Kunnallinen oppilaitos

Lukio nro 45

Teorioita elämän alkuperästä maan päällä

Esitetty : oppilas 11 "B" luokka

Nigmatullina Maria

Proveila : biologian opettaja

Trapueva L.S.

Tšeljabinsk

2010

Johdanto

Hypoteesit elämän alkuperästä

Genobioosi ja holobioosi

Oparin-Haldanen teoria

RNA:n maailma modernin elämän edelläkävijänä

Panspermia

Spontaani elämän sukupolvi

Vakaan tilan teoria

kreationismi

Evoluutioteoria

Darwinilainen teoria

Johtopäätös

Johdanto

Teoriat Maan ja sen elämän ja jopa koko maailmankaikkeuden alkuperästä ovat moninaisia ​​ja kaukana luotettavista. Vakaan tilan teorian mukaan maailmankaikkeus on ollut olemassa ikuisesti. Muiden hypoteesien mukaan maailmankaikkeus olisi voinut syntyä joukosta neutroneja alkuräjähdyksen seurauksena, syntyä johonkin mustista aukoista tai sen on luonut Luoja. Vastoin yleistä uskomusta tiede ei voi kumota teesiä maailmankaikkeuden jumalallisesta luomisesta, samoin kuin teologiset näkemykset eivät välttämättä hylkää mahdollisuutta, että elämä kehittyessään saisi piirteitä, jotka voidaan selittää luonnonlakien perusteella. .

Hypoteesit elämän alkuperästä

Eri aikoina esitettiin seuraavat hypoteesit elämän alkuperästä maapallolla:

Biokemiallisen evoluution hypoteesi

Panspermian hypoteesi

Kiinteän elämäntilan hypoteesi

Hypoteesi spontaanista sukupolvesta

teorioita spontaani sukupolvi ja vakaa tila ovat vain historiallisesti tai filosofisesti kiinnostavia, koska tieteellisen tutkimuksen tulokset ovat ristiriidassa näiden teorioiden päätelmien kanssa.

Teoria panspermia ei ratkaise peruskysymystä elämän syntymisestä, se vain siirtää sen vieläkin epämääräisempään universumin menneisyyteen, vaikka sitä ei voida sulkea pois hypoteesina elämän alkamisesta maan päällä.

Genobioosi ja holobioosi

Riippuen siitä, mitä pidetään ensisijaisena, on olemassa kaksi metodologista lähestymistapaa elämän alkuperän kysymykseen:

Genobioosi- metodologinen lähestymistapa elämän alkuperäkysymykseen, joka perustuu uskoon molekyylijärjestelmän ensisijaisuuteen primaarisen geneettisen koodin ominaisuuksien kanssa.

holobioosi- metodologinen lähestymistapa elämän alkuperäkysymykseen, joka perustuu ajatukseen sellaisten rakenteiden ensisijaisuudesta, joilla on kyky alkuaineaineenvaihduntaan entsymaattisen mekanismin osallistuessa.

Oparin-Haldanen teoria

Vuonna 1924 tuleva akateemikko Oparin julkaisi artikkelin "The Origin of Life", joka käännettiin englanniksi vuonna 1938 ja herätti kiinnostuksen spontaanin sukupolven teoriaa kohtaan. Oparin ehdotti, että makromolekyyliyhdisteiden liuoksissa spontaanisti muodostuu lisääntyneen pitoisuuden vyöhykkeitä, jotka ovat suhteellisen erillään ulkoisesta ympäristöstä ja voivat ylläpitää vaihtoa sen kanssa. Hän soitti heille Koacervaattitipat tai yksinkertaisesti koaservoi.

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

Orgaanisen aineen syntyminen

Proteiinien syntyminen

Proteiinikappaleiden syntyminen

Tähtitieteelliset tutkimukset osoittavat, että sekä tähdet että planeettajärjestelmät syntyivät kaasusta ja pölystä. Se sisälsi metallien ja niiden oksidien ohella vetyä, ammoniakkia, vettä ja yksinkertaisinta hiilivetyä - metaania.

Olosuhteet proteiinirakenteiden muodostumisprosessin alkamiselle on perustettu primäärisen valtameren ilmestymisen jälkeen. Vesiympäristössä hiilivetyjen johdannaiset voivat käydä läpi monimutkaisia ​​kemiallisia muutoksia ja muunnoksia. Tämän molekyylikomplikaation seurauksena voi muodostua monimutkaisempia orgaanisia aineita, nimittäin hiilihydraatteja.

Tiede on osoittanut, että ultraviolettisäteiden käytön seurauksena on mahdollista syntetisoida keinotekoisesti paitsi aminohappoja, myös muita biokemiallisia aineita. Oparinin teorian mukaan koaservaattipisaroiden muodostuminen voisi olla lisäaskel kohti proteiinikappaleiden syntymistä. Tietyissä olosuhteissa orgaanisten molekyylien vesipitoinen kuori sai selkeät rajat ja erotti molekyylin ympäröivästä liuoksesta. Vesikuoren ympäröimät molekyylit yhdistyvät muodostaen monimolekyylisiä komplekseja - koaservaatteja.

Koacervaattipisaroita voi syntyä myös erilaisten polymeerien yksinkertaisesta sekoituksesta. Tässä tapauksessa tapahtui polymeerimolekyylien itsekokoonpano monimolekyylisiksi muodostelmille - optisen mikroskoopin alla näkyviä pisaroita.

Pisarat pystyivät imemään aineita ulkopuolelta avoimien järjestelmien tavalla. Kun koaservaattipisaroihin sisällytettiin erilaisia ​​katalyyttejä (mukaan lukien entsyymejä), niissä tapahtui erilaisia ​​reaktioita, erityisesti ulkoisesta ympäristöstä tulevien monomeerien polymeroitumista. Tästä johtuen pisaroiden tilavuus ja paino voivat kasvaa ja sitten hajota tytärmuodostelmiin. Siten koaservaatit voisivat kasvaa, lisääntyä ja suorittaa aineenvaihduntaa.

Samanlaisia ​​näkemyksiä ilmaisi myös brittibiologi John Haldane.

Stanley Miller testasi teoriaa vuonna 1953 Miller-Ureyn kokeessa. Hän laittoi H20:n, NH3:n, CH4:n, CO2:n, CO:n seoksen suljettuun astiaan (kuva 1) ja alkoi johtaa sähköpurkauksia sen läpi. Kävi ilmi, että aminohappoja muodostuu. Myöhemmin muita sokereita ja nukleotideja saatiin eri olosuhteissa. Hän päätteli, että evoluutio voi tapahtua liuoksesta erotetussa tilassa (koaservaate). Tällainen järjestelmä ei kuitenkaan voi toistaa itseään.

Teoria oli perusteltu, lukuun ottamatta yhtä ongelmaa, joka ummisti pitkään silmät lähes kaikilta elämän alkuperän asiantuntijoilta. Jos spontaanisti, satunnaisilla templaatittomilla synteesillä koaservaatissa syntyi yksittäisiä onnistuneita proteiinimolekyylien rakenteita (esimerkiksi tehokkaita katalyyttejä, jotka tarjoavat tälle koaservaatille edun kasvussa ja lisääntymisessä), niin kuinka niitä voitaisiin kopioida jaettavaksi koaservaatin sisällä. , ja vielä enemmän jälkeläisille koaservaateille? Teoria ei ole kyennyt tarjoamaan ratkaisua yksittäisten, satunnaisesti esiintyvien tehokkaiden proteiinirakenteiden tarkan lisääntymisen - koaservaatissa ja sukupolvien aikana -ongelmaan. Kuitenkin osoitettiin, että ensimmäiset koaservaatit saattoivat muodostua spontaanisti abiogeenisesti syntetisoiduista lipideistä, ja ne saattoivat astua symbioosiin "elävien liuosten" - itseään lisääntyvien RNA-molekyylien pesäkkeiden, joiden joukossa oli lipidisynteesiä katalysoivia ribotsyymejä, kanssa, ja tällainen yhteisö voi kutsua sitä jo organismiksi.

Alexander Oparin (oikealla) laboratoriossa

RNA:n maailma modernin elämän edelläkävijänä

2000-luvulle mennessä Oparin-Haldane-teoria, joka olettaa proteiinien alkuperäisen ilmestymisen, on käytännössä väistynyt nykyaikaisemmalta. Sen kehityksen sysäys oli ribotsyymien löytäminen - RNA-molekyylejä, joilla on entsymaattista aktiivisuutta ja jotka siksi pystyvät yhdistämään toimintoja, jotka todellisissa soluissa pääasiassa suorittavat erikseen proteiinit ja DNA, eli katalysoivat biokemiallisia reaktioita ja tallentavat perinnöllistä tietoa. Näin ollen oletetaan, että ensimmäiset elävät olennot olivat RNA-organismeja ilman proteiineja ja DNA:ta, ja niiden prototyyppi saattoi olla autokatalyyttinen sykli, jonka muodostavat samat ribotsyymit, jotka pystyvät katalysoimaan omien kopioidensa synteesiä.

Panspermia

Panspermia-teorian mukaan, jonka saksalainen tiedemies G. Richter ehdotti vuonna 1865 ja jonka ruotsalainen tiedemies Arrhenius lopulta muotoili vuonna 1895, elämä voitaisiin tuoda Maahan avaruudesta. Todennäköisin maan ulkopuolista alkuperää olevien elävien organismien osuma meteoriitteihin ja kosmiseen pölyyn. Tämä oletus perustuu tietoihin joidenkin organismien ja niiden itiöiden korkeasta vastustuskyvystä säteilylle, suurelle tyhjiölle, matalille lämpötiloille ja muille vaikutuksille. Vielä ei kuitenkaan ole olemassa luotettavia faktoja, jotka vahvistaisivat meteoriiteista löydettyjen mikro-organismien maan ulkopuolisen alkuperän. Mutta vaikka he pääsisivät maan päälle ja synnyttäisivät elämää planeetallemme, kysymys elämän alkuperäisestä alkuperästä jäisi vastaamatta.

Francis Crick ja Leslie Orgel ehdottivat vuonna 1973 toista vaihtoehtoa - hallittua panspermiaa, toisin sanoen Maan (muiden planeettajärjestelmien ohella) tahallista "tartuntaa" mikro-organismeilla, jotka kehittynyt avaruusaluksiin on toimittanut kehittynyt muukalainen sivilisaatio, joka on saattanut joutua kohtaamaan maailmanlaajuisen katastrofi tai vain toivoen muiden planeettojen maanmuokkausta tulevaa kolonisaatiota varten. He esittivät teoriansa puolesta kaksi pääargumenttia - geneettisen koodin universaalisuuden (muita tunnettuja koodin muunnelmia käytetään paljon harvemmin biosfäärissä ja ne eroavat vähän yleismaailmallisesta) ja molybdeenin merkittävästä roolista joissakin entsyymeissä. . Molybdeeni on erittäin harvinainen alkuaine koko aurinkokunnassa. Kirjoittajien mukaan alkuperäinen sivilisaatio saattoi asua lähellä molybdeenillä rikastettua tähteä.

Vastaväitettä, jonka mukaan panspermian teoria (mukaan lukien kontrolloitu) ei ratkaise elämän syntyä, he esittivät seuraavan väitteen: toisen tyyppisillä planeetoilla, joita meille ei tunneta, elämän syntymisen todennäköisyys voi aluksi olla suuri. korkeampi kuin maan päällä esimerkiksi korkean katalyyttisen aktiivisuuden omaavien erityisten mineraalien vuoksi.

Vuonna 1981 F. Crick kirjoitti kirjan "Elämä itse: sen alkuperä ja luonne", jossa hän kuvaa hallitun panspermian hypoteesia artikkelia yksityiskohtaisemmin ja suositussa muodossa.

Spontaani elämän sukupolvi

Tätä teoriaa levitettiin muinaisessa Kiinassa, Babylonissa ja muinaisessa Egyptissä vaihtoehtona kreationismille, jonka kanssa se esiintyi. Aristoteles (384-322 eKr.), jota usein ylistettiin biologian perustajana, piti kiinni teoriasta elämän spontaanista sukupolvesta. Tämän 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 hedelmöityneeseen munasoluun, mutta uskoi virheellisesti, että sitä on myös auringonvalossa, mudassa ja mätänevässä lihassa.

Kristinuskon leviämisen myötä teoria spontaanista elämän synnystä putosi suosiosta, mutta tämä ajatus säilyi jossain taustalla vielä vuosisatoja.

Kuuluisa tiedemies Van Helmont kuvaili koetta, jossa hän väitti loi hiiriä kolmessa viikossa. Tätä varten tarvittiin likainen paita, tumma vaatekaappi ja kourallinen vehnää. Van Helmont piti ihmisen hikeä aktiivisena aineena hiiren syntymässä.

Vuonna 1688 italialainen biologi ja lääkäri Francesco Redi lähestyi elämän syntyongelmaa tiukemmin ja kyseenalaisti spontaanin sukupolven teorian. Redi totesi, että mätänevän lihan pinnalle ilmestyvät pienet valkoiset madot ovat kärpäsen toukkia. Suoritettuaan sarjan kokeita hän sai tietoa, joka vahvisti ajatuksen, että elämä voi syntyä vain edellisestä elämästä (biogeneesin käsite).

Nämä kokeet eivät kuitenkaan johtaneet spontaanin sukupolven idean hylkäämiseen, ja vaikka tämä ajatus hiipuikin hieman taustalle, se oli edelleen pääversio elämän syntymisestä.

Vaikka Redin kokeet näyttivät kumoavan kärpästen spontaanin syntymisen, Antonie van Leeuwenhoekin varhaiset mikroskooppiset tutkimukset vahvistivat tätä teoriaa mikro-organismien tapauksessa. Leeuwenhoek itse ei lähtenyt kiistoihin biogeneesin ja spontaanin sukupolven kannattajien välillä, mutta hänen mikroskoopin alla tekemänsä havainnot tarjosivat ruokaa molemmille teorioille.

Vuonna 1860 ranskalainen kemisti Louis Pasteur otti elämän syntyongelman. Kokeillaan hän osoitti, että bakteereja on kaikkialla ja että elottomat materiaalit voivat helposti saastua elävistä olennoista, jos niitä ei steriloida kunnolla. Tiedemies keitti vedessä erilaisia ​​väliaineita, joissa mikro-organismeja saattoi muodostua. Lisäkeittäminen tappoi mikro-organismit ja niiden itiöt. Pasteur kiinnitti S-muotoiseen putkeen suljetun pullon, jossa oli vapaa pää. Mikro-organismien itiöt asettuivat kaarevalle putkelle eivätkä pystyneet tunkeutumaan ravintoalustaan. Hyvin keitetty ravintoalusta pysyi steriilinä, siitä ei löytynyt elämää, vaikka ilman pääsy oli järjestetty.

Useiden kokeiden tuloksena Pasteur osoitti biogeneesiteorian pätevyyden ja lopulta kumosi spontaanin synnyn teorian.

Vakaan tilan teoria

Vakaan tilan 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.

Kiinteän tilan hypoteesi on kuitenkin 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. Tätä johtopäätöstä oli kuitenkin 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 sukupuuttoon, 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.

kreationismi

Kreationismi (englanniksi. luominen- luominen) - uskonnollinen ja filosofinen käsite, jonka sisällä orgaanisen maailman, ihmiskunnan, maapallon sekä koko maailman monimuotoisuuden katsotaan olevan jonkin korkeimman olennon tai jumalan tietoisesti luomia. Teoria kreationismi, joka viittaa vastauksen kysymykseen elämän alkuperästä uskontoon (Jumalan luoma elämän), se on Popperin kriteerin mukaan tieteellisen tutkimuksen ulkopuolella (koska se on kiistämätön: tieteellisin menetelmin ei voida todistaa sekä että Jumala ei luonut elämää, 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.

Evoluutioteoria

Tähän asti tieteellisessä ja yleisessä koulutusympäristössä evoluutioteoriaa pidettiin pääteoriana elämän alkuperästä maapallolla kaikessa monimuotoisuudessaan. Tämä teoria syntyi Darwinin perheen työstä: lääkäri, luonnontieteilijä ja runoilija Erasmus Darwin (1731-1802), joka ehdotti evoluutioteoriaa 1790-luvulla, ja erityisesti hänen pojanpoikansa luonnontieteilijä Charles Darwin (1809-1882). joka julkaisi vuonna 1859 nyt kuuluisan kirjansa Lajien alkuperästä luonnollisen valinnan keinoin tai suosittujen rotujen säilyttämisestä elämätaistelussa.
Evoluutioteoria, jota usein kutsutaan darwinilaiseksi teoriaksi tai darwinismiksi, ei syntynyt tyhjästä. Darwinin aikaan mennessä Immanuel Kantin kosmologinen teoria oli tullut yleisesti tunnustetuksi, ja sen universumi on ääretön avaruudessa ja ajassa, Isaac Newtonin kuvaamien mekaniikan lakien alaisena. Lisäksi englantilainen tiedemies Charles Lyell (1797-1875) vahvisti 1700-luvun tiedemiehen Jason Huttonin (1726-1797) esittämän niin sanotun uniformitarismin teorian, jonka mukaan maapallo muodostui miljoonien vuosien aikana. seurausta hitaista ja asteittaisista prosesseista, jotka jatkuvat tänään. Lyell perusteli tätä päätelmää kolmessa "Fundamentals of Geology" -julkaisussa, joka julkaistiin vuosina 1830-1833.
Siten luotiin evoluutioteorian perusta, jolle Charles Darwin loi teoriansa harmonisen rakennuksen julkaisemalla kirjoja: "Lajien alkuperä", "Kotieläinten ja viljelykasvien muutos", "Ihmisen alkuperä ja Seksuaalinen valinta" ja muut.

Darwinilainen teoria

Darwinin mukaan evoluutio, ts. Maan orgaanisen maailman kehityksen historia toteutetaan kolmen päätekijän: vaihtelevuuden, perinnöllisyyden ja luonnollisen valinnan vuorovaikutuksen seurauksena. Näiden tekijöiden ansiosta kehitysvaiheessa olevat organismit keräävät yhä enemmän uusia mukautumisominaisuuksia, mikä lopulta johtaa uusien lajien muodostumiseen.
Darwinin teorian tueksi ehdotettiin välittömästi kahta argumenttia: vestigiaaliset elimet ja alkion yhteensovittamisen teoria.
Siten luettelo koottiin 180 ihmisen alkuaineista - elimistä, jotka menettivät tarkoituksensa kehittyessään alemmista muodoista, ts. elimiä, joita ihminen ei enää tarvitse ja jotka voidaan poistaa. Tutkiessaan näitä alkeita (esimerkiksi umpilisäystä) tiedemiehet kuitenkin ylittivät luettelosta elimen toisensa jälkeen, kunnes he ylittivät kaiken. 100 vuoden jälkeen fysiologit eivät pidä yhtäkään ihmisen elimiä hyödyttömänä.
Melko pian saksalaisen eläintieteilijän Ernst Haeckelin, Darwinin opetusten kannattajan ja propagandistin, vuonna 1868 esittämä alkion yhteenvetoteoria antoi pitkän iän. Tämä teoria perustuu ihmisen ja koiran alkioiden näennäiseen samankaltaisuuteen 4 viikon iässä sekä niin sanottujen "kidusrakojen" ja "häntä" esiintymiseen ihmisalkiossa.
Itse asiassa kävi ilmi, että Haeckel väärensi kuvat (retusoi niitä), joista Jenan yliopiston akateeminen neuvosto totesi Haeckelin syylliseksi tieteelliseen petokseen, ja hänen teoriansa oli kestämätön. Mutta Neuvostoliitossa, melkein ennen sen romahtamista, oppikirjat siteerasivat itsepäisesti kuvia alkioista, jotka oletettavasti vahvistivat rekapitulaatioteorian, jonka muun maailman embryologit hylkäsivät pitkään.

Johtopäätös

Monet näistä "teorioista" ja niiden tarjoamista selityksistä olemassa olevalle lajien monimuotoisuudelle käyttävät samaa tietoa, mutta korostavat sen eri puolia. Tieteelliset teoriat voivat olla toisaalta superfantastisia ja toisaalta superskeptisiä. Teologiset näkökohdat voivat myös löytää paikkansa tässä kehyksessä, riippuen kirjoittajiensa uskonnollisista näkemyksistä. Yksi pääkiistan aiheista, jopa esidarwinistisena aikana, oli kysymys tieteellisen ja teologisen elämänhistorian näkemyksen suhteesta.

(9) elämää päällä Maapallo historiallisessa menneisyydessä seurauksena ... valtava määrä erilaisia ​​hypoteeseja ja teorioita syystä elämää päällä Maapallo mikään niistä...

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 kertyessä koaservaatit kasvoivat, ja kun ne saavuttivat 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 itsestään. 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).

Elämä maapallolla alkoi kolme miljardia vuotta sitten. Siitä lähtien evoluutio on muuttanut yksisoluisista alkeisorganismeista erilaisia ​​muotoja, värejä, kokoja ja toimintoja, joita näemme nykyään. Mutta miten elämä syntyi ikiaikaisessa keitossa - matalissa lähteissä olevasta vedestä, joka on kyllästetty aminohapoilla ja nukleotideilla?

On monia teoreettisia vastauksia kysymykseen siitä, mikä tarkalleen ottaen aiheutti elämän syntymisen, salamaniskusta kosmiseen kehoon. Tässä on vain muutamia niistä.

sähkön kipinä

Sama metaforinen elämän kipinä voisi olla täysin kirjaimellinen kipinä tai paljon kipinöitä, joiden lähde oli salama. Veteen putoavat sähkökipinät voivat aiheuttaa aminohappojen ja glukoosin muodostumista, jolloin ne muuttuvat ilmakehästä, jossa on runsaasti metaania, vettä, vetyä ja ammoniakkia. Tämä teoria vahvistettiin jopa kokeellisesti vuonna 1953, mikä osoitti, että salama saattoi hyvinkin olla syynä ensimmäisten elämänmuotojen syntymiselle välttämättömien peruselementtien muodostumiseen.

Kokeen suorittamisen jälkeen tutkijat pystyivät todistamaan, että planeettamme varhainen ilmakehä ei voinut sisältää tarpeeksi vetyä, mutta Maan pinnan peittävät vulkaaniset pilvet voivat sisältää kaikki tarvittavat alkuaineet ja vastaavasti tarpeeksi elektroneja salaman aiheuttamiseksi.

Vedenalaiset hydrotermiset tuuletusaukot

Suhteellisen vahvoista syvänmeren tuuletusaukoista voi tulla välttämätön vedyn lähde ensimmäisten elävien organismien muodostumiselle niiden kallioisille pinnoille. Nykyäänkin hydrotermisten aukkojen ympärille kehittyy erilaisia ​​ekosysteemejä, jopa suurissa syvyyksissä.

Savi

Ensimmäiset orgaaniset molekyylit saattoivat tavata savipinnalla. Savi sisältää aina riittävän määrän orgaanisia komponentteja, lisäksi siitä voisi tulla eräänlainen näiden komponenttien organisoija monimutkaisempiin ja tehokkaampiin DNA:n kaltaisiin rakenteisiin.

Itse asiassa DNA on eräänlainen aminohappojen kartta, joka osoittaa tarkalleen, kuinka niiden tulisi organisoitua monimutkaisiin rasvasoluihin. Ryhmä biologeja Glasgow'n yliopistosta Skotlannista väittää, että savi voisi olla tällainen kartta yksinkertaisimmille polymeereille ja rasvoille, kunhan ne eivät opi "itseorganisoitumaan".

Panspermia

Tämä teoria herättää kysymyksiä elämän kosmisen alkuperän mahdollisuudesta. Eli sen postulaattien mukaan elämä ei ole syntynyt Maahan, vaan se tuotiin tänne vain meteoriitin avulla esimerkiksi Marsista. Maasta löydettiin tarpeeksi sirpaleita, jotka oletettavasti tulivat meille punaiselta planeetalta. Toinen tapa "avaruustaksilla" tuntemattomille elämänmuodoille ovat komeetat, jotka pystyvät matkustamaan tähtijärjestelmien välillä.

Vaikka tämä olisi totta, panspermia ei silti pysty vastaamaan kysymykseen siitä, kuinka elämä tarkalleen sai alkunsa sieltä, mistä se tuotiin Maaplaneetalle.

Jään alla

On täysin mahdollista, että valtameret ja maanosat peittyivät paksulla jääkerroksella kolme miljardia vuotta sitten, koska aurinko ei paistanut yhtä kirkkaasti kuin nykyään. Jää voisi muodostaa suojakerroksen hauraille orgaanisille molekyyleille, mikä estää ultraviolettisäteitä ja pintaan törmääviä kosmisia kappaleita vahingoittamasta ensimmäisiä ja heikoimpia elämänmuotoja. Lisäksi alhaisempi lämpötila voi aiheuttaa ensimmäisten molekyylien kehittymisen vahvemmiksi ja kestävämmiksi.

RNA maailma

RNA-maailman teoria perustuu filosofiseen kysymykseen munasta ja kanasta. Tosiasia on, että DNA:n muodostumiseen (kaksinkertaistumiseen) tarvitaan proteiineja, eivätkä proteiinit pysty lisääntymään ilman DNA:han upotettua karttaa. Joten kuinka elämä syntyi, jos toinen ei voi syntyä ilman toista, mutta molemmat ovat kauniisti olemassa nykyisyydessä? Vastaus voi olla RNA - ribonukleiinihappo, joka pystyy tallentamaan tietoa kuten DNA:ta ja toimimaan proteiinientsyymeinä. RNA:n perusteella muodostui täydellisempi DNA, jolloin tehokkaammat proteiinit korvasivat RNA:n kokonaan.

Nykyään RNA:ta on olemassa ja se suorittaa useita tehtäviä monimutkaisissa organismeissa, esimerkiksi se vastaa joidenkin geenien toiminnasta. Tämä teoria on varsin looginen, mutta se ei vastaa kysymykseen siitä, mikä toimi katalysaattorina itse ribonukleiinihapon muodostumiselle. Useimmat tiedemiehet hylkäävät oletuksen, että se olisi voinut ilmaantua itsestään. Teoreettinen selitys on yksinkertaisimpien happojen PNA ja TNA muodostuminen, jotka sitten kehittyivät RNA:ksi.

Yksinkertaisin aloitus

Tätä teoriaa kutsutaan holobioosiksi ja se tulee ajatuksesta, että elämä ei alkanut monimutkaisista RNA-molekyyleistä ja ensisijaisesta geneettisestä koodista, vaan yksinkertaisimmista hiukkasista, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa aineenvaihdunnan vuoksi. Ehkä nämä hiukkaset kehittivät lopulta suojaavan kuoren, kuten kalvon, ja kehittyivät sitten yhdeksi, monimutkaisemmiksi organismiksi. Tätä mallia kutsutaan "aineenvaihdunnan entsyymimalliksi", kun taas RNA-maailman teoriaa kutsutaan "primaariseksi geneettisen koodin malliksi".

Miten elämä syntyi maan päällä? Yksityiskohdat ovat ihmiskunnalle tuntemattomia, mutta kulmakiviperiaatteet on vakiinnutettu. On olemassa kaksi pääteorioita ja monia pienempiä teorioita. Joten pääversion mukaan orgaaniset komponentit tulivat Maahan ulkoavaruudesta, toisen mukaan kaikki tapahtui maan päällä. Tässä on joitain suosituimmista opetuksista.

Panspermia

Kuinka maapallomme syntyi? Planeetan elämäkerta on ainutlaatuinen, ja ihmiset yrittävät purkaa sitä eri tavoilla. On olemassa hypoteesi, että maailmankaikkeudessa oleva elämä jakautuu meteoroidien (taivaankappaleet, jotka ovat kooltaan planeettojenvälisen pölyn ja asteroidin välissä), asteroidien ja planeettojen avulla. Oletetaan, että on olemassa elämänmuotoja, jotka kestävät altistumista (säteily, tyhjiö, alhaiset lämpötilat jne.). Niitä kutsutaan extremofiileiksi (mukaan lukien bakteerit ja mikro-organismit).

Ne putoavat roskiin ja pölyyn, jotka heitetään avaruuteen pelastettuaan eli aurinkokunnan pienten kappaleiden kuoleman jälkeen. Bakteerit voivat kulkea levossa pitkiä aikoja ennen uutta satunnaista törmäystä muiden planeettojen kanssa.

Ne voivat myös sekoittua protoplanetaaristen levyjen kanssa (tiheä kaasupilvi nuoren planeetan ympärillä). Jos uudessa paikassa "pysyvät mutta uniset sotilaat" joutuvat suotuisiin olosuhteisiin, he aktivoituvat. Evoluutioprosessi alkaa. Historiaa selvitetään luotainten avulla. Tiedot komeettojen sisällä olleista instrumenteista osoittavat, että suurimmassa osassa tapauksista todennäköisyys, että olemme kaikki "vähän muukalaisia", vahvistetaan, koska elämän kehto on avaruus.

Biopoieesi

Ja tässä on toinen mielipide siitä, kuinka elämä syntyi. Maapallolla on elävää ja elotonta. Jotkut tieteet suhtautuvat myönteisesti abiogeneesiin (biopoeesiin), joka selittää, kuinka epäorgaanisesta aineesta syntyi biologinen elämä luonnollisen muutoksen aikana. Useimmat aminohapot (jota kutsutaan myös kaikkien elävien organismien rakennuspalikiksi) voidaan muodostaa käyttämällä luonnollisia kemiallisia reaktioita, jotka eivät liity elämään.

Tämän vahvistaa Muller-Ureyn koe. Vuonna 1953 tiedemies johti sähköä kaasuseoksen läpi ja tuotti useita aminohappoja laboratorio-olosuhteissa, jotka jäljittelevät varhaisen Maan aminohappoja. Kaikissa elävissä olennoissa aminohapot muuttuvat proteiineihin nukleiinihappojen, geneettisen muistin säilyttäjien, vaikutuksesta.

Viimeksi mainitut syntetisoidaan itsenäisesti biokemiallisin keinoin, ja proteiinit nopeuttavat (katalysoivat) prosessia. Mikä orgaanisista molekyyleistä on ensimmäinen? Ja miten he olivat vuorovaikutuksessa? Abiogeneesi on etsimässä vastausta.

Kosmogoniset trendit

Tämä on oppi avaruudesta. Tietyssä avaruustieteen ja tähtitieteen kontekstissa termi viittaa aurinkokunnan luomisen (ja tutkimuksen) teoriaan. Yritykset pyrkiä kohti naturalistista kosmogoniaa eivät kestä tarkastelua. Ensinnäkin olemassa olevat tieteelliset teoriat eivät voi selittää pääasiaa: kuinka maailmankaikkeus itse ilmestyi?

Toiseksi, ei ole olemassa fyysistä mallia, joka selittää maailmankaikkeuden olemassaolon varhaisimmat hetket. Mainitussa teoriassa ei ole kvanttigravitaation käsitettä. Vaikka merkkijonoteoreetikot sanovat, että alkuainehiukkaset syntyvät kvanttijonojen värähtelyistä ja vuorovaikutuksista, ne, jotka tutkivat alkuräjähdyksen alkuperää ja seurauksia (silmukkakvanttikosmologia), eivät ole samaa mieltä tästä. He uskovat, että heillä on kaavoja kuvaamaan mallia kenttäyhtälöillä.

Kosmogonisten hypoteesien avulla ihmiset selittivät taivaankappaleiden liikkeen ja koostumuksen yhdenmukaisuuden. Kauan ennen elämän ilmestymistä Maahan aine täytti kaiken avaruuden ja kehittyi sitten.

Endosymbiont

Endosymbioottisen version muotoili ensimmäisen kerran venäläinen kasvitieteilijä Konstantin Merežkovski vuonna 1905. Hän uskoi, että jotkin organellit olivat peräisin vapaasti elävistä bakteereista ja siirtyivät toiseen soluun endosymbionteina. Mitokondriot kehittyivät proteobakteereista (erityisesti Rickettsialeista tai lähisukulaisista) ja kloroplastit syanobakteereista.

Tämä viittaa siihen, että useat bakteerimuodot joutuivat symbioosiin eukaryoottisen solun muodostumisen kanssa (eukaryootit ovat elävien organismien soluja, jotka sisältävät ytimen). Geneettisen materiaalin horisontaalista siirtymistä bakteerien välillä helpottaa myös symbioottiset suhteet.

Erilaisten elämänmuotojen syntymistä on saattanut edeltää nykyaikaisten organismien viimeinen yhteinen esi-ihminen (LUA).

Spontaani synnytys

1800-luvun alkuun asti ihmiset yleensä hylkäsivät "äkillisyyden" selityksenä elämälle maapallolla. Tiettyjen elämänmuotojen odottamaton spontaani synty elottomasta aineesta tuntui heistä epäuskottavalta. Mutta he uskoivat heterogeneesin olemassaoloon (muutos lisääntymismenetelmässä), kun yksi elämänmuodoista tulee toisesta lajista (esimerkiksi mehiläiset kukista). Klassiset ajatukset spontaanista syntymisestä kiteytyvät seuraavaan: jotkin monimutkaiset elävät organismit ilmestyivät orgaanisten aineiden hajoamisen vuoksi.

Aristoteleen mukaan tämä oli helposti havaittavissa oleva totuus: kirvoja syntyy kasveille putoavasta kasteesta; kärpäset - pilaantuneesta ruoasta, hiiret - likaisesta heinistä, krokotiilit - mädäntyneistä tukkeista säiliöiden pohjalla ja niin edelleen. Spontaanien sukupolven teoria (kristinuskon kumoaminen) oli salassa olemassa vuosisatoja.

On yleisesti hyväksyttyä, että teoria kumottiin lopulta 1800-luvulla Louis Pasteurin kokeiluilla. Tiedemies ei tutkinut elämän alkuperää, hän tutki mikrobien ulkonäköä voidakseen taistella tartuntatauteja vastaan. Pasteurin todisteet eivät kuitenkaan olleet enää kiistanalaisia, vaan tiukasti tieteellisiä.

Saviteoria ja peräkkäinen luominen

Elämän synty saven pohjalta? Onko se mahdollista? Skotlantilainen kemisti nimeltä A.J. Kearns-Smith Glasgow'n yliopistosta vuonna 1985 on sellaisen teorian kirjoittaja. Hän väitti muiden tutkijoiden samanlaisiin oletuksiin perustuen, että orgaaniset hiukkaset, jotka olivat savikerrosten välissä ja vuorovaikutuksessa niiden kanssa, omaksuivat tiedon tallentamisen ja kasvun. Näin ollen tiedemies piti "savigeeniä" ensisijaisena. Aluksi mineraali ja syntymässä oleva elämä olivat olemassa yhdessä, mutta tietyssä vaiheessa ne " juoksivat ylös".

Ajatus tuhosta (kaaoksesta) nousevassa maailmassa tasoitti tietä katastrofiteorialle yhdeksi evoluutioteorian edelläkävijöistä. Sen kannattajat uskovat, että äkilliset, lyhytaikaiset, myrskyisät tapahtumat ovat vaikuttaneet Maahan menneisyydessä ja että nykyisyys on avain menneisyyteen. Jokainen seuraava katastrofi tuhosi olemassa olevan elämän. Myöhempi luomus herätti sen henkiin jo eri tavalla kuin edellinen.

materialistinen oppi

Ja tässä on toinen versio siitä, kuinka elämä syntyi maan päällä. Sen esittivät materialistit. He uskovat, että elämä syntyi asteittaisten kemiallisten muutosten seurauksena, jotka laajenivat ajassa ja tilassa, mikä todennäköisimmin tapahtui lähes 3,8 miljardia vuotta sitten. Tätä kehitystä kutsutaan molekyyliksi, se vaikuttaa deoksiribonukleiini- ja ribonukleiinihappojen ja proteiinien (proteiinien) alueelle.

Tieteellisenä suuntauksena oppi syntyi 1960-luvulla, jolloin tehtiin aktiivista tutkimusta, joka koski molekyyli- ja evoluutiobiologiaa, populaatiogenetiikkaa. Sitten tutkijat yrittivät ymmärtää ja vahvistaa viimeaikaisia ​​nukleiinihappoja ja proteiineja koskevia löytöjä.

Yksi avainaiheista, joka stimuloi tämän tiedon alan kehitystä, oli entsymaattisen toiminnan kehitys, nukleiinihappojen eron käyttö "molekyylikellona". Sen paljastaminen auttoi lajien eroavuuksien (haarautumien) syvempään tutkimukseen.

orgaaninen alkuperä

Tämän opin kannattajat väittävät, kuinka elämä ilmestyi maan päälle. Lajien muodostuminen alkoi kauan sitten - yli 3,5 miljardia vuotta sitten (luku osoittaa ajanjakson, jolloin elämä on olemassa). Todennäköisesti aluksi tapahtui hidas ja asteittainen muutosprosessi, ja sitten alkoi nopea (universumin sisällä) parannusvaihe, siirtyminen staattisesta tilasta toiseen olemassa olevien olosuhteiden vaikutuksesta.

Evoluutio, joka tunnetaan nimellä biologinen tai orgaaninen, on prosessi, jossa ajan myötä yksi tai useampi organismipopulaatioissa esiintyvä periytyvä piirre muuttuu. Perinnölliset ominaisuudet ovat erityisiä erottavia piirteitä, mukaan lukien anatomiset, biokemialliset ja käyttäytymiseen liittyvät ominaisuudet, jotka siirtyvät sukupolvelta toiselle.

Evoluutio on johtanut kaikkien elävien organismien monimuotoisuuteen ja monipuolistumiseen (diversifikaatio). Charles Darwin kuvaili värikästä maailmaamme "loputtomaksi muodoksi, kauneimmaksi ja upeimmaksi". Tulee sellainen vaikutelma, että elämän synty on tarina ilman alkua tai loppua.

erityinen luomus

Tämän teorian mukaan kaikki elämänmuodot, jotka ovat olemassa planeetalla Maa, ovat Jumalan luomia. Aadam ja Eeva ovat ensimmäinen Kaikkivaltiaan luoma mies ja nainen. Elämä maan päällä alkoi heistä, uskovat kristityt, muslimit ja juutalaiset. Kolme uskontoa sopivat, että Jumala loi maailmankaikkeuden seitsemässä päivässä ja teki kuudennesta päivästä työn huipentuma: hän loi Aadamin maan tomusta ja Eevan kylkiluistaan.

Seitsemäntenä päivänä Jumala lepäsi. Sitten hän hengitti sisään ja lähetti huolehtimaan puutarhasta nimeltä Eden. Keskellä kasvoi elämän puu ja hyvän tiedon puu. Jumala salli kaikkien puutarhan puiden hedelmien syödä, paitsi Tietopuun ("sillä sinä päivänä, jona syöt ne, sinä kuolet").

Mutta ihmiset eivät totelleet. Koraani sanoo, että Adam tarjoutui maistamaan omenaa. Jumala antoi syntisille anteeksi ja lähetti heidät molemmat edustajiksi maan päälle. Ja silti... Mistä elämä tuli maan päälle? Kuten näet, ei ole yhtä vastausta. Vaikka nykyajan tiedemiehet ovat yhä taipuvaisempia kaikkien elävien olentojen alkuperän abiogeeniseen (epäorgaaniseen) teoriaan.

Ei ole mikään salaisuus, että ikuinen kysymys siitä, milloin elämä syntyi maan päällä, on aina huolestuttanut paitsi tiedemiehet, myös kaikki ihmiset. Tässä artikkelissa yritämme tutustua pintapuolisesti kaikkiin väitettyihin teorioihin planeettamme kaiken elämän alkuperästä. Yritämme lajitella sen kehitysvaiheita ja kuvata, millaista elämän kehityksen historia Maan päällä oli.

Elämän alkuperä maan päällä tieteessä

Tieteellisestä näkökulmasta elämän alkuperästä on olemassa useita versioita. Mieti, kuinka elämä ilmaantui maan päälle tutkijoiden mukaan, jotka ovat kamppailleet tämän salaperäisen kysymyksen kanssa vuosisatojen ajan ja esittäneet uusia hypoteeseja.

• Teorian mukaan elämä sai alkunsa jääpalasta. Aika naurettava ajatus, mutta kaikki on mahdollista. Jotkut tutkijat uskovat, että ilmassa oleva hiilidioksidi toimi kasvihuoneolosuhteiden ylläpitoon, toiset taas uskovat, että maan päällä oli tuolloin jatkuva talvikausi.
• Tiede, joka tutkii elämän syntyä maapallolla, on biologia. Hän noudattaa Charles Darwinin teoriaa. Hän ja hänen aikalaisensa uskoivat, että elämä alkoi muodostua säiliössä. Useimmat tämän päivän tiedemiehet noudattavat tätä teoriaa. Sinne virtaavien vesien kuljettamat orgaaniset aineet voisivat kertyä tarvittavat määrät suljettuun ja melko matalaan säiliöön. Lisäksi nämä yhdisteet keskittyivät vielä enemmän kerrosmineraalien sisäpinnoille. Ne voivat olla reaktioiden katalyyttejä.
• Vesi on elämän lähde maan päällä kaikille maan eläville olennoille - ihmisille, kasvistolle ja eläimistölle. Se on erittäin tärkeä ja kallis luonnonvara planeetallamme. Kaikki maan vedet ovat jatkuvassa yhteydessä kallioihin ja ilmakehään. Vesi puhdistaa itseään jatkuvan virtauksen ansiosta, joka tarjoaa olemassaolon maapallollamme. Muinainen ja universaali puhtauden hedelmällisyyden symboli on vesi. Ihminen koostuu 80 % vedestä, 75 % eläimistä ja 89-90 % kasveista. Vesi on välttämätön tuote, koska se on ihmiskehon tärkein rakennusmateriaali. Se on paljon arvokkaampaa kuin rauta, kaasu, hiili ja öljy. Ilman vettä elämä maan päällä ei olisi koskaan kyennyt syntymään, säilymään, eikä se olisi voinut olla olemassa ollenkaan. Vesi on itse elämä.
• Mitä jos elämää ilmestyisi tulivuoren toiminnan vyöhykkeille? Välittömästi muodostumisensa jälkeen Maa oli tulta hengittävä magmapallo. Sulasta magmasta vapautuvien kaasujen avulla maan pinnalle tuotiin erilaisia ​​orgaanisten molekyylien synteesiin tarvittavia kemikaaleja - tämä tapahtui tulivuorenpurkauksissa.

Elämän alkuperä maan päällä uskonnossa

Mieti, kuinka elämä maan päällä syntyi uskonnon näkökulmasta. Toinen hypoteesi elämän syntymisestä maan päällä löytää selityksen eri uskonnoista. Mieti Christian:

Kaiken elävän luomisen tärkein dogma kristinuskossa on ilmaus "luominen tyhjästä", jossa Jumala toimii Luojana tahdonvoimaisessa toiminnassaan. Samaan aikaan Herra näyttää myös olevan olemisen perimmäinen syy. Samaan aikaan Jumala ei ollut velvollinen luomaan maailmaa; jumalallisen olemuksen kannalta sitä ei määritä mikään "sisäinen tarve". Se oli Hänen vapaa valintansa, lahja ihmiskunnalle "ylimääräisestä rakkaudesta". Maailman luomisen polku ja vaiheet kuvataan Genesiksen kolmessa ensimmäisessä luvussa.

Elämän tärkeimmät vaiheet maan päällä

Elämän kehityksen historiasta maan päällä voidaan puhua loputtomasti. Tämä aihe on melko laaja ja valtava, luettelemme vain elämän syntymisen päävaiheet:

• Elämä sai alkunsa meristä.
• Yksinkertaisimpien meren eliöiden olemassaolo.
• Merissä syntyy monisoluisia olentoja
• Merissä esiintyy lukuisia selkärangattomia. Selkärangattomien joukosta löytyy nykyaikaisten nilviäisten ja niveljalkaisten esi-isät.
• Ensimmäiset meren selkärankaiset panssaroidut, modernit kalat syntyvät. Elämä kehittyy nousevilla maa-alueilla. Ensimmäiset asukkaat ovat: sienet, bakteerit, sammalet ja pienet selkärangattomat, joita seuraavat sammakkoeläimet.
• Maa on peitetty voimakkailla saniaismetsillä ja muilla aikamme kadonneilla kasveilla. Hyönteiset ilmestyvät.
• Matelijoiden alkuperä.
• Matelijoiden aikakausi, eläimet levisivät myös merissä. Jotkut lajit saavuttavat huomattavia kokoja.
• Nisäkkäät ja linnut ilmestyvät. Ensimmäiset kukkivat kasvit levisivät. Ensimmäiset koppisiemeniset ilmestyvät.
• Dinosaurukset ja muut suuret matelijat kuolevat sukupuuttoon.
• Nisäkkäät leviävät ympäri maapalloa ja syrjäyttävät matelijoita, joiden määrä vähenee nopeasti.
• Syntyy erilaisia ​​nisäkkäitä: lihansyöjiä, lepakoita ja nykypäivän apinoiden ja ihmisten esi-isiä. Kasvinsyöjiä syntyy.
• Yksittäiset nisäkkäät asuvat merissä. Esimerkiksi: valaat.
• On olemassa ihmisen esi-isä - Australopithecus.
• Yksittäiset suuret nisäkkäät katoavat. Ihmisestä tulee maan ehdoton omistaja.

Nyt tiedät miltä maapallo näytti muinaisina aikoina. Elämä ilman ihmisiä oli hyvin erilaista.