Um dieses Wunder in seinem wahren Wert zu schätzen, müssen Sie sich mit einer Reihe moderner Theorien vertraut machen, die verschiedene Optionen und Stadien der Geburt des Lebens beschreiben. Von einer lebendigen, aber leblosen Gruppe einfacher organischer Verbindungen bis hin zu Protoorganismen, die den Tod erfahren haben und in einen endlosen Wettlauf biologischer Variabilität eingetreten sind. Bringen diese beiden Begriffe - Veränderlichkeit und Tod - nicht schließlich die ganze Summe des Lebens hervor? ..

1. Panspermie

Die Hypothese, Leben von anderen kosmischen Körpern auf die Erde zu bringen, hat viele maßgebliche Verteidiger. Diese Position wurde von dem großen deutschen Wissenschaftler Hermann Helmholtz und dem schwedischen Chemiker Svante Arrhenius, dem russischen Denker Vladimir Vernadsky und dem britischen Lord Physicist Kelvin eingenommen. Die Wissenschaft ist jedoch das Reich der Fakten, und nach der Entdeckung der kosmischen Strahlung und ihrer zerstörerischen Wirkung auf alle Lebewesen schien die Panspermie gestorben zu sein.

Aber je tiefer Wissenschaftler in die Frage eintauchen, desto mehr Nuancen tauchen auf. Daher nehmen wir jetzt – einschließlich der Durchführung zahlreicher Experimente an Raumfahrzeugen – viel ernster die Fähigkeit lebender Organismen, Strahlung und Kälte, Wassermangel und andere „Reize“ des Seins im Weltraum zu ertragen. Funde verschiedener organischer Verbindungen auf Asteroiden und Kometen, in fernen Gas- und Staubansammlungen und protoplanetaren Wolken sind zahlreich und über jeden Zweifel erhaben. Aber Behauptungen, dass sie Spuren von etwas enthielten, das Mikroben verdächtig ähnelt, bleiben unbewiesen.

Es ist leicht einzusehen, dass die Theorie der Panspermie bei aller Faszination die Frage nach dem Ursprung des Lebens nur an einen anderen Ort und in eine andere Zeit verlegt. Was auch immer die ersten Organismen auf die Erde brachte – ob es ein zufälliger Meteorit oder ein listiger Plan hochentwickelter Außerirdischer war, sie mussten irgendwo und irgendwie geboren werden. Lassen Sie nicht hier und viel weiter in der Vergangenheit - aber das Leben musste aus lebloser Materie wachsen. Die Frage "Wie?" Überreste.

1.Unwissenschaftlich: Spontane Erzeugung

Die spontane Entstehung hochentwickelter lebender Materie aus unbelebter Materie – wie die Geburt von Fliegenlarven in verrottendem Fleisch – kann mit Aristoteles in Verbindung gebracht werden, der die Gedanken vieler Vorgänger verallgemeinerte und eine ganzheitliche Lehre von der spontanen Zeugung formulierte. Wie andere Elemente der Philosophie von Aristoteles war die spontane Erzeugung die vorherrschende Doktrin im mittelalterlichen Europa und erfreute sich einiger Unterstützung, bis die Experimente von Louis Pasteur schließlich zeigten, dass sogar Fliegenlarven Elternfliegen benötigen, um sich zu produzieren. Spontane Zeugung sollte nicht mit modernen Theorien über den abiogenen Ursprung des Lebens verwechselt werden: Der Unterschied zwischen ihnen ist grundlegend.

2. Primärbrühe

Diese Vorstellung ist eng mit den klassischen Experimenten verbunden, die in den 1950er Jahren von Stanley Miller und Harold Urey durchgeführt wurden. Im Labor simulierten die Wissenschaftler die Bedingungen, die an der Oberfläche der jungen Erde herrschen könnten – eine Mischung aus Methan, Kohlenmonoxid und molekularem Wasserstoff, zahlreiche elektrische Entladungen, ultraviolette Strahlung – und bald gingen mehr als 10 % des Kohlenstoffs aus Methan über die Form verschiedener organischer Moleküle. In den Experimenten von Miller-Urey wurden mehr als 20 Aminosäuren, Zucker, Lipide und Vorstufen von Nukleinsäuren erhalten.

Moderne Variationen dieser klassischen Experimente verwenden viel komplexere Einstellungen, die den Bedingungen der frühen Erde besser entsprechen. Die Auswirkungen von Vulkanen werden mit ihren Emissionen von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid, der Anwesenheit von Stickstoff usw. simuliert. Auf diese Weise gelingt es den Wissenschaftlern, eine riesige und vielfältige Menge an organischer Substanz zu gewinnen - potenzielle Bausteine ​​für potenzielles Leben. Das Hauptproblem dieser Experimente bleibt das Racemat: Isomere optisch aktiver Moleküle (zB Aminosäuren) werden in gleichen Mengen in einem Gemisch gebildet, während alles uns bekannte Leben (mit vereinzelten und seltsamen Ausnahmen) nur L-Isomere enthält.

Wir werden jedoch später auf dieses Problem zurückkommen. Hier ist es erwähnenswert, dass kürzlich - im Jahr 2015 - der Cambridge-Professor John Sutherland (John Sutherland) und sein Team die Möglichkeit der Bildung aller grundlegenden "Moleküle des Lebens", der Bestandteile von DNA, RNA und Proteinen, aus einer sehr großen Menge gezeigt haben einfacher Satz von Anfangskomponenten. Die Hauptfiguren dieser Mischung sind Cyanwasserstoff und Schwefelwasserstoff, die im Weltraum nicht so selten sind. Zu ihnen müssen noch einige Mineralstoffe und Metalle hinzugefügt werden, die auf der Erde in ausreichender Menge vorhanden sind, wie Phosphate, Kupfersalze und Eisen. Wissenschaftler haben ein detailliertes Reaktionsschema erstellt, das durchaus eine reichhaltige „Ursuppe“ schaffen könnte, damit Polymere darin erscheinen und eine vollwertige chemische Evolution ins Spiel kommt.

Die Hypothese des abiogenen Ursprungs des Lebens aus der „Bio-Suppe“, die durch die Experimente von Miller und Urey getestet wurde, wurde 1924 von dem sowjetischen Biochemiker Alexander Oparin aufgestellt. Und obwohl sich der Wissenschaftler in den "dunklen Jahren" der Blütezeit des Lysenkoismus auf die Seite der Gegner der wissenschaftlichen Genetik stellte, sind seine Verdienste groß. In Anerkennung der Rolle des Akademikers trägt die wichtigste Auszeichnung der International Scientific Society for the Study of the Origin of Life (ISSOL), die Oparin-Medaille, seinen Namen. Der Preis wird alle sechs Jahre vergeben und wurde zu unterschiedlichen Zeiten sowohl an Stanley Miller als auch an den großen Chromosomenforscher, den Nobelpreisträger Jack Szostak, verliehen. In Anerkennung der enormen Verdienste von Harold Urey vergibt ISSOL die Urey-Medaille zwischen den Oparin-Medaillen (ebenfalls alle sechs Jahre). Das Ergebnis war ein einzigartiger, echter Evolutionspreis – mit wandelbarem Namen.

3.Chemische Entwicklung

Die Theorie versucht, die Umwandlung relativ einfacher organischer Substanzen in ziemlich komplexe chemische Systeme, die Vorläufer des Lebens selbst, unter dem Einfluss äußerer Faktoren, Selektions- und Selbstorganisationsmechanismen zu beschreiben. Das Grundkonzept dieses Ansatzes ist "Wasser-Kohlenstoff-Chauvinismus", der diese beiden Komponenten (Wasser und Kohlenstoff - NS) als absolut notwendig und Schlüssel für die Entstehung und Entwicklung von Leben darstellt, sei es auf der Erde oder irgendwo jenseits ihrer Grenzen. Und das Hauptproblem bleiben die Bedingungen, unter denen sich der „Wasser-Kohlenstoff-Chauvinismus“ zu sehr ausgeklügelten chemischen Komplexen entwickeln kann, die vor allem zur Selbstreplikation fähig sind.

Einer der Hypothesen zufolge könnte die primäre Organisation von Molekülen in den Mikroporen von Tonmineralen stattfinden, die eine strukturelle Rolle spielten. Diese Idee hat der schottische Chemiker Alexander Graham Cairns-Smith vor einigen Jahren aufgestellt. Auf ihrer inneren Oberfläche konnten sich wie auf einer Matrix komplexe Biomoleküle ablagern und polymerisieren: Israelische Wissenschaftler zeigten, dass unter solchen Bedingungen ausreichend lange Proteinketten wachsen können. Hier könnten sich auch die notwendigen Mengen an Metallsalzen anreichern, die als Katalysatoren für chemische Reaktionen eine wichtige Rolle spielen. Lehmwände könnten als Zellmembranen dienen, die den "inneren" Raum, in dem immer komplexere chemische Reaktionen ablaufen, vom äußeren Chaos trennen.

Die Oberflächen kristalliner Mineralien könnten als „Matrizen“ für das Wachstum polymerer Moleküle dienen: Die räumliche Struktur ihres Kristallgitters ist in der Lage, nur optische Isomere des gleichen Typs, beispielsweise L-Aminosäuren, auszuwählen, wodurch das oben diskutierte Problem gelöst wird . Energie für den primären „Stoffwechsel“ könnte durch anorganische Reaktionen – etwa die Reduktion des Minerals Pyrit (FeS2) mit Wasserstoff (zu Eisensulfid und Schwefelwasserstoff) – geliefert werden. In diesem Fall sind weder Blitze noch ultraviolettes Licht für das Erscheinen komplexer Biomoleküle erforderlich, wie in den Miller-Urey-Experimenten. So können wir die schädlichen Aspekte ihres Handelns loswerden.

Die junge Erde war nicht vor schädlichen – und sogar tödlichen – Komponenten der Sonnenstrahlung geschützt. Selbst moderne, evolutionäre Organismen könnten diesem harten Ultraviolett nicht standhalten – obwohl die Sonne selbst viel jünger war und dem Planeten nicht genug Wärme abgab. Daraus entstand die Hypothese, dass in der Zeit, als das Wunder der Entstehung des Lebens stattfand, die ganze Erde mit einer dicken Eisschicht bedeckt sein könnte - Hunderte von Metern; und das ist das beste. Unter dieser Eisdecke versteckt, konnte sich das Leben sowohl vor ultravioletter Strahlung als auch vor häufigen Meteoriteneinschlägen, die es im Keim zu töten drohten, ziemlich sicher fühlen. Die relativ kühle Umgebung könnte auch die Struktur der ersten Makromoleküle stabilisieren.

4. Schwarze Raucher

In der Tat hätte die ultraviolette Strahlung auf der jungen Erde, deren Atmosphäre noch keinen Sauerstoff enthielt und noch keine so wunderbare Sache wie eine Ozonschicht hatte, für jedes werdende Leben tödlich sein müssen. Daraus erwuchs die Annahme, dass die zerbrechlichen Vorfahren lebender Organismen gezwungen waren, irgendwo zu existieren und sich vor dem kontinuierlichen Strom sterilisierender Strahlen zu verstecken. Zum Beispiel tief unter Wasser – natürlich dort, wo genügend Mineralien, Vermischung, Wärme und Energie für chemische Reaktionen vorhanden sind. Und solche Orte gibt es.

Gegen Ende des 20. Jahrhunderts wurde klar, dass der Meeresboden keinesfalls ein Zufluchtsort für mittelalterliche Ungeheuer sein konnte: Zu schwierig sind die Bedingungen hier, die Temperatur ist niedrig, es gibt keine Strahlung, und seltene organische Stoffe können sich nur absetzen von der Oberfläche. Tatsächlich sind dies die größten Halbwüsten – mit einigen bemerkenswerten Ausnahmen: Genau dort, tief unter Wasser, in der Nähe der Auslässe geothermischer Quellen, ist das Leben buchstäblich in vollem Gange. Sulfidreiches Schwarzwasser ist heiß, aufgewühlt und voller Mineralien.

Raucher des Schwarzen Ozeans sind sehr reiche und unverwechselbare Ökosysteme: Die Bakterien, die sich von ihnen ernähren, nutzen die Eisen-Schwefel-Reaktionen, über die wir bereits gesprochen haben. Sie sind die Grundlage für ein blühendes Leben, einschließlich einer Vielzahl einzigartiger Würmer und Garnelen. Vielleicht waren sie die Grundlage und der Ursprung des Lebens auf dem Planeten: Solche Systeme tragen zumindest theoretisch alles Notwendige dazu.

2. Unwissenschaftlich: Geister, Götter, Ahnen

Alle kosmologischen Mythen über den Ursprung der Welt sind immer von anthropogonischen gekrönt - über den Ursprung des Menschen. Und bei diesen Fantasien kann man die Phantasie der antiken Autoren nur beneiden: Bei der Frage, was, wie und warum der Kosmos entstanden ist, wo und wie das Leben – und die Menschen – entstanden sind, klangen die Versionen sehr unterschiedlich und fast immer schön. Pflanzen, Fische und Tiere wurden von einer riesigen Krähe vom Meeresboden gefangen, Menschen krochen wie Würmer aus dem Körper des ersten Vorfahren Pangu, wurden aus Ton und Asche geformt, wurden aus den Ehen von Göttern und Monstern geboren. All das ist überraschend poetisch, hat aber natürlich nichts mit Wissenschaft zu tun.

Gemäß den Prinzipien des dialektischen Materialismus ist das Leben eine "Einheit und ein Kampf" zweier Prinzipien: sich verändernde und ererbte Informationen einerseits und biochemische, strukturelle Funktionen andererseits. Das eine ist ohne das andere nicht möglich – und die Frage, wo das Leben begann, mit Informationen und Nukleinsäuren oder mit Funktionen und Proteinen, bleibt eine der schwierigsten. Und eine der bekannten Lösungen für dieses paradoxe Problem ist die „RNA-Welt“-Hypothese, die bereits Ende der 1960er Jahre auftauchte und schließlich Ende der 1980er Jahre Gestalt annahm.

RNA - Makromoleküle, ist bei der Speicherung und Übertragung von Informationen nicht so effizient wie DNA und bei der Durchführung enzymatischer Funktionen - nicht so beeindruckend wie Proteine. Doch RNA-Moleküle sind zu beidem fähig und dienen bisher als Übertragungsglied im Informationsaustausch der Zelle und katalysieren darin eine Reihe von Reaktionen. Proteine ​​können sich ohne die Informationen der DNA nicht replizieren, und DNA kann sich ohne Protein-"Fähigkeiten" nicht replizieren. RNA hingegen kann völlig autonom sein: Sie ist in der Lage, ihre eigene „Reproduktion“ zu katalysieren – und das reicht für den Anfang.

Studien im Rahmen der „RNA World“-Hypothese haben gezeigt, dass auch diese Makromoleküle zu einer vollwertigen chemischen Evolution fähig sind. Um zumindest ein anschauliches Beispiel zu nehmen, das kalifornische Biophysiker um Lesley Orgel demonstriert haben: Wenn Ethidiumbromid, das als Gift für dieses System dient, das die RNA-Synthese blockiert, einer Lösung selbstreplizierender RNA zugesetzt wird, dann nach und nach mit ein Generationswechsel von Makromolekülen, in einer Mischung treten RNAs auf, die selbst gegen sehr hohe Konzentrationen des Toxins resistent sind. Etwa auf diese Weise könnten die ersten RNA-Moleküle während ihrer Evolution einen Weg finden, die ersten Proteinwerkzeuge zu synthetisieren, und dann in Kombination mit ihnen die DNA-Doppelhelix, einen idealen Träger der Erbinformation, für sich „entdecken“.

3. Unwissenschaftlich: Unveränderlichkeit

Nicht wissenschaftlicher als die Geschichten über die Ahnen können die Ansichten bezeichnet werden, die den großen Namen der Steady-State-Theorie tragen. Laut ihren Befürwortern ist überhaupt kein Leben entstanden – so wie die Erde nicht geboren wurde, ist auch der Kosmos nicht erschienen: Sie waren einfach immer da, werden immer sein. All dies ist nicht berechtigter als die Pangu-Würmer: Um eine solche „Theorie“ ernst zu nehmen, muss man die unzähligen Entdeckungen der Paläontologie, Geologie und Astronomie vergessen. Und tatsächlich, das gesamte grandiose Gebäude der modernen Wissenschaft aufzugeben - aber dann lohnt es sich vielleicht, alles aufzugeben, was für seine Bewohner sein soll, einschließlich Computer und schmerzloser Zahnbehandlung.

6.Protozellen

Für das „normale Leben“ reicht die einfache Replikation jedoch nicht aus: Jedes Leben ist zunächst ein räumlich isolierter Bereich der Umwelt, der Stoffwechselprozesse trennt, den Ablauf einiger Reaktionen erleichtert und den Ausschluss anderer ermöglicht. Mit anderen Worten, das Leben ist eine Zelle, die durch eine semipermeable Membran begrenzt ist, die aus Lipiden besteht. Und "Protozellen" sollten schon in den frühesten Stadien der Existenz des Lebens auf der Erde aufgetreten sein - die erste Hypothese über ihren Ursprung wurde von Alexander Oparin formuliert, der uns gut bekannt ist. „Protomembranen“ könnten seiner Ansicht nach Tröpfchen aus hydrophoben Lipiden sein, die an im Wasser schwimmende gelbe Öltropfen erinnern.

Im Allgemeinen werden die Ideen des Wissenschaftlers von der modernen Wissenschaft akzeptiert, und auch Jack Shostak, der für seine Arbeit die Oparin-Medaille erhielt, befasste sich mit diesem Thema. Zusammen mit Katarzyna Adamala gelang es ihm, eine Art „Protozellen“-Modell zu schaffen, dessen Analogon der Membran nicht aus modernen Lipiden bestand, sondern aus noch einfacheren organischen Molekülen, Fettsäuren, die sich gut an den Herkunftsorten ansammeln konnten der ersten Protoorganismen. Shostak und Adamala gelang es sogar, ihre Strukturen „wiederzubeleben“, indem sie dem Medium Magnesiumionen (die die Arbeit von RNA-Polymerasen stimulierten) und Zitronensäure (die die Struktur von Fettmembranen stabilisiert) hinzufügten.

Als Ergebnis erhielten sie ein völlig einfaches, aber etwas lebendiges System; In jedem Fall handelte es sich um eine normale Protozelle, die eine membrangeschützte Umgebung für die RNA-Vermehrung enthielt. Von diesem Moment an können Sie das letzte Kapitel der Vorgeschichte des Lebens abschließen - und die ersten Kapitel seiner Geschichte beginnen. Dies ist jedoch ein völlig anderes Thema, daher werden wir nur über ein, aber äußerst wichtiges Konzept sprechen, das sich auf die ersten Schritte in der Evolution des Lebens und die Entstehung einer großen Vielfalt von Organismen bezieht.

4. Unwissenschaftlich: Ewige Wiederkehr

Eine „Marken“-Repräsentation der indischen Philosophie, die in der westlichen Philosophie mit den Werken von Immanuel Kant, Friedrich Nietzsche und Mircea Eliade in Verbindung gebracht wird. Ein poetisches Bild der ewigen Wanderung jeder lebenden Seele durch unendlich viele Welten und ihre Bewohner, ihre Wiedergeburt entweder in ein unbedeutendes Insekt oder in einen erhabenen Dichter oder sogar in ein uns unbekanntes Wesen, einen Dämon oder einen Gott. Trotz des Fehlens von Reinkarnationsvorstellungen steht diese Idee Nietzsche sehr nahe: Die Ewigkeit ist ewig, was bedeutet, dass jedes Ereignis in ihr wiederholt werden kann – und muss. Und jedes Wesen dreht sich endlos auf diesem Karussell der universellen Wiederkehr, so dass sich nur der Kopf dreht und das eigentliche Problem des primären Ursprungs irgendwo in einem Kaleidoskop unzähliger Wiederholungen verschwindet.

7. Endosymbiose

Betrachten Sie sich im Spiegel, schauen Sie sich in die Augen: Das Geschöpf, mit dem Sie Blicke wechseln, ist das komplexeste Mischwesen, das es seit jeher gibt. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts bemerkte der deutsch-englische Naturforscher Andreas Schimper, dass sich Chloroplasten, die für die Photosynthese verantwortlichen Zellorganellen der Pflanzen, getrennt von der Zelle selbst vermehren. Bald wurde die Hypothese aufgestellt, dass Chloroplasten Symbionten sind, Zellen photosynthetischer Bakterien, die einst vom Wirt geschluckt wurden – und für immer hier leben.

Natürlich haben wir keine Chloroplasten, sonst könnten wir Sonnenlicht essen, wie einige pseudoreligiöse Sekten suggerieren. In den 1920er Jahren wurde die Endosymbiose-Hypothese jedoch auf Mitochondrien ausgedehnt, die Organellen, die Sauerstoff verbrauchen und alle unsere Zellen mit Energie versorgen. Bis heute hat diese Hypothese den Status einer ausgewachsenen, mehrfach belegten Theorie erlangt – es genügt zu sagen, dass Mitochondrien und Plastiden ein eigenes Genom, mehr oder weniger zellunabhängige Teilungsmechanismen und eigene Proteinsynthesesysteme besitzen.

In der Natur wurden auch andere Endosymbionten gefunden, die keine Milliarden Jahre gemeinsamer Evolution hinter sich haben und sich auf einer weniger tiefen Ebene der Integration in die Zelle befinden. Zum Beispiel haben einige Amöben keine eigenen Mitochondrien, aber es gibt Bakterien, die darin enthalten sind und ihre Rolle erfüllen. Es gibt Hypothesen über den endosymbiotischen Ursprung anderer Organellen – einschließlich Flagellen und Zilien und sogar des Zellkerns: Einigen Forschern zufolge waren wir alle Eukaryoten das Ergebnis einer beispiellosen Verschmelzung von Bakterien und Archaeen. Diese Versionen haben noch keine strenge Bestätigung gefunden, aber eines ist klar: Sobald es entstand, begann das Leben, Nachbarn zu absorbieren und mit ihnen zu interagieren, wodurch neues Leben geboren wurde.

5. Unwissenschaftlich: Kreationismus

Das eigentliche Konzept des Kreationismus entstand im 19. Jahrhundert, als Anhänger verschiedener Versionen des Erscheinens der Welt und des Lebens, die von den Autoren der Tora, der Bibel und anderer heiliger Bücher monotheistischer Religionen vorgeschlagen wurden, dieses Wort zu nennen begannen. Aber im Grunde haben die Kreationisten im Vergleich zu diesen Büchern nichts Neues geboten, indem sie immer wieder versuchten, die strengen und gründlichen Erkenntnisse der Wissenschaft zu widerlegen - aber tatsächlich immer wieder eine Position nach der anderen verloren. Leider sind die Ideen moderner pseudo-kreationistischer Wissenschaftler viel einfacher zu verstehen: Das Verständnis der Theorien der echten Wissenschaft erfordert viel Mühe.

Die Entstehung des Lebens auf der Erde ist ein zentrales und ungelöstes Problem der Naturwissenschaften, das oft als Grundlage für einen Konflikt zwischen Wissenschaft und Religion dient. Wenn die Existenz der Evolution lebender Materie in der Natur als erwiesen angesehen werden kann, seit ihre Mechanismen entdeckt wurden, Archäologen alte, einfacher aufgebaute Organismen entdeckten, dann hat keine Hypothese über die Entstehung des Lebens eine so umfangreiche Beweisgrundlage. Wir können die Evolution zumindest in der Selektion mit eigenen Augen beobachten. Niemand ist in der Lage gewesen, ein Lebewesen aus einem unbelebten zu erschaffen.

Trotz der großen Zahl von Hypothesen über die Entstehung des Lebens hat nur eine davon eine akzeptable wissenschaftliche Erklärung. Es ist eine Hypothese Abiogenese- eine lange chemische Evolution, die unter den besonderen Bedingungen der alten Erde stattfand und der biologischen Evolution vorausging. Gleichzeitig wurden zunächst einfache organische Substanzen aus anorganischen Substanzen synthetisiert, von denen komplexere, dann Biopolymere auftauchten, die folgenden Stufen sind eher spekulativ und kaum bewiesen. Die Hypothese der Abiogenese hat viele ungelöste Probleme, unterschiedliche Ansichten über bestimmte Stadien der chemischen Evolution. Einige seiner Punkte wurden jedoch empirisch bestätigt.

Andere Hypothesen zur Entstehung des Lebens - Panspermie(Einführung von Leben aus dem Weltraum), Kreationismus(Erstellung durch den Ersteller), spontane Generation(lebende Organismen erscheinen plötzlich in unbelebter Materie), Gleichgewichtszustand(Das Leben hat immer existiert). Die Unmöglichkeit der spontanen Erzeugung von Leben im Unbelebten wurde von Louis Pasteur (19. Jahrhundert) und einer Reihe von Wissenschaftlern vor ihm bewiesen, aber nicht so kategorisch (F. Redi - 17. Jahrhundert). Die Panspermie-Hypothese löst nicht das Problem der Entstehung des Lebens, sondern überträgt es von der Erde ins Weltall oder auf andere Planeten. Es ist jedoch schwierig, diese Hypothese zu widerlegen, insbesondere diejenigen ihrer Vertreter, die behaupten, dass das Leben nicht von Meteoriten auf die Erde gebracht wurde (in diesem Fall könnten Lebewesen in den Schichten der Atmosphäre ausbrennen, der zerstörerischen Wirkung von ausgesetzt werden kosmische Strahlung usw.), sondern durch intelligente Wesen. Aber wie kamen sie auf die Erde? Aus physikalischer Sicht (die riesige Größe des Universums und die Unfähigkeit, die Lichtgeschwindigkeit zu überwinden) ist dies kaum möglich.

Zum ersten Mal wurde eine mögliche Abiogenese von A.I. Oparin (1923-1924), später wurde diese Hypothese von J. Haldane (1928) entwickelt. Die Idee, dass dem Leben auf der Erde die abiogene Bildung organischer Verbindungen vorausgehen könnte, wurde jedoch von Darwin geäußert. Die Theorie der Abiogenese wurde fertiggestellt und wird bis heute von anderen Wissenschaftlern fertiggestellt. Sein ungelöstes Hauptproblem sind die Einzelheiten des Übergangs von komplexen nicht lebenden Systemen zu einfachen lebenden Organismen.

1947 formulierte J. Bernal, basierend auf den Entwicklungen von Oparin und Haldane, die Theorie der Biopoiesis, wobei er drei Stadien der Abiogenese unterschied: 1) das abiogene Vorkommen biologischer Monomere; 2) Bildung von Biopolymeren; 3) die Bildung von Membranen und die Bildung von Primärorganismen (Protobionten).

Abiogenese

Das hypothetische Szenario der Entstehung des Lebens gemäß der Theorie der Abiogenese wird im Folgenden allgemein beschrieben.

Das Alter der Erde beträgt etwa 4,5 Milliarden Jahre. Laut Wissenschaftlern ist flüssiges Wasser auf dem Planeten, das für das Leben so notwendig ist, nicht früher als vor 4 Milliarden Jahren aufgetaucht. Zur gleichen Zeit existierte bereits vor 3,5 Milliarden Jahren Leben auf der Erde, was durch die Entdeckung von Gesteinen aus solchen Zeiten mit Spuren der lebenswichtigen Aktivität von Mikroorganismen bewiesen wird. So entstanden die ersten einfachen Organismen relativ schnell – in weniger als 500 Millionen Jahren.

Als die Erde entstand, konnte ihre Temperatur 8000 °C erreichen. Als der Planet abkühlte, kondensierten Metalle und Kohlenstoff als die schwersten Elemente und bildeten die Erdkruste. Gleichzeitig fand vulkanische Aktivität statt, die Kruste bewegte sich und zog sich zusammen, es bildeten sich Falten und Brüche. Gravitationskräfte führten zur Verdichtung der Kruste, während Energie in Form von Wärme freigesetzt wurde.

Leichte Gase (Wasserstoff, Helium, Stickstoff, Sauerstoff usw.) wurden vom Planeten nicht zurückgehalten und entwichen in den Weltraum. Aber diese Elemente blieben in der Zusammensetzung anderer Substanzen. Bis die Temperatur auf der Erde unter 100°C fiel, befand sich alles Wasser in einem Dampfzustand. Nachdem die Temperatur gefallen war, sich Verdunstung und Kondensation viele Male wiederholten, gab es heftige Schauer mit Gewittern. Heiße Lava und Vulkanasche, einmal im Wasser, schufen unterschiedliche Umweltbedingungen. In einigen könnten bestimmte Reaktionen stattfinden.

Die physikalischen und chemischen Bedingungen auf der frühen Erde waren also günstig für die Bildung organischer Substanzen aus anorganischen. Die Atmosphäre war reduzierend, es gab keinen freien Sauerstoff und keine Ozonschicht. Daher drang ultraviolette und kosmische Strahlung in die Erde ein. Weitere Energiequellen waren die Wärme der noch nicht abgekühlten Erdkruste, ausbrechende Vulkane, Gewitter, radioaktiver Zerfall.

Methan, Kohlenoxide, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Cyanidverbindungen und Wasserdampf waren in der Atmosphäre vorhanden. Aus ihnen wurden einige der einfachsten organischen Substanzen synthetisiert. Weiterhin könnten Aminosäuren, Zucker, stickstoffhaltige Basen, Nukleotide und andere komplexere organische Verbindungen gebildet werden. Viele von ihnen dienten als Monomere für zukünftige biologische Polymere. Die Abwesenheit von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre begünstigte die Reaktionen.

Chemische Experimente (erstmals 1953 von S. Miller und G. Urey), die die Bedingungen der alten Erde simulierten, bewiesen die Möglichkeit der abiogenen Synthese organischer Substanzen aus anorganischen. Indem elektrische Entladungen durch ein Gasgemisch geleitet wurden, das die Uratmosphäre nachahmte, wurden in Gegenwart von Wasserdampf Aminosäuren, organische Säuren, stickstoffhaltige Basen, ATP usw. gewonnen.

Dabei ist zu beachten, dass in der Uratmosphäre der Erde die einfachsten organischen Substanzen nicht nur abiotisch gebildet werden konnten. Sie wurden auch aus dem Weltraum gebracht, eingeschlossen in Vulkanstaub. Außerdem könnten es ziemlich große Mengen an organischem Material sein.

Im Ozean angesammelte niedermolekulare organische Verbindungen bilden die sogenannte Ursuppe. An der Oberfläche von Tonablagerungen wurden Substanzen adsorbiert, was deren Konzentration erhöhte.

Unter bestimmten Bedingungen der alten Erde (z. B. auf Lehm, den Hängen abkühlender Vulkane) konnte es zur Polymerisation von Monomeren kommen. So entstanden Proteine ​​und Nukleinsäuren – Biopolymere, die später zur chemischen Grundlage des Lebens wurden. In einer wässrigen Umgebung ist eine Polymerisation unwahrscheinlich, da in Wasser normalerweise eine Depolymerisation auftritt. Die Erfahrung hat die Möglichkeit bewiesen, ein Polypeptid aus Aminosäuren in Kontakt mit heißen Lavastücken zu synthetisieren.

Der nächste wichtige Schritt zur Entstehung des Lebens ist die Bildung koazervater Tropfen im Wasser ( koazerviert) aus Polypeptiden, Polynukleotiden, anderen organischen Verbindungen. Solche Komplexe könnten auf der Außenseite eine Schicht haben, die eine Membran imitiert und ihre Stabilität bewahrt. Koazervate wurden experimentell in kolloidalen Lösungen erhalten.

Proteinmoleküle sind amphoter. Sie ziehen Wassermoleküle an sich, sodass sich um sie herum eine Hülle bildet. Aus der Wassermasse isoliert werden kolloidale hydrophile Komplexe erhalten. Dadurch bildet sich in Wasser eine Emulsion. Außerdem verschmelzen die Kolloide miteinander und bilden Koazervate (der Vorgang wird als Koazervation bezeichnet). Die kolloidale Zusammensetzung des Koazervats hing von der Zusammensetzung des Mediums ab, in dem es gebildet wurde. In verschiedenen Reservoirs der alten Erde wurden Koazervate unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung gebildet. Einige von ihnen waren stabiler und konnten bis zu einem gewissen Grad einen selektiven Stoffwechsel mit der Umwelt durchführen. Es gab eine Art biochemische natürliche Auslese.

Koazervate sind in der Lage, bestimmte Substanzen aus der Umwelt selektiv zu absorbieren und einige Produkte der in ihnen ablaufenden chemischen Reaktionen freizusetzen. Es ist wie beim Stoffwechsel. Mit der Anhäufung von Substanzen wuchsen die Koazervate, und wenn sie eine kritische Größe erreichten, zerfielen sie in Teile, von denen jeder die Merkmale der ursprünglichen Organisation beibehielt.

In den Koazervaten selbst könnten chemische Reaktionen ablaufen. Bei der Aufnahme von Metallionen durch Koazervate könnten Enzyme gebildet werden.

Im Laufe der Evolution blieben nur solche Systeme übrig, die zur Selbstregulierung und Selbstreproduktion fähig waren. Dies markierte den Beginn der nächsten Stufe in der Entstehung des Lebens – der Emergenz Protobionten(Laut einigen Quellen ist dies dasselbe wie Koazervate) - Körper mit einer komplexen chemischen Zusammensetzung und einer Reihe von Eigenschaften von Lebewesen. Protobionten können als die stabilsten und erfolgreichsten Koazervate angesehen werden.

Die Membran könnte auf folgende Weise gebildet werden. Fettsäuren verbinden sich mit Alkoholen zu Lipiden. Lipide bildeten Filme auf der Oberfläche von Gewässern. Ihre aufgeladenen Köpfe zeigen ins Wasser, während die unpolaren Enden nach außen zeigen. Im Wasser schwimmende Proteinmoleküle wurden von den Lipidköpfen angezogen, was zur Bildung doppelter Lipoproteinfilme führte. Durch den Wind könnte sich ein solcher Film verbiegen und es bildeten sich Blasen. Koazervate könnten versehentlich in diesen Vesikeln eingeschlossen worden sein. Als solche Komplexe erneut auf der Wasseroberfläche auftauchten, waren sie bereits mit einer zweiten Lipoproteinschicht bedeckt (aufgrund hydrophober Wechselwirkungen von unpolaren Enden von einander zugewandten Lipiden). Der allgemeine Aufbau der Membran heutiger lebender Organismen besteht aus zwei Lipidschichten im Inneren und zwei Proteinschichten an den Rändern. Aber im Laufe der Jahrmillionen der Evolution wurde die Membran immer komplexer durch den Einschluss von Proteinen, die in die Lipidschicht eintauchten und diese durchdrangen, Vorsprünge und Vorsprünge einzelner Membranabschnitte usw.

Koazervate (oder Protobionten) könnten bereits vorhandene Nukleinsäuremoleküle zur Selbstreproduktion befähigen. Ferner könnte in einigen Protobionten eine solche Umordnung auftreten, dass die Nukleinsäure begann, das Protein zu kodieren.

Die Evolution der Protobionten ist keine chemische, sondern eine präbiologische Evolution. Es führte zu einer Verbesserung der katalytischen Funktion von Proteinen (sie begannen, die Rolle von Enzymen zu spielen), Membranen und ihrer selektiven Permeabilität (die den Protobionten zu einem stabilen Satz von Polymeren macht), der Entstehung der Matrixsynthese (Übertragung von Informationen von Nukleinsäuren). Säure zu Nukleinsäure und von Nukleinsäure zu Protein).

Stadien der Entstehung und Evolution des Lebens

	Evolution	Ergebnisse
1	Chemische Evolution - Synthese von Verbindungen	einfache organische Materie Biopolymere
2	Präbiologische Evolution – chemische Selektion: Die stabilsten, sich selbst reproduzierenden Protobionten bleiben übrig	Koazervate und Protobionten Enzymatische Katalyse Matrixsynthese Membran
3	Biologische Evolution - biologische Selektion: der Kampf ums Dasein, das Überleben der am besten an die Umweltbedingungen angepassten	Die Anpassung von Organismen an bestimmte Umweltbedingungen Vielfalt lebender Organismen

Eines der größten Geheimnisse über den Ursprung des Lebens ist, wie die RNA dazu kam, die Aminosäuresequenz von Proteinen zu kodieren. Die Frage bezieht sich auf RNA, nicht auf DNA, da man annimmt, dass Ribonukleinsäure zunächst nicht nur bei der Umsetzung der Erbinformation eine Rolle spielte, sondern auch für deren Speicherung verantwortlich war. DNA ersetzte es später, indem es durch reverse Transkription aus RNA hervorging. DNA kann Informationen besser speichern und ist stabiler (weniger anfällig für Reaktionen). Daher wurde sie im Verlauf der Evolution als Hüterin der Informationen zurückgelassen.

1982 entdeckte T. Chek die katalytische Aktivität von RNA. Darüber hinaus kann RNA unter bestimmten Bedingungen auch in Abwesenheit von Enzymen synthetisiert werden und auch Kopien von sich selbst bilden. Daher kann davon ausgegangen werden, dass RNAs die ersten Biopolymere waren (die RNA-Welt-Hypothese). Einige RNA-Abschnitte könnten versehentlich Peptide kodieren, die für den Protobionten nützlich sind, während andere RNA-Abschnitte im Laufe der Evolution zu herausgeschnittenen Introns wurden.

Bei Protobionten trat eine Rückkopplung auf - RNA codiert Enzymproteine, Enzymproteine ​​erhöhen die Menge an Nukleinsäuren.

Beginn der biologischen Evolution

Die chemische Evolution und die Evolution der Protobionten dauerte mehr als 1 Milliarde Jahre. Leben entstand, und seine biologische Evolution begann.

Einige Protobionten brachten primitive Zellen hervor, die die Gesamtheit der Eigenschaften von Lebewesen umfassen, die wir heute beobachten. Sie implementierten die Speicherung und Weitergabe von Erbinformationen, deren Nutzung zum Aufbau von Strukturen und Stoffwechsel. Energie für lebenswichtige Prozesse wurde durch ATP-Moleküle bereitgestellt, und es entstanden zelltypische Membranen.

Die ersten Organismen waren anaerobe Heterotrophe. Die in ATP gespeicherte Energie gewannen sie durch Fermentation. Ein Beispiel ist die Glykolyse – der sauerstofffreie Abbau von Zuckern. Diese Organismen ernährten sich auf Kosten von organischen Substanzen der Primärbrühe.

Aber die Reserven an organischen Molekülen wurden allmählich erschöpft, als sich die Bedingungen auf der Erde änderten und neue organische Stoffe fast nicht mehr abiotisch synthetisiert wurden. Unter Konkurrenzbedingungen um Nahrungsressourcen beschleunigte sich die Evolution von Heterotrophen.

Den Vorteil verschafften sich Bakterien, die in der Lage waren, Kohlendioxid unter Bildung organischer Substanzen zu fixieren. Die autotrophe Synthese von Nährstoffen ist komplexer als die heterotrophe Ernährung, sodass sie in frühen Lebensformen nicht entstanden sein kann. Aus einigen Substanzen wurden unter dem Einfluss der Energie der Sonnenstrahlung für die Zelle notwendige Verbindungen gebildet.

Die ersten photosynthetischen Organismen produzierten keinen Sauerstoff. Die Photosynthese mit ihrer Freisetzung trat höchstwahrscheinlich später in Organismen auf, die den heutigen Blaualgen ähneln.

Die Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre, das Auftreten eines Ozonschirms und eine Abnahme der UV-Strahlung führten dazu, dass die abiogene Synthese komplexer organischer Substanzen nahezu unmöglich wurde. Andererseits sind neu entstehende Lebensformen unter solchen Bedingungen widerstandsfähiger geworden.

Die Sauerstoffatmung breitete sich auf der Erde aus. Anaerobe Organismen haben nur an wenigen Stellen überlebt (zB leben anaerobe Bakterien in heißen unterirdischen Quellen).

EINLEITUNG ABSCHNITT 1. GRUNDLEGENDE THEORIEN ÜBER DEN URSPRUNG DES LEBENS AUF DER ERDE.

1.1 Kreationismus.

1.2 Hypothese der spontanen Zeugung.

1.3 Theorie eines stationären Zustands.

1.4 Panspermie-Hypothese.

ABSCHNITT 2. PROTEIN-COACERVAT-THEORIE OPARINA.

2.1 Das Wesen der Theorie.

2.2 Alexander Iwanowitsch Oparin.

2.3 Ursprünge der chemischen Evolution "Primärsuppe".

2.4 Stadien des Entstehungsprozesses des Lebens.

ABSCHNITT 3. DIE NOTWENDIGKEIT, DEN URSPRUNG DES LEBENS ZU STUDIEREN.

ABSCHNITT 4. MODERNE EINFÜHRUNGEN ÜBER DEN URSPRUNG DES LEBENS.

FAZIT.

LITERATUR.

EINLEITUNG

Die Frage nach dem Ursprung des Lebens auf der Erde und der Wahrscheinlichkeit seiner Existenz auf anderen Planeten des Universums hat seit langem das Interesse sowohl von Wissenschaftlern und Philosophen als auch von gewöhnlichen Menschen geweckt. In den letzten Jahren hat die Aufmerksamkeit für dieses „ewige Problem“ deutlich zugenommen.

Dies ist auf zwei Umstände zurückzuführen: erstens erhebliche Fortschritte bei der Labormodellierung einiger Stadien der Evolution der Materie, die zur Entstehung des Lebens führten, und zweitens die rasante Entwicklung der Weltraumforschung, die sie immer realer bis tatsächlich werden lässt Suche nach Lebensformen auf den Planeten des Sonnensystems, aber in der Zukunft und darüber hinaus.

Der Ursprung des Lebens ist eine der mysteriösesten Fragen, eine erschöpfende Antwort, die man wahrscheinlich nie erhalten wird. Viele Hypothesen und sogar Theorien über die Entstehung des Lebens, die die verschiedenen Aspekte dieses Phänomens erklären, sind noch nicht in der Lage, einen wesentlichen Umstand zu überwinden - die Tatsache des Auftretens von Leben experimentell zu bestätigen. Die moderne Wissenschaft hat keine direkten Beweise dafür, wie und wo das Leben entstand. Es gibt nur logische Konstruktionen und indirekte Beweise, die durch Modellversuche gewonnen wurden, und Daten auf dem Gebiet der Paläontologie, Geologie, Astronomie usw.

Gleichzeitig ist die Frage nach dem Ursprung des Lebens noch nicht endgültig geklärt. Es gibt viele Hypothesen über die Entstehung des Lebens.

Zu verschiedenen Zeiten und in verschiedenen Kulturen wurden die folgenden Ideen berücksichtigt:

Kreationismus (das Leben wurde vom Schöpfer erschaffen);

Spontane Erzeugung (spontane Erzeugung; Leben entstand wiederholt aus unbelebter Materie);

Steady-State-Hypothese (Leben hat immer existiert);

Panspermie-Hypothese (Leben von anderen Planeten auf die Erde gebracht);

Biochemische Hypothesen (das Leben entstand unter irdischen Bedingungen im Zuge von Prozessen, die physikalischen und chemischen Gesetzen gehorchen, also als Ergebnis der biochemischen Evolution);

Der Zweck der Arbeit ist es, die wichtigsten Theorien über die Entstehung des Lebens auf der Erde zu betrachten.

Es ist wichtig zu beachten, dass zur Erreichung des Ziels die folgenden Aufgaben berücksichtigt werden:

Überprüfen Sie die wichtigsten Theorien

Kreationismus

Theorie der spontanen Erzeugung des Lebens

Steady-State-Theorie

Pansermie-Hypothese

Um die grundlegende Protein-Koazervat-Theorie von A.I. Oparina

Lesen Sie die Biographie von A.I. Oparina

Beschreiben Sie die Ursprünge der chemischen Evolution „Ursuppe“

Bestimmen Sie die Stadien des Prozesses der Entstehung des Lebens auf der Erde

Die Notwendigkeit, den Ursprung des Lebens auf der Erde zu studieren

Moderne Ansichten über den Ursprung des Lebens

Bei der Durchführung der Arbeit wurden folgende Methoden verwendet: vergleichende Geographie, Analyse literarischer Quellen, historisch.

Die Arbeit wurde auf der Grundlage solcher Materialien geschrieben: Monographien, übersetzte Ausgaben, Artikel aus einer Sammlung wissenschaftlicher Arbeiten, Bestandteile von Büchern, Literatur aus dem Internet.

ABSCHNITT 1. DIE WICHTIGSTEN THEORIEN ÜBER DEN URSPRUNG DES LEBENS AUF DER ERDE

1.1Kreationismus

Kreationismus (von engl. Schöpfung – Schöpfung) ist ein religiöses und philosophisches Konzept, innerhalb dessen die gesamte Vielfalt der organischen Welt, der Menschheit, des Planeten Erde sowie der Welt als Ganzes als so absichtlich von einigen Höchsten geschaffen betrachtet wird Wesen oder Gottheit. Die Theorie des Kreationismus, die die Antwort auf die Frage nach dem Ursprung des Lebens nach Poppers Kriterium auf die Religion (die Erschaffung des Lebens durch Gott) bezieht, liegt außerhalb des Bereichs der wissenschaftlichen Forschung (da sie unwiderlegbar ist: es ist unmöglich zu beweisen mit wissenschaftlichen Methoden sowohl, dass Gott das Leben erschaffen hat, als auch, dass Gott es erschaffen hat.) Außerdem gibt diese Theorie keine zufriedenstellende Antwort auf die Frage nach den Ursachen der Entstehung und Existenz des höchsten Wesens selbst und postuliert meist einfach seine Anfangslosigkeit.

1.2Hypothese der spontanen Generation

Diese Theorie gewann im alten China, Babylon und Ägypten als Alternative zum Kreationismus, mit dem sie koexistierte, an Bedeutung. Religiöse Lehren aller Zeiten und aller Völker führten das Erscheinen des Lebens gewöhnlich auf den einen oder anderen schöpferischen Akt der Gottheit zurück. Sehr naiv lösten sich diese Frage und die ersten Naturforscher. Aristoteles (384-322 v. Chr.), der oft als Begründer der Biologie gefeiert wird, hielt an der Theorie der spontanen Erzeugung des Lebens fest. Selbst für einen so herausragenden Geist der Antike wie Aristoteles war es nicht schwierig, die Idee zu akzeptieren, dass Tiere – Würmer, Insekten und sogar Fische – aus Schlamm entstehen könnten. Im Gegenteil, dieser Philosoph argumentierte, dass jeder trockene Körper, der nass wird, und umgekehrt jeder nasse Körper, der trocken wird, Tiere gebiert.

Gemäß Aristoteles' Hypothese der spontanen Entstehung enthalten bestimmte "Teilchen" der Materie eine Art "aktives Prinzip", das unter geeigneten Bedingungen einen lebenden Organismus erzeugen kann. Aristoteles hatte recht mit seiner Annahme, dass dieser Wirkstoff in einem befruchteten Ei enthalten ist, glaubte aber fälschlicherweise, dass er auch in Sonnenwind, Schlamm und verrottendem Fleisch vorhanden ist.

„Das sind die Tatsachen – Lebewesen können nicht nur durch die Paarung von Tieren entstehen, sondern auch durch Zersetzung des Bodens. Dasselbe gilt für Pflanzen: Einige entwickeln sich aus Samen, während andere sozusagen spontan unter der Einwirkung der gesamten Natur entstehen und aus der zerfallenden Erde oder bestimmten Pflanzenteilen entstehen “(Aristoteles).

Die Autorität von Aristoteles hatte einen außergewöhnlichen Einfluss auf die Ansichten mittelalterlicher Gelehrter. Die Meinung dieses Philosophen war in ihren Köpfen auf bizarre Weise mit religiösen Konzepten verflochten und führte in modernen Begriffen oft zu lächerlichen und sogar offen gesagt dummen Schlussfolgerungen. Die Herstellung einer lebenden Person oder seines Ebenbildes, "Homunculus", in einem Kolben durch Mischen und Destillieren verschiedener Chemikalien, galt im Mittelalter als sehr schwierig und gesetzlos, aber zweifellos machbar. Die Gewinnung von Tieren aus unbelebten Materialien schien den damaligen Wissenschaftlern so einfach und alltäglich, dass der berühmte Alchemist und Arzt Van Helmont (1577-1644) direkt ein Rezept angibt, nach dem Mäuse künstlich präpariert werden können, indem ein Gefäß mit Getreide mit Nass und Schmutz bedeckt wird Lumpen. Dieser sehr erfolgreiche Wissenschaftler beschrieb ein Experiment, bei dem er angeblich innerhalb von drei Wochen Mäuse erschaffen hatte. Dafür brauchte man ein dreckiges Hemd, einen dunklen Schrank und eine Handvoll Weizen. Van Helmont betrachtete den menschlichen Schweiß als das aktive Prinzip im Mausprozess.

Eine Reihe von Quellen aus dem 16. und 17. Jahrhundert beschreiben detailliert die Umwandlung von Wasser, Steinen und anderen unbelebten Objekten in Reptilien, Vögel und Tiere. Grindel von Ach zeigt sogar Frösche, die angeblich aus dem Maitau auftauchen, und Aldrovand schildert den Prozess der Wiedergeburt von Vögeln und Insekten aus Zweigen und Früchten von Bäumen.

Je weiter sich die Naturwissenschaft entwickelte, je wichtiger genaue Beobachtung und Erfahrung in der Naturerkenntnis wurden und nicht nur Argumentation und Raffinesse, desto enger wurde der Geltungsbereich der Theorie der spontanen Zeugung. Bereits 1688 ging der in Florenz lebende italienische Biologe und Arzt Francesco Redi strenger an das Problem der Entstehung des Lebens heran und stellte die Theorie der spontanen Zeugung in Frage. Dr. Redi bewies durch einfache Versuche die Unhaltbarkeit von Meinungen über die spontane Wurmerzeugung in verrottendem Fleisch. Er fand heraus, dass die kleinen weißen Würmer Fliegenlarven waren. Nachdem er eine Reihe von Experimenten durchgeführt hatte, erhielt er Daten, die die Idee bestätigten, dass Leben nur aus einem früheren Leben entstehen kann (das Konzept der Biogenese).

„Eine Überzeugung wäre zwecklos, wenn sie nicht experimentell bestätigt werden könnte. Also nahm ich Mitte Juli vier große Weithalsgefäße, tat Erde in das eine, ein paar Fische in das andere, Arno-Aale in das dritte, ein Stück Kalbfleisch in das vierte, schloss sie fest und versiegelte sie. Dann legte ich dasselbe in vier andere Gefäße und ließ sie offen ... Bald waren das Fleisch und der Fisch in den unverschlossenen Gefäßen entwurmt; Fliegen konnten frei in und aus den Schiffen fliegen gesehen werden. Aber ich habe keinen einzigen Wurm in den versiegelten Gefäßen gesehen, obwohl viele Tage vergangen waren, nachdem die toten Fische hineingelegt worden waren“ (Redi).

So erwies sich im Hinblick auf mit bloßem Auge sichtbare Lebewesen die Behauptung der spontanen Zeugung als unhaltbar. Aber am Ende des XVII Jahrhunderts. Kircher und Leeuwenhoek entdeckten die Welt der kleinsten Lebewesen, unsichtbar für das bloße Auge und nur durch ein Mikroskop zu unterscheiden. Diese „kleinsten lebenden Tiere“ (wie Leeuwenhoek die von ihm entdeckten Bakterien und Ciliaten nannte) waren überall dort zu finden, wo Fäulnis auftrat, in Abkochungen und Aufgüssen von Pflanzen, die lange Zeit gestanden hatten, in verrottetem Fleisch, Brühe, in Sauermilch, in Fäkalien , in Plakette . „In meinem Mund“, schrieb Leeuwenhoek, „sind mehr von ihnen (Keimen) als Menschen im Vereinigten Königreich.“ Man braucht nur verderbliche und leicht verrottende Stoffe für einige Zeit an einen warmen Ort zu legen, da entwickeln sich darin sofort mikroskopisch kleine Lebewesen, die vorher nicht da waren. Woher kommen diese Kreaturen? Stammten sie von Embryonen, die versehentlich in die verrottende Flüssigkeit gefallen waren? Wie viele dieser Keime müssen doch überall sein! Unwillkürlich tauchte der Gedanke auf, dass hier, in faulenden Abkochungen und Aufgüssen, die spontane Erzeugung lebender Mikroben aus unbelebter Materie stattfand. Diese Meinung wurde Mitte des 18. Jahrhunderts durch die Experimente des schottischen Priesters Needham stark bestätigt. Needham nahm Fleischbrühe oder Abkochungen pflanzlicher Substanzen, gab sie in fest verschlossene Gefäße und kochte sie kurz auf. Gleichzeitig sollten laut Needham alle Embryonen abgestorben sein, während neue von außen nicht hineingelangen konnten, da die Gefäße dicht verschlossen waren. Nach einer Weile tauchten jedoch Mikroben in den Flüssigkeiten auf. Daraus schloss der besagte Wissenschaftler, dass er dem Phänomen der spontanen Zeugung beiwohnte.

Gleichzeitig widersprach ein anderer Wissenschaftler, der Italiener Spallanzani, dieser Meinung. Er wiederholte Needhams Experimente und gelangte zu der Überzeugung, dass ein längeres Erhitzen von Gefäßen mit organischen Flüssigkeiten diese vollständig entwässert. 1765 führte Lazzaro Spallanzani das folgende Experiment durch: Nachdem er Fleisch- und Gemüsebrühen mehrere Stunden lang gekocht hatte, versiegelte er sie sofort und entfernte sie dann vom Feuer. Als er die Flüssigkeiten einige Tage später untersuchte, fand Spallanzani keine Lebenszeichen darin. Daraus schloss er, dass die hohe Temperatur alle Formen von Lebewesen zerstörte und dass ohne sie nichts Lebendiges hätte entstehen können.

Zwischen Vertretern zweier gegensätzlicher Ansichten entbrannte ein heftiger Streit. Spallanzani argumentierte, dass die Flüssigkeiten in Needhams Experimenten nicht genug erhitzt wurden und die Embryonen von Lebewesen dort blieben. Dagegen wandte Needham ein, dass er die Flüssigkeiten nicht zu wenig erhitzte, sondern dass Spallanzani sie zu stark erhitzte und durch eine solch grobe Methode die „erzeugende Kraft“ organischer Aufgüsse zerstörte, die sehr launisch und unbeständig ist.

Folglich blieb jeder der Streitenden auf seiner ursprünglichen Position, und die Frage der spontanen Erzeugung von Mikroben in zerfallenden Flüssigkeiten wurde so oder so ein ganzes Jahrhundert lang nicht gelöst. In dieser Zeit wurden viele Versuche unternommen, die spontane Erzeugung empirisch zu beweisen oder zu widerlegen, aber keiner von ihnen hat zu eindeutigen Ergebnissen geführt.

Die Frage wurde immer verworrener, und erst Mitte des 19. Jahrhunderts wurde sie dank der brillanten Forschungen des brillanten französischen Wissenschaftlers endgültig gelöst.

Louis Pasteur griff 1860 das Problem der Entstehung des Lebens auf. Zu diesem Zeitpunkt hatte er bereits viel auf dem Gebiet der Mikrobiologie getan und konnte die Probleme lösen, die die Seidenraupenzucht und die Weinherstellung bedrohten. Er bewies auch, dass Bakterien allgegenwärtig sind und dass nicht lebende Materialien leicht durch Lebewesen kontaminiert werden können, wenn sie nicht ordnungsgemäß sterilisiert werden. In zahlreichen Experimenten zeigte er, dass überall und besonders in der Nähe menschlicher Behausungen kleinste Keime durch die Luft rauschen. Sie sind so leicht, dass sie frei in der Luft schweben und nur sehr langsam und allmählich zu Boden sinken.

Als Ergebnis einer Reihe von Experimenten auf der Grundlage von Spallanzanis Methoden bewies Pasteur die Gültigkeit der Theorie der Biogenese und widerlegte schließlich die Theorie der spontanen Erzeugung.

Pasteur erklärte das mysteriöse Auftreten von Mikroorganismen in den Experimenten früherer Forscher entweder mit der unvollständigen Dekonditionierung des Mediums oder mit dem unzureichenden Schutz von Flüssigkeiten vor dem Eindringen von Keimen. Wenn der Inhalt des Kolbens gründlich gekocht und dann mit in den Kolben strömender Luft vor Keimen geschützt wird, die in den Kolben gelangen könnten, verrottet in hundert von hundert Fällen die Flüssigkeit nicht und es kommt nicht zur Bildung von Mikroben.

Es ist wichtig anzumerken, dass Pasteur die in den Kolben einströmende Luft auf vielfältige Weise drucklos machte: Entweder kalzinierte er die Luft in Glas- und Metallröhrchen oder schützte den Hals des Kolbens mit einem Wattebausch, der alles Kleinste zurückhielt in der Luft schwebende Partikel oder schließlich Luft durch ein dünnes Glasrohr geleitet, das in Form des Buchstabens S gebogen ist; in diesem Fall wurden alle Kerne mechanisch auf den nassen Oberflächen der Rohrkrümmungen zurückgehalten.

Überall dort, wo der Schutz ausreichend zuverlässig war, wurde das Auftreten von Mikroben in der Flüssigkeit nicht beobachtet. Aber vielleicht hat längeres Erhitzen die Umwelt chemisch verändert und sie für das Leben ungeeignet gemacht? Pasteur widerlegte auch diesen Einwand mühelos. In die wärmeerschöpfte Flüssigkeit warf er einen Wattebausch, durch den Luft geleitet wurde und der folglich Keime enthielt – die Flüssigkeit verrottete schnell. Daher sind gekochte Aufgüsse ein durchaus geeigneter Boden für die Entwicklung von Mikroben. Diese Entwicklung findet nicht statt, nur weil es keinen Keim gibt. Sobald der Embryo in die Flüssigkeit gelangt, keimt er sofort und gibt eine üppige Ernte ab.

Pasteurs Experimente zeigten mit Sicherheit, dass eine spontane Bildung von Mikroben in organischen Aufgüssen nicht auftritt. Alle lebenden Organismen entwickeln sich aus Embryonen, d.h. stammen von anderen Lebewesen. Gleichzeitig ergab sich aus der Bestätigung der Theorie der Biogenese ein weiteres Problem. Da für die Entstehung eines lebenden Organismus ein weiterer lebender Organismus benötigt wird, woher kam dann der allererste lebende Organismus? Nur die Steady-State-Theorie bedarf keiner Antwort auf diese Frage, und in allen anderen Theorien wird davon ausgegangen, dass es irgendwann in der Geschichte des Lebens einen Übergang vom Unbelebten zum Lebendigen gegeben hat.

1.3Steady-State-Theorie.

Nach dieser Theorie ist die Erde nie entstanden, sondern hat ewig existiert; es war immer in der Lage, Leben zu erhalten, und wenn es sich geändert hat, hat es sich nur sehr wenig geändert. Nach dieser Version sind Arten auch nie entstanden, sie haben immer existiert, und jede Art hat nur zwei Möglichkeiten - entweder eine Veränderung der Anzahl oder das Aussterben.

Gleichzeitig widerspricht die Hypothese eines stationären Zustands grundlegend den Daten der modernen Astronomie, die die endliche Existenzzeit aller Sterne und dementsprechend Planetensysteme um Sterne angeben. Nach modernen Schätzungen, die auf radioaktiven Zerfallsraten basieren, beträgt das Alter der Erde, der Sonne und des Sonnensystems ~4,6 Milliarden Jahre. Daher wird diese Hypothese von der akademischen Wissenschaft normalerweise nicht berücksichtigt.

Befürworter dieser Theorie erkennen nicht an, dass das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter fossiler Überreste auf den Zeitpunkt des Auftretens oder Aussterbens einer bestimmten Art hinweisen kann, und nennen als Beispiel einen Vertreter des Lappenflossenfischs - Quastenflosser (Coelacanth). Nach paläontologischen Daten starben die Crossopteren am Ende der Kreidezeit aus. Gleichzeitig musste diese Schlussfolgerung revidiert werden, als lebende Vertreter der Crossopterygier in der Region Madagaskar gefunden wurden. Befürworter der Steady-State-Theorie argumentieren, dass man nur durch das Studium lebender Arten und deren Vergleich mit fossilen Überresten auf das Aussterben schließen kann, und in diesem Fall ist es sehr wahrscheinlich, dass sich dies als falsch herausstellen wird. Unter Verwendung paläontologischer Daten zur Unterstützung der Steady-State-Theorie interpretieren ihre Befürworter das Auftreten von Fossilien in einem ökologischen Sinne. So erklärt sich zum Beispiel das plötzliche Auftreten einer fossilen Art in einer bestimmten Schicht durch eine Zunahme ihrer Population oder ihre Verlagerung an Orte, die für die Erhaltung von Überresten günstig sind.

1.4Pansermie-Hypothese

Die Hypothese über das Auftreten von Leben auf der Erde als Ergebnis der Übertragung bestimmter Lebenskeime von anderen Planeten wird als Theorie der Pansermie bezeichnet (aus dem Griechischen παν - alle, alle und σπερμα - Samen). Diese Hypothese grenzt an die Steady-State-Hypothese an. Seine Anhänger unterstützen die Idee der ewigen Existenz des Lebens und bringen die Idee seines plötzlichen Ursprungs vor. Einer der ersten, der die Idee einer kosmischen (plötzlichen) Entstehung des Lebens zum Ausdruck brachte, war der deutsche Wissenschaftler G. Richter im Jahr 1865. Das Leben auf der Erde entstand laut Richter nicht aus anorganischen Stoffen, sondern wurde von anderen Planeten eingebracht. In diesem Zusammenhang stellten sich Fragen, wie ein solcher Transfer von einem Planeten auf einen anderen möglich ist und wie er durchgeführt werden könnte. Die Antworten wurden hauptsächlich in der Physik gesucht, und es überrascht nicht, dass die ersten Verteidiger dieser Ansichten die Vertreter dieser Wissenschaft waren, die herausragenden Wissenschaftler G. Helmholtz, S. Arrhenius, J. Thomson, P.P. Lazarev und andere.

Nach den Vorstellungen von Thomson und Helmholtz könnten mit Meteoriten Sporen von Bakterien und anderen Organismen auf die Erde gebracht worden sein. Laborstudien bestätigen die hohe Widerstandsfähigkeit lebender Organismen gegenüber schädlichen Wirkungen, insbesondere gegenüber niedrigen Temperaturen. Beispielsweise starben Sporen und Samen von Pflanzen auch nach längerem Kontakt mit flüssigem Sauerstoff oder Stickstoff nicht ab.

Moderne Anhänger des Konzepts der Pansermie (einschließlich des englischen Nobelpreisträgers F. Crick) glauben, dass das Leben auf der Erde zufällig oder absichtlich von Außerirdischen gebracht wurde. An die Pansermie-Hypothese schließt sich die Sichtweise der Astronomen C. Wickramasingh (Sri Lanka) und F. Hoyle (Großbritannien) an. Sie glauben, dass im Weltraum, hauptsächlich in Gas- und Staubwolken, Mikroorganismen in großer Zahl vorhanden sind, wo sie laut Wissenschaftlern gebildet werden. Außerdem werden diese Mikroorganismen von Kometen eingefangen, die dann, wenn sie in der Nähe der Planeten vorbeiziehen, "die Keime des Lebens säen".

ABSCHNITT 2. PROTEIN-COACERVAT-THEORIE OPARINA

2.1Das Wesen der Theorie

Die erste wissenschaftliche Theorie über den Ursprung lebender Organismen auf der Erde wurde vom sowjetischen Biochemiker A.I. Oparin (1894-1980). 1924 veröffentlichte er Werke, in denen er Vorstellungen darüber skizzierte, wie Leben auf der Erde entstanden sein könnte. Nach dieser Theorie entstand das Leben unter den spezifischen Bedingungen der alten Erde und wird von Oparin als natürliches Ergebnis der chemischen Entwicklung von Kohlenstoffverbindungen im Universum angesehen.

Der Prozess, der zur Entstehung des Lebens auf der Erde führte, lässt sich laut Oparin in drei Phasen einteilen:

Die Entstehung organischer Materie.

Die Bildung von Biopolymeren (Proteinen, Nukleinsäuren, Polysacchariden, Lipiden usw.) aus einfacheren organischen Substanzen.

Die Entstehung primitiver, sich selbst reproduzierender Organismen.

Die Theorie der biochemischen Evolution hat die größte Zahl von Unterstützern unter den modernen Wissenschaftlern. Die Erde entstand vor etwa fünf Milliarden Jahren; Anfangs war seine Oberflächentemperatur sehr hoch (bis zu mehreren tausend Grad). Beim Abkühlen bildete sich eine feste Oberfläche (die Erdkruste - die Lithosphäre).

Die Atmosphäre, die ursprünglich aus leichten Gasen (Wasserstoff, Helium) bestand, konnte durch die unzureichend dichte Erde nicht effektiv zurückgehalten werden, und diese Gase wurden durch schwerere Gase ersetzt: Wasserdampf, Kohlendioxid, Ammoniak und Methan. Als die Temperatur der Erde unter 100 Grad Celsius fiel, begann Wasserdampf zu kondensieren und die Weltmeere zu bilden. Zu diesem Zeitpunkt, in Übereinstimmung mit den Ideen von A.I. Oparin fand eine abiogene Synthese statt, das heißt, in den primären terrestrischen Ozeanen, die mit verschiedenen einfachen chemischen Verbindungen gesättigt waren, „in der primären Brühe“ unter dem Einfluss von vulkanischer Hitze, Blitzentladungen, intensiver ultravioletter Strahlung und anderen Umweltfaktoren, die Synthese von komplexere organische Verbindungen, und dann begannen Biopolymere . Die Bildung organischer Substanzen wurde durch das Fehlen lebender Organismen - Verbraucher organischer Stoffe - und des Hauptoxidationsmittels - Sauerstoff - erleichtert. Komplexe Aminosäuremoleküle, die zufällig zu Peptiden kombiniert wurden, wodurch wiederum die ursprünglichen Proteine ​​​​erzeugt wurden. Aus diesen Proteinen wurden die primären Lebewesen mikroskopischer Größe synthetisiert.

Das schwierigste Problem der modernen Evolutionstheorie ist die Umwandlung komplexer organischer Substanzen in einfache lebende Organismen. Oparin glaubte, dass die entscheidende Rolle bei der Umwandlung des Unbelebten ins Lebendige den Proteinen zukommt. Anscheinend bildeten Proteinmoleküle, die Wassermoleküle anzogen, kolloidale hydrophile Komplexe. Die weitere Verschmelzung solcher Komplexe miteinander führte zur Abtrennung von Kolloiden aus dem wässrigen Medium (Koazervation). An der Grenze zwischen dem Koazervat (vom lateinischen Coacervus - Klumpen, Haufen) und der Umgebung reihen sich Lipidmoleküle aneinander - eine primitive Zellmembran. Es wird angenommen, dass Kolloide Moleküle mit der Umgebung austauschen (ein Prototyp der heterotrophen Ernährung) und bestimmte Substanzen anreichern könnten. Ein anderer Molekültyp bot die Fähigkeit, sich selbst zu reproduzieren. Das Ansichtensystem von A.I. Oparin wurde die "Koazervat-Hypothese" genannt.

Oparins Hypothese war nur der erste Schritt zur Entwicklung biochemischer Vorstellungen über den Ursprung des Lebens. Der nächste Schritt waren die Experimente von L.S. Miller, der 1953 zeigte, wie aus den anorganischen Bestandteilen der Primäratmosphäre der Erde unter dem Einfluss von elektrischen Entladungen und ultravioletter Strahlung Aminosäuren und andere organische Moleküle gebildet werden können.

Akademiker der Russischen Akademie der Wissenschaften V.N. Parmon und eine Reihe anderer Wissenschaftler schlagen verschiedene Modelle vor, um zu erklären, wie autokatalytische Prozesse in einem mit organischen Molekülen gesättigten Medium ablaufen können, wobei einige dieser Moleküle repliziert werden. Manche Moleküle replizieren sich erfolgreicher als andere. Damit beginnt der Prozess der chemischen Evolution, der der biologischen Evolution vorausgeht.

Heute herrscht unter Biologen die RNA-Welt-Hypothese vor, die besagt, dass es zwischen der chemischen Evolution, in der sich einzelne Moleküle vermehrten und konkurrierten, und einem ausgewachsenen Leben nach dem DNA-RNA-Protein-Modell ein Zwischenstadium gab, in dem sich einzelne Moleküle vermehrten und miteinander konkurrierten RNA-Moleküle. Es gibt bereits Studien, die zeigen, dass einige RNA-Moleküle autokatalytische Eigenschaften haben und sich ohne Beteiligung komplexer Proteinmoleküle selbst reproduzieren können.

Die moderne Wissenschaft ist noch weit von einer erschöpfenden Erklärung dafür entfernt, wie spezifisch anorganische Materie einen hohen Organisationsgrad erreicht hat, der für Lebensprozesse charakteristisch ist. Es ist jedoch klar, dass dies ein mehrstufiger Prozess war, in dessen Verlauf der Organisationsgrad der Materie Schritt für Schritt zunahm. Die spezifischen Mechanismen dieser schrittweisen Komplikation wiederherzustellen, ist die Aufgabe zukünftiger wissenschaftlicher Forschung. Diese Forschung folgt zwei Hauptbereichen:

Von oben nach unten: Analyse biologischer Objekte und Untersuchung möglicher Mechanismen zur Bildung ihrer einzelnen Elemente;

Von unten nach oben: die Komplikation "Chemie" - das Studium immer komplexerer chemischer Verbindungen.

Eine vollwertige Kombination dieser beiden Ansätze konnte bisher nicht erreicht werden. Dennoch ist es Bioingenieuren bereits gelungen, „nach Bauplänen“, also nach dem bekannten genetischen Code und der Struktur der Proteinhülle, den einfachsten lebenden Organismus – das Virus – aus einfachsten biologischen Molekülen zusammenzubauen. Somit ist bewiesen, dass kein übernatürlicher Einfluss erforderlich ist, um einen lebenden Organismus aus unbelebter Materie zu erschaffen. Es bleibt also nur die Frage zu beantworten, wie dieser Prozess ohne menschliche Beteiligung in der Natur ablaufen konnte.

Es gibt einen weit verbreiteten "statistischen" Einwand gegen den abiogenen Mechanismus der Entstehung des Lebens. Beispielsweise berechnete der deutsche Biochemiker Schram 1996 die Wahrscheinlichkeit einer zufälligen Kombination von 6000 Nukleotiden im Tabakmosaik-RNA-Virus: 1 Chance zu 102 000. Dies ist eine extrem niedrige Wahrscheinlichkeit, die auf die völlige Unmöglichkeit einer zufälligen Bildung einer solchen hinweist RNS. Tatsächlich ist dieser Einwand jedoch falsch konstruiert. Sie geht davon aus, dass das virale RNA-Molekül „von Grund auf“ aus unterschiedlichen Aminosäuren aufgebaut werden muss. Bei der schrittweisen Komplizierung chemischer und biochemischer Systeme wird die Wahrscheinlichkeit ganz anders berechnet. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, nur einen solchen Virus zu bekommen, und nicht einen anderen. Unter Berücksichtigung dieser Einwände stellt sich heraus, dass die Schätzungen der Wahrscheinlichkeit der Synthese der Entstehung viraler RNA bis zur völligen Unzulänglichkeit unterschätzt werden und nicht als überzeugender Einwand gegen die abiogene Theorie der Entstehung des Lebens angesehen werden können.

2.2 Alexander Iwanowitsch Oparin und seine Theorie der Entstehung des Lebens

Ab Anfang 1935 nahm das Institut für Biochemie der Akademie der Wissenschaften der UdSSR seine Arbeit auf, gegründet von Oparin zusammen mit A.N. Bach. Von der Gründung des Instituts an leitete Oparin das Labor für Enzymologie, das später in ein Labor für evolutionäre Biochemie und subzelluläre Strukturen umgewandelt wurde. Bis 1946 war er stellvertretender Direktor, nach dem Tod von A.N. Bach ist Direktor dieses Instituts.

Am 3. Mai 1924 lieferte er auf einem Treffen der Russischen Botanischen Gesellschaft einen Bericht „Über den Ursprung des Lebens“, in dem er eine Theorie über den Ursprung des Lebens aus einer Brühe organischer Substanzen vorschlug. In der Mitte des 20. Jahrhunderts wurden komplexe organische Substanzen experimentell gewonnen, indem elektrische Ladungen durch ein Gemisch aus Gasen und Dämpfen geleitet wurden, was hypothetisch mit der Zusammensetzung der antiken Erdatmosphäre übereinstimmt. Als Prozellen betrachtete Oparin Koazervate - organische Strukturen, die von Fettmembranen umgeben sind.

Nach dem Tod 1951 S.I. Vavilova A.I. Oparin wurde der zweite Vorsitzende des Vorstands der All-Union Educational Society "Wissen". Er blieb auf diesem Posten bis 1956, als M.B. Mitin.

1970 wurde die Internationale Gesellschaft zum Studium des Ursprungs des Lebens gegründet, deren erster Präsident und dann Ehrenpräsident Oparin gewählt wurde. Das Exekutivkomitee von ISSOL hat 1977 die nach A.I. Oparin (Eng. Oparin Medal), verliehen für die wichtigste experimentelle Forschung auf diesem Gebiet.

2.3 Die Ursprünge der chemischen Evolution "Primärsuppe"

Trotz einiger Lücken in unserem Wissen über die erste Stufe der Entstehung des Lebens können wir ziemlich eindeutige Schlussfolgerungen ziehen. Schließlich wissen wir, dass im Sonnensystem die Synthese von Verbindungen mit bis zu 24 Kohlenstoff- und Stickstoffatomen möglich ist. Möglicherweise ist auch die Synthese komplexerer Verbindungen, einschließlich Polymere, möglich, obwohl es keine Daten über die Existenz von Polymeren mit einer geordneten Sequenz gibt. Das ist alles, was wir über die Zusammensetzung des als „Urbrühe“ bekannten Mediums sagen können.

Mit der Anhäufung neuer Informationen wird es immer offensichtlicher, dass die Produkte der Primärsynthese aus Molekülen einfacher Hybriden notwendigerweise unter geeigneten Bedingungen gebildet werden. Diese Bedingungen können sehr unterschiedlich sein, und daher sind die betrachteten Synthesen nicht an einen fest definierten Zeitpunkt und Ort gebunden.

Fakten, Experimente und Beobachtungen sprechen von der Möglichkeit, ziemlich komplexe chemische Verbindungen in der Nähe eines jeden Sterns zu synthetisieren, vorausgesetzt, es gibt eine ausreichende Menge an "Rohstoffen" - Staub und Gase. Die erste Stufe ist also weniger die Entstehung des Lebens als vielmehr die Vorbereitung darauf. Alles beginnt mit Materialien, die durch normale astrophysikalische Prozesse entstehen; weitere Umwandlungen erfolgen in voller Übereinstimmung mit den Gesetzen der Chemie, ohne dass neue Prinzipien hinzukommen. Gleichzeitig gibt es bereits in diesem Stadium eine gewisse Vorauswahl derjenigen Arten von Verbindungen, die später zum Aufbau von Lebewesen verwendet werden. Da die auf dieser ersten Stufe ablaufenden Prozesse folglich den gesamten weiteren Verlauf der Biosynthese beeinflussen, hängen sie selbst von den spezifischen Bedingungen ab, die auf den Planeten herrschen. Deshalb stellte sich heraus, dass die Erde – der einzige Planet im Sonnensystem, der Ozeane auf seiner Oberfläche hat – gleichzeitig der einzige Planet mit entwickeltem Leben war.

2.4 Stadien der Entstehung des Lebens

Stufe 1. Diese Stufe entspricht der zunehmenden Komplexität von Molekülen und molekularen Systemen, die dazu bestimmt waren, schließlich in lebende Systeme aufgenommen zu werden. In der ersten Stufe erfolgte die Bildung von Präorganismusmolekülen aus Hybriden von Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff (dh aus Methan, Ammoniak und Wasser). Diese Gase werden auch heute noch in molekularer Form im Weltraum (in den kälteren Teilen des Universums) gefunden. Es scheint offensichtlich, dass die erste Phase an vielen Orten stattfinden könnte – von denen wir mit Sicherheit nur die Erde und Meteoriten asteroiden Ursprungs kennen. Ein solcher Ort könnte auch eine primäre Feldwolke sein. Es stellte sich auch heraus, dass es möglich war, diese Prozesse im Labor zu simulieren, was von Miller und seinen Anhängern durchgeführt wurde. In diesen Experimenten wurden die wichtigsten biologischen Moleküle gewonnen: einige organische Basen (z. B. Adein), die Bestandteil von Proteinen sind; einige Zucker, insbesondere Rabose und ihre Phosphate, und schließlich einige komplexere stickstoffhaltige Verbindungen wie Porphyrine, die wichtige Bestandteile oxidativer Enzyme und Energieträger sind.

Stufe 2. In der zweiten Stufe wurden Polymere aus den Bestandteilen der Oparan-Ursuppe gebildet, die hauptsächlich aus den eben genannten Molekülen bestand, sowie aus komplexeren Molekülen, indem ähnliche oder identische Monomere oder Teilmoleküle linear kombiniert wurden Befehl. In einem entscheidenden Stadium der Evolution solcher Polymere, die einfachere Analoga heutiger Nukleinsäuren und Proteine ​​zu sein scheinen, muss der Mechanismus der strengen Reproduktion und Replikation entstanden sein, den viele Biologen als ein wichtiges Merkmal des Lebens selbst betrachten. Bisher können wir nur diejenigen Prozesse logisch rekonstruieren, die unter den scheinbar damals auf der Erde herrschenden Bedingungen dazu führen könnten, also in Gegenwart von freiem Wasser sowie Gasmolekülen und Metallionen in Lösung. Es ist schwer vorstellbar, dass all dies auf so wasserfreien Himmelskörpern wie dem Mond und noch mehr auf Meteoriten asteroiden Ursprungs stattfinden könnte, die Wasser nur in gebundenem Zustand - in Form von Hydraten oder Eis - enthalten.

ABSCHNITT 3. DIE NOTWENDIGKEIT DER FORSCHUNG ÜBER DEN URSPRUNG DES LEBENS

Das wichtigste praktische Motiv für das Studium des Ursprungs des Lebens ist, dass wir ohne ihn das moderne Leben nicht verstehen und es daher nicht kontrollieren können. Es ist notwendig, die Entstehung des Lebens zu studieren, um sein Wesen, seine Möglichkeiten und Grenzen zu verstehen, und dann nur, um das Erste zu entwickeln und das Zweite zu überwinden. Im weiteren Sinne ist die Erforschung des Ursprungs des Lebens ein weiterer Versuch, den Sinn des Lebens zu finden. Seit der Antike wurde der Sinn des Lebens in den unterschiedlichsten Dingen gesehen, doch im Laufe der Zeit wurde die Falschheit verschiedener Wege des Lebenssinns, ihr letztendliches Scheitern, immer deutlicher. Bis ins Mittelalter und noch später galt der Sinn des Lebens im allgemeinen System der Weltordnung als bekannt. Verschiedene Menschen in verschiedenen Zivilisationen haben diese Frage auf unterschiedliche Weise gelöst, aber diese Lösungen waren so ähnlich, dass sie als Varianten derselben Antwort betrachtet werden können - die einfachste Antwort war, dass das Leben in den Plänen eines allwissenden und allmächtigen Gottes Sinn macht. Der Wille des Herrn soll erfüllt werden, und wenn es manchmal schwer zu verstehen ist, woraus er besteht, dann sind verschiedene Interpretationen erlaubt. Aber von all diesen Antworten kann nur eine richtig sein. Und was diese Antwort ist – sie ist nicht jedem gegeben, sondern nur wahren Gläubigen.

Die wissenschaftliche Revolution, die im 17. Jahrhundert begann, untergrub nach und nach die Grundlagen des Glaubens. Aber selbst in den Köpfen derer, die auf die eine oder andere Weise mit ihren Entdeckungen und intellektuellen Einsichten (manchmal völlig unbewusst) die Festung des Glaubens zerstörten, existierte der Glaube immer noch. Paradoxerweise hielten die Menschen an diesem Glauben fest, je stärker der Angriff war. Daher der Widerstand gegen weitere Forscher, die natürlich den religiösen Weltanschauungen ein Ende setzen mussten. Obwohl der Widerstand gegen neue Ideen nicht mehr so ​​heftig ist wie in den Tagen von Kopernikus und sogar Darwin, gibt es ihn immer noch. Doch das Wenige, das über den möglichen Ursprung des Lebens bekannt ist, reicht aus, um die Grundlagen des Glaubens viel tiefer zu erschüttern, als es jede andere Entdeckung in der Vergangenheit vermochte. Der Aufbau des Universums als Ganzes und die darin ablaufenden Prozesse beginnen sich uns, wenn auch nur in groben Zügen, klar zu werden, und danach kann nichts mehr unverändert bleiben.

Das Bedürfnis nach Mythen, die den Ursprung und das Schicksal des Menschen erklären, entstand zu Beginn der Geschichte, und seit der Antike sind viele solcher Mythen bekannt, aber es ist noch nichts erschienen, das Geist und Herz gleichermaßen befriedigt. Einerseits wurde der Glaube aufgefordert, die Unvollkommenheit des menschlichen Geistes und seiner Beobachtungen zu korrigieren, und andererseits begann das, was als wissenschaftliches Bild des Universums galt, bedeutungslos, trocken und unbefriedigend zu erscheinen. Jetzt beginnen wir endlich, den gewünschten Sinn zu sehen, und das liegt nicht an der Schaffung einer "tröstenden Philosophie", sondern praktisch an der Verringerung der Lebenslasten und der Steigerung der menschlichen Fähigkeiten.

ABSCHNITT 4. MODERNE ANSICHTEN ÜBER DEN URSPRUNG DES LEBENS AUF DER ERDE

Die Theorie der K.I. Oparin und andere ähnliche Hypothesen haben einen wesentlichen Nachteil: Es gibt keine einzige Tatsache, die die Möglichkeit einer abiogenen Synthese zumindest des einfachsten lebenden Organismus aus leblosen Verbindungen auf der Erde bestätigen würde. Tausende von Versuchen einer solchen Synthese wurden in zahlreichen Laboratorien auf der ganzen Welt unternommen. Zum Beispiel hat der amerikanische Wissenschaftler S. Miller, basierend auf Annahmen über die Zusammensetzung der Primäratmosphäre der Erde, in einem speziellen Gerät elektrische Entladungen durch eine Mischung aus Methan, Ammoniak, Wasserstoff und Wasserdampf geleitet. Es gelang ihm, Moleküle von Aminosäuren zu erhalten - diese grundlegenden "Bausteine", die die Grundlage des Lebens bilden - Proteine. Diese Experimente wurden viele Male wiederholt, einigen Wissenschaftlern gelang es, ziemlich lange Peptidketten (einfache Proteine) zu erhalten. Und nur! Niemand hatte das Glück, auch nur den einfachsten lebenden Organismus zu synthetisieren. Heutzutage ist Redis Grundsatz unter Wissenschaftlern beliebt: „Die Lebenden – nur von den Lebenden.“

Aber angenommen, solche Versuche werden eines Tages von Erfolg gekrönt sein. Was wird eine solche Erfahrung beweisen? Nur dass für die Synthese des Lebens der menschliche Geist, komplexe fortschrittliche Wissenschaft und moderne Technologie benötigt werden. Nichts davon existierte auf der ursprünglichen Erde. Darüber hinaus widerspricht die Synthese komplexer organischer Verbindungen aus einfachen dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, der den Übergang von Stoffsystemen von einem Zustand größerer Wahrscheinlichkeit in einen Zustand geringerer Wahrscheinlichkeit und die Entwicklung von einfachen organischen Verbindungen zu komplexen also verbietet von Bakterien auf den Menschen, fand in dieser Richtung statt. Hier beobachten wir nichts als den Schaffensprozess. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ist ein unveränderliches Gesetz, das einzige Gesetz, das nie in Frage gestellt, verletzt oder widerlegt wurde. Daher kann die Ordnung (Geninformation) nicht spontan aus der Unordnung zufälliger Prozesse entstehen, was durch die Wahrscheinlichkeitstheorie bestätigt wird.

Vor kurzem hat die mathematische Forschung der Hypothese der abiogenen Synthese einen vernichtenden Schlag versetzt. Mathematiker haben berechnet, dass die Wahrscheinlichkeit einer spontanen Erzeugung eines lebenden Organismus aus leblosen Blöcken nahezu null ist. So hat L. Blumenfeld bewiesen, dass die Wahrscheinlichkeit der zufälligen Bildung mindestens eines DNA-Moleküls (Desoxyribonukleinsäure - eine der wichtigsten Komponenten des genetischen Codes) während der gesamten Existenz der Erde 1/10800 beträgt. Denken Sie an die vernachlässigbar kleine Menge dieser Zahl! Tatsächlich gibt es in seinem Nenner eine Zahl, bei der nach Eins eine Reihe von 800 Nullen steht, und diese Zahl ist unglaublich oft größer als die Gesamtzahl aller Atome im Universum. Der moderne amerikanische Astrophysiker C. Wickramasinghe drückte die Unmöglichkeit der abiogenen Synthese bildlich aus: „Es ist schneller für einen Hurrikan, der über einen Friedhof alter Flugzeuge fegt, aus Schrottstücken einen brandneuen Superliner zusammenzubauen, als als Ergebnis eines zufälligen Prozesses Leben wird entstehen aus seinen Bestandteilen.“

Widersprechen Sie der Theorie der abiogenen Synthese und den geologischen Daten. Egal wie weit wir in die Tiefen der Erdgeschichte vordringen, wir finden keine Spuren des "Azoikums", also der Zeit, als es auf der Erde kein Leben gab.

Jetzt haben Paläontologen in Gesteinen, deren Alter 3,8 Milliarden Jahre erreicht, also kurz vor der Entstehung der Erde (nach jüngsten Schätzungen vor 4-4,5 Milliarden Jahren), Fossilien ziemlich komplex organisierter Kreaturen gefunden - Bakterien, Blau- Grünalgen, einfache Pilze . V. Vernadsky war sich sicher, dass das Leben geologisch ewig ist, das heißt, es gab keine Ära in der geologischen Geschichte, in der unser Planet leblos war. "Das Problem der Abiogenese (Spontanentstehung lebender Organismen)", schrieb der Wissenschaftler 1938, "bleibt fruchtlos und lähmt wirklich überfällige wissenschaftliche Arbeiten."

Nun ist die Lebensform aufs engste mit der Hydrosphäre verbunden. Dies wird zumindest durch die Tatsache belegt, dass Wasser den Hauptteil der Masse jedes terrestrischen Organismus ausmacht (eine Person besteht beispielsweise zu mehr als 70% aus Wasser und Organismen wie Quallen zu 97-98%). Es ist offensichtlich, dass das Leben auf der Erde erst entstand, als die Hydrosphäre darauf erschien, und dies geschah nach geologischen Informationen fast seit Beginn der Existenz unseres Planeten. Viele der Eigenschaften lebender Organismen sind genau auf die Eigenschaften von Wasser zurückzuführen, während Wasser selbst eine phänomenale Verbindung ist. Laut P. Privalov ist Wasser also ein kooperatives System, in dem jede Aktion als "Relais" verteilt wird, dh es gibt eine "Fernaktion".

Einige Wissenschaftler glauben, dass die gesamte Hydrosphäre der Erde im Wesentlichen ein riesiges „Molekül“ aus Wasser ist. Es wurde festgestellt, dass Wasser durch natürliche elektromagnetische Felder terrestrischen und kosmischen Ursprungs (insbesondere künstlich) aktiviert werden kann. Die jüngste Entdeckung des „Gedächtnisses des Wassers“ durch französische Wissenschaftler war äußerst interessant. Vielleicht liegt es an diesen Eigenschaften des Wassers, dass die Biosphäre der Erde ein einziger Superorganismus ist? Schließlich sind Organismen Bestandteile, „Tropfen“ dieses Supermoleküls aus terrestrischem Wasser.

Obwohl wir immer noch nur terrestrisches Protein-Kern-Wasser-Leben kennen, bedeutet dies nicht, dass seine anderen Formen im grenzenlosen Kosmos nicht existieren können. Einige Wissenschaftler, insbesondere die amerikanischen, G. Feinberg und R. Shapiro, modellieren solche hypothetisch möglichen Varianten davon:

Plasmoide - Leben in Sternatmosphären aufgrund magnetischer Kräfte, die mit Gruppen beweglicher elektrischer Entladungen verbunden sind;

Radiobes - Leben in interstellaren Wolken basierend auf Ansammlungen von Atomen, die sich in unterschiedlichen Erregungszuständen befinden;

Lavobs sind auf Silizium basierendes Leben, das in geschmolzenen Lavaseen auf sehr heißen Planeten existieren kann;

Wasserstoff – Leben, das bei niedrigen Temperaturen auf Planeten existieren kann, die mit „Reservoiren“ aus flüssigem Methan bedeckt sind, und Energie aus der Umwandlung von Orthowasserstoff in Parawasserstoff gewinnen;

Thermophagen sind eine Spezies des kosmischen Lebens, die Energie aus dem Temperaturgradienten in der Atmosphäre oder den Ozeanen von Planeten bezieht.

Natürlich existieren solche exotischen Lebensformen bisher nur in der Fantasie von Wissenschaftlern und Science-Fiction-Autoren. Dennoch ist die Möglichkeit der realen Existenz einiger von ihnen, insbesondere Plasmoiden, nicht ausgeschlossen. Es gibt einige Gründe zu der Annahme, dass es auf der Erde parallel zu "unserer" Lebensform eine andere Art davon gibt, ähnlich den erwähnten Plasmoiden. Dazu gehören einige Arten von UFOs (nicht identifizierte Flugobjekte), kugelblitzähnliche Formationen sowie für das Auge unsichtbare, aber durch Farbfotofilm fixierte Energie-„Klumpen“, die in der Atmosphäre fliegen und in einigen Fällen ein vernünftiges Verhalten zeigten.

Daher gibt es nun Grund zu der Behauptung, dass das Leben auf der Erde von Anfang an auftauchte und laut C. Wickramasinghe „aus einem alles durchdringenden allgemeinen galaktischen Lebenssystem“ entstand.

FAZIT

Haben wir ein logisches Recht, den grundlegenden Unterschied zwischen dem Lebendigen und dem Nichtlebenden anzuerkennen? Gibt es Tatsachen in der Natur um uns herum, die uns davon überzeugen, dass das Leben ewig existiert und so wenig mit der unbelebten Natur gemein hat, dass es sich unter keinen Umständen jemals aus ihr herausheben könnte? Können wir Organismen als Gebilde erkennen, die sich grundlegend vom Rest der Welt unterscheiden?

Die Biologie des 20. Jahrhunderts hat das Verständnis der wesentlichen Merkmale von Lebewesen vertieft und die molekularen Grundlagen des Lebens enthüllt. Im Zentrum des modernen biologischen Weltbildes steht die Vorstellung, dass die Welt der Lebewesen ein grandioses System hochorganisierter Systeme ist.

Zweifellos werden neue Erkenntnisse in die Modelle der Entstehung des Lebens einfließen, und sie werden immer mehr ihre Berechtigung haben. Aber je mehr sich das Neue qualitativ vom Alten unterscheidet, desto schwieriger ist es, seine Entstehung zu erklären.

Es ist notwendig, die Entstehung des Lebens zu studieren, um sein Wesen, seine Möglichkeiten und Grenzen zu verstehen, und dann nur, um das Erste zu entwickeln und das Zweite zu überwinden.

Das Leben ist eines der komplexesten Naturphänomene. Seit der Antike galt es als mysteriös und unergründlich - deshalb gab es immer einen scharfen Kampf zwischen Materialisten und Idealisten um die Fragen seines Ursprungs. Einige Anhänger idealistischer Ansichten betrachten das Leben als einen spirituellen, nicht materiellen Anfang, der als Ergebnis der göttlichen Schöpfung entstanden ist. Materialisten hingegen glauben, dass das Leben auf der Erde durch spontane Erzeugung (Abiogenese) aus unbelebter Materie entstanden ist oder aus anderen Welten gebracht wurde, d.h. ist ein Produkt anderer lebender Organismen (Biogenese).

Nach modernen wissenschaftlichen Konzepten ist Leben der Prozess der Existenz komplexer Systeme, die aus großen organischen Molekülen und anorganischen Substanzen bestehen und sich durch den Austausch von Energie und Materie mit der Natur selbst reproduzieren, entwickeln und ihre Existenz aufrechterhalten können Umgebung. Die Biowissenschaft steht also auf materialistischen Positionen.

Gleichzeitig ist die Frage nach dem Ursprung des Lebens noch nicht endgültig geklärt.

LITERATUR

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Es gibt eine Hypothese über die mögliche Einführung von Bakterien, Mikroben und anderen winzigen Organismen durch die Einführung von Himmelskörpern. Organismen entwickelten sich und als Ergebnis langfristiger Transformationen erschien allmählich Leben auf der Erde. Die Hypothese betrachtet Organismen, die sogar in einer anoxischen Umgebung und bei ungewöhnlich hohen oder niedrigen Temperaturen funktionieren können.

Dies ist auf das Vorhandensein von Wanderbakterien auf Asteroiden und Meteoriten zurückzuführen, die Fragmente von Kollisionen von Planeten oder anderen Körpern sind. Aufgrund des Vorhandenseins einer verschleißfesten Außenhülle sowie aufgrund der Fähigkeit, alle Lebensprozesse zu verlangsamen (manchmal in eine Spore zu verwandeln), kann sich diese Art von Leben sehr lange und sehr lange bewegen Entfernungen.

Wenn „intergalaktische Reisende“ in gastfreundlichere Bedingungen geraten, aktivieren sie die wichtigsten lebenserhaltenden Funktionen. Und ohne es zu merken, bilden sie im Laufe der Zeit das Leben auf der Erde.

Die Tatsache, dass es heute synthetische und organische Substanzen gibt, ist unbestreitbar. Darüber hinaus synthetisierte der deutsche Wissenschaftler Friedrich Wöhler bereits im 19. Jahrhundert organische Stoffe (Harnstoff) aus anorganischen Stoffen (Ammoniumcyanat). Dann wurden Kohlenwasserstoffe synthetisiert. Das Leben auf dem Planeten Erde ist also sehr wahrscheinlich durch Synthese aus anorganischem Material entstanden. Durch Abiogenese werden Theorien über die Entstehung des Lebens aufgestellt.

Da die Hauptrolle in der Struktur eines organischen Organismus von Aminosäuren gespielt wird. Es wäre logisch anzunehmen, dass sie an der Besiedlung der Erde mit Leben beteiligt waren. Basierend auf den Daten aus dem Experiment von Stanley Miller und Harold Urey (Bildung von Aminosäuren durch Hindurchleiten einer elektrischen Ladung durch Gase) können wir über die Möglichkeit der Bildung von Aminosäuren sprechen. Schließlich sind Aminosäuren die Bausteine, aus denen komplexe Systeme des Körpers bzw. jedes Lebens aufgebaut sind.

Kosmogonische Hypothese

Die wohl beliebteste Interpretation überhaupt, die jeder Student kennt. Die Big Bang Theory war und ist ein heißes Diskussionsthema. Der Urknall kam von einem einzigartigen Punkt der Energieakkumulation, wodurch sich das Universum erheblich ausdehnte. Kosmische Körper wurden gebildet. Trotz aller Konsequenz erklärt die Urknalltheorie nicht die Entstehung des Universums selbst. Tatsächlich kann keine existierende Hypothese dies erklären.

Symbiose von Organellen von Kernorganismen

Diese Version der Entstehung des Lebens auf der Erde wird auch als Endosymbiose bezeichnet. Die klaren Bestimmungen des Systems wurden von dem russischen Botaniker und Zoologen K. S. Merezhkovsky erstellt. Die Essenz dieses Konzepts liegt in der für beide Seiten vorteilhaften Kohabitation der Organelle mit der Zelle. Was wiederum auf Endosymbiose hindeutet, als eine für beide Seiten vorteilhafte Symbiose mit der Bildung von eukaryotischen Zellen (Zellen, in denen ein Zellkern vorhanden ist). Dann wurde mit Hilfe der Übertragung genetischer Informationen zwischen Bakterien ihre Entwicklung und Populationsvermehrung durchgeführt. Nach dieser Version ist jede weitere Entwicklung von Leben und Lebensformen auf den früheren Vorfahren moderner Arten zurückzuführen.

Spontane Generation

Diese Art von Aussage im neunzehnten Jahrhundert konnte nicht ohne eine gewisse Skepsis aufgenommen werden. Das plötzliche Auftreten von Arten, nämlich die Entstehung von Leben aus Nicht-Lebewesen, erschien den Menschen dieser Zeit wie eine Fantasie. Gleichzeitig wurde die Heterogenese (die Fortpflanzungsmethode, durch die Individuen geboren werden, die sich von den Eltern stark unterscheiden) als vernünftige Erklärung des Lebens anerkannt. Ein einfaches Beispiel wäre die Bildung eines komplexen lebensfähigen Systems aus zerfallenden Substanzen.

Zum Beispiel berichten ägyptische Hieroglyphen im selben Ägypten vom Auftreten eines vielfältigen Lebens aus Wasser, Sand, zerfallenden und verrottenden Pflanzenresten. Diese Nachricht hätte die antiken griechischen Philosophen nicht überrascht. Dort wurde der Glaube an die Entstehung des Lebens aus dem Unbelebten als Tatsache wahrgenommen, die keiner Begründung bedarf. Der große griechische Philosoph Aristoteles sprach so von der sichtbaren Wahrheit: „Blattläuse entstehen aus verrotteter Nahrung, Krokodil ist das Ergebnis von Prozessen in verrottenden Baumstämmen unter Wasser.“ Geheimnisvoll, aber trotz aller Art von Verfolgung durch die Kirche lebte die Überzeugung unter dem Busen des Mysteriums ein Jahrhundert lang.

Debatten über das Leben auf der Erde können nicht ewig weitergehen. Deshalb führte Ende des 19. Jahrhunderts der französische Mikrobiologe und Chemiker Louis Pasteur seine Analysen durch. Seine Forschung war streng wissenschaftlich. Das Experiment wurde 1860-1862 durchgeführt. Dank der Beseitigung von Streitigkeiten aus einem schläfrigen Zustand konnte Pasteur das Problem der spontanen Erzeugung des Lebens lösen. (Wofür er den Preis der Französischen Akademie der Wissenschaften erhielt)

Erschaffung der Existenz aus gewöhnlichem Ton

Es klingt wie Wahnsinn, aber in Wirklichkeit hat dieses Thema das Recht auf Leben. Schließlich hat der schottische Wissenschaftler A.J. Cairns-Smith nicht umsonst eine Proteintheorie über das Leben aufgestellt. Er bildete stark die Grundlage ähnlicher Studien und sprach über die Wechselwirkung auf molekularer Ebene zwischen organischen Bestandteilen und einfachem Ton ... Unter seinem Einfluss bildeten die Komponenten stabile Systeme, in denen Änderungen in der Struktur beider Komponenten auftraten, und dann die Aufbau eines nachhaltigen Lebens. Auf so einzigartige und originelle Weise hat Kearns-Smith seine Position erklärt. Tonkristalle mit darin enthaltenen biologischen Einschlüssen brachten das gemeinsame Leben hervor, wonach ihre „Zusammenarbeit“ endete.

Theorie der permanenten Katastrophen

Nach dem von Georges Cuvier entwickelten Konzept ist die Welt, die Sie gerade sehen, keineswegs primär. Und was er ist, ist also nur ein weiteres Glied in einer konsequent zerrissenen Kette. Das bedeutet, dass wir in einer Welt leben, die letztendlich ein Massensterben von Leben erleiden wird. Gleichzeitig wurde nicht alles auf der Erde global zerstört (z. B. gab es eine Flut). Einige Arten überlebten im Zuge ihrer Anpassungsfähigkeit und besiedelten damit die Erde. Die Struktur der Arten und des Lebens blieb laut Georges Cuvier unverändert.

Materie als objektive Realität

Das Hauptthema des Unterrichts sind verschiedene Sphären und Bereiche, die das Verständnis der Evolution aus der Sicht der exakten Wissenschaften näher bringen. (Materialismus ist eine Weltanschauung in der Philosophie, die alle kausalen Umstände, Phänomene und Faktoren der Realität offenbart. Gesetze gelten für den Menschen, die Gesellschaft, die Erde). Die Theorie wurde von bekannten Anhängern des Materialismus aufgestellt, die glauben, dass das Leben auf der Erde aus Transformationen auf der Ebene der Chemie entstanden ist. Außerdem ereigneten sie sich vor fast 4 Milliarden Jahren. Die Erklärung des Lebens steht in direktem Zusammenhang mit DNA (Desoxyribonukleinsäure), RNA (Ribonukleinsäure) sowie einigen HMCs (hochmolekulare Verbindungen, in diesem Fall Proteine).

Das Konzept wurde durch wissenschaftliche Forschung gebildet, die die Essenz der Molekular- und Genbiologie, der Genetik, enthüllt. Die Quellen sind maßgeblich, insbesondere angesichts ihrer Jugend. Immerhin begannen Studien der Hypothese über die Welt der RNA Ende des zwanzigsten Jahrhunderts. Einen großen Beitrag zur Theorie leistete Carl Richard Woese.

Lehren von Charles Darwin

Wenn man über den Ursprung der Arten spricht, ist es unmöglich, eine so wirklich brillante Person wie Charles Darwin nicht zu erwähnen. Sein Lebenswerk, die natürliche Auslese, legte den Grundstein für atheistische Massenbewegungen. Andererseits verlieh sie der Wissenschaft einen beispiellosen Aufschwung, einen unerschöpflichen Boden für Forschung und Experimente. Die Essenz der Doktrin war das Überleben von Arten im Laufe der Geschichte, durch die Anpassung von Organismen an lokale Bedingungen, die Bildung neuer Merkmale, die in einem wettbewerbsorientierten Umfeld helfen.

Evolution bezieht sich auf einige Prozesse, die darauf abzielen, das Leben eines Organismus und den Organismus selbst im Laufe der Zeit zu verändern. Unter erblichen Merkmalen verstehen sie die Übertragung von Verhaltens-, genetischen oder anderen Arten von Informationen (Übertragung von der Mutter auf das Kind).

Die Hauptkräfte der Evolutionsbewegung sind laut Darwin der Kampf um das Existenzrecht durch Selektion und Variabilität der Arten. Unter dem Einfluss darwinistischer Ideen wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts sowohl in Bezug auf die Ökologie als auch auf die Genetik aktiv geforscht. Der Zoologieunterricht hat sich radikal verändert.

Schöpfung Gottes

Viele Menschen aus der ganzen Welt bekennen sich immer noch zum Glauben an Gott. Kreationismus ist eine Interpretation der Entstehung des Lebens auf der Erde. Die Interpretation besteht aus einem auf der Bibel basierenden System von Aussagen und betrachtet das Leben als ein von einem Schöpfergott geschaffenes Wesen. Die Daten stammen aus dem „Alten Testament“, dem „Evangelium“ und anderen heiligen Schriften.

Interpretationen der Erschaffung des Lebens in verschiedenen Religionen sind ziemlich ähnlich. Laut Bibel wurde die Erde in sieben Tagen erschaffen. Der Himmel, der Himmelskörper, Wasser und Co. sind in fünf Tagen entstanden. Am sechsten Tag erschuf Gott Adam aus Ton. Als Gott einen gelangweilten, einsamen Mann sah, beschloss Gott, ein weiteres Wunder zu erschaffen. Er nahm Adams Rippe und erschuf Eva. Der siebte Tag wurde als Ruhetag anerkannt.

Adam und Eva lebten ohne Probleme, bis der bösartige Teufel in Form einer Schlange beschloss, Eva zu verführen. Schließlich stand mitten im Paradies der Baum der Erkenntnis von Gut und Böse. Die erste Mutter lud Adam ein, das Essen zu teilen, und verletzte damit das Wort, das Gott gegeben wurde (er verbot, die verbotenen Früchte zu berühren).

Die ersten Menschen werden in unsere Welt vertrieben und damit beginnt die Geschichte der gesamten Menschheit und des Lebens auf der Erde.

Kennen Sie den Ursprung des Lebens?
3. Was ist das Grundprinzip der wissenschaftlichen Methode?

Das Problem der Entstehung des Lebens auf unserem Planeten ist eines der zentralen der modernen Naturwissenschaft. Seit der Antike haben Menschen versucht, die Antwort auf diese Frage zu finden.

Kreationismus (lat, sgeatio - Schöpfung).

Zu unterschiedlichen Zeiten hatten verschiedene Völker ihre eigenen Vorstellungen über den Ursprung des Lebens. Sie spiegeln sich in den heiligen Büchern verschiedener Religionen wider, die die Entstehung des Lebens als einen Akt des Schöpfers (des Willens Gottes) erklären. Die Hypothese vom göttlichen Ursprung der Lebewesen kann nur im Glauben angenommen werden, da sie nicht experimentell verifiziert oder widerlegt werden kann. Daher kann es nicht berücksichtigt werden wissenschaftlich Standpunkte.

Die Hypothese der spontanen Entstehung des Lebens.

Von der Antike bis Mitte des 17. Jahrhunderts. Wissenschaftler zweifelten nicht an der Möglichkeit der spontanen Erzeugung von Leben. Es wurde angenommen, dass Lebewesen aus unbelebter Materie entstehen können, zum Beispiel Fische - aus Schlick, Würmer - aus Erde, Mäuse - aus Lumpen, Fliegen - aus verfaultem Fleisch, und dass einige Formen andere hervorbringen können, zum Beispiel Tiere können sich aus Früchten bilden (s. S. 343).

So fand der große Aristoteles, der Aale studierte, heraus, dass es unter ihnen keine Individuen mit Kaviar oder Milch gibt. Auf dieser Grundlage schlug er vor, dass Aale aus "Würsten" aus Schlick geboren werden, die durch die Reibung eines erwachsenen Fisches am Boden entstehen.

Der erste Schlag gegen die Idee der spontanen Erzeugung wurde durch die Experimente des italienischen Wissenschaftlers Francesc Redi verursacht, der 1668 die Unmöglichkeit der spontanen Erzeugung von Fliegen in verrottendem Fleisch bewies.

Trotzdem hielten sich die Ideen der spontanen Erzeugung von Leben bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts. Erst 1862 widerlegte der französische Wissenschaftler Louis Pasteur endgültig die Hypothese der spontanen Entstehung von Leben.

Die Werke des Meisters ermöglichten es zu behaupten, dass das Prinzip "Alle Lebewesen - von Lebewesen" für alles Bekannte gilt Organismen auf unserem Planeten, aber sie haben die Frage nach dem Ursprung des Lebens nicht gelöst.

Panspermie-Hypothese.

Der Beweis der Unmöglichkeit der spontanen Erzeugung von Leben führte zu einem weiteren Problem. Wenn ein weiterer lebender Organismus für die Entstehung eines lebenden Organismus benötigt wird, woher kam dann der erste lebende Organismus? Dies gab Anstoß zur Entstehung der Panspermie-Hypothese, die viele Unterstützer hatte und hat, auch unter prominenten Wissenschaftlern, die glauben, dass das Leben erstmals nicht auf der Erde entstand, sondern irgendwie auf unseren Planeten gelangte.

Die Panspermie-Hypothese versucht jedoch nur, die Entstehung des Lebens auf der Erde zu erklären. Sie beantwortet nicht die Frage, wie das Leben begann.

Die Leugnung der Tatsache spontaner Lebensentstehung zum gegenwärtigen Zeitpunkt widerspricht nicht den Vorstellungen von der grundsätzlichen Möglichkeit der Entstehung von Leben in der Vergangenheit aus anorganischer Materie.

Die Hypothese der biochemischen Evolution.

In den 1920er Jahren stellten der russische Wissenschaftler A. I. Oparin und der Engländer J. Haldane eine Hypothese über den Ursprung des Lebens im biochemischen Prozess auf Evolution Kohlenstoffverbindungen, die die Grundlage moderner Ideen bildeten.

1924 veröffentlichte AI Oparin die wichtigsten Bestimmungen seiner Hypothese über die Entstehung des Lebens auf der Erde. Er ging davon aus, dass unter modernen Bedingungen die Entstehung von Lebewesen aus der unbelebten Natur unmöglich ist. Abiogene (d. h. ohne Beteiligung lebender Organismen) war die Entstehung lebender Materie nur unter den Bedingungen der alten Atmosphäre und in Abwesenheit lebender Organismen möglich.

Laut A. I. Oparin in der Primäratmosphäre des Planeten, gesättigt mit verschiedenen Gasen, mit starken elektrischen Entladungen sowie unter dem Einfluss von UV-Strahlung (es gab keinen Sauerstoff in der Atmosphäre und daher keinen Ozonschutzschirm , die Atmosphäre reduzierte sich) und hoch radioaktive organische Verbindungen konnten gebildet werden, die sich im Ozean ansammelten und eine "Ursuppe" bildeten.

Es ist bekannt, dass in konzentrierten Lösungen organischer Substanzen (Proteine, Nukleinsäuren, Lipide) können sich unter bestimmten Bedingungen Blutgerinnsel bilden, die als Koazervattropfen oder Koazervate bezeichnet werden. Koazervate wurden in einer reduzierenden Atmosphäre nicht abgebaut. Aus der Lösung erhielten sie Chemikalien, sie synthetisierten neue Verbindungen, wodurch sie wuchsen und komplexer wurden.

Koazervate ähnelten bereits lebenden Organismen, aber sie waren es noch nicht, da sie keine geordnete innere Struktur hatten, die lebenden Organismen innewohnt, und sich nicht reproduzieren konnten. Protein-Koazervate wurden von A.I., Oparin, als Probionten angesehen – die Vorläufer eines lebenden Organismus. Er nahm an, dass Proteinprobionten zu einem bestimmten Zeitpunkt Nukleinsäuren enthielten und einzelne Komplexe bildeten.
Das Zusammenspiel von Proteinen und Nukleinsäuren hat zur Entstehung lebender Eigenschaften wie der Selbstreproduktion, der Bewahrung von Erbinformationen und ihrer Weitergabe an nachfolgende Generationen geführt.
Probionten, bei denen der Stoffwechsel mit der Fähigkeit zur Selbstreproduktion kombiniert wurde, können bereits als primitive Prozellen angesehen werden.

1929 stellte auch der englische Wissenschaftler J. Haldane die Hypothese des abiogenen Ursprungs des Lebens auf, aber seiner Ansicht nach war das primäre kein grobes System, das in der Lage war, Substanzen mit der Umwelt auszutauschen, sondern ein makromolekulares System, das in der Lage war, sich selbst zu verändern. Reproduktion. Mit anderen Worten, A. I. Oparin gab Proteinen Vorrang und J. Haldane - Nukleinsäuren.

Die Oparin-Holdein-Hypothese gewann viele Unterstützer, da sie eine experimentelle Bestätigung der Möglichkeit einer abiogenen Synthese organischer Biopolymere erhielt.

1953 simulierte der amerikanische Wissenschaftler Stanley Miller in der von ihm geschaffenen Installation (Abb. 141) die Bedingungen, die vermutlich in der Primäratmosphäre der Erde herrschten. Als Ergebnis der Experimente wurden Aminosäuren erhalten. Ähnliche Experimente wurden viele Male in verschiedenen Laboratorien wiederholt und ermöglichten den Nachweis der grundsätzlichen Möglichkeit, praktisch alle Monomere der wichtigsten Biopolymere unter solchen Bedingungen zu synthetisieren. Anschließend wurde festgestellt, dass es unter bestimmten Bedingungen möglich ist, komplexere organische Biopolymere aus Monomeren zu synthetisieren: Polypeptide, Polynukleotide, Polysaccharide und Lipide.

Aber die Oparin-Haldane-Hypothese hat auch eine schwache Seite, auf die ihre Gegner hinweisen. Im Rahmen dieser Hypothese ist es nicht möglich, das Hauptproblem zu erklären: Wie kam es zu dem qualitativen Sprung vom Unbelebten zum Lebendigen? Tatsächlich werden für die Selbstreproduktion von Nukleinsäuren Enzymproteine ​​​​und für die Synthese von Proteinen Nukleinsäuren benötigt.

Kreationismus. Spontane Generation. Panspermie-Hypothese. Die Hypothese der biochemischen Evolution. Koazerviert. Probionten.

1. Warum kann die Vorstellung vom göttlichen Ursprung des Lebens weder bestätigt noch widerlegt werden?
2. Was sind die wichtigsten Bestimmungen der Oparin-Haldane-Hypothese?
3. Welche experimentellen Beweise lassen sich für diese Hypothese anführen?
4. Was ist der Unterschied zwischen der Hypothese von A. I. Oparin und der Hypothese von J. Haldane?
5. Welche Argumente führen Gegner an, wenn sie die Oparin-Haldane-Hypothese kritisieren?

Nennen Sie mögliche Argumente „für“ und „gegen“ die Hypothese der Panspermie.

Ch. Darwin schrieb 1871: „Aber jetzt ... in einem warmen Reservoir, das alle notwendigen Ammonium- und Phosphorsalze enthält und Licht, Wärme, Elektrizität usw. zugänglich ist, ein Protein, das zu weiteren, immer komplexeren Umwandlungen fähig ist, dann würde diese Substanz sofort zerstört oder absorbiert werden, was in der Zeit vor der Entstehung von Lebewesen unmöglich war.

Bestätigen oder widerlegen Sie diese Aussage von Charles Darwin.

Um die Essenz des Lebens und seinen Ursprung in der Kultur der menschlichen Zivilisation zu verstehen, gibt es seit langem zwei Ideen - Biogenese und Abiogenese. Die Idee der Biogenese (Entstehung von Lebewesen aus Lebewesen) stammt aus alten östlichen religiösen Konstruktionen, für die die Vorstellung von der Abwesenheit von Anfang und Ende von Naturphänomenen üblich war. Die Realität des ewigen Lebens ist für diese Kulturen logisch akzeptabel, ebenso wie die Ewigkeit der Materie, des Kosmos.
Eine alternative Idee - die Abiogenese (der Ursprung des Lebens aus dem Nichtleben) geht auf Zivilisationen zurück, die lange vor unserer Zeitrechnung in den Tälern der Flüsse Tigris und Euphrat existierten. Dieses Gebiet war ständigen Überschwemmungen ausgesetzt, und es ist nicht verwunderlich, dass es zum Geburtsort des Katastrophenismus wurde, der die europäische Zivilisation durch Judentum und Christentum beeinflusste. Katastrophen unterbrechen sozusagen die Verbindung, die Kette der Generationen, suggerieren ihre Entstehung, ihr Wiederauftauchen. In dieser Hinsicht war der Glaube an die periodische spontane Entstehung eines Organismus unter dem Einfluss natürlicher oder übernatürlicher Ursachen in der europäischen Kultur weit verbreitet.

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologie Klasse 10
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