individais.

DNR funkcijos.

Mechanizmai – tai visi gyvybės procesai (gėrimas, valgymas, atliekų pašalinimas iš organizmo), kurie padeda užtikrinti DNR veiklą.

DNR yra labai sudėtinga molekulė, kuo sudėtingesnė gyvybės forma, tuo sudėtingesnė jos DNR.. Paprasčiausios DNR struktūra susideda iš tūkstančio atomų, šie atomai sugrupuoti į nukleotidus – tai fosfatų, cukrų ir azoto bazių junginiai.

Kiekvienas nukleotidas taip pat yra gana sudėtinga struktūra. Ir tai taip pat taikoma kitoms organinėms molekulėms, tokioms kaip angliavandeniai ir baltymai. Baltymai susideda iš aminorūgščių grandinių (kurių yra tik 20 skirtingų tipų), išsidėsčiusių tam tikra seka.

Paprasta grandinė gali turėti 100 grandžių, o sudėtinga grandinė gali turėti kelis tūkstančius grandžių. Visą struktūrą lemia konkretaus organizmo genetinis kodas.

Paprasčiausioje bakterijų ląstelėje yra DNR, angliavandenių ir baltymų, be kurių ji negali funkcionuoti. Iš šiandien žinomų gyvybės formų šios ląstelės yra pati primityviausia forma.

Iš to galime daryti išvadą, kad jie atsirado iš negyvų struktūrų, kurios susintetino šiuos esminius gyvybės elementus, kol dar nebuvo suradę jiems organinės paskirties.

"Pirminis sultinys".

Niekas nežino, koks buvo mūsų pasaulis prieš 3800 milijonų metų. 20-aisiais mokslininkai Haldane'as ir Oparinas pateikė teoriją, pagal kurią tais tolimais laikais Žemėje beveik visiškai trūko deguonies ir ją sudarė vandenilis, amoniakas, vanduo, metanas, anglies monoksidas ir daugybė kitų medžiagų. .

Jie manė, kad karštas vanduo dengia didžiąją dalį Žemės paviršiaus, o šio vandens virimą palaikė magma, išsilydžiusi uoliena, esanti po plonu vandenynu.

Pagal jų hipotezę, dėl tokio karšto vandens ir dujų mišinio gali susidaryti vadinamasis „pirminis sultinys“, kuriame gausu gyvybės sintezei reikalingų cheminių elementų.

Pradėta reakcija galėjo būti vulkaninis aktyvumas, elektrinis žaibas arba intensyvi ultravioletinė spinduliuotė, sklindanti per ploną atmosferos sluoksnį. Amerikiečių mokslininkas Stanley Milleris 1953 metais eksperimentiškai išbandė šią teoriją.

Stanley Milleris sukūrė pirmykščio pasaulio modelį, kurį sudarė dvi kolbos ir stikliniai vamzdeliai. Vienoje iš šių kolbų buvo tirpalas, kurio sudėtis teoriškai atitiko jūros vandenį. Jis užpildė erdvę virš skysčio dujų mišiniu.

Šis dujų mišinys teoriškai taip pat atitiko siūlomą atmosferą. Ši kolba vamzdeliu buvo sujungta su kita kolba, kurioje buvo du elektrodai kibirkštys sukurti – miniatiūrinis žaibo modelis.

Kitas vamzdelis išėjo iš kibirkšties kameros, šis vamzdis vedė į pirmąją kolbą per U formos kondensatorių.

Kai Milleris kaitino mišinį apatinėje kolboje, jis užvirė ir virto dujomis, tada su kibirkštimi pateko į kamerą, o po to kondensavosi ir vėl įstiklino į apatinę kolbą. Šis procesas buvo vykdomas nepertraukiamai savaitę, o tada skystis buvo išpumpuojamas analizei.

Rezultatai buvo teigiami. Gautame mišinyje buvo trys aminorūgštys – junginiai, iš kurių susidaro baltymai. Šią idėją perėmė daugelis tyrinėtojų. Jie atliko tokius eksperimentus, o rezultatas buvo dar daugiau aminorūgščių ir net paprastų nukleotidų, DNR statybinių blokų.

Nuostabūs rezultatai.

Šių eksperimentų rezultatai laikomi įtikinamais ir leidžia manyti, kad visas baltymas (ir ne tik jis) gali būti susintetintas per kelis milijardus metų. Manoma, kad DNR taip pat galėjo būti sukurta kartu su tūkstančiais tvarkingai išdėstytų atomų.

Atsiradęs jis galėjo daugintis, sukurti savo baltymus ir kitas sudėtingas organines medžiagas ir išsivystyti į funkcinę, savaime besidauginančią gyvybės formą, tokią kaip bakterinė ląstelė.

Kažkas gali nutikti, tačiau matematinė tikimybė sukurti tokią sudėtingą medžiagą kaip DNR ar baltymas yra be galo maža „pirminėje sriuboje“, dėl atsitiktinio cheminių elementų derinio.

Šią tikimybę galima parodyti naudojant beždžionės su rašomąja mašinėle pavyzdį. Pavyzdžiui, jei beždžionei duosite pakankamai popieriaus ir leisite jai rašyti atsitiktinai keletą metų, ji sugebės atkurti kai kuriuos žodžius, tačiau tikimybė sukurti literatūros šedevrą yra beveik nulinė. Pagal šį pavyzdį aminorūgštį galima palyginti su žodžiu, tačiau DNR neabejotinai yra šedevras.

Šiandien šią teoriją pripažįsta daugelis mokslininkų, kurie ir toliau ieško mechanizmų, kurie palengvintų aminorūgščių jungimąsi į baltymus be DNR kontrolės.

Jei toks mechanizmas bus rastas, žmonija žengs svarbų žingsnį, kad suprastų DNR susidarymo paslaptį ir dėl to išsiaiškintų gyvybės Žemėje kilmę.

Tai straipsnis apie evoliucinę gyvybės atsiradimo teoriją, kuri, žinoma, dar nėra iki galo užpildyta ir dėl kurios galima daug ginčytis, bet mes to nedarysime. 😉

Gyvybės kilmė yra didžiulė mokslinė problema. Per pastaruosius 10 metų buvo gauta daug naujų duomenų ir tyrimų. Iki šiol vis dar yra neišspręstų klausimų, tačiau bendras vaizdas, kaip gyvybė galėjo atsirasti iš negyvos materijos, labai greitai aiškėja. Tačiau, kaip žinote, moksle kiekvienas atsakymas sukelia 10 naujų klausimų.

Laipsniško evoliucijos nuo neorganinių junginių iki pirmųjų organizmų modeliai šiandien yra gerai išvystyti. Tačiau šio numerio istorija siekia garsųjį autorių .

Anglų gamtininkas ir tyrinėtojas savo moksliniuose darbuose apie tai nieko nerašė ir rimtai nenagrinėjo gyvybės atsiradimo teorijų ir hipotezių. Ši tema buvo už XIX amžiaus mokslo supratimo ribų. Charlesas kalbėjo tik apie tai, kaip visa biologinių formų įvairovė, kurią matome, atsirado iš pirmųjų jau egzistuojančių gyvų organizmų.

Tik iš jo laiškų geriausiam draugui žinome, kad Darvinas bandė mąstyti šia tema, bet, žinoma, tokiu žinių lygiu jis negalėjo nieko konkrečiai numanyti, išskyrus pačias bendriausias idėjas, kurias kažkaip galėjo padaryti iš neorganinės chemijos. , amonio druskų, fosforo naudojant elektros energiją mažame šiltame tvenkinyje gimsta organinės medžiagos.

Tačiau reikia pastebėti, kad ir šiame laiške jis daug ką atspėjo labai tiksliai. Pavyzdžiui, chemikai atrado patikimą abiogeninės nukleotidų, iš kurių gaminama RNR, sintezės būdą. Paaiškėjo, kad šie nukleotidai gali būti spontaniškai susintetinti sąlygomis, panašiomis į mažo šilto rezervuaro sąlygas.

Yra daugybė versijų apie visos gyvybės Žemėje kilmę. Daugelį jų sugalvojo sąmokslo teoretikai ir pseudomokslininkai. Tačiau vis tiek didžioji dalis teorijų yra pagrįstos tikrais faktais ir tyrimais.

Pagrindinės gyvybės kilmės teorijos:

- kreacionizmas;

- panspermija;

— pastovios būsenos teorija;

- spontaniška generacija;

- biocheminė evoliucija.

Kreacionistinė hipotezė laikytis žmonių, kurie tiki, kad gyvybę sukūrė kūrėjas, Dievas, visuotinis protas. Ji neturi įrodymų, ir tai propaguoja ne mokslininkai, o žurnalistai, teologai ir teologai. Prie jų prisijungia ir žmonės, norintys papildomai užsidirbti per apgaulę.

Tie patys kreacionistai ir toliau įrodinėja, kad žmonių kilmės klausimas slypi paslaptyje, nes archeologai negali rasti trūkstamos grandies, tai yra, pereinamojo laikotarpio nuo senovės Kromanjono žmogaus iki šiuolaikinio Homo sapiens. Itin svarbūs straipsniai, kuriuos reikia suprasti:

» 100% Žmogaus kilmė: teorijos ir hipotezės

Pastovios būsenos teorija slypi tame, kad gyvieji kartu su visata ir, atitinkamai, visu pasauliu, egzistavo ir egzistuos visada, nepriklausomai nuo laiko. Be to, visatos dariniai, kūnai ir dariniai, tokie kaip žvaigždės, planetų sistemos, gyvi organizmai, yra riboti laike: jie gimsta ir miršta.

Šiuo metu ši hipotezė turi tik istorinę reikšmę ir ilgą laiką nebuvo svarstoma mokslo sluoksniuose, nes šiuolaikinis mokslas ją paneigė esminiu momentu: Visata atsirado dėl Didžiojo sprogimo ir vėlesnio jo plėtimosi. Svarbus straipsnis šia tema paprasta ir suprantama kalba: 100% Visatos kilmė ir evoliucija.

Panspermijos teorija moksliškesnis. Daroma prielaida, kad gyvi organizmai į mūsų planetą atnešė kosminius kūnus kaip meteoritus ar kometas. Kai kurie ypač svajingi šalininkai įsitikinę, kad NSO ir ateiviai tai darė sąmoningai, siekdami savo tikslų.

Mūsų Saulės sistemoje tikimybė rasti gyvų organizmų kur nors kitur yra itin maža, tačiau gyvybė pas mus galėtų atskristi iš kitos žvaigždžių sistemos. Astronominiai duomenys rodo, kad pagal meteoritų, meteorų ir kometų biocheminę sudėtį juose dažnai galima rasti organinių junginių, tokių kaip aminorūgštys. Būtent jie galėjo tapti sėklomis, kai kosminis kūnas liečiasi su Žeme, lygiai taip pat, kaip kiaulpienių sėklos išsibarsto šimtus metrų.

Pagrindinė atsvara panspermistų tvirtinimams yra logiškas klausimas, iš kur atsirado gyvybė kitose planetose, iš kurių išskrido tas pats asteroidas ar kometa. Taigi pansperminė gyvų organizmų svetimos kilmės hipotezė gali tik papildyti pagrindinę versiją – biocheminę.

Abiogenezės teorija per biocheminius evoliucijos tyrimus ir sėkmingai įrodo organinių struktūrų susidarymą iš neorganinių medžiagų, ir už organizmo ribų bei nenaudojant specialių fermentų.

Paprasčiausių organinių junginių sintezė iš neorganinių medžiagų gali vykti pačiomis įvairiausiomis gamtinėmis sąlygomis: planetoje arba erdvėje (pavyzdžiui, protoplanetiniame diske – proplide). 1953 m. buvo atliktas garsusis klasikinis Miller-Urey eksperimentas, įrodantis, kad tokių organinių medžiagų kaip aminorūgštys gali atsirasti įvairių dujų mišinyje, kuris imituotų planetos atmosferos sudėtį.

Gamtoje laikui bėgant jis susiformavo ir įgavo galimybę (beje, šiandien jo sintezė žmogui yra labai sunki). Bet tai yra pagrindinė plyta, ir atsakymas į gyvybės Žemėje kilmės klausimą slypi būtent joje.

Dabar visiškai žinoma, kaip atsirado dezoksiribonukleino rūgšties molekulė. Iš pradžių biologinės būtybės buvo pagrįstos kita panašia molekule, vadinama RNR. Ilgą laiką egzistavo kitas gyvas pasaulis, kuriame organizmai turėjo paveldimą informaciją ribonukleino rūgšties molekulės pavidalu, kuri veikė kaip baltymai. Ši molekulė gali saugoti paveldimą informaciją, tokią kaip DNR, ir atlikti aktyvų darbą kaip baltymai.

Šiuolaikinėse ląstelėse šios funkcijos yra atskirtos – DNR saugo paveldimą informaciją, baltymai atlieka darbą, o RNR atlieka savotiško tarpininko vaidmenį tarp jų. Pirmuosiuose senovės organizmuose buvo tik RNR, kuri pati susidorojo su abiem užduotimis.

Įdomus visų gyvų daiktų kilmės klausimo dėsningumas slypi tame, kad per pastaruosius kelerius metus pasirodė dešimtys naujų mokslinių straipsnių, kurie kuo labiau priartina paslaptį, o jokių kitų gyvybės kilmės teorijų ir hipotezių. išskyrus abiogeninius, šiuo metu reikalingi.

Gyvybės Žemėje istorija slepia daug paslapčių. Ar jie kada nors bus atskleisti, parodys ateities mokslo raida.

Mes apsiribojame kultūriniu ir istoriniu visų hipotezių dėl gyvybės atsiradimo Žemėje svarstymu. Gamtos mokslo koncepcijos rėmuose ypatingą dėmesį skirsime konstruktyviems-teoriniams biocheminės evoliucijos teorijos modeliams.

Kadangi biologinis laikas – amžius turi „laiko strėlę“, nukreiptą iš praeities į ateitį ir apibūdinamas triada: gimimas – senėjimas – mirtis, tai evoliucinė idėja iškilo jau mitologijoje ir susiformavo senovės gamtos filosofijoje m. spontaniškos kartos teorija gyvybė iš negyvos materijos, tuo tarpu buvo daroma prielaida, kad ji yra daugkartinė, remiantis naiviu transformizmu, atsitiktiniu atskirų organų deriniu (Empedoklis, 495–435 m. pr. Kr.), staigi rūšių transformacija (Anaksimenas, 384–322 m. pr. Kr.). Aristotelis (384–322 m. pr. Kr.) spontaniškos gyvybės kartos teoriją įformino į laipsniško gyvųjų formų vystymosi teoriją (nuo paprastos iki sudėtingos), kuri viduramžiais susikerta su kreacionistinė teorija.

kreacionizmas(kūrimas, kūryba) – yra tezė apie dieviškąjį pasaulio ir žmogaus sukūrimą. Pagal šią teoriją gyvybė yra antgamtinių praeities įvykių rezultatas. Daugelis mąstymo estetikos mokslininkų iš tikrųjų derina evoliucinę idėją su kreacionizmu. Mums atrodo, kad XX amžiaus rusų filosofo Merabo Mamardašvili mąstymo estetika veda į sakralinio ir pasaulietinio mąstymo sankirtą „susitikimo taške, kuriame galvojome mintis, kurios neįmanoma turėti su valia ar minties troškimas, atrodo pagrįstas. Ji galvoja ar ne. Ir jei mes apie tai pagalvosime, jei būsime šioje susikirtimo vietoje surinktos būties pilnatvėje, ji mūsų nepraeis. Tada mes esame verti šios minties, arba, kitaip tariant, verti dovanos. Dovana išplaukia ne iš mūsų nuopelnų, mes jos verti tik tada, kai tai atsitinka mums, ir tai yra kelias lanku, o ne horizontaliai, nes esame susieti ir susilieję su aukštesne, antsąmone.

XVII amžiuje buvo biogenezės teorija, kuris susiveda į teiginį, kad gyvybė gali atsirasti tik iš ankstesnio gyvenimo, t. y. „gyvieji iš gyvųjų“. Jį suformavo italų gydytojas ir biologas F. Redi ir literatūroje žinomas kaip „Redi principas“. Prancūzų biologas Louisas Pasteuras 1862 m. įtikinamais eksperimentais įrodė, kad šiuolaikinėmis sąlygomis neįmanoma spontaniškai susikurti paprasčiausius organizmus ir patvirtino principą „viskas gyva iš gyvų dalykų“. Šiuolaikinės mikrobiologijos ir imunologijos pradininko L. Pasteur mąstymo estetika aiškiai susikerta su kreacionizmu tokiu teiginiu: „Kuo daugiau tyrinėju gamtą, tuo labiau sustoju pagarbiai nustebęs prieš Kūrėjo darbus. Dirbdamas laboratorijoje meldžiuosi“.

Evoliucinių idėjų papildomumo su kreacionizmu principas būdingas ir J.B. raidos principui. Lamarkas (1744-1829), kuris postulavo tokias nuostatas: organizmai yra kintantys; rūšys (ir kitos taksonominės kategorijos) yra sąlyginės ir palaipsniui transformuojamos į naujas rūšis; bendra organizmų istorinių pokyčių tendencija – laipsniškas jų organizavimo tobulėjimas (gradacija), kurio varomoji jėga – pirminis (Kūrėjo nustatytas) gamtos pažangos troškimas. Lamarkizmui būdingi du vienas kitą papildantys bruožai: teleologizmas – kaip organizmams būdingas tobulėjimo troškimas, organizmocentrizmas – organizmo, kaip elementarios evoliucijos vieneto, pripažinimas.

Charlesas Darwinas (1809 - 1882), apibendrindamas individualias evoliucijos idėjas, sukūrė nuoseklią, išsamią evoliucijos teoriją. Evoliucijos varomosiomis jėgomis jis laikė paveldimą kintamumą ir natūralią atranką, o elementariu evoliucijos vienetu – kiekvienos rūšies organizmą, t.y., faktiškai atskirus individus. Iš išgyvenusių individų gimsta kita karta, todėl „laimingi“ teigiami pokyčiai perduodami kitoms kartoms. Labai dažnai Čarlzo Darvino natūralios atrankos teorija prieštarauja kreacionizmui. Tačiau atsigręžkime į Charleso Darwino mąstymo estetiką: „Pasaulis remiasi šablonais ir savo apraiškose pasirodo kaip proto produktas – tai jo Kūrėjo nuoroda“.

„Dievas, iš tikrųjų turimas už mašiną, leidžia jums peršokti bedugnę tarp gyvųjų ir mirusiųjų, gamtos ir dvasios, išlaikant bedugnę.“ Dievas (Kūrėjas) yra sudėtinga, kūrybinga mūsų proto konstrukcija, parodanti gebėjimą civilizuojant žmoniją mąstyti abstrakčiai. Viduramžiais kreacionizmo teorija formuojasi išpažintinėse filosofinėse teologijose ir religijose, kurios remiasi teze: „Dievas pažįstamas tik per tikėjimą“, tuo religija atskyrė tikėjimą dieviškuoju pasaulio sutvėrimu nuo mokslo, t.y. mokslinis pasaulio pažinimo metodas, pagrįstas empirinių ir teorinių metodų visuma. Tuo pačiu metu gėris ir blogis gauna šventą sankciją religijoje, o žmogus randa vidinę ramybę ir šviesą darbui mūsų netobulame pasaulyje. Tai aiškiausiai išreiškiama toliau pateiktame M.V. mokyme. Lomonosovas: „Matematikas nėra protingas, jei nori išmatuoti dieviškąją valią kompasu. Toks yra teologijos mokytojas, jei mano, kad iš Psalmės galima pasimokyti astronomijos ir chemijos.

Jie bandė paaiškinti gyvybės atsiradimą Žemėje, pristatydami ją iš kitų kosminių pasaulių. 1865 metais vokiečių gydytojas G. Richteris iškėlė kosmozoanų (kosminių užuomazgų) hipotezę, pagal kurią gyvybė yra amžina ir pasaulio erdvėje gyvenantys mikrobai gali būti perkeliami iš vienos planetos į kitą. iškilo pastovios būsenos teorija, pagal kurią gyvybė egzistavo visada, tam tikru mastu paremta „Redi principu“. Šią hipotezę palaikė daugelis XIX amžiaus mokslininkų – W. Thompsonas, G. Helmholtzas ir kt. Tam tikru mastu mūsų didysis mokslininkas V.I. Vernadskis, kuris tikėjo, kad gyvybė Žemėje atsirado kartu su Žemės atsiradimu.

Richterio modelio pastovios būsenos teorija kertasi su panspermijos teorija, kurį 1907 metais iškėlė garsus švedų gamtininkas S. Arrhenius: „Visatoje visada yra gyvybės užuomazgų, kurios, spaudžiamos šviesos spindulių, juda kosminėje erdvėje; patekę į planetos traukos sferą, jie apsigyvena jos paviršiuje ir padeda šioje planetoje gyvybės pradžią. Struktūriškai – teorines panspermijos galimybes patvirtina daugybė eksperimentų: organinių junginių pėdsakų aptikimas meteoritinėse ir kometinėse medžiagose, aminorūgščių pirmtakų Mėnulio dirvožemyje, mikroorganizmų pėdsakų, kaip spėjama, Marso kilmės meteorite. Akivaizdu, kad šie XX amžiaus antrosios pusės atradimai bus išplėsti žmogui tyrinėjant kosminę erdvę.

Tačiau gamtos mokslų pasaulinės evoliucijos principo rėmuose pastovios būsenos teorija nėra produktyvi, o panspermijos teorija taip pat nesiūlo jokio mechanizmo, paaiškinančio pirminę gyvybės kilmę; ji tiesiog perkelia gyvybės atsiradimo problemą į kurią nors kitą visatos vietą.

Taigi evoliucinių „laiko strėlių“ rėmuose, remiantis papildomumo principu, išlieka dvi viena kitą paneigiančios ir galbūt viena kitą papildančios, bent jau mąstymo estetikoje – kreacionizmo teorija ir biocheminės evoliucijos teorija. Mūsų nuomone, šių teorijų sankirtoje tiek tikėjimas religiniu fanatizmu, tiek mokslinis absoliutizmas atrodo nepateisinamas. Mums atrodo, kad „religinio tikėjimo aukštesniuoju, antsąmonės ir susižavėjimo“ gamtos harmonija Žemėje ir Kosmose jausmas bei įsitikinimas, kad „koncepciniame fonde (kaip ir genofonde) Žemė“ visi elementai yra reikšmingi ir svarbūs yra ne tik dvasinės, bet ir materialinės žmogaus civilizacijos kultūros pagrindas.

XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje suformuluotas antropinis principas pasisako už tai, kad gyvybės atsiradimo ir vystymosi procesas nėra atsitiktinis. Jo esmė slypi tame, kad net nedidelis bet kurios pagrindinės konstantos vertės nukrypimas lemia tai, kad Visatoje neįmanoma atsirasti labai tvarkingų struktūrų. Pavyzdžiui, Plancko konstantos padidėjimas 10 % neleidžia protonui susijungti su neutronu, tai yra, nukleosintezė tampa neįmanoma. Planko konstantai sumažėjus 10 %, susidarytų stabilus 2 He branduolys, dėl kurio pradiniame Visatos plėtimosi etape išdegtų visas vandenilis arba vėlesniuose etapuose suirtų žvaigždės. Mokslas susidūrė su didele grupe faktų, kurių atskiras svarstymas sukuria nepaaiškinamų sutapimų, besiribojančių su stebuklu, įspūdį. (daugiau informacijos: Barron J.D., Tipler F.J. The antropic cosmological Princips, Oxford, 2-nd., ed., 1986). Anot fiziko J. Wheelerio: „Gyvybę teikiantis veiksnys yra viso mechanizmo centre ir konstruoja pasaulį“.

Tuo pačiu metu konstruktyvūs-teoriniai biocheminės evoliucijos modeliai remiasi hipoteze, kad gyvybė atsirado dėl procesų, kurie paklūsta cheminiams ir fiziniams dėsniams. Taigi, pagrįstai ar ne, fizikos ir chemijos dėsnius pastatome į „viso mechanizmo, kuris kuria pasaulį“ centrą.

Pirmieji trys etapai priskiriami cheminės evoliucijos laikotarpiui, ketvirtoji prasideda biologinė evoliucija. Cheminės evoliucijos samprata buvo patvirtinta daugybe eksperimentų. Šio darbo pradžią 1953 m. padėjo S. Milleris ir G. Ury, kurie, veikiami metano ir vandens garų dujų mišinio kibirkštinio krūvio, gavo mažų organinių molekulių rinkinį, pirmą kartą parodydami Abiogeninės organinių junginių sintezės galimybė sistemose, kurios imituoja tariamą pirminės žemės atmosferos sudėtį.

Sudėtingi cheminės evoliucijos procesai, vedantys į biocheminę ir biologinę evoliuciją, gali būti išreikšti paprasta seka: atomai
paprastos molekulės
sudėtingos makromolekulės ir ultramolekulinės sistemos (probiontai)

vienaląsčiai organizmai.

Pirmosios ląstelės laikomos visų gyvų augalų, gyvūnų, bakterijų organizmų prototipu.

Tačiau šioje fizinėje ir cheminėje visų gyvų būtybių konstrukcijoje natūraliai yra antropinis principas, t.y. tikėjimas gyvybės atsiradimo ir vystymosi Žemėje proceso neatsitiktiniu pobūdžiu. Be to, nepašalinama galimybė, kad sausumos materijos biocheminės evoliucijos teorija susikirs su panspermijos teorija. Pati biocheminės evoliucijos teorija įgavo mokslinį teorinės modelių konstravimo pobūdį, kurį eksperimentiškai patvirtino geochronologinė Žemės istorija tik XX amžiuje po to, kai buvo atrastas materijos biologinio lygio molekulinis genetinis lygis ir susiformavus evoliuciniam. chemija.

Biocheminės evoliucijos teorija remiasi abiogenezės samprata – gyvojoje gamtoje paplitusių organinių junginių susidarymu už kūno ribų, nedalyvaujant fermentams.

Visos daugybė hipotezių, iškeltų XX amžiaus 60–80-aisiais, turėjo aiškiai išreikštą prieštaravimą protobiologinės sistemos, ty priešląstelinio protėvio, savybių klausimu. Problema buvo ta, kad tarp cheminės materijos formos, kuri dar nėra gyvybė, ir biologinės materijos formos, kuri jau yra gyvybė, yra prebiotinė struktūra, susijusi su perėjimu nuo fizikinės ir cheminės evoliucijos prie biologinės. Reikėjo rasti kokią nors priešląstelinę struktūrą, kuri galėtų vystytis, kad ji būtų veikiama genetinių transformacijų ir natūralios atrankos. Dėl to buvo nustatytos dvi hipotezės – koacervantinė ir genetinė.

Koacervantinės hipotezės pagrindas yra tvirtinimas, kad pradinės biogenezės stadijos buvo susijusios su baltymų struktūrų susidarymu iš „pirminio vandenyno“ dėl koacervacijos – spontaniško polimerų vandeninio tirpalo atskyrimo į skirtingos koncentracijos fazes. Pagrindines šios hipotezės nuostatas pirmą kartą suformulavo A. I. Oparinas 1924 m. (žr.: Oparin A. I. Gyvenimas, jo prigimtis, kilmė ir raida. M., 1968). Pasirinkimas kaip pagrindinė priežastis, dėl kurios koacervantai pagerėjo pirminėmis gyvomis būtybėmis, yra svarbiausia Oparino hipotezės nuostata.

Koacervantinės hipotezės rėmuose atsirado metodologinis principas, vadinamas holobiozinis, t.y. ląstelinio tipo struktūrų, turinčių elementų metabolizmo, įskaitant fermentinę katalizę, pranašumą.

Tačiau jei pasikliaujame pusiausvyros termodinamika, tai gyvų būtybių molekulės neatsiranda savaime, joms susidaryti reikalingas kompleksinis nuolatinio ir koordinuoto „šildytuvo“ ir „šaldytuvo“ veikimo mechanizmas pagal antrąjį termodinamikos dėsnį. Tikimybė, kad baltymų molekulė, susidedanti iš 20 rūšių aminorūgščių, atsitiktinai susiformuos pagal tam tikrą modelį.

Skaičius vardiklyje yra per didelis, kad jį suvoktų protas. „Tikimybė, anot astronomo Freudo Hoyle'o, yra akivaizdžiai maža, tokia maža, kad būtų neįsivaizduojama, net jei visa visata sudarytų iš ekologiškos sriubos. Tačiau jei pereisime prie nepusiausvyros termodinamikos, tada spinduliuotės entropija S rad. daug daugiau nei materijos entropija S reali. (S izl >> S real.), tada tvarkingų struktūrų susidarymo tikimybė nuo kristalų iki baltymų ir nukleorūgščių smarkiai padidėja.

Tačiau už tai vargu ar pakanka natūralios atrankos, kuria siekiama išvalyti populiacijos genofondą nuo „defektuotų“ genų, modifikacija vyksta tik esamos genetinės medžiagos rėmuose, kaip adaptyvi reakcija į aplinkos pokyčius.

Iškyla į pirmą planą genetinė hipotezė, pagal kurią nukleorūgštys pirmiausia atsirado kaip baltymų sintezės matricos pagrindas. Pirmą kartą šią hipotezę 1929 metais iškėlė amerikiečių genetikas G. Meller.

Genetinės hipotezės rėmuose atsirado metodologinis principas, vadinamas genobiozė, teigdamas molekulinės sistemos, turinčios genetinio kodo savybes, atsiradimo pirmenybę dėl biocheminės evoliucijos.

Į natūralią atranką buvo įtraukta mintis apie diskretišką genetinių savybių padalijimą, tam tikru mastu remiantis pagrindine kvantinės mechanikos pozicija: „Viskas: medžiaga, energija, dalelių kvantinės charakteristikos – yra diskretūs dydžiai, ir nė vienas iš jų negali. būti matuojamas jo nekeičiant“. Genetinė hipotezė susieja biocheminės evoliucijos teoriją su pasauliniu evoliucionizmu, o gyvybės atsiradimo Žemėje teorija siejama su tikėjimu „superracionalaus, superracionalaus“ teleologizmo egzistavimu – kaip troškimu tobulėti, būdingu visai Visatai iki „protingo stebėtojo“ sukūrimo. .

Genetinė koncepcija dabar yra plačiai priimta dėl atradimų, padarytų devintajame dešimtmetyje. Eksperimentiškai įrodyta, kad paprastas nukleorūgštis galima replikuoti be fermentų. Nukleino rūgščių gebėjimas tarnauti kaip šablonai formuojant papildomas grandines yra įtikinamiausias argumentas už pagrindinio vaidmens paveldimo mechanizmo biogenezės procese koncepciją ir, atitinkamai, už genetinę hipotezę. gyvybės kilmė.

Devintojo dešimtmečio pradžioje tapo aišku, kad tik ribonukleino rūgštis (RNR) gali būti pirminė nukleorūgštis.

Kitaip tariant, tai buvo RNR molekulė, kuri galėjo sudaryti ikiląstelinio protėvio makromolekulinį substratą. Lemiamas atradimas dėl RNR molekulės vaidmens gyvybės atsiradime yra toks. Pirma, tai yra RNR gebėjimo savarankiškai daugintis, kai nėra baltymų fermentų, nustatymas. Antra, nustatant faktą, kad viena iš mažų RNR molekulių (ribozinas) pati atlieka fermento funkcijas. Galiausiai, trečia, buvo nustatyta, kad RNR turi autokatalizinių savybių.

Taigi galima manyti, kad senovės RNR apjungė abi funkcijas: katalizinę ir informacinę-genetinę, o tai suteikė galimybę savarankiškai daugintis stambiamolekuliniam objektui. Kitaip tariant, jis atitiko visus evoliucijos mechanizmo reikalavimus derinant natūralios atrankos teoriją su paveldimu (genetiniu) diskrečiu požymių (alelinių genų) padalijimu ir su nealelinių genų susiejimo teorija. Tai prisidėjo prie vėlesnės RNR pagrįstos makromolekulinės sistemos evoliucijos į efektyvesnę DNR pagrindu veikiančią makromolekulinę sistemą baltymų sintezės požiūriu. Tokios evoliucijos procese daugeliu atvejų buvo atskirtos informacinės-genetinės ir katalizinės funkcijos. Ypač pabrėžtinas reikšmingas tiek nukleino, tiek baltymų molekulių „dešinės-kairės“ asimetrijos vaidmuo, kurio kilmė turi daug hipotezių ir kol kas eksperimentiškai nepatvirtinta. Gali būti, kad tokios disimetrijos atsiradimas turėjo tokias pat gilias pasekmes gyvybės atsiradimui, kaip ir bariono-antibariono dissimetrijos atsiradimas Visatos evoliucijai.

Problema taip pat yra yra veiksmo laikas ir vieta- Žemė maždaug prieš 4,5 milijardo metų- unikali biocheminės evoliucijos arena. Arba šis procesas vyko ir vyksta spontaniškai ir tuo pačiu „superracionalaus, superracionalaus“ teleologizmo pagrindu įvairiose kosmoso vietose, o Žemė tik teikė palankias sąlygas gyvybei vystytis. jau iškilo.

Pereinant į ontogenetinį (organizmo) gyvosios gamtos lygmenį, nuo 1940 m. ląstelė, gyvybės augalas, buvo laikoma gyvo organizmo struktūrine ypatybe. Kitaip tariant, Ląstelė pripažįstama žemiausiu gyvosios gamtos objektu arba kaip savarankiškas vienaląstis organizmas, arba kaip savarankiška daugialąsčio organizmo dalis. Ikiląstelinės gyvybės formos – virusai – užima tarpinę vietą tarp gyvųjų ir negyvųjų.

Tik XX amžiaus šeštojo dešimtmečio pradžioje atsirado genetinė gyvosios medžiagos ląstelinės organizacijos samprata, kuri leido diskretiškai padalyti visus gyvus daiktus į dvi karalystes - prokariotai ir eukariotų. Esminiai skirtumai tarp dviejų organizmų tipų yra susiję su organizavimo pobūdžiu ir replikacija genetiniu lygmeniu; aparato, sintetinančio baltymus, struktūros; baltymų biosintezės „paleidimo“ mechanizmų pobūdis; RNR molekulės struktūros; fotosintezės aparato struktūra ir pobūdis ir kt. Tuo pačiu metu nei prokariotai, nei eukariotai neturi tam tikrų evoliucinių pranašumų. Tai rodo, kad abu šie organizmų tipai yra kilę iš bendro protėvio arba archeląstelės, derinant prokariotų ir eukariotų savybes.

Aštuntajame dešimtmetyje šią nuomonę tvirtai patvirtino atradimas archebakterijos, kurie, būdami prokariotai pagal genetinio aparato organizavimo tipą, turi ženklų, priartinančių juos prie eukariotų. Šiuo metu populiariausias simbiozinis hipotezė, kad eukariotinė ląstelė yra kelių prokariotinių ląstelių simbiozės rezultatas.

Svarbi gyvosios gamtos funkcionavimo ontogenetiniame lygmenyje samprata yra jos funkcinė sistema. Pagal šią sampratą funkcinis sistemiškumas atsiranda dėl to, kad sistemų komponentai ne tik sąveikauja, bet ir bendradarbiauti.

Funkcinio nuoseklumo samprata yra universali visuose gyvosios gamtos struktūriniuose lygmenyse. Jis pagrįstas mutacinės (genetiškai paveldimas alternatyvių požymių (alelinių genų) skilimas ir nealelinių genų susiejimas lyties genetikoje) atrankos sąveika su natūralia atranka, kai procesai žemesniuose lygmenyse yra tarsi organizuojami. funkciniais ryšiais aukštesniuose lygmenyse ir iš dalies specializuoto reguliavimo aparato (homeostazės) dėka, kaip, pavyzdžiui, hormoninės ir pirmosios gyvūnų organizmo sistemos.

Funkcinio nuoseklumo samprata galėtų atsirasti molekuliniame-genetiniame lygmenyje ir holobiozės bei genobiozės metodinių principų simbiozės pavidalu.

Šis metodas tam tikru mastu pašalina baltymų arba DNR / RNR pirmumo problemą probiontų atsiradimo metu. Manoma, kad gyvybė išsivystė dinamiškos mažų molekulių (organinės ir neorganinės) sąveikos pagrindu, o pirmieji biopolimerai galėjo būti mažų molekulių autokatalizinių reakcijų rezultatas pirmykštės Saulės ultravioletinių spindulių apšviestuose lietaus lašuose. Tačiau kyla problemų dėl šių lašelių brendimo į koacervantus lašelius pagal „pirminės sriubos“ oparino scenarijų arba į pirmines dvigrandės RNR pagal genetinę hipotezę ir vėlesnę jų simbiozę į archeląstelę.

Mūsų nuomone, remiantis N.V. Timofejevo-Resovskio aksioma, kad gyvosios gamtos evoliucija iš esmės nenuspėjama, tada ši aksioma nurodo gana sudėtingą būdą tirti gyvybės kilmę Žemėje ir antropologinį žmogaus genealogijos tyrimą, kuris, mūsų nuomone, veda į sankirtą. mažiausiai trys teorijos (sąvokos) , būtent gamtos mokslų biocheminės evoliucijos samprata su panspermijos ir kreacionizmo sampratomis, pagrįstomis antropiniu ir globalaus evoliucijos principu.

Gyvybės kilmės klausimas yra vienas sudėtingiausių šiuolaikinio gamtos mokslo klausimų. Tačiau jo susidomėjimas visada buvo didelis. Sunku gauti atsakymą į šį klausimą slypi tame, kad sunku tiksliai atkurti procesus ir reiškinius, kurie visatoje vyko prieš milijardus metų. Tuo pačiu metu dabartinė gyvybės formų ir apraiškų įvairovė Žemėje labiausiai atkreipia dėmesį į šią problemą. Šiandien išskiriamos šios pagrindinės gyvybės atsiradimo hipotezės.

kreacionizmas

Pagal šią hipotezę gyvybę ir visas Žemėje gyvenančias gyvų būtybių rūšis sukūrė Dievas. Be to, dieviškasis pasaulio sukūrimas įvyko iš karto, todėl pats gyvybės kūrimo procesas nėra prieinamas laiku stebėti. Be to, kreacionizmas nepateikia aiškaus paties Dievo Kūrėjo kilmės aiškinimo ir todėl turi postulato pobūdį. Garsus švedų gamtininkas K. Linėjus, taip pat iškilus rusų chemikas M. V. Lomonosovas palaikė šią gyvybės kilmės dogmą.

Spontaniškos kartos hipotezė

Ši hipotezė yra savotiška abiogenezė- gyvybės kilmė iš negyvos medžiagos. Ši hipotezė buvo alternatyva kreacionizmui, kai sukauptos žmonių žinios apie laukinę gamtą suabejojo ​​Dievo gyvybės sukūrimu. Senovės Graikijos filosofai ir viduramžių Europos gamtininkai tikėjo gyvų organizmų atsiradimu iš negyvos medžiagos. Jie tikėjo ir bandė įrodyti, kad varlės ir vabzdžiai prasideda drėgnoje dirvoje, musės – supuvusioje mėsoje ir pan. Požiūriai apie spontanišką gyvybės kartą buvo plačiai paplitę beveik iki XVIII a. pabaigos. Tik XIX amžiaus viduryje. Prancūzų mokslininkas Louisas Pasteuras įrodė, kad bakterijos yra visur. Tuo pačiu metu bet kokie negyvi objektai jais „užkrečiami“, jei neatliekama sterilizacija. Taigi Pasteras patvirtino teoriją biogenezė Gyvenimas gali atsirasti tik iš ankstesnio gyvenimo. Mokslininkas galiausiai paneigė spontaniškos gyvybės kartos sampratą.

Panspermijos hipotezė

1865 metais vokiečių mokslininkas G. Richteris iškėlė hipotezę panspermija, pagal kurią gyvybė į Žemę galėtų būti atnešta iš kosmoso kartu su meteoritais ir kosminėmis dulkėmis. Šios hipotezės šalininkas buvo didysis rusų mokslininkas, šiuolaikinės biosferos teorijos kūrėjas V. I. Vernadskis. Šiuolaikiniai tyrimai patvirtina didelį kai kurių mikroorganizmų ir jų sporų atsparumą radiacijai ir žemai temperatūrai. Pastaruoju metu pasigirdo pranešimų, kad meteorituose rasta organinių medžiagų pėdsakų. Tiriant arčiausiai Žemės esančią planetą Marsą, aptikta į bakterijas panašių struktūrų ir vandens pėdsakų. Tačiau šie radiniai neatsako į gyvybės kilmės klausimą.

Biocheminė gyvybės atsiradimo hipotezėšiuo metu yra labiausiai paplitęs. Ši hipotezė buvo pasiūlyta 1920 m. praėjusio amžiaus rusų biochemikas A. I. Oparinas ir anglų biologas J. Haldane'as. Tai sudarė mokslinių idėjų apie gyvybės kilmę pagrindą.

Šios hipotezės esmė ta, kad ankstyvosiose Žemės vystymosi stadijose buvo ilgas abiogenezės laikotarpis. Gyvi organizmai jame nedalyvavo. Organinių junginių sintezei saulės ultravioletinė spinduliuotė buvo energijos šaltinis. Saulės spinduliuotės ozono sluoksnis nesulaikė, nes senovės Žemės atmosferoje nebuvo nei ozono, nei deguonies. Sintetinės aminorūgštys, cukrūs ir kiti organiniai junginiai senovės vandenyne buvo saugomi dešimtis milijonų metų. Dėl jų kaupimosi galiausiai susidarė vienalytė masė, kurią Oparinas pavadino „pirminiu sultiniu“. Oparino teigimu, būtent „pirminėje sriuboje“ atsirado gyvybė.

Oparinas manė, kad lemiamas vaidmuo transformuojant negyvą į gyvą priklauso baltymams. Būtent baltymai geba sudaryti koloidinius kompleksus, kurie pritraukia prie savęs vandens molekules. Tokie kompleksai, susiliedami vienas su kitu, susidarė koacervuoja- statiniai, izoliuoti nuo likusio vandens telkinio.

Koacervatai turėjo tam tikrų gyvųjų savybių. Jie galėtų pasirinktinai absorbuoti medžiagą iš aplinkinio tirpalo ir padidėti – tam tikra prasme mitybos ir augimo panašumas. Smulkinant koacervatus, susidarė nauji lašai, kurie išlaikė pagrindines pirminio darinio savybes - reprodukcijos panašumas. Tačiau, kad koacervatai virstų pirmaisiais gyvais organizmais, jiems trūko biologinių membranų ir genetinės informacijos, užtikrinančios dauginimąsi.

Kitas gyvybės atsiradimo žingsnis buvo membranų atsiradimas. Jie galėjo susidaryti iš lipidų plėvelių, dengiančių vandens telkinių paviršių. Be to, prie tokių lipidų darinių buvo prijungti vandenyje ištirpę baltymai. Dėl to koacervatų paviršius įgavo biologinės membranos struktūrą ir savybes. Tokia membrana jau galėtų praleisti kai kurias medžiagas į vidų, o kitų nepraleisti.

Tolesnis koacervatų susiejimas su nukleino rūgštimis paskatino susiformuoti savireguliuojantys ir savaime besidauginantys pirmieji gyvi organizmai. protobiontai. Šie primityvūs pirminiai organizmai buvo anaerobai ir heterotrofai, mintantys „pirminės sriubos“ medžiagomis. Taigi, po 1 milijardo metų, remiantis šia hipoteze, gyvybės atsiradimas Žemėje buvo baigtas.

Šiuo metu išskiriamos šios pagrindinės gyvybės atsiradimo hipotezės: kreacionizmas, spontaniška generacija, panspermija ir biocheminės hipotezės. Tarp šiuolaikinių mokslininkų požiūrių į gyvybės kilmę svarbiausią vietą užima biocheminė hipotezė. Anot jos, gyvybė Žemėje atsirado ilgą laiką, nesant deguonies, esant cheminėms medžiagoms ir nuolatiniam energijos šaltiniui.