Arvostaaksesi tätä ihmettä sen todellisessa arvossa, sinun on tutustuttava useisiin nykyaikaisiin teorioihin, jotka kuvaavat elämän syntymän eri vaihtoehtoja ja vaiheita. Elävästä mutta elottomasta joukosta yksinkertaisia ​​orgaanisia yhdisteitä proto-organismeihin, jotka ovat tunteneet kuoleman ja osallistuneet loputtomaan biologisen vaihtelun kilpailuun. Eiköhän nämä kaksi termiä - vaihtelevuus ja kuolema - johda koko elämän summaan? ..

1. Panspermia

Hypoteesilla elämän tuomisesta Maahan muista kosmisista kappaleista on paljon arvovaltaisia ​​puolustajia. Tässä asemassa olivat suuri saksalainen tiedemies Hermann Helmholtz ja ruotsalainen kemisti Svante Arrhenius, venäläinen ajattelija Vladimir Vernadsky ja brittiläinen fyysikko Kelvin. Tiede on kuitenkin tosiasioiden valtakunta, ja kosmisen säteilyn ja sen kaikkea elävää tuhoavan vaikutuksen löytämisen jälkeen panspermia näytti kuolleen.

Mutta mitä syvemmälle tutkijat sukeltavat kysymykseen, sitä enemmän vivahteita tulee esiin. Joten nyt - mukaan lukien lukuisten avaruusalusten kokeiden perustaminen - suhtaudumme paljon vakavammin elävien organismien kykyyn kestää säteilyä ja kylmää, veden puutetta ja muita ulkoavaruudessa olemisen "viehätyksiä". Erilaisia ​​orgaanisia yhdisteitä on löydetty asteroideista ja komeetoista, kaukaisista kaasu- ja pölykertymistä ja protoplanetaarisista pilvistä, ja niistä ei ole epäilystäkään. Mutta väitteet, joiden mukaan ne sisälsivät jälkiä jostakin epäilyttävän mikrobeja muistuttavasta, ovat edelleen todistamattomia.

On helppo nähdä, että panspermiateoria kaikesta kiehtovuudestaan ​​huolimatta vain siirtää kysymyksen elämän syntymisestä toiseen paikkaan ja toiseen aikaan. Mikä tahansa toi ensimmäiset organismit Maahan - olipa kyseessä vahingossa sattunut meteoriitti tai pitkälle kehittyneiden muukalaisten ovela suunnitelma, niiden täytyi syntyä jonnekin ja jollain tavalla. Älä tässä ja paljon kauempana menneisyydessä - mutta elämän piti kasvaa elottomasta aineesta. Kysymys "Kuinka?" jäännökset.

1. Epätieteellinen: Spontaani sukupolvi

Pitkälle kehittyneen elävän aineen spontaani synty elottomasta aineesta - kuten kärpäsen toukkien syntyminen mätänevässä lihassa - voidaan yhdistää Aristoteleen, joka yleisti monien edeltäjien ajatukset ja muodosti kokonaisvaltaisen spontaanin sukupolven opin. Kuten muutkin Aristoteleen filosofian elementit, spontaani sukupolvi oli hallitseva oppi keskiaikaisessa Euroopassa, ja se sai tukea Louis Pasteurin kokeisiin asti, joka lopulta osoitti, että jopa kärpäsen toukat vaativat emokärpäsiä tuottaakseen. Spontaania sukupolvea ei pidä sekoittaa nykyaikaisiin teorioihin elämän abiogeenisesta alkuperästä: niiden välinen ero on perustavanlaatuinen.

2. Ensisijainen liemi

Tämä käsite liittyy läheisesti Stanley Millerin ja Harold Ureyn 1950-luvulla tekemiin klassisiin kokeisiin. Laboratoriossa tutkijat simuloivat olosuhteita, jotka voisivat olla olemassa nuoren Maan pinnalla - metaanin, hiilimonoksidin ja molekyylivedyn seosta, lukuisia sähköpurkauksia, ultraviolettisäteilyä - ja pian yli 10 % metaanin hiilestä siirtyi erilaisten orgaanisten molekyylien muodossa. Miller - Ureyn kokeissa saatiin yli 20 aminohappoa, sokereita, lipidejä ja nukleiinihappojen esiasteita.

Näiden klassisten kokeiden nykyaikaiset muunnelmat käyttävät paljon monimutkaisempia asetuksia, jotka vastaavat paremmin varhaisen Maan olosuhteita. Tulivuorten vaikutuksia simuloidaan niiden rikkivety- ja rikkidioksidipäästöillä, typen läsnäololla jne. Tällä tavalla tutkijat onnistuvat saamaan valtavan ja monipuolisen määrän orgaanista ainetta - potentiaalisen elämän rakennuspalikoita. Näiden kokeiden pääongelmana on edelleen rasemaatit: optisesti aktiivisten molekyylien (kuten aminohappojen) isomeerejä muodostuu seoksessa yhtä suuria määriä, kun taas kaikki meille tiedossa oleva elämä (erityisiä ja outoja poikkeuksia lukuun ottamatta) sisältää vain L-isomeerejä.

Palaamme kuitenkin tähän ongelmaan myöhemmin. Tässä on syytä lisätä, että äskettäin - vuonna 2015 - Cambridgen professori John Sutherland (John Sutherland) ja hänen tiiminsä osoittivat mahdollisuuden muodostua kaikki "elämän perusmolekyylit", DNA:n, RNA:n ja proteiinien komponentit yksinkertainen sarja alkukomponentteja. Tämän seoksen päähenkilöt ovat vetysyanidi ja rikkivety, jotka eivät ole niin harvinaisia ​​avaruudessa. Niihin on vielä lisättävä joitain mineraaliaineita ja metalleja, joita on riittävästi saatavilla maan päällä, kuten fosfaatteja, kuparin ja raudan suoloja. Tutkijat ovat rakentaneet yksityiskohtaisen reaktiokaavion, joka voisi hyvinkin luoda rikkaan "alkukeiton", jotta siihen ilmestyisi polymeerejä ja täysi kemiallinen evoluutio.

Hypoteesi elämän abiogeenisesta alkuperästä "luomukeitosta", joka testattiin Millerin ja Ureyn kokeilla, esitti vuonna 1924 Neuvostoliiton biokemisti Alexander Oparin. Ja vaikka lysenkoismin kukoistuskauden "pimeinä vuosina" tiedemies otti tieteellisen genetiikan vastustajien puolelle, hänen ansionsa ovat suuret. Tunnustuksena akateemikon roolista hänen nimeään kantaa Kansainvälisen tieteellisen elämän syntyä tutkivan järjestön (ISSOL) myöntämä pääpalkinto, Oparin-mitali. Palkinto jaetaan kuuden vuoden välein, ja eri aikoina se myönnettiin sekä Stanley Millerille että suurelle kromosomitutkijalle, Nobel-palkitukselle Jack Szostakille. Tunnustuksena Harold Ureyn valtavasta panoksesta ISSOL myöntää Urey-mitalin Oparin-mitalien välillä (myös kuuden vuoden välein). Tuloksena oli ainutlaatuinen, todellinen evoluutiopalkinto – vaihtuvalla nimellä.

3. Kemiallinen evoluutio

Teoria yrittää kuvata suhteellisen yksinkertaisten orgaanisten aineiden muuttumista melko monimutkaisiksi kemiallisiksi systeemeiksi, itse elämän esiasteiksi ulkoisten tekijöiden, valinta- ja itseorganisaatiomekanismien vaikutuksesta. Tämän lähestymistavan peruskäsite on "vesi-hiilišovinismi", joka esittää nämä kaksi komponenttia (vesi ja hiili - NS) ehdottoman välttämättöminä ja avaintekijöinä elämän syntymiselle ja kehitykselle, olipa kyse sitten maapallolla tai jossain sen rajojen ulkopuolella. Ja suurin ongelma on edelleen olosuhteet, joissa "vesi-hiili-šovinismi" voi kehittyä erittäin kehittyneiksi kemiallisiksi komplekseiksi, jotka kykenevät - ennen kaikkea - itsereplikaatioon.

Yhden hypoteesin mukaan molekyylien ensisijainen järjestäytyminen voisi tapahtua savimineraalien mikrohuokosissa, joilla oli rakenteellinen rooli. Skotlantilainen kemisti Alexander Graham Cairns-Smith esitti tämän idean muutama vuosi sitten. Monimutkaiset biomolekyylit voivat laskeutua ja polymeroitua niiden sisäpinnalla, kuten matriisissa: Israelin tutkijat osoittivat, että tällaiset olosuhteet mahdollistavat riittävän pitkien proteiiniketjujen kasvattamisen. Tänne voisi myös kertyä tarvittavat määrät metallisuoloja, joilla on tärkeä rooli kemiallisten reaktioiden katalyytteinä. Saviseinät voisivat toimia solukalvoina erottaen "sisäisen" tilan, jossa tapahtuu yhä monimutkaisempia kemiallisia reaktioita, ja erottaen sen ulkoisesta kaaoksesta.

Kiteisten mineraalien pinnat voisivat toimia "matriiseina" polymeeristen molekyylien kasvulle: niiden kidehilan avaruudellinen rakenne pystyy valitsemaan vain samantyyppisiä optisia isomeerejä, esimerkiksi L-aminohappoja, mikä ratkaisee edellä käsitellyn ongelman. . Energiaa primaariseen "aineenvaihduntaan" voitaisiin toimittaa epäorgaanisilla reaktioilla - kuten mineraalipyriitin (FeS2) pelkistämisellä vedyllä (rautasulfidiksi ja vetysulfidiksi). Tässä tapauksessa monimutkaisten biomolekyylien ilmaantumiseen ei tarvita salamaa tai ultraviolettivaloa, kuten Miller-Ureyn kokeissa. Joten voimme päästä eroon heidän toiminnan haitallisista puolista.

Nuorta maapalloa ei suojattu haitallisilta - ja jopa tappavilta - auringon säteilyn komponenteilta. Edes nykyaikaiset evolutionaariset organismit eivät kestäisi tätä ankaraa ultraviolettisäteilyä - huolimatta siitä, että aurinko itse oli paljon nuorempi eikä antanut tarpeeksi lämpöä planeetalle. Tästä syntyi hypoteesi, että aikakaudella, jolloin elämän syntymisen ihme tapahtui, koko maapallo saattoi peittää paksulla jääkerroksella - satoja metrejä; ja se on parasta. Tämän jääkerroksen alle piilossa elämä saattoi tuntea olonsa varsin turvalliseksi sekä ultraviolettisäteilyltä että toistuvilta meteoriittiiskuilta, jotka uhkasivat tappaa sen silmussa. Suhteellisen viileä ympäristö voisi myös stabiloida ensimmäisten makromolekyylien rakenteen.

4. Mustat tupakoitsijat

Nuoren maapallon ultraviolettisäteilyn, jonka ilmakehä ei vielä sisältänyt happea ja jossa ei ollut niin ihmeellistä asiaa kuin otsonikerros, olisi todellakin pitänyt olla tappava mille tahansa syntyvälle elämälle. Tästä syntyi oletus, että elävien organismien hauraat esi-isät pakotettiin olemaan jossain piilossa jatkuvalta steriloivien säteiden virralta. Esimerkiksi syvällä veden alla - tietysti missä on riittävästi mineraaleja, sekoittumista, lämpöä ja energiaa kemiallisiin reaktioihin. Ja sellaisia ​​paikkoja on.

1900-luvun lopulla kävi selväksi, että valtameren pohja ei missään tapauksessa voi olla paratiisi keskiaikaisille hirviöille: olosuhteet täällä ovat liian vaikeat, lämpötila on alhainen, säteilyä ei ole ja harvinainen orgaaninen aine voi vain asettua. pinnasta. Itse asiassa nämä ovat laajimpia puoliautiomaita - joitain merkittäviä poikkeuksia lukuun ottamatta: aivan siellä, syvällä veden alla, lähellä geotermisen lähteitä, elämä on kirjaimellisesti täydessä vauhdissa. Rikkirikas musta vesi on kuumaa, levotonta ja täynnä mineraaleja.

Mustan valtameren tupakoitsijat ovat hyvin rikkaita ja erottuvia ekosysteemejä: niitä ravitsevat bakteerit käyttävät rauta-rikkireaktioita, joista olemme jo puhuneet. Ne ovat perusta kukoistavalle elämälle, mukaan lukien joukko ainutlaatuisia matoja ja katkarapuja. Ehkä ne olivat planeetan elämän perusta ja alkuperä: ainakin teoriassa tällaisissa järjestelmissä on kaikki tarvittava tähän.

2. Epätieteelliset: henget, jumalat, esi-isät

Kaikki maailman alkuperää koskevat kosmologiset myytit kruunataan aina antropogonisilla - ihmisen alkuperästä. Ja näissä fantasioissa voi vain kadehtia muinaisten kirjailijoiden mielikuvitusta: kysymyksessä siitä, mitä, miten ja miksi kosmos syntyi, missä ja miten elämä - ja ihmiset - ilmestyi, versiot kuulostivat hyvin erilaisilta ja melkein aina kauniilta. Valtava varis nappasi merenpohjasta kasveja, kaloja ja eläimiä, ihmiset ryömivät ulos kuin madot ensimmäisen esi-isän Pangun ruumiista, muovattiin savesta ja tuhkasta, syntyivät jumalien ja hirviöiden avioliitoista. Kaikki tämä on yllättävän runollista, mutta sillä ei tietenkään ole mitään tekemistä tieteen kanssa.

Dialektisen materialismin periaatteiden mukaisesti elämä on kahden periaatteen "ykseyttä ja taistelua": toisaalta muuttuvaa ja perittyä tietoa ja toisaalta biokemiallisia, rakenteellisia toimintoja. Yksi on mahdoton ilman toista - ja kysymys siitä, mistä elämä alkoi, tiedolla ja nukleiinihapoilla vai funktioilla ja proteiinoilla, on edelleen yksi vaikeimmista. Ja yksi tunnetuista ratkaisuista tähän paradoksaaliseen ongelmaan on "RNA-maailman" hypoteesi, joka ilmestyi jo 1960-luvun lopulla ja lopulta muotoutui 1980-luvun lopulla.

RNA - makromolekyylit, tiedon varastoinnissa ja välittämisessä ei ole yhtä tehokas kuin DNA, ja entsymaattisten toimintojen suorittamisessa - ei yhtä vaikuttavaa kuin proteiinit. Mutta RNA-molekyylit kykenevät molempiin, ja toistaiseksi ne toimivat siirtolinkkinä solun tiedonvaihdossa ja katalysoivat useita reaktioita siinä. Proteiinit eivät pysty replikoitumaan ilman DNA:n informaatiota, ja DNA ei pysty replikoitumaan ilman proteiinin "taitoja". RNA puolestaan ​​voi olla täysin autonominen: se pystyy katalysoimaan omaa "lisääntymistään" - ja tämä riittää alkuun.

"RNA World" -hypoteesin puitteissa tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että nämä makromolekyylit kykenevät myös täysimittaiseen kemialliseen evoluutioon. Ainakin Lesley Orgelin johtamien kalifornialaisten biofyysikkojen osoittaman selkeän esimerkin: jos etidiumbromidia, joka toimii myrkkynä tälle RNA-synteesiä estävälle järjestelmälle, lisätään itsereplikoituvan RNA:n liuokseen, niin vähitellen makromolekyylien sukupolvien muutos, seoksessa RNA:t näyttävät olevan resistenttejä jopa erittäin suurille toksiinipitoisuuksille. Suunnilleen tällä tavalla ensimmäiset RNA-molekyylit voisivat kehittyessään löytää tavan syntetisoida ensimmäiset proteiinityökalut ja sitten yhdessä niiden kanssa "löytää" itselleen DNA:n kaksoiskierteen, ihanteellisen perinnöllisen tiedon kantajan.

3. Epätieteellinen: muuttumattomuus

Ei tieteellisempiä kuin tarinoita esi-isistä voidaan kutsua näkemyksiksi, jotka kantavat suurta nimeä vakaan tilan teoriassa. Sen kannattajien mukaan elämää ei ole koskaan syntynyt - aivan kuten Maa ei syntynyt, ei myöskään kosmos ilmaantunut: niitä yksinkertaisesti on aina ollut, tulee aina olemaan. Kaikki tämä ei ole sen enempää perusteltua kuin Pangu-madot: jotta tällainen "teoria" voitaisiin ottaa vakavasti, on unohdettava lukemattomat paleontologian, geologian ja tähtitieteen löydöt. Ja itse asiassa, hylätä koko modernin tieteen suurenmoinen rakennus - mutta sitten luultavasti kannattaa luopua kaikesta, mikä sen asukkaille on tarkoitettu, mukaan lukien tietokoneet ja kivuton hammashoito.

6. Protosolut

Pelkkä replikaatio ei kuitenkaan riitä "normaaliin elämään": mikä tahansa elämä on ennen kaikkea ympäristön alueellisesti eristetty alue, joka erottaa aineenvaihduntaprosesseja, helpottaa joidenkin reaktioiden kulkua ja mahdollistaa muiden poissulkemisen. Toisin sanoen elämä on solu, jota rajoittaa lipideistä koostuva puoliläpäisevä kalvo. Ja "protosolujen" olisi pitänyt ilmestyä jo elämän olemassaolon varhaisemmissa vaiheissa Maan päällä - ensimmäisen hypoteesin niiden alkuperästä ilmaisi meille hyvin tuttu Alexander Oparin. Hänen mielestään "protokalvot" voisivat olla hydrofobisten lipidien pisaroita, jotka muistuttavat vedessä kelluvia keltaisia ​​öljypisaroita.

Yleisesti ottaen nykyaikainen tiede hyväksyy tiedemiehen ideat, ja Jack Shostak, joka sai Oparin-mitalin työstään, käsitteli myös tätä aihetta. Yhdessä Katarzyna Adamalan kanssa hän onnistui luomaan eräänlaisen "protosolu"-mallin, jonka kalvon analogi ei koostunut nykyaikaisista lipideistä, vaan vielä yksinkertaisemmista orgaanisista molekyyleistä, rasvahapoista, jotka voisivat hyvin kertyä alkuperäpaikoille. ensimmäisistä proto-organismeista. Shostak ja Adamala onnistuivat jopa "elvyttämään" rakenteitaan lisäämällä elatusaineeseen magnesiumioneja (stimuloivat RNA-polymeraasien toimintaa) ja sitruunahappoa (vakauttavat rasvakalvojen rakennetta).

Tuloksena he saivat täysin yksinkertaisen, mutta jossain määrin elävän järjestelmän; joka tapauksessa se oli normaali protosolu, joka sisälsi kalvosuojatun ympäristön RNA:n lisääntymiselle. Tästä hetkestä lähtien voit sulkea elämän esihistorian viimeisen luvun - ja aloittaa sen historian ensimmäiset luvut. Tämä on kuitenkin täysin erilainen aihe, joten puhumme vain yhdestä, mutta erittäin tärkeästä käsitteestä, joka liittyy elämän evoluution ensimmäisiin vaiheisiin ja valtavan valikoiman organismien syntymiseen.

4. Epätieteellinen: Ikuinen paluu

Intian filosofian "tuotemerkki" länsimaisessa filosofiassa, joka liittyy Immanuel Kantin, Friedrich Nietzschen ja Mircea Eliaden teoksiin. Runollinen kuva jokaisen elävän sielun ikuisesta vaeltamisesta äärettömän monien maailmojen ja niiden asukkaiden halki, sen uudestisyntymisestä joko merkityksettömäksi hyönteiseksi tai yleväksi runoilijaksi tai jopa meille tuntemattomaksi olennoksi, demoniksi tai jumalaksi. Huolimatta reinkarnaatioideoiden puuttumisesta tämä idea on todella lähellä Nietzscheä: ikuisuus on ikuinen, mikä tarkoittaa, että mikä tahansa tapahtuma siinä voi - ja täytyy toistaa - uudelleen. Ja jokainen olento pyörii loputtomasti tällä yleismaailmallisen paluun karusellilla, niin että vain pää pyörii ja primaarisen alkuperän ongelma katoaa jonnekin lukemattomien toistojen kaleidoskooppiin.

7. Endosymbioosi

Katso itseäsi peilistä, katso silmiisi: olento, jonka kanssa vaihdat katseita, on monimutkaisin hybridi, joka on syntynyt ikimuistoisista ajoista. Saksalais-englannin luonnontieteilijä Andreas Schimper huomasi jo 1800-luvun lopulla, että kloroplastit, fotosynteesistä vastaavat kasvisoluorganellit, replikoituvat erillään itse solusta. Pian esitettiin hypoteesi, että kloroplastit ovat symbiontteja, fotosynteettisten bakteerien soluja, jotka isäntä on kerran niellyt - ja jätetty tänne ikuisesti.

Meillä ei tietenkään ole kloroplasteja, muuten voisimme syödä auringonvaloa, kuten jotkut pseudo-uskonnolliset lahkot ehdottavat. Kuitenkin 1920-luvulla endosymbioosihypoteesia laajennettiin kattamaan mitokondriot, organellet, jotka kuluttavat happea ja toimittavat energiaa kaikille soluillemme. Tähän mennessä tämä hypoteesi on saavuttanut täysimittaisen, toistuvasti todistetun teorian aseman - riittää, kun sanotaan, että mitokondrioilla ja plastideilla on oma genomi, enemmän tai vähemmän soluista riippumattomat jakautumismekanismit ja omat proteiinisynteesijärjestelmänsä.

Luonnosta on löydetty myös muita endosymbiontteja, joilla ei ole takanaan miljardeja vuosia yhteistä kehitystä ja jotka ovat vähemmän syvällä integroitumisella soluun. Esimerkiksi joillain ameebeilla ei ole omia mitokondrioita, mutta niiden sisällä on bakteereja, jotka suorittavat tehtävänsä. On olemassa hypoteeseja muiden organellien endosymbioottisesta alkuperästä - mukaan lukien siimot ja värekarvot ja jopa solutuuma: joidenkin tutkijoiden mukaan me kaikki, eukaryootit, olimme seurausta bakteerien ja arkkien ennennäkemättömästä sulautumisesta. Nämä versiot eivät ole vielä löytäneet tiukkaa vahvistusta, mutta yksi asia on selvä: heti kun se syntyi, elämä alkoi imeä naapureita ja olla vuorovaikutuksessa heidän kanssaan synnyttäen uutta elämää.

5. Epätieteellinen: kreationismi

Kreationismin käsite syntyi 1800-luvulla, kun Tooran, Raamatun ja muiden monoteististen uskontojen pyhien kirjojen kirjoittajien ehdottamia maailman ja elämän ulkonäön eri versioiden kannattajia alettiin kutsua tähän sanaan. Pohjimmiltaan kreationistit eivät kuitenkaan tarjonneet mitään uutta näihin kirjoihin verrattuna, yrittäen yhä uudelleen ja uudelleen kumota tieteen tiukat ja perusteelliset havainnot - mutta itse asiassa yhä uudelleen ja uudelleen menettäen asemansa toisensa jälkeen. Valitettavasti nykyaikaisten pseudokreationististen tiedemiesten ajatukset ovat paljon helpompia ymmärtää: tositieteen teorioiden ymmärtäminen vaatii paljon vaivaa.

Elämän synty maapallolla on keskeinen ja ratkaisematon luonnontieteen ongelma, joka toimii usein pohjana tieteen ja uskonnon väliselle ristiriitalle. Jos elävän aineen evoluution olemassaoloa luonnossa voidaan pitää todistettuna, koska sen mekanismit löydettiin, arkeologit löysivät muinaisia, yksinkertaisemmin järjestettyjä organismeja, niin millään elämän syntyä koskevalla hypoteesilla ei ole näin laajaa näyttöä. Voimme tarkkailla evoluutiota omin silmin, ainakin valinnassa. Kukaan ei ole pystynyt luomaan elävää olentoa elottomasta.

Huolimatta elämän syntyä koskevien hypoteesien suuresta määrästä, vain yhdellä niistä on hyväksyttävä tieteellinen selitys. Se on hypoteesi abiogeneesi- pitkä kemiallinen evoluutio, joka tapahtui muinaisen Maan erityisolosuhteissa ja edelsi biologista evoluutiota. Samaan aikaan epäorgaanisista aineista syntetisoitiin ensin yksinkertaisia ​​orgaanisia aineita, joista monimutkaisempia, sitten ilmestyi biopolymeerejä, seuraavat vaiheet ovat spekulatiivisempia ja tuskin todistettuja. Abiogeneesin hypoteesissa on monia ratkaisemattomia ongelmia, erilaisia ​​näkemyksiä kemiallisen evoluution tietyistä vaiheista. Jotkut sen kohdista kuitenkin vahvistettiin empiirisesti.

Muita hypoteeseja elämän syntymisestä - panspermia(elämän esittely avaruudesta), kreationismi(luojan luoma), spontaani sukupolvi(eläviä organismeja ilmaantuu yhtäkkiä elottomaan aineeseen), vakaa tila(elämää on aina ollut). Louis Pasteur (XIX vuosisata) ja useat häntä edeltäneet tiedemiehet osoittivat spontaanin elämän synnyttämisen mahdottomuuden elottomissa, mutta ei niin kategorisesti (F. Redi - XVII vuosisata). Panspermia-hypoteesi ei ratkaise elämän syntyongelmaa, vaan siirtää sen maasta avaruuteen tai muille planeetoille. Tätä hypoteesia on kuitenkin vaikea kumota, varsinkin niiden edustajien, jotka väittävät, että elämää ei tuonut Maahan meteoriitit (tässä tapauksessa elävät asiat voivat palaa ilmakehän kerroksissa, joutua tuhoisan toiminnan kohteeksi) kosminen säteily jne.), mutta älykkäiden olentojen toimesta. Mutta kuinka he pääsivät maan päälle? Fysiikan näkökulmasta (universumin valtava koko ja kyvyttömyys voittaa valon nopeus) tämä on tuskin mahdollista.

Ensimmäistä kertaa mahdollisen abiogeneesin perusteli A.I. Oparin (1923-1924), myöhemmin tämän hypoteesin kehitti J. Haldane (1928). Darwin ilmaisi kuitenkin ajatuksen, että elämää maapallolla voisi edeltää orgaanisten yhdisteiden abiogeeninen muodostuminen. Abiogeneesin teoria on viimeistelty, ja muut tutkijat viimeistelevät sitä tähän päivään asti. Sen tärkein ratkaisematon ongelma on yksityiskohdat siirtymisestä monimutkaisista elottomista järjestelmistä yksinkertaisiin eläviin organismeihin.

Vuonna 1947 J. Bernal muotoili Oparinin ja Haldanen kehitykseen perustuen biopoieesin teorian, jossa erotettiin kolme abiogeneesivaihetta: 1) biologisten monomeerien abiogeeninen esiintyminen; 2) biopolymeerien muodostuminen; 3) kalvojen muodostuminen ja primaaristen organismien (protobiontien) muodostuminen.

Abiogenesis

Abiogeneesin teorian mukainen hypoteettinen skenaario elämän syntymisestä on kuvattu alla yleisesti.

Maan ikä on noin 4,5 miljardia vuotta. Nestemäinen vesi planeetalla, joka on tutkijoiden mukaan niin välttämätöntä elämälle, ilmestyi aikaisintaan 4 miljardia vuotta sitten. Samaan aikaan, 3,5 miljardia vuotta sitten, elämää maapallolla oli jo olemassa, minkä todistaa tällaisten ikäisten kivien löytö, jossa on jälkiä mikro-organismien elintärkeästä toiminnasta. Näin ollen ensimmäiset yksinkertaiset organismit syntyivät suhteellisen nopeasti - alle 500 miljoonassa vuodessa.

Kun maa syntyi ensimmäisen kerran, sen lämpötila saattoi nousta 8000 asteeseen. Kun planeetta jäähtyi, metallit ja hiili raskaimpina alkuaineina tiivistyivät ja muodostivat maankuoren. Samaan aikaan tapahtui vulkaanista toimintaa, kuori liikkui ja supistui, siihen muodostui laskoksia ja repeämiä. Gravitaatiovoimat johtivat kuoren tiivistymiseen, kun taas energiaa vapautui lämmön muodossa.

Kevyet kaasut (vety, helium, typpi, happi jne.) eivät pysyneet planeetalla, vaan ne pääsivät avaruuteen. Mutta nämä elementit pysyivät muiden aineiden koostumuksessa. Kunnes maapallon lämpötila putosi alle 100 °C, kaikki vesi oli höyrytilassa. Lämpötilan putoamisen, haihtumisen ja tiivistymisen toistuessa monta kertaa, oli rankkoja sateita ja ukkosmyrskyjä. Veteen päästyään kuuma laava ja vulkaaninen tuhka loivat erilaisia ​​ympäristöolosuhteita. Joissakin voi tapahtua tiettyjä reaktioita.

Näin ollen varhaisen maan fysikaaliset ja kemialliset olosuhteet olivat suotuisat orgaanisten aineiden muodostumiselle epäorgaanisista. Ilmakehä oli pelkistävää tyyppiä, siinä ei ollut vapaata happea eikä otsonikerrosta. Siksi ultravioletti- ja kosminen säteily tunkeutui Maahan. Muita energianlähteitä olivat maankuoren lämpö, ​​joka ei ole vielä jäähtynyt, purkautuvat tulivuoret, ukkosmyrskyt, radioaktiivinen hajoaminen.

Ilmakehässä oli metaania, hiilioksideja, ammoniakkia, rikkivetyä, syanidiyhdisteitä ja vesihöyryä. Niistä syntetisoitiin joukko yksinkertaisimpia orgaanisia aineita. Lisäksi voi muodostua aminohappoja, sokereita, typpipitoisia emäksiä, nukleotideja ja muita monimutkaisempia orgaanisia yhdisteitä. Monet niistä toimivat monomeereinä tuleville biologisille polymeereille. Vapaan hapen puuttuminen ilmakehästä suosi reaktioita.

Kemialliset kokeet (ensimmäistä kertaa vuonna 1953 S. Miller ja G. Urey), jotka simuloivat muinaisen Maan olosuhteita, osoittivat mahdollisuuden orgaanisten aineiden abiogeeniseen synteesiin epäorgaanisista aineista. Ohjaamalla sähköpurkauksia primitiivistä ilmakehää jäljittelevän kaasuseoksen läpi vesihöyryn läsnäollessa saatiin aminohappoja, orgaanisia happoja, typpipitoisia emäksiä, ATP:tä jne.

On huomattava, että maan muinaisessa ilmakehässä yksinkertaisimmat orgaaniset aineet saattoivat muodostua paitsi abiogeenisesti. Ne tuotiin myös avaruudesta vulkaanisen pölyn sisältämänä. Lisäksi se voi olla melko suuria määriä orgaanista ainetta.

Pienimolekyylipainoiset orgaaniset yhdisteet kerääntyivät valtamereen ja muodostivat niin sanotun primordial-keiton. Aineet adsorboituivat savikerrostumien pinnalle, mikä lisäsi niiden pitoisuutta.

Tietyissä muinaisen maan olosuhteissa (esimerkiksi savella, jäähtyvien tulivuorten rinteillä) monomeerien polymeroitumista voi tapahtua. Näin muodostui proteiineja ja nukleiinihappoja - biopolymeerejä, joista myöhemmin tuli elämän kemiallinen perusta. Vesipitoisessa ympäristössä polymeroituminen on epätodennäköistä, koska depolymeroituminen tapahtuu yleensä vedessä. Kokemus on osoittanut mahdollisuuden syntetisoida polypeptidiä aminohapoista, jotka ovat kosketuksissa kuuman laavan palasten kanssa.

Seuraava tärkeä askel kohti elämän syntyä on koaservaattipisaroiden muodostuminen veteen ( koaservoi) polypeptideistä, polynukleotideista ja muista orgaanisista yhdisteistä. Tällaisten kompleksien ulkopuolella voisi olla kerros, joka jäljitteli kalvoa ja säilytti niiden stabiilisuuden. Koaservaatit saatiin kokeellisesti kolloidisissa liuoksissa.

Proteiinimolekyylit ovat amfoteerisia. Ne houkuttelevat vesimolekyylejä itseensä niin, että niiden ympärille muodostuu kuori. Saadaan kolloidisia hydrofiilisiä komplekseja, jotka on eristetty vesimassasta. Tämän seurauksena veteen muodostuu emulsio. Lisäksi kolloidit sulautuvat toisiinsa ja muodostavat koaservaatteja (prosessia kutsutaan koaservaatioksi). Koaservaatin kolloidinen koostumus riippui sen väliaineen koostumuksesta, jossa se muodostui. Muinaisen maan eri säiliöissä muodostui koaservaatteja, joilla oli erilainen kemiallinen koostumus. Jotkut niistä olivat vakaampia ja pystyivät jossain määrin suorittamaan selektiivistä aineenvaihduntaa ympäristön kanssa. Siellä oli eräänlainen biokemiallinen luonnonvalinta.

Koaservaatit pystyvät selektiivisesti absorboimaan tiettyjä aineita ympäristöstä ja vapauttamaan siihen joitain niissä tapahtuvia kemiallisten reaktioiden tuotteita. Se on kuin aineenvaihduntaa. Aineiden kertymisen myötä koaservaatit kasvoivat, ja saavuttaessaan kriittisen koon ne hajosivat osiin, joista jokainen säilytti alkuperäisen organisaation piirteet.

Itse koaservaateissa voi tapahtua kemiallisia reaktioita. Koaservaattien metalli-ionien absorption aikana voi muodostua entsyymejä.

Evoluutioprosessissa jäi jäljelle vain sellaisia ​​järjestelmiä, jotka pystyivät itsesäätelyyn ja lisääntymiseen. Tämä merkitsi elämän syntymisen seuraavan vaiheen - syntymisen - alkamista protobiontit(joidenkin lähteiden mukaan tämä on sama kuin koaservaatit) - kappaleet, joilla on monimutkainen kemiallinen koostumus ja useita elävien olentojen ominaisuuksia. Protobionteja voidaan pitää stabiileimpana ja menestyneimpinä koaservaatteina.

Kalvo voitaisiin muodostaa seuraavalla tavalla. Rasvahapot yhdistyvät alkoholien kanssa muodostaen lipidejä. Lipidit muodostivat kalvoja vesistöjen pinnalle. Niiden varautuneet päät osoittavat veteen, kun taas ei-napaiset päät osoittavat ulospäin. Vedessä kelluvat proteiinimolekyylit vetivät puoleensa lipidien päitä, mikä johti kaksoislipoproteiinikalvojen muodostumiseen. Tuulesta tällainen kalvo voi taipua ja muodostua kuplia. Koaservaatit ovat saattaneet jäädä vahingossa loukkuun näihin rakkuloihin. Kun tällaiset kompleksit ilmestyivät jälleen veden pinnalle, ne olivat jo peitetty toisella lipoproteiinikerroksella (johtuen toisiaan vastakkain olevien lipidien ei-polaaristen päiden hydrofobisista vuorovaikutuksista). Nykypäivän elävien organismien kalvon yleinen asettelu on kaksi kerrosta lipidejä sisällä ja kaksi proteiinikerrosta, jotka sijaitsevat reunoilla. Mutta miljoonien vuosien evoluution aikana kalvosta tuli monimutkaisempi, koska lipidikerrokseen upotetut ja sen läpi tunkeutuvat proteiinit, kalvon yksittäisten osien ulkonemat ja ulkonemat jne.

Koaservaatit (tai protobiontit) voisivat saada jo olemassa olevia nukleiinihappomolekyylejä, jotka pystyvät lisääntymään itse. Lisäksi joissakin protobionteissa saattoi tapahtua sellainen uudelleenjärjestely, että nukleiinihappo alkoi koodata proteiinia.

Protobiontien evoluutio ei ole enää kemiallista, vaan esibiologista evoluutiota. Se johti proteiinien katalyyttisen toiminnan parantumiseen (ne alkoivat toimia entsyymeinä), kalvoissa ja niiden selektiivisessä läpäisevyydessä (mikä tekee protobiontista vakaan polymeerijoukon), matriisisynteesin syntymiseen (informaation siirto nukleiinista haposta nukleiinihapoksi ja nukleiinihaposta proteiiniksi).

Elämän synty- ja kehitysvaiheet

	Evoluutio	tuloksia
1	Kemiallinen evoluutio - yhdisteiden synteesi	yksinkertainen orgaaninen aine Biopolymeerit
2	Prebiologinen evoluutio - kemiallinen valinta: pysyvimmät, itseään lisääntyvät protobiontit säilyvät	Koacervaatit ja protobiontit Entsymaattinen katalyysi Matriisisynteesi Kalvo
3	Biologinen evoluutio - biologinen valinta: taistelu olemassaolosta, ympäristöolosuhteisiin parhaiten sopeutuneiden selviytyminen	Eliöiden sopeutuminen tiettyihin ympäristöolosuhteisiin Elävien organismien monimuotoisuus

Yksi elämän alkuperän suurimmista mysteereistä on se, kuinka RNA tuli koodaamaan proteiinien aminohapposekvenssiä. Kysymys koskee RNA:ta, ei DNA:ta, koska uskotaan, että ribonukleiinihapolla ei aluksi ollut vain roolia perinnöllisen tiedon toteuttamisessa, vaan se vastasi myös sen varastoinnista. DNA korvasi sen myöhemmin ja nousi RNA:sta käänteistranskription avulla. DNA tallentaa paremmin tietoa ja on vakaampi (vähemmän altis reaktioille). Siksi evoluutioprosessissa hän oli se, joka jätettiin tiedon säilyttäjäksi.

Vuonna 1982 T. Chek löysi RNA:n katalyyttisen aktiivisuuden. Lisäksi RNA:ta voidaan syntetisoida tietyissä olosuhteissa jopa ilman entsyymejä, ja se voi myös muodostaa kopioita itsestään. Siksi voidaan olettaa, että RNA:t olivat ensimmäisiä biopolymeerejä (RNA-maailman hypoteesi). Jotkut RNA:n osat saattoivat vahingossa koodata protobiontille hyödyllisiä peptidejä, kun taas toisista RNA:n osista tuli irrotettuja introneja evoluution aikana.

Palaute ilmestyi protobionteissa - RNA koodaa entsyymiproteiineja, entsyymiproteiinit lisäävät nukleiinihappojen määrää.

Biologisen evoluution alku

Kemiallinen evoluutio ja protobiontien evoluutio kesti yli miljardi vuotta. Elämä syntyi ja sen biologinen evoluutio alkoi.

Jotkin protobiontit synnyttivät primitiivisiä soluja, joihin sisältyy kaikki nykyään havaitsemamme elävien olentojen ominaisuudet. He toteuttivat perinnöllisen tiedon tallentamisen ja välittämisen, sen käytön rakenteiden luomiseen ja aineenvaihduntaan. ATP-molekyylit antoivat energiaa elintärkeisiin prosesseihin, ja soluille tyypillisiä kalvoja ilmestyi.

Ensimmäiset organismit olivat anaerobisia heterotrofeja. He saivat ATP:hen varastoidun energian käymisen kautta. Esimerkki on glykolyysi - sokereiden hapeton hajoaminen. Nämä organismit söivät ensisijaisen liemen orgaanisten aineiden kustannuksella.

Mutta orgaanisten molekyylien varastot ehtyivät vähitellen, kun olosuhteet maapallolla muuttuivat, ja uusia orgaanisia aineita ei melkein enää syntetisoitu abiogeenisesti. Heterotrofien kehitys kiihtyi elintarvikevaroista kilpailun olosuhteissa.

Edun saivat bakteerit, jotka pystyivät sitomaan hiilidioksidia orgaanisten aineiden muodostuksella. Ravinteiden autotrofinen synteesi on monimutkaisempaa kuin heterotrofinen ravinto, joten se ei voinut syntyä varhaisissa elämänmuodoissa. Joistakin aineista muodostui auringon säteilyn energian vaikutuksesta solulle välttämättömiä yhdisteitä.

Ensimmäiset fotosynteettiset organismit eivät tuottaneet happea. Fotosynteesi vapautumisellaan ilmeni todennäköisesti myöhemmin nykyisten sinilevien kaltaisissa organismeissa.

Hapen kertyminen ilmakehään, otsoninäytön ilmestyminen ja ultraviolettisäteilyn määrän väheneminen johtivat monimutkaisten orgaanisten aineiden abiogeenisen synteesin lähes mahdottomaksi. Toisaalta esiin tulevista elämänmuodoista on tullut sellaisissa olosuhteissa kestävämpiä.

Happihengitys levisi maan päällä. Anaerobisia organismeja on säilynyt vain muutamassa paikassa (esim. kuumissa maanalaisissa lähteissä elää anaerobisia bakteereja).

JOHDANTO OSA 1. PERUSTEORIAT MAAN ELÄMÄN ALKUPERÄSTÄ.

1.1 Kreationismi.

1.2 Hypoteesi spontaanista sukupolvesta.

1.3 Stationaarisen tilan teoria.

1.4 Panspermia-hypoteesi.

OSA 2. PROTEIINIKOERSVAATTIEN TEORIA OPARINA.

2.1 Teorian ydin.

2.2 Aleksanteri Ivanovitš Oparin.

2.3 Kemiallisen evoluution alkuperä "Primäärikeitto".

2.4 Elämän syntyprosessin vaiheet.

OSA 3. ELÄMÄN ALKUPERÄN TUTKIMUKSEN TARVE.

OSA 4. MODERNI JOHDANTO ELÄMÄN ALKUPERÄSTÄ.

PÄÄTELMÄ.

KIRJALLISUUS.

JOHDANTO

Kysymys elämän alkuperästä maapallolla ja sen olemassaolon todennäköisyydestä muilla maailmankaikkeuden planeetoilla on pitkään herättänyt kiinnostusta sekä tutkijoille ja filosofeille että tavallisille ihmisille. Viime vuosina huomio tähän "ikuiseen ongelmaan" on lisääntynyt merkittävästi.

Tämä johtuu kahdesta seikasta: ensinnäkin merkittävästä edistymisestä aineen evoluution joidenkin vaiheiden laboratoriomallintamisessa, mikä johti elämän syntymiseen, ja toiseksi avaruustutkimuksen nopeasta kehityksestä, mikä tekee siitä yhä todellisempaa. etsi aurinkokunnan planeetoilla olevia elämänmuotoja. , mutta tulevaisuudessa ja sen jälkeen.

Elämän alkuperä on yksi salaperäisimmistä kysymyksistä, tyhjentävä vastaus, jota tuskin koskaan saada. Monet elämän syntyä koskevat hypoteesit ja jopa teoriat, jotka selittävät tämän ilmiön eri puolia, eivät vielä pysty voittamaan olennaista seikkaa - vahvistamaan kokeellisesti elämän ilmaantumisen tosiasiaa. Nykytieteellä ei ole suoria todisteita siitä, miten ja missä elämä syntyi. On olemassa vain loogisia rakenteita ja epäsuoraa näyttöä, joka on saatu mallikokeiden kautta, sekä tietoja paleontologian, geologian, tähtitieteen jne.

Samaan aikaan kysymystä elämän alkuperästä ei ole vielä lopullisesti ratkaistu. Elämän alkuperästä on monia hypoteeseja.

Eri aikoina ja eri kulttuureissa pohdittiin seuraavia ajatuksia:

kreationismi (elämän on luonut Luoja);

Spontaani sukupolvi (spontaani sukupolvi; elämä syntyi toistuvasti elottomasta aineesta);

Vakaan tilan hypoteesi (elämää on aina ollut olemassa);

Panspermia-hypoteesi (elämää tuotu maapallolle muilta planeetoilta);

Biokemialliset hypoteesit (elämä syntyi maanpäällisissä olosuhteissa fysikaalisia ja kemiallisia lakeja noudattavien prosessien aikana, eli biokemiallisen evoluution seurauksena);

Työn tarkoituksena on pohtia tärkeimpiä teorioita elämän syntymisestä maapallolla.

On tärkeää huomata, että tavoitteen saavuttamiseksi harkitaan seuraavia tehtäviä:

Käy läpi tärkeimmät teoriat

kreationismi

Teoria elämän spontaanista syntymisestä

Tasapainoteoria

Pansermia-hypoteesi

Tutkia A.I:n perusproteiini-koaservaattiteoriaa. Oparina

Lue A.I.:n elämäkerta. Oparina

Kuvaile kemiallisen evoluution "alkukeitto" alkuperää

Määritä elämän syntyprosessin vaiheet maan päällä

Tarve tutkia elämän alkuperää maan päällä

Nykyajan näkemykset elämän alkuperästä

Työtä tehtäessä käytettiin seuraavia menetelmiä: vertaileva maantieteellinen, kirjallisten lähteiden analyysi, historiallinen.

Teos kirjoitettiin tällaisten materiaalien pohjalta: monografiat, käännöspainokset, artikkelit tieteellisten artikkelien kokoelmasta, kirjojen osia, kirjallisuutta Internetistä.

OSA 1. TÄRKEIMMÄT TEORIAT ELÄMÄN ALKUPERÄ MAAN PÄÄLTÄ

1.1kreationismi

Kreationismi (englanniksi luominen - luominen) on uskonnollinen ja filosofinen käsite, jonka sisällä orgaanisen maailman, ihmiskunnan, maapallon ja koko maailman monimuotoisuutta pidetään niin tarkoituksellisesti jonkun korkeimman luomana. olento tai jumaluus. Kreationismin teoria, joka viittaa vastauksen kysymykseen elämän syntymisestä uskontoon (Jumalan luomiseen), on Popperin kriteerin mukaan tieteellisen tutkimuksen kentän ulkopuolella (koska se on kiistaton: mahdotonta todistaa tieteellisillä menetelmillä sekä että Jumala loi elämän että että Jumala loi sen.) Lisäksi tämä teoria ei anna tyydyttävää vastausta kysymykseen itse korkeimman olennon syntymisen ja olemassaolon syistä, vaan yleensä vain olettaa sen alkuttomuutta.

1.2Spontaani sukupolvi hypoteesi

Tämä teoria levisi muinaisessa Kiinassa, Babylonissa ja Egyptissä vaihtoehtona kreationismille, jonka kanssa se oli olemassa. Kaikkien aikojen ja kaikkien kansojen uskonnolliset opetukset katsoivat yleensä elämän ilmentymisen johtuvan jumaluuden yhdestä tai toisesta luovasta toiminnasta. Hyvin naiivisti ratkaisi tämän kysymyksen ja ensimmäiset luonnontutkijat. Aristoteles (384-322 eKr.), jota usein ylistetään biologian perustajana, piti kiinni teoriasta elämän spontaanista sukupolvesta. Jopa Aristoteleen kaltaiselle erinomaiselle antiikin mielelle ei ollut vaikeaa hyväksyä ajatusta, että eläimet - madot, hyönteiset ja jopa kalat - voisivat syntyä mudasta. Päinvastoin, tämä filosofi väitti, että jokainen kuiva ruumis, joka kastuu, ja päinvastoin jokainen märkä ruumis, joka kuivuu, synnyttää eläimiä.

Aristoteleen spontaanin syntymisen hypoteesin mukaan tietyt aineen "hiukkaset" sisältävät jonkinlaisen "aktiivisen aineen", joka voi sopivissa olosuhteissa luoda elävän organismin. Aristoteles oli oikeassa luullessaan, että tämä vaikuttava aine sisältyy hedelmöittyneeseen munasoluun, mutta uskoi virheellisesti, että sitä on myös aurinkotuulessa, mudassa ja mätänevässä lihassa.

"Nämä ovat tosiasiat - eläviä olentoja voi syntyä paitsi eläinten pariutumisen, myös maaperän hajoamisen kautta. Sama pätee kasveihin: toiset kehittyvät siemenistä, kun taas toiset ikään kuin synnyttävät spontaanisti kaiken luonnon vaikutuksesta, jotka syntyvät lahoavasta maasta tai tietyistä kasvien osista” (Aristoteles).

Aristoteleen auktoriteetilla oli poikkeuksellinen vaikutus keskiajan tutkijoiden näkemyksiin. Tämän filosofin mielipide heidän mielessään kietoutui oudosti uskonnollisiin käsitteisiin, mikä antoi usein naurettavia ja jopa suoraan sanottuna typeriä johtopäätöksiä nykyaikaisin termein. Elävän ihmisen tai hänen kaltaisensa, "homunculuksen" valmistamista pullossa eri kemikaaleja sekoittamalla ja tislaamalla pidettiin keskiajalla, vaikkakin hyvin vaikeana ja laittomana, mutta epäilemättä toteutettavana. Eläinten saaminen elottomista materiaaleista tuntui silloisille tiedemiehille niin yksinkertaiselta ja yleiseltä, että kuuluisa alkemisti ja lääkäri Van Helmont (1577-1644) antaa suoraan reseptin, jonka mukaan hiiret voidaan valmistaa keinotekoisesti peittämällä astia viljalla märällä ja likaisella. lumput. Tämä erittäin menestynyt tiedemies kuvaili koetta, jossa hän väitetysti loi hiiret kolmessa viikossa. Tätä varten tarvittiin likainen paita, tumma vaatekaappi ja kourallinen vehnää. Van Helmont piti ihmisen hikeä aktiivisena ainesosana hiiriprosessissa.

Useat 1500- ja 1600-luvuilta peräisin olevat lähteet kuvaavat yksityiskohtaisesti veden, kivien ja muiden elottomien esineiden muuttumista matelijoiksi, linnuiksi ja eläimiksi. Grindel von Ach näyttää jopa kuvan sammakoista, jotka väitetään nousevan toukokuun kasteesta, ja Aldrovand kuvaa lintujen ja hyönteisten uudestisyntymistä puiden oksista ja hedelmistä.

Mitä pidemmälle luonnontiede kehittyi, sitä tärkeämmäksi tarkkojen havaintojen ja kokemusten merkitys luonnon tuntemisessa, ei vain päättelyssä ja hienostuneisuudessa, tuli, sitä kaventui spontaanin sukupolven teorian soveltamisala. Firenzessä asunut italialainen biologi ja lääkäri Francesco Redi lähestyi jo vuonna 1688 elämän syntyongelmaa tiukemmin ja kyseenalaisti spontaanin sukupolven teorian. Tohtori Redi osoitti yksinkertaisilla kokeilla mielipiteiden perusteettomuuden spontaanien matojen synnystä mätänevässä lihassa. Hän havaitsi, että pienet valkoiset madot olivat kärpäsen toukkia. Suoritettuaan sarjan kokeita hän sai tietoa, joka vahvisti ajatuksen, että elämä voi syntyä vain edellisestä elämästä (biogeneesin käsite).

”Tuomio olisi turhaa, jos sitä ei voitaisi vahvistaa kokeella. Niinpä otin heinäkuun puolivälissä neljä isoa leveäsuista astiaa, laitoin yhteen maata, toiseen kalaa, kolmanteen Arnon ankeriaita, neljänteen palan vasikanlihaa, suljin ne tiukasti ja sinetöin. Sitten laitoin saman neljään muuhun astiaan jättäen ne auki... Pian sinetöimättömissä astioissa oleva liha ja kala madotettiin; kärpäsiä voitiin nähdä lentävän vapaasti aluksiin ja niistä ulos. Mutta en nähnyt ainuttakaan matoa suljetuissa astioissa, vaikka oli kulunut monta päivää siitä, kun kuolleet kalat oli laitettu niihin” (Redi).

Siten paljaalla silmällä näkyvien elävien olentojen osalta ehdotus spontaanista sukupolvesta osoittautui kestämättömäksi. Mutta XVII vuosisadan lopussa. Kircher ja Leeuwenhoek löysivät pienimpien olentojen maailman, jotka ovat näkymättömiä paljaalla silmällä ja jotka voidaan erottaa vain mikroskoopilla. Näitä "pienimpiä eläviä eläimiä" (kuten Leeuwenhoek kutsui löytämiään bakteereja ja ripsiä) löytyi kaikkialta, missä lahoamista tapahtui, pitkään seisoneiden kasvien keitteistä ja infuusioista, mätänevästä lihasta, liemestä, hapanmaidosta, ulosteista. , plakissa. "Suussani", Leeuwenhoek kirjoitti, "niitä (bakteereita) on enemmän kuin ihmisiä Yhdistyneessä kuningaskunnassa." Pilaantuvat ja helposti mätänevät aineet on vain laitettava lämpimään hetkeksi, sillä niihin kehittyy välittömästi mikroskooppisia elollisia olentoja, joita ei ennen ollut. Mistä nämä olennot tulevat? Tulivatko ne alkioista, jotka putosivat vahingossa mädäntyneeseen nesteeseen? Kuinka monta näitä bakteereita täytyy olla kaikkialla! Tahattomasti ilmaantui ajatus, että juuri täällä, mätänevässä keittimessä ja infuusiossa, tapahtui spontaani elävien mikrobien syntyminen elottomasta aineesta. Tämä mielipide 1700-luvun puolivälissä sai vahvan vahvistuksen skotlantilaisen papin Needhamin kokeissa. Needham otti lihaliemen tai kasviperäisten aineiden keitteitä, laittoi ne tiiviisti suljettuihin astioihin ja keitti niitä lyhyen aikaa. Samaan aikaan Needhamin mukaan kaikkien alkioiden olisi pitänyt kuolla, kun taas uudet eivät päässeet sisään ulkopuolelta, koska suonet olivat tiukasti kiinni. Hetken kuluttua nesteisiin ilmestyi kuitenkin mikrobeja. Tästä mainittu tiedemies päätteli, että hän oli läsnä spontaanin sukupolven ilmiössä.

Samaan aikaan toinen tiedemies, italialainen Spallanzani, vastusti tätä mielipidettä. Toistaessaan Needhamin kokeita hän vakuuttui, että orgaanisia nesteitä sisältävien astioiden pidempi kuumennus kuivattaa ne kokonaan. Vuonna 1765 Lazzaro Spallanzani suoritti seuraavan kokeen: keitettyään liha- ja kasvisliemiä useita tunteja, hän sulki ne välittömästi, minkä jälkeen hän poisti ne tulesta. Tutkittuaan nesteitä muutama päivä myöhemmin Spallanzani ei löytänyt niistä elonmerkkejä. Tästä hän päätteli, että korkea lämpötila tuhosi kaikenlaiset elävät olennot ja että ilman niitä ei olisi voinut syntyä mitään elävää.

Kahden vastakkaisen näkemyksen edustajien välillä syntyi kiivas kiista. Spallanzani väitti, että Needhamin kokeiden nesteitä ei lämmitetty tarpeeksi ja elävien olentojen alkiot jäivät sinne. Tähän Needham vastusti, ettei hän lämmittänyt nesteitä liian vähän, vaan päinvastoin, Spallanzani lämmitti niitä liikaa ja tuhosi sellaisella töykeällä menetelmällä orgaanisten infuusioiden "generoivan voiman", joka on erittäin oikukas ja epävakaa.

Tämän seurauksena jokainen kiistanalainen pysyi alkuperäisessä asemassaan, eikä kysymystä mikrobien spontaanista syntymisestä hajoavissa nesteissä ratkaistu kumpaankaan suuntaan vuosisataan. Tänä aikana on tehty monia yrityksiä empiirisesti todistaa tai kumota spontaani sukupolvi, mutta mikään niistä ei ole johtanut varmiin tuloksiin.

Kysymys muuttui yhä sekavammaksi, ja vasta 1800-luvun puolivälissä se lopulta ratkesi loistavan ranskalaisen tiedemiehen loistavan tutkimuksen ansiosta.

Louis Pasteur otti elämän syntyongelman esiin vuonna 1860. Siihen mennessä hän oli jo tehnyt paljon mikrobiologian alalla ja pystyi ratkaisemaan maanviljelyä ja viininvalmistusta uhkaavia ongelmia. Hän osoitti myös, että bakteereja on kaikkialla ja että elämättömät materiaalit voivat helposti saastua elävistä olennoista, jos niitä ei steriloida kunnolla. Useissa kokeissa hän osoitti, että kaikkialla ja varsinkin lähellä ihmisasutusta, pienimmät bakteerit ryntäävät ilmassa. Ne ovat niin kevyitä, että ne kelluvat vapaasti ilmassa, vain hyvin hitaasti ja vähitellen uppoavat maahan.

Spallanzanin menetelmiin perustuvien kokeiden tuloksena Pasteur osoitti biogeneesiteorian pätevyyden ja lopulta kumosi spontaanin syntymisen teorian.

Pasteur selitti mikro-organismien salaperäistä esiintymistä aikaisempien tutkijoiden kokeissa joko väliaineen epätäydellisellä deconditioningilla tai nesteiden riittämättömällä suojalla bakteereiden tunkeutumiselta. Jos pullon sisältö keitetään perusteellisesti ja suojataan sitten pulloon pääseviltä bakteereilta pulloon virtaavalla ilmalla, niin sadassa tapauksessa sadasta neste ei mätäne eikä mikrobien muodostumista tapahdu.

On tärkeää huomata, että Pasteur käytti monia erilaisia ​​menetelmiä pulloon virtaavan ilman paineen alentamiseksi: hän joko kalsinoi ilman lasi- ja metalliputkissa tai suojasi pullon kaulan vanutulpalla, joka säilytti kaikki pienimmät. ilmaan suspendoituneita hiukkasia tai lopulta ohjasi ilmaa ohuen lasiputken läpi, joka oli taivutettu S-kirjaimen muotoon, jolloin kaikki ytimet pysyivät mekaanisesti putken mutkien märillä pinnoilla.

Siellä missä suojaus oli riittävän luotettava, mikrobien esiintymistä nesteessä ei havaittu. Mutta kenties pitkäaikainen lämmitys on muuttanut ympäristöä kemiallisesti ja tehnyt siitä sopimattoman elämään? Pasteur kiisti helposti myös tämän vastalauseen. Hän heitti vanutulpan lämmöstä tyhjentyneeseen nesteeseen, jonka läpi ilma johdettiin ja joka sen seurauksena sisälsi bakteereita - neste mätäni nopeasti. Siksi keitetyt infuusiot ovat varsin sopivaa maaperää mikrobien kehittymiselle. Tämä kehitys ei tapahdu vain siksi, että ei ole bakteeria. Heti kun alkio tulee nesteeseen, se itää välittömästi ja antaa rehevän sadon.

Pasteurin kokeet osoittivat varmuudella, että orgaanisissa infuusioissa ei tapahdu spontaaneja mikrobien muodostumista. Kaikki elävät organismit kehittyvät alkioista, ts. ovat peräisin muista elävistä olennoista. Samaan aikaan biogeneesiteorian vahvistuminen aiheutti toisen ongelman. Koska elävän organismin syntymiseen tarvitaan toinen elävä organismi, niin mistä ensimmäinen elävä organismi tuli? Vain vakaan tilan teoria ei vaadi vastausta tähän kysymykseen, ja kaikissa muissa teorioissa oletetaan, että jossain elämänhistorian vaiheessa tapahtui siirtymä elottomasta elävään.

1.3Tasapainoteoria.

Tämän teorian mukaan maapalloa ei koskaan syntynyt, vaan se oli olemassa ikuisesti; se on aina pystynyt ylläpitämään elämää, ja jos se on muuttunut, se on muuttunut hyvin vähän. Tämän version mukaan lajeja ei myöskään koskaan syntynyt, ne olivat aina olemassa, ja jokaisella lajilla on vain kaksi mahdollisuutta - joko lukumäärän muutos tai sukupuutto.

Samanaikaisesti hypoteesi paikallaan olevasta tilasta on pohjimmiltaan ristiriidassa nykyaikaisen tähtitieteen tietojen kanssa, jotka osoittavat minkä tahansa tähtien ja vastaavasti tähtien ympärillä olevien planeettajärjestelmien rajallisen olemassaolon ajan. Radioaktiivisen hajoamisnopeuksiin perustuvien nykyaikaisten arvioiden mukaan Maan, Auringon ja aurinkokunnan ikä on ~4,6 miljardia vuotta. Siksi akateeminen tiede ei yleensä ota tätä hypoteesia huomioon.

Tämän teorian kannattajat eivät ymmärrä, että tiettyjen fossiilisten jäänteiden esiintyminen tai puuttuminen voi viitata tietyn lajin ilmestymis- tai sukupuuttoon, ja mainitsevat esimerkkinä lohkoeväkalan edustajan - coelacanth (coelacanth). Paleontologisten tietojen mukaan ristisopterit kuolivat sukupuuttoon liitukauden lopussa. Samanaikaisesti tätä johtopäätöstä oli tarkistettava, kun Madagaskarin alueelta löydettiin eläviä risteytysten edustajia. Vakaan tilan teorian kannattajat väittävät, että vain tutkimalla eläviä lajeja ja vertaamalla niitä fossiilisiin jäänteisiin voidaan päätellä sukupuutto, ja tässä tapauksessa on erittäin todennäköistä, että se osoittautuu vääräksi. Käyttämällä paleontologista tietoa tukemaan vakaan tilan teoriaa, sen kannattajat tulkitsevat fossiilien esiintymisen ekologisessa mielessä. Siten esimerkiksi fossiilisen lajin äkillinen ilmaantuminen tiettyyn kerrokseen selittyy sen populaation lisääntymisellä tai sen siirtymisellä jäänteiden säilymiselle edullisiin paikkoihin.

1.4Pansermia-hypoteesi

Hypoteesia elämän ilmestymisestä maapallolle tiettyjen elämän bakteerien siirtymisen seurauksena muilta planeetoilta kutsutaan pansermian teoriaksi (kreikan kielestä παν - kaikki, kaikki ja σπερμα - siemen). Tämä hypoteesi on vakaan tilan hypoteesin vieressä. Sen kannattajat tukevat ajatusta elämän ikuisesta olemassaolosta ja esittävät ajatuksen sen äkillisestä alkuperästä. Yksi ensimmäisistä, joka ilmaisi ajatuksen elämän kosmisesta (äkillisestä) alkuperästä, oli saksalainen tiedemies G. Richter vuonna 1865. Richterin mukaan elämä maapallolla ei ole syntynyt epäorgaanisista aineista, vaan se on tuotu muilta planeetoilta. Tältä osin heräsi kysymyksiä, kuinka mahdollista tällainen siirto planeetalta toiselle ja miten se voitaisiin toteuttaa. Vastauksia haettiin ensisijaisesti fysiikasta, eikä ole yllättävää, että näiden näkemysten ensimmäiset puolustajat olivat tämän tieteen edustajat, erinomaiset tiedemiehet G. Helmholtz, S. Arrhenius, J. Thomson, P.P. Lazarev ja muut.

Thomsonin ja Helmholtzin ideoiden mukaan bakteerien ja muiden organismien itiöitä olisi voitu tuoda Maahan meteoriiteilla. Laboratoriotutkimukset vahvistavat elävien organismien suuren vastustuskyvyn haittavaikutuksille, erityisesti alhaisille lämpötiloille. Esimerkiksi kasvien itiöt ja siemenet eivät kuolleet edes pitkäaikaisen nestemäisen hapen tai typen altistumisen jälkeen.

Nykyaikaiset pansermia-käsitteen kannattajat (mukaan lukien Nobel-palkinnon voittaja englantilainen biofyysikko F. Crick) uskovat, että avaruusolennot toivat elämän maapallolle vahingossa tai tarkoituksella. Tähtitieteilijöiden C. Wickramasinghin (Sri Lanka) ja F. Hoylen (Iso-Britannia) näkökulma liittyy pansermia-hypoteesiin. He uskovat, että ulkoavaruudessa, pääasiassa kaasu- ja pölypilvissä, mikro-organismeja on suuria määriä, missä ne tiedemiesten mukaan muodostuvat. Lisäksi komeetat vangitsevat nämä mikro-organismit, jotka sitten kulkeutuessaan lähelle planeettoja "kylvävät elämän bakteerit".

OSA 2. PROTEIINIKOERSVAATTIEN TEORIA OPARINA

2.1Teorian ydin

Ensimmäisen tieteellisen teorian elävien organismien alkuperästä maan päällä loi Neuvostoliiton biokemisti A.I. Oparin (1894-1980). Vuonna 1924 hän julkaisi teoksia, joissa hän hahmotteli ajatuksia siitä, kuinka elämä olisi voinut syntyä Maahan. Tämän teorian mukaan elämä syntyi muinaisen Maan erityisissä olosuhteissa, ja Oparin pitää sitä luonnollisena tuloksena universumin hiiliyhdisteiden kemiallisesta kehityksestä.

Oparinin mukaan prosessi, joka johti elämän syntymiseen maan päällä, voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen:

Orgaanisen aineen syntyminen.

Biopolymeerien (proteiinit, nukleiinihapot, polysakkaridit, lipidit jne.) muodostuminen yksinkertaisemmista orgaanisista aineista.

Primitiivisten itseään lisääntyvien organismien ilmaantuminen.

Biokemiallisen evoluution teorialla on eniten kannattajia nykyaikaisten tiedemiesten joukossa. Maa syntyi noin viisi miljardia vuotta sitten; Aluksi sen pintalämpötila oli erittäin korkea (jopa useita tuhansia asteita). Jäähtyessään muodostui kiinteä pinta (maankuori - litosfääri).

Alunperin kevyistä kaasuista (vety, helium) koostuvaa ilmakehää ei riittänyt riittävän tiheä maapallo, ja nämä kaasut korvattiin raskaammilla kaasuilla: vesihöyryllä, hiilidioksidilla, ammoniakilla ja metaanilla. Kun maapallon lämpötila laski alle 100 celsiusasteen, vesihöyry alkoi tiivistyä muodostaen maailman valtameriä. Tällä hetkellä A.I.:n ajatusten mukaisesti. Oparin, abiogeeninen synteesi, eli primäärisissä maan valtamerissä, jotka ovat kyllästetyt erilaisilla yksinkertaisilla kemiallisilla yhdisteillä, "primääriliemessä" vulkaanisen lämmön, salamapurkausten, voimakkaan ultraviolettisäteilyn ja muiden ympäristötekijöiden vaikutuksesta, synteesi monimutkaisempia orgaanisia yhdisteitä, ja sitten alkoivat biopolymeerit. Orgaanisten aineiden muodostumista helpotti elävien organismien - orgaanisen aineen kuluttajien - ja pääasiallisen hapettavan aineen - hapen - puuttuminen. Monimutkaiset aminohappomolekyylit yhdistettiin satunnaisesti peptideiksi, jotka puolestaan ​​loivat alkuperäiset proteiinit. Näistä proteiineista syntetisoitiin mikroskooppisen kokoiset ensisijaiset elävät olennot.

Nykyaikaisen evoluutioteorian vaikein ongelma on monimutkaisten orgaanisten aineiden muuttaminen yksinkertaisiksi eläviksi organismeiksi. Oparin uskoi, että ratkaiseva rooli elottomien muuttumisessa eläväksi kuuluu proteiineihin. Ilmeisesti proteiinimolekyylit, jotka houkuttelevat vesimolekyylejä, muodostivat kolloidisia hydrofiilisiä komplekseja. Tällaisten kompleksien yhdistäminen edelleen toisiinsa johti kolloidien erottamiseen vesipitoisesta väliaineesta (koaservaatio). Koaservaatin (latinasta Coacervus - hyytymä, kasa) ja ympäristön välisellä rajalla lipidimolekyylit asettuivat riviin - primitiivinen solukalvo. Oletetaan, että kolloidit voivat vaihtaa molekyylejä ympäristön kanssa (heterotrofisen ravinnon prototyyppi) ja kerääntyä tiettyjä aineita. Toinen molekyylityyppi tarjosi mahdollisuuden lisääntyä itse. A.I:n näkemysjärjestelmä Opariinia kutsuttiin "koacervaattihypoteesiksi".

Oparinin hypoteesi oli vasta ensimmäinen askel elämän alkuperää koskevien biokemiallisten ideoiden kehittämisessä. Seuraava askel oli kokeet L.S. Miller, joka osoitti vuonna 1953, kuinka aminohappoja ja muita orgaanisia molekyylejä voidaan muodostaa maan primääriilmakehän epäorgaanisista komponenteista sähköpurkausten ja ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta.

Venäjän tiedeakatemian akateemikko V.N. Parmon ja monet muut tutkijat ehdottavat erilaisia ​​​​malleja selittääkseen, kuinka autokatalyyttiset prosessit voivat tapahtua orgaanisilla molekyyleillä kyllästetyssä väliaineessa, toisintaen joitain näistä molekyyleistä. Jotkut molekyylit replikoituvat onnistuneemmin kuin toiset. Tämä käynnistää kemiallisen evoluutioprosessin, joka edeltää biologista evoluutiota.

Nykyään biologien keskuudessa vallitsee RNA-maailman hypoteesi, jonka mukaan kemiallisen evoluution, jossa yksittäiset molekyylit lisääntyivät ja kilpailevat, ja DNA-RNA-proteiinimalliin perustuvan täysimittaisen elämän välillä oli välivaihe, jossa yksittäiset molekyylit lisääntyivät. ja kilpailivat keskenään.RNA-molekyylejä. On jo tehty tutkimuksia, jotka osoittavat, että joillakin RNA-molekyylillä on autokatalyyttisiä ominaisuuksia ja ne voivat lisääntyä ilman monimutkaisten proteiinimolekyylien osallistumista.

Nykytiede on vielä kaukana tyhjentävästä selityksestä siitä, kuinka nimenomaan epäorgaaninen aine on saavuttanut elämänprosesseille ominaisen korkean organisoitumisen tason. On kuitenkin selvää, että kyseessä oli monivaiheinen prosessi, jonka aikana aineen organisoitumistaso nousi askel askeleelta. Tämän vaiheittaisen monimutkaisen erityismekanismien palauttaminen on tulevan tieteellisen tutkimuksen tehtävä. Tämä tutkimus seuraa kahta pääaluetta:

Ylhäältä alas: biologisten esineiden analyysi ja niiden yksittäisten elementtien muodostumismekanismien tutkiminen;

Alhaalta ylös: "kemian" komplikaatio - yhä monimutkaisempien kemiallisten yhdisteiden tutkimus.

Toistaiseksi ei ole ollut mahdollista saavuttaa näiden kahden lähestymistavan täyttä yhdistelmää. Siitä huolimatta bioinsinöörit ovat jo onnistuneet "suunnitelmien mukaan", eli tunnetun geneettisen koodin ja proteiinikuoren rakenteen mukaan koottamaan yksinkertaisimman elävän organismin - viruksen - yksinkertaisimmista biologisista molekyyleistä. Siten on todistettu, että yliluonnollista vaikutusta ei tarvita elävän organismin luomiseksi elottomasta aineesta. Joten on vain tarpeen vastata kysymykseen, kuinka tämä prosessi voisi tapahtua ilman ihmisen osallistumista luonnollisessa ympäristössä.

On olemassa laajalle levinnyt "tilastollinen" vastalause elämän alkuperän abiogeenistä mekanismia vastaan. Esimerkiksi vuonna 1996 saksalainen biokemisti Schram laski, että tupakan mosaiikki-RNA-viruksen 6000 nukleotidin satunnaisen yhdistelmän todennäköisyys: 1 mahdollisuus 102 000:een. Tämä on erittäin pieni todennäköisyys, mikä osoittaa tällaisten tällaisten satunnaisen muodostumisen täydellisen mahdottomuuden. RNA. Itse asiassa tämä vastaväite on kuitenkin muotoiltu väärin. Se lähtee siitä oletuksesta, että viruksen RNA-molekyyli on muodostettava "tyhjästä" erilaisista aminohapoista. Kemiallisten ja biokemiallisten järjestelmien vaiheittaisessa komplikaatiossa todennäköisyys lasketaan täysin eri tavalla. Lisäksi ei tarvitse saada vain tällaista virusta, eikä muutakaan. Kun otetaan huomioon nämä vastaväitteet, käy ilmi, että arviot viruksen RNA:n synteesin synteesin todennäköisyydestä on aliarvioitu täydelliseen riittämättömyyteen, eikä niitä voida pitää vakuuttavana vastalauseena elämän syntyä koskevalle abiogeeniselle teorialle.

2.2 Alexander Ivanovich Oparin ja hänen teoriansa elämän alkuperästä

Vuoden 1935 alusta aloitti työnsä Neuvostoliiton tiedeakatemian biokemian instituutti, jonka Oparin perusti yhdessä A.N. Bach. Instituutin perustamisesta lähtien Oparin johti entsymologian laboratoriota, joka muutettiin tulevaisuudessa evoluution biokemian ja solunvälisten rakenteiden laboratorioksi. Vuoteen 1946 asti hän oli apulaisjohtaja, A.N.:n kuoleman jälkeen. Bach on tämän instituutin johtaja.

3. toukokuuta 1924 Venäjän kasvitieteellisen seuran kokouksessa hän esitti raportin "Elämän alkuperästä", jossa hän ehdotti teoriaa elämän syntymisestä orgaanisten aineiden liemestä. 1900-luvun puolivälissä monimutkaisia ​​orgaanisia aineita saatiin kokeellisesti johtamalla sähkövaraukset kaasujen ja höyryjen seoksen läpi, mikä hypoteettisesti osuu yhteen muinaisen Maan ilmakehän koostumuksen kanssa. Prosoluina Oparin piti koaservaatteja - orgaanisia rakenteita, joita ympäröivät rasvakalvot.

Kuoleman jälkeen vuonna 1951 S.I. Vavilova A.I. Oparinista tuli All-Union Educational Society "Knowledge" hallituksen toinen puheenjohtaja. Hän pysyi tässä virassa vuoteen 1956, jolloin M.B. Mitin.

Vuonna 1970 perustettiin International Society for Study of Life Origins, jonka ensimmäinen puheenjohtaja ja sitten kunniapuheenjohtaja oli Oparin. ISSOL:n toimeenpaneva komitea perusti vuonna 1977 A.I.:n mukaan nimetyn kultamitalin. Oparin (eng. Oparin Medal), palkittiin tämän alan tärkeimmästä kokeellisesta tutkimuksesta.

2.3 Kemiallisen evoluution alkuperä "Primäärikeitto"

Huolimatta tiedossamme olevista aukoista elämän alkuvaiheesta, voimme tehdä melko varmoja johtopäätöksiä. Loppujen lopuksi tiedämme, että jopa 24 hiili- ja typpiatomia sisältävien yhdisteiden synteesi on mahdollista aurinkokunnassa. Ehkä myös monimutkaisempien yhdisteiden synteesi, mukaan lukien polymeerit, on mahdollista, vaikka järjestetyn sekvenssin omaavien polymeerien olemassaolosta ei ole tietoa. Tämä on kaikki mitä voimme sanoa "alkuliemenä" tunnetun väliaineen koostumuksesta.

Uuden tiedon kertyessä käy yhä selvemmäksi, että primäärisynteesin tuotteet yksinkertaisten hybridien molekyyleistä muodostuvat väistämättä sopivissa olosuhteissa. Nämä olosuhteet voivat olla äärimmäisen erilaisia, ja siksi tarkasteltavat synteesit eivät liity mihinkään tiukasti määriteltyyn aikaan ja paikkaan.

Faktat, kokeet ja havainnot puhuvat mahdollisuudesta syntetisoida melko monimutkaisia ​​kemiallisia yhdisteitä minkä tahansa tähden läheisyydessä, mikäli "raaka-aineita" on riittävästi - pölyä ja kaasuja. Näin ollen ensimmäinen vaihe ei ole niinkään elämän syntyminen kuin valmistautuminen siihen. Kaikki alkaa materiaaleista, jotka muodostuvat normaaleissa astrofysikaalisissa prosesseissa; muut muutokset suoritetaan täysin kemian lakien mukaisesti ilman uusia periaatteita. Samaan aikaan, jo tässä vaiheessa, on olemassa tietty alustava valinta sellaisista yhdistetyypeistä, joita myöhemmin käytetään elävien olentojen rakentamiseen. Näin ollen, koska tässä ensimmäisessä vaiheessa tapahtuvat prosessit vaikuttavat koko myöhempään biosynteesin kulkuun, ne itse ovat riippuvaisia ​​planeetoilla vallitsevista erityisolosuhteista. Siksi Maa - aurinkokunnan ainoa planeetta, jonka pinnalla on valtameriä - osoittautui samalla ainoaksi planeettaksi, jolla on kehittynyt elämä.

2.4 Elämän syntyvaiheet

Vaihe 1. Tämä vaihe vastaa molekyylien ja molekyylijärjestelmien kasvavaa monimutkaisuutta, jotka oli määrä lopulta sisällyttää eläviin järjestelmiin. Ensimmäisessä vaiheessa tapahtui esiorganismien molekyylien muodostuminen hiilen, typen ja hapen hybrideistä (eli metaanista, ammoniakista ja vedestä). Näitä kaasuja löytyy molekyylimuodossa ulkoavaruudesta (universumin kylmemmistä osista) vielä nykyäänkin. Näyttää ilmeiseltä, että ensimmäinen vaihe voisi tapahtua monissa paikoissa - joista tiedämme varmasti vain maapallon ja asteroidiperäiset meteoriitit. Tällainen paikka voisi olla myös ensisijainen kenttäpilvi. Nämä prosessit osoittautuivat myös mahdolliseksi simuloida laboratoriossa, minkä tekivät Miller ja hänen seuraajansa. Näissä kokeissa saatiin tärkeimmät biologiset molekyylit: joitain orgaanisia emäksiä (esim. adeiini), jotka ovat osa proteiineja; Jotkut sokerit, erityisesti raboosi ja niiden fosfaatit, ja lopuksi jotkut monimutkaisemmat typpeä sisältävät yhdisteet, kuten porfyriinit, jotka ovat tärkeitä hapettavien entsyymien ja energian kantajia.

Vaihe 2. Toisessa vaiheessa Oparinskyn "alkukeiton" komponenteista muodostettiin polymeerejä, jotka koostuivat pääasiassa juuri mainituista molekyyleistä sekä monimutkaisemmista molekyyleistä yhdistämällä samanlaisia ​​tai identtisiä monomeerejä tai submolekyylejä lineaariseksi. Tilaus. Tällaisten polymeerien, jotka näyttävät olevan nykypäivän nukleiinihappojen ja proteiinien yksinkertaisempia analogeja, kehityksen jossain ratkaisevassa vaiheessa on täytynyt ilmaantua tiukan lisääntymis- ja replikaatiomekanismi, jota monet biologit pitävät tärkeänä ominaisuutena itse elämälle. Toistaiseksi voimme vain loogisesti rekonstruoida ne prosessit, jotka voisivat johtaa tähän sellaisissa olosuhteissa, jotka ilmeisesti olivat maan päällä tuolloin, ts. vapaan veden sekä kaasumolekyylien ja metalli-ionien läsnä ollessa liuoksessa. On vaikea kuvitella, että tämä kaikki voisi tapahtua sellaisilla vedettömillä taivaankappaleilla kuin Kuu, ja vielä enemmän asteroidiperäisillä meteoriiteilla, jotka sisältävät vettä vain sidottuina - hydraattien tai jään muodossa.

OSA 3. ELÄMÄN ALKUPERÄN TUTKIMUKSEN TARVE

Pääasiallinen käytännön motiivi elämän alkuperän tutkimiselle on, että ilman sitä emme voi ymmärtää nykyaikaista elämää, emmekä siksi pysty hallitsemaan sitä. On tarpeen tutkia elämän syntyä ymmärtääkseen sen olemusta, sen mahdollisuuksia ja rajoituksia, ja sitten vain kehittääkseen ensimmäistä ja voittaakseen toisen. Laajemmassa mielessä elämän alkuperän tutkiminen on lisäyritystä löytää elämän tarkoitus. Muinaisista ajoista lähtien elämän tarkoitus nähtiin monissa asioissa, mutta ajan myötä elämän tarkoituksen eri polkujen vääryys, niiden lopullinen epäonnistuminen kävi yhä selvemmäksi. Keskiaikaan saakka ja vielä myöhemminkin elämän tarkoitus maailmanjärjestyksen yleisessä järjestelmässä katsottiin tiedoksi. Eri ihmiset eri sivilisaatioissa ratkaisivat tämän kysymyksen eri tavoin, mutta nämä ratkaisut olivat niin samankaltaisia, että niitä voidaan pitää saman vastauksen muunnelmina - yksinkertaisin vastaus oli, että elämällä on järkeä kaikkitietävän ja kaikkivaltiaan Jumalan suunnitelmissa. Herran tahto tulee täyttyä, ja jos joskus on vaikea ymmärtää, mistä se koostuu, niin erilaiset tulkinnat ovat sallittuja. Mutta kaikista tällaisista vastauksista vain yksi voi olla oikea. Ja mikä tämä vastaus on - sitä ei anneta tietää kaikille, vaan vain tosi uskoville.

1600-luvulla alkanut tieteellinen vallankumous horjutti vähitellen uskon perustaa. Mutta jopa niiden mielissä, jotka tavalla tai toisella löytöillään ja älyllisillä oivalluksillaan tuhosivat uskon linnoituksen (joskus täysin tiedostamatta), usko oli edelleen olemassa. Paradoksaalista kyllä, mitä voimakkaampi hyökkäys, sitä enemmän ihmisten mielet takertuivat tähän uskomukseen. Tästä johtui vastustus muita tutkijoita kohtaan, joiden oli luonnollisesti lopetettava uskonnolliset näkemykset maailmankaikkeudesta. Vaikka uusien ideoiden vastustus on lakannut olemasta yhtä kovaa kuin se oli Kopernikuksen ja jopa Darwinin päivinä, se on edelleen olemassa. Silti se, mitä vähän tiedetään elämän mahdollisesta alkuperästä, riittää horjuttamaan uskon perustaa paljon syvemmin kuin mikään muu menneisyyden löytö on pystynyt tekemään. Universumin rakenne kokonaisuutena ja siinä tapahtuvat prosessit alkavat selkiytyä meille, vaikka vain karkeasti, eikä sen jälkeen mikään voi pysyä muuttumattomana.

Tarve ihmisen syntyä ja kohtaloa selittäville myytteille syntyi historian kynnyksellä, ja monia tällaisia ​​myyttejä on tiedetty muinaisista ajoista lähtien, mutta vielä ei ole ilmestynyt mitään, mikä tyydyttäisi yhtä hyvin mieltä ja sydäntä. Toisaalta uskoa pyydettiin korjaamaan ihmismielen ja sen havaintojen epätäydellisyys, ja toisaalta tieteelliseksi pidetty maailmankaikkeuden kuva alkoi tuntua merkityksettömältä, kuivalta ja epätyydyttävältä. Nyt vihdoin alamme nähdä halutun merkityksen, eikä tämä johdu "lohduttavan filosofian" luomisesta, vaan käytännössä elämän taakan pienenemisestä ja inhimillisten kykyjen lisääntymisestä.

OSA 4. MODERNI NÄKYMÄT MAAN ELÄMÄN ALKUPERÄSTÄ

Teoria A.I. Opariinilla ja muilla vastaavilla hypoteesilla on yksi merkittävä haittapuoli: ei ole yhtä tosiasiaa, joka vahvistaisi ainakin yksinkertaisimman elävän organismin abiogeenisen synteesin mahdollisuuden maapallolla elottomista yhdisteistä. Tuhansia yrityksiä tällaiseen synteesiin on tehty lukuisissa laboratorioissa ympäri maailmaa. Esimerkiksi amerikkalainen tiedemies S. Miller, perustuen oletuksiin Maan primääriilmakehän koostumuksesta, ohjasi sähköpurkauksia metaanin, ammoniakin, vedyn ja vesihöyryn seoksen läpi erityisessä laitteessa. Hän onnistui saamaan aminohappomolekyylejä - niitä perus "rakennuspalikoita", jotka muodostavat elämän perustan - proteiineja. Nämä kokeet toistettiin monta kertaa, jotkut tutkijat onnistuivat saamaan melko pitkiä peptidiketjuja (yksinkertaisia ​​proteiineja). Vain! Kukaan ei ole ollut onnekas syntetisoimaan edes yksinkertaisinta elävää organismia. Nykyään tiedemiesten keskuudessa suosittu Redin periaate: "Elävä - vain elävistä."

Mutta oletetaan, että tällaiset yritykset jonakin päivänä kruunaavat menestyksen. Mitä tällainen kokemus todistaa? Vain elämän synteesiin tarvitaan ihmismieli, monimutkainen edistynyt tiede ja moderni tekniikka. Mitään näistä ei ollut olemassa alkuperäisellä maapallolla. Lisäksi monimutkaisten orgaanisten yhdisteiden synteesi yksinkertaisista on ristiriidassa termodynamiikan toisen lain kanssa, joka kieltää materiaalijärjestelmien siirtymisen suuremman todennäköisyyden tilasta pienemmän todennäköisyyden tilaan ja kehittymisen yksinkertaisista orgaanisista yhdisteistä monimutkaisiin yhdisteisiin. bakteereista ihmisiin, tapahtui tähän suuntaan. Täällä emme tarkkaile muuta kuin luovaa prosessia. Termodynamiikan toinen pääsääntö on muuttumaton laki, ainoa laki, jota ei ole koskaan kyseenalaistettu, rikottu tai kumottu. Siksi järjestys (geenitieto) ei voi syntyä spontaanisti satunnaisten prosessien häiriöstä, jonka todennäköisyysteoria vahvistaa.

Viime aikoina matemaattinen tutkimus on antanut murskaavan iskun abiogeenisen synteesin hypoteesille. Matemaatikot ovat laskeneet, että elävän organismin spontaanin syntymisen todennäköisyys elottomista lohkoista on lähes nolla. Joten L. Blumenfeld osoitti, että ainakin yhden DNA-molekyylin (deoksiribonukleiinihappo - yksi tärkeimmistä geneettisen koodin komponenteista) satunnaisen muodostumisen todennäköisyys koko maapallon olemassaolon aikana on 1/10800. ajattele tämän luvun mitätöntä määrää! Todellakin, sen nimittäjässä on luku, jossa yhden jälkeen on sarja 800 nollaa, ja tämä luku on uskomattoman monta kertaa suurempi kuin kaikkien universumin atomien kokonaismäärä. Moderni amerikkalainen astrofyysikko C. Wickramasinghe ilmaisi kuvaannollisesti abiogeenisen synteesin mahdottomuuden: "Vanhojen lentokoneiden hautausmaan yli pyyhkäisevän hurrikaanin on nopeampi koota romupaloista upouusi superliner kuin sattumanvaraisen prosessin seurauksena syntyy sen komponenteista."

Se on ristiriidassa abiogeenisen synteesin teorian ja geologisen tiedon kanssa. Riippumatta siitä, kuinka pitkälle tunkeutuisimme geologisen historian syvyyksiin, emme löydä jälkiä "atsoisesta aikakaudesta", eli ajanjaksosta, jolloin maapallolla ei ollut elämää.

Nyt paleontologit kivistä, joiden ikä saavuttaa 3,8 miljardia vuotta, eli lähellä Maan muodostumisajankohtaa (4-4,5 miljardia vuotta sitten, viimeaikaisten arvioiden mukaan), ovat löytäneet fossiileja melko monimutkaisista organisoituneista olentoista - bakteereista, sinisestä -vihreät levät, yksinkertaiset sienet. V. Vernadsky oli varma, että elämä on geologisesti ikuista, eli geologisessa historiassa ei ollut aikakautta, jolloin planeettamme olisi eloton. Tiedemies kirjoitti vuonna 1938: "Abiogeneesin (elävien organismien spontaani sukupolvi) ongelma pysyy hedelmättömänä ja lamauttaa todella myöhässä olevan tieteellisen työn."

Nyt elämänmuoto liittyy erittäin läheisesti hydrosfääriin. Tämän todistaa ainakin se tosiasia, että vesi on pääosa minkä tahansa maanpäällisen organismin massasta (esimerkiksi ihminen koostuu yli 70% vedestä ja organismit, kuten meduusat - 97-98%). On selvää, että elämä maapallolla muodostui vasta, kun hydrosfääri ilmestyi sille, ja tämä tapahtui geologisten tietojen mukaan melkein planeettamme olemassaolon alusta lähtien. Monet elävien organismien ominaisuuksista johtuvat juuri veden ominaisuuksista, kun taas vesi itsessään on ilmiömäinen yhdiste. Joten P. Privalovin mukaan vesi on yhteistoiminnallinen järjestelmä, jossa mikä tahansa toiminta jaetaan "rele" tavalla, eli on "kaukosäädin".

Jotkut tutkijat uskovat, että koko maapallon hydrosfääri on pohjimmiltaan yksi jättiläinen "vesimolekyyli". On todettu, että vettä voivat aktivoida maanpäälliset ja kosmiset (erityisesti keinotekoiset) luonnolliset sähkömagneettiset kentät. Ranskalaisten tutkijoiden äskettäinen löytö "veden muistista" oli erittäin mielenkiintoinen. Ehkä se, että maapallon biosfääri on yksi superorganismi, johtuu näistä veden ominaisuuksista? Loppujen lopuksi organismit ovat tämän maaveden supermolekyylin osia, "pisaroita".

Vaikka tunnemme edelleen vain maanpäällisen proteiini-nukleiini-vesielämän, tämä ei tarkoita, etteikö sen muita muotoja voisi olla rajattomassa kosmoksessa. Jotkut tutkijat, erityisesti amerikkalaiset, G. Feinberg ja R. Shapiro, mallintavat tällaisia ​​hypoteettisesti mahdollisia muunnelmia siitä:

Plasmoidit - elämä tähtien ilmakehissä liikkuvien sähköpurkausryhmien magneettisista voimista johtuen;

Radiobes - elämä tähtienvälisissä pilvissä, joka perustuu eri viritystiloissa olevien atomien aggregaatteihin;

Lavobit ovat piipohjaista elämää, joka voi esiintyä sulaissa laavajärvissä erittäin kuumilla planeetoilla;

Vety - elämä, joka voi esiintyä matalissa lämpötiloissa nestemäisen metaanin "varastojen" peittämillä planeetoilla ja saada energiaa ortovedyn muuntamisesta paravedyksi;

Termofagit ovat kosmisen elämän laji, joka saa energiaa planeettojen ilmakehän tai valtamerten lämpötilagradientista.

Tietenkin tällaiset eksoottiset elämänmuodot ovat toistaiseksi olemassa vain tiedemiesten ja tieteiskirjailijoiden mielikuvituksissa. Joidenkin niistä, erityisesti plasmoidien, todellista olemassaoloa ei kuitenkaan suljeta pois. On joitain syitä uskoa, että maan päällä "meidän" elämänmuotomme rinnalla on toinenkin laji, samanlainen kuin mainitut plasmoidit. Näitä ovat muun muassa tietyntyyppiset UFOt (tunnistamattomat lentävät esineet), pallosalaman kaltaiset muodostelmat sekä silmälle näkymättömät, mutta värivalokuvakalvolla kiinnitetyt ilmakehässä lentävät energia "hyytymät", jotka joissain tapauksissa osoittivat kohtuullista käyttäytymistä.

Siten nyt on syytä väittää, että elämä maapallolla ilmestyi sen olemassaolon alusta lähtien ja syntyi C. Wickramasinghen mukaan "kaikkien läpäisevästä yleisestä galaktisesta elävästä järjestelmästä".

PÄÄTELMÄ

Onko meillä looginen oikeus tunnustaa perustavanlaatuinen ero elävän ja ei-elävän välillä? Onko meitä ympäröivässä luonnossa faktoja, jotka vakuuttavat meidät siitä, että elämä on olemassa ikuisesti ja sillä on niin vähän yhteistä elottoman luonnon kanssa, ettei se missään olosuhteissa voisi muodostua, erottua siitä? Voimmeko tunnistaa organismit muodostelmiksi, jotka ovat pohjimmiltaan erilaisia ​​kuin muu maailma?

1900-luvun biologia syvensi ymmärrystä elävien olentojen oleellisista piirteistä, paljastaen elämän molekyyliperustat. Modernin biologisen maailmakuvan ytimessä on ajatus siitä, että elävä maailma on suurenmoinen järjestelmä, jossa on hyvin organisoituja järjestelmiä.

Elämän syntymalleihin tulee epäilemättä mukaan uutta tietoa ja ne ovat yhä enemmän perusteltuja. Mutta mitä laadukkaammin uusi eroaa vanhasta, sitä vaikeampaa on selittää sen alkuperää.

On tarpeen tutkia elämän syntyä ymmärtääkseen sen olemusta, sen mahdollisuuksia ja rajoituksia, ja sitten vain kehittääkseen ensimmäistä ja voittaakseen toisen.

Elämä on yksi monimutkaisimmista luonnonilmiöistä. Muinaisista ajoista lähtien se on pidetty salaperäisenä ja tuntemattomana - siksi materialistien ja idealistien välillä on aina käyty jyrkkää taistelua sen alkuperäkysymyksistä. Jotkut idealististen näkemysten kannattajat pitävät elämää henkisenä, ei-aineellisena alkuna, joka syntyi jumalallisen luomisen seurauksena. Materialistit sitä vastoin uskovat, että elämä maapallolla syntyi elottomasta aineesta spontaanin sukupolven kautta (abiogeneesi) tai tuotiin muista maailmoista, ts. on muiden elävien organismien tuote (biogeneesi).

Nykyaikaisten tieteellisten käsitteiden mukaan elämä on prosessi, jossa syntyy monimutkaisia ​​järjestelmiä, jotka koostuvat suurista orgaanisista molekyyleistä ja epäorgaanisista aineista ja jotka kykenevät lisääntymään, kehittymään ja ylläpitämään olemassaoloaan energian ja aineen vaihdon seurauksena. ympäristöön. Siten biologian tiede seisoo materialistisilla kannanotoilla.

Samaan aikaan kysymystä elämän alkuperästä ei ole vielä lopullisesti ratkaistu.

KIRJALLISUUS

1. Oparin A. I. Elämän syntyminen maan päälle. - Tbilisi: Mincebra, 1985. -270-luku.

2. Bernal D. Elämän synty Liite nro 1: Oparin AI Elämän synty. - Moskova: Mir, 1969. - 365s.

3. Vernadski v. I. Elävä aine. - Moskova: Nauka, 1978. - 407s.

4. Naidysh V. M. Modernin luonnontieteen käsitteet - Moskova: Nauka, 1999. -215s.

5. yleinen biologia. Ed. N.D. Lisova. - Minsk, 1999 -190-luku.

6. Ponnamperuma S. Elämän alkuperä. - Moskova: Mir, 1977. - 234s.

7. Vologodin A. G. Elämän alkuperä maan päällä. - Moskova: Tieto, 1970. - 345s.

8. Ignatov AI Elämän alkuperän ongelma. - Moskova: Neuvosto-Venäjä, 1962. - 538s.

9. Bernal J. Elämän synty. - Moskova: Mir, 1969. -650-luku.

On olemassa hypoteesi bakteerien, mikrobien ja muiden pienten organismien mahdollisesta kulkeutumisesta taivaankappaleiden kautta. Organismit kehittyivät ja pitkäaikaisten muutosten seurauksena maapallolle ilmestyi vähitellen elämää. Hypoteesi tarkastelee organismeja, jotka voivat toimia jopa hapettomassa ympäristössä ja epänormaalin korkeissa tai matalissa lämpötiloissa.

Tämä johtuu asteroideissa ja meteoriiteissa olevien siirtobakteerien läsnäolosta, jotka ovat palasia planeettojen tai muiden kappaleiden törmäyksistä. Kulumista kestävän ulkokuoren läsnäolon sekä kyvyn hidastaa kaikkia elämänprosesseja (joskus itiöiksi muuttuvan) ansiosta tällainen elämä pystyy liikkumaan erittäin pitkään ja erittäin pitkään etäisyydet.

Vieraanvaraisempiin oloihin joutuessaan "galaktisten matkailijoiden" pääasialliset elämää tukevat toiminnot aktivoituvat. Ja huomaamattaan ne muodostavat ajan myötä elämää maan päälle.

Synteettisten ja orgaanisten aineiden olemassaolo on nykyään kiistaton. Lisäksi 1800-luvulla saksalainen tiedemies Friedrich Wöhler syntetisoi orgaanista ainetta (ureaa) epäorgaanisesta aineesta (ammoniumsyanaatti). Sitten syntetisoitiin hiilivetyjä. Siten elämä Maaplaneetalla syntyi melko todennäköisesti synteesillä epäorgaanisesta materiaalista. Abiogeneesin kautta esitetään teorioita elämän syntymisestä.

Koska tärkein rooli minkä tahansa orgaanisen organismin rakenteessa on aminohapoilla. Olisi loogista olettaa, että he olivat mukana maan asuttamisessa elämän kanssa. Stanley Millerin ja Harold Ureyn kokeesta (aminohappojen muodostuminen ohjaamalla sähkövaraus kaasujen läpi) saatujen tietojen perusteella voimme puhua aminohappojen muodostumisen mahdollisuudesta. Loppujen lopuksi aminohapot ovat rakennuspalikoita, joilla kehon ja vastaavasti kaiken elämän monimutkaiset järjestelmät rakennetaan.

Kosmogoninen hypoteesi

Todennäköisesti suosituin tulkinta, jonka jokainen opiskelija tietää. Big Bang Theory on ollut ja on edelleen kuuma keskustelunaihe. Alkuräjähdys tuli yksittäisestä energian kertymispisteestä, minkä seurauksena universumi laajeni merkittävästi. Kosmiset kappaleet muodostuivat. Kaikesta johdonmukaisuudesta huolimatta alkuräjähdyksen teoria ei selitä itse maailmankaikkeuden muodostumista. Itse asiassa mikään olemassa oleva hypoteesi ei voi selittää sitä.

Ydinorganismien organellien symbioosi

Tätä versiota elämän alkuperästä maapallolla kutsutaan myös endosymbioosiksi. Järjestelmän selkeät määräykset on laatinut venäläinen kasvitieteilijä ja eläintieteilijä K. S. Merezhkovsky. Tämän konseptin ydin on molempia osapuolia hyödyttävässä organellin ja solun yhteiselossa. Mikä puolestaan ​​viittaa endosymbioosiin, molemmille osapuolille hyödylliseksi symbioosiksi, jossa muodostuu eukaryoottisia soluja (soluja, joissa on tuma). Sitten bakteerien välisen geneettisen tiedon siirron avulla toteutettiin niiden kehitys ja populaation lisääntyminen. Tämän version mukaan kaikki elämän ja elämänmuotojen jatkokehitys johtuu nykyaikaisten lajien edellisestä esi-isästä.

Spontaani sukupolvi

Tällaista lausuntoa 1800-luvulla ei voitu ottaa ilman skeptisyyttä. Lajien äkillinen ilmaantuminen eli elämän muodostuminen elottomista olennoista tuntui tuon ajan ihmisille fantasialta. Samaan aikaan heterogeneesi (lisääntymismenetelmä, jonka seurauksena syntyy vanhemmista hyvin erilaisia ​​yksilöitä) tunnustettiin järkeväksi elämän selitykseksi. Yksinkertainen esimerkki olisi monimutkaisen elinkelpoisen järjestelmän muodostaminen hajoavista aineista.

Esimerkiksi samassa Egyptissä egyptiläiset hieroglyfit raportoivat monimuotoisen elämän ilmaantumista vedestä, hiekasta, lahoavista ja mätänemistä kasvijäännöksistä. Tämä uutinen ei olisi yllättänyt antiikin kreikkalaisia ​​filosofeja. Siellä uskomus elämän syntymisestä elottomasta nähtiin tosiasiana, joka ei vaatinut perusteluja. Suuri kreikkalainen filosofi Aristoteles puhui näkyvästä totuudesta tällä tavalla: "Kirvat muodostuvat mädäntyneestä ruoasta, krokotiili on seurausta mädäntyneistä puusta veden alla." Salaperäisesti, mutta kaikenlaisesta kirkon vainosta huolimatta vakaumus mysteerin helman alla kesti vuosisadan.

Keskustelu elämästä maapallolla ei voi jatkua ikuisesti. Tästä syystä ranskalainen mikrobiologi ja kemisti Louis Pasteur suoritti analyysinsä 1800-luvun lopulla. Hänen tutkimuksensa oli tiukasti tieteellistä. Kokeilu suoritettiin vuosina 1860-1862. Kiistojen poistamisen ansiosta uneliaasta tilasta Pasteur pystyi ratkaisemaan elämän spontaanin sukupolven ongelman. (Jossta Ranskan tiedeakatemia myönsi hänelle palkinnon)

Olemisen luominen tavallisesta savesta

Kuulostaa hulluudelta, mutta todellisuudessa tällä aiheella on oikeus elämään. Loppujen lopuksi ei ole turhaa, että skotlantilainen tiedemies A.J. Cairns-Smith esitti proteiiniteorian elämästä. Muodostaen vahvasti samankaltaisten tutkimusten perustan, hän puhui orgaanisten aineosien ja yksinkertaisen saven välisestä vuorovaikutuksesta molekyylitasolla ... Sen vaikutuksen alaisena komponentit muodostivat stabiileja järjestelmiä, joissa molempien komponenttien rakenteessa tapahtui muutoksia, ja sitten kestävän elämän muodostumista. Näin ainutlaatuisella ja omaperäisellä tavalla Kearns-Smith selitti kantansa. Savikiteet, joissa oli biologisia sulkeumia, synnyttivät elämän yhdessä, minkä jälkeen heidän "yhteistyönsä" päättyi.

Pysyvien katastrofien teoria

Georges Cuvierin kehittämän konseptin mukaan maailma, jonka näet juuri nyt, ei ole ollenkaan ensisijainen. Ja mitä hän on, joten se on vain yksi lenkki jatkuvasti katkenneessa ketjussa. Tämä tarkoittaa, että elämme maailmassa, jossa elämä lopulta kuolee joukkoon. Samaan aikaan kaikki maapallolla ei tuhoutunut maailmanlaajuisesti (esimerkiksi tulva). Jotkut lajit säilyivät sopeutumiskykynsä aikana hengissä ja asuttivat siten maapallon. Lajien ja elämän rakenne pysyi Georges Cuvierin mukaan ennallaan.

Materia objektiivisena todellisuutena

Opetuksen pääteemana ovat eri osa-alueet, jotka tuovat lähemmäs evoluution ymmärtämistä eksaktien tieteiden näkökulmasta. (materialismi on filosofiassa maailmankuva, joka paljastaa kaikki todellisuuden syy-olosuhteet, ilmiöt ja tekijät. Lait soveltuvat ihmiseen, yhteiskuntaan, maapalloon). Teorian esittivät tunnetut materialismin kannattajat, jotka uskovat, että elämä maapallolla sai alkunsa kemian tason muutoksista. Lisäksi ne tapahtuivat lähes 4 miljardia vuotta sitten. Elämän selitys liittyy suoraan DNA:han, (deoksiribonukleiinihappo) RNA:han (ribonukleiinihappo) sekä joihinkin HMC:ihin (korkean molekyylipainon yhdisteet, tässä tapauksessa proteiinit).

Konsepti syntyi tieteellisen tutkimuksen kautta, paljastaen molekyyli- ja geneettisen biologian, genetiikan olemuksen. Lähteet ovat arvovaltaisia, varsinkin heidän nuoruutensa vuoksi. Loppujen lopuksi RNA:n maailmaa koskevan hypoteesin tutkimuksia alettiin tehdä 1900-luvun lopulla. Carl Richard Woese antoi valtavan panoksen teoriaan.

Charles Darwinin opetuksia

Lajien alkuperästä puhuttaessa on mahdotonta olla mainitsematta niin todella loistavaa henkilöä kuin Charles Darwin. Hänen elämäntyönsä, luonnollinen valinta, loi pohjan ateististen massaliikkeille. Toisaalta se antoi tieteelle ennennäkemättömän sysäyksen, ehtymättömän pohjan tutkimukselle ja kokeilulle. Opin ydin oli lajien selviytyminen läpi historian sopeuttamalla organismeja paikallisiin olosuhteisiin, uusien piirteiden muodostuminen, jotka auttavat kilpailuympäristössä.

Evoluutio viittaa joihinkin prosesseihin, joiden tarkoituksena on muuttaa organismin elämää ja itse organismia ajan myötä. Perinnöllisillä ominaisuuksilla ne tarkoittavat käyttäytymiseen liittyvän, geneettisen tai muun tiedon siirtymistä (välittämistä äidiltä lapselle).

Evoluutioliikkeen päävoimat Darwinin mukaan ovat taistelu olemassaolo-oikeudesta lajien valinnan ja vaihtelun kautta. Darwinilaisten ideoiden vaikutuksesta 1900-luvun alussa tutkittiin aktiivisesti ekologiaa ja genetiikkaa. Eläintieteen opetus on muuttunut radikaalisti.

Jumalan luominen

Monet ihmiset ympäri maailmaa tunnustavat edelleen uskovansa Jumalaan. Kreationismi on tulkinta elämän muodostumisesta maan päällä. Tulkinta koostuu Raamattuun perustuvasta lausuntojärjestelmästä ja pitää elämää luojajumalan luomana olentona. Tiedot on otettu "Vanhasta testamentista", "Evankeliumista" ja muista pyhistä kirjoituksista.

Tulkinnat elämän luomisesta eri uskonnoissa ovat jossain määrin samanlaisia. Raamatun mukaan maa luotiin seitsemässä päivässä. Taivas, taivaankappale, vesi ja vastaavat luotiin viidessä päivässä. Kuudentena päivänä Jumala loi Aadamin savesta. Nähdessään kyllästyneen, yksinäisen miehen, Jumala päätti luoda toisen ihmeen. Ottaen Aadamin kylkiluun hän loi Eevan. Seitsemäs päivä tunnustettiin vapaapäiväksi.

Aadam ja Eeva elivät ilman ongelmia, kunnes käärmeen muotoinen paholainen päätti kiusata Eevaa. Loppujen lopuksi, keskellä paratiisia seisoi hyvän ja pahan tiedon puu. Ensimmäinen äiti kutsui Adamin jakamaan aterian, mikä rikkoi Jumalalle annettua sanaa (hän ​​kielsi koskemasta kiellettyihin hedelmiin.)

Ensimmäiset ihmiset karkotetaan maailmaamme, mikä aloittaa koko ihmiskunnan ja elämän historian maan päällä.

Tiedätkö elämän alkuperän?
3. Mikä on tieteellisen menetelmän perusperiaate?

Elämän alkuperän ongelma planeetallamme on yksi nykyajan luonnontieteen keskeisistä ongelmista. Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat yrittäneet löytää vastausta tähän kysymykseen.

Kreationismi (lat, sgeatio - luominen).

Eri aikoina eri kansoilla oli omat käsityksensä elämän alkuperästä. Ne näkyvät eri uskontojen pyhissä kirjoissa, jotka selittävät elämän syntymisen Luojan tekona (Jumalan tahto). Hypoteesi elävien olentojen jumalallisesta alkuperästä voidaan hyväksyä vain uskon perusteella, koska sitä ei voida kokeellisesti vahvistaa tai kumota. Siksi sitä ei voida ottaa huomioon tieteellinen näkökulmat.

Hypoteesi elämän spontaanista alkuperästä.

Muinaisista ajoista 1600-luvun puoliväliin. tiedemiehet eivät epäillyt mahdollisuutta spontaanin syntymisen elämän. Uskottiin, että elävät olennot voivat ilmaantua elottomasta aineesta, esimerkiksi kalat - lieteestä, matot - maaperästä, hiiret - rievuista, kärpäsiä - mätä lihasta, ja myös, että jotkut muodot voivat synnyttää muita, esim. eläimet voivat muodostua hedelmistä (ks. s. 343).

Joten suuri Aristoteles, tutkiessaan ankeriaita, havaitsi, että niiden joukossa ei ole yksilöitä, joilla oli kaviaaria tai maitoa. Tämän perusteella hän ehdotti, että ankeriaat syntyvät lieteistä "makkaroista", jotka muodostuivat aikuisen kalan kitkasta pohjaa vasten.

Ensimmäisen iskun spontaanin syntymisen ajatukselle aiheuttivat italialaisen tiedemiehen Francesc Redin kokeet, joka vuonna 1668 osoitti kärpästen spontaanin synnyttämisen mahdottomaksi mätänevässä lihassa.

Tästä huolimatta ajatukset spontaanista elämän synnystä säilyivät 1800-luvun puoliväliin asti. Vasta vuonna 1862 ranskalainen tiedemies Louis Pasteur lopulta kumosi hypoteesin spontaanista elämän syntymisestä.

Mestarin työt mahdollistivat sen, että periaate "Kaikki elävät - elävistä olennoista" on totta kaikille tunnetuille. eliöt planeetallamme, mutta ne eivät ratkaisseet kysymystä elämän alkuperästä.

Panspermian hypoteesi.

Todiste elämän spontaanin synnyttämisen mahdottomuudesta synnytti toisen ongelman. Jos elävän organismin syntymiseen tarvitaan toinen elävä organismi, niin mistä ensimmäinen elävä organismi tuli? Tämä antoi sysäyksen panspermia-hypoteesin syntymiselle, jolla oli ja on monia kannattajia, myös merkittävien tiedemiesten keskuudessa.He uskovat, että ensimmäistä kertaa elämä ei syntynyt maapallolla, vaan se tuotiin jollain tavalla planeetallemme.

Panspermia-hypoteesi yrittää kuitenkin vain selittää elämän syntyä Maahan. Se ei vastaa kysymykseen, kuinka elämä alkoi.

Spontaanien elämän syntymisen tosiasian kieltäminen tällä hetkellä ei ole ristiriidassa käsitysten perustavanlaatuisesta mahdollisuudesta kehittyä menneisyydessä epäorgaanisesta aineesta.

Biokemiallisen evoluution hypoteesi.

1920-luvulla venäläinen tiedemies A. I. Oparin ja englantilainen J. Haldane esittivät hypoteesin elämän syntymisestä biokemiallisessa prosessissa. evoluutio hiiliyhdisteitä, jotka muodostivat perustan nykyaikaisille ideoille.

Vuonna 1924 AI Oparin julkaisi pääsäännöt hypoteesistaan ​​elämän syntymisestä maapallolla. Hän lähti siitä tosiasiasta, että nykyaikaisissa olosuhteissa elävien olentojen syntyminen elottomasta luonnosta on mahdotonta. Abiogeeninen (eli ilman elävien organismien osallistumista) elävän aineen syntyminen oli mahdollista vain muinaisen ilmakehän olosuhteissa ja elävien organismien puuttuessa.

A. I. Oparinin mukaan planeetan primaarisessa ilmakehässä, joka oli kyllästetty erilaisilla kaasuilla, voimakkailla sähköpurkauksilla sekä ultraviolettisäteilyn vaikutuksen alaisena (ilmakehässä ei ollut happea, ja siksi siellä ei ollut suojaavaa otsoniverkkoa , ilmapiiri pelkistyi) ja voitiin muodostua korkean säteilyn orgaanisia yhdisteitä, jotka kerääntyivät valtamereen muodostaen "alkukeiton".

Tiedetään, että orgaanisten aineiden tiivistetyissä liuoksissa (proteiinit, nukleiinihapot, lipidit) tietyissä olosuhteissa voi muodostua hyytymiä, joita kutsutaan koaservaattipisaroiksi tai koaservaatiksi. Koacervaatit eivät hajoaneet pelkistävässä ilmakehässä. Liuoksesta he saivat kemikaaleja, syntetisoivat uusia yhdisteitä, minkä seurauksena ne kasvoivat ja monimutkaistuivat.

Koaservaatit muistuttivat jo eläviä organismeja, mutta ne eivät vielä olleet sellaisia, koska niillä ei ollut eläville organismeille ominaista järjestettyä sisäistä rakennetta eivätkä ne kyenneet lisääntymään. A.I., Oparin, piti proteiinin koaservaatteja probionteina - elävän organismin esiasteina. Hän oletti, että tietyssä vaiheessa proteiiniprobiontit sisälsivät nukleiinihappoja, jotka luovat yksittäisiä komplekseja.
Proteiinien ja nukleiinihappojen vuorovaikutus on johtanut sellaisten elävien ominaisuuksien syntymiseen kuin itsensä lisääntyminen, perinnöllisen tiedon säilyminen ja sen siirtyminen seuraaville sukupolville.
Probiontit, joissa aineenvaihdunta yhdistettiin kykyyn itse lisääntyä, voidaan jo pitää primitiivisinä prosoluina.

Vuonna 1929 myös englantilainen tiedemies J. Haldane esitti hypoteesin elämän abiogeenisesta alkuperästä, mutta hänen näkemyksensä mukaan ensisijainen ei ollut koarservaattijärjestelmä, joka kykenisi vaihtamaan aineita ympäristön kanssa, vaan makromolekyylijärjestelmä, joka kykenee itse- jäljentäminen. Toisin sanoen A. I. Oparin asetti etusijalle proteiineja ja J. Haldane - nukleiinihapot.

Oparin-Holdeinin hypoteesi sai monia kannattajia, koska se sai kokeellisen vahvistuksen orgaanisten biopolymeerien abiogeenisen synteesin mahdollisuudesta.

Vuonna 1953 amerikkalainen tiedemies Stanley Miller simuloi luomassaan installaatiossa (kuva 141) olosuhteita, jotka oletettavasti vallitsi Maan pääilmakehässä. Kokeiden tuloksena saatiin aminohappoja. Samanlaisia ​​kokeita toistettiin useita kertoja eri laboratorioissa, ja ne mahdollistivat perustavanlaatuisen mahdollisuuden syntetisoida käytännössä kaikki tärkeimpien biopolymeerien monomeerit tällaisissa olosuhteissa. Myöhemmin havaittiin, että tietyissä olosuhteissa on mahdollista syntetisoida monimutkaisempia orgaanisia biopolymeerejä monomeereistä: polypeptideistä, polynukleotideista, polysakkarideista ja lipideistä.

Mutta Oparin-Haldanen hypoteesilla on myös heikko puoli, jonka sen vastustajat huomauttavat. Tämän hypoteesin puitteissa ei ole mahdollista selittää pääongelmaa: kuinka laadullinen hyppy elottomasta elävään tapahtui. Itse asiassa nukleiinihappojen itsensä lisääntymiseen tarvitaan entsyymiproteiineja ja proteiinien synteesiä varten nukleiinihappoja.

Kreationismi. Spontaani sukupolvi. Panspermian hypoteesi. Biokemiallisen evoluution hypoteesi. Koaservoi. Probiontit.

1. Miksi käsitystä elämän jumalallisesta alkuperästä ei voida vahvistaa eikä kumota?
2. Mitkä ovat Oparin-Haldanen hypoteesin pääsäännöt?
3. Mitä kokeellisia todisteita voidaan antaa tämän hypoteesin puolesta?
4. Mitä eroa on A. I. Oparinin hypoteesilla ja J. Haldanen hypoteesilla?
5. Mitä argumentteja vastustajat esittävät kritisoidessaan Oparin-Haldanen hypoteesia?

Anna mahdolliset argumentit "puolesta" ja "vastaan" panspermia-hypoteesille.

C. Darwin kirjoitti vuonna 1871: "Mutta nyt... jossain lämpimässä säiliössä, joka sisältää kaikki tarvittavat ammonium- ja fosforisuolat ja joka on valon, lämmön, sähkön jne. ulottuvilla, proteiini, joka pystyy jatkamaan yhä monimutkaisempia muutoksia, silloin tämä aine tuhoutuisi tai imeytyisi välittömästi, mikä oli mahdotonta aikana ennen elävien olentojen ilmaantumista.

Vahvista tai kumoa tämä Charles Darwinin lausunto.

Elämän olemuksen ja sen alkuperän ymmärtämisessä ihmissivilisaation kulttuurissa on pitkään ollut kaksi ideaa - biogeneesi ja abiogeneesi. Ajatus biogeneesistä (elävien olentojen synty elävistä) tulee muinaisista idän uskonnollisista rakenteista, joille ajatus luonnonilmiöiden alun ja lopun puuttumisesta oli yleinen. Ikuisen elämän todellisuus näille kulttuureille on loogisesti hyväksyttävää, samoin kuin aineen, kosmoksen, ikuisuus.
Vaihtoehtoinen idea - abiogeneesi (elävien olentojen synty elottomista olennoista) juontaa juurensa sivilisaatioihin, jotka olivat olemassa kauan ennen aikakauttamme Tigris- ja Eufrat-joen laaksoissa. Tämä alue kärsi jatkuvasta tulvasta, eikä ole yllättävää, että siitä tuli katastrofin syntymäpaikka, joka vaikutti eurooppalaiseen sivilisaatioon juutalaisuuden ja kristinuskon kautta. Katastrofit ikäänkuin katkaisevat yhteyden, sukupolvien ketjun, ehdottavat sen syntymistä, uudelleen ilmestymistä. Tässä suhteessa usko organismin säännölliseen spontaaniin syntymiseen luonnollisten tai yliluonnollisten syiden vaikutuksesta oli laajalle levinnyt eurooppalaisessa kulttuurissa.

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologia luokka 10
Verkkosivuston lukijoiden lähettämä

Oppitunnin sisältö Oppitunnin hahmotelma ja tukikehys Oppitunnin esittely Kiihdyttävät menetelmät ja interaktiiviset tekniikat Suljetut harjoitukset (vain opettajien käyttöön) Arviointi Harjoitella tehtävät ja harjoitukset, itsetutkiskelutyöpajat, laboratorio, tapaukset tehtävien monimutkaisuusaste: normaali, korkea, olympiakotitehtävät Kuvituksia kuvitukset: videoleikkeet, ääni, valokuvat, grafiikat, taulukot, sarjakuvat, multimediatiivistelmät sirut uteliasta pinnasängyn huumorista, vertaukset, vitsit, sanonnat, ristisanatehtävät, lainaukset Lisäosat ulkoinen riippumaton testaus (VNT) oppikirjat pää- ja lisäaiheiset vapaapäivät, iskulauseet artikkelit kansalliset ominaisuudet sanasto muut termit Vain opettajille