Idei moderne despre originea vieții. Apariția vieții pe Pământ (pe scurt)

Dacă analizăm toate datele pe care le-am obținut un om de știință în diferite studii, este clar că viața pe Pământ - uimitor incredibil de fapt. Șansele de apariție în universul nostru sunt neglijabile. Toate etapele de originea vieții conținea posibilitatea unui curs alternativ de evenimente, în urma căreia lumea ar fi rămas abis cosmic la rece, fără un indiciu nu este ceva ce mintea umană, chiar și cea mai mică microbul. Creaționiștii explică un astfel de eveniment incredibil prin intervenția divină. Cu toate acestea, existența lui Dumnezeu nu poate fi confirmată sau infirmată, iar ideile moderne despre originea vieții, precum și toate știința ca un întreg, pe baza datelor experimentale și evoluțiile teoretice, care poate fi pusă la îndoială sau confirma.

vitalism

Cunoștințele umane se confruntă cu evoluție, ceva similar cu punctele principale ale procesului descris de Darwin. Teoriile trec selecție naturală și cei mai puternici supraviețuitori, care au reușit să reziste atacului contraargumentelor sau să se adapteze, să se schimbe pentru a le potrivi. Ipotezele originii vieții au trecut, de asemenea, multă cale de a deveni, a cărei completare nu a devenit chiar evidentă, deoarece se deschid zilnic noi fapte care forțează corectarea punctelor de vedere deja stabilite.

O piatră de hotar important pe acest drum a fost vitalismul - teoria generației spontane a vieții. Potrivit prevederilor ei, șoarecii au apărut în cârpe vechi, viermi - în rămășițe de mâncare care se distrug. Vitalismul a dominat știința până la experimentarea lui Louis Pasteur în 1860, când a demonstrat imposibilitatea producerii spontane a organismelor vii. Rezultatele au provocat evenimente paradoxale: au întărit credința în începutul divin și au forțat oamenii de știință să caute dovezi ale ceea ce au respins recent. Știința a căutat să explice că nașterea independentă a vieții a avut loc, dar pentru o lungă perioadă de timp și a avut loc în etape, luând milioane de ani.

Sinteza carbonului

Situația părea deznădăjduită până în momentul în care, în 1864, A.M. Butlerov nu a făcut o descoperire importantă. A reusit sa ajunga materie organică (carbon) din anorganic (în experimentul său a fost formaldehidă). Datele obținute au distrus un perete impresionant, care a separat până acum organismele vii și lumea materiei moarte. După un timp, oamenii de știință au reușit să obțină alte variante de substanțe organice din substanțe anorganice. Din acest moment, au început să se formeze idei moderne despre originea vieții. Ei au absorbit datele nu numai despre biologie, ci și despre cosmologie și fizică.

Consecințele Big Bang-ului

Teoriile despre originea vieții acoperă o perioadă uriașă: primele premise pentru formarea viitoare a oamenilor de știință din organisme se află încă în stadiile incipiente ale nașterii universului. Fizica modernă numără existența lumii de la Big Bang, când practic totul a ieșit din nimic. În universul rapid de expansiune și răcire s-au format mai întâi atomi și molecule, apoi au început să se unească, formând stelele primei generații. Ele au devenit locul pentru formarea majorității elementelor cunoscute astăzi științei. Noi atomi au umplut spațiul după explozii de stele și au devenit baza următoarei generații de obiecte, inclusiv a Soarelui nostru. Datele moderne sugerează că prima compuși organici ar putea apărea în norii protoplanetari care înconjoară noile stele. Dintre acestea, curând format și planete. Se pare că primele etape ale originii vieții pe Pământ au trecut înainte de a se forma.

Cicluri autocatalitice

Procesele care au avut loc pe planeta albastră în "copilărie" au fost susținute de substanțe care fac parte din subsolul ei și provin din spațiul cosmic ca meteoriți. Ipotezele apariției vieții ca una din fundamentele importante pentru nașterea materiei organice de pe Pământ se numesc catalizatori ai reacțiilor chimice, prinși aici cu fragmentele acestor "noii veniți". Acestea au condus la faptul că cele mai rapide procese au început să joace un rol covârșitor în formarea de noi substanțe de pe planetă.

Următoarea etapă este ciclul autocatalitic. In astfel de procese produc substanțe care ajută la îmbunătățirea vitezei de reacție, precum și substrat regenerabilă - elementele interacționează. Ciclul este astfel complet: procesele însele accelerate și ei înșiși „alimentele preparate“, adică substanțe care sunt din nou reacționat din nou ei înșiși catalizarea și re-formarea substratului, și așa mai departe.

îndoieli

Ideile moderne despre originea vieții pentru o lungă perioadă de timp conțineau opinii contradictorii. Piatra de poticnire este problema puiilor și a ouălor. Ceea ce a venit mai întâi: proteinele să efectueze toate procesele în celulă, sau ADN-ul, care determină structura proteinelor pe care le deține toate informațiile genetice. Primul esențial pentru organism, deoarece promovează sistemul de auto-reînnoire, fără de care viața este imposibilă. ADN-ul conține structura celulei de înregistrare și viabilitatea determinare. Opiniile oamenilor de știință și răspunde la întrebare, nu a fost până în momentul în care a devenit cunoscut faptul că un depozit de informatii genetice de virus nu apare ADN și ARN, a treia clasa de compuși organici, care sunt atribuite, de obicei doar un rol secundar în teoria originii vieții.

ARN-ul mondial

Treptat a început să acumuleze fapte și în anii 80 ai secolului trecut existau date care transformau noțiunea de etape inițiale ale formării materiei vii. Ribozimele, molecule de ARN, care posedă capacitatea de proteine, în special reacții de catalizator au fost găsite. Prin urmare, primele forme de viață ar putea apărea fără participarea proteinelor și a ADN-ului. În ele, funcția de stocare a informațiilor, precum și toată munca internă, a fost efectuată de ARN. Viața de pe Terra a venit acum din protoorganisme, care sunt cicluri autocatalitice, constând în ribozime auto-replicatoare. Teoria a primit numele de "RNK-lume".

coacervates

Astăzi este dificil să ne imaginăm viața acelei perioade, deoarece nu avea o trăsătură importantă - coaja sau granița. De fapt, a fost o soluție care conținea cicluri autocatalitice de la ARN. Problema absenței limitelor necesare pentru fluxul corect al proceselor a fost rezolvată prin metode improvizate. Protoorganismele au găsit adăpost în apropierea mineralelor zeolitilor, care aveau o structură de zăbrele de zăbrele. Suprafața lor a fost capabilă să catalizeze formarea lanțurilor ARN și să le dea o anumită configurație.

Mai mult - mai mult: pe scena apar coacervate sau picături de apă-lipide. ipoteze originea vieții Atât timpurile recente cât și cele moderne se bazează în mare măsură pe teoria AI. Oparin, care a studiat proprietățile acestor formațiuni. Coacervatele sunt picături de soluție învelite în grăsimi din lipide. Membranele acestora sunt caracterizate prin permeabilitate selectivă și capacitatea de metabolizare. Unii dintre ei, se pare, s-au unit cu lanțuri de ARN auto-reprodus, inclusiv acelea care au catalizat sinteza lipidelor în sine. Astfel, au apărut noi forme de viață care au depășit calea de la nivelul preorganizării la nivelul organismului adecvat. Posibilitatea unor astfel de formațiuni a fost confirmată destul de recent: oamenii de știință au confirmat experimental capacitatea ARN-ului în combinație cu ionii de calciu de a se atașa la membranele lipidice și a reglementa permeabilitatea acestora.

Asistenți calificați

Originea vieții în etapa următoare a fost procesul de îmbunătățire a funcțiilor organismelor formate. ARN a dobândit capacitatea de a cataliza sinteza polimerilor de aminoacizi, inițial destul de simplă. Corelarea ajustării noului mecanism a devenit capacitatea de a sintetiza proteinele. Formațiile aparente au fost de câteva ori mai eficiente în abordarea proceselor biologice decât ribozimele.

Inițial, sinteza peptidelor nu a fost ordonată. Procesul a avut loc "la fel de oribil", lăsând ocazia de a ghida secvența de aminoacizi din lanțurile noi. În timp, copierea exactă a fost fixată, deoarece a contribuit la stabilitatea mai mare a întregului sistem. Așa a fost codul genetic, Aceasta permite sintetizarea anumitor proteine ​​cu funcțiile necesare.

perfecțiune

Ascuțirea abilității de a sintetiza proteinele necesare a trecut treptat. Prima etapă a fost apariția unui tip special de ARN care ar putea combina aminoacizii. Următoarea fază a fost însoțită de construirea procesului de formare a moleculelor de peptide folosind baze construite într-o anumită ordine. Secvența a fost stabilită de șablonul ARN. Prin potrivirea "instrucțiunilor" ARN-ului informativ și a elementelor proteinelor viitoare, a fost preluat un nou tip de ARN, denumit transport. Ca și informații, sunt încă importante părți ale sintezei peptidelor.

DNA

În plus, complicațiile organismelor au mers pe calea îmbunătățirii modalităților de stocare a informațiilor. Se presupune că inițial ADN a reprezentat una dintre fazele ciclului de viață al coloniilor de ARN. Avea o structură mai stabilă. Gradul său de protecție a informațiilor a fost un ordin de mărime mai mare, prin urmare, după un timp destul de lung, ADN-ul a devenit principalul depozit al codului genetic.

Una dintre proprietățile noii educații, care la un moment dat nu permitea punerea ADN-ului în fruntea teoriei originii vieții, este incapacitatea de a acționa în mod activ. A devenit un fel de plată pentru funcțiile avansate ale magazinului de informații. Intreaga "munca" a ramas proteine ​​si ARN.

simbioză

Ideile moderne despre originea vieții nu deduce că un strămoș este închis și împrejmuit de restul corpului. Oamenii de știință sunt mai înclinați să susțină ipoteza că în primele etape au existat comunități de similitudine microscopică a celulelor care îndeplinesc funcții diferite. Această simbioză nu este greu de întâlnit astăzi în natură. Cel mai simplu exemplu este covorașele ciano-bacteriene, care sunt simultan o comunitate de microorganisme și o singură ființă vie.

Apariția vieții pe Pământ biologie la stadiul actual al dezvoltării sale, vede procesul, caracterizat printr-o luptă constantă, și nu o competiție, ci mai degrabă o raliere diversă tot mai mare a unor structuri, în cele din urmă a condus la apariția unei celule vii, așa cum ne reprezentăm acum.

generalizare

În concluzie, este posibil să enumerăm pe scurt toate etapele formării vieții care apar în cadrul teoriilor moderne ca fiind cea mai probabilă versiune a apariției și dezvoltării organismelor de pe Pământ:

1. Formarea compușilor organici primari în nori protoplanetari.

2. Apariția treptată a reacțiilor care au capacitatea de a se auto-accelera și ciclurile autocatalitice.

3. Apariția ciclurilor autocatalitice formate din ARN.

4. Uniune de ARN și membranele lipidice.

5. Obținerea capacității ARN de a sintetiza proteinele.

6. Apariția ADN-ului și aprobarea sa ca depozit principal de informații.

7. Formarea primelor organisme unicelulare pe baza simbiozelor.

Înțelegerea proceselor care au dus la apariția vieții este încă imperfectă. Oamenii de știință au multe întrebări. Nu se cunoaște exact cum a apărut ARN, multe etape intermediare rămân doar teoretice. Cu toate acestea, în fiecare zi se pun noi experimente, se verifică faptele și ipotezele. Este sigur să spunem că secolul nostru va da lumii mai multe descoperiri legate de epoca preistorică.