Evoluția chimică: etapele și esența

Procesul de conversie a fost realizată chimia științei în evoluția chimică așa-numita, iar punctul de cotitură al procesului revoluționar a avut loc după crearea în 1777 de către om de știință Lavoisier teoria combustiei franceză descrie rolul de oxigen. Apoi, a început o trecere în revistă a tuturor conceptelor fundamentale și a principiilor de bază ale chimiei, a schimbat terminologia și nomenclatura substanțelor.

Curs elementar

Anul 1789 a marcat lansarea manualului Lavoisier, a devenit imediat manualul principal pentru teoreticieni și practicieni ai științei născute. În "Cursul elementar de chimie" a fost deja primul din lista mondială - un tabel de corpuri simple, care enumeră elementele chimice cunoscute. În inima acestui volum de Lavoisier se află tocmai teoria oxigenului de combustie, prin care evoluția chimică a fost îndreptată de-a lungul unei căi complet noi. Cel mai important lucru în determinarea elementului este experiența, el a selectat pe om de știință drept criteriul principal și tot ceea ce nu este confirmat de experiență, de exemplu, atomic sau structura moleculară, Lavoisier nu a considerat-o.

Evoluția chimică a trecut prin legile formulate de ea - despre conservarea masei, natura proprietăților compușilor, diferențele lor în compoziția elementară. Atunci chimia a luat forma științei ca independentă, studiind compoziția corpurilor prin mijloace experimentale. Nu am putut face fără evoluția chimică a raționalizării subiectului, și, astfel, omenirea a abandonat în cele din urmă trecutul alchimică, ca idei cu privire la natura materiei și proprietățile sale schimba drastic și rapid. Iar impulsul pentru acest proces a fost cercetarea lui Lavoisier. Acum, chiar și elevii știu că etapele evoluției chimice (sau evoluția prebiotică) trebuie să fie luate în considerare din perioada precedentă apariția vieții pe Pământ. În secolul al XVIII-lea, nimeni nu a avut încă astfel de idei despre lume.

viață

Evoluția chimică a Pământului a început pe o planetă absolut lipsită de viață, când substanțele organice au început treptat să iasă din molecule anorganice, influențate într-un mod special de factorii de energie și de selecție. Procesele de auto-organizare care sunt caracteristice chiar sistemelor relativ complexe s-au desfasurat. Deci, pe Pamant a aparut carbon. Mai degrabă, au apărut mai întâi molecule cu conținut de carbon, care au o importanță fundamentală nu numai pentru apariția, ci și pentru dezvoltarea ulterioară a oricărei materii vii.

Nu știm până acum ce esență a evoluției chimice se află în stadiile incipiente ale dezvoltării vieții. Cunoscut despre chimia oricărei substanțe limitează procesul evolutiv la limitele postulatului de apă-carbon. Poate că în univers există variante ale unui mod diferit de existență materia vie, și originea proteinelor noastre nu este singura "cale de ieșire". Aici s-a realizat o combinație unică de calități de polimerizare a carbonului cu proprietățile depolarizante ale mediului apos în faza lichidă. Aceste condiții au fost suficiente pentru a începe evoluția chimică a vieții, precum și pentru dezvoltarea diverselor forme de viață cunoscute.

Rularea procesului

Omenirea nu știe nimic despre propriul său leagăn. Mai ales când și când au început etapele evoluției chimice pe Pământ. Putem doar să presupunem acest lucru. Aici, în primul rând, absolut orice moment este posibil.

Când sa încheiat al doilea ciclu de formare a stelelor, când produsele exploziei au condensat supernews stars, care au dat spațiului interstelar elementele numite grele, în care masa depășește douăzeci și șase. Când stelele din a doua generație și-au dobândit propriile sisteme planetare, în care elementele grele necesare erau deja suficiente. Esența evoluției chimice ar putea fi realizată în orice moment după Big Bang, în intervalul de la jumătate de miliard la un an și jumătate de miliard de ani.

Unde sa nascut viata

În cazul în care ar fi putut să apară, este și o întrebare deschisă. Odată cu crearea multor condiții destul de probabile, lansarea unei ecologii chimice ar putea apărea în aproape orice mediu. Acestea sunt adâncimile planetelor, adâncimile oceanelor și suprafața, chiar și formațiunile protoplanetare sunt potrivite.

Mai mult decât atât, nor de gaz interstelar poate servi și ca o rampă de lansare pentru atac asupra materiei vii fără viață, și se confirmă în acesta substanțele organice detectate - și alcooli ai zaharidelor, aldehide, aminoacizi, glicină și mai capabile să servească drept material pentru viață pornire prin intermediul evoluției chimice a început.

teorie

Pământul antic își păstrează secretele și omenirea nu are încă informații fiabile despre condițiile geochimice ale existenței sale înainte de apariția vieții. Studiile geologice nu pot satisface toate problemele emergente și astronomia este folosită pe scară largă pentru studiu. Acesta este modul în care se construiește teoria evoluției chimice. Condițiile de astronomie venusiană sau marțiană sunt considerate ca fiind analogi cu Pământul în anumite etape ale evoluției chimice.

Experimentele sunt puse pe modele și astfel sunt obținute toate datele de bază cunoscute. De exemplu, prin simularea diferitelor compoziții chimice și a condițiilor climatice în atmosferă s-au obținut hidrofage, litosferă, molecule organice complexe. Achiziționarea de date noi prin mijloace experimentale întotdeauna îmbogățește teoria în construcție. Astfel, au existat numeroase ipoteze despre mecanismele specifice și forțele direcționale ale evoluției chimice care a avut loc.

Cercetare în Rusia

Viața de pe Pământ a fost formată din cauza abiogenezei, adică a nașterii compușilor organici a căror existență este inerentă naturii vii în afara oricărui organism și fără cea mai mică implicare a enzimelor. Aceasta este prima etapă în care cel viu apare de la cei lipsiți de viață.

Prin ipoteza Oparin academice în anii douăzeci ai secolului XX, soluții de compuși cu masa moleculară înaltă sunt capabili să formeze o anumită zonă în care concentrația acestora este crescută, și separarea de mediul extern nu împiedică să comunice cu ea. Aceste zone sunt numite coacervate sau coacervate drops.

de peste mări

Prima sinteză abiogenă, efectuată în condițiile Pământului primitiv, a fost efectuată în 1953 de către Stanley Miller, sintetizând aminoacizii cu alte substanțe organice. Ulterior, teoria hiperciclului, care explică manifestările vieții în proces chimic evoluția prezenței complecșilor de reacții catalitice, urmând unul pe altul, în care produsul precedentului devine catalizator pentru următorul.

Doar în 2008, biologii americani au creat prima "protocelă", care prin membrana acizilor grași și lipidelor a reușit să obțină monofosfații nucleotidici din mediul înconjurător. Aceste "cărămizi" activate cu imidazol sunt absolut necesare pentru sinteza ADN-ului. Și în 2011, în Japonia, veziculele au fost create cu elemente ADN sub cavitatea cationică, care au fost capabile să se dividă, deoarece a existat o reacție în lanț multidimensională care replică ADN-ul.

Principalele ipoteze

Evoluția chimică a vieții pe Pământ în ipoteze explică următoarele puncte fundamentale.

1. Necesitate apare pe Pământ sau în condiții de spațiu, în care există o sinteză autocatalitica ugrerodosoderzhaschih molecule, cu sinteza trebuie să aibă un volum mare și o varietate considerabilă, suficient pentru a începe procesul de evoluție chimică.
2. Apariția structurilor pro-celulare care apar din moleculele descrise mai sus. Aceste agregate închise stabile sunt izolate din mediul înconjurător, metabolismul și energiile din ele trec selectiv. Astfel, există structuri pro-celulare.
3. În agregatele rezultate, există o capacitate de dezvoltare independentă - auto-replicare și auto-schimbare a tuturor sistemelor chimice informaționale. Deci există unități elementare ale codului ereditar.
4. Următorul pas este apariția interdependenței dintre funcțiile enzimelor și proprietățile proteinelor cu ARN și ADN ca purtători de informații. Astfel, apare codul de ereditate, care este necesar pentru evoluția biologică.

descoperire

După cum am menționat mai sus, Alexander Oparin, în anii douăsprezece ai secolului trecut, a descoperit coacervate. Pe lângă Stanley Miller și Harold Urey în 1953, a descris apariția atmosferei antice în simularea biomolecule simple și procesul apariției acestora. Apoi, Sydney Fox a spus lumii despre microsferele protenoidelor. In 1981, T. și S. Ceku Altmane putut observa diviziunea ARN autocatalytic ca ribozime pot integra informația și cataliză în moleculă, „sculptură“ ei înșiși de lanț și care leagă „capetele“ rămase.

În 1986, William Gilbert Cambridge a dezvoltat ideea de „ARN-ului mondial“, și Gunther von Kidrovski din Germania, în același timp, a fost prezentat primul sistem de auto-replicare pe baza ADN-ului, care a fost o contribuție importantă la înțelegerea sistemelor de auto-replicare și funcțiile lor de creștere. Știința a trecut repede înainte în această direcție: Manfred Eigen a deschis hyperframe, evolutia ansambluri de molecule de ARN, iar Julius Rebeck a creat prima molecula artificiale ca auto-replicare în cloroform.

Spațiu și Pământ

Space Center Zborul de la NASA, John Corliss a studiat procesul de livrare a izvoarele termale din energia mărilor și substanțe chimice care fac evoluția chimică independentă a mediului spațial, iar astăzi ele sunt pentru archaebacterii inițiale de habitat permanent. În lumea sulfurilor de fier, o serie de ipoteze Gunter Vehterskhoyzera.

El a descris primele structuri de auto-replicare cu schimbul de substanțe care au apărut pe suprafața piritului (sulfura de fier), care a dat energia necesară metabolismului. În condiții de selecție, cristalele de pirite în creștere și decăzute pot crește și se pot multiplica, creând diferite populații. Mineralele de argilă au fost, de asemenea, studiate dens pentru apariția moleculelor organice. Cu toate acestea, modelul unificat de evoluție chimică nu există încă, deoarece principiile de bază ale mișcării acestui proces nu sunt încă deschise.