Elämän synty maapallolla on yksi vaikeimmista ja samalla merkityksellisimmistä kiinnostusta Kysy modernissa luonnontieteessä.

Maa syntyi luultavasti 4,5-5 miljardia vuotta sitten jättimäisestä pilvestä avaruuspölyä. joiden hiukkaset puristetaan kuumaksi palloksi. Siitä vapautui vesihöyryä ilmakehään ja vettä putosi ilmakehästä hitaasti jäähtyvälle Maahan miljoonien vuosien aikana sateen muodossa. Maan pinnan syvennyksiin muodostui esihistoriallinen valtameri. Siinä, noin 3,8 miljardia vuotta sitten, syntyi alkuperäinen elämä.

Elämän alkuperä maan päällä

Miten planeetta itse syntyi ja miten meret ilmestyivät sille? Tästä on yksi laajalti hyväksytty teoria. Sen mukaan maapallo muodostui kosmisen pölyn pilvistä, jotka sisälsivät kaiken luonnossa tunnetun kemiallisia alkuaineita, jotka puristetaan palloksi. Kuuma vesihöyry karkasi tämän punakuuman pallon pinnalta peittäen sen jatkuvaksi pilvipeiteeksi. Pilvien vesihöyry jäähtyi hitaasti ja muuttui vedeksi, joka putosi runsaan jatkuvan sateen muodossa vielä kuumalle, palavalle Maapallo. Pinnallaan se muuttui jälleen vesihöyryksi ja palasi ilmakehään. Miljoonien vuosien aikana maapallo menetti vähitellen niin paljon lämpöä, että sen nestepinta alkoi kovettua jäähtyessään. Näin muodostui maankuori.

Miljoonia vuosia on kulunut, ja maan pinnan lämpötila on laskenut entisestään. Myrskyvesi lakkasi haihuttamasta ja alkoi virrata valtaviin lätäköihin. Näin alkoi veden vaikutus maanpinta. Ja sitten lämpötilan laskun vuoksi tuli todellinen tulva. Vesi, joka on aiemmin haihtunut ilmakehään ja muuttunut sen muotoiseksi olennainen osa, ryntäsi jatkuvasti alas maan päälle, pilvistä satoi voimakkaita sateita ukkonen ja salaman kanssa.

Vähitellen maanpinnan syvimpiin syvennyksiin kertyi vettä, joka ei enää ehtinyt haihtua kokonaan. Sitä oli niin paljon, että planeetalle muodostui vähitellen esihistoriallinen valtameri. Salama leikkaa taivaan. Mutta kukaan ei nähnyt sitä. Maapallolla ei ollut vielä elämää. Jatkuva kaatosade alkoi huuhtoa pois vuoria. Heistä virtasi vettä meluisissa puroissa ja myrskyisissä joissa. Miljoonien vuosien aikana vesivirtaukset ovat syövyttäneet syvästi maan pintaa ja paikoin on ilmaantunut laaksoja. Ilmakehän vesipitoisuus väheni, ja sitä kertyi yhä enemmän planeetan pinnalle.

Jatkuva pilvipeite oheni, kunnes eräänä päivänä ensimmäinen auringonsäde kosketti Maata. Jatkuva sade on ohi. Useimmat maan peittämä esihistoriallinen valtameri. Yläkerroksistaan ​​vesi huuhtoi pois valtavan määrän liukoisia mineraaleja ja suoloja, jotka putosivat mereen. Vesi siitä haihtui jatkuvasti muodostaen pilviä, ja suolat laskeutuivat, ja ajan myötä merivesi suolaantui asteittain. Ilmeisesti joissakin antiikin olosuhteissa syntyi aineita, joista syntyi erityisiä kiteisiä muotoja. Ne kasvoivat, kuten kaikki kiteet, ja synnyttivät uusia kiteitä, jotka kiinnittivät itseensä yhä enemmän uusia aineita.

Auringonvalo ja mahdollisesti erittäin voimakkaat sähköpurkaukset toimivat energianlähteenä tässä prosessissa. Ehkä ensimmäiset maapallon asukkaat syntyivät sellaisista elementeistä - prokaryooteista, organismeista ilman muodostunutta ydintä, samanlaisia ​​kuin nykyaikaiset bakteerit. He olivat anaerobeja, eli he eivät käyttäneet hengitykseen vapaata happea, jota ei tuolloin vielä ollut ilmakehässä. Ne toimivat ravinnon lähteenä orgaaniset yhdisteet jotka syntyivät edelleen elottomassa maassa auringon ultraviolettisäteilylle altistumisen seurauksena, salamapurkaus ja tulivuorenpurkauksista aiheutuva lämpö.

Elämä oli silloin ohuessa bakteerikalvossa säiliöiden pohjalla ja kosteissa paikoissa. Tätä elämän kehityksen aikakautta kutsutaan arkeaaniseksi. Bakteereista, ja mahdollisesti täysin itsenäisellä tavalla, syntyi myös pieniä yksisoluisia organismeja - vanhimpia alkueläimiä.

Miltä primitiivinen maapallo näytti?

Pikakelaus 4 miljardia vuotta sitten. Ilmakehä ei sisällä vapaata happea, se on vain oksidien koostumuksessa. Melkein ei ääniä, paitsi tuulen vihellys, laavasta purkautuvan veden suhina ja meteoriittien törmäys Maan pintaan. Ei kasveja, ei eläimiä, ei bakteereja. Ehkä tältä maapallo näytti, kun sille ilmestyi elämä? Vaikka tämä ongelma on huolestuttanut monia tutkijoita jo pitkään, heidän mielipiteensä tästä asiasta vaihtelevat suuresti. Sen ajan maapallon olosuhteet saattoivat todistaa kivillä, mutta ne ovat jo pitkään tuhoutuneet geologisten prosessien ja maankuoren liikkeiden seurauksena.

Teoriat elämän alkuperästä maan päällä

Tässä artikkelissa käsittelemme lyhyesti useita elämän syntyä koskevia hypoteeseja, jotka heijastavat nykyaikaa tieteellisiä ideoita. Tunnetun elämän syntymisen asiantuntijan Stanley Millerin mukaan elämän alkuperästä ja sen evoluution alkamisesta voidaan puhua siitä hetkestä lähtien, kun orgaaniset molekyylit organisoituivat itseään uusiutuviksi rakenteiksi. Mutta tämä herättää muita kysymyksiä: kuinka nämä molekyylit syntyivät; miksi he saattoivat lisääntyä ja kokoontua rakenteisiin, jotka synnyttivät eläviä organismeja; mitkä edellytykset tälle on?

Elämän syntymisestä maapallolla on useita teorioita. Esimerkiksi yksi pitkäaikaisista hypoteeseista sanoo, että se tuotiin Maahan avaruudesta, mutta tästä ei ole vakuuttavia todisteita. Lisäksi tuntemamme elämä on yllättävän sopeutunut olemaan juuri siinä maalliset olosuhteet, joten jos se on peräisin Maan ulkopuolelta, niin planeetalta maan tyyppi. Useimmat nykyajan tutkijat uskovat, että elämä on syntynyt maapallolla, sen merissä.

Biogeneesin teoria

Elämän syntyä koskevien opetusten kehittämisessä tärkeä paikka on biogeneesin teorialla - elävän synty vain elävistä. Mutta monet pitävät sitä kestämättömänä, koska se vastustaa pohjimmiltaan elävää elottomaan ja vahvistaa tieteen hylkäämän ajatuksen elämän ikuisuudesta. Abiogeneesi - ajatus elävien olioiden alkuperästä elottomista olennoista - alkuperäinen hypoteesi moderni teoria elämän alkuperä. Vuonna 1924 kuuluisa biokemisti A. I. Oparin ehdotti, että voimakas sähköpurkauksia sisään maan ilmakehään, joka 4-4,5 miljardia vuotta sitten koostui ammoniakista, metaanista, hiilidioksidi ja vesihöyry, yksinkertaisimmat elämän syntymiselle välttämättömät orgaaniset yhdisteet voivat syntyä. Akateemikko Oparinin ennustus toteutui. Vuonna 1955 Amerikkalainen tutkimusmatkailija S. Miller, joka kuljettaa sähkövaraukset kaasujen ja höyryjen seoksen läpi, sai yksinkertaisimman rasvahappo, urea, etikka ja muurahaishappo ja muutama aminohappo. Niinpä 1900-luvun puolivälissä proteiinin kaltaisten ja muiden orgaanisten aineiden abiogeeninen synteesi suoritettiin kokeellisesti olosuhteissa, jotka toistivat primitiivisen Maan olosuhteet.

Panspermian teoria

Panspermian teoria on mahdollisuus siirtää orgaanisia yhdisteitä, mikro-organismien itiöitä yhdestä kosminen ruumis toiselle. Mutta se ei ollenkaan anna vastausta kysymykseen, kuinka elämä syntyi maailmankaikkeudessa? On olemassa tarve perustella elämän syntyä siinä pisteessä universumissa, jonka ikä teorian mukaan alkuräjähdys, on rajoitettu 12-14 miljardiin vuoteen. Tähän asti ei ole edes ollut alkuainehiukkasia. Ja jos ei ole ytimiä ja elektroneja, ei ole kemialliset aineet. Sitten muutamassa minuutissa protoneja, neutroneja, elektroneja syntyi ja aine astui evoluution polulle.

Tämä teoria perustuu useisiin havaintoihin UFO-havainnoista, raketteja ja "astronauteilta" näyttävistä esineistä tehtyihin kalliokaiverruksiin sekä raportteihin väitetyistä avaruusolioiden kohtaamisista. Meteoriittien ja komeettojen materiaaleja tutkittaessa niistä löydettiin monia "elämän esiasteita" - aineita, kuten syaaneja, syaanivetyhappo ja orgaaniset yhdisteet, jotka ovat saattaneet toimia "siementen" roolissa, jotka putosivat paljaalle maapallolle.

Tämän hypoteesin kannattajat olivat palkittuja Nobel palkinto F. Creek, L. Orgel. F. Crick, joka perustuu kahteen epäsuoraan todisteeseen: universaalisuus geneettinen koodi: välttämätön kaikkien elävien olentojen normaalille aineenvaihdunnalle molybdeeni, joka on nykyään erittäin harvinaista planeetalla.

Elämän synty maapallolla on mahdotonta ilman meteoriitteja ja komeettoja

Texas Tech Universityn tutkija analysoituaan valtavan määrän kerättyä tietoa, esitti teorian elämästä maapallolla. Tiedemies on varma, että varhaisten muotojen esiintyminen yksinkertaisin elämä planeetallamme olisi mahdotonta ilman sille pudonneiden komeettojen ja meteoriittien osallistumista. Tutkija jakoi työnsä Geological Society of America:n 125. vuosikokouksessa, joka pidettiin 31. lokakuuta Denverissä, Coloradossa.

Teoksen kirjoittaja, geotieteen professori Teksasissa tekninen yliopisto(TTU) ja yliopiston paleontologian museon kuraattori Sankar Chatterjee sanoi tulleensa tähän johtopäätökseen analysoituaan tietoja varhaisesta geologinen historia planeettamme ja vertaamalla näitä tietoja erilaisia ​​teorioita kemiallinen evoluutio.

Asiantuntija uskoo, että tämän lähestymistavan avulla voimme selittää yhden planeettamme historian piilotetuimmista ja ei täysin ymmärrettyistä ajanjaksoista. Monien geologien mukaan suurin osa avaruuden "pommituksista", joihin osallistui komeettoja ja meteoriitteja, tapahtui noin 4 miljardia vuotta sitten. Chatterjee uskoo, että maan varhaisin elämä muodostui meteoriittien ja komeettojen törmäysten jättämiin kraattereihin. Ja luultavasti tämä tapahtui myöhäisen raskaan pommituksen aikana (3,8-4,1 miljardia vuotta sitten), kun pienten avaruusobjekteja planeettamme kanssa on lisääntynyt dramaattisesti. Tuolloin tapahtui useita tuhansia tapauksia, joissa komeetat putosivat kerralla. Mielenkiintoista on, että Nizzan malli tukee epäsuorasti tätä teoriaa. Sen mukaan todellinen komeettojen ja meteoriittien määrä, joiden olisi tuolloin pitänyt pudota Maahan, vastaa todellista Kuun kraatterien määrää, mikä puolestaan ​​oli eräänlainen kilpi planeetallemme eikä sallinut loputonta pommitusta. tuhotakseen sen.

Jotkut tutkijat ehdottavat, että tämän pommituksen tulos on elämän kolonisaatio Maan valtamerissä. Samaan aikaan useat tästä aiheesta tehdyt tutkimukset osoittavat, että planeetallamme on lisää varastoa vettä kuin pitäisi. Ja tämä ylijäämä johtuu komeetoista, jotka lensivät meille Oortin pilvestä, oletettavasti yhdessä valovuosi meiltä.

Chatterjee huomauttaa, että näiden törmäysten muodostamat kraatterit täyttyivät itse komeetoista peräisin olevalla sulalla vedellä sekä yksinkertaisimpien organismien muodostumiseen tarvittavilla kemiallisilla rakennuspalikoilla. Samanaikaisesti tiedemies uskoo, että ne paikat, joissa elämää ei ilmaantunut edes tällaisen pommituksen jälkeen, osoittautuivat yksinkertaisesti sopimattomiksi tähän.

"Kun maapallo muodostui noin 4,5 miljardia vuotta sitten, se ei ollut täysin sopiva elävien organismien esiintymiseen sen pinnalle. Se oli todellinen kiehuva pata tulivuoria, myrkyllistä kuumaa kaasua ja siihen jatkuvasti putoavia meteoriitteja ”, kirjoittaa AstroBiology-verkkolehti viittaamalla tutkijaan.

"Ja miljardin vuoden kuluttua siitä tuli hiljainen ja rauhallinen planeetta, joka on täynnä valtavia vesivaroja ja jonka asut erilaisia ​​edustajia mikrobielämä - kaiken elävän esi-isät."

Elämä maapallolla olisi voinut syntyä savesta

Cornellin yliopiston Dan Luon johtama tutkijaryhmä esitti hypoteesin, että tavallinen savi voisi toimia vanhimpien biomolekyylien konsentraattorina.

Aluksi tutkijat eivät olleet huolissaan elämän alkuperän ongelmasta - he etsivät tapaa lisätä soluttomien proteiinisynteesijärjestelmien tehokkuutta. Sen sijaan, että tutkijat olisivat antaneet DNA:n ja sitä tukevien proteiinien kellua vapaasti reaktioseoksessa, he yrittivät pakottaa ne hydrogeelihiukkasiksi. Tämä hydrogeeli, kuten sieni, absorboi reaktioseoksen, sorboi tarvittavat molekyylit, ja seurauksena kaikki tarvittavat komponentit lukittuivat pieneen tilavuuteen - aivan kuten solussa tapahtuu.

Tämän jälkeen tutkimuksen tekijät yrittivät käyttää savea edullisena hydrogeelin korvikkeena. Savihiukkaset osoittautuivat samanlaisiksi kuin hydrogeelihiukkaset, ja niistä tuli eräänlaisia ​​mikroreaktoreita vuorovaikutuksessa olevien biomolekyylien kanssa.

Saatuaan tällaiset tulokset tutkijat eivät voineet olla muistamatta elämän alkuperän ongelmaa. Savihiukkaset, joilla on kyky sorboida biomolekyylejä, voisivat itse asiassa toimia ensimmäisinä bioreaktoreina ensimmäisille biomolekyyleille ennen kuin niillä oli kalvoja. Tätä hypoteesia tukee myös se, että silikaattien ja muiden mineraalien huuhtoutuminen kivistä saven muodostumisen myötä alkoi geologisten arvioiden mukaan juuri ennen kuin biologien mukaan vanhimmat biomolekyylit alkoivat yhdistyä protosoluiksi.

Vedessä tai pikemminkin liuoksessa voi tapahtua vähän, koska prosessit liuoksessa ovat ehdottoman kaoottisia ja kaikki yhdisteet ovat erittäin epävakaita. Savi moderni tiede- tarkemmin sanottuna savimineraalihiukkasten pintaa - pidetään matriisina, jolle primaarisia polymeerejä voisi muodostua. Mutta tämä on myös vain yksi monista hypoteeseista, joista jokaisella on omat vahvuutensa ja heikkouksia. Mutta voidakseen simuloida elämän syntyä täydessä mittakaavassa, täytyy todella olla Jumala. Vaikka lännessä nykyään on jo artikkeleita otsikoilla "Cell Construction" tai "Cell Modeling". Esimerkiksi yksi viimeisistä Nobel-palkinnon saajista, James Szostak, yrittää nyt aktiivisesti luoda tehokkaita solumalleja, jotka lisääntyvät itsestään ja toistavat omaa lajiaan.

Vesi on olennainen osa elävien olentojen ruumiit. Veri, lihakset, rasva, aivot ja jopa luut sisältävät suuria määriä vettä. Yleensä vesi muodostaa 65-75 % elävän organismin ruumiinpainosta. Joidenkin merieläinten, kuten meduusojen, ruumis sisältää jopa 97-98 % vettä. Kaikki eläinten ja kasvien kehossa tapahtuvat prosessit tapahtuvat vain niiden osallistuessa vesiliuokset. Elämä on mahdotonta ilman vettä.

Nousevan organismin ensimmäinen huolenaihe on ravitsemus. Ruoan löytäminen maalta on paljon vaikeampaa kuin merellä. Maakasvit tarvitsevat pitkiä juuria veden ja siihen liuenneiden ravinteiden erottamiseksi. Eläimet ansaitsevat toimeentulonsa suurella vaivalla. Toinen asia meressä. suolaiseen meriveteen liuotettuna ravinteita. Siten merikasvit ovat ravinneliuoksen ympäröimiä joka puolelta ja imevät sen helposti.

Keholle on yhtä tärkeää pitää kehonsa avaruudessa. Maalla tämä on erittäin vaikea tehtävä. Ilman ympäristö hyvin harvassa. Pysyäksesi maassa, sinulla on oltava erityisiä laitteita - vahvat raajat tai vahvat juuret. Maalla suurin eläin on norsu. Mutta valas on 40 kertaa painavampi kuin norsu. Jos tällainen valtava eläin alkaisi liikkua maalla, se yksinkertaisesti kuolisi, ei kestäisi omaa painoaan. Paksu nahka tai massiiviset kylkiluut eivät olisi riittäneet tukemaan tätä 100 tonnin ruhoa. Vesi on täysin eri asia. Kaikki tietävät, että vedessä voi helposti nostaa raskaan kiven, jota maalla tuskin voi liikuttaa. Tämä tapahtuu, koska jokainen vedessä oleva ruumis menettää yhtä paljon painoa kuin sen syrjäyttämä vesi painaa. Tästä syystä valaan on käytettävä 10 kertaa vähemmän vaivaa liikkuakseen vedessä kuin mitä se vaatisi tämän jättiläisen maalla. Sen runko, jota vesi tukee joka puolelta, saavuttaa suuremman kelluvuuden, ja valaat voivat valtavasta painostaan ​​huolimatta suuri nopeus voittamaan suuria etäisyyksiä. Suurimmat kasvit elävät myös meressä. Levä macrocystis saavuttaa 150-200 metrin pituuden. Maan päällä tällaiset jättiläiset ovat harvinaisia ​​jopa puiden joukossa. Vesi tukee valtavaa massaa näitä leviä. Maahan kiinnittämiseen se ei vaadi vahvoja juuria, kuten maakasveja.

Lisäksi meren lämpötila on tasaisempi kuin ilmassa. Ja tämä on erittäin tärkeää, koska sinun ei tarvitse etsiä suojaa kylmältä talvella ja lämmöltä kesällä. Maalla talven ja kesän ilman lämpötilaero on paikoin jopa 80-90 astetta. Useissa paikoissa Siperiassa lämpötila saavuttaa kesällä 35-40 astetta ja talvella 50-55 astetta pakkasta. Vedessä vuodenaikaiset lämpötilaerot eivät yleensä ylitä 20 astetta. Suojatakseen itsensä kylmältä maaeläimet peitetään talvella pörröisellä turkilla, ihonalaisen rasvakerroksella, ja talvella ne nukkuvat luolassa ja koloissa. Kasvien on vaikea käsitellä jäätyvää maaperää. Siksi erityisen kylmänä talvena linnut, eläimet ja muut maaeläimet kuolevat massoittain, samoin kuin puut jäätyvät kuoliaaksi.

Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta

Hyvää työtä sivustolle">

Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.

Isännöi osoitteessa http://www.allbest.ru/

Elämän alkuperä vuonnakuumavettä

1. Elämä maapallolla on voinut syntyä vulkaanisista järvistä

Ensimmäiset primitiiviset elävät solut saattoivat ilmaantua tuoreiden järvien vesiin, joita esihistorialliset geotermiset lähteet lämmittivät ja kyllästtivät mikroelementeillä. Tämän toteavat venäläiset ja amerikkalaiset tutkijat Proceedings of -lehdessä julkaistussa artikkelissa kansallinen Tiedeakatemia. Useimmat geologit ja evoluutiobiologit uskovat, että elämä maan päällä nykyisessä muodossaan syntyi ensisijaisen valtameren vesistä, joka peitti melkein koko planeetan pinnan. Uskotaan, että tämä valtameri oli aminohappojen ja muiden "elämän rakennuspalikoiden" paksu liemi, josta ensimmäiset elävät solut ilmestyivät. Ryhmä geologeja ja evoluutiobiologeja, jota johtaa syntyperäinen venäläinen Jevgeni Kunin. Kansallinen instituutti terveys Bethesdan kaupungissa (USA) tarjotaan uusi argumentti puolesta vaihtoehtoinen teoria- elämän alkuperä makean veden järvissä, joiden vesi saa höyryä ja kuumaa vettä geotermiset lähteet. Viime vuosina on ollut paljon todisteita siitä, että tulivuoren aktiivisuudella ja muilla geotermisillä prosesseilla on ollut merkitystä tärkeä rooli elämän alkuperässä. Joten helmikuussa 2010 brittiläiset ja saksalaiset geologit ehdottivat uutta teoriaa elämän alkuperästä, jonka mukaan ensimmäiset solut ilmestyivät vedenalaisten tulivuorten suulle ja vasta sitten asuttivat koko valtameren. Lokakuussa 2011 toinen tutkijaryhmä löysi todisteita tästä antiikin esiintymistä kiviä Grönlannissa. Kunin ja hänen kollegansa "siirtävät" tulivuoria "suolatun" primaarisen valtameren vesistä makean veden järviin niillä maapaloilla, jotka olivat olemassa vuonna aikainen historia Maa, vertailu kemiallinen koostumus soluja, joissa on joukko alkuaineita nykyaikaisten geotermisten järvien vesissä. Artikkelin kirjoittajat ehdottivat tutkimuksessaan, että primaarisolujen olisi pitänyt kehittyä alueelle, joka eroaa niistä vähiten kemialliselta koostumukseltaan. Tästä näkökulmasta katsottuna merivettä ei ole ihanteellinen ympäristö elämän kehittymiselle - natriumin, kaliumin, mangaanin, sinkin ja muiden tärkeiden bioelementtien pitoisuus eroaa merkittävästi solujen pitoisuudesta. Jopa primitiivisimmillä mikro-organismeilla on monimutkainen järjestelmä erityisiä "pumppuja", jotka estävät sytoplasman sekoittumisen merivettä. On epätodennäköistä, että tällaisia ​​​​puolustuksia oli jo ensimmäisissä protosoluissa. Tutkijat vertasivat monien solujen sytoplasman kemiallista koostumusta nykyaikaiset organismit ja aminohappojen, biologisesti tärkeiden metallien ja muiden aineiden johdetut "keskimääräiset" pitoisuudet. Sitten he vertasivat niitä tyypillisiin hivenravinneprofiileihin nykypäivän valtamerissä, arvioituun alkuperäiseen valtameren koostumukseen ja veteen nykypäivän geotermisissä järvissä. Kävi ilmi, että vulkaaniset järvet olivat suotuisin "kehto" elämän syntymiselle. Kuten Kunin ja hänen kollegansa huomauttavat, vain heidän vesillään riittää suotuisat olosuhteet emäksisten proteiinien ja muiden solun perustan muodostavien tärkeiden molekyylien rakenteiden muodostamiseen. Tiedemiesten mukaan tällaisia ​​järviä voi muodostua maapallolle tulevan veden sekä meteoriittien ja kuumien kivien vuorovaikutuksen seurauksena. Vesi matkansa aikana pinnasta syviin kerroksiin "keräsi" kalium-, natrium- ja muiden tärkeiden hivenaineiden ioneja ja palasi niiden mukana geotermisenä höyrynä, joka kerrostettiin järviin. Kuten geologit uskovat, tällaiset olosuhteet olisivat voineet olla vakaasti olemassa monia miljoonia vuosia, mikä antoi elämälle suuren mahdollisuuden ilmaantua. Tutkijoiden päätelmät vahvistaa se tosiasia, että samanlainen kemiallinen koostumus on ominaista geotermisten lähteiden vesille Kamchatkan Mutnovsky-tulivuoren läheisyydessä.

2. Kemiallinen evoluutio

Kemiallinen evoluutio eli prebioottinen evoluutio - elämän syntyä edeltävä vaihe, jonka aikana orgaanisia, prebioottisia aineita syntyi ei orgaanisia molekyylejä ulkoisten energia- ja valintatekijöiden vaikutuksesta sekä jokaiselle suhteellisen tyypillisten itseorganisaatioprosessien käyttöönotosta monimutkaiset järjestelmät, jotka ovat epäilemättä kaikki hiiltä sisältäviä molekyylejä. Nämä termit tarkoittavat myös teoriaa niiden molekyylien syntymisestä ja kehityksestä, jotka ovat olennaisen tärkeitä elävän aineen syntymiselle ja kehitykselle. Kaikki aineen kemiasta tiedetty mahdollistaa kemiallisen evoluution ongelman rajoittamisen niin sanotun "vesi-hiilišovinismin" kehykseen olettamalla, että elämä universumissamme on edustettuna ainoassa mahdollinen vaihtoehto: "proteiinikappaleiden olemassaolon muotona", joka on mahdollista hiilen polymerointiominaisuuksien ja nestefaasin depolarisoivien ominaisuuksien ainutlaatuisen yhdistelmän ansiosta vesiympäristö, yhteisesti välttämättöminä ja/tai riittävinä (?) edellytyksinä kaikkien meille tunnettujen elämänmuotojen syntymiselle ja kehittymiselle. Tämä tarkoittaa, että vähintään, yhdessä muodostuneessa biosfäärissä voi olla vain yksi perinnöllisyyskoodi, joka on yhteinen kaikille tietyn eliöstön eläville olennoille, mutta toistaiseksi on jäljellä avoin kysymys onko Maan ulkopuolella muita biosfäärejä ja ovatko geneettisen laitteen muut muunnelmat mahdollisia. Ei myöskään tiedetä, milloin ja missä kemiallinen evoluutio alkoi. Kaikki termit ovat mahdollisia toisen tähtienmuodostuksen syklin päätyttyä, joka tapahtui primääristen räjähdystuotteiden kondensoitumisen jälkeen supernovat, joka toimittaa raskaita elementtejä tähtienväliseen avaruuteen (kanssa atomimassa yli 26). Toinen tähtien sukupolvi, jo mukana planeettajärjestelmät, rikastettu raskailla alkuaineilla, jotka ovat välttämättömiä kemiallisen evoluution toteuttamiseksi, ilmestyivät 0,5-1,2 miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Tietyissä varsin todennäköisissä olosuhteissa lähes mikä tahansa ympäristö voi olla sopiva kemiallisen evoluution käynnistämiseen: valtamerten syvyydet, planeettojen sisätilat, niiden pinnat, protoplanetaariset muodostelmat ja jopa pilvet tähtienvälinen kaasu, jonka vahvistaa monien tyyppisten orgaanisten aineiden - aldehydien, alkoholien, sokereiden ja jopa aminohapon glysiinin - laaja havaitseminen avaruudessa astrofysiikan menetelmillä, jotka yhdessä voivat toimia lähtöaineena kemiallisessa evoluutiossa, joka on ilmaantunut lopputuloksena elämä.

3. Kemiallisen evoluution hypoteesit

Olosuhteiden syntyminen avaruudessa tai maan päällä suurten määrien ja huomattavan määrän hiiltä sisältävien molekyylien autokatalyyttiselle synteesille, toisin sanoen kemiallisen evoluution alkamiseen välttämättömien ja riittävien aineiden ilmaantuminen abiogeenisissa prosesseissa. Suhteellisen stabiilien suljettujen aggregaattien ilmaantuminen sellaisista molekyyleistä mahdollistaa eristäytymisen ympäristöön että sen myötä aineen ja energian valikoiva vaihto tulee mahdolliseksi, eli tiettyjen protosolurakenteiden syntyminen. Sellaisten kemiallisten yhdisteiden esiintyminen sellaisissa aggregaateissa, jotka kykenevät muuttumaan itsestään ja replikoitumaan tietojärjestelmä, eli tapahtuma alkeisyksiköt perinnöllinen koodi. Keskinäisen riippuvuuden ilmaantuminen proteiinien ominaisuuksien ja entsyymien toimintojen välillä tiedonkantajien (RNA, DNA) kanssa, eli todellisen perinnöllisyyskoodin ilmaantuminen välttämätön ehto jo biologista evoluutiota varten.

Suuren panoksen näiden asioiden selvittämiseen antoivat mm. seuraavat tiedemiehet:

Alexander Oparin: Koacervaatit.

Harold Urey ja Stanley Miller vuonna 1953: Yksinkertaisten biomolekyylien syntyminen simuloidussa muinaisessa ilmakehässä.

Sydney Fox: Mikropallot protenoideista.

Thomas Check (University of Colorado) ja Sidney Altman (University of Yale New Haven Connecticut) vuonna 1981: Autokatalyyttinen RNA-fissio: "Ribotsyymit" yhdistävät katalyysin ja tiedon molekyylissä. He pystyvät leikkaamaan itsensä pois pidemmästä RNA-ketjusta ja yhdistämään loput päät uudelleen.

Walter Gilbert (Harvard University of Cambridge) kehitti vuonna 1986 ajatuksen RNA-maailmasta.

Gunther von Kiedrowski (Ruhr-University Bochum) esitteli vuonna 1986 ensimmäisen DNA-pohjaisen itsestään replikoituvan järjestelmän, joka on tärkeä panos itsereplikoituvien järjestelmien kasvutoimintojen ymmärtämiseen.

Manfred Eigen (Max Planck Institute, Biofysikaalisen kemian tiedekunta, Göttingen): RNA-molekyylien ensembles evoluutio. Hyperpyörä.

Julius Rebeck (Cambridge) luo keinotekoisen molekyylin (aminoadenosintriatsidesteri), joka replikoituu itsestään kloroformiliuoksessa. Kopiot ovat edelleen identtisiä kuvion kanssa, joten evoluutio on mahdotonta näille molekyyleille.

John Corlis (Goddard Center avaruuslennot- NASA): Merien lämpölähteet tarjoavat energiaa ja kemikaaleja, jotka mahdollistavat avaruusympäristöstä riippumattoman kemiallisen evoluution. Vielä nykyäänkin ne ovat elinympäristö arkeobakteereille (Archaea), jotka olivat alun perin monin tavoin.

Günter Wächtershäuser (München) - hypoteesi rautasulfidien maailmasta: ensimmäiset itsestään replikoituvat aineenvaihduntarakenteet syntyivät rikkikiisujen pinnalle. Pyriitti (rautasulfidi) asetettu tähän tarvittava energia. Kasvavissa ja uudelleen rappeutuvissa rikkikiisukiteissä nämä järjestelmät saattoivat kasvaa ja lisääntyä, ja eri populaatiot kohtasivat erilaiset ympäristöolosuhteet (valintaolosuhteet).

A.G. Cairns-Smith (University of Glasgow) ja David K. Mauerzall (Rockefeller-Universität New York, New York) näkevät savimineraalit järjestelmänä, joka on aluksi itse kemiallisen evoluution alainen, mikä johtaa moniin erilaisiin, itsestään replikoituviin kiteisiin. Nämä kiteet houkuttelevat orgaanisia molekyylejä sähkövarauksellaan ja katalysoivat monimutkaisten biomolekyylien synteesiä, ja kiderakenteiden informaatiomäärä toimii ensin matriisina. Nämä orgaaniset yhdisteet muuttuvat yhä monimutkaisemmiksi, kunnes ne voivat lisääntyä ilman savimineraalien apua.

Wolfgang Weigand, Mark Derr ym. (Max Planck Institute Faculty of Biogeochemistry, Jena) osoittivat vuonna 2003, että rautasulfidi voi katalysoida ammoniakin synteesiä molekyylitypestä.

4. Wächterhäuserin teoria

geoterminen kemikaali Wächterhäuser

Teoria rauta-rikkimaailmasta

Erityisen intensiivinen mineraalien ja kivien osallistuminen orgaanisten molekyylien prebioottiseen synteesiin on tapahduttava rautasulfidimineraalien pinnalla. Miller-Ureyn teorialla on merkittäviä rajoituksia, etenkin kun otetaan huomioon virheellinen selitys biomolekyylin monomeeristen aineosien polymeroitumiselle. Anaerobisia bakteereja, joiden aineenvaihdunta tapahtuu raudan ja rikin osallistuessa, on edelleen olemassa. Rautasulfidin FeS2-kiteiden kasvu Günter Wächterhäuser on kehittänyt vaihtoehtoisen skenaarion 1980-luvun alusta lähtien. Tämän teorian mukaan elämä maapallolla syntyi rauta-rikkimineraalien eli sulfidien pinnalle, joita muodostuu edelleen geologisten prosessien kautta, ja nuorella maapallolla olisi pitänyt olla paljon yleisempää. Tämä teoria, toisin kuin RNA-maailman hypoteesi, viittaa siihen, että aineenvaihdunta edelsi entsyymien ja geenien ilmaantumista. Sopivaksi paikaksi ehdotetaan mustia tupakoitsijoita valtamerten pohjalla korkeapaine, korkea lämpötila, ei happea ja runsaasti erilaisia ​​yhteyksiä joka voisi palvella rakennusmateriaali"elämän tiilet" tai katalysaattori kemiallisten reaktioiden ketjussa. Tämän hypoteesin suuri etu edeltäjiinsä verrattuna on, että ensimmäistä kertaa monimutkaisten biomolekyylien muodostuminen liittyy jatkuvaan luotettavaan energianlähteeseen. Energiaa vapautuu osittain hapettuneiden rauta-rikkimineraalien, kuten rikkikiisu (FeS2) pelkistyessä vedyllä (reaktioyhtälö: FeS2 + H2 \;\overrightarrow(\leftarrow)\; FeS + H2S), ja tämä energia on riittävä. monomeeristen rakenne-elementtien biomolekyylien endotermiseen synteesiin ja niiden polymerointiin:

Fe2++FeS2 + H2 \;\overrightarrow(\leftarrow)\; 2 FeS + 2 H+ ДG°" = -44,2 kJ/mol

Muut metallit, kuten rauta, muodostavat myös liukenemattomia sulfideja. Tämän lisäksi rikkikiisulla ja muilla rauta-rikkimineraaleilla on positiivisesti varautunut pinta, jolle pääosin negatiivisesti varautuneet biomolekyylit (orgaaniset hapot, fosforiesterit, tiolit) voivat sijaita, väkevöidä ja reagoida keskenään. Tähän tarvittavat aineet (rikkivety, hiilimonoksidi ja rautametallisuolat) putoavat liuoksesta tämän "rauta-rikkimaailman" pinnalle. Wächterhäuser hyödyntää teoriassaan olemassa olevia aineenvaihdunnan perusmekanismeja ja johtaa niistä suljetun skenaarion monimutkaisten orgaanisten molekyylien synteesille (orgaaniset hapot, aminohapot, sokeri, typpipitoiset emäkset, rasvat) yksinkertaisista epäorgaanisista yhdisteistä, joita löytyy vulkaanisista kaasuista (NH3, H2, CO, CO2, CH4, H2S). Toisin kuin Miller-Ureyn kokeessa, ulkopuolisia energialähteitä ei ole mukana salaman tai ultraviolettisäteilyn muodossa; lisäksi synteesin ensimmäiset vaiheet korkeissa lämpötiloissa ja paineissa etenevät paljon nopeammin (esim. entsyymien katalysoimana kemialliset reaktiot). Vedenalaisten tulivuorten lämpötiloissa jopa 350 °C:ssa elämän synty on täysin ajateltavissa. Vasta myöhemmin, jos herkkä korkeita lämpötiloja katalyytit (vitamiinit, proteiinit), evoluution olisi pitänyt tapahtua alemmassa lämpötilassa. Wächterhäuser-skenaario sopii hyvin syvänmeren hydrotermisten aukkojen olosuhteisiin, koska siellä vallitseva lämpötilaero mahdollistaa samanlaisen reaktioiden jakautumisen. Vanhimmat nykyään elävät mikro-organismit ovat lämmönkestävimpiä, niiden kasvun rajalämpötilan tiedetty maksimi on +122°C. Lisäksi aktiiviset rauta-rikkikeskukset ovat edelleen mukana biokemialliset prosessit, mikä saattaa viitata Fe-S-mineraalien ensisijaiseen osallisuuteen elämän kehityksessä.

5. RNA maailma

RNA-maailman hypoteesin esitti ensimmäisen kerran vuonna 1986 Walter Gilbert ja totesi, että RNA-molekyylit olivat organismien esiasteita. Hypoteesi perustuu RNA:n kykyyn varastoida, välittää ja lisääntyä geneettistä tietoa sekä sen kyky katalysoida reaktioita ribotsyymeinä. AT evoluutioympäristö RNA-molekyylit, jotka lisääntyvät pääosin itsestään, olisivat muita yleisempiä. Lähtökohtana ovat yksinkertaiset itsestään replikoituvat RNA-molekyylit. Joillakin niistä on kyky katalysoida proteiinien synteesiä, mikä puolestaan ​​katalysoi RNA:n synteesiä ja omaa synteesiä (translaatiokehitys). Osa RNA-molekyylistä on liittynyt RNA:n kaksoiskierteeksi, niistä kehittyy DNA-molekyylejä ja perinnöllisen tiedon kantajia (transkription kehitys). Perustana ovat tietyt RNA-molekyylit, jotka voivat kopioida minkä tahansa RNA-näytteen, mukaan lukien itsensä. Jennifer A. Doudna ja Jack W. Szostak käyttivät mallineena tämän tyyppisen RNA:n kehittämiseen, joka leikkaa ja silmukoi itsensä prokaryoottiseksi introniksi. yksisoluinen organismi Tetrahymena thermophila. Tämä vahvistaa, että rRNA:t itsessään ovat katalyyttisiä molekyylejä ribosomeissa ja siten RNA katalysoi proteiinisynteesiä. Rajoituksena on kuitenkin se, että itsereplikoituvassa RNA:ssa ei mono-, vaan oligonukleotidit ole muodostavat linkit ja apuaineita tarvitaan. Vuonna 2001 havaittiin, että ribosomien tärkeät katalyyttiset keskukset ovat RNA, eivät proteiinit, kuten aiemmin hyväksyttiin. Tämä osoittaa, että elävät olennot käyttävät nykyään RNA:n katalyyttistä toimintaa, kuten RNA-maailman hypoteesi ehdottaa.

Koska ribosomeja pidetään erittäin primitiivisinä soluorganelleina, tätä löytöä pidetään tärkeänä panoksena RNA-maailman hypoteesin vahvistamisessa. On jo turvallista sanoa, että RNA-molekyylit voivat syntetisoida proteiineja aminohapoista. Tässä suhteessa nukleoproteiinit (kompleksit nukleiinihapot proteiinien kanssa) ovat myös kiinnostavia mahdollisina RNA:n esiasteina. Toinen RNA-prekursori voisi olla polysykliset aromaattiset hiilivedyt. Polymaailman hypoteesi aromaattiset hiilivedyt yrittää vastata kysymykseen siitä, kuinka ensimmäiset RNA:t syntyivät, tarjoten muunnelman kemiallisesta kehityksestä polysyklisistä aromaattisista hiilivedyistä RNA:n kaltaisiin ketjuihin.

Isännöi Allbest.ru:ssa

Samanlaisia ​​asiakirjoja

Objektit biologista tietoa ja rakenne biologiset tieteet. Hypoteesit elämän alkuperästä ja geneettisestä koodista. Käsitteet elämän alkamisesta ja kehityksestä. Elävien organismien ja niiden yhteisöjen organisoitumisen järjestelmähierarkia. Ekologia ja elävien olentojen suhteet.

tiivistelmä, lisätty 1.7.2010


Elämän alkuperän mysteeri maan päällä. Maapallon elämän alkuperän evoluutio ja evoluutiokemian käsitteiden ydin. Analyysi biokemiallinen evoluutio akateemikko Oparinin teoria. Prosessin vaiheet, jotka johtivat elämän syntymiseen maan päällä. Ongelmia evoluutioteoriassa.

tiivistelmä, lisätty 23.3.2012


Elävän aineen spesifisyys ja luonnontieteellisen luonnontutkimuksen ongelmat. Käsitteet elämän alkuperästä planeetalla ja elävien organismien kehityksestä. Alkuperä ja kehitys aurinkokunta. Teoria bioottisen aineen organisoitumisen rakenteellisista tasoista.

testi, lisätty 10.6.2012


Biokemiallisen evoluution hypoteesin ydin, oletukset maan ulkopuolinen alkuperä elämä (Panspermia), teoria vakaa tila elämää. Heidän perustajansa ja kannattajansa. Kristittyjen tiedemiesten kreationismin filosofisen ja teistisen käsitteen lähteet ja virrat.

esitys, lisätty 27.2.2011


tiivistelmä, lisätty 19.11.2010


Elämän luonne, alkuperä, elävien olentojen monimuotoisuus ja niitä yhdistävä rakenteellinen ja toiminnallinen samankaltaisuus. Syyt evoluutioteorian dominointiin. Luonnontieteellinen hypoteesi elämän alkuperästä. Kristillinen näkemys ihmisen alkuperästä.

lukukausityö, lisätty 12.6.2013


Darwinin teorian merkitys biologian historiassa. Perinnöllinen morfologinen ja fysiologiset ominaisuudet eläviä organismeja. Nykyajan kreationistiset hypoteesit. Teoria elämän syntymisestä. Kantasolujen käyttö. Ikääntymisprosessit ja vanhuus.

tiivistelmä, lisätty 20.8.2015


Ominaista yleisiä ideoita elävien olentojen evoluutiosta ja perusominaisuuksista, jotka ovat tärkeitä maapallon orgaanisen maailman evoluutiomallien ymmärtämiselle. Hypoteesien ja teorioiden yleistäminen elämän alkuperästä ja biologisten muotojen ja lajien evoluution vaiheista.

lukukausityö, lisätty 27.1.2010


Evoluutioteorian synty ja sen merkitys. Ajatus elävien olentojen asteittaisuudesta ja lajien vaihteluteoria. Evoluution lait Zh.B. Lamarck. Keinotekoisen valinnan käsite. Ch. Darwinin evoluutioteorian merkitys. Luonnollisen valinnan toiminnan tulokset.

valvontatyö, lisätty 13.11.2009


Evoluutioteoriat - järjestelmä luonnontieteellisiä ideoita ja käsitteitä maapallon biosfäärin, sen muodostavien biogeosenoosien, yksittäisten taksonien ja lajien asteittaisesta kehityksestä. Biokemiallisen evoluution hypoteesit, panspermia, liikkumaton elämäntila, spontaani sukupolvi.

Tiede

Tiedemiesten mukaan elämä maapallolla alkoi noin 3 miljardia vuotta sitten: tänä aikana yksinkertaisimmat organismit kehittyivät monimutkaiset muodot elämää. Tiedemiehille on kuitenkin edelleen mysteeri, kuinka elämä sai alkunsa planeetalla, ja he esittivät useita teorioita selittääkseen tämän ilmiön:

1. Sähkökipinät

Aikana kuuluisa kokeilu Miller-Urey Experiment, tutkijat osoittivat, että salama voi myötävaikuttaa tärkeimpien elämän syntymiseen tarvittavien aineiden ilmestymiseen: sähkökipinät muodostavat aminohappoja ilmakehässä, joka koostuu valtavista määristä vettä, metaania, ammoniakkia ja vetyä. Sitten aminohapoista kehittyi monimutkaisempia elämänmuotoja. Tämä teoria muuttui jonkin verran sen jälkeen, kun tutkijat havaitsivat, että planeetan ilmakehä oli miljardeja vuosia sitten vedyton. Tutkijat ovat ehdottaneet, että metaania, ammoniakkia ja vetyä oli kyllästetyissä tulivuoren pilvissä sähkövaraukset.

2. Savi

Kemisti Alexander Graham Cairns-Smith Glasgow'n yliopistosta Skotlannista teorioi, että savi sisälsi elämän aamunkoitteessa monia orgaanisia yhdisteitä, jotka olivat lähellä toisiaan, ja että savi auttoi järjestämään nämä aineet geeniemme kaltaisiin rakenteisiin.

DNA tallentaa tietoa molekyylien rakenteesta, ja DNA:n geneettinen sekvenssi osoittaa, kuinka aminohapot tulisi rakentaa proteiineihin. Cairns-Smith ehdottaa, että savikiteet auttoivat järjestämään orgaanisia molekyylejä järjestyneiksi rakenteiksi, ja myöhemmin molekyylit itse alkoivat tehdä tätä "ilman saven apua".

3. Syvänmeren tuuletusaukot

Tämän teorian mukaan elämä sai alkunsa vedenalaisista hydrotermisistä aukoista, jotka heittivät ulos runsaasti vetyä sisältäviä molekyylejä. Kiviisellä pinnallaan nämä molekyylit voivat yhdistyä ja muodostua mineraalikatalyytteiksi reaktioihin, jotka johtivat elämän syntymiseen. Vielä nykyäänkin näitä runsaasti kemiallista ja lämpöenergiaa sisältäviä hydrotermisiä aukkoja asuu useita suuri määrä Eläviä olentoja.

4. Jääkäynnistys

3 miljardia vuotta sitten Aurinko ei paistanut yhtä kirkkaasti kuin nyt, ja vastaavasti vähemmän lämpöä saavutti maan. Se on täysin mahdollista maan pinta oli peitetty paksulla jääkerroksella, joka suojeli herkkää orgaanista ainesta jotka ovat sen alapuolella vedessä ultraviolettisäteilyltä ja tilan vaikutus. Lisäksi kylmä auttoi molekyylejä selviytymään pidempään, mikä mahdollisti reaktiot, jotka johtivat elämän syntymiseen.

5. RNA:n maailma

DNA tarvitsee proteiineja muodostuakseen, ja proteiinit tarvitsevat DNA:ta muodostuakseen. Kuinka ne voisivat muodostua ilman toisiaan? Tutkijat ehdottivat, että RNA oli mukana tässä prosessissa, joka DNA:n tavoin tallentaa tietoa. RNA:sta muodostui vastaavasti proteiineja ja DNA:ta., joka korvasi sen sen tehokkaamman tehokkuuden vuoksi.

Toinen kysymys heräsi: "Kuinka RNA ilmestyi?". Jotkut uskovat sen ilmestyneen planeetalle spontaanisti, kun taas toiset kiistävät tällaisen mahdollisuuden.

6. "Yksinkertainen" teoria

Jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että elämä ei kehittynyt monimutkaisista molekyyleistä, kuten RNA:sta, vaan yksinkertaisista molekyyleistä, jotka olivat vuorovaikutuksessa keskenään. He saattoivat olla mukana yksinkertaiset kuoret, samanlainen kuin solukalvot. Näiden yksinkertaisten molekyylien vuorovaikutuksen seurauksena monimutkainen jotka reagoivat tehokkaammin.

7. Panspermia

Lopussa, elämä ei voinut syntyä planeetaltamme vaan tuoda avaruudesta: Tieteessä tätä ilmiötä kutsutaan panspermiaksi. Tällä teorialla on erittäin vankka perusta: kosmisen vaikutuksen vuoksi kivenpalaset erottuvat ajoittain Marsista, jotka saavuttavat maan. Sen jälkeen kun tiedemiehet löysivät marsin meteoriitit planeetallamme he ehdottivat, että nämä esineet toivat mukanaan bakteereja. Jos uskot niihin, niin olemme kaikki marsialaisia. Muut tutkijat ovat ehdottaneet, että komeetat toivat elämää toisista tähtijärjestelmät. Vaikka he olisivat oikeassa, ihmiskunta etsii vastausta toiseen kysymykseen: "Kuinka elämä syntyi avaruudessa?".